1、生物化学全册配套完整生物化学全册配套完整 精品课件精品课件 欢迎走进生物化学的课堂！欢迎走进生物化学的课堂！ 主讲人个人简介 修志龙，博士，教授，博士生导师。 1987年毕业于清华大学化工系，1990年获大连理工大学生物化工 硕士学位后留校工作，1995-1997年在德国国家生物技术研究中 心进修访问两年，2005年和2007年分别到英国牛津大学和德国汉 堡工业大学进行一个月和半年的访问研究。 主要从事生物催化转化与分离方面的研究工作，主持完成了3项 国家自然科学基金、1项国家“十五”科技攻关项目、1项“863” 计划项目，目前参加2个“973”项目，2项“863”计划项目。 在国内外学术期刊
2、上共发表256余篇论文、国际会议论文65篇， 申报中国发明专利44项，已有27项授权，获一项辽宁省技术发明 二等奖, 主译一部专著代谢工程的途径分析与优化，参加一 部专著(生物工程下游技术)的编写，主编生物化学教材，参 加生物化学工程教材的编写。 主要研究方向 生物催化与转化 生物分离工程 生物过程与系统工程 探讨话题探讨话题 生物生物/ /生命生命 尊重生命尊重生命/ /敬畏生命敬畏生命/ /关爱生命关爱生命 生物伦理生物伦理 生物安全生物安全 生物工程生物工程/ /生物技术生物技术 如何度过大学生活？如何度过大学生活？ 怎样学好生物化学？怎样学好生物化学？ Biochemistry Pre
3、face/Introduction What is Biochemistry? What is a life? What basic properties does a life have? History of Biochemistry Content of Biochemistry Text Effects of water in life .1. What is Chemistry? Chemistry is the science that tries to understand the properties of substances and the changes that sub
4、stances undergo. Chemistry is a central, useful, and creative science. 化学的基本知识化学的基本知识 化学化学是一门试图了解物质的性质及其变是一门试图了解物质的性质及其变 化的学科，是一门具有中心性、实用性化的学科，是一门具有中心性、实用性 和创造性的学科和创造性的学科。 化学揭示了物质世界的统一性：化学揭示了物质世界的统一性： 原子原子 单质单质 离子离子 化合物化合物 元素元素分子分子 化学的分支学科 Inorganic chemistry Organic chemistry Chemistry Analytical c
5、hemistry Physical chemistry Biochemistry Application of chemistry in society Daily life: Clothing, food, housing, transportation, daily chemicals Health and pharmaceutical products Environment (pollution 20th century Nobel prize in Chemistry, Physiology and Medicine 19281939， Fleming, Discovery of p
6、enicillin 1953, James Watson and Francis Crick, DNA double helix model 微生物学微生物学 法国人巴斯德的细菌法国人巴斯德的细菌 学说（学说（1857年）年） 酿酒和牛奶变酸以及酿酒和牛奶变酸以及 疾病都是由细菌（醋疾病都是由细菌（醋 酸杆菌、病菌）引起酸杆菌、病菌）引起 的的 巴氏消毒（灭菌）巴氏消毒（灭菌） 法法60，30分钟分钟 高温灭菌121 （1atm），），15-20 min 法国人巴斯德（法国人巴斯德（1857年）年） Darwins evolution theory (Macroevolution) 达尔文（C
7、harles Darwin, 1809-1882）, 英国伟大的 博物学家，著有物种起 源，创立了科学的进化论。 第一次对许多世纪以来一直 令人迷茫的问题“我们来自 何方”做出了科学的回答。 8岁时的问题：“人类最早 的妈妈是谁？” 你是一只美丽的猴子变来的。 (1809-1882) 就读剑桥大学神学专业就读剑桥大学神学专业 青霉素的发现者 青霉素的发现者弗莱明弗莱明 现代遗传学的奠基人 现代遗传学的奠基人孟德尔孟德尔 Nobel Prize in Physiology or Medicine in 1962 DNA双螺旋结构 Nobel Prize in Physiology or Medi
8、cine in 1962 for their discoveries concerning the molecular structure of nucleic acids and its significance for information transfer in living material Francis Harry Compton Crick James Dewey Watson Maurice Hugh Frederick Wilkins 她分辨出了DNA的两种构型，并成功地拍摄了它的X射线 衍射照片 罗莎琳德罗莎琳德富兰克林与富兰克林与DNA双螺旋结构双螺旋结构 FREDER
9、ICK SANGER Background Born: August 13, 1918 Place of Birth: Rendcombe, Gloucestershire, England Residence: Great Britain Affiliation: Cambridge University 1958 Nobel Laureate in Chemistry for his work on the structure of proteins, especially that of insulin. 1980 Nobel Laureate in Chemistry for cont
10、ributions concerning the determination of base sequences in nucleic acids. The Nobel Prize in Chemistry 1980 for his fundamental studies of the biochemistry of nucleic acids, with particular regard to recombinant-DNA for their contributions concerning the determination of base sequences in nucleic a
11、cids Frederick SangerWalter Gilbert Paul Berg USA Stanford University Stanford, CA, USA 1926 - USA Biological Laboratories Cambridge, MA, USA 1932 - USA and Great Britain MRC Laboratory of Molecular Biology Cambridge, Great Britain 1918 - Pauling(1901-1994) Linus Pauling, Ph.D. Nobel Prizes in Chemi
12、stry and Peace Inducted into the Academy in 1979 A couple of days after my talk, there was a man in my office from the FBI saying Who told you how much plutonium there is in an atomic bomb? And I said Nobody told me, I figured it out. . Two Nobel Prizes: the 1954 award for Chemistry and the1962 Nobe
13、l Peace Prize for his efforts to end the open-air testing of nuclear weapons. To the end of his 93 years, Linus Pauling devoted himself to the cause of world peace, to the struggle against disease, and to educating the public about a multitude of health issues, from the hazards of smoking to the ben
14、efits of vitamin C. 4. 生物化学研究的对象生物化学研究的对象生命生命 What is a life? Microorganisms, plants, animals, human being 生物多样性生物多样性（Biodiversity）多姿多彩的 生物世界（动物、植物、微生物、人） 1）为什么自然界存在千姿百态的生物个 体？ 2）生命是如何形成的？又是如何进化的？ 生命的基本特性生命的基本特性 遗传变异； 新陈代谢； 物质统一性； 能量统一性； 运动、呼吸、 发育 遗传变异是生物的最基本特征 为什么说是遗传信息的载体？ 生物的性状是如何通过遗传的？ 遗传是相对的，变异
15、是绝对的。 病毒（viruses）也是一种形式的生命。 5. 生物化学的主要内容 1）静态生物化学：组成生命体的基石 生物分子（Biomolecules）,e.g. protein, sugar, lipid, nucleic acids, vitamines, hormones. 2）动态生物化学：新陈代谢(Metabolism) Catabolism and anabolism of biomolecules 生命的物质统一性（ChemicalUnity） 元素（原子）单质（分子）化合物聚合物 、. Water, glucose, amino acids, nucleotides, fat
16、ty acids, ATP Protein/Enzyme, nucleic acids, lipids, polysaccharides Cell (wall, membrane, nucleus, plasmid, organelle) Tissue (liver, lunge, heart, kidney, eye, ear, nose, .) Life 生物与环境始 终处于动态的 物质与能量交 换之中 Life exchanges matter and energy with its surrounding at a dynamic steady state 生命的新陈代谢（Metabo
17、lism） Glucose(C6H12O6) Dioxide carbon (CO2) + Water(H2O) + Bioenergy (ATP) Photosynthesis 6CO2 + 6H2O + ATP +NADPH C6H12O6 + 6O2 ATP是生命活动的能量通货 ATP is the universal carrier of metabolic energy, linking catabolism and anabolism. 自然界中能量存在的形式： 太阳能（光能）； 化学能； 生物能； 矿物化石（煤炭、油、气）； 电能； 水、风、潮汐能。 线粒体是线粒体是 动力车间动
18、力车间 ATP在体内在体内 是如何产生？是如何产生？ ATP的能量的能量 如何转移给如何转移给 肌肉呢？肌肉呢？ 本学期生物化学的主要内容 1. 蛋白质 2. 酶 3. 糖 4. 核酸 5. 脂类 6. 生物膜 及物质跨 膜运送 7. 激素 6.Water and Its Function in Life 75%的地球面积被海 洋覆盖，其中海水约 占总水量的97.3%， 而可利用的淡水资源 只占地球总水量的 0.63%。 是否有水是鉴别星球上 是否存在生命的重要指标 人体中60%是水， 微生物细胞中含有70-90%的水 体检：血液和尿液检查 血液：血型、红细胞、白细胞、 免疫球蛋白、酶 尿液：
19、糖尿病、尿激酶、 绒毛膜促性腺激素 体液：水、无机盐、低分子 有机物和蛋白质 pH = - logH+ 水水 分分 子子 的的 结结 构构 The density of water is maximum at 4. One atom of oxygen is surrounded by 4 hydrogen atom. One molecule of water is surrounded by 4 molecules of water. 天然水体中的溶解性物质： 氧，二氧化碳，硫化氢，氮等气体； 钙，镁，钠，铁，锰等离子的卤化物； 碳酸盐，硫酸盐等盐类； 可溶性有机物 缓冲液（缓冲液（Buf
20、fer）的缓冲作用）的缓冲作用 水在生命中的作用水在生命中的作用 1）与细胞内的物质结合； 2）溶解作用：输送营养物质，运送代谢废物； 3）为胞内酶催化反应提供水环境（介质）； 4）维持或调节体温； 5）润滑作用：唾液有利于吞咽，泪液可防止眼 球干燥，关节滑液、胸膜腹膜浆液、呼吸道和胃 肠道粘液； 6）维持体液的渗透压平衡（无机盐胞内 Na+15 mM，K+152 mM；胞外Na+140 mM，K+5 mM） 和酸碱平衡（pH 7.357.45）。 转化过程转化过程生物质原料生物质原料 用途用途 燃料燃料 生物酒精生物酒精 生物柴油生物柴油 甲醇甲醇 氢气氢气 沼气沼气 电电 热热 产品产品
21、精细化学品精细化学品 大宗化学品大宗化学品 食品食品 塑料塑料 溶剂溶剂 酚类酚类 粘合剂粘合剂 脂肪酸脂肪酸 醋酸醋酸 碳黑、颜料碳黑、颜料 燃料、香料、墨水燃料、香料、墨水 洗涤剂洗涤剂 工业生物技术（工业生物技术（Biorefinery） 树木树木 木材加工废弃物木材加工废弃物 草草 农作物农作物 农产废弃物农产废弃物 废弃动物废弃动物 城市有机垃圾城市有机垃圾 酸水解酸水解/发酵发酵 酶酶/发酵发酵 气气/液发酵液发酵 热化学加工热化学加工 2006年度“中国基础研究十大新 闻” 1. 发现一种可有效通过皮肤传送大分子药物的透 皮短肽（中国科技大学生命科学学院和合肥微尺 度物质科学国家
22、实验室(筹) 温龙平研究小组）； “发现一种可有效通过皮肤传送大分子药物的透 皮短肽”是由中国科大教授温龙平领导的研究小 组完成的。该小组利用生物技术，成功找到了一 种透皮肽，它能携带胰岛素通过皮肤进入体内， 发挥治疗作用。研究人员将分子生物学技术-体 内噬菌体展示应用于透皮研究，找到了一个由11 个氨基酸组成的能高效帮助蛋白质类药物透皮的 短肽。这种短肽还能帮助人生长激素透皮。实验 表明，该肽促进胰岛素透皮的活性具有高度氨基 酸序列特异性，通过短暂打开皮肤屏障起作用。 2. 研究发现神经元-胶质细胞间的突触 具有长时程可塑性 （中国科学院上海生 命科学研究院神经科学研究所段树民研究 员及其博
23、士生戈鹉平、杨秀娟）； 3. 确定出果蝇识别和记忆图形重心高度 和轮廓取向的脑区 （中科院生物物理所 刘刚和刘力等）； 4. 证明人类干细胞可存活于山羊体内 (上海交大遗传医学研究所黄淑帧、曾凡 一等人)； 教育部科技委“2006年度中 国高等学校十大科技进展” 1.上海交通大学主持的“井冈霉素的基因 捕捉与组装合成”; 2.北京大学主持的“三苯氧胺诱发子宫内 膜癌的分子机理”； 3.南方医科大学主持的“血管紧张素转换 酶抑制剂治疗晚期慢性肾脏病的研究”； 4.中国农业大学主持的“植物响应低钾胁 迫及钾高效性状表达的分子调控网络机理 研究”； 2006年中国十大科技进展新闻 7.治疗性乙肝疫苗
24、研究获重大进展 第三军医大 学研制的“治疗用乙型肝炎疫苗”顺利完成期 临床研究，目前正在开展期临床研究。这些成 果将对控制病毒性肝炎的流行作出重要贡献。 4.在量子水平上观察到化学反应共振态 中国科 学院大连化学物理研究所研究员杨学明和同事首 次在实验中观察到了全量子态分辨率的氟加氢分 子化学反应的共振现象，并被理论模型所证实， 解决了国际上三十多年来化学研究中一个悬而未 决的难题，并将化学反应机理的研究推向新的高 度和精度。 2006年世界十大科技进展新闻 2.干细胞培育器官获重要进展; 5.人类第一号染色体基因测序完毕; 9.证实艾滋病病毒起源于野生黑猩猩; 10.绘制出药物与细胞作用的基
25、因“联 系图” 2006年度国家自然科学奖 构建神经系统信号传导复合体的结构基础 ; 蔬菜作物对非生物逆境应答的生理机制及其调 控 ; 线粒体基因组多样性与东亚人群历史的研究 ; 单核苷酸多态与肿瘤的研究 ; 恶性肿瘤磷酸化调控的信号转导研究 ; 神经元N受体及其失敏态的药理毒理和病理生理 学特征的系列研究. 2006年度国家技术发明奖 二等奖41项： 农林废弃物生物降解制备低聚木糖技术 ； 玉米芯酶法制备低聚木糖 ； 低能离子束细胞修饰技术和装置 ； 超临界二氧化碳萃取中药有效成分产业 化应用技术 ； 2006年度国家科学技术进步奖 一等奖： 转移性人肝癌模型系统的建立及其在肝癌 转移研究中
26、的应用 ； 二等奖： 杀虫活性物质苦皮藤素的发现与应用研究 ； 微生物农药发酵新技术新工艺及重要产品 规模应用 ； 以高产量、高转化率和高生产强度为目标 的发酵过程优化技术 ； 长链二元酸的研发与工业生产 ； 2006年度十大科学进展(Science) 庞加莱猜想庞加莱猜想属于被称为拓扑的数学分支，通常被描述成 “橡皮上的几何”，因为它涉及能够经历任意拉伸的表面。 这个1904年由庞加莱提出的猜想描述一个空间是否与“超 球面”(四维球体的三维表面)等价的检验。 基本上与外界隔绝地工作了7年的俄罗斯数学家Grigori Perelman 2002年在互联网上提交了三篇文章的第一篇，这 些文章把庞
27、加莱猜想作为一个更雄心勃勃的结果的一部分， 给其证明提供了一个轮廓。但是在2003年访问美国之后， 这位俄罗斯数学隐士回国后停止了与外界的电话和电子信 往来。到了2006年，其他人终于赶了上来。三个独立的小 组写出报告填补了佩雷尔曼的证明中缺失的关键细节，现 在佩雷尔曼的同行几乎都没有疑问地认为他证明了这个著 名的难题。 从化石中取出从化石中取出DNADNA: 研究人员用一种解码和分析DNA的新 技术，从尼安德特人和猛犸化石中捕获到遗传信息。 冰架在缩小冰架在缩小: 研究人员今年记录了这一令人不安的趋势。 南极洲和格陵兰岛的冰架都在以更快的速度消失到海洋 中。 鱼迈出的第一步鱼迈出的第一步:
28、一个具有结实的连接着的鳍的鱼化石 的发现曾是2006年的头版新闻。这种鱼是有肢脊椎动物 已知的最近亲，它为生命如何离开海洋登上陆地提供了 一个视窗。 隐身术的科学隐身术的科学: 虽然它看上去一点也不像哈里波特的魔 术披风，科学家今年制造的隐身“斗篷”是第一个将物 体在视觉上屏蔽起来的初步装置。这个装置引导入射的 微波使其既不反射、也没有影子。 黄斑病变患者的希望黄斑病变患者的希望: 研究一种被称为老年黄斑病变失明 的研究人员揭示，药物ranibimuzab能改善某些患者的视 觉，他们还找到了几个影响人们该症易患性的基因。 生物多样性是如何发生的生物多样性是如何发生的: 从沙滩小鼠、到果蝇、到蝴
29、蝶， 这些不同的动物帮助科学家发现导致新物种进化的遗传变 化。 显微学的新前沿显微学的新前沿: 今年，生物学家用新的显微技术来帮助 他们观察小于200纳米的细节，为了解细胞和蛋白质的精 细结构提供了更清晰的视野 。 制造记忆制造记忆: 2006年的几个发现使神经科学家对了解大脑如 何记录新记忆更接近了一步。增强神经元之间连接的被称 为“长时程增强”的过程看来很可能是记忆的基础。 新一类的小新一类的小RNARNA: 科学家发现了一类关闭基因表达的新小 RNA分子，把它们命名为 Piwi-干扰 RNA。 本年度的崩溃本年度的崩溃- -科学骗局科学骗局: 干细胞研究者 黄禹锡以及其合作者曾在科学发表
30、两 篇重要论文，他们制造的骗局在2006年被 彻底调查了，本年度也发生了几起其它的 科学不端行为。 值得注意的领域值得注意的领域: 科学预测来年的热 门领域和主题包括整基因组相关性研究、 光晶格、寻找宇宙的原始氢、以及比较灵 长类的基因组。 20072007年十大科学进展年十大科学进展 一、人类基因组差异一、人类基因组差异 2007年最令研究人员惊叹的是， 从一个人到另一个人的基因组差异程度 之大，科学家开始懂得这些差异在疾病 和个体特性中的作用。这些差异是2007 年十几个研究项目的关键，研究人员在 这些研究中比较了几千位患病或无病个 体的DNA，从而确定哪些小的基因差异 带来疾病风险。 2
31、007年，生物学家还了解到，在DNA上亿个碱基中， 成千到上百万的碱基可能丢失、增加或被拷贝，这些变化 在几代人内就能改变基因活性。这些称作“拷贝数差异” 的影响在高淀粉饮食人群中有表现，这些人群比有狩猎采 集 传 统 的 人 群 有 更 多 的 消 化 淀 粉 D N A 的 拷 贝 。 二、重新编程细胞的技术 日本和美国的研究小组用小鼠皮肤 制造了诱导性多能干(iPS)细胞，这些 iPS细胞能产生身体的所有细胞，包括卵 子和精子，从而显示iPS细胞具有胚胎干 细胞的能力。 三、跟踪宇宙射线 来自阿根廷来自阿根廷Pierre AugerPierre Auger天文台的天文台的 研究人员报告说
32、，进入地球大气的宇宙研究人员报告说，进入地球大气的宇宙 线可能来自天空中存在着许多活跃星系线可能来自天空中存在着许多活跃星系 核的区域。这些宇宙线可能是经过黑洞核的区域。这些宇宙线可能是经过黑洞 附近的磁场时获得加速度的。附近的磁场时获得加速度的。 四、受体结构四、受体结构 研究人员确定了人类Beta2-肾上腺素受体的结构， 这是一个重要的G蛋白偶联受体，它通过传递体内的激 素、血清素以及其他分子的信息管理人体内部系统。从 抗组胺剂到beta阻滞剂的一系列药物以这些受体为靶标。 相关报道： 科学 ：一种极重要蛋白药 靶的结构首次得到揭示。 科学快讯：G蛋白偶联受体 “停靠站” 结构被确定。 五
33、、超越硅电子器件五、超越硅电子器件 过渡金属氧化物研究的进展也许预示了下 一个材料革命。几个研究小组将两种氧化物 结合在一起，制造了带有各种有用的电子和 磁性性能潜力的界面。 相关报道： 超导和绝缘有多远 两种绝缘物质可形成超导界面 六、量子霍尔效应 理论和实验物理学家制造了预测的量子霍 尔效应，这是电子从某些材料中流过时在外加 电场作用下的奇怪行为。如果这一效应在室温 下工作，它可能导致新的低功率的“自旋电子 学”计算的设备。 相关报道： 科学：量子问题没有简单的 加减法 PRL：硅电子自旋输运可达到 “马拉松距离” 七、分而治之 研究揭示，与病毒和肿瘤作战的T细胞有立刻保 护和长期保护的分
34、工，改进的疫苗也许会使这项研究 成果得到应用。研究人员发现，当他们捕捉到刚刚分 化的T细胞时，在T细胞相反的两极有两类蛋白质被生 成，一边的蛋白带有“战士”的分子标记，另一边的 显示“记忆细胞”的特征，记忆T细胞能潜伏多年以防 备未来的入侵。 相关报道： T细胞的不对称分裂有助对 抗感染 八、以少胜多 合成化学家研制了一个高效低成本的制造药物 和电子化合物的技术。 九、返回未来 用人和大鼠作的研究提出，记忆和想象扎根于大脑 的海马区，该区是记忆的一个关键中心。研究人员推测， 大脑的记忆也许能通过重新整理过去的经历来产生未来 的情景。 相关报道： “快速回放”助大脑形 成长期记忆 十、游戏结束
35、一个人工智能编程的精心杰作使双陆棋成 为迄今为止计算机解决了的最复杂的游戏。研 究人员发现，如果竞技双方不犯任何错误，双 陆棋将以平局结束。 相关报道： 人类唯有甘拜下风，西洋跳棋人 工智能程序从此无敌 microRNA、人工制造的微生物、新 的计算机芯片材料、人类细菌以及尼安 德特人的基因组、人类神经回路以及来 自CERN的大型强子对撞机的数据。 2008年值得关注的领域 美国科学杂志评出2008年十大科学进展 细胞重新编程“定制”细胞系 （细胞重新编程技术 ） 癌症基因名单扩充：通过对来自不同癌症(包括胰腺癌和胶质母细胞瘤 这两种最致命的癌症)细胞基因进行测序，科研人员发现了数十种与癌 症
36、有关的基因突变，这些变异使得细胞分裂失去控制，导致细胞一步 步发生癌变。 观察蛋白质的工作：生物化学家今年取得了令人惊讶的新进展：他们 “看”到了蛋白质如何与目标结合，然后转换细胞的代谢状态，起到 促成某一组织特性的作用。 胚胎视频：2008年，研究人员对发育中的胚胎内部细胞进行了史无前 例的细致观察，他们对组成斑马鱼胚胎的大约1.6万个细胞的运动进行 追踪，并对追踪的影像进行了分析。 好脂肪”工作过程：“好的”褐色脂肪可以燃烧“坏的”白色脂肪， 为身体产生热量。科学家的研究发现，他们可以将“好脂肪”转变为 肌肉，反之亦然。这一研究将来可能会为治疗肥胖症提供新方法。 更快、更廉价的基因组测序：
37、从长毛猛犸象到癌症患者，科研人员今 年又报告了一批新的基因组测序成果。这些研究借助了多种测序技术， 这些先进的测序技术比当年用于第一次人类基因组测序的技术要快速、 便宜得多。 2009年中国十大科技进展新闻年中国十大科技进展新闻 1、首台千万亿次超级计算机系统“天河一号”研制成功 国防科学技术大学研制 的“天河一号”，峰值性能达每秒1206万亿次双精度浮点运算，综合技术水平进入世 界前列，标志着我国成为继美国之后，世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机的 国家。11月18日，国际TOP500组织正式发布世界超级计算机500强排名榜，“天河一 号”排名全球第五、亚洲第一，这是我国取得的最好名次。
38、 2、第一个南极内陆科学考察站正式建成 于1月27日在南极内陆冰盖的最高点冰 穹A地区建成的南极昆仑站，我国将有计划地在南极内陆开展冰川学、天文学、地质 学、地球物理学、大气科学、空间物理学等领域的科学研究。中国昆仑站登陆南极冰 盖最高点，成为人类南极科考史上的又一个里程碑，是我国为人类探索南极奥秘作出 的又一个重大贡献。 3、上海同步辐射光源建成 这是我国迄今为止投资最大的国家重大科技基础设施 建设项目，总投资约12亿元。上海光源能量位居世界第四，是目前世界上性能最好的 中能光源之一。在上海光源建设国际评估会上，来自11个国家的34位权威专家对该项 目给予高度评价：上海光源主要性能指标达到世
39、界一流水平，是一项了不起的成就。 该光源首批7条光束线和实验站向用户试开放以来，已经取得一批重要科研成果。 4、量子计算研究获重大突破 中国科技大学教授杜江峰领导的研究小组和香港中 文大学教授刘仁保合作，通过电子自旋共振实验技术，在国际上首次通过固态体系实 验实现了最优动力学解耦，极大地提高了电子自旋相干时间。该成果发表在10月29日 出版的自然杂志上，同期的新闻与展望栏目发表的评述文章指出：“他们取 得的研究进展的重要性在于极大提升了现实物理体系的性能，从而朝实现量子计算迈 出重要的一步。” 5、甲型H1N1流感疫苗全球首次获批生产 北京科兴生物制品有限公司生产的甲型 H1N1流感疫苗9月3
40、日获得由国家食品药品监管局颁发的药品批准文号，这也是全球首 支获得生产批号的甲型H1N1流感疫苗。此前完成的临床试验结果初步显示，该疫苗安 全性良好。在有效性方面，该疫苗一剂免疫后21天，儿童、少年和成人三个年龄组保 护率均在81.4%至98.0%范围内，达到了国际公认的评价标准(保护率70%以上)，可用 于3至60岁人群的预防接种。 6、iPS细胞的全能性被首次证明 7月23日，自然杂志在线发表中国科学 院动物研究所研究员周琪和上海交通大学医学院教授曾凡一分别领导的研究 组共同完成的一项研究成果。周琪等在世界上第一次获得完全由iPS细胞制备 的活体小鼠，有些小鼠现已发育成熟并繁殖了后代，有力
41、地证明了iPS细胞具 有真正的全能性。这项工作将iPS细胞研究推进到了一个新的高度，成为中国 科学家在这一国际热点研究领域所作出的一项重要贡献。 7、研制出大容量钠硫储能电池 中国科学院上海硅酸盐研究所通过和上 海市电力公司合作，成功研制具有自主知识产权的容量为650Ah的钠硫储能单 体电池，使我国成为继日本之后世界上第二个掌握大容量钠硫单体电池核心 技术的国家。现已建成2兆瓦大容量钠硫单体电池中试生产示范线。 8、发现世界上最早的带羽毛恐龙 沈阳师范大学古生物研究所课题组在 辽宁省建昌县玲珑塔地区，发现了迄今已知世界上最早的、长有羽毛的恐 龙“赫氏近鸟龙”。该化石距今约1.6亿年，较之以往热
42、河生物群中最早 的“带羽毛恐龙”中华龙鸟的时代要早约2000万3000万年，较之以往 所知世界上最早的鸟类要早约几百万至1000万年。自然杂志发表了这一 成果，认为此研究成果代表着鸟类起源研究的一个新的、国际性的重大突破。 9、成功实现太阳能冶炼高纯硅 世界上第一根太阳能冶炼的单晶硅由中 国科技大学、中科院理论物理所陈应天等专家制成，这是我国光伏发电技术 领域的一项重大创新，使高效廉价冶炼高纯硅成为现实。经过反复实验，得 到的结果表明，这一高纯多晶硅已达到99.9999%的太阳能级纯度。新方法能 将现有的提纯耗能指标由200至400度电/公斤降为30至40度电/公斤，其提炼 成本由目前的40至
43、80美元/公斤降为20美元/公斤，且没有环境污染。 10、万吨级煤制乙二醇成功实现工业化示范 中国科学院福建物质结构研 究所与江苏丹化集团、上海金煤化工新技术有限公司联手合作，成功开发了 “万吨级CO气相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氢合成乙二醇”(“煤制乙二 醇”)成套技术，是一项拥有完全自主知识产权的世界首创技术。正在内蒙古 通辽市建设全球首套年产20万吨煤制乙二醇示范装置，将成为国内最大的乙 二醇生产企业，实现部分替代进口。 2009年世界十大科技进展新闻年世界十大科技进展新闻 1、美国通过撞月发现月球存在水冰 经过近4个月的飞行，美国半人马座火箭、 月球坑观测和传感卫星10月9日相继撞击
44、月球南极地区。本次撞月行动共掀起两股尘 埃：其中一部分由蒸汽和微尘组成；另一部分由质量更重的物质组成。研究人员表 示，月球上的水冰可能是远古时期遭彗星撞击后留下的“遗迹”。由于此类陨石坑 在几十亿年间从未接受过太阳照射，因此各类物质得以保持“原生态”。 2、欧洲大型强子对撞机实现首次对撞创下能级新纪录 欧洲核子研究中心发布 的新闻公报介绍说，欧洲大型强子对撞机于11月20日重新启动，并实现了第一束质 子流贯穿整个对撞机。23日，大型强子对撞机内实现重启后的首次对撞。29日晚间， 科学家们首先将一束质子流加速到1.05万亿电子伏特的能级，之后于30日凌晨成功 将对撞机内的两束质子流都加速到1.1
45、8万亿电子伏特的能级，创下了新的世界纪录。 3、发现杀灭癌细胞的新途径 7月22日，英国研究人员在美国临床检查杂志 上报告说，他们发现抗体可不借助人体免疫系统而直接杀死癌细胞，这一成果将有 助开发出治疗癌症的新方法。抗体可用于治疗癌症，其基本原理是，当抗体与癌细 胞结合后，会使癌细胞更容易被人体免疫系统识别，从而引导免疫系统来杀死癌细 胞。研究人员说，这一发现可用于治疗那些传统化学疗法无法医治的癌症。 4、在火星上发现甲烷 1月16日出版的科学杂志报道，美国宇航局戈达德航 天飞行中心以及马里兰大学等机构的科学家，利用装备在3个陆基望远镜上的高色散 红外分光计对约90%的火星表面观测了3个火星年
46、(一个火星年相当于687个地球日)， 于火星夏季时在其北半球观测到了“缕缕”甲烷气柱。科学家在火星北半球探测到 了甲烷，这意味着火星上可能有活跃的地质活动，甚至可能有生命存在。 5、艾滋病疫苗研发取得突破 美国和泰国研究人员9月24日共同宣布，双方合作 开发试验的一种“联合疫苗”可将人体感染艾滋病病毒的风险降低31.2%。这是人类 首次获得具有免疫效果的艾滋病疫苗。世界卫生组织和联合国艾滋病规划署当天发 表联合声明表示，这一代表重大科学进步的试验结果首次表明，通过疫苗是可以在 普通成年人中预防感染艾滋病病毒的，其意义重大。 6、诱导多功能干细胞研究取得重大突破 3月1日，英国和加拿大科学家在自
47、然杂 志网站上报告说，他们发现了一种可以安全将普通皮肤细胞转化为诱导多功能干细胞 的方法，这种方法不但首次使得转化过程不需要借助病毒，而且有望使生物医学研究 彻底告别使用胚胎干细胞。英国和加拿大科学家首次发现了不使用病毒的转化方法， 使临床应用的风险大大减小。 7、首次合成可无限复制的RNA 美国斯克里普斯研究所科学家的新发现，在回答生 命如何开始的生化问题上迈出了重要一步，他们首次在无须任何蛋白质和其他细胞成 分的情况下，合成出可自我复制的RNA，而且这种复制可无限进行下去。这项工作最终 表明，一个以RNA为基础的更为简单的生命形式至少是有可能的，这必将推动研究人员 更加深入地探索有关生命起
48、源的RNA世界模型理论。 8、首台通用编程量子计算机问世 这一量子计算机由美国国家标准技术研究院研 制，可处理两个量子比特的数据。较之传统计算机中的“0”和“1”比特，量子比特能 存储更多的信息，因而量子计算机的性能将大大超越传统计算机。通用编程量子计算 机采用了量子逻辑门技术来处理数据。制造量子逻辑门需设计一系列激光脉冲，以操 纵铍离子进行数据处理，再由另一个激光脉冲读取计算结果。这台设备的量子逻辑门 均已编码成激光脉冲，当激光脉冲对量子比特实行简单逻辑操作时，铍离子便会开始 旋转，实现对量子比特的存储。 9、发现最古老原始人骨骼 一个国际科学家团队10月1日公布研究成果称，该团队 在埃塞俄
49、比亚境内发现了距今已有440万年的女性原始人骨骼。这是迄今发现的年代最 久远的原始人骨骼，科学家对其特征进行的分析表明，人与黑猩猩的共同祖先与如今 的人类和黑猩猩特征迥异。这名女性原始人属于地猿始祖种，科学家将其昵称为“阿 尔迪”。全球共有47名科学家参与了这项为期17年的研究。美国科学杂志10月2日 出版特刊，刊登有关这项研究的11篇论文。 10、世界最大远红外线望远镜及宇宙辐射探测器升空 格林尼治时间5月14日13时 12分，欧洲阿丽亚娜5ECA型火箭携带欧航局世界最大远红外线望远镜“赫歇尔”及 宇宙辐射探测器“普朗克”，从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空。 从发射到卫星与 火箭分离虽然只有
50、30分钟，但却凝聚了参与这项计划的欧洲15国多年的心血和梦想。 这两个探测卫星的观测结果将能颠覆人类对宇宙的认识。人类又向探索宇宙的起源迈 进了一步。 2009年十大科学进展 1. 1. 始祖地猿始祖地猿 一架罕见的骨架推后时间的帷幔，揭示了人类最早的 祖先令人惊讶的身体构造和生态环境。 人类化石：德国尼安德谷的尼安德特人（这是首次发人类化石：德国尼安德谷的尼安德特人（这是首次发 现古人类骨架），南非的汤恩小孩（该发现在现古人类骨架），南非的汤恩小孩（该发现在19241924年年 首次揭示人类祖先在非洲生活过）、著名的露西（其首次揭示人类祖先在非洲生活过）、著名的露西（其 不完全的骨架进一步揭
