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在這一課，初步給大家介紹一下生物物理學(xué)，從孟德爾到摩根的經(jīng)典生物學(xué)開始，到偉大的物理學(xué)家薛定諤及其一個(gè)思想，再到通過使用眾多物理學(xué)家智慧結(jié)晶出來的技術(shù)手段，將DNA分子的結(jié)構(gòu)從猜測到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，以及將蛋白質(zhì)的高精尖結(jié)構(gòu)解析出來。

如今疫情蔓延，冠狀病毒在四處傳播，我跟大家一樣感到很緊張。那么冠狀病毒與物理學(xué)有什么關(guān)系呢？通過儀器觀測，冠狀病毒呈紅色，表面布滿雞冠花般的突刺。人體中有很多蛋白質(zhì)，其中一種叫血管緊張素，當(dāng)其與病毒對(duì)應(yīng)的突刺蛋白結(jié)合后，就像一把鑰匙開了一道鎖，病毒就把人體細(xì)胞的防御系統(tǒng)打開了。如果時(shí)間倒退150年或者哪怕幾十年，科學(xué)家都無法像現(xiàn)在這樣，在這么短的時(shí)間內(nèi)弄清新冠病毒入侵人體的機(jī)制，而且還設(shè)計(jì)出了針對(duì)此蛋白質(zhì)與病毒的藥物來控制病情，這一切其實(shí)都離不開物理學(xué)家的努力。

新型冠狀病毒

遺傳基因——

從孟德爾到摩根

格雷戈?duì)枴っ系聽柺乾F(xiàn)代遺傳學(xué)之父。他來自于奧地利，從小便受到家人的熏陶，對(duì)園藝和農(nóng)學(xué)有著濃厚的興趣。他為了謀生，選擇傳教士作為職業(yè)，但并沒放棄自己的愛好，在修道院里安安靜靜地做起了豌豆的雜交實(shí)驗(yàn)。在多年的實(shí)驗(yàn)中，他觀察到豌豆具有某種可相互區(qū)分的穩(wěn)定性狀，且分顯性性狀和隱性性狀。比如豌豆苗的高莖和矮莖，這兩種豌豆雜交后第一代的都是高莖，這說明高莖是其顯性性狀，而到了第二代高矮分離，且其比例是3:1。孟德爾通過對(duì)豌豆性狀的觀察，第一次把統(tǒng)計(jì)的概念引進(jìn)了生物學(xué)。當(dāng)時(shí)他把影響生物性狀的因子稱為遺傳因子，1909年科學(xué)家將其正式命名為基因，這個(gè)概念沿用至今。

繼孟德爾之后，出現(xiàn)了一位偉大的生物學(xué)家——托馬斯·亨特·摩根。他發(fā)現(xiàn)了基因和染色體之間的關(guān)系，是現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)生物學(xué)奠基人。1902 年美國學(xué)者提出了遺傳基因在染色體上的學(xué)說，1888年正式被命名為染色體（染色體因能夠被一種染料染色而得名）。1902 年生物學(xué)家薩頓通過觀察細(xì)胞的減數(shù)分裂，發(fā)現(xiàn)染色體是成對(duì)存在的，且和遺傳基因有一種平行的關(guān)系，推測基因在染色體上。1928 年摩根通過選擇果蠅雜交，證實(shí)了染色體是遺傳基因的載體。果蠅的性狀比豌豆多很多，且其繁殖快，便于觀察，是研究遺傳性狀較好的選擇，摩根由此寫出了對(duì)人類產(chǎn)生巨大影響的《基因論》。

在光學(xué)顯微鏡下可觀察到細(xì)胞核中的染色體，發(fā)現(xiàn)染色體是基因的載體，DNA是一種核糖核酸分子。對(duì)于人類而言，細(xì)胞核里有23對(duì)染色體。就單個(gè)基因來講，染色體的平均長度是4微米左右，當(dāng)時(shí)便可通過光學(xué)顯微鏡觀察到。而將4微米的染色體解開，將其慢慢拉直能夠得到2.15米左右長的DNA。當(dāng)時(shí)并不知道DNA的結(jié)構(gòu)，只知道它是一種遺傳物質(zhì)的載體。這時(shí)候物理學(xué)要破譯生命的密碼就出現(xiàn)了兩個(gè)方向，其一是用物理學(xué)的思想照亮探索的前進(jìn)方向，其二除了思想以外，還要尋找看得見摸得著的實(shí)際證據(jù)。這時(shí)候物理學(xué)的手段便至關(guān)重要，思想和手段兩者缺一不可。

物理學(xué)破譯生命奧

秘的思想和手段

埃爾溫·薛定諤作為量子力學(xué)的奠基者，提出波動(dòng)力學(xué)方程這一貢獻(xiàn)大家都耳熟能詳，然而除此之外他也是生物物理學(xué)的創(chuàng)始人之一。他第一個(gè)提出將遺傳物質(zhì)設(shè)定為信息分子的想法，認(rèn)為遺傳是遺傳信息的復(fù)制。在獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)后他把興趣轉(zhuǎn)到了生物物理上，三次到都柏林的三一學(xué)院作出演講，演講報(bào)告著成《生命是什么？——活細(xì)胞的物理面貌》一書。該書中他提出了幾個(gè)觀點(diǎn)：第一，基因是一種非周期性的晶體或者固體；第二，將量子力學(xué)的概念引入生物領(lǐng)域，認(rèn)為突變是基因分子中量子力學(xué)的躍遷；第三，認(rèn)為染色體是遺傳密碼子。這本薄薄的小冊(cè)子召喚了幾代青年物理學(xué)家投身到生物物理的研究中去，沃森和克里克提出DNA的雙螺旋模型時(shí)，就給薛定諤寫了一封信，信中說到“親愛的薛定諤教授，我（克拉克）和沃森一起討論是如何進(jìn)入分子生物學(xué)這一領(lǐng)域時(shí)，發(fā)現(xiàn)我們兩個(gè)不約而同地受到那本小冊(cè)子《生命是什么》的影響。”

前面提到，在1879年時(shí)染色體就已經(jīng)能在顯微鏡下被看到，但是卻無法再深入觀察了，原因是什么呢？因?yàn)楣獾牟ㄩL決定了光學(xué)顯微鏡的分辨率，其分辨率是波長的一半，用600～700納米的可見光觀察時(shí)，分辨率只有0.3微米左右。這種情況下，突破光學(xué)衍射極限提高分辨率是擺在物理學(xué)家面前的一個(gè)重大問題。1895年，倫琴在從事陰極射線的研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)了X射線。當(dāng)時(shí)已經(jīng)知道陰極射線里有電子，可電子在空氣中的穿透深度也就幾厘米。然而他在做實(shí)驗(yàn)時(shí)把放電管封住，在切斷電源時(shí)，兩米開外的熒光屏?xí)?，這說明其并不是陰極射線，而是一種未知射線——X射線。倫琴并不知道X射線的本質(zhì)，只能觀察到一些衍射現(xiàn)象。這時(shí)德國物理學(xué)家索末菲通過物理模型估算出未知射線的波長大概10^-10米（1～0.1埃這個(gè)量級(jí)），他的博士后勞厄想到原子晶格的尺度也在埃這一量級(jí)上，提出可以用原子晶體來作為光柵來對(duì)X射線進(jìn)行衍射。索末菲的一個(gè)助手弗里德里希將勞厄的想法做成了實(shí)驗(yàn)，他用這一未知射線打在硫酸銅晶體上，觀察到了衍射的斑點(diǎn)（勞厄斑），這也是勞厄第一次證實(shí)X射線具有光性質(zhì)的波。布拉格父子對(duì)勞厄的實(shí)驗(yàn)結(jié)果特別感興趣，開始建立模型去計(jì)算，他們把X射線當(dāng)作一種光，在它的衍射或者反射方向上，如果兩列波正面相互疊加，就會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)度增強(qiáng)，如果兩個(gè)波相位不一樣，就會(huì)有相互抵消的部分，由此提出了簡單漂亮的布拉格方程：nλ=2dsinθ，λ是波長，n是衍射級(jí)次，θ是衍射角，d是原子間距。利用巧妙的方式計(jì)算晶體的原子間距，比如氯化鈉晶體，已知它的密度和原子質(zhì)量，就能算出兩個(gè)氯化鈉（最近鄰離子）之間的距離，大概是2.82埃，再通過布拉格方程便能精確地算出X射線的波長。發(fā)現(xiàn)X射線波長在原子級(jí)別后，就可以通過實(shí)驗(yàn)觀測晶體的衍射現(xiàn)象，并結(jié)合布拉格方程，計(jì)算原子間距，由此科學(xué)家發(fā)明了勞厄X射線單晶衍射分析儀，又稱勞厄照相機(jī)。

花開兩朵，各表一枝，前面介紹了X射線的發(fā)現(xiàn)與應(yīng)用，現(xiàn)在我們來講講電子的應(yīng)用。那個(gè)時(shí)候是量子力學(xué)暴發(fā)的時(shí)代，1900年初期，德布羅意根據(jù)光是一種波但具有粒子性，進(jìn)行反推提出微觀粒子也可以呈現(xiàn)波的形式的設(shè)想，并寫出了德布羅意公式 λ=h/p（λ是波長，h是普朗克常量，p是粒子動(dòng)量），波長代表波動(dòng)性質(zhì)，動(dòng)量代表粒子性質(zhì)，德布羅意就這樣把波動(dòng)性和粒子性用一個(gè)簡單的公式給聯(lián)系起來了。倫琴發(fā)現(xiàn)X射線時(shí)大家都知道電子是一種粒子，但并不知道電子有沒有波動(dòng)性。那么我們假設(shè)它能像X射線一樣，能夠通過雙縫發(fā)生衍射，得到衍射條紋便能證明它就具有波動(dòng)性。1927年，英國的湯姆孫還有美國的戴維森和革末分別獨(dú)立地用電子替代X射線來照射鎳的單晶，得到了電子的衍射圖案。這個(gè)實(shí)驗(yàn)一箭雙雕，它一方面揭示了電子具有物質(zhì)波的性質(zhì)，延伸為微觀粒子具有波動(dòng)性；另一方面證明了德布羅伊的假設(shè)——粒子具有波粒二象性，對(duì)微觀世界都適用，這個(gè)工作當(dāng)之無愧獲得了1937年諾貝爾獎(jiǎng)。

知道電子的波長大概就是跟晶格常數(shù)一樣在埃的量級(jí)，那么突破光學(xué)衍射極限便有了方向。既然電子的波長那么短，如果用電子束來替代光束，便可以制造一個(gè)分辨率更高的顯微鏡。這時(shí)候德國工程師恩斯特·魯斯卡化想法為實(shí)踐，制造出了世界上第一臺(tái)電子顯微鏡。通過畫出電子顯微鏡的光路圖，會(huì)發(fā)現(xiàn)電子走的路線跟光學(xué)顯微鏡中的光線是一模一樣的，唯一不同的是不能用玻璃而應(yīng)該用磁場來讓電子進(jìn)行偏折和聚焦，所以在電子顯微鏡中磁透鏡替代了光學(xué)顯微鏡里的玻璃透鏡。這個(gè)電鏡的效果還不是太好，于是德國的西門子公司加入了魯斯卡和波里斯這個(gè)團(tuán)隊(duì)，幫他們改進(jìn)制作了兩臺(tái)電子顯微鏡。改進(jìn)后的電子顯微鏡，功能更加齊全，一下子把放大倍率提高到了3萬倍。

正所謂上陣親兄弟，打仗父子兵，這兩臺(tái)儀器他們一臺(tái)自用，另一臺(tái)留給了恩斯特·魯斯卡的弟弟——哈爾墨特·魯斯卡。哈爾墨特·魯斯卡用這臺(tái)電鏡解決了當(dāng)時(shí)生物學(xué)家最感興趣但一直頭疼的問題，即觀察病毒的具體形態(tài)。第一張用電子顯微鏡觀察到的病毒是一種針形冠狀病毒，大概長為300納米，直徑為15納米。有了這個(gè)觀測手段，科學(xué)家就迫不及待地開始解析 DNA和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。前面已經(jīng)提過DNA是遺傳密碼的載體，具有重要的生物性質(zhì)。

在英國的盧瑟福實(shí)驗(yàn)室，佩魯茨實(shí)驗(yàn)組的研究方向是蛋白質(zhì)的X射線衍射，克里克和沃森在這個(gè)組里面比較特別，擅于提出模型結(jié)構(gòu)。他們通過X射線衍射出的第51號(hào) DNA的照片，提出了 DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，這個(gè)模型在當(dāng)時(shí)引起非常大的轟動(dòng)。這個(gè)DNA的衍射圖其實(shí)是羅莎琳德·富蘭克林通過實(shí)驗(yàn)做出來的，也得到了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，她是一朵早謝但不該凋謝的玫瑰。在當(dāng)時(shí)的DNA研究領(lǐng)域，美國的鮑林提出了三螺旋結(jié)構(gòu)，羅莎琳德·富蘭克林就寫信告訴鮑林他的模型是不對(duì)的，包括沃森和克里克他們提的模型也是不對(duì)的，但由于競爭的關(guān)系，她無法提供照片給他們。這時(shí)與富蘭克林同實(shí)驗(yàn)室的威爾金斯偷偷摸摸地把這個(gè)照片提供給了沃森和克里克，憑此他們?cè)凇禢ature》上發(fā)表了關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)的文章，沃森、克里克和威爾金斯他們?nèi)齻€(gè)人也因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。我們現(xiàn)在認(rèn)為威爾金斯并不夠格獲得諾獎(jiǎng)，但是那時(shí)富蘭克林已經(jīng)去世了。最不應(yīng)該的是沃森他們所引用的數(shù)據(jù)卻并沒有署富蘭克林的名字，而沃森在幾乎沒有接觸過羅莎琳德·富蘭克林的情況下，在回憶錄《雙螺旋》這本書里面把富蘭克林塑造成一個(gè)性格乖僻、目中無人的女巫形象，刻意對(duì)她的貢獻(xiàn)進(jìn)行了貶低。希望后人知道關(guān)于DNA結(jié)構(gòu)的學(xué)術(shù)成就時(shí)，不要忘記富蘭克林的貢獻(xiàn)，世人欠她一個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)。我覺得在科學(xué)研究里面，不但要做出學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)還要講究學(xué)術(shù)道德。

在DNA雙螺旋模型提出后，物理學(xué)家、科普作家、提出大爆炸模型之一的天文學(xué)家伽莫夫立馬就在《Nature》上發(fā)表了一篇文章，他按照雙螺旋模型思考怎么樣通過四個(gè)堿基A、G、C、T組成的 DNA對(duì)應(yīng)去編碼20種氨基酸。他畫了個(gè)表格，A、B、C、D、E、F、G…一直畫下來，列出了一個(gè)4×5的表格，他發(fā)現(xiàn)要得到20種氨基酸最多用三個(gè)堿基就能夠進(jìn)行編碼。用排列組合來計(jì)算，進(jìn)行全排列，如果我們4個(gè)堿基同時(shí)用上只用一個(gè)的話，只能排出4個(gè)編碼（4^1=4）；如果用上兩個(gè)，4×4=16個(gè)（4^2=16），還不能夠編碼20個(gè)氨基酸；那么最少可以用到三個(gè)，4×4×4 =64個(gè) （4^3=64）。通過這么簡單的數(shù)學(xué)就提出了三聯(lián)密碼子的概念。

那么DNA作為遺傳物質(zhì)的缺陷在哪呢？我們看到核酸是在細(xì)胞核里頭，由于DNA沒有辦法到核外去，而蛋白質(zhì)卻是在核外的細(xì)胞漿中被合成的，這意味著信息從核內(nèi)的DNA被傳遞到核外頭的胞漿里，肯定有一種特別的傳遞物質(zhì)。1961年，查柯柏和莫洛德提出了信使RNA的概念，顧名思義，信使RNA能把DNA里的信息傳遞出來，這個(gè)信使RNA的序列應(yīng)該是跟DNA的序列對(duì)應(yīng)的，并且決定了蛋白質(zhì)合成的序列。這時(shí)克拉克參與了他們的實(shí)驗(yàn)，克里克和布倫納在實(shí)驗(yàn)上得出了三個(gè)核苷酸編碼一個(gè)氨基酸的結(jié)論，證實(shí)了遺傳密碼子或三聯(lián)密碼子的概念。

從 DNA 雙螺旋模型

到遺傳中心法則的提出

這時(shí)得到了遺傳學(xué)中的中心法則，這個(gè)中心法則在1958年克里克已經(jīng)提出來了，他又在1970年《Nature》的一篇論文里面重申了一遍。這個(gè)遺傳的中心法則指的是信息從DNA傳給RNA，再從RNA傳遞給蛋白質(zhì)，就完成了遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程；DNA傳給DNA，就完成了DNA的復(fù)制過程。所有的細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物學(xué)都遵循了這一個(gè)法則，但是有一些病毒的遺傳物質(zhì)是RNA，RNA可以把信息逆轉(zhuǎn)錄給DNA，也可以進(jìn)行RNA自我復(fù)制，這個(gè)過程是對(duì)中心法則的補(bǔ)充。

有了DNA，再來了解RNA的合成過程，RNA是通過RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄成信使RNA。雙螺旋結(jié)構(gòu)解開時(shí)，以它一條鏈為模板、三磷酸核糖核苷為底物通過磷酸二酯鍵合成RNA。RNA聚合酶把DNA的雙鏈打開，單個(gè)堿基與DNA單鏈一個(gè)一個(gè)地配對(duì)聚合，信使RNA合成后，再釋放出來，得到了一段完整的帶有DNA遺傳信息的RNA。有了這段RNA的信息以后，DNA的信息就被轉(zhuǎn)移到細(xì)胞漿里頭去。合成蛋白質(zhì)的過程，光有遺傳信息的 RNA還不夠，還需要一種叫轉(zhuǎn)運(yùn)tRNA（t是transfer的縮寫）的物質(zhì)，它在核糖體上共同參與了蛋白質(zhì)和多肽的合成。在蛋白質(zhì)的合成過程中，核糖體和信使RNA組合起來像拉鏈的結(jié)構(gòu)一樣，先從信使RNA上面的前三個(gè)密碼子讀出來一個(gè)信息，然后tRNA就把包漿里面的對(duì)應(yīng)的氨基酸給搬運(yùn)上去，第一個(gè)氨基酸固定下來后，該點(diǎn)位釋放出來的tRNA又回到這個(gè)溶液中去繼續(xù)搬運(yùn)對(duì)應(yīng)的氨基酸，第二個(gè)氨基酸與第一個(gè)連接到一起，第三個(gè)，第四個(gè)重復(fù)…組成了一條多肽鏈。

蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)——

X射線晶體結(jié)構(gòu)解析

現(xiàn)在遺傳物質(zhì)傳遞的整個(gè)過程我們已經(jīng)介紹清楚，從信息轉(zhuǎn)錄到氨基酸搬運(yùn)，以及整個(gè)多肽鏈的合成。然而，解析蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)才是最大的一個(gè)挑戰(zhàn)。因?yàn)镈NA雙螺旋結(jié)構(gòu)并不需要去分辨原子尺度的分子結(jié)構(gòu)，你只要知道它是雙螺旋結(jié)構(gòu)就行了。但是探測蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，需要知道原子確切的位置。這時(shí)候沃森和克里克的老板佩魯茨出馬了，他想要獲得能夠做X射線衍射的蛋白質(zhì)晶體，他首先想到血管里面有大量的紅細(xì)胞，紅細(xì)胞破裂后可以得到肌紅蛋白和血紅蛋白兩種蛋白質(zhì)。提純得到血紅蛋白晶體后，通過觀察發(fā)現(xiàn)它的氨基酸排列中間有個(gè)亞鐵離子，我們知道這個(gè)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)后，就了解到氧氣在血液中的運(yùn)輸機(jī)制：在血液里，一個(gè)紅細(xì)胞出來，氧氣進(jìn)去以后并不是跟氨基酸結(jié)合，而是跟蛋白質(zhì)里面的配合物亞鐵離子結(jié)合，然后再輸運(yùn)到別的地方去。整個(gè)過程把氧氣是怎么與蛋白質(zhì)結(jié)合和在血液中輸運(yùn)的機(jī)制解釋的非常清楚。對(duì)于現(xiàn)在的科技水平而言，只要你長出蛋白質(zhì)晶體，基本上都可以機(jī)械化地去進(jìn)行操作和分析。

那么問題又來了，人體中的很多蛋白質(zhì)是長在膜上的。比方說冠狀病毒突刺蛋白的受體蛋白就是長在細(xì)胞膜上，而且這類蛋白質(zhì)的水溶性特別差，呈疏水性，在水溶液中獲得蛋白質(zhì)幾乎是不可能的事情，這一點(diǎn)都已經(jīng)被寫進(jìn)教科書里了。當(dāng)時(shí)德國物理學(xué)家兼化學(xué)家哈特穆特·米歇爾不信邪，在生長紫紅蛋白晶體時(shí)，他發(fā)現(xiàn)一種膠原狀的蛋白，這說明了不溶于水的蛋白也可以被生長出來。來經(jīng)過很多年的努力，他們把紫細(xì)菌光合反應(yīng)中心從膜質(zhì)上給分離出來，最后非常成功地長成了蛋白晶體，得到了世界上第一個(gè)膜蛋白晶體結(jié)構(gòu)。這個(gè)結(jié)構(gòu)于1986年發(fā)表，1988年就獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。這個(gè)工作拉開了膜蛋白三維結(jié)構(gòu)生物學(xué)的序幕，知道了膜蛋白的結(jié)構(gòu)，很多與細(xì)胞與生物相關(guān)的問題就迎刃而解了。

但是獲得膜蛋白晶體依然是非常難的一件事情，對(duì)于物理學(xué)家而言，我們需要思考怎么去把生物學(xué)家從生長蛋白質(zhì)晶體里面解放出來。其中最理想的方法，就是不需要晶體，而是通過單個(gè)的蛋白質(zhì)顆粒，就能夠解出其分子結(jié)構(gòu)。于是設(shè)想改進(jìn)X射線衍射法，以前X射線都是連續(xù)入射的，現(xiàn)在只要把X射線做成飛秒（10^-15秒）脈沖，讓X射線打在蛋白質(zhì)上，一個(gè)分子上打一槍，X射線就能把蛋白質(zhì)分子上的電子給打飛掉發(fā)生衍射。因?yàn)榇蝻w到庫倫爆炸還沒有發(fā)生的時(shí)候，我就把這個(gè)衍射斑點(diǎn)給實(shí)現(xiàn)了，這時(shí)候原則上只要有單個(gè)的分子顆粒就可以了。

物理學(xué)最新方法

花了這么長時(shí)間，從電子衍射講到電鏡突然中斷了，回過頭來我們來繼續(xù)講電鏡。2017年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了冷凍電子顯微鏡技術(shù)，冷凍電鏡技術(shù)與X射線法解晶體結(jié)構(gòu)相比是生物領(lǐng)域一個(gè)遲到的春天。生物電鏡分辨率長期在6~8個(gè)埃之間的徘徊，這個(gè)尺度能分辨一些粗糙的結(jié)構(gòu)卻又不能得到清晰的原子空間排列。那么冷凍電鏡為什么等了這么多年才實(shí)現(xiàn)呢？巧婦難為無米之炊，冷凍電鏡需要高精度的儀器和先進(jìn)合理的數(shù)學(xué)方法，只有CCD板跟上去了，數(shù)學(xué)方法跟上去了，冷凍電鏡才得以實(shí)現(xiàn)。冷凍電鏡的觀測原理其實(shí)很簡單，將樣品溶液撲在銅網(wǎng)上面，再快速地進(jìn)行冷凍把樣品固定下來，就可以看到一個(gè)圓的三維結(jié)構(gòu)，從各個(gè)方向去做它的投影衍射圖，然后再把投影圖拼起來通過數(shù)學(xué)上傅里葉變換把相位返回去，拼出來一個(gè)三維電鏡重構(gòu)的辦法。如今冷凍電鏡的分辨率已經(jīng)達(dá)到了2埃，已可以與 X射線的分辨率相互比擬了。不過它最大的優(yōu)勢是不再需要去長單晶，大大的解決了目前的很多生命科學(xué)的問題。這也是我們看一些報(bào)道，比如冠狀病毒蛋白的受體結(jié)構(gòu)，都是由冷凍電鏡解析出來的而不是X射線法解析出來的原因。除此之外，冷凍電鏡在生物這個(gè)領(lǐng)域里面還大有用武之地。

通過這一講座，大家能夠看到生物學(xué)應(yīng)該是為物理學(xué)提供了非常廣泛的研究領(lǐng)域，物理學(xué)同樣為生物學(xué)提供了強(qiáng)大的思想和技術(shù)方法。在分子層面上，人類對(duì)生命奧秘的探究也就才100多年的歷史，物理學(xué)在生命科學(xué)領(lǐng)域，還有極大的用武之地。目前還有很多沒有被解決的問題，我們期望同學(xué)們將來能夠給“生命是什么”帶來全新的一個(gè)答案。作為物理學(xué)的老師我也非常希望你們將來能夠到中科院物理研究所軟物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室，來從事生物物理學(xué)方向的研究。