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一． 生物化学研究的是什么？

生物化学，顾名思义，研究的是在生命体内发生的化学反应。从化学的角度看，在任何生命体内无时不刻地发生着各种化学反应，反应的数量随着生命体的复杂程度的增加而增加。这些反应的反应物和生成物，就是大家所熟知的生物有机大分子，主要分为核酸，蛋白质，糖和脂质。除此之外，无数有机小分子例如ATP也是这个反应体系不可或缺的一部分。反应的最基本容器，则是单个细胞。

生物化学与有机化学相比，最大的区别，同时也是这个学科最迷人的地方就是反应物和生成物的结构和反应发生地点的未知程度。具体说来，在有机化学的范畴，人们通常研究的是分子量几百到几千道尔顿的有机小分子，并且绝大多数时候我们对这些分子的化学结构及空间构象有十分完善的认知。相反，在基本每一个反应都有十万到上千万道尔顿的生物大分子参与的生物化学领域，我们对这些大分子的结构的了解却相当有限，尤其在蛋白质这一块。在一个事物长什么样依然是谜的时候，想了解这个事物干什么，怎么干不得不说是难上加难。

为了克服结构未知的瓶颈，目前有两种方案：强攻和迂回。强攻在逻辑上非常直白：既然不知道结构，那就去测定结构！但是，尽管近几十年来结构测定技术有了长足的发展，很多重要的生物大分子的结构，比如绝大多数膜蛋白，依然是老大难问题，因此这在可以预见的未来，蛋白结构测定会一直是热门的研究领域。相对地，迂回则是暂且无视结构，通过基因工程或者遗传学的方法，在DNA的层面操纵改变生物大分子，比如彻底删除编码某一个蛋白的基因，然后再观察经历过这类操作的生命体有什么显著的变化，从而推测这一蛋白的功能。因此，基因工程及其相关的分子生物学技术的研发也会一直是热门。

反应发生地点对了解一个反应的功能和调控至关重要，在有机化学的反应中，地点往往是非常明确的，比如一个人造的容器。但在生命体内，高度复杂的组织及细胞结构使获得这一信息变得十分困难。荧光蛋白的发现对突破这一障碍起到了里程碑式的作用，从此，理论上任何蛋白都可以被荧光标记，从而被光学显微镜侦测到其位置。但是，光学显微镜的分辨率限制了进一步的侦测，并且一个化学反应往往有多个大分子比如蛋白参与，了解大分子间的相互作用更是至关重要。因此，进一步了解大分子间相互作用，并观测这一相互作用在一个反应中不同时间点的变化，将成为未来生物化学科研的主要命题。

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