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#地震快讯#中国地震台网正式测定:08月02日19时09分在甘肃省张掖市临泽县发生3.7级地震,震源深度20千米。(
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以基因测序为典型的遗传学和蛋白质科学是生命科学对机理理解的两大重要手段。在以蛋白质科学为主题的上海科普大讲坛上,国家千人计划特聘专家、国家蛋白质科学中心上海主任雷鸣为公众普及蛋白质科学的知识,他谈及了抗生素、艾滋病、白血病与蛋白质的关系。雷鸣还提到,我国抗生素的使用情况令人担忧,每年有8万人死于抗生素滥用。

国家蛋白质科学中心上海主任雷鸣。

以下是雷鸣授权澎湃新闻发表的讲座内容:

今天跟大家聊一聊蛋白质科学和现代生命科学,尤其是和疾病、健康相关的话题。从我的角度出发和大家谈一谈蛋白质科学和现代医学。

以我个人的理解,生命科学已经进入到了用生命科学对机理的理解,来指导人类健康生活的阶段。具体有两大手段,一是遗传学手段,以基因测序技术为典型代表。二是我们今天谈到的蛋白质科学。基因测序对于人类疾病的发生发展、正常生理过程中相关事件的发现,具有非常强大的能力。蛋白质科学对于我们理解这些事件的发生发展和致病机理等,都具有重要作用,所以说这两大手段,在生命科学中互补,又互相倚重。

首先介绍一下什么是蛋白质。一提到蛋白质,大家自然而然的就会想到鸡蛋,顾名思义鸡蛋有蛋白,蛋白里面有丰富的蛋白质。蛋白质到底是什么呢?从三维结构的示意图可以看到,蛋白质的结构就像一团线一样,有一些长的特别像电话线,有螺旋状的结构,这是蛋白质非常基础的结构特征。大家都知道DNA结构是非常有规律的双螺旋,而蛋白质的结构则是没有严格规律性的复杂三维结构。

蛋白质是由氨基酸组成的,人的体内有20种氨基酸,这20种氨基酸就好像英语里的26个字母,这26个字母可以有无穷种组合,加上它们的长度也不一样,最终组成了蛋白质。任何一种氨基酸的排列顺序都决定了这个序列所产生的蛋白质的结构唯一性,也就决定了它的功能,所以说蛋白质的结构和功能,是由序列来决定的。

下面给大家介绍一下蛋白质在细胞里的功能。我们身处在一个有很多病原体的复杂环境之中,这些病原体随时会侵染我们的身体。但我们的身体有着很强大的防御体系,可以把这些病原体挡在外面。病原体可以识别人体的细胞,当病原体进入体内时,我们还有一套免疫体系和防御体系应对,身体就会产生适用于它的抗体,抗体识别病原体,巨噬细胞识别它并把它吃掉,这样病原体就不能够感染人的机体。

此外,蛋白质还为机体提供能源与动力。人之所以能够走路、呼吸、说话,做各种各样的动作,就是因为我们有能源系统,我们人体的能源分子是什么?ATP变成ADP的过程能产生大量能量,为人体提供能源。可以把ATP分子想象成人体的汽油,这个汽油不是凭空出现的,而是靠人体内非常复杂的蛋白质机器,由最简单的分子合成ATP,相当于人体内有一个
炼油厂,为人体这辆汽车产生汽油。

从很早开始人类就用火加工食品,吃熟的食品,实际上就是对蛋白质的一种加工,这个过程其实就是蛋白质经过加热变性。这是人类对蛋白质最早的改造。现代医学里包含很多蛋白质研究的过程,对某类疾病的征服,实际是对相关蛋白质某一个点的理解。和疾病斗争也是蛋白质研究的重要目标,从古到今人类历史上发生过很多次瘟疫,如鼠疫曾经造成数千万人死亡,但是随着人类科学的进步,人们逐渐对疾病有了认识,有了预防和治疗的手段。

抗生素就是蛋白质研究体现在现代医学上的一个成果。抗生素是由某些微生物在生存过程中产生的,但这些物质对其他的病原微生物有抑制和杀伤功能,所以人类利用它防御病原微生物。它可以阻碍病原微生物蛋白质的合成、细胞壁的合成以及基因的复制和转录等。1929年英国科学家亚历山大佛莱明发现青霉菌可以抑制葡萄球菌。青霉素的发现非常重要,二次世界大战时,青霉素挽救了许多士兵的生命。青霉素被视为二次世界大战的三大发明之一,第一大发明是原子弹,第二大发明是雷达,第三大发明是青霉素。青霉素也被称为20世纪最重要的药物发现。

随着抗生素概念的出现,又出现了很多其他的抗生素。1947年美国微生物学家瓦克斯曼又在放射菌中发现并制成了治疗肺结核的链霉素。有很多疾病被抗生素有效治愈。

抗生素主要通过抑制或者杀死病原微生物来抵抗疾病,其中抑制病原微生物病原体蛋白质合成是抗生素一个作用机理之一。如果一个生物体不能产生机体中重要的分子,它就存活不了。在细菌细胞内有一个很重要的生物大分子叫核糖体,核糖体是合成蛋白质的重要分子机器。人体里也有核糖体,人体的核糖体跟细菌的核糖体不一样。细菌根据它的DNA来生产它需要的蛋白质,但抗生素的出现阻断了合成过程,细菌生产蛋白质的过程被有效抑制。当细菌没有办法产生它需要蛋白质的时候就无法存活。所以说抗生素和蛋白质关系非常密切,只不过抗生素是抵抗、抑制细菌内蛋白质的合成。

但抗生素目前在中国的使用状态是非常令人担忧的。中国是抗生素的使用大国,每年生产21万吨,出口3万吨,其余全部自销,人均消费138克,是美国的10倍。中国每年有20万人死于药品不良反应,其中40%死于抗生素滥用。为什么这样?细菌比起人类更加有优势的地方就是细菌变异速度非常快,细菌的基因组有很多多样性。我们使用抗生素的过程,加速了细菌的自然选择。

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