科學(xué)研究方法

科學(xué)研究沒有一成不變的方法，也沒有萬無一失的共同模式，但它是講究方法的。

一為什么要研究科研方法

“在科學(xué)領(lǐng)域，方法至為重要。一部科學(xué)史，在很大程度上就是一部工具史，這些工具——無論有形或無形——由一系列人物創(chuàng)造出來，以解決他們遇到的某些問題。每種工具和方法都是人類智慧的結(jié)晶。”——薩頓（G.Sarton）方法的重要性

“跛足而不迷路的能趕過雖健步如飛但誤入歧途的人?！薄喔‵.Bacon）

“科學(xué)方法是通向絕對知識或真理的唯一入口和唯一道路。……整個科學(xué)的統(tǒng)一是在于其方法而不在于材料?！薄栠d（K.Pearson）“未來的研究工作者多數(shù)不是天才，給這些人以若干科研方法的指點，較之聽任他們憑借個人經(jīng)驗事倍功半地去摸索，應(yīng)有助于他們早出成果?！薄惛ダ锲妫╓.I.B.Beveridge）“認識一位天才的研究方法，對于科學(xué)的進步并不比發(fā)現(xiàn)本身更少用處，科學(xué)研究的方法經(jīng)常是極富興趣的部分?！薄绽梗≒.S.Laplace）

素質(zhì)教育要點：教給學(xué)生知識，不如教會學(xué)生掌握和應(yīng)用科研、學(xué)習方法更重要。

“科學(xué)知識是點成的金，最終有限；科學(xué)方法則是點石成金的手指，可以產(chǎn)生無窮的金?！薄淘?/p>

從歪曲的、片面的、錯誤的前提出發(fā)，循著錯誤的、彎曲的、不可靠的途徑進行，往往當真理碰上鼻尖上的時候，還是沒有得到真理?！鞲袼埂蹲匀晦q證法》方法的取得學(xué)習前人、別人的方法多思考會出方法個人的領(lǐng)悟才能得出自己的方法取別人的經(jīng)，走自己的路

伽利略在力學(xué)研究中以實驗方法為中心，還綜合運用邏輯方法、觀察方法、抽象方法、數(shù)學(xué)方法等基本方法，為近代力學(xué)和物理學(xué)開了先河。以自由落體研究為例，這是伽利略力學(xué)研究的突破口。亞里士多德的錯誤觀點：落體以勻速下落，速度與落體的重量成正比。近代科學(xué)方法奠基人伽利略的科研方法步驟一：伽利略采用邏輯方法，設(shè)計了一個“思想實驗”：用短繩系住重量不同的大小石塊，使之自由下落，按亞里士多德觀點導(dǎo)得矛盾；步驟二：伽利略采用觀察方法，1589年進行了比薩斜塔落體實驗，觀察到10磅的球與1磅的球同時落地；伽利略創(chuàng)立自由落體理論的過程步驟三：伽利略進一步采用實驗方法，設(shè)計了一個“沖淡引力”的斜面滑落實驗。因比薩斜塔僅56米，落體落地過快不易看清。在斜置光滑槽內(nèi)滾下，引力“減少”，實驗發(fā)現(xiàn)，大小球滾動速度相同，且與斜面夾角無關(guān)。步驟四：伽利略做了單擺實驗，發(fā)現(xiàn)只要擺長相同，擺動速度就相同，與擺重無關(guān)；伽利略創(chuàng)立自由落體理論的過程步驟五：伽利略運用數(shù)學(xué)方法，確定了下落高度與加速度、時間的依賴關(guān)系。從而徹底否定了亞里士多德的錯誤觀點；步驟六：伽利略進一步運用實驗方法，設(shè)計了雙斜面滾球?qū)嶒?，并用抽象方法，發(fā)現(xiàn)了慣性原理（牛頓第一定律）。伽利略創(chuàng)立自由落體理論的過程二、什么是研究方法（1）方法論（methodology），指導(dǎo)研究的哲學(xué)思想體系；（2）研究方式，指貫穿于整個研究過程的程序、步驟和操作方式；（3）研究的具體方法和技術(shù)。研究方法的價值“方法論給人的不僅僅是既成的產(chǎn)品，而且是產(chǎn)品借以制造出來的工具?！薄獎⒋蟠?，《科學(xué)活動論·互補方法論》（出版記）。（一）科研方法科學(xué)工作者在從事某項科學(xué)發(fā)現(xiàn)時所采用的方法。方法是為達到目的采用的途徑、步驟、手段等，是人們做事過程中一連串動作的關(guān)聯(lián)方式和技術(shù)。科研方法有觀察、調(diào)查、實驗、歸納、測量、分析、對比、訪談、統(tǒng)計等。一個科研活動，可以有選擇的部分采納。（二）科研方法分類各專業(yè)學(xué)科的科研方法一般的科研方法——通用哲學(xué)——用之四海而皆準的方法（三）科學(xué)Science—學(xué)問、知識格物致知—實踐出真知實踐是檢驗真理的標準科學(xué)是以物質(zhì)為基礎(chǔ)的知識?！?/p>

關(guān)于自然、社會和思維的知識系，……是實踐經(jīng)驗的結(jié)晶?！掇o?！罚ㄋ模┘夹g(shù)Technique—熟練，技巧、工藝“熟能生巧”Technology—完美而實用的技藝

為某一目的共同協(xié)作組成的各種工具和規(guī)則的體系?！业铝_技術(shù)是解決社會上發(fā)生的實際問題而發(fā)展起來的勞動手段體系?！_尼雪夫斯基

（五）科學(xué)和技術(shù)的關(guān)系和區(qū)別關(guān)系：互相依存，共同發(fā)展。區(qū)別：科學(xué)——探索知識，認識世界是什么？為什么？技術(shù)——用于實踐，改造世界做什么？怎么做？（六）科學(xué)研究一種探索知識和應(yīng)用知識的活動。科學(xué)研究特點：創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)新的事實闡明新的規(guī)律發(fā)明新的技術(shù)科學(xué)研究分類基礎(chǔ)研究——提示客觀事物的本質(zhì)和規(guī)律，提出新的理論。應(yīng)用研究——為實際需要而探索新方法、新工藝等。開發(fā)研究——利用已有的知識（成果）進行技術(shù)改造、工藝革新等。（七）當代科學(xué)研究發(fā)展趨勢研究領(lǐng)域不斷擴大，學(xué)科不斷分化滲透研究難度加大，成本增高科研規(guī)模宏大，參加人員眾多強調(diào)科研的應(yīng)用性1.科學(xué)方法是人類求知的方法之一科學(xué)是從確定研究對象的性質(zhì)和規(guī)律這一目的出發(fā)，通過觀察、調(diào)查和實驗而得到的系統(tǒng)的知識。（《韋伯斯特新世界大詞典》）

這個定義指出了科學(xué)活動的目的和方法的特征。觀察、調(diào)查和實驗，其實就是科學(xué)研究活動。所以科學(xué)包括兩個方面：科學(xué)研究和科學(xué)知識。我們通過科學(xué)研究得到科學(xué)知識，而科學(xué)知識的積累又幫助我們進一步從事研究。2.科學(xué)研究的基本程序

提出研究問題提出研究假說得出結(jié)論檢驗假說3.科學(xué)研究的基本特征（1）具體性。只研究具體現(xiàn)象，只提出和解決有限的現(xiàn)實問題。（2）嚴格性。嚴格遵循約定的研究程序，盡量避免個人觀察中有可能出現(xiàn)的偏差。（3）精確性。追求具體而明確的結(jié)論，盡量減少誤差。（4）可檢驗性。即研究結(jié)論可以以經(jīng)驗觀察為基礎(chǔ)，在可控條件下通過重復(fù)實驗得到檢驗。又稱實證性。（5）判斷研究結(jié)論的真理性的標準，是邏輯標準和經(jīng)驗標準。

所謂科學(xué)研究，廣義地說，就是創(chuàng)造知識和綜合整理知識的工作，在科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)有水平上前進一步?？茖W(xué)研究必須以取得新的結(jié)果作為衡量成功與否的標準。這是一種創(chuàng)造性勞動。新的結(jié)果可能是新的發(fā)現(xiàn)、新的理論，或是新的方法、新的工藝；也可能是一種新材料，或一個新的器件等等?？茖W(xué)研究必須在前人的基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新?？茖W(xué)研究全過程中貫穿創(chuàng)造性。

科學(xué)史有無數(shù)創(chuàng)造性的例子：有的人埋頭于實驗，通過細心觀察，發(fā)現(xiàn)了新的現(xiàn)象，如倫琴發(fā)現(xiàn)X射線；琴納通過接種牛痘防治天花，從而奠定了免疫學(xué)有的人按預(yù)定的概念與計劃去實驗，取得了預(yù)期的結(jié)果，如居里夫人從大量的瀝青鈾礦中提煉出放射性元素釙和鐳；有的人通過廣泛的觀察、體會，“悟”出新概念，從而提出新理論，如達爾文的進化論；科學(xué)研究有各種不同的方法和途徑

有的人由純粹的數(shù)理演繹，提出新概念，預(yù)見新現(xiàn)象的存在，如麥克斯韋的電磁場理論；還有人修正舊的理論，提出新的假說，這些假說在當時似乎都違反常識，如愛因斯坦創(chuàng)立相對論；有的人將不同學(xué)科聯(lián)系、組織起來，建立起新領(lǐng)域而取得了成功，如維納建立控制論。所有這一切都說明，獲得創(chuàng)造性成果的途徑是多種多樣的，顯然不存在什么一成不變的方法。（1）有提出問題、確定選題的能力提出問題的基礎(chǔ)是要具有堅實的基礎(chǔ)理論和廣博的知識。學(xué)問和經(jīng)驗是提出問題、創(chuàng)立假說的源泉；主要是培養(yǎng)歸納能力—閱讀文獻和收集資料后的思考和判斷的能力.

好奇心、不墨守成規(guī)、敢于直面科學(xué)現(xiàn)實、敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)也是不可缺少的品質(zhì)?？茖W(xué)研究培養(yǎng)年青學(xué)人三個能力

(2)有提出、闡述假說（假設(shè)、方案）的能力,有批評、判斷種種假說（假設(shè)、方案）的能力；

這主要是培養(yǎng)思維能力—邏輯思維（分析、對比、推理）和形象思維的能力。(3)有證明假說（假設(shè)、方案）的是非真假的能力；

這主要是指實踐能力—設(shè)計能力、實驗?zāi)芰?、深入考察、觀察事物的能力。有了這三種能力，將來到社會上，便能具備：1.敏銳的感應(yīng)能力;即對各種變遷局勢作出快速而恰當?shù)姆磻?yīng)；2.彈性的適應(yīng)能力;即行為模式具有可塑性、不墨守成規(guī)，能快速適應(yīng)環(huán)境的變遷；3.豐富的創(chuàng)意能力;即能不斷產(chǎn)生新穎(Idea)思路和方案?？茖W(xué)方法不要單純地理解為吸收具體知識的技巧。科學(xué)方法實際是科學(xué)哲學(xué)的一部分，它講的是一般原則、一種戰(zhàn)略和一些例子，它需要意會，需要自己靈活應(yīng)用?？茖W(xué)方法中還包括:在眾多未吸收的知識類型中如何判斷和選擇自己應(yīng)學(xué)的知識，應(yīng)攻讀的知識，在自己已經(jīng)學(xué)習的知識中如何進行是否繼續(xù)學(xué)習的取舍，如何評價各類知識與自己所應(yīng)具備的知識結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系等等。結(jié)論是：正確的思維是最重要的。學(xué)習的三種境界迎著困難，勇于攀登，高瞻遠望，苦苦思索,“獨上高樓，望盡天涯路”；這是處于創(chuàng)造沉思中的情景。這是第一種境界。追求真理，百折不撓，無論多大挫折，終不后退,“衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴”；這是研究探索中的情景。這是第二種境界。幾經(jīng)艱苦奮斗，突然受到啟發(fā)，頓時恍然大悟，原來事物的奧秘，正隱藏在“燈火闌珊處”；這是直覺的頓悟、成功的歡悅的情景。這是第三種境界“三種境界”之說正說明了在科學(xué)探索和藝術(shù)創(chuàng)作中存在著三個階段：高瞻遠矚、構(gòu)想沉思的準備階段-準備期覃思苦慮、孜孜以求的探索階段-探索期不斷追求、終有頓悟的收獲階段-豁朗期從事科學(xué)研究的人似乎還需要一種境界，即：“行到水窮處，坐看云起時。”(王維詩)?！靶械剿F處”可狀實踐檢驗，“坐看云起時”則是理論升華。

－科學(xué)研究中第四種境界－驗證期創(chuàng)造性思維豁然貫通僅僅是創(chuàng)造的端倪初露，茅塞頓開、靈感突現(xiàn)并不是完整的創(chuàng)造，如果不加以完善驗證、發(fā)展或加工揚棄，那么盡管這些思想火花十分可貴，可是淺嘗輒止，仍可能功虧一簣，喪失了創(chuàng)造中本應(yīng)得到的最有力的成果。阿基米德稱王冠

“阿基米德稱王冠”－阿基米德不但找到了辨別金王冠中是否摻入了其他金屬的方法，而且在他的著作《論浮體》中進一步總結(jié)了液體靜力學(xué)的基本原理－后人稱為阿基米德定理。

阿基米德不但有聯(lián)想能力、邏輯判斷能力、抽象能力，還有理論升華能力－提高到理論高度來認識的能力。這是作為一個科學(xué)家必須具備的能力?！鞍⒒椎路Q王冠”－由“現(xiàn)象”（物體浸入水中水溢出的現(xiàn)象）到提出“假說”（重量相同、密度不同的金屬溢出的水是不同的），解決了實際問題，再進入驗證期，將現(xiàn)象升華,歸納為“原理”（后人認為是“定理”、“定律”）

科學(xué)研究要重視理性思維，

重視理論升華，重視驗證期關(guān)于驗證期，舉愛因斯坦建立和驗證廣義相對論的例子。1913－1915年愛因斯坦在導(dǎo)出協(xié)變形式的引力場方程經(jīng)歷短暫的歡樂后，等待著實驗驗證的曲折歷程。由廣義相對論，愛因斯坦預(yù)言，光線必被引力場所折彎。他在1914年算出，從遠處的恒星發(fā)出的光線，如果過太陽表面，光線偏轉(zhuǎn)的角度是0.87秒弧度,而在1915年11月8日他修正為1.75秒弧度。愛因斯坦認為證實這個理論的最后證據(jù)只能來自“在日蝕過程中拍攝的靠近太陽的星星的照片，我希望在1914年的日蝕年做出最后的抉擇?！睈垡蛩固乖诮o德國天文學(xué)家弗羅因特里希的信中說：“為了進一步證實這個理論的正確性，我們需要得到一個可靠的證據(jù)，否則，我們的理論就會夭折。”表達了他對驗證理論的焦急心情。弗羅因特里希1914年7月率隊遠征到克里米亞做日蝕實驗，當時德俄戰(zhàn)爭正在進行中，8月初，弗倫特里希被俄國人當做間諜抓起來。實驗沒有做成，愛因斯坦非常沮喪。直到1919年5月，消息傳來，英國的愛丁頓爵士領(lǐng)導(dǎo)的兩個觀測隊分別在巴西和西非拍攝的日全蝕照片，其觀測結(jié)果分別為1.61(±0.30)和1.98(±0.12)秒弧度。實驗與愛因斯坦的預(yù)言吻合，愛因斯坦這才松了一口氣。搞科學(xué)研究頗像搞偵破，都是運用自己的思維去分析、去推論?？茖W(xué)工作者最重要的一點是要有“創(chuàng)造性智慧”（Creativeintelligence），要有“思想（創(chuàng)意、點子）”即Idea?？茖W(xué)研究中必須要有自己的Idea，否則就是復(fù)制，就是模仿；不是創(chuàng)新，更不是創(chuàng)造。什么是Idea呢？Idea是用已知的事物作根據(jù)，由此推測到別種事物的作用。也就是說，具有推論的作用。

推論的作用是從已知的事物推及未知的事物。有前者作根據(jù)，作基礎(chǔ)，而對后者發(fā)生作用，這是有條理的思想作用。Idea的特點是：(1)須先有一種疑惑困難的情境做起點；(2)須有尋思搜索的作用，要尋出新事物、新方法、新手段來解決這種疑惑困難，即尋找突破口。Idea的基本條件是：

嚴格合乎邏輯，概念清楚，切合實際科學(xué)研究的過程，實際是不斷產(chǎn)生Idea的過程，Idea貫穿科學(xué)研究的全過程。研究課題從一般地提出到具體化，直到課題任務(wù)的完成，必須建立一個合乎邏輯的程序（步驟）、思考和方法科學(xué)研究人員必須對研究的途徑、程序以及方法，即科學(xué)研究的全過程有明確的認識?？茖W(xué)研究途徑框圖

線索突破口假說（假設(shè)）前驗評價（假說含義的展開）后驗評價（排除錯誤、確證、實踐檢驗）問題的解決（新問題的出現(xiàn)）疑難問題的提出疑問（疑難問題的由來）假說的修正科研方法的一般途徑1、演繹的方法演繹是從個別到一般，設(shè)置一個理論前提（公認的或嚴密論證的），把理論一步步演繹下去，得到這個命題的正確結(jié)論。有嚴密的邏輯、推理，不由不使人信服。2、歸納、統(tǒng)計的方法

歸納是從個別到一般，即從一定數(shù)量的個別性事實，抽象、概括出一般性原理。即收集資料，以事例的積累的能量說服人3、集成的方法－技術(shù)研究的途徑集成是把他人成熟的方法用自己的思想改進，或是嘗試把先進技術(shù)應(yīng)用到自己的課題，以取得的進展來說服人。一是以過去的研究作為自己的起點。注意前人文獻中不同作者報告的特點和差別，前人研究中的“空白”和“不一致”的地方，尋找知識上的“空擋”，在原范疇內(nèi)尋找未開發(fā)的領(lǐng)域。二是廣泛瀏覽各種資料，了解其它學(xué)科的進展，注意有無可利用的新原理、新技術(shù)，將它“移植”到我的科學(xué)問題上，在原范疇中尋找一個出口，與別的范疇結(jié)合交融，從而開拓新領(lǐng)域突破口（切入點）選定的二條途徑尋找突破口（切入點）框圖所研究的課題分析課題按課題收集資料選擇與綜合選擇突破口（主攻方向）分離要解決的任務(wù)系統(tǒng)化研究目的一般的設(shè)想具體化科學(xué)研究方法的特點（1）Idea始于問題，終于問題；科學(xué)研究的過程，實際是不斷產(chǎn)生Idea的過程

（2）科學(xué)研究五步驟：前面1－3步：疑難問題1—突破口2—假說3，主要偏向于歸納法；后面4－5步：前驗評價4—后驗評價5，主要偏向于演繹法。假說是承上啟下的關(guān)鍵。(3)科學(xué)研究的途徑實際是猜想－反駁的過程。提出假說的過程是一個猜想的過程.排除錯誤的過程，即反駁的過程也是一個批判的、革命的過程?？茖W(xué)研究的基本步驟：(1)提出問題—科研選題；

(2)以過去的研究作為自己的起點；(3)找突破口，提出假說，或技術(shù)方案

(4)演繹推理，尋找證據(jù)，前驗評價或技術(shù)試驗，詳細設(shè)計；(5)考察事實，理性加工；或技術(shù)實施，物化成果；

(6)后驗評價，排除錯誤，推廣應(yīng)用。創(chuàng)新貫穿于科學(xué)研究的全過程科學(xué)研究的每一步驟，如選題、找突破口、提出假說或總體技術(shù)方案、觀察實驗、邏輯證明、技術(shù)實驗與技術(shù)實施、物化成果、后驗評價等等，作者都應(yīng)該有自己的“Idea”。要在事實的基礎(chǔ)上作進一步推論（邏輯的與非邏輯的），進行理性加工。通過考察事實、物化成果、后驗評價、推廣應(yīng)用等，進一步驗證假說或技術(shù)方案的正確性。這樣的過程可能要反復(fù)多次，才能得到正確的結(jié)果?？茖W(xué)研究：自覺運用科學(xué)方法科學(xué)方法比具體知識抽象，所以就不如具體知識易于學(xué)習。同時，科學(xué)方法也不像具體知識那樣一目了然并可以在量度基礎(chǔ)上進行比較或衡量，科學(xué)方法的效果缺乏直觀性?？茖W(xué)研究和技術(shù)研究的途徑或程序、過程或步驟不應(yīng)視為教條，而是希望青年學(xué)人重視科學(xué)方法在科學(xué)研究和發(fā)現(xiàn)中的作用，自覺地運用科學(xué)方法于科學(xué)研究中。科學(xué)研究方法之例例一

愛因斯坦“狹義相對論”的科學(xué)方法論試析愛因斯坦“狹義相對論”的科學(xué)方法論試析疑難問題的提出：新的時空觀疑問狹義相對論線索突破口：同時性的相對性假說假說的演繹

（前驗評價）后驗評價論對相義廣疑問：1.絕對時間2.絕對空間3.牛頓力學(xué)體系4.伽利略坐標系5.以太的引入6.光速疑難問題的提出：建立新的時空觀線索：麥克斯韋的電磁場理論以太漂移試驗的失敗洛倫茨（Lorentz）變換突破口：同時性的相對性假說：（假設(shè)條件：慣性系）1.物理學(xué)定律在所有慣性系中是相同的——相對性原理2.在所有慣性系內(nèi)，真空中的光速具有相同的值——光速不變原理后驗評價：1.鐘慢尺縮2.質(zhì)量隨速度增加3.一切質(zhì)量都有能量一切能量都有質(zhì)量例二

愛因斯坦“廣義相對論”的科學(xué)方法論試析愛因斯坦“廣義相對論”的科學(xué)方法論試析疑難問題的提出：新的時空觀（非慣性系）疑問：為什么要有特殊優(yōu)秀的參照系—慣性系？廣義相對論線索突破口：愛因斯坦升降機（等效原理）假說前驗評價后驗評價疑問為什么要有特殊優(yōu)秀的參照系－慣性系？新的時空觀（非慣性系）線索：牛頓引力理論與狹義相對論沖突突破口：愛因斯坦升降機（等效原理）假說：（假設(shè)條件：非慣性系）1.等效原理慣性質(zhì)量=引力質(zhì)量慣性力等價引力加速參照系等價于靜止在引力場中的參照系2.廣義相對性原理所有的參照坐標系對于普遍的自然界定律在本質(zhì)上是等效的。前驗評價：由等效原理引出時空彎曲；四維時空是彎曲的；物理定律在三個實驗室（慣性實驗室、加速實驗室、引力實驗室）具備相同的形式；勻速直線運動在平直四維空間中軌跡是短程線；拋體運動在彎曲四維時空中軌跡也是短程線。后驗評價：三大驗證1.解決水星近日點進動—每百年43秒進動2.光譜線的引力紅移3.引力場會使光線偏折科研方法與科研設(shè)計

——諾貝爾獎獲得者的科研實踐

1953年Watson-Crick提出

DNAdoublehelixmodelJamesWatson(L)andFrancisCrick(R),andthemodeltheybuiltofthestructureofDNA.

Watson1947年畢業(yè)芝加哥大學(xué)動物系；1949-1950年印地安納大學(xué)攻讀博士學(xué)位，師從Luria，研究X射線對噬菌體增殖的影響；1950-1951年哥本哈根大學(xué)博士后，1951年春參加了在意大利的一個學(xué)術(shù)會議，聽了Wilkins關(guān)于DNA的X射線衍射圖的報告，得知DNA能夠結(jié)晶，他非常興奮，因為能結(jié)晶即說明DNA的結(jié)構(gòu)是有嚴格規(guī)律的。當時，只有倫敦皇家學(xué)院的Wilkins和Franklin研究DNA的X射線衍射，所以Watson于1951年秋轉(zhuǎn)到劍橋大學(xué)的Cavendish實驗室，在Kendrew（因肌紅蛋白的研究獲得1962年Nobel化學(xué)獎）手下工作。那時Crick在同一實驗室的Perutz手下做血紅蛋白的X射線工作。Cavendish實驗室是英國劍橋大學(xué)內(nèi)設(shè)的物理學(xué)實驗室，在二十世紀初的物理學(xué)革命中扮演了重要的角色。從1884年開始由發(fā)現(xiàn)電子的著名物理學(xué)家J.J.Thompson領(lǐng)導(dǎo)，直到1919年，改由發(fā)現(xiàn)原子結(jié)構(gòu)的著名物理學(xué)家ErnestRutherford領(lǐng)導(dǎo)。二戰(zhàn)前，Cavendish實驗室在原子物理、原子核物理領(lǐng)域是當時世界最著名的研究中心。

在二次世界大戰(zhàn)的時候，主要從事原子物理和核物理基礎(chǔ)研究的Cawendish實驗室的科學(xué)家們轉(zhuǎn)向?qū)走_、核武器的軍事研究。二戰(zhàn)結(jié)束以后，鑒于核科學(xué)研究對于國家安全的重要性，當時包括英國在內(nèi)，覺得不應(yīng)該在大學(xué)的一個實驗室里進行，就專門成立了一個國家實驗室。所以從事核物理研究的科學(xué)家就轉(zhuǎn)移到新的實驗室去了，錢也轉(zhuǎn)移過去了。這樣，Cavendish實驗室不僅經(jīng)費短缺，研究方向也臨時失去了，不得不進行戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移。

當時實驗室主任Bragg當機立斷，將Cavendish實驗室的發(fā)展方向從純物理研究轉(zhuǎn)向用戰(zhàn)時發(fā)展出的雷達探測技術(shù)發(fā)展射電天文里面。他本人和他父親用在Cavendish實驗室發(fā)展起來的X光晶體分析技術(shù)進行生物大分子結(jié)構(gòu)的跨學(xué)科研究。他一方面支持他的兩個部下Ryle和Ratcliff領(lǐng)導(dǎo)的小組收集軍隊廢棄的雷達組成了原始的射電望遠鏡，又從醫(yī)學(xué)研究委員會爭取到一筆經(jīng)費。Bragg的遠見在困難的條件下保證了Cavendish實驗室在兩個新興學(xué)科上作出了輝煌的成果，發(fā)現(xiàn)了類星體、脈沖星、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，確定了血紅蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)等，造就了一大批諾貝爾獎獲得者，為戰(zhàn)后英國的科學(xué)爭得了極高的榮譽。

對這個實驗室，引用一個美國學(xué)生的回憶。他說這個實驗室是很難描寫的，它是把一種比較矛盾的風格結(jié)合在一起。一方面，主任都是非常著名的科學(xué)家，在實驗室里起決定作用的。但另一方面，那里邊的人沒有什么限制，是獨立思考的。學(xué)生之間有很好的友誼，一個學(xué)生發(fā)現(xiàn)另外一個學(xué)生做的不對，他就可以直截了當?shù)刂赋?，而且證明他不對。這在其他很多地方是做不到的。更使他矛盾的是學(xué)生和教授之間的關(guān)系。毫無疑問，這些教授當時都是非常有名的，但在這里，教授的理論及其實驗所遭受來自學(xué)生的批評并不亞于其他人。學(xué)生可以在討論中間隨意跟教授爭論。這是Cavendish非常重要的風格和傳統(tǒng)，也是中國今天最缺乏的。

Watson一直認為DNA的結(jié)構(gòu)對于了解基因的性質(zhì)非常重要，這個想法與Crick不謀而合，從此兩人確立了合作關(guān)系。那時，Pauling提出了蛋白質(zhì)的α-螺旋模型，于是Watson和Crick也開始藉助模型以解釋W(xué)ilkins和Franklin的DNA的X射線照片。最初的模型1951年冬，根據(jù)衍射圖和鍵距的計算數(shù)據(jù)，他們提出的第一個設(shè)想是一個三螺旋模型，是由核糖核酸和磷酸組成的環(huán)位于分子的中央，通過鎂離子連接組成鏈條，形成DNA分子鏈條的估價，核苷酸基則位于骨架分子的外面。他們邀請Wilkins和Franklin到Cavendish來討論，這一模型立刻被Franklin所否定，指出鎂離子會和DNA中包含的水分子結(jié)合，而不可能成為骨架的粘接劑?？ㄎ牡鲜矊嶒炇抑魅蜝ragg禁止他們繼續(xù)進行模型的搭建工作。1952年Hershey和Chase的實驗，用結(jié)果明確的同位素標記法證明了噬菌體的遺傳物質(zhì)是DNA（1969年Nobel生理醫(yī)學(xué)獎），重新激起了他們的勃勃雄心。在美國的Pauling是最有經(jīng)驗的，但他一直沒有機會接觸DNA結(jié)構(gòu)的X光分析照片。1952年他申請到英國參加學(xué)術(shù)會議，由于被美國政府認為親共而拒發(fā)護照，沒有見到Wilkins和Franklin。Pauling提出的也是一個骨架在內(nèi)的三螺旋模型，Watson和Crick雖然知道這和他們在52年提出的模型相似而不可能正確，但感到了競爭的壓力，他們知道必須加快，不然更有經(jīng)驗的Pauling將搶在他們前面。Watson立即趕到倫敦，但Franklin對他們?nèi)匀徊粺崆?，而Wilkin則背著Franklin將她不久前拍的一張含水的DNA的X光照片給Watson看了。這張照片在X光專家眼里已經(jīng)清楚顯示出雙螺旋的結(jié)構(gòu)。Bragg和倫敦皇家學(xué)院有一個君子協(xié)定，Cavendish實驗室只作蛋白質(zhì)的X光分析，而DNA的X光分析由皇家學(xué)院進行。因此，Crick和Watson只能設(shè)法從皇家學(xué)院得到有關(guān)的實驗數(shù)據(jù)。1953年1月，Pauling在美國宣布他發(fā)現(xiàn)了DNA的結(jié)構(gòu)，并派他的兒子帶了文章的預(yù)印本到英國，希望看到DNA結(jié)構(gòu)的X光照片，但為Wilkins婉拒。Watson回來以后將新發(fā)展情況向Bragg報告。Bragg感到競爭激烈，就同意他們做了。根據(jù)Franklin的新X光照片，Watson和Crick提出了雙螺旋結(jié)構(gòu)的設(shè)想，并將核糖核酸和磷酸組成的骨架放在分子的外面，里面核苷酸基對。這時他們不通過Randall，在Franklin也不知情的情況下，得到了一份內(nèi)部報告，從該報告的數(shù)據(jù)中，他們得出了雙螺旋的兩支是反平行的結(jié)論。1952年Chargaff發(fā)現(xiàn)，在各種不同來源的DNA中，嘌啉的量和嘧啶的量總是相等的，而且腺嘌啉的量和胸腺嘧啶的量相等，鳥嘌啉的量和胞嘧啶的量相等。Watson在尋找堿基各種配對的可能性時，發(fā)現(xiàn)腺嘌啉和胸腺嘧啶、鳥嘌啉和胞嘧啶各自成對后，兩類堿基對具有相似的形狀，而且可以解釋Chargaff的發(fā)現(xiàn)。至此，Watson和Crick感到已經(jīng)掌握了問題的全部答案,1953年4月25日的Nature上發(fā)表了他們的論文:Molecularstructureofnucleicacids:Astructurefordeoxyribosenucleicacid.也同時發(fā)表了Wilkins和Franklin和他們的合作者分別寫的兩篇實驗結(jié)果的論文。

TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1962

JamesDeweyWatson1/3oftheprizeUSAHarvardUniversity

Cambridge,MA,USAb.1928"fortheirdiscoveriesconcerningthemolecularstructureofnucleicacidsanditssignificanceforinformationtransferinlivingmaterial"

FrancisHarryComptonCrick1/3oftheprizeUnitedKingdomMRCLaboratoryofMolecularBiology

Cambridge,UnitedKingdomb.1916

d.2004

FrancisCrick(1916–2004)

FrancisCrick,widelyregardedasoneofthetwentiethcentury’smostSignificantfiguresinbiology,wasascientisttotheend.Inhishospitalbed,justhoursbeforehediedon28JulyfollowingaProlongedbattlewithcoloncancer,hewasworkingonamanuscript.發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的這四位科學(xué)家只有Watson畢業(yè)于生物專業(yè)，Crick和Wilkins畢業(yè)于物理專業(yè)，而Franklin則畢業(yè)于化學(xué)專業(yè)，他們具有不同的知識背景，在同一時間都致力于研究遺傳基因的分子結(jié)構(gòu)，在既合作又競爭，充滿學(xué)術(shù)交流和爭論的環(huán)境中，發(fā)揮了各自專業(yè)的特長，為雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)作出了各自的貢獻，這是科學(xué)史上由學(xué)科交叉產(chǎn)生的一次重大科學(xué)成果。

Franklin是一位杰出的女科學(xué)家。她從物理化學(xué)專業(yè)畢業(yè)后，起先從事用于核反應(yīng)堆的高強度碳纖維的研究工作，1947年起在巴黎國家中央化學(xué)實驗室從事X光晶體分析。當時英國社會對女科學(xué)家普遍不尊重。Franklin的家庭雖然富裕，她的父親卻不愿支付她上大學(xué)的費用，只是在母親的堅持下，才得以解決。她在皇家學(xué)院工作時，大學(xué)的俱樂部甚至不接受女教師在內(nèi)進餐。Franklin不僅拍出當時最清晰的DNA結(jié)構(gòu)照片，而且指出了Watson和Crick早期構(gòu)造的DNA結(jié)構(gòu)模型的錯誤。但好幾次Watson和Crick想和她合作，都被她拒絕了。以致在1962年他們的諾貝爾獎的報告中，一共引用了98篇文章，卻一次也沒有提及Franklin的工作，這是非常不公正的。后來從Franklin的工作筆記中發(fā)現(xiàn)，在Watson和Crick發(fā)表他們雙螺旋結(jié)構(gòu)文章的前夕，除配對方案外，她已經(jīng)獨立地得到了相同的結(jié)論，作為有經(jīng)驗的化學(xué)家，她必定在短期內(nèi)會解決這一問題。

Semiconservativereplication.

EachDNAstrand（鏈）servesasatemplate（模板）

forthesynthesisofanewstrand,twonewDNAmoleculeswillresult,eachwithonenewstrandandoneoldstrand.ThehypothesisofsemiconservativereplicationwasproposedbyWatsonandCricksoonafter(Why?)publicationoftheirpaperonthestructureofDNA;OldstrandNewstrand

Thehypothesisofsemiconservativereplication

Thetheorywasproveniningeniously（巧妙地）designedexperimentsbyMatthewMeselsonandFranklinStahlin1957。Meselson’sexperimentsTwoalternativeDNAreplicationmechanisms：Semiconservative

replication

Conservativereplication：wouldgeneratetwodaughterDNAmoleculeswithoneconsistingoftwonewandoneoftwooldstrands.E.coli（大腸桿菌）cellcultureandDNAextractionIsotopes（同位素）:14N,15NCsCldensitygradientcentrifugation（氯化銫密度梯度離心）Figure34-3TheMeselson-StahlexperimentItwasdesignedtodistinguishbetweentwoalternativeDNAreplicationmechanisms.（離心）（氯化銫密度梯度）Figure34-3TheMeselson-Stahlexperiment（a）Cellsweregrownformanygenerations（代）inamedium（培養(yǎng)基）containingonlyheavynitrogen,15N,sothatallthenitrogenintheDNAwas15N，asshownbyasingleband(blue)whencentrifugedinaCsCldensitygradient（氯化銫密度梯度離心）.

Figure34-3TheMeselson-Stahlexperiment（b）Oncethecellshadbeentransferredtoamediumcontainingonlylightnitrogen,14N,cellularDNAisolatedafteronegenerationequilibratedatahigherpositioninthedensitygradient(purpleband).

Figure34-3TheMeselson-Stahlexperiment(c)ContinuationofreplicationforasecondgenerationyieldedtwohybridDNAsandtwolightDNAs(red).

Analysis&ConclusionfromtheresultsofMeselson&StahlexperimentsIfDNAreplicationwereconservative,eachofthetwoheavystrandsofparentalDNAwouldbereplicatedtoyieldtheoriginalheavyduplexDNAandaDNAduplexcontainingtwonewlightstrands.ContinuationofconservativereplicationwouldyieldinthenextgenerationoneheavyDNAandthreelightDNAsbutnohybridDNAs.

TheMeselson-Stahlexperiment,however,showedthatreplicationissemiconservative,resultingintwodaughterduplexeseachcontainingoneparentalheavystrandandonenewlightstrand.ThenextgenerationyieldedtwohybridDNAsandtwolightDNAs.遺傳密碼的破譯1961年，Nirenberg在破譯遺傳密碼的難題上取得了突破。他是從人工合成的mRNA模板的角度入手。開始利用最簡單的人工合成mRNA來尋找它所指令產(chǎn)生的蛋白質(zhì)中氨基酸出現(xiàn)的規(guī)律。實驗順利推進，到1966年全部密碼解出。在破譯密碼中，他建立的一種無細胞蛋白質(zhì)合成體系起了非常重要的作用。這種體系是由大腸桿菌制備的。菌體破碎后，離心除去細胞壁和細胞膜的碎片，留下來的上清部分即為無細胞體系。經(jīng)過一段時間的預(yù)保溫，原來存在的DNA和mRNA都被降解。此時，再向體系中加入少量的外源mRNA并補充能量如ATP和混合的氨基酸，經(jīng)過保溫后即可有新的蛋白質(zhì)合成。新合成的蛋白質(zhì)的數(shù)量很少，所以必須用帶有放射性的氨基酸來做實驗。就是在外加的20種氨基酸中，分別有一種氨基酸是用同位素標記的。

TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1968MarshallW.Nirenberg1/3oftheprizeUSANationalInstitutesofHealth

Bethesda,MD,USAb.1927

"fortheirinterpretationofthegeneticcodeanditsfunctioninproteinsynthesis"“如果你能放手將實驗工作留給助手去做，那么，你有可能獲諾貝爾獎?！?/p>

---《諾貝爾獎并非是夢》Nirenberg剛到美國國家衛(wèi)生研究院工作時，只是一名普通研究人員。當時，在該研究院，只要能從社會募捐到經(jīng)費，任何研究人員都有權(quán)利用這些經(jīng)費雇用助手獨立從事課題研究。尼倫伯格選擇的是當時最尖端的研究課題，即破譯遺傳密碼，他也申請得到了研究經(jīng)費。開始實驗后，他首先將大腸桿菌研碎，離心得到其上清（即大腸桿菌的無細胞體系），然后往這個體系中加入各種高分子聚合物，看是否可以促成蛋白的合成。他最初加放的是體內(nèi)雖有、但功能還不明確的聚胺等高分子聚合物，結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)任何促進合成的反應(yīng)，這令他極為沮喪。他暫時結(jié)束了終日泡在試驗室拼命工作的生活，決定利用暑假去旅行結(jié)婚。離開前，他給女助手安排了一個月的工作，讓她把那些已收集來但還未試驗過的材料依次加進大腸桿菌的無細胞體系中，用儀器測定是否有促進合成的反應(yīng)。女助手按Nirenberg留下的試驗程序開始逐一試驗。每天只要用儀器確認帶有放射性同位素標識的氨基酸有沒有顯示出蛋白合成的現(xiàn)象，便可以結(jié)束一天的工作。Nirenberg已經(jīng)走了一個星期，女助手依然機械地每天重復(fù)著這些毫無結(jié)果的試驗。一天，女助手又坐在了放射活性測定儀旁，心里想，大概和平時一樣，毫無結(jié)果吧。

誰知一開機，儀器便喀嚓喀嚓地計算起來。女助手腦中的第一個反應(yīng)是：“可能是帶放射標記的氨基酸沒有洗干凈吧?！毕氲皆囼灴赡芤刈觯植唤櫰鹆嗣碱^。

恰好有其他科研人員路過，看了試驗記錄和放射活性的測定值后，對她說：“這可是大事，你最好通知一下你的老板?！皳?jù)說這時的Nirenberg和新婚妻子正躺在床上，接到電話并問清緣由后，他馬上終止了旅行，返回研究院。從試驗看，出現(xiàn)蛋白合成反應(yīng)的只是加了人工合成的核糖核酸的大腸桿菌無細胞體系，而這個人工合成的核糖核酸正是Ochoa合成的聚尿苷酸。他立刻再試驗，最后判斷，正是添加了聚尿苷酸才合成出聚苯丙氨酸。根據(jù)遺傳密碼的“三聯(lián)體”學(xué)說，尿苷·尿苷·尿苷酸就應(yīng)該是苯丙氨酸的密碼。研究報告發(fā)表前，

Nirenberg向Ochoa通報了這個發(fā)現(xiàn)。Ochoa抓住這一信息，在一個月內(nèi)連續(xù)破譯了6種氨基酸密碼，并馬上公布于眾。這對Nirenberg意味著什么是不言而喻的。對Nirenberg來說，萬幸的是Ochoa最早合成的人工核糖核酸——聚腺苷酸在一般的合成反應(yīng)條件下，其分子間和分子內(nèi)保持的二級結(jié)構(gòu)使其不能作為密碼發(fā)揮作用。在Ochoa合成的人工核糖核酸中，由于只有含尿苷酸的核糖核酸才能促進蛋白的合成，這使Ochoa錯誤地推論遺傳密碼的“三聯(lián)體”之一一定是尿苷酸。Nirenberg要想戰(zhàn)勝Ochoa，就必須打破這個推論。這次，Nirenberg將Ochoa認為不具密碼活性的聚腺苷酸拿來試驗。他不斷改變蛋白合成反應(yīng)的條件，結(jié)果成功地發(fā)現(xiàn)，在某種反應(yīng)條件下，添加聚腺苷酸可以合成出聚賴氨酸。這次他沒有再通報Ochoa，也沒有向與Ochoa關(guān)系密切的科學(xué)雜志投稿。在沒有介紹人也沒有送審的情況下，獨自在一個非權(quán)威性雜志上發(fā)表了自己的發(fā)現(xiàn)，保住了自己的獨創(chuàng)性。Watson-Crick利用核酸大家Chargaff的成果，提出了開創(chuàng)性的脫氧核糖核酸雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，而Nirenberg也是利用了酶學(xué)大家Ochoa創(chuàng)造的人工核糖核酸開創(chuàng)性地破譯了遺傳密碼。他的研究得到高度評價。第二年，他被晉升為國家衛(wèi)生研究院遺傳研究部部長。1968年榮獲諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎。Nirenberg為什么能獲諾貝爾獎呢?當時，從事遺傳密碼破譯的研究人員很多，把工作委托給助手去做的也不少，在這方面，Nirenberg與他們沒有多大區(qū)別。如上所述，Nirenberg只是偶然用Ochoa合成的聚尿苷酸碰巧合成了聚苯丙氨酸，諾貝爾獎似乎是自己送上門的。其實不然。一直非常關(guān)注Watson-Crick提出的雙螺旋結(jié)構(gòu)以及他們推斷存在信使核糖核酸(mRNA)這種物質(zhì)的Nirenberg，盡管不是非常清楚地意識到，但在頭腦中的某個地方一定感覺到了Ochoa合成的人工核糖核酸的重要性，感覺到了正是聚尿苷酸和聚腺苷酸這兩種物質(zhì)決定著核苷酸的排列。因此，在這兩種物質(zhì)存在的條件下，任何一個氨基酸如果可以出現(xiàn)在合成的蛋白質(zhì)中，馬上就可以知道這個氨基酸的遺傳密碼。αHelixmodel1950年P(guān)auling提出蛋白質(zhì)的α-螺旋模型

TheNobelPrizeinChemistry1954LinusCarlPaulingwasborninPortland,Oregon,on28thFebruary,1901forhisresearchintothenatureofthechemicalbondanditsapplicationtotheelucidationofthestructureofcomplexsubstances

Pauling為什么能夠提出蛋白質(zhì)的α-螺旋結(jié)構(gòu)學(xué)說并獲得諾貝爾獎呢？在他之前，無論是基本粒子理論、X射線衍射還是生理生化，都是在相同的、特定的領(lǐng)域中進行研究的?？墒荘auling用量子力學(xué)和X射線衍射的理論以及實際測定值作為銳利武器，測定了化學(xué)鍵的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，然后又以這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為素材，在高分子領(lǐng)域發(fā)表了一個又一個的大膽假設(shè)。(d)Aribbonrepresentation,includingsidechains(purple)forthehydrophobic（疏水的）residuesLeu,Ile,Val,andPhe.

(e)Aspace-fillingmodelwithallaminoacidsidechains.Thehydrophobicresiduesareagainshowninpurple;mostarenotvisiblebecausetheyareburiedintheinterioroftheprotein.Thequaternarystructureofdeoxyhemoglobin（脫氧血紅蛋白）TheNobelPrizeinChemistry1962JohnCowderyKendrew1/2oftheprizeUnitedKingdomMRCLaboratoryofMolecularBiology

Cambridge,UnitedKingdomb.1917

d.1997

"fortheirstudiesofthestructuresofglobularproteins"MaxFerdinandPerutz1/2oftheprizeUnitedKingdomMRCLaboratoryofMolecularBiology

Cambridge,UnitedKingdomb.1914

(inVienna,Austria)

d.2002

Perutz遵循恩師意志，投身新的科研領(lǐng)域，苦干24年，終獲諾貝爾獎。原打算師從Hopkins研究維生素，但其在維也納大學(xué)的老師Hodgkin由于看到胃蛋白酶的X衍射照片而決定將其送到劍橋大學(xué)的卡文迪什實驗室從事X射線衍射的研究。當時，對X射線衍射圖形作結(jié)晶分析用的是手搖計算機。即使是最小的X射線衍射圖形，結(jié)晶分析也要花費幾個月的時間，何況血紅蛋白分子的大小是當時已知分子的100倍以上。當時誰都覺得他的研究不可能有任何結(jié)果。他和Kendrew共同開發(fā)了重原子同晶替換技術(shù)。1958年，歷經(jīng)24年的艱苦研究之后，終于測定了血紅蛋白分子的立體結(jié)構(gòu)。

Krebs1937年提出了三羧酸循環(huán)

TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1953HansAdolfKrebs1/2oftheprizeUnitedKingdomSheffieldUniversity

Sheffield,UnitedKingdomb.1900

(inHildesheim,Germany)

d.1981

"forhisdiscoveryofthecitricacidcycle"Krebs的父親是德國一位外科醫(yī)生，子承父業(yè)，他也學(xué)醫(yī)。醫(yī)校畢業(yè)后，一直在大學(xué)附屬醫(yī)院工作。如果國泰民安，他也許一輩子就是一位普通的醫(yī)生。但是第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)了，他受到納粹的迫害，不得不逃往英國。在德國，他是位非常優(yōu)秀的醫(yī)生，但是在英國，由于沒有行醫(yī)許可證，得不到社會的承認。他只好打消當醫(yī)生的念頭，轉(zhuǎn)而從事基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的研究。剛開始選擇課題時，僅僅出于對食物在體內(nèi)究竟是如何變成水和二氧化碳的現(xiàn)象充滿興趣，他毫不猶豫地選擇了這個課題，并且著手調(diào)查前人研究這一課題的各種材料。有的學(xué)者報告說：“A物質(zhì)經(jīng)過氧化變成了B物質(zhì)。”有的學(xué)者說：“C物質(zhì)經(jīng)過氧化變成了D物質(zhì)，然后又進一步變成E物質(zhì)。”還有的學(xué)者認為：“C物質(zhì)是從B物質(zhì)中得到的。或者可以說，是F物質(zhì)變成了C物質(zhì)?！傲硗庖恍W(xué)者則認為，是“C物質(zhì)經(jīng)過氧化變成A物質(zhì)“等等?？粗鴣碜运拿姘朔降难芯繄蟾?，Krebs想，如果把這些零散的數(shù)據(jù)整理出來，說不定可以發(fā)現(xiàn)食物代謝的某些規(guī)律。就像玩解謎游戲那樣，Krebs將這些數(shù)據(jù)仔細整理了一番，結(jié)果發(fā)現(xiàn)食物在體內(nèi)是按F、C、A、B、C、D、E這樣一個順序變化的。再仔細了解從A到F這些化學(xué)物質(zhì)，發(fā)現(xiàn)E和F之間斷了鏈。如果E和F之間存在一種X物質(zhì)，那么，這條循環(huán)反應(yīng)鏈就完整了。他馬上集中精力，全力尋找X物質(zhì)。4年后終于查明，X物質(zhì)就是如今放在飲料中作為酸味添加劑的檸檬酸。他完成了食物的循環(huán)鏈，并且將它命名為檸檬酸循環(huán)。Krebs的循環(huán)理論解釋了食物在體內(nèi)進入檸檬酸循環(huán)后，按照A、B、C、D、E、X、F、C的順序循環(huán)反應(yīng)，最終氧化成二氧化碳和水。他的偉大不僅僅是發(fā)現(xiàn)了幾個化學(xué)物質(zhì)的變化．而且在于將每一個活的變化整理出來，找出了可以解釋動態(tài)生命現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)。由于這一業(yè)績，他在1953年獲諾貝爾生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎。他是不是因為流亡英國，沒有行醫(yī)許可證，所以才有機會獲得諾貝爾獎的呢?當時，這個領(lǐng)域的研究只有醫(yī)生可以做到。許多醫(yī)生都在如癡如醉地探尋生物體內(nèi)化學(xué)變化的規(guī)律，但是，他們都未能得到諾貝爾獎。那么，Krebs與他人的不同之處在什么地方呢?Krebs在轉(zhuǎn)而從事基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究時，，在人體的能量轉(zhuǎn)換領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)有許多學(xué)者取得了不凡的研究成果。晚來的他，能夠做的不是和他們每個人的每項成果去競爭，而是將每個人的研究成果擺在一個大格局中，綜合分析，尋找規(guī)律性的東西，發(fā)現(xiàn)突破口，一追到底，最終獲勝。在轉(zhuǎn)換角色的情況下，希望你先不要急著邁進研究的森林，最好先從外面仔細觀察一番，從大格局的角度看清你應(yīng)該從事的研究課題究竟是什么?你能夠從森林中找出的課題是什么?如果你是在看好后再步人森林，那么，你就有可能獲諾貝爾獎。HansA.Krebsdiscoveredtheureacycle,1932,citricacidcycleorKrebsCycle,1937,theglyoxylatecycle,1957;NobelPrizeinMedicine(1953)forhisdiscoveryofthecitricacidcycle.SirHansKrebsSirHansKrebsmadesometellingcommentsduringaninterviewrecordedontheoccasionofaconferencetomarkhis80thbirthdayin1981.Q:"SirHans,whichofyourcontributionsdoyouconsiderthebestandwhichgivesyouthemostpleasure?"H.Krebs:"Perhapsthemostnovelandfundamentalwasthediscoveryoftheureacycle.ItprecededthetricarboxylicacidcyclefortheNobelPrize.Itwasveryimportanttohavetheconceptofthecycle".“Theureacyclearosefromworkwithoutanypreconceivedideas（先入之見）.Iwasinterestedinintermediarymetabolism,afieldIcouldnotpursueinOttoWarburg'slabbecauseIhadtodowhatwasofinteresttohim.Ichoseasimplesystem-tissueslices-whichhadneverbeenusedbeforeforbiosyntheticreactions.Warburghadintroducedthistechniqueanduseditinthediscoveryoftumour

glycolysis.""IttookalotofeffortandexperimentalworkbeforeIwasreadytoformulateatheory-acycle.Wealreadyknewthatargininewasaprecursorforurea.Ithenfoundthatarginaseplaysaroleinureasynthesis.Knoopatfirstsaid"Idon'tbelieveit!",butwhenIsenthimthepaperhesaid"Howstupidthatthishasn'toccurredtome"."Ifeelthedevelopmentofthecyclewasreallysomethingnovel.Wenowknowtherearemanycyclicprocesses".1945-1955年Sanger完成了牛胰島素（由51個氨基酸組成）一級結(jié)構(gòu)的測定

TheNobelPrizeinChemistry1958FrederickSangerwasbornonAugust13,1918,atRendcombeinGloucestershireforhisworkonthestructureofproteins,especiallythatofinsulin

1977年Sanger測定了ΦX174DNA的一級結(jié)構(gòu)（5375個核苷酸）

TheNobelPrizeinChemistry1980FrederickSanger1/4oftheprizeUnitedKingdomMRCLaboratoryofMolecularBiology

Cambridge,UnitedKingdomb.1918

"fortheircontributionsconcerningthedeterminationofbasesequencesinnucleicacids"

“如果你為人靦腆，天生不擅長領(lǐng)導(dǎo)他人，又缺少籌措資金的能力，只能埋頭搞研究，那么，你有可能兩次獲諾貝爾獎?！庇肧anger自己的話說，他是個非常靦腆，不擅長與人共事的人。他既無領(lǐng)導(dǎo)能力，又無籌措資金的本事，所以只好用不多的經(jīng)費獨自搞研究。他問自己，究竟什么樣的研究會對社會產(chǎn)生巨大的影響?他考慮的結(jié)果，覺得能對社會產(chǎn)生巨大影響的就是找出測定蛋白質(zhì)、核酸(DNA和RNA)以及多糖類等物質(zhì)的結(jié)構(gòu)序列的方法。一旦找出這種方法，將大大方便廣大研究人員對分子結(jié)構(gòu)的研究。在1940年，當時只有蛋白質(zhì)可以分離純化，于是他決定從胰島素的氨基酸排列順序人手。雖說胰島素的分子量很小，但卻是醫(yī)學(xué)上的一個重要物質(zhì)。幸運的是，當時已發(fā)明了紙層析分離氨基酸的方法。這種方法不需要特殊儀器，花銷不大，很方便。Sanger首先提出了一個測定蛋白質(zhì)序列的方法，就是先給蛋白質(zhì)氨基端的氨基酸著色、切割，然后用紙層析法分離測定氨基酸。他用這種方法確定了胰島素的氨基酸排列順序。為此，1958年他獲得了諾貝爾化學(xué)獎。獲獎使他得到劍橋大學(xué)的教授職務(wù)。Sanger的第二個目標是找出測定RNA的堿基排列方法。為什么呢?一是RNA的分離和純化正在逐步成為現(xiàn)實，可能得到tRNA那樣比較小但大小均勻的RNA。另外，當時已發(fā)現(xiàn)了一些特異地分解RNA的酶。原理與確定氨基酸排列順序相同。先標記RNA的末端，然后用紙層析法將其分離。不同的是，分離氨基酸時，由于氨基酸的種類不同，在濾紙上的移動速度也大不相同。核苷酸正相反，種類不同，但移動速度卻都一樣，所以不易識別。Sanger博士的解決辦法是在電場中使其移動，用磷的放射性同位素取代有色分子。然而，就在這項研究快要完成之時，Holley(1968年生理學(xué)醫(yī)學(xué)獎獲得者)宣布已解決了tRNA的堿基排列順序問題。Sanger博士的研究成了“二手貨”。不過，想到這種方法只用少量RNA便可以測定堿基的排列順序，非常實用，所以桑格沒有氣餒，馬上又投入到下一個項目的研究中去。他選的第3個研究項目是找出測定DNA的堿基排列方法。幸運的是，當時已發(fā)現(xiàn)了限制酶，可用其將DNA特異地進行切割。原理大體上和前兩次相同。他以DNA為模板，合成出所需的片段。在分離片段上他沒有采用濾紙，而是使用了凝膠。據(jù)說當時這項研究還不十分成熟，但Sanger決定先發(fā)表，供大家使用，然后邊使用邊完善。1980年，Sanger再次獲諾貝爾化學(xué)獎。他為什么能發(fā)明蛋白質(zhì)序列和DNA序列的測定方法并且兩次獲諾貝爾獎呢?前面提到，Sanger博士性格內(nèi)向，靦腆，不擅領(lǐng)導(dǎo)又無力籌錢，這些對獲獎極為不利。但是，這種性格恰恰使他免于面對多種選擇，減少了外來干擾，精力全部集中在自己作出的唯一選擇上。將不利變成有利，所以他能一次再次地獲獎。

AminoAcidSequenceDeterminesTertiaryStructureAclassicexampleisthedenaturation（變性）

andrenaturation（復(fù)性）

ofribonuclease（核糖核酸酶）.Purifiedribonucleasecanbecompletelydenaturedbyexposuretoaconcentratedurea（尿素）solutioninthepresenceofareducingagent（還原劑）.尿素+巰基乙醇透析除去尿素和巰基乙醇TheNobelPrizeinChemistry1972ChristianB.Anfinsen1/2oftheprizeUSANationalInstitutesofHealth

Bethesda,MD,USAb.1916

d.1995"forhisworkonribonuclease,especiallyconcerningtheconnectionbetweentheaminoacidsequenceandthebiologicallyactiveconformation"

1926年Sumner年從刀豆中得到了脲酶結(jié)晶，并證明了它是一種蛋白質(zhì)

TheNobelPrizeinChemistry1946

USACornellUniversity

Ithaca,NY,USAb.1887

d.1955

"forhisdiscoverythatenzymescanbecrystallized"Sumner17歲打獵時被誤傷左臂而不得不截去左前臂。1906年在哈佛醫(yī)學(xué)院專攻化學(xué)，1912年在哈佛醫(yī)學(xué)院師從Folin學(xué)習生物化學(xué)。Folin認為獨臂人很難在化學(xué)方面獲得成功，勸Sumner改學(xué)法律。但Sumner堅持自己的志愿，于1914年獲得生物化學(xué)博士學(xué)位。它于1917年決定分離純酶并選擇脲酶作為分離對象。當時，對酶的本質(zhì)還是一個不解之謎。具有代表性的觀點認為，酶是一種吸附在蛋白質(zhì)上的某種有活性的物質(zhì)。1897年Buchner證明酵母細胞的抽提液能使糖類發(fā)酵

TheNobelPrizeinChemistry1907

EduardBuchnerGermanyLandwirtschaftliche

Hochschule(AgriculturalCollege)

Berlin,Germanyb.1860

d.1917"forhisbiochemicalresearchesandhisdiscoveryofcell-freefermentation"

1965年Holley測定了酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸的序列

TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1968RobertW.Holley1/3oftheprizeUSACornellUniversity

Ithaca,NY,USAb.1922

d.1993

Holley在研究中所使用的材料、設(shè)備幾乎都是現(xiàn)成的，并非自己的發(fā)明或創(chuàng)造。比如他使用別人發(fā)明的逆流分布裝置，再加上略有不同的分布系數(shù)，花費了10年時間，最終獲取了純度較高的丙氨酸轉(zhuǎn)移tRNA。他之所以能提出著名三葉草結(jié)構(gòu)模型，是因為采用了一種RNA酶來測定RNA的堿基排列。而這種酶也是別人發(fā)現(xiàn)的。

提純tRNA的場所與其稱為實驗室，不如稱為工廠更合適。巨大的逆流分布裝置不斷運轉(zhuǎn)著，這是他花費了大量人力、物力一手建起來的?？傊矛F(xiàn)有的裝置提純了tRNA，又用現(xiàn)有的方法測定了RNA的堿基排列。測定出胰島素氨基酸序列的Sanger，其測定方法除了可以快速測定胰島素氨基酸序列外，還可以快速測定其他蛋白質(zhì)的氨基酸序列，大大方便了蛋白質(zhì)的研究工作，從這個角度講，他的成就影響較大。而Holley是通過花費大量的錢財和充裕的時間測定出RNA序列的。用這種“奢侈方式”獲取tRNA來從事測定，一般研究人員只能望而卻步。因此，相比之下Holley的成就影響較小。不過，Holley的重大功績在于提出了三葉草結(jié)構(gòu)模型。按照這個模型，tRNA分子中既有活性氨基酸結(jié)合部位，也有與mRNA的密碼子結(jié)合的反密碼子部分。Holley就是由于這個成就獲1968年諾貝爾獎的。他為什么能夠提出tRNA的結(jié)構(gòu)并且獲諾貝爾獎呢?許多“苦干型”研究人員在研究過程中，往往被采用新方法參與研究的后來者超過。Holley博士就是因Sanger發(fā)明了快速序列測定法，而在核酸的結(jié)構(gòu)研究方面被Sanger超過的。TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1959ArthurKornberg1/2oftheprizeUSAStanfordUniversity

Stanford,CA,USAb.1918"fortheirdiscoveryofthemechanismsinthebiologicalsynthesisofribonucleicacid(RNA)anddeoxyribonucleicacid(DNA)"SeveroOchoa1/2oftheprizeUSANewYorkUniversity

NewYork,N