自由基生物学简史.

自由基生物学简史

已有1188次阅读2014-6-2407:47|个人分类:自由基简史|系统分类:科普集锦

一、从化学到生物学

1900年，俄裔学者有机化学教授Gomberg在密歇根大学博士后工作期间，证明了三苯甲基自由基能稳定存在，奠定了自由基化学的基础。也是人类第一次知道，自由基是可以独立存在的物质形式之一。但是发现自由基和生物之间也存在关系要等待半个世纪。

20世纪最伟大的科学进展主要是在物理学领域，尤其是量子力学和相对论的提出，称为20世纪科学史的标志。在20世纪初，伦琴发现的X射线是一个传奇，给随后的物理和化学研究带来重要影响。

X射线是波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射。X射线是一种波长很短的电磁辐射，其波长约为0.01~10nm之间。由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线。伦琴射线具有很高的穿透本领，能透过许多对可见光不透明的物质，如墨纸、木料等。

1895年11月8日晚，伦琴陷入了深深的沉思。他以前做过一次放电实验，为了确保实验的精确性，他事先用锡纸和硬纸板把各种实验器材都包裹得严严实实，并且用一个没有安装铝窗的阴极管让阴极射线透出。可是现在，他却惊奇地发现，对着阴极射线发射的一块涂有氰亚铂酸钡的屏幕（这个屏幕用于另外一个实验）发出了光。而放电管旁边这叠原本严密封闭的底片，现在也变成了灰黑色—这说明它们已经曝光了！

这个一般人很快就会忽略的现象，却引起了伦琴的注意，使他产生了浓厚的兴趣。他想：底片的变化，恰恰说明放电管放出了一种穿透力极强的新射线，它甚至能够穿透装底片的袋子。不过目前还不知道它是什么射线，于是取名“X射线”。

随后，伦琴开始了对这种神秘的X射线的更多研究。他先把一个涂有磷光物质的屏幕放在放电管附近，结果发现屏幕马上发出了亮光。接着，他尝试着拿一些平时不透光的较轻物质—比如书本、橡皮板和木板—放到放电管和屏幕之间去挡那束看不见的神秘射线，可是谁也不能把它挡住，在屏幕上几乎看不到任何阴影，它甚至能够轻而易举地穿透15毫米厚的铝板！直到他把一块厚厚的金属板放在放电管与屏幕之间，屏幕上才出现了金属板的阴影，看来这种射线还是没有能力穿透太厚的物质。实验还发现，只有铅板和铂板才能使屏不发光，当阴极管被接通时，放在旁边的照相底片也将被感光，即使用厚厚的黑纸将底片包起来也无济于事。

接下来更为神奇的现象发生了，一天晚上伦琴很晚也没回家，他的妻子来实验室看他，于是他的妻子便成了在照相底片上留下痕迹的第一人，当时伦琴要求他的妻子用手捂住照相底片。当显影后，夫妻俩在底片上看见了手指骨头和结婚戒指的影像。伦琴发现X

射线后仅仅几个月时间内，它就被应用于医学影像。

1896年1月5日，在柏林物理学会会议上展出了很多X射线的照片，同一天，维也纳《新闻报》也报道了发现X光的消息。这一伟大的发现立即引起人们的极大关注，并很快传遍全世界。在几

个月的时间里，数百名科学家为此进行调查研究，一年之中就有上千篇关于X射线的论文问世。1896年2月，苏格兰医生约翰·麦金泰在格拉斯哥皇家医院设立了世界上第一个放射科。

伦琴虽然发现了X射线，但当时的人们——包括他本人在内，都不知道这种射线究竟是什么东西。直到20世纪初，人们才知道X射线实质上是一种比光波更短的电磁波，它不仅在医学中用途广泛，成为人类战胜许多疾病的有力武器，而且还为今后物理学的重大变革提供了重要的证据。正因为这些原因，在1901年诺贝尔奖的颁奖仪式上，伦琴为世界上第一个荣获诺贝尔奖物理奖的人。人们为了纪念伦琴，将X射线命名为伦琴射线。

现在，我们都了解许多射线包括紫外线、X射线α射线和γ射线都可以对生物和人类产生严重伤害，进行非常短时间X射线检查都可以诱发基因突变。但这样的知识在100多年前，就连最聪明的科学家都一无所知。很显然，伦琴发现了X射线，但丝毫没有意识到X射线可以对人体产生危害，否则他不可能让其妻子暴露在X

射线中。不仅X射线，甚至此后发现的对人体危害更恶劣的射线，例如γ射线和α射线，科学家发现并研究了许多年才意识到问题的严重。这里顺便要说一下另两位超牛科学家。

一位是卢瑟福，伟大的物理学家和伟大的物理学导师最著名的发现是证明了原子的中心存在原子核，在进行这一著名实验中，他采用的工具是用α射线，1910年，卢瑟福带领学生用α射线轰击金属片，本来过去人们认为原子是一种质量均匀的颗粒，结果神奇

的结果发生了，按照原来的估计，α射线应该随机穿越金属片，但是并不是这样，似乎很少一部分α射线遇到了一些坚硬的核，根据计算这种分布在原子中心部位的核体积很小，但质量很大，于是他根据这个实验提出了原子核的概念。不过在他的学生回忆这个实验中，有一个细节，因为但是但观察手段需要用肉眼，每个观察者很短时间就无法承受观察对眼睛导致的疲劳感觉，其实他们正是眼睛受到了射线的伤害，也是早起记录到关于射线有害的文献。

居里夫人是伟大的物理学家，她最著名的科学发现是她与丈夫皮埃尔居里共同发现了放射性元素钋，之后又发现了元素镭。我们知道放射性元素可以自动发射出射线，而且这些射线可以导致机体危害。2011年，日本核电站爆炸留给我们的最重要记忆就是人们担心放射性元素污染对人体健康的威胁。但是上个世纪初期，科学家丝毫不知道放射性物质的危害，正是由于居里夫人长期接触放射性物质，1934年7月4日因恶性白血病逝世。

1903年，法国物理化学家Victor Henri发现，酶催化活性主要决定于酶和反应底物之间的结合强度。他的工作后来被德国生物化学家Leonor Michaelis和加拿大物理学家Maud Menten通过对蔗糖水解成葡萄糖和果糖的酶催化过程进行研究，证明了Victor Henri的发现，1913年，他们提出该酶反应动力的数学模型。这种酶催化模型在生物化学领域被称为Michaelis–Menten动力学模型。就是这个德国Michaelis教授，在1931年提出生物体内某些酶催化的氧化还原反应并不是一步完成，应存在中间过程或者存在中间