课件1-生物化学杂乱chapter0preface

Tel：84706369;E-mail:欢迎走进生物化学的课堂！主讲人：修志龙辅讲：戴建英主讲人个人简介修志龙，博士，教授，博士生导师。1987年毕业于清华大学化工系，1990年获大连理工大学生物化工硕士学位后留校工作，1995-1997年在德国国家生物技术研究中心进修访问两年，2005年和2007年分别到英国牛津大学和德国汉堡工业大学进行一个月和半年的访问研究。主要从事生物催化转化与分离方面的研究工作，主持完成了3项国家自然科学基金、1项国家“十五”科技攻关项目、1项“863”计划项目，目前参加2个“973”项目，2项“863”计划项目。在国内外学术期刊上共发表256余篇论文、国际会议论文65篇，申报中国发明专利44项，已有27项授权，获一项辽宁省技术发明二等奖,主译一部专著《代谢工程的途径分析与优化》，参加一部专著(生物工程下游技术)的编写，主编《生物化学》教材，参加《生物化学工程》教材的编写。主要研究方向生物催化与转化生物分离工程生物过程与系统工程探讨话题生物/生命尊重生命/敬畏生命/关爱生命生物伦理生物安全生物工程/生物技术如何度过大学生活？怎样学好生物化学？Biochemistry

Preface/IntroductionWhatisBiochemistry?Whatisalife?Whatbasicpropertiesdoesalifehave?HistoryofBiochemistryContentofBiochemistryTextEffectsofwaterinlife.1.WhatisChemistry?Chemistryisthesciencethattriestounderstandthepropertiesofsubstancesandthechangesthatsubstancesundergo.Chemistryisacentral,useful,andcreativescience.

化学的基本知识化学是一门试图了解物质的性质及其变化的学科，是一门具有中心性、实用性和创造性的学科。化学揭示了物质世界的统一性：原子单质离子化合物元素分子化学的分支学科InorganicchemistryOrganicchemistryChemistryAnalyticalchemistry Physicalchemistry BiochemistryApplicationofchemistryinsocietyDailylife:Clothing,food,housing,transportation,dailychemicalsHealthandpharmaceuticalproductsEnvironment(pollution&preventing)ComputerandelectronicsPetroleumindustryAgriculturalchemicals化学与社会化学的实用性与创造性2.WhatisBiochemistry?生命是生物化学的研究对象。研究生命体的化学组成和生命过程中的化学变化。生命中的化学本质、物质统一性、物质和能量的转化……什么是生命？生命科学？生物学：微生物学、动物学、植物学、生物化学与分子生物学、细胞生物学生命科学：生物学、农、林、医、药、交叉学科生物学是生命科学的基础生命是具有遗传变异特征的有机体基于生物学的交叉学科生物学化学化工物理电信材料数学环境生物化学、生物化工、生物物理、生物数学、计算生物学、环境生态学、环境生物工程、生物信息学、生物材料。。。生命化学的分支学科(Bio)-Inorganicchemistry(Bio)-Organicchemistry(Bio)-Analyticalchemistry (Bio)-Physicalchemistry

BioChemistry化学是生物化学的基础1)蛋白质序列测定2) DNA序列测定（HumanGenomeProject,HGP）3) 固相合成与PCR(PolymerizationChainReaction)（DNA指纹）4)分析化学（气相、液相色谱）生物化学在生命科学与技术中的基础地位

生物技术产业资金、市场、管理生物技术（基因工程、细胞工程、蛋白质/酶工程、发酵工程、生物化学工程）工程学

生命科学（生物化学、微生物学、遗传学、免疫学、细胞学、分子生物学、生理学）基础科学（生物学、化学、物理学、信息学）3.HistoryofBiochemistry1783，LavoisierandLaplace,研究燃烧和呼吸；1857,巴斯德创立细菌学；1859，Darwin’sevolutionarytheory；1877，Biochemistry;20thcenturyNobelprizeinChemistry,PhysiologyandMedicine1928—1939，Fleming,Discoveryofpenicillin1953,JamesWatsonandFrancisCrick,DNAdoublehelixmodel微生物学法国人巴斯德的细菌学说（1857年）酿酒和牛奶变酸以及疾病都是由细菌（醋酸杆菌、病菌）引起的巴氏消毒（灭菌）法——60℃，30分钟

高温灭菌——121℃（1atm），15-20min法国人巴斯德（1857年）Darwin’sevolutiontheory

(Macroevolution)达尔文（CharlesDarwin,1809-1882）,英国伟大的博物学家，著有《物种起源》，创立了科学的进化论。第一次对许多世纪以来一直令人迷茫的问题“我们来自何方”做出了科学的回答。8岁时的问题：“人类最早的妈妈是谁？”你是一只美丽的猴子变来的。(1809-1882)就读剑桥大学神学专业

青霉素的发现者—弗莱明

现代遗传学的奠基人—孟德尔NobelPrizeinPhysiologyorMedicinein1962DNA双螺旋结构NobelPrizeinPhysiologyorMedicinein1962fortheirdiscoveriesconcerningthemolecularstructureofnucleicacidsanditssignificanceforinformationtransferinlivingmaterialFrancisHarryComptonCrick

JamesDeweyWatson

MauriceHughFrederickWilkins

她分辨出了DNA的两种构型，并成功地拍摄了它的X射线衍射照片罗莎琳德·富兰克林与DNA双螺旋结构FREDERICKSANGERBackgroundBorn:August13,1918PlaceofBirth:be,Gloucestershire,EnglandResidence:GreatBritainAffiliation:CambridgeUniversity1958NobelLaureateinChemistryforhisworkonthestructureofproteins,especiallythatofinsulin.1980NobelLaureateinChemistryforcontributionsconcerningthedeterminationofbasesequencesinnucleicacids.

TheNobelPrizeinChemistry1980

"forhisfundamentalstudiesofthebiochemistryofnucleicacids,withparticularregardtobinant-DNA""fortheircontributionsconcerningthedeterminationofbasesequencesinnucleicacids"FrederickSangerWalterGilbert

PaulBergUSAStanfordUniversity

Stanford,CA,USA1926-USABiologicalLaboratories

Cambridge,MA,USA1932-USAandGreatBritainMRCLaboratoryofMolecularBiology

Cambridge,GreatBritain1918-Pauling(1901-1994)LinusPauling,Ph.D.

NobelPrizesinChemistryandPeaceInductedintotheAcademyin1979

"Acoupleofdaysaftermytalk,therewasamaninmyofficefromtheFBIsaying–Whotoldyouhowmuchplutoniumthereisinanatomicbomb?AndIsaid–Nobodytoldme,Ifigureditout.".TwoNobelPrizes:the1954awardforChemistryandthe1962NobelPeacePrizeforhiseffortstoendtheopen-airtestingofnuclearweapons.Totheendofhis93years,LinusPaulingdevotedhimselftothecauseofworldpeace,tothestruggleagainstdisease,andtoeducatingthepublicaboutamultitudeofhealthissues,fromthehazardsofsmokingtothebenefitsofvitaminC.4.生物化学研究的对象—生命Whatisalife?Microorganisms,plants,animals,humanbeing生物多样性（Biodiversity）——多姿多彩的生物世界（动物、植物、微生物、人）1）为什么自然界存在千姿百态的生物个体？2）生命是如何形成的？又是如何进化的？生命的基本特性遗传变异；新陈代谢；物质统一性；能量统一性；运动、呼吸、发育……遗传变异是生物的最基本特征为什么说ＤＮＡ是遗传信息的载体？生物的性状是如何通过ＤＮＡ遗传的？遗传是相对的，变异是绝对的。病毒（viruses）也是一种形式的生命。5.生物化学的主要内容1）静态生物化学：组成生命体的基石—生物分子（Biomolecules）,tein,sugar,lipid,nucleicacids,vitamines,hormones…..2）动态生物化学：新陈代谢(Metabolism)Catabolismandanabolismofbiomolecules生命的物质统一性（Chemical

Unity）元素（原子）——单质（分子）——化合物——聚合物Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｓ、Ｐ、Ｎａ＋、Ｋ＋、…….Water,glucose,aminoacids,nucleotides,fattyacids,ATPProtein/Enzyme,nucleicacids,lipids,polysaccharidesCell(wall,membrane,nucleus,plasmid,organelle)Tissue(liver,lunge,heart,kidney,eye,ear,nose,…….)Life生物与环境始终处于动态的物质与能量交换之中Lifeexchangesmatterandenergywithitssurroundingatadynamicsteadystate生命的新陈代谢（Metabolism）Glucose(C6H12O6)Dioxidecarbon(CO2)+Water(H2O)+Bioenergy(ATP)Photosynthesis6CO2+6H2O+ATP+NADPHC6H12O6+6O2ATP是生命活动的能量通货ATPistheuniversalcarrierofmetabolicenergy,linkingcatabolismandanabolism.自然界中能量存在的形式：太阳能（光能）；化学能；生物能；矿物化石（煤炭、油、气）；电能；水、风、潮汐能。线粒体是动力车间ATP在体内是如何产生？ATP的能量如何转移给肌肉呢？本学期生物化学的主要内容1.蛋白质2.酶3.糖4.核酸5.脂类6.生物膜及物质跨膜运送7.激素6.WaterandItsFunctioninLife

75%的地球面积被海洋覆盖，其中海水约占总水量的97.3%，而可利用的淡水资源只占地球总水量的0.63%。是否有水是鉴别星球上是否存在生命的重要指标人体中60%是水，微生物细胞中含有70-90%的水体检：血液和尿液检查血液：血型、红细胞、白细胞、免疫球蛋白、酶尿液：糖尿病、尿激酶、绒毛膜促性腺激素体液：水、无机盐、低分子有机物和蛋白质pH=-log[H+]水分子的结构Thedensityofwaterismaximumat4℃.Oneatomofoxygenissurroundedby4hydrogenatom.Onemoleculeofwaterissurroundedby4moleculesofwater.天然水体中的溶解性物质：氧，二氧化碳，硫化氢，氮等气体；钙，镁，钠，铁，锰等离子的卤化物；碳酸盐，硫酸盐等盐类；可溶性有机物缓冲液（Buffer）的缓冲作用水在生命中的作用1）与细胞内的物质结合；2）溶解作用：输送营养物质，运送代谢废物；3）为胞内酶催化反应提供水环境（介质）；4）维持或调节体温；5）润滑作用：唾液有利于吞咽，泪液可防止眼球干燥，关节滑液、胸膜腹膜浆液、呼吸道和胃肠道粘液；6）维持体液的渗透压平衡（无机盐——胞内Na+15mM，K+152mM；胞外Na+140mM，K+5mM）和酸碱平衡（pH7.35—7.45）。

转化过程生物质原料用途燃料－生物酒精－生物柴油－甲醇－氢气－沼气电热产品－精细化学品－大宗化学品－食品－塑料－溶剂－酚类－粘合剂－脂肪酸－醋酸－碳黑、颜料－燃料、香料、墨水－洗涤剂工业生物技术（Biorefinery）－树木－木材加工废弃物－草－农作物－农产废弃物－废弃动物－城市有机垃圾－酸水解/发酵－酶/发酵－气/液发酵－热化学加工2006年度“中国基础研究十大新闻”1.发现一种可有效通过皮肤传送大分子药物的透皮短肽（中国科技大学生命科学学院和合肥微尺度物质科学国家实验室(筹)温龙平研究小组）；“发现一种可有效通过皮肤传送大分子药物的透皮短肽”是由中国科大教授温龙平领导的研究小组完成的。该小组利用生物技术，成功找到了一种透皮肽，它能携带胰岛素通过皮肤进入体内，发挥治疗作用。研究人员将分子生物学技术--体内噬菌体展示应用于透皮研究，找到了一个由11个氨基酸组成的能高效帮助蛋白质类药物透皮的短肽。这种短肽还能帮助人生长激素透皮。实验表明，该肽促进胰岛素透皮的活性具有高度氨基酸序列特异性，通过短暂打开皮肤屏障起作用。2.研究发现神经元----胶质细胞间的突触具有长时程可塑性（中国科学院上海生命科学研究院神经科学研究所段树民研究员及其博士生戈鹉平、杨秀娟）；

3.确定出果蝇识别和记忆图形重心高度和轮廓取向的脑区（中科院生物物理所刘刚和刘力等）；

4.证明人类干细胞可存活于山羊体内(上海交大遗传医学研究所黄淑帧、曾凡一等人)；

教育部科技委“2006年度中国高等学校十大科技进展”1.上海交通大学主持的“井冈霉素的基因捕捉与组装合成”;2.北京大学主持的“三苯氧胺诱发子宫内膜癌的分子机理”；3.南方医科大学主持的“血管紧张素转换酶抑制剂治疗晚期慢性肾脏病的研究”；4.中国农业大学主持的“植物响应低钾胁迫及钾高效性状表达的分子调控网络机理研究”；

2006年中国十大科技进展新闻7.治疗性乙肝疫苗研究获重大进展

第三军医大学研制的“治疗用乙型肝炎疫苗”顺利完成Ⅰ期临床研究，目前正在开展Ⅱ期临床研究。这些成果将对控制病毒性肝炎的流行作出重要贡献。4.在量子水平上观察到化学反应共振态

中国科学院大连化学物理研究所研究员杨学明和同事首次在实验中观察到了全量子态分辨率的氟加氢分子化学反应的共振现象，并被理论模型所证实，解决了国际上三十多年来化学研究中一个悬而未决的难题，并将化学反应机理的研究推向新的高度和精度。

2006年世界十大科技进展新闻2.干细胞培育器官获重要进展;5.人类第一号染色体基因测序完毕;9.证实艾滋病病毒起源于野生黑猩猩;

10.绘制出药物与细胞作用的基因“联系图”

2006年度国家自然科学奖

构建神经系统信号传导复合体的结构基础

;蔬菜作物对非生物逆境应答的生理机制及其调控

;线粒体基因组多样性与东亚人群历史的研究

;单核苷酸多态与肿瘤的研究

;恶性肿瘤磷酸化调控的信号转导研究

;神经元N受体及其失敏态的药理毒理和病理生理学特征的系列研究.

2006年度国家技术发明奖

二等奖41项：农林废弃物生物降解制备低聚木糖技术；玉米芯酶法制备低聚木糖；低能离子束细胞修饰技术和装置；超临界二氧化碳萃取中药有效成分产业化应用技术；2006年度国家科学技术进步奖一等奖：转移性人肝癌模型系统的建立及其在肝癌转移研究中的应用；二等奖：杀虫活性物质苦皮藤素的发现与应用研究；微生物农药发酵新技术新工艺及重要产品规模应用；以高产量、高转化率和高生产强度为目标的发酵过程优化技术；长链二元酸的研发与工业生产；2006年度十大科学进展(Science)

庞加莱猜想属于被称为拓扑的数学分支，通常被描述成“橡皮上的几何”，因为它涉及能够经历任意拉伸的表面。这个1904年由庞加莱提出的猜想描述一个空间是否与“超球面”(四维球体的三维表面)等价的检验。

基本上与外界隔绝地工作了7年的俄罗斯数学家GrigoriPerelman2002年在互联网上提交了三篇文章的第一篇，这些文章把庞加莱猜想作为一个更雄心勃勃的结果的一部分，给其证明提供了一个轮廓。但是在2003年访问美国之后，这位俄罗斯数学隐士回国后停止了与外界的电话和电子信往来。到了2006年，其他人终于赶了上来。三个独立的小组写出报告填补了佩雷尔曼的证明中缺失的关键细节，现在佩雷尔曼的同行几乎都没有疑问地认为他证明了这个著名的难题。

从化石中取出DNA:研究人员用一种解码和分析DNA的新技术，从尼安德特人和猛犸化石中捕获到遗传信息。

冰架在缩小:研究人员今年记录了这一令人不安的趋势。南极洲和格陵兰岛的冰架都在以更快的速度消失到海洋中。

鱼迈出的第一步:一个具有结实的连接着的鳍的鱼化石的发现曾是2006年的头版新闻。这种鱼是有肢脊椎动物已知的最近亲，它为生命如何离开海洋登上陆地提供了一个视窗。

隐身术的科学:虽然它看上去一点也不像哈里波特的魔术披风，科学家今年制造的隐身“斗篷”是第一个将物体在视觉上屏蔽起来的初步装置。这个装置引导入射的微波使其既不反射、也没有影子。

黄斑病变患者的希望:研究一种被称为老年黄斑病变失明的研究人员揭示，药物ranibimuzab能改善某些患者的视觉，他们还找到了几个影响人们该症易患性的基因。

生物多样性是如何发生的:从沙滩小鼠、到果蝇、到蝴蝶，这些不同的动物帮助科学家发现导致新物种进化的遗传变化。

显微学的新前沿:今年，生物学家用新的显微技术来帮助他们观察小于200纳米的细节，为了解细胞和蛋白质的精细结构提供了更清晰的视野。

制造记忆:2006年的几个发现使神经科学家对了解大脑如何记录新记忆更接近了一步。增强神经元之间连接的被称为“长时程增强”的过程看来很可能是记忆的基础。

新一类的小RNA:科学家发现了一类关闭基因表达的新小RNA分子，把它们命名为"Piwi-干扰RNA"。本年度的崩溃-科学骗局:干细胞研究者黄禹锡以及其合作者曾在《科学》发表两篇重要论文，他们制造的骗局在2006年被彻底调查了，本年度也发生了几起其它的科学不端行为。

值得注意的领域:《科学》预测来年的热门领域和主题包括整基因组相关性研究、光晶格、寻找宇宙的原始氢、以及比较灵长类的基因组。

2007年十大科学进展

一、人类基因组差异

2007年最令研究人员惊叹的是，从一个人到另一个人的基因组差异程度之大，科学家开始懂得这些差异在疾病和个体特性中的作用。这些差异是2007年十几个研究项目的关键，研究人员在这些研究中比较了几千位患病或无病个体的DNA，从而确定哪些小的基因差异带来疾病风险。

2007年，生物学家还了解到，在DNA上亿个碱基中，成千到上百万的碱基可能丢失、增加或被拷贝，这些变化在几代人内就能改变基因活性。这些称作“拷贝数差异”的影响在高淀粉饮食人群中有表现，这些人群比有狩猎采集传统的人群有更多的消化淀粉DNA的拷贝。二、重新编程细胞的技术

日本和美国的研究小组用小鼠皮肤制造了诱导性多能干(iPS)细胞，这些iPS细胞能产生身体的所有细胞，包括卵子和精子，从而显示iPS细胞具有胚胎干细胞的能力。

三、跟踪宇宙射线

来自阿根廷PierreAuger天文台的研究人员报告说，进入地球大气的宇宙线可能来自天空中存在着许多活跃星系核的区域。这些宇宙线可能是经过黑洞附近的磁场时获得加速度的。四、受体结构

研究人员确定了人类Beta2-肾上腺素受体的结构，这是一个重要的G蛋白偶联受体，它通过传递体内的激素、血清素以及其他分子的信息管理人体内部系统。从抗组胺剂到beta阻滞剂的一系列药物以这些受体为靶标。

相关报道：

《科学》

：一种极重要蛋白药靶的结构首次得到揭示。《科学快讯》：G蛋白偶联受体“停靠站”结构被确定。五、超越硅电子器件

过渡金属氧化物研究的进展也许预示了下一个材料革命。几个研究小组将两种氧化物结合在一起，制造了带有各种有用的电子和磁性性能潜力的界面。

相关报道：超导和绝缘有多远两种绝缘物质可形成超导界面六、量子霍尔效应

理论和实验物理学家制造了预测的量子霍尔效应，这是电子从某些材料中流过时在外加电场作用下的奇怪行为。如果这一效应在室温下工作，它可能导致新的低功率的“自旋电子学”计算的设备。相关报道：《科学》：量子问题没有简单的加减法

PRL：硅电子自旋输运可达到

“马拉松距离”

七、分而治之

研究揭示，与病毒和肿瘤作战的T细胞有立刻保护和长期保护的分工，改进的疫苗也许会使这项研究成果得到应用。研究人员发现，当他们捕捉到刚刚分化的T细胞时，在T细胞相反的两极有两类蛋白质被生成，一边的蛋白带有“战士”的分子标记，另一边的显示“记忆细胞”的特征，记忆T细胞能潜伏多年以防备未来的入侵。相关报道：T细胞的不对称分裂有助对抗感染八、以少胜多

合成化学家研制了一个高效低成本的制造药物和电子化合物的技术。九、返回未来

用人和大鼠作的研究提出，记忆和想象扎根于大脑的海马区，该区是记忆的一个关键中心。研究人员推测，大脑的记忆也许能通过重新整理过去的经历来产生未来的情景。相关报道：“快速回放”助大脑形成长期记忆十、游戏结束

一个人工智能编程的精心杰作使双陆棋成为迄今为止计算机解决了的最复杂的游戏。研究人员发现，如果竞技双方不犯任何错误，双陆棋将以平局结束。

相关报道：

人类唯有甘拜下风，西洋跳棋人工智能程序从此无敌microRNA、人工制造的微生物、新的计算机芯片材料、人类细菌以及尼安德特人的基因组、人类神经回路以及来自CERN的大型强子对撞机的数据。2008年值得关注的领域美国《科学》杂志评出2008年十大科学进展

细胞重新编程“定制”细胞系（细胞重新编程技术）癌症基因名单扩充：通过对来自不同癌症(包括胰腺癌和胶质母细胞瘤这两种最致命的癌症)细胞基因进行测序，科研人员发现了数十种与癌症有关的基因突变，这些变异使得细胞分裂失去控制，导致细胞一步步发生癌变。观察蛋白质的工作：生物化学家今年取得了令人惊讶的新进展：他们“看”到了蛋白质如何与目标结合，然后转换细胞的代谢状态，起到促成某一组织特性的作用。胚胎视频：2008年，研究人员对发育中的胚胎内部细胞进行了史无前例的细致观察，他们对组成斑马鱼胚胎的大约1.6万个细胞的运动进行追踪，并对追踪的影像进行了分析。好脂肪”工作过程：“好的”褐色脂肪可以燃烧“坏的”白色脂肪，为身体产生热量。科学家的研究发现，他们可以将“好脂肪”转变为肌肉，反之亦然。这一研究将来可能会为治疗肥胖症提供新方法。更快、更廉价的基因组测序：从长毛猛犸象到癌症患者，科研人员今年又报告了一批新的基因组测序成果。这些研究借助了多种测序技术，这些先进的测序技术比当年用于第一次人类基因组测序的技术要快速、便宜得多。2009年中国十大科技进展新闻

1、首台千万亿次超级计算机系统“天河一号”研制成功国防科学技术大学研制的“天河一号”，峰值性能达每秒1206万亿次双精度浮点运算，综合技术水平进入世界前列，标志着我国成为继美国之后，世界上第二个能够研制千万亿次超级计算机的国家。11月18日，国际TOP500组织正式发布世界超级计算机500强排名榜，“天河一号”排名全球第五、亚洲第一，这是我国取得的最好名次。

2、第一个南极内陆科学考察站正式建成于1月27日在南极内陆冰盖的最高点冰穹A地区建成的南极昆仑站，我国将有计划地在南极内陆开展冰川学、天文学、地质学、地球物理学、大气科学、空间物理学等领域的科学研究。中国昆仑站登陆南极冰盖最高点，成为人类南极科考史上的又一个里程碑，是我国为人类探索南极奥秘作出的又一个重大贡献。

3、上海同步辐射光源建成这是我国迄今为止投资最大的国家重大科技基础设施建设项目，总投资约12亿元。上海光源能量位居世界第四，是目前世界上性能最好的中能光源之一。在上海光源建设国际评估会上，来自11个国家的34位权威专家对该项目给予高度评价：上海光源主要性能指标达到世界一流水平，是一项了不起的成就。该光源首批7条光束线和实验站向用户试开放以来，已经取得一批重要科研成果。

4、量子计算研究获重大突破中国科技大学教授杜江峰领导的研究小组和香港中文大学教授刘仁保合作，通过电子自旋共振实验技术，在国际上首次通过固态体系实验实现了最优动力学解耦，极大地提高了电子自旋相干时间。该成果发表在10月29日出版的《自然》杂志上，同期的《新闻与展望》栏目发表的评述文章指出：“他们取得的研究进展的重要性在于极大提升了现实物理体系的性能，从而朝实现量子计算迈出重要的一步。”

5、甲型H1N1流感疫苗全球首次获批生产北京科兴生物制品有限公司生产的甲型H1N1流感疫苗9月3日获得由国家食品药品监管局颁发的药品批准文号，这也是全球首支获得生产批号的甲型H1N1流感疫苗。此前完成的临床试验结果初步显示，该疫苗安全性良好。在有效性方面，该疫苗一剂免疫后21天，儿童、少年和成人三个年龄组保护率均在81.4%至98.0%范围内，达到了国际公认的评价标准(保护率70%以上)，可用于3至60岁人群的预防接种。

6、iPS细胞的全能性被首次证明7月23日，《自然》杂志在线发表中国科学院动物研究所研究员周琪和上海交通大学医学院教授曾凡一分别领导的研究组共同完成的一项研究成果。周琪等在世界上第一次获得完全由iPS细胞制备的活体小鼠，有些小鼠现已发育成熟并繁殖了后代，有力地证明了iPS细胞具有真正的全能性。这项工作将iPS细胞研究推进到了一个新的高度，成为中国科学家在这一国际热点研究领域所作出的一项重要贡献。

7、研制出大容量钠硫储能电池中国科学院上海硅酸盐研究所通过和上海市电力公司合作，成功研制具有自主知识产权的容量为650Ah的钠硫储能单体电池，使我国成为继日本之后世界上第二个掌握大容量钠硫单体电池核心技术的国家。现已建成2兆瓦大容量钠硫单体电池中试生产示范线。

8、发现世界上最早的带羽毛恐龙沈阳师范大学古生物研究所课题组在辽宁省建昌县玲珑塔地区，发现了迄今已知世界上最早的、长有羽毛的恐龙——“赫氏近鸟龙”。该化石距今约1.6亿年，较之以往热河生物群中最早的“带羽毛恐龙”——中华龙鸟的时代要早约2000万～3000万年，较之以往所知世界上最早的鸟类要早约几百万至1000万年。《自然》杂志发表了这一成果，认为此研究成果代表着鸟类起源研究的一个新的、国际性的重大突破。

9、成功实现太阳能冶炼高纯硅世界上第一根太阳能冶炼的单晶硅由中国科技大学、中科院理论物理所陈应天等专家制成，这是我国光伏发电技术领域的一项重大创新，使高效廉价冶炼高纯硅成为现实。经过反复实验，得到的结果表明，这一高纯多晶硅已达到99.9999%的太阳能级纯度。新方法能将现有的提纯耗能指标由200至400度电/公斤降为30至40度电/公斤，其提炼成本由目前的40至80美元/公斤降为20美元/公斤，且没有环境污染。

10、万吨级煤制乙二醇成功实现工业化示范中国科学院福建物质结构研究所与江苏丹化集团、上海金煤化工新技术有限公司联手合作，成功开发了“万吨级CO气相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氢合成乙二醇”(“煤制乙二醇”)成套技术，是一项拥有完全自主知识产权的世界首创技术。正在内蒙古通辽市建设全球首套年产20万吨煤制乙二醇示范装置，将成为国内最大的乙二醇生产企业，实现部分替代进口。2009年世界十大科技进展新闻

1、美国通过撞月发现月球存在水冰经过近4个月的飞行，美国半人马座火箭、月球坑观测和传感卫星10月9日相继撞击月球南极地区。本次撞月行动共掀起两股尘埃：其中一部分由蒸汽和微尘组成；另一部分由质量更重的物质组成。研究人员表示，月球上的水冰可能是远古时期遭彗星撞击后留下的“遗迹”。由于此类陨石坑在几十亿年间从未接受过太阳照射，因此各类物质得以保持“原生态”。

2、欧洲大型强子对撞机实现首次对撞创下能级新纪录欧洲核子研究中心发布的新闻公报介绍说，欧洲大型强子对撞机于11月20日重新启动，并实现了第一束质子流贯穿整个对撞机。23日，大型强子对撞机内实现重启后的首次对撞。29日晚间，科学家们首先将一束质子流加速到1.05万亿电子伏特的能级，之后于30日凌晨成功将对撞机内的两束质子流都加速到1.18万亿电子伏特的能级，创下了新的世界纪录。

3、发现杀灭癌细胞的新途径

7月22日，英国研究人员在美国《临床检查》杂志上报告说，他们发现抗体可不借助人体免疫系统而直接杀死癌细胞，这一成果将有助开发出治疗癌症的新方法。抗体可用于治疗癌症，其基本原理是，当抗体与癌细胞结合后，会使癌细胞更容易被人体免疫系统识别，从而引导免疫系统来杀死癌细胞。研究人员说，这一发现可用于治疗那些传统化学疗法无法医治的癌症。

4、在火星上发现甲烷1月16日出版的《科学》杂志报道，美国宇航局戈达德航天飞行中心以及马里兰大学等机构的科学家，利用装备在3个陆基望远镜上的高色散红外分光计对约90%的火星表面观测了3个火星年(一个火星年相当于687个地球日)，于火星夏季时在其北半球观测到了“缕缕”甲烷气柱。科学家在火星北半球探测到了甲烷，这意味着火星上可能有活跃的地质活动，甚至可能有生命存在。

5、艾滋病疫苗研发取得突破美国和泰国研究人员9月24日共同宣布，双方合作开发试验的一种“联合疫苗”可将人体感染艾滋病病毒的风险降低31.2%。这是人类首次获得具有免疫效果的艾滋病疫苗。世界卫生组织和联合国艾滋病规划署当天发表联合声明表示，这一代表重大科学进步的试验结果首次表明，通过疫苗是可以在普通成年人中预防感染艾滋病病毒的，其意义重大。6、诱导多功能干细胞研究取得重大突破3月1日，英国和加拿大科学家在《自然》杂志网站上报告说，他们发现了一种可以安全将普通皮肤细胞转化为诱导多功能干细胞的方法，这种方法不但首次使得转化过程不需要借助病毒，而且有望使生物医学研究彻底告别使用胚胎干细胞。英国和加拿大科学家首次发现了不使用病毒的转化方法，使临床应用的风险大大减小。

7、首次合成可无限复制的RNA

美国斯克里普斯研究所科学家的新发现，在回答生命如何开始的生化问题上迈出了重要一步，他们首次在无须任何蛋白质和其他细胞成分的情况下，合成出可自我复制的RNA，而且这种复制可无限进行下去。这项工作最终表明，一个以RNA为基础的更为简单的生命形式至少是有可能的，这必将推动研究人员更加深入地探索有关生命起源的RNA世界模型理论。

8、首台通用编程量子计算机问世这一量子计算机由美国国家标准技术研究院研制，可处理两个量子比特的数据。较之传统计算机中的“0”和“1”比特，量子比特能存储更多的信息，因而量子计算机的性能将大大超越传统计算机。通用编程量子计算机采用了量子逻辑门技术来处理数据。制造量子逻辑门需设计一系列激光脉冲，以操纵铍离子进行数据处理，再由另一个激光脉冲读取计算结果。这台设备的量子逻辑门均已编码成激光脉冲，当激光脉冲对量子比特实行简单逻辑操作时，铍离子便会开始旋转，实现对量子比特的存储。

9、发现最古老原始人骨骼一个国际科学家团队10月1日公布研究成果称，该团队在埃塞俄比亚境内发现了距今已有440万年的女性原始人骨骼。这是迄今发现的年代最久远的原始人骨骼，科学家对其特征进行的分析表明，人与黑猩猩的共同祖先与如今的人类和黑猩猩特征迥异。这名女性原始人属于地猿始祖种，科学家将其昵称为“阿尔迪”。全球共有47名科学家参与了这项为期17年的研究。美国《科学》杂志10月2日出版特刊，刊登有关这项研究的11篇论文。

10、世界最大远红外线望远镜及宇宙辐射探测器升空格林尼治时间5月14日13时12分，欧洲阿丽亚娜5－ECA型火箭携带欧航局世界最大远红外线望远镜“赫歇尔”及宇宙辐射探测器“普朗克”，从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空。从发射到卫星与火箭分离虽然只有30分钟，但却凝聚了参与这项计划的欧洲15国多年的心血和梦想。这两个探测卫星的观测结果将能颠覆人类对宇宙的认识。人类又向探索宇宙的起源迈进了一步。2009年十大科学进展1.始祖地猿一架罕见的骨架推后时间的帷幔，揭示了人类最早的祖先令人惊讶的身体构造和生态环境。人类化石：德国尼安德谷的尼安德特人（这是首次发现古人类骨架），南非的汤恩小孩（该发现在1924年首次揭示人类祖先在非洲生活过）、著名的露西（其不完全的骨架进一步揭示了人类演化过程的一个关键阶段）。2009年，阿尔迪，她是迄今被认为最早的人类骨架，是在埃塞俄比亚的阿法尔洼地发现的，一同被发现的还有同一物种的至少35个个体的化石。

3.脱落酸受体

虽然植物的全部技能之中不包括“战斗或逃跑”行为，但是植物体内有一种与肾上腺素相当的化学物质：脱落酸（abscisicacid,简称ABA）。高浓度的ABA使种子保持休眠状态，有助于保持水分，并在条件恶劣时抑制根和其它植物部位的生长。但是长期以来植物生物学家一直未能找到这个关键植物激素的受体，尽管多次尝试，但屡试屡败。终于在今年5月，两个独立的研究小组用不同方法确定了同一蛋白质家族为ABA受体。到今年深秋，已有另外几个研究小组证实了ABA和PYR/PYL/RCAR蛋白之间的联系。

受体集合。蓝色部分表示在一棵幼苗里新发现的ABA受体的位置5.长寿健康

研究人员发现一种细菌分泌物（雷帕霉素）能延长了小鼠的寿命，这是第一次用药物延长了哺乳动物的寿命。服用富含雷帕霉素食物的小鼠的寿命延长了9%到14%。雷帕霉素的作用机制尚不清楚。通常认为雷帕霉素阻挡从蛋白质合成到细胞分裂的所有过程都涉及的TOR生化信号途径。但是，雷帕霉素并没有阻止导致死亡的任何具体原因：这些小鼠都患有溃疡和心力衰竭等老年病症。

长寿小鼠。食用雷帕霉素的小鼠寿命延长了高达14%。7.基因治疗回来了先天性黑蒙症（Leber‘scongenitalamaurosis,简称LCA）。这是一种导致患者在婴儿期失明的罕见的遗传疾病。X连锁肾上腺脑白质营养不良（adrenoleukodystrophy,简称ADL）。这是一种大脑疾病，通常会导致男童在青春期前死亡。此种疾病是编码制造维持神经髓鞘的蛋白质的基因有缺陷造成的。“泡泡男孩”病，又名严重联合免疫缺陷病（severecombinedimmunodeficiency,简称SCID）。这种病是由于缺乏一种叫腺苷脱氨酶的酶而引起的。

年度病毒：H1N1新型流感猪流感防控措施疫苗2010年科研热点IPS细胞。2008年十大科学进展之首的细胞重编程能把成人皮肤细胞重新编程为诱导多能干（inducedpluripotentstem,简称iPS）细胞，而iPS细胞可以被诱导发育为各种成熟细胞类型。细胞重编程有望迎来一个新的研究浪潮。研究人员采用这些方法可以从个体患者身上造出新的细胞、来检查这些细胞是否有生理和遗传异常，或用它们来试验可能的治疗方法。科学家已经从I型糖尿病、帕金森病和另外至少十几种疾病的患者身上造出了iPS细胞。随着越来越多的研究人员加入这个领域、并且取得新见解（如果他们运气好的话），2010年还会有更多种疾病的iPS细胞制造出来。外显子组研究。2010年，科学家将对数千个人类基因组中编码蛋白质的DNA进行测序，希望找到与人类疾病有关的新基因。这些被称为“外显子组（exome）测序”的研究已经揭示了神秘的遗传性疾病的遗传原因。他们也许还会填补所谓的全基因组关联研究中的空白。全基因组关联研究用DNA芯片技术扫描基因组以期发现可能