如同《爱丽斯梦幻记》,美国加州拉霍亚 · 斯克里普斯研究所的研究人员,通过一种称为“窥镜”(looklngglass)的方法建立了第一个与天然酶的镜像结构完全相同的酶。
斯克里普斯细胞室的R-C. del米尔顿(R. C. del Milton),S. C. F. 米尔顿(S. C. F. Mition)及S. B. H. 肯特(S. B. H. Kent)合成了两种人体免疫缺陷病毒(HIV)蛋白酶种使用天然存在的左旋(L)氨基酸,另一种使用非天然的右旋(D)氨基酸(天然蛋白几乎专一地由左旋氨基酸组成)。然后他们比较了这两种酶的结构、物理性质及酶活性。
并非出人意料,这两种酶在结构上被证明是互为镜像的。由镜像氨基酸生成的蛋白质是其自身镜像的事实,给长期以来关于蛋白质的三维结构在总体上是由氨基酸序列所决定的理论提供了强有力的支持。
这两个酶同样表现为对底物相反的专一性:酶仅切断L-底物,而D-酶仅切断D-底物。类似地,HIV蛋白酶的L-抑制剂仅对L-HIV蛋白质有效。而D-构型抑制剂仅对D-构型酶起作用。
长期以来人们已经知道,天然酶仅对手性底物的一种手性形式(对映体)起作用。可是,过去实验上从未证明相反手性的酶仅作用在相反手性的底物上。肯特及其同事首次通过合成的D-构型酶证实了这个问题。
HIV蛋白质——作为抗艾滋病毒药物设计研究方面的重要热点,它是由两个含有99个氨基酸的相同亚基组成,这使它能够通过确定的不太繁琐的方法合成。酶的合成,通过新近在蛋白质合成方法学上的改善而变得更容易得多。在这项研究中,肯特的研究小组对一些改善方法作了进一步发展,并且将在要发表的文章中描述。1988年肯特及其合作者完成了第一个人体-HIV蛋白酶的化学合成及其结构测定工作。
D-构型酶的成功制备同时重新引起了长期以来关于生命为什么仅以L-构型而不是D-构型蛋白存在,而糖则是以D-构型而不是L-构型存在的争论。19世纪发现分子手性的法国的化学家、微生物学家巴斯德确信:生物圈的手性来自自然界中的基本的手性推动力。
基于粒子物理学家发现的物质非对称性性质,这项工作可设想作为解释一些对映体的排列。肯特及其同事注意到,大部分现代生物学家并不确信,专一性对映体的出现是来自进化过程中的关键时刻的偶然事件。
目前,这个问题仍不能确定,可是肯特说,我们现在已经证明镜面世界的确存在,在此以前这并没有人对此确知。这就意味着,由相对的镜面形式构成的生命体系同样具有功能,并且可以以等价的方式进化。
[张平城译自Chemical & Engineering News,1992年6月8日]
紫外线辐射量的增加对水稻的影响
据预测,地球上的臭氧将以每年0.4%的速度耗竭,这样,在正常情况下被臭氧层阻隔的紫外线(UVB)辐射量的增加将对世界水稻产生巨大的影响。
在一项由美国环境保护机构(EPA)资助的5年度研究中,位于菲律宾洛斯巴诺斯(Los Bauos)的国际水稻研究所的科学家们正在探索增高了的UV-B辐射是如何影响温室水稻的结构和功能的。所得结果依照种植品种、生长阶段和植株状况的不同而有很大的变化,实验表明,最初生长阶段的植株对UV-B辐射最敏感。暴露在较高UV-B辐射量的水稻叶子短小且较厚,植物体的干重即生物量降低,其细胞和组织受到损害。
据国际水稻研究所UV-B研究计划的领导B. S.佛嘎拉(B. S. Vergara)声称,UV-B也影响生物体内的化学物质及其功能,类黄酮中能滤去UV-B辐射而起保护作用的植物色素的含量增加。根活性、蛋白质和营养的总摄入量降低,气孔开放的数量减少并且经常关闭(水稻植株的气孔能调节CO2和水的吸收)。
佛嘎拉还说:“水稻是一种能种在多种多样的地区以及能适应较大范围的气候、土壤和水分条件的作物,我们希望在现存的120000多个水稻品种中,能发现对UV-B增加有不同反应的品种。”
—份国际水稻研究所杂志的报告援引了一位来自中国的博士后——戴秋杰的话说,科学家们现将100多个水稻栽培品种放在臭氧减少40%的特定生长条件下,目的是筛选出对UV-B不太敏感的种质,以用作育种的亲本。
稻谷是世界上三分之~的人口,主要是发展中国家人民的主食粮。如中国——稻谷的主要生产国和消耗国,一旦由于UV—B而引起粮食短缺,那么,这不仅会对该地区产生灾难性的社会经济后果,而且对世界稻谷经济也会产生消极的影响。
[金剑平译自Ceres,1992年5~6月]
中微子检测技术的新发展
数十年来,世界各地的科学家们一直在研究中微子以及太阳和其它星星射出的难以捉摸的亚原子微粒。虽然最终找到了它们,但问题在于仍然没有发现太阳中微子,而它们通过解释太阳内部原子核反应的理论预测到,这些没有捕捉到的太阳中微子依然是物理学中最令人困惑的问题之一。
东京大学宇宙射线研究学院的研究人员期望有一种比较先进的中微子检测器能澄清这个秘密。他们计划建造超级中微子检测器,它是一种巨大的埋藏在东京以西150英里外一座弃矿3300英尺深处的净化水箱。预计到1996年建成,花费约6700万美元,这种中微子检测器将是世界上最大的。
中微子既不成堆又不成一小块(这是一直争论不休的问题之一)也没有电荷。它们在行星间飞行,只有与质子碰撞产生微弱的光芒时才能被检测到。超级中微子检测器箱子里的50,000吨水能提供产生难得碰撞的质子,11200个光电倍增管与箱子联接以检测碰撞产生的光芒,这种光芒就像著名的契伦科夫辐射那样。试验中另有700个光电倍增管用于检测应在箱内记录的辐射中扣除的背景辐射。
这所学院利用现有的中微子检测器Ⅱ号,发现中微子从银河系旁1987年超新星中发射出来。首先观察到中微子爆炸来自太阳系外,这种情况也被加里福利亚大学的研究小组在俄亥俄州工作时用另一种中微子检测器记录下来,观察到的还有密执安大学和纽约厄普顿布鲁克黑文国家实验室。
宇宙射线研究学院相信新的检测器足以收集到中微子的方位和能量的有关数据。东京大学的研究人员准备继续研究太阳中微子以便发现新的超新星。通过检测中微子流量,可望能找到超新星,这样可在星星爆炸变得更亮前告知天文台它们的位置。
[周强译自Popular Science,1992年第4期]
光衰减技术新应用
美国科学家们已发明了一种利用光衰减技术来测量液体水位和容量的新装置。
这种新技术测量装置在测量液位和液体容量时,既不需要与液体接触,也不需要与盛放液体的容器接触,它是由一单独的光源,一台光检测器、同步放大器,一信息处理机和相关的电子线路所组成的。这套装置工作时,由光源发出一种不变的特定波长的光,光源可采用白光源或激光二极管,但所选用的光源的波长要与被测液体的光谱特性相一致,光源发出的光通过液体后由光检测器检测,检测器将检测信号经同步放大器输入信息处理机,在处理机中,由测量分析电路确定出光束衰减量,然后通过光衰减量确定有关的被测参数,于是,完成了将检测器输出转变为被测液体的水位和液体的容量。通常,光源要配备适当的滤光器,与大部分液体的吸收光谱特性相一致的光源都能买到。光源可通过一组镜头直接利用,也可以装在远离测量现场处,用光纤连接。
光衰减技术测量液位和容量的装置其主要优点是测量精确,不会污染液体。它可用于医药、化学等工业生产中使用充液容器的场合。
[唐复勇编译自Tech Notes,1992年第1期]
便携式卫星信号接收器
澳大利亚空间技术公司已发明了一种便携式卫星信号接收器。这种卫星信号接收器与美国国防部的21-卫星导航设备的全球定位系统相联络。
Auspace接收器采用一台数字信号处理机,一具有大功率中列数计算机强度的计算机集成电路块,并采用开环相干相位设计。这样,它能使接收器不受剧烈振动和运动的影响。据称,这种卫星信号接收器使用五个频道系统,它能不断地调整同时来自5个卫星的信号,使接收器能特别精确地确定地面目标。
Auspace接收器可以用于卡车、坦克、轮船、舰艇和飞机的导航,尤其在振动剧烈的环境,如坦克,直升飞机,运动中的车辆,它几乎不受振动的影响。此外,这种接收器也适用于自动探测车辆系统,它能连续跟踪车辆,甚至在人口稠密的闹市区执行跟踪任务。
[唐复勇编译自World's New Products,1992年第2期]
服用维生素C能延长寿命
—项新的研究发现:从食物和补充物中每天摄取300毫克维生素C,根据概率统计求得的估计寿命在男人中可增加6年寿命。从食物中(无补助物)每天摄取150毫克维生素C在男人中可增加2年寿命。
每个人都赞同维生素C为预防坏血病是极妙的药品。专家们正研究维生素C是否能帮助防止更普通的杀手——例如症病和心脏病。
为了解决这一问题,在洛杉矶的加利福尼亚大学的研究人员们目前从10年长的联邦健康调查概况研究分析发现有支持的乐观主义例证,结果在流行病学杂志上发表。
这项集中11000名成年人的研究(从25岁到74岁)——对他们饮食和生活方式提供极其详细的报告,在80年代开始研究人员们跟踪研究这一主题达10年之久。
将参与者分成小组,按照摄取维生素C的含量并比较对照他们的死亡率。流行病学家詹姆斯 · 英斯特罗姆(James Enstrom)和他的同事们发现:摄取维生素C含量最多的人活得最长。每天从食物和补充物中摄取300毫克维生素C的男人比每天从食物中摄取不足50毫克维生素C的男人死亡率要低41%。
研究结果还表明妇女也是引人注目的。
摄取维生素C含量最高的妇女较摄取维生素C含量最低的妇女死亡率要低10%。
在男女参与者中由于摄取维生素C含量增加,心脏病都有所下降。
问题是维生素C是否是延长寿命的真正原因。抱有怀疑态度的人——例如纽约西奈山医学院营养专家维克多 · 哈伯特博士(Dr. Victor Herbert)指出:摄取大量维生素C的人们倾向于照顾他们本身也可用别的方法。他说:“摄取大量维生素C的人们活得更加长久的原因在于他们减肥——重量较轻、从不吸烟、常常锻炼并且多吃水果和蔬菜。”虽然英斯特罗姆并不排除这些可能性。他的发现仍然有效。尚须研究其他规定食物的饮食变化,例如较低的胆固醇也能降低死亡率。
由于维生素C有益而无害,人们多吃含维生素C的食品,对于健康、延年益寿是大有好处的。
[朱孝愚译自News Week,1992年5月18日]
防止三明治受潮的新招
在蟹壳、蝴蝶双翼和真菌细胞内所发现的一种自然物质,能解决在校学生携带午餐的老问题:即受潮的三明治。几丁质及其衍生物脱乙酰壳多糖已被制成试验性的可食薄膜,用这种薄膜可包装三明治面包、馅饼片和冰淇淋蛋卷,可避免它们受潮。
地处美国雷利的北卡罗来纳州大学的化学和纤维学家塞缪尔 · 赫德森(Samuel Hudson)说/在60或70年以前的纸浆里就存在着脱乙酰壳多糖,就是在木材转化为植物纤维的化学变化过程中。与植物纤维物质相比,脱乙酰壳多糖的用途更为广泛,这在纤维或薄膜应用领域是已被证实了的。”
在美国农业部西部研究中心(地处加州阿培尼)负责脱乙酰壳多糖科研项目的阿蒂拉 · 佩勒思(Attila Pavlath)说:“可食食品包装的益处源于脱乙酰壳多糖中的两种基本成分,一种是十二浣酸,它能防潮和保鲜。以脱乙酰壳多糖为基本原料的包装薄膜能将意大利烘馅饼的外层面包与内层馅子分离开来,你能冷藏这种馅饼长达数月,而其内外二层不仅仍保持分离而且还保鲜。”他还说:“我们再看一下可食薄膜涂层,例如,我们可以给苹果涂上一层薄膜,这样它们的表皮就不会变为褐色,即使将其切开或成丁,也可保存2~3星期。”
脱乙酰壳多糖还能被拉制成纤维,这种纤维在湿透时牢度不会受影响,并具有极好的吸油或吸水特性,因此,用这种纤维制作运动衣裤是非常合适的,赫德森说:“以脱乙酰壳多糖为基本原料的纤维对染色具有亲合性,而其它纤维则难以染色。”又因为脱乙酰壳多糖是一种无毒性的天然物质,所以能将其制成可涂敷或贴近皮肤的任何物品,如化妆品、洗洁净、洗发剂或包扎伤口的绷带,还能将其制成可增强纸张牢度的附加剂。
赫德森和其他专家们认为,这种早在1811年就被法国人伯莱康塔称为生物可分解的物质——几丁质,在90年代未能形成20亿美元的工业产值。单在北卡罗来纳州,每年合成生产的几丁质就约达3万吨。然而,由于目前普遍缺乏从水生贝壳类动物中提取几丁质的大规模生产设备,所以使其发展受到限制。
[徐善明译自Popular Science,1992年第3期]