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结构生物学解出的结构和体内实际结构相比存在多少差异?

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如果有差异那么能否还能说结构生物学是在生物学里面最精确的分支呢?

我们永远无法知道体内的真是结构是什么样子,至少目前的技术水平达不到。因此无法说解出的结构与体内真实结构相比有多少差异。但是我们可以通过许多的技术手段来进行辅助分析我们解出的结构究竟与体内的结构有多相似。

首先来解释一下一些基础概念。

结构生物学是研究生物大分子(蛋白质和核酸为主)结构的一门学科。生物大分子主要由碳氢氧氮磷硫这些元素组成,但是这些元素在空间中千变万化的排布组成了我们机体的每一块砖瓦,想要了解这些原子究竟是如何在空间中分布的,就需要通过结构生物学的手段。通常结构生物学家会把想研究的生物大分子从生物体内分离纯化出来,然后通过核磁共振,X射线晶体学或者冷冻电子显微镜等方法来对生物大分子的结构进行解析。

可以看到,由于在实验过程中生物大分子已经离体,所以严谨的说,生物大分子的结构肯定会发生细微的改变。不过目前的技术手段已经可以最大程度上模拟体内环境,从而人为的将这一影响降到了最低。并且整个的纯化过程都在低温下完成,这也减慢了生物大分子离体之后的结构变化。

另外一点就是后续运用的重构方法,一般认为X射线晶体学可以得到分辨率更加高的结构,这某种程度上意味着更加接近体内的真实结构。而冷冻电镜多是依靠电子密度图来进行模型搭建,这极大地依赖搭建模型的科学家的经验和技术,有时会产生较大的误差,因此这很可能导致解出的结构偏离体内结构的构想。

综上,结构生物学的研究手段(包括分离纯化和后续结构解析两大部分)其实就决定了我们无法重构出与体内完全一致的结构,这个差异肯定是存在的。但是假如这个差异并不会影响我们对于一些生物学问题做出解释,那么这个差异就算存在也不会有人关心了。最后举个简单例子,1962年的诺贝尔医学奖颁发给了DNA双螺旋结构(如图)的发现者:沃森、克里克及威尔金斯。这个发现几乎颠覆了整个生物学界,可以说是现代生物学的里程碑。严谨的说,离体的DNA与体内的DNA状态一定是有差异的,但是差异很小,所以这个发现照样是一个重要的发现。

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