“魅力有机化学”科普拓展课程——探索生命物质分子骨架的钥匙
11月22日下午,中国科学院上海有机化学研究所“魅力有机化学”科普拓展课程第四课在南洋中学顺利开展。此次课程的内容是《探索生命物质分子骨架的钥匙》,由来自生命有机化学国家重点实验室潘李锋课题组的科普志愿者胡世尘讲授。
兴趣组的同学们来到800兆核磁共振谱仪房间,认真听工作人员介绍仪器的组成和构造,得知仪器的磁场强度是地球磁场的37万倍时,纷纷惊叹不已。同学们又了解到医院里也有核磁共振仪,但不是用来测定分子结构,而是用来检查病人的大脑,能够看到很细微的变化,而且没有任何副作用,在医疗诊断中有着举足轻重的地位。接下来工作人员给同学们展示了乙醇、葡萄糖、维生素B2和蛋白质分子的一维氢谱,了解这一技术可以辨别分子内同一中元素的不同原子;正是这一灵敏的强大功能,帮助科学家们解析出复杂分子的结构。有了这种直观的感同学们又近一步了解了运用核磁共振技术解析蛋白质结构思路:核磁共振测出分子内氢原子间的距离,结合计算机软件模拟,得到符合实验观测数据的分子构象。虽然核磁共振技术很抽象,短短的一节课无法深入的了解,但还是激发了不少同学的兴趣,提出了一些有趣的问题,比如我们的仪器平时会关机吗,可以使用多少年,是不是每时每刻都要工作人员在场?工作人员为他们一一解答:仪器是高度自动化,只需要很少的人力维护,常年连续工作,甚至可以使用几十年。听到仪器如此方便,对科学技术的快速发展赞叹不已。
核磁共振和晶体X衍射之后得到的数据最终需要进行数据分析,使用相应的电脑软件可以将它们的空间结构模型搭建出来。因此我们在电脑中展示了乙醇,葡糖糖,维生素B2,维生素B2合成酶N端结构蛋白与维生素B2的复合物的立体结构,以及核糖体的晶体结构。由简单到复杂,由小分子到大分子甚至超大分子结构向同学们展示了结构生物学的一个精彩世界。结构中能够很直观的看到分子中的每一个原子的空间分布,分子相互作用时,原子之间的距离在0.4纳米尺度之内.可以看到疏水相互作用,盐桥相互作用,以及氢键.说明了结构生物学的意义.另外还向同学们介绍了试验室的主演仪器设备,大致讲解了纯化蛋白的步骤和方法.有扩增DNA的PCR仪;进行分子克隆用的超净台,培养箱,摇床;蛋白纯化的柱子,akta蛋白纯化仪,蛋白电泳仪等。
志愿者们用pymol软件向大家直观地展示了小到乙醇分子大到核糖体复合物蛋白的晶体结构,由浅入深地通过三维结构模型揭示生命的小分子和大分子行使功能的结构基础,通过生动易懂的方式向大家讲解解析蛋白结构的作用以及解出一个蛋白结构的方式流程,并让同学们自己动手操作,感受蛋白三维结构的特点,对功能蛋白有初步的认识。同学们反应很好,觉得学到了新的知识,更加直观的了解了科研.同学们反响热烈, 觉得学到了新的知识,更加直观的了解了科研. 有师生提议希望在今后的学习交流中有让学生动手实验的部分。
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