2009年7月22日 星期三

有機化學的基礎86 凝膠電泳 Gel Electrophoresis

1.       有些生物性分子有很多極性中心,因此被稱為「聚電解質polyelectrolytes」。這種分子同時在許多地方有正電荷和負電荷,使得分子展現正極或負極的特性,又或者分子內的正負極剛好平衡,因此呈現中性。(兩性離子Zwitterions 就是分子整體而言是中性,但是某些地方帶正電荷、某些地方帶負電荷)

2.       即使是一個中性的分子,這些離子中心(正極或負極的地方),還是會跟固定相的支撐物(礬土或矽膠),強烈地交互作用。為了分離這類分子,有極性的聚合物,像是「聚丙烯醯胺polyacrylamide」,被用來當作固定相的材料。

3.       有極性的聚合物先完全浸泡在水中,讓它膨脹,然後,離子性化合物,就在電場的牽引下,移動穿越膨脹矽膠所做成的固定相。電場通電以後,陰離子就會朝向電場的正極移動,正極離子朝向電場的負極移動。

4.       分子當中, 「極性與原子量(質量)的比值 charge to mass ratio 比較大的分子,移動得比較快,分離的效果較好。

5.       離子受電場的影響而遷移,稱為「電泳electrophoresis」。用電場來牽引「聚電解質」移動穿過凝膠,被稱為「凝膠電泳 gel electrophoresis」。這種技術常用來分離純化大型生物性分子,然後再把這些不知名的物質,和教科書上已知成份的樣品,比對看看是不是一致。

6.       這些分子穿過凝膠是否容易,完全取決於它的大小極性:比較小的分子、極性比較強的分子,相對而言,移動得比較快。(翻譯改寫自Mary Anne Fox, James K. Whitesell的《Organic Chemistry)

徐弘毅:

1.       離析混合物成分的要訣,就像比賽賽跑,首先所有的選手一定要在起跑點集合,然後再同時開跑,這樣就可以知道誰跑得快,誰跑得慢。

2.       所以,不論用什麼方法,首先要讓所有的成分都固定在一個位置,凝膠電泳就是利用異性相吸的道理,用有極性的固定物,牢牢吸住混合各種有極性分子的樣品。

3.       比較特別的是,驅動這些極性分子移動的力量是電場,因為電場分為正極、負極二種,所以分子也會依據正負相吸的原理,分成二大族群移動。所以,分子自己的極性是什麼,是第一個影響它們移動速度的因素。

4.      第二個因素是分子大小,包括它的質量與體積,這部分就跟紙色層分析、薄片色層分析、管注液體色層分析差不多,愈輕愈小顆的分子,跑得愈遠。

5.      任何一種層析技術都有界限,即使是最精密的儀器也避免不了,盲目地相信更深奧的高科技是解決問題最有效的辦法,這是一種科學迷信。

6.      有許多現實問題,根本不需要什麼用什麼科學數據,只要用常識判斷就可以,例如,一個人會生病,多半與他平常生活五育不均衡有關係,事實上,最先進的科學儀器或技術,也只能告訴病人,你的癌細胞長在哪裡;只有大師,才能夠激勵病人,在最後階段,超越個人界限,了解自己,追求生命最大價值。

7.      但是,大師的養成,是需要科學,透過長期嚴謹的科學訓練,可以讓人擺脫自己的思考慣性、生活習慣。當然,藝術、體育也有一樣的效果,因為凡是需要嚴密思考的科目,都是科學。

8.      我們必須了解每一種分析方法的基本原理,然後才能應用前輩開發技術的經驗,去創新技術,解決更多現實問題。只要現實中還存在無法理解、想不出對策的汙染問題,就代表科學家的理性不足。

9.      培根認為,科學的發現如果要在理性上可以被接受,就必須接受批判。科學,不僅需要社會的協力合作,還必須在社會上接受批判。

10.  科學和科學的客觀性,不是來自某一個科學家想要達到「客觀」,而是許多科學家協力合作的結果,並且要有進行自由批判的空間。一位科學家,可以信心十足地將他自信無懈可擊的理論提出來,但是這未必就是要強迫他的科學夥伴接受,而是要接受所有人的挑戰科學的態度,正是要批判一切事物;科學家也應該避免互相誤解的無益之爭。

11.  培根主張,科學研究應當以一種有方法、有制度的方式進行合作。否則,以個人才能的觀察與研究,必定很有界限。事實上,每個人所擁有的知識,有絕大部分是基於他人的權威與結晶,都不是自己發明的。

12.  培根對科學的重視,十倍於歷史,然而,培根討論歷史的篇幅,又將近詩歌的四倍。培根通常將詩歌說成「想像的歷史」,詩歌能使人體會到自然所無法給人的境界,而使人感到滿足,平易近人的文句,將深刻的哲學思想很快地傳進所有人的腦海,因此,培根認為詩歌具有重要的教育作用,有利於社會的發展,詩歌的結構也最接近科學,簡單而容易明白。

13.  培根認為歷史學的研究,應當包括自然史、社會史、教會史、學術史。歷史學的主要作用在使學習者在最短的時間內,學會掌握最關鍵的學問與寬闊的眼光

14.  每一個人在學習各種學問,都應該具有歷史觀,讓每一個知識與生活經驗,都能夠像樹木的分枝一樣,串連在一起,成為有系統的結構,這樣子,人才有能力好好地運用所學。

15.  不管在哲學或科學的任何特定範圍中,一切有用的觀點與定理,必須用來解決人類的困境與社會的進步障礙,讓社會充滿公平與正義,充滿理性與求知的欲望

16.  培根說:真正的哲學家一定是像蜜蜂,而不是像螞蟻只從事蒐集的工作,也不像蜘蛛,光靠自己所吐的絲結網。真正的哲學家或蜜蜂,都是要將別人所做但不知利用的東西結合起來,選取材料,然後加工作成自己想要的東西。

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