拍攝人類神經
1944年的諾貝爾生理學和醫學獎獲得者——美國生理學家厄蘭格和加塞用陰極射線示波器拍攝了第一張神經電脈衝照片。他們將剛剛興起的電子技術用於研究神經活動,發現了單一神經纖維的高度機能分化,為神經生理學的發展開創了新局麵。
厄蘭格1906年應威斯康星大學之聘,出任該學院生理學與生理化學係主任教授。在這裏,他發現了一位優秀的學生,這就是後來與他共同工作,並分享諾貝爾生理學和醫學獎的加塞。1916年起,加塞同厄蘭格一起研究神經生理學。
神經興奮時常伴有極其微弱、短暫而快速的電傳導活動,用當時記錄心電圖的弦線電流計記錄,會因儀器惰性較大而失真。加塞和他的朋友紐考默一起安裝了一台電子管放大器,可以把神經電脈衝放大100多倍,但仍無法減低弦線電流計的惰性。
正當厄蘭格和加塞煞費苦心尋找惰性更小的記錄儀器時,美國西方電業公司新製成一種陰極射線管,這種射線管可用於他們的研究工作。加塞提議買一台試一試,可是西方電業公司擔心他們的專利權會受損害,拒絕賣給他們。於是,在厄蘭格的指導下,加塞用一個長頸蒸餾瓶改裝成陰極射線示波管,並給示波管配上電子管放大器和掃描線路,終於清晰、準確地展示了神經的電脈衝。盡管在幾次掃描之後,管子的燈絲燒化了,但陰極射線示波管不失真地展示神經電脈衝這一事實,不僅鼓舞了他們,也驚動了西方電業公司。該公司決定把陰極射線示波器租賃給厄蘭格實驗室。雖然租來的示波器隻有25小時的保險壽命,電子注的光點也很弱,每拍一張神經動作電位的照片,需要掃描許多次才行,但是,他們終於破天荒地第一次拍下了這樣的照片。1922年,厄蘭格和加塞首次發表了一篇有關用陰極射線示波器記錄神經動作電位的報告。這是醫學史上首次記錄了不失真的神經電脈衝,從而開辟了神經電生理學的新紀元。QQQ
瓊脂擴散法
瓊脂擴散法又稱圓筒平板法。用於測定抗生素效價的生物學定量方法之一。標準的方法是以20毫升的瓊膠培養基放入陪替氏培養皿內做成平麵,上麵加上預先培養的試驗標準菌種,例如摻入了葡萄球菌的瓊膠4毫升,而使之凝固,上麵再放上一個外徑8毫米的不鏽鋼圓筒,筒內倒滿青黴素稀釋液之後,在35~37℃培養12~16小時。由於圓筒周圍產生濃度梯度,葡萄球菌的繁殖被阻止於有效濃度範圍之內而形成圓形的透明帶。其直徑d與青黴素濃度c之間的關係如下式所示:
d=klog10c+a(k、a為常數)
與標準青黴素液相比較,可求得青黴素濃度。測定鏈黴素時用枯草菌,氯黴素用大腸菌,四環素用八連球菌作繁殖試驗。此外還有用圓形濾紙代替圓筒,使被檢液滲入的濾紙法。
青黴素家族
青黴素用於臨床是20世紀40年代初,人們對青黴素進行大量研究後又發現一些青黴素,當人們又對青黴素進行化學改造後,得到了一些有效的半合成青黴素,20世紀70年代又從微生物代謝物中發現了一些母核與青黴素相似,也含有β-內酰胺環,而不具有四氫噻唑環結構的青黴素類,可分為三代:第一代青黴素指天然青黴素,如青黴素G(苄青黴素);第二代青黴素是指以青黴素母核-6-氨基青黴烷酸(6-APA),改變側鏈而得到半合成青黴素,如甲氧苯青黴素、羧苄青黴素、氨苄青黴素;第三代青黴素是母核結構帶有與青黴素相同的β-內酰胺環,但不具有四氫噻唑環,如硫黴素、奴卡黴素。
器官移植
器官移植是將健康的器官移植到通常是另一個人體內使之迅速恢複功能的手術,目的是代償受者相應器官因致命性疾病而喪失的功能。
廣義的器官移植包括細胞移植和組織移植。若獻出器官的供者和接受器官的受者是同一個人,則這種移植稱自體移植;供者與受者雖非同一人,但供受者(即同卵雙生子)有著完全相同的遺傳素質,這種移植叫做同質移植。人與人之間的移植稱為同種(異體)移植;不同種的動物間的移植(如將黑猩猩的心或狒狒的肝移植給人),屬於異種移植。
常用的移植器官有腎、心、肝、胰腺與胰島、甲狀旁腺、心肺、骨髓、角膜等。在發達國家,腎移植已成為良性終末期腎病(如慢性腎小球腎炎、慢性腎盂腎炎等所致的慢性腎功能衰竭)的首選常規療法。
器官移植技術
器官移植發展迅速的一個重要原因是較好地解決了抗排異問題。1989年,美國發明了高效能抗排異藥物環孢菌素(FK506)。此藥可製止人體排斥異體器官,為同時移植幾個器官創造了條件。在解決移植器官不足的問題上,美、英學者還獨辟蹊徑,研究用少量肝細胞長成完整肝的方法,已取得很大成功。中國也先後為14名患者施行了胃、肝、心、肺、脾等移植手術,其中胰島移植、甲狀腺移植、腎上腺移植、胸腺移植以及睾丸移植等達到國際先進水平。
器官移植的發展
器官移植在臨床上獲得成功是20世紀70年代以來醫學上的一項重大發展,是當代國際上一門新興的尖端學科。到20世紀80年代後期,世界腎移植已超過10萬例次,心髒移植和肝移植達4 000例次以上,胰腺移植超過600餘例次,還有骨髓、甲狀旁腺、腎上腺和睾丸等的移植。心肺、胰腎等聯合移植和同一器官的再次、多次移植亦日趨增多。器官移植的存活率已獲得大幅度上升,1年有功能存活率,腎移植達95%以上、肝移植達70%~80%、心髒移植達85%,並出現一批5年、10年,甚至20年以上的長期存活者。
一個多世紀來,器官移植的發展,促進了免疫、麻醉、外科以及製藥等多學科的共同進步,成為人類醫學史上劃時代的裏程碑。
青黴素的發現
青黴素的發現與研製成功成為醫學史上的一項奇跡。1945年,弗萊明與弗洛裏和錢恩共同獲得諾貝爾生理學或醫學獎。亞曆山大·弗萊明,英國細菌學家,生於蘇格蘭。1908年,他畢業於英國聖瑪麗醫學院,獲得醫學學士和理學學士學位。翌年,他又通過考試,成為皇家外科學會的正式會員。早在1906年,他就開始跟隨當時英國著名傳染病學家賴特從事傳染病的預防研究。他先後發表了很多醫學論文。第一次世界大戰爆發後,弗萊明服兵役並從事創傷病的研究。第一次世界大戰後,他於1919年又回到了聖瑪麗醫院,重新開始了他的細菌研究工作。1922年,弗萊明發現了“溶菌酶”。
1928年夏季的一天,弗萊明正準備用顯微鏡觀察培養皿中的葡萄球菌時,突然,他的目光落到了一支被汙染的培養皿上,細心的弗萊明發現,培養皿上有一種來自空氣中的綠色黴菌並已開始繁殖,而綠色黴菌的周圍,原來生長的葡萄球菌全部消失了。他把這一奇怪現象記錄下來,並小心地將這種黴菌培養起來。他推斷,這種黴菌一定產生了某種具有強大殺菌作用的物質。於是,他又和助手們進行了更廣泛的試驗和實驗性研究,均獲得了令人振奮的結果。弗萊明把這一重大發明寫成一篇論文發表在1929年的英國皇家《實驗病理季刊》上,並把這種由青黴菌產生的物質命名為青黴素。由於當時艾利希的606藥正名聲大噪,多馬克的磺胺也舉世矚目,加之弗萊明的實驗還沒有完結,青黴素還不能很快地分離出來,所以他的發現被人們忽略了。
過了10多年,澳大利亞病理學家弗洛裏和德國化學家錢恩合作,又提取了青黴素並肯定了其治療價值,這才使這種抗菌素在醫學界得到承認。1944年,醫用青黴素正式問世,被廣泛運用於醫療。
奇特的山羊
血清白蛋白是一種蛋白質,也是人體血漿的主要成分。每克白蛋白價值2 000~2 500美元。由於艾滋病和肝炎發病率的增多,人們現在不願意再從人的血液中提取白蛋白。以色列的科學家培育出了一頭奇特的山羊,它看起來沒有什麼特別之處,但它的體內含有人的基因。科學家在500隻山羊貢獻的約1 000個受精卵中注入人體血清白蛋白基因,然後把這些卵子植入另500隻山羊體內,每隻山羊接受兩個卵子。在首批生下的40隻小山羊中,隻有這隻名叫吉迪的山羊體內有白蛋白基因。科學家說,它是第一隻體內有人體血清白蛋白基因的山羊。研究人員估計,這隻山羊的每升奶含有10克白蛋白,這樣算來,每隻山羊每年可提供10千克這種蛋白質。研究人員向這隻山羊的受精卵細胞核內微量注射異體基因,然後把卵細胞植入替身母體中。
研究人員說根據在老鼠身上進行研究的結果,估計吉迪的雌性後代的奶中含有白蛋白的可能性高達70%~80%。
曲黴
在真菌家族中有一位釀造“博士”,叫曲黴,味道鮮美的腐乳就是靠它研製成功的。
曲黴的菌絲有隔膜,屬於多細胞黴菌。它的菌落帶有各種顏色,黃曲黴、紅曲黴、黑曲黴等曲黴菌,就是由菌落的顏色而得名。說來有趣,我國周朝時候,為了給皇後染製黃色禮服——曲衣,曾專門派人培製黃色曲黴。當然,那時的人們還不知道微生物的大名,更沒有菌落這樣的概念,古人隻是憑直覺,把它們稱為“五色衣”、“黃衣”,等等。
然而,曲黴家族中也有一些敗類。例如長期放在陰暗處的大豆或花生往往長出“黃毛”,這是一種含毒素的黃曲黴。黃曲黴毒素不僅會造成家禽和家畜中毒甚至死亡,而且還可以誘發人類癌症,特別是肝癌。因此,久置發黴的豆子或花生絕不能食用,也不能當飼料。
潛伏的埃博拉病毒
埃博拉病毒於1995年5月在紮伊爾的基奎特爆發,使244人死亡,由於采取了諸如隔離病人這種基本的公共衛生預防措施而製止了這種病毒的蔓延。科學家迄今還沒有鑒定出這種病毒的根源,但是他們懷疑它是由動物攜帶的,特別是猴子攜帶的。一位著名的紮伊爾病毒學家說,致命的埃博拉病毒可能同非洲森林深處環境的破壞有關係。他說,這種病毒看來是潛伏在森林中的,而伐木或者其他破壞活動似乎把它激活了。他說:“拿紮伊爾的情況來說,引起埃博拉爆發的是一位燒木炭的工人,他在基奎特附近有一座農場。”他說,1976年第一次報道發現埃博拉病毒的紮伊爾赤道區揚布庫,也是一個森林地區。
1955年2月,穆延貝教授去了加蓬,研究那裏至少有13人死亡的原因。他們是在吃了死在樹叢中的猩猩的肉後死去的。他說,他不相信埃博拉病毒在兩次爆發之間潛伏在猩猩身上。他說:“猩猩不是埃博拉病毒的宿主。猩猩和人一樣都是這種病毒的受害者。”
1996年3月5日,埃博拉病毒國際會議在紮伊爾召開,世界衛生組織負責人在會上發出警告說,這種致命的出血熱可能在任何時候死灰複燃。RRR
RNA的生物合成
1955年,美國生物化學家奧齊亞發現核苷磷酸化酶可以利用磷酸核苷酸為作用物,將核苷酸連結成與天然核糖核酸相似的多核苷酸分子。1959年,他以DNA為鑄型,又從醋酸菌中提純精製了以核苷三磷為基質的RNA合成酶。這是核酸分子首次在體外合成成功。
美國生物化學家科恩伯格於1941年獲醫學博士學位。1959年起,在斯坦福大學醫學院任生物化學係主任。科恩伯格主要研究酶化學。從1953年起,他以沃森·克裏克DNA雙螺旋分子模式為指導,運用類似他的老師奧喬亞合成RNA時采用的方法,開始在體外試管內進行合成DNA的實驗。經過反複實驗,他與助手們於1956年從大腸杆菌中分離並提純了DNA聚合酶。第二年,他們又合成了人造DNA分子,這種分子雖然缺少天然DNA的遺傳性能,但具有準確的化學和物理性能。
從1959年到1969年,科恩伯格在梅倫·古利亞的協助下,進一步製造在生物化學方麵更為活潑的DNA分子。他們以噬菌體PhiX為遺傳核心,於1966年發現了具有連接多聚核苷酸性能的、足以封閉PhiXDNA環的酶。隨後,他們把PhiX病毒的天然DNA作為模板,在試管中加入了DNA聚合酶、連接酶和4種核苷酸,然後把合成的DNA和天然DNA用離心方法分開。當他們把合成物質加進含有大腸肝菌的培養液中時,大腸杆菌便生產了PhiX病毒,說明合成的DNA成為第二代病毒的模板。經過檢驗,人工合成的DNA與天然的DNA同樣具有毒性。1967年12月14日,科恩伯格和古利亞在一次記者招待會上宣布了他們的這一研究成果,因而成為最早在體外合成具有全部感染活性的病毒DNA的科學家。