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唐有祺:结晶牛胰岛素背后的科学家 唐有祺:结晶牛胰岛素背后的科学家

导语:唐有祺:结晶牛胰岛素背后的科学家边肖为大家收集并出版了以下书面材料。让我们快速看看他们!中国历史上有一个不可忽视的记载:1965年9月,中国在世界上首次人工合成了蛋白质结晶牛胰岛素,这标志着人工合成蛋白质时代的开始,是生命科学发展史上的重要里程碑!但很少有人知道,早在20世纪50年代,中国就有一位科学家确定了第一批晶体结构,为世界上第一次合成人工蛋白结晶牛胰岛素奠定了坚实的基础。这位科学家是中国晶

唐有祺:结晶牛胰岛素背后的科学家边肖为大家收集并出版了以下书面材料。让我们快速看看他们!

中国历史上有一个不可忽视的记载:1965年9月,中国在世界上首次人工合成了蛋白质结晶牛胰岛素,这标志着人工合成蛋白质时代的开始,是生命科学发展史上的重要里程碑!

但很少有人知道,早在20世纪50年代,中国就有一位科学家确定了第一批晶体结构,为世界上第一次合成人工蛋白结晶牛胰岛素奠定了坚实的基础。

这位科学家是中国晶体化学和结构化学的主要创始人,中国分子工程的先驱,中国化学生物学的倡导者,中国科学院院士——唐有祺。

唐有祺院士近照

晶体化学是物理化学的一个分支,在原子水平上研究晶体的结构理论,揭示晶体的化学组成、结构和性质之间的内在联系及相关原理。

现代晶体化学是在大量测量系列晶体结构信息的基础上总结规律的。因此,一方面具有坚实的实践基础,另一方面可以在材料科学、合成化学、生物化学、地球化学、矿物学等方面发挥重要的指导作用。

去上学

唐有祺1920年出生在长江以南有着千年历史的古镇新场镇。唐有祺小时候喜欢看课外书,他的偶像是岳飞和爱迪生。

上海中学的教学理念和丰富多彩的校园生活,使唐有祺不仅掌握了学习方法和实验能力,而且开阔了视野,使他在未来的科学教育实践中萌发了一些先进的思想,始终保持着对生活的热情和激情。

1941年,庄莉在唐有祺大学做实验

1937年,唐有祺进入同济大学化学系。在同济大学历史上极其艰难的五年里,唐有祺跟随学校的五次迁移,走遍了九个省。五年来,他的化学基础和实验能力,德语和英语水平都有所提高。

向鲍林学习

大学毕业后,唐有祺在昆明的一家兵工厂工作了六个月,然后和别人合作在重庆经营一家电解铁皮测试厂。为此,他甚至放弃了去中央大学读研究生的机会。

这一经历使唐有祺发现他真正的兴趣不是工业,而是学习。1944年春天,唐有祺登上了前往美国的美国“梅格格斯将军号”。

去美国后,唐有祺暂时联系了加州理工学院。我选择加州理工是因为鲍林教授。

美国著名化学家莱纳斯·卡尔·鲍林

他去了宝林的办公室,进行了一次真诚的交谈,得到了宝林的认可。鲍林如此爽快地同意了唐有祺的申请,这让加州理工学院研究生院的院长甚至唐有祺本人都感到不可思议。

鲍林选择唐有祺的一个重要原因是,鲍林看到唐有祺不仅对物理和化学有浓厚的兴趣,而且基础很好。能够向鲍林学习,是师生选择的结果。

1947年,唐有祺在加州理工学院拍了一张照片

从那以后,唐有祺一直专注于x光结晶学和化学键的性质,并在量子力学和统计力学辅修。

唐有祺不止一次说过:“在波林手下学习的五年是我一生中最重要的经历之一。”

1981年,唐有祺和鲍林结婚了

曲折地回家

博士后期间,唐有祺以血红蛋白晶体为对象涉猎蛋白质晶体学,成为世界上最早参与蛋白质晶体学研究的学者之一。

就在唐有祺血红蛋白研究进展顺利的时候,新中国成立的消息传到了美国。他非常激动,渴望把自己的知识带回祖国的怀抱。

唐有祺在经过德国汉堡时拍了一张照片

1951年,美国限制所有属于理科的中国学生出境。热爱和平和倡导民主精神的鲍林得知唐有祺决心回国,尽管他想留下来,但他仍然伸出了援助之手。

借参加在瑞典斯德哥尔摩举行的第二届国际晶体学会议的机会,唐有祺获得了瑞典的签证并回国。

权力之初

1951年8月,唐有祺回到清华大学任教。在美国留学期间,唐有祺意识到20世纪初物理学的一个主要发展趋势是从宏观到微观,如何通过实验技术有效获取材料微观结构的信息是关键。

1912年劳厄x光衍射的新发现给化学研究领域带来了深刻的变化,尤其是DNA双螺旋结构的发现,使唐有祺深有体会。

回国后,他没有条件继续从事X射线晶体学的研究,但他的第一个想法是通过开设“分子结构与化学键”课程,将结构化学和化学键方面的最新理论和方法引入中国。

同年秋,唐有祺在清华大学化学系开设了“分子结构与化学键本质”课程,这是唐有祺在中国“播种”晶体化学和结构化学的第一步。

从清华转到新北大学后,唐有祺编写了中国第一本结晶化学的书,并在北京大学设立了物理化学专业的重点方向:分子结构和化学键。在将X射线晶体学前沿知识带入大学课堂的同时,他还筹建了实验室,进行了国内第一批晶体结构测定。

唐有祺主编的晶体化学教材

而且他积极整合北大、中科院化学所、物理所的研究力量进行合作,充分利用物理学中所有X射线衍射仪的优势来测量晶体结构。他的研究领域扩展到无机化学、分析化学、有机化学、药物化学、矿物学等与两个学科密切相关的结构问题。

这不仅起到播种的作用,还促进了我国结构化学的生根、开花、结果。

自x光衍射实验室成立以来,唐有祺培养了一支晶体结构测定的队伍,形成了欣欣向荣的新学科发展趋势。

20世纪60年代,唐有祺注意到大多数无机和有机物质的结构类型都是通过x光衍射来识别的,并且可以发现各种键长和键角。也掌握了氢键的化学特征和数据,总结了大部分重要的结构原理。

用于分析小分子结构的结晶学已经从一种新方法变成了一种常用工具。这时,他适时提出单晶结构分析方法应以探索分子结构与功能的关系为目标,致力于生物大分子的研究。

1965年,中国首次用人工方法合成了一种具有生物活性的蛋白质——结晶胰岛素。

人民日报报道了中国合成结晶胰岛素的消息

1966年4月,在国家科委主办的合成胰岛素鉴定委员会第二次会议上,唐有祺建议用X射线衍射来确定胰岛素晶体空的结构,这是一项紧迫的任务。他的建议被采纳并当选为学术带头人。

当进行胰岛素测定工作时,政治气氛变得越来越紧张。唐有祺在幕后指导胰岛素结构测定的大方向。是国内第一个蛋白质晶体结构测定的工作,带动了我国分子生物学和化学生物学特别是生物大分子晶体学的发展,为我国培养结构生物学人才。

1971年,相关研究团队完成了猪胰岛素晶体结构的测定,诺贝尔化学奖获得者霍奇金称赞:“北京地图是目前最精确的胰岛素地图”。

20世纪70年代以后,唐有祺的研究团队密切关注晶体结构和结构化学的系列性和艰巨性研究,发现了新的结构类型,解决了相关的化学问题。与此同时,唐有祺让研究小组扩展到蛋白质结晶学。

1980年,唐有祺考察了北京大学四园衍射仪的使用情况

在唐有祺的指导下,北京大学物理化学研究所从1982年开始恢复蛋白质结构分析工作。用分子替换法成功地研究了绿豆胰蛋白酶抑制剂赖氨酸活性片段牛胰蛋白酶复合物的晶体结构,获得了赖氨酸活性片段的三维结构。

这项研究对普通人的意义在于,胰蛋白酶抑制剂可用于急性胰腺炎的预防和治疗以及临床上的抗休克治疗。此外,腹部手术后直接注入腹腔可以防止肠粘连。

开辟新领域:婚姻化学和生物学

唐有祺关注物理、化学、生物和数学,精通化学的各个学科,这使他思想开放,能够把握学科发展的大方向,研究步伐始终快于国内同行。

他经常出人意料地超前思考科学问题,敢于开拓新的研究领域。这对中国科研力量的整合和中国化学的发展产生了深远的影响。

1982年8月,唐有祺和胡亚东访问英国时合影

20世纪80年代末,唐有祺在中国首次提出化学生物学的概念,强调化学与生物学交叉的重要性。他意识到把自己敏锐的学科发展意识局限于研究团队是不够的。虽然国际社会在分子水平上对生命问题的研究投入了相当大的热情,但化学和生物学在当时的中国曾经是分离的,两者之间几乎没有交叉。

为了使化学研究关注生物问题,唐有祺通过“生命过程中重要化学问题研究”的攀登项目,团结和鼓励了一大批化学家从事化学和生物的交叉研究。

唐有祺认为不仅生命过程中的哪些问题可以称之为“重要”,而且大的科学项目也应该充分发挥化学在中国生命科学研究中的作用,为中国化学学科的创新提供动力。

像“生命过程中的重要化学问题”一样,“功能系统的分子工程”是唐有祺面向国际前沿开辟的另一个学术方向,他所倡导的功能系统的分子工程缩短了现实与假设之间的距离。

唐有祺以功能为导向构建分子工程的战略改变了研究者的思维方式,其研究成果引起了国际学术界的广泛关注。

呼吁开放:让中国科研走向世界

在美国学习期间,唐有祺的研究成果使他成为国际晶体学的重要成员。在美国逗留和从美国回国的旅途中,他遇到了许多学术同事,并与他们保持联系。特别是他与鲍林和霍奇金的密切学术联系,成为中国晶体学国际化的重要伏笔。

在唐有祺的努力和霍奇金的帮助下,中国晶体学会成功加入了国际晶体学会,成为中国科学走向世界舞台的标志性事件。

1978年,唐有祺出席了第11届国际晶体学大会

中国加入水晶协会后,唐有祺积极申请和筹备在中国举行的国际水晶大会。1993年在中国召开的晶体学会议是当时在中国召开的规模最大、时间最长的国际会议。

1978年8月,在参加了第11届国际晶体学大会后,代表团访问了英国,并作为客人来到了霍奇金的家

自1977年以来,唐有祺的国际交流极为频繁。这些国际交流有的争取在中国举办国际会议的权利,有的交流新的科学成果,有的获取科学交流的资源...

他是世界化学舞台上活跃的中国科学家,也是国际科学交流新模式的先驱和引导者。唐有祺的工作为中国形成具有国际竞争力的科学团队发挥了积极作用。

1996年10月8日,唐有祺在实验室与学生交流

自1997年以来,唐有祺辞去了学术职务,把学术舞台让给了年轻人。他的学生乃至一批化学、生物、物理领域的研究人员,在他的两个攀登项目的带领下,在他的科学思想的启迪下,继续在国际学术前沿畅游。

唐有祺院士

“唐有祺先生用晶体和物质化探索了化学的全貌,并有着伟大的战略抱负。学识广博坦荡,手持美丽的水晶照亮北大校园。分子工程精妙绝伦,绘制蓝图指引21世纪。”中国科学院化学研究所胡亚东先生的留言是唐有祺科研生涯的写照。

唐有祺

化学家

化学教育家

中国科学院院士

由唐有祺收藏团队提供

参考文献:

1.《唐有祺,中国化学的领导者:科学只是一个被理性使用的工具》,《广州日报》

2.《唐有祺:秀才就是秀才》,光明。com。

3.本文图片来源于老科学家学术成长资料收集项目、科学网、光明网、中国科学杂志等。

中国晶体化学

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