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云无心

 
 
 

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科研故事之师妹的大作业  

2007-08-21 07:41:00|  分类: 案头之山水 |  标签: |举报 |字号 订阅

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师妹毕业前选了一门课,叫做“核磁共振应用”,教授要求每个学生结合自己的研究,完成一个小的研究题目,主要目的是让学生们知道怎么有的放矢地应用这项技术。研究题目的选择需要跟自己老板商量,不能为完成作业而作,而要让学到的技术服务于研究。老板是个很认真的人,我当时的研究时正好在用这个技术,老板就让我帮师妹选一个题目。

师妹当时已经快毕业了,我说估计她也没多少时间花在上面,就做个容易出结果的吧。反正一个作业而已,也不用作出什么新的发现。当时我们正在做一些蛋白质的功能研究,我说已经有人用核磁共振研究过蛋白质的变性,结论是蛋白质的变性会导致驰豫时间变化,所以可以通过测量驰豫时间的变化来监测蛋白质变性的程度。作为一门课的作业,只要考察加热温度和时间对于一个蛋白变性的影响就够了。

师妹找到了那篇原始的论文。那个教授作了这么一些实验:测量不同浓度蛋白质溶液的驰豫时间,然后把这些溶液在高温下加热一定时间,再测,驰豫时间都下降了。因为别的研究已经表明这样高温加热的蛋白质结构已经发生了变化(所谓的变性),所以结论是这种变性导致了驰豫时间的降低。这篇文章已经发表好些年了,大家也一直引用着这个结论。

师妹于是测量了很多数据,在实验室开例会的时候给大家看。奇怪的是有些样品的驰豫时间下降了,有些样品的却没有。因为加热这些样品的温度和时间是一样的,也就是说,变性程度应该是一样的。难道说,那篇论文的结论有问题?老板说,我们不能这么下结论。首先,我们要重复那篇论文中的试验;其次,我们要重复自己的试验,看看重复结果再说。

第二周,师妹又拿了一堆数据,重复那篇论文的样品证实了那篇论文的数据,那些驰豫时间没有下降的样品也得到了重复。老板说,现在我们可以看到,那篇论文的样品中蛋白质浓度都比较高,而我们没有观测到驰豫时间下降的样品都是低浓度的。也就是说,这个驰豫时间变化跟蛋白浓度有关。原论文中没有提到这一点,意味着那个结论至少是不完善的。根据目前的数据,我们该如何来解释这个现象?如何去证实或者证伪我们的解释?

于是,一次组会基本上都在讨论这个问题,尽管这个问题只是师妹的一个作业而已。最后,大家形成了三种可能的解释:一、蛋白质浓度低的时候驰誉时间信号很弱,被背景淹没了,这个只需要测量纯水就可以证实或者排除;二、这个蛋白质的变性受到分子间作用力的影响,当蛋白质浓度低时没有发生变性,这个可以用其它仪器检测蛋白质的变性情况;三、驰誉时间的变化不是由蛋白质变性,而是其它原因引起的,但是这种变化在低浓度下不发生,在高浓度下会发生。这第三种情况比较复杂,作为第一步,可以把高浓度下变性的蛋白质稀释到低浓度,看看驰誉时间是什么样的再说。

又过了两周,师妹说前两种可能都被排除了。第三种情况,高浓度下变性的蛋白稀释到低浓度,其驰誉时间比低浓度下变性的蛋白要低。这说明,第三种解释是正确的。作为一个作业,这已经做得太多了。老板说,这是一个很有意思的结果,我们应该进一步研究,搞清楚蛋白质加热过程中这个驰誉时间下降的机理是什么。但是那门课已经要结束了,师妹也没有时间去做更多的实验。老板就去找那门课的教授,担保师妹有很有趣的实验结果,并让那个教授也加入进来,共同探讨这个问题。

其实做到这里,后面的事情就比较简单了。把低浓度下加热变性的蛋白用透析的方法浓缩,所获得的溶液驰誉时间没有下降,证明高浓度的蛋白溶液在变性的过程中发生了别的变化,而该变化才是驰誉时间下降的原因。我想起以前做过的渗透压试验,这个蛋白在一定浓度之上加热时会发生聚合,或许聚合才是驰誉时间下降的原因。于是师妹又去使用了另一个仪器,测量出前面用到的所有溶液中蛋白质的表观分子大小,发现了表观分子增大的时候就伴随着驰誉时间的下降。这个结论得到了那门课的教授从理论上的解释。

这样,师妹的一个大作业,做到了毕业之后才作完。不管是她自己,还是老板和那门课的教授,所投入的时间都远远超出了预期。但是,对于所研究的这个现象,推翻了前人所得到、并且得到了人们承认的一个结论。这个结果本身,或许对于生产生活并没有什么实际的意义。甚至,不能说它就一定是正确的。只能说,它最恰当地解释了目前人们所观察到的现象。所以,在科学发展上,它还是有着一定的意义。最后,师妹因此而发表了一片不错的论文。

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