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　　細(xì)胞里面的生命活動(dòng)井然有序，每一個(gè)部分都有其特定的結(jié)構(gòu)，承擔(dān)不同的功能。生物大分子則是一切生命活動(dòng)的最終執(zhí)行者，它們主要是核酸和蛋白。核酸攜帶了生命體的遺傳信息，而蛋白是生命活動(dòng)的主要執(zhí)行者。自現(xiàn)代分子生物學(xué)誕生以來(lái)的半個(gè)世紀(jì)里，解析和分析生物大分子的結(jié)構(gòu)、進(jìn)而闡釋其功能機(jī)制一直都是現(xiàn)代生命科學(xué)的核心問(wèn)題之一。

　　事實(shí)上，一切自然科學(xué)都涉及物質(zhì)結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)間的相互作用為核心的研究方向，天文學(xué)研究宇宙、星體等的結(jié)構(gòu)及其相互作用，粒子物理研究物質(zhì)世界的基本粒子的結(jié)構(gòu)和相互作用，甚至包括應(yīng)用性很強(qiáng)的材料科學(xué)都是以研究新型材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等為核心。結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究的直接目的是弄清楚生命大分子結(jié)構(gòu)，從而更好地理解生命，理解這個(gè)自然界中“逆熱力學(xué)第二定律”而誕生的奇跡;最終目標(biāo)是公眾通常關(guān)心的實(shí)用價(jià)值。

　　像數(shù)學(xué)物理公式不會(huì)直接造出飛機(jī)、導(dǎo)彈、計(jì)算機(jī)一樣，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)這樣的基礎(chǔ)研究不會(huì)直接轉(zhuǎn)化為人們生產(chǎn)生活的必須物品。比較具體的應(yīng)用，如藥物設(shè)計(jì)、疫苗開(kāi)發(fā)、醫(yī)療診斷和蛋白質(zhì)分子性能改造(如科學(xué)實(shí)驗(yàn)或工業(yè)生產(chǎn)中酶活性穩(wěn)定性?xún)?yōu)化)等是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究比較容易被大眾所理解的一個(gè)方向，但卻只是其研究?jī)r(jià)值的一個(gè)側(cè)面而已。

　　蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)如同生命科學(xué)里的數(shù)學(xué)公式和物理定律，甚至在以后會(huì)充當(dāng)生命科學(xué)里面的“化學(xué)元素周期表”，除了幫助發(fā)現(xiàn)或設(shè)計(jì)新藥等，它更重要的價(jià)值是作為最基礎(chǔ)最上游的研究之一，通過(guò)影響一切與其密切相關(guān)的下游科學(xué)和技術(shù)，從而改變我們的世界。

　　結(jié)構(gòu)生物學(xué)最早誕生于上個(gè)世紀(jì)中葉，它是一門(mén)通過(guò)研究生物大分子的結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)來(lái)闡明生命現(xiàn)象的學(xué)科，在其發(fā)展史上有兩個(gè)里程碑式的事件，一個(gè)是 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，另一個(gè)肌紅蛋白(Myglobin)晶體結(jié)構(gòu)的解析，這兩個(gè)事件都是上個(gè)世紀(jì)最重要的革命性科學(xué)進(jìn)展，均在劍橋MRC分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成，并且都于1962年獲得了諾貝爾獎(jiǎng)(一個(gè)生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，一個(gè)化學(xué)獎(jiǎng))。同時(shí)它們都是最早使用X射線的方法來(lái)解析生物大分子結(jié)構(gòu)，而這個(gè)方法在過(guò)去半個(gè)世紀(jì)里，一直占據(jù)結(jié)構(gòu)生物學(xué)的統(tǒng)治地位。

　　在當(dāng)今結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究中普遍使用的冷凍電鏡，是上個(gè)世紀(jì)七八十年代開(kāi)始出現(xiàn)、近兩年飛速發(fā)展的革命性技術(shù)，它可以快速、簡(jiǎn)易、高效、高分辨率解析高度復(fù)雜的超大生物分子結(jié)構(gòu)(主要是蛋白質(zhì)和核酸)，在很大程度上取代并且大大超越了傳統(tǒng)的X射線晶體學(xué)方法。