书城科普人类的生存:生命科学知识2(青少年科普知识必读丛书)
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第3章

化学致癌的发现

1775年,英国医生波特发现,经他治疗的阴囊癌患者多是扫烟囱的工人。19世纪下半叶,随着冶金工业的发展,接触煤焦油的工人中癌症发病率极高。1915年,日本的山崎和石川用实验证明煤焦油可引起皮癌。1933年,肯纳威和库克等人,从几毫克煤焦油中分离出一种属于多环芳烃的化学物质,这种物质具有很强的致癌作用。

1954年,有三名化学家用二甲亚硝胺溶剂做实验,不久两人发生了肝硬变。1956年,马吉等人研究表明:各种亚硝胺随着结构的不同,可在实验动物的不同部位引起癌变。

化学致癌

就化学致癌而言,最引注目的是“双区理论”。20世纪50年代,法国普尔曼教授夫妇首开“结构致癌活性关系”的研究,提出了“K区理论”。20世纪70年代后,美国杰林纳等人,提出了“湾区理论”。中国的科学工作者总结和发展了上述“双区理论”。研究表明,在代谢过程中,产生两个致癌亲负电荷的反应活动中心,而其表现致癌潜力的最优距离,恰与DNA互补碱基对中,两负电荷中心的间距相一致。由此推断:致癌作用的决定性步骤是互补碱基对之间的横向交联,即在DNA的双股间发生了互补移码变异,如同两行并列队伍中的某队队员,彼此交换了位置。当这种带有错误信息的DNA在细胞中潜伏下来,就会将错误信息带到正常的DNA分子上,从而引发了整个细胞的癌变。这一发现是对化学致癌机理研究的重大突破。

活动遗传基因

美国遗传学家巴巴拉·麦克林托克1902年生于美国康涅狄格州,1923年毕业于康奈尔大学,1927年获博士学位,1936年到密苏里大学工作,1941年去纽约,在冷泉港实验室工作。

1951年,麦氏发表她的新的遗传学说,即基因“跃迁”的“活动遗传基因”理论。麦克林托克崭新的遗传学理论,证明遗传基因是运动着的微粒物质,有时候能够迅速发生惊人的改变;说明了植物和动物的某些先天特征如何从一个机体转换至另一个机体,从而揭示了基因活动转移的奥秘,同时也推翻了遗传基因是固定而变化缓慢的这一传统学说。当时,对于这一崭新的理论,全世界只有5名生物学者持肯定态度。直到20世纪60年代一些生物学家用电子计算机进行研究并证实这一理论后,麦氏才成为生物学界公认的科学先知。1983年12月10日,瑞典国王把1983年诺贝尔生理和医学奖颁发给美国遗传学家巴巴拉·麦克林托克,以表彰她发现“活动遗传基因”。

霍特尔技术

长时间描记心电图的技术就叫作霍特尔技术。霍特尔技术在1961年应用于临床。用霍特尔仪器记录的心电图称之为动态心电图,简称D.C.G,或叫霍特尔。霍特尔系统包含一个可以携带式的自藏磁带记录装置,病人根据需要在每天活动过程中随身携带,通过电报和导线将检测者的心电活动记录在磁带上,然后再经复合心电扫描器或心律失常记录器等方式将磁带记录的选定部分按正规速度记录在标准心电图纸上。

海藻类中的有益成分

海藻是海洋所赐予我们的营养宝藏,它们含有大量的维生素、矿物质、叶绿素、β胡萝卜素、纤维素,其几乎零热量的特质是现代人防治肥胖和各种慢性病的最佳食品。海藻仅含微量蛋白质及脂质,但它的蛋白质品质优异,尤其是含有陆地蔬菜普遍缺乏的甲硫氨酸和胱氨酸,经常食用,可补一般蔬菜之不足。海藻类的脂质含量非常高且特殊,因为海藻类所含的脂质,是对人体有益的EPA等不饱和脂肪酸,以及多量的墨角藻甾醇,对于降低血液中的胆固醇颇有助益。

海藻还被提炼出一种叫做U—Fucoidin的成分,经过实验,证实具有抗癌作用,可有效抑制癌细胞的增殖。海藻中羊栖菜的钙质,居所有食物之冠,是牛奶的10倍,铁质是猪肝的4倍。

化学制取天然药物

20世纪50年代先后自印度萝芙木中获得降压活性成分利血平,以及从降血糖药长春花中获得抗癌活性成分长春花碱,成为两个很有价值的药物,引起了各方重视。

天然药物化学的发展有两个转折点。

其一是1930年前后,由于微量元素分析法的导入,试料量降至毫克水平,推进了天然成分的分析工作。

其二是1960年前后,各种层析方法兴起,使微量天然新成分的分离纯化简便易行,同时红外光谱、核磁共振、质谱等新技术问世,结构研究工作趋向微量、快捷和正确。新技术的兴起使研究天然药物化学成分的周期大大缩短。人们不仅研究有效的民间药物,而且扩展到药用植物的近缘品种。大自然是一个天然药库。人类可以从中汲取宝贵的药物。中国用中草药治病有数千年的经验,宝贵的医药遗产的整理是今后的重要任务之一。

红、黄、绿色蔬菜和水果激发人体免疫力

红、黄、绿的植物中,含有丰富的类胡萝卜素及类生物黄碱素。这两种天然植化物,经研究显示,都可激发人体的免疫力。而有些实验结果甚至显示,类胡萝卜素对癌细胞可能具有直接的毒性。

核磁共振成像

1946年发现核磁共振现象后,到1972年,核磁共振主要被化学家和物理学家用于研究分子的结构。1973年,英国学者劳特布尔在主磁场内附加一个不均匀的磁场,并逐点地诱发核磁共振无线电波,然后对这些一维投影值进行组合,从而获得了一幅二维的核磁共振图像。1974~1978年,英国诺丁汉大学和阿伯丁大学的物理学家们,在研制核磁共振图像系统方面取得较大进展。1978年5月28日,他们取得了第一幅人体头部的核磁共振图像,1980年下半年取得了第一幅胸、腹部图像。从此,英国、美国、联邦德国、荷兰、日本等国纷纷投入主要技术力量从事核磁共振系统研制。到1982年底,已有许多医院和科研单位,把这种图像技术应用到临床诊断和其他医学领域的研究中去。

核糖体

核糖体是最小的细胞器,是在光镜下见不到的结构。1953年,Ribinson和Broun用电镜观察植物细胞时发现胞质中存在一种颗粒物质,1955年,Palade在动物细胞中也看到同样的颗粒,进一步研究了这些颗粒的化学成分和结构。1958年,Roberts根据化学成分命名为核糖核蛋白体,简称核糖体Ribosome,又称核蛋白体。核糖体除哺乳类红细胞外,一切活细胞(真核细胞、原核细胞)中均有,它是进行蛋白质合成的重要胞器,在快速增殖、分泌功能旺盛的细胞中尤其多。

核医学

核医学是采用核技术来诊断、治疗和研究疾病的一门新兴学科。它是核技术、电子技术、计算机技术、化学、物理和生物学等现代科学技术与医学相结合的产物。核医学可分为两类,即临床核医学和基础核医学(或称实验核医学)。前者又与临床各科紧密结合并互相渗透。核医学按器官或系统又可分为心血管核医学、神经核医学、消化系统核医学、内分泌核医学、儿科核医学和治疗核医学等。

黄曲霉毒

黄曲霉毒主要存在于发霉的粮、油、花生中,它是黄曲霉及寄生曲霉的代谢产物,毒性极强,可致肝癌。由于黄曲霉素是一种热稳定的化学物质,所以在烹调过程中不易破坏。预防措施主要是防霉。但如果食品已霉变产毒,则应采取适当去毒措施:如花生米可用排除霉粒法;大米可用碾轧法及水搓法;植物油可用加碱去毒法等。

有机物及矿物燃料不完全燃烧时,可产生一类强致癌物——多环芳烃,苯丙(A)芘为其典型代表,广泛存在于自然界。它进入食品的途径主要有:

(1)环境污染,烟尘及汽车废气中含有大量苯丙(A)芘,经叶片及根转入植物体内。

(2)不合理的加工方法,如烟熏和火烤食品,常因油的滴落燃烧造成对食品污染。

(3)机油污染,榨油和轧面过程中往往由于机油滴落造成污染。

(4)贮藏容器的污染,如啤酒常因贮存在涂有沥青的酒槽中受到污染。

(5)直接进口的食品,在销售运输过程中受灰尘的污染,也可以使苯丙(A)芘升高。