Цивилизация богов. Прогноз развития науки и техники в 21-м столетии
Следует заметить, что существующие трудности при исследовании структуры белковых молекул были хотя и велики, но принципиально преодолимы. Технические достижения способствовали созданию современного высокоэффективного инструментария для определения пространственной структуры белковых молекул, как в неподвижном состоянии, так и в процессе их участия в биохимических реакциях. Знание свойств белковых молекул и детального расположения атомов в них являлось чрезвычайно важным для генетики, биологии, фармакологии и многих других наук. Поэтому любые достижения в обеспечивающих производственных отраслях, научных и технических дисциплинах, незамедлительно брались на вооружение учеными, если их использование позволяло ускорить исследования человеческого генома.
Используя ультраяркие источники рентгеновского излучения, ученым удалось получить большие серии снимков и зафиксировать кадр за кадром развитие многих биохимических реакций. Этот метод исследований основывался на эффекте неодинакового поглощения рентгеновских лучей химическими элементами с различным атомным весом, на технической возможности создания ультраярких и сверхкоротких рентгеновских импульсов, на использовании сверхмощных компьютеров для расчетов. Для уточнения полученных данных параллельно применялся и традиционный метод, основанный на анализе информации о рассеянии рентгеновских лучей на белковой молекуле. В этом случае на суперкомпьютерах обрабатывалась информация об интенсивности рассеяния, углах рассеяния и о сдвиге фаз рассеянных лучей.
В это же время началось интенсивное использование в биохимии и генетике технологий, основанных на процессах рассеяния нейтронов на протонах. Эти технологии будто специально были созданы для исследования биологических объектов, имеющих в своем составе множество атомов водорода. Технологии нейтронного рассеяния базировалась на физическом эффекте хорошего рассеяния нейтронов на протонах. То, что биологические объекты (структурные части клеток, белковые молекулы, ДНК и другие) были «перенасыщены» водородом, позволяло при воздействии на них пучка нейтронов получать четкие картины распределения атомов водорода в пространстве. Приняв за точку отсчета эти своеобразные маркеры, можно было, в первом приближении, строить модель исследуемой молекулы, либо структурной части клетки. Последующее уточнение строения исследуемого объекта проводилось при помощи ультраярких источников рентгеновского излучения, а также расчетными методами. Технология рассеяния нейтронов на протонах позволила изучать строение белковых молекул с большим молекулярным весом, и даже некоторых внутриклеточных структур.
Не были оставлены в стороне и традиционные методы изучения структуры и строения белковых молекул, такие как криоэлектронная микроскопия, кристаллография с атомным разрешением, ядерный магнитный резонанс и другие.
Применение учеными совокупности известных методов изучения органических соединений при исследованиях структуры и свойств белковых молекул и механизмов реализации биохимических реакций, перевели задачи, поставленные в программе «Белок человека», в разряд успешно решаемых. Накопление полного объема информации по данной проблеме было только вопросом времени. Стартовавшая в прошлом десятилетии глобальная исследовательская программа «Белок человека», участие в которой приняли сотни научных государственных и частных компаний, привела к впечатляющим практическим результатам.
За время реализации этой программы была определена полипептидная структура более пятисот тысяч различных белков человека. Совершенное программное обеспечение для компьютерного моделирования способствовало построению достоверных моделей трехмерной структуры белковых молекул, исходя из их двухмерной полипептидной последовательности. Ситуация чем-то напоминала ситуацию уже имевшую место на рубеже веков, когда при первой расшифровке генома человека накопились гигантские объемы информации, требующие систематизации, сведения в единую общую модель. И если для систематизации расшифрованных последовательностей нуклеотидов человеческого организма и построения единой модели человеческого генома потребовалось более десяти лет, то систематизация знаний о строении сотен тысяч белков человеческого организма требовала большего времени. Сложность программы «Белок человека» была почти на три порядка выше, чем программы расшифровки человеческого генома, выполнение которой еще совсем недавно казалась пределом возможного.
Немного больше о технологиях >>>
Каталитический этюд
Современное учение о катализе можно
уподобить гигантскому живописному полотну, на котором с большого расстояния
различимы два частично пересекающихся сюжета. Первый включает процессы, с
помощью которых химики стремятся производить то, что давно умела делать
природа. Речь идет в ...
О возможном способе возникновения сил природы и их связи между собой
В
1687г. Исаак Ньютон объяснил движение небесных тел и многих земных явлений
наличием притяжения всех тел друг к другу. С тех пор многие пытаются объяснить,
каким образом два тела могут на расстоянии взаимодействовать друг с другом [1].
Примерно через 100лет эксперименты с эле ...
