超分子化学作业及2004年诺贝尔化学奖得奖者对化学发展的贡献 14页

1．对超分子化学的认识1.1发展历史1987年诺贝尔化学奖授予了C.JPedersen(佩德森)、J.MLehn(莱恩)、D.JCram(克来姆)三位化学家，以表彰他们在超分子化学理论方面的开创性工作。1967年Pederson等第一次发现了冠醚。这可以说是第一个发现的在人工合成中的自组装作用。Cram和Lehn在Pedersen工作的启发下，也开始了对超分子化学的研究。从此之后，超分子化学作为一门新兴的边缘科学快速发展起来。1.2简介超分子化学不仅涉及无机化学、有机化学、物理化学、分析化学和高分子化学，而且涉及材料、信息和生命科学，它是一门处于近代化学、材料化学和生命科学交汇点的新兴学科。超分子化学的发展不仅与大环化学（冠醚、环糊精、杯芳烃等）的发展密切相连，而且与分子自组装（双分子膜、胶束、DNA双螺旋等）、分子器件和新兴有机材料的研究息息相关。到目前为止，尽管超分子化学还没有一个完整、精确的定义和范畴，但它的诞生和成长却是生机勃勃、充满活力的。1.3研究内容与分子化学相对照，分子化学基于原子间的共价键，而超分子化学则基于分子间的相互作用，即是两个或两个以上的构造块依靠分子间键缔合。超分子化学的研究领域包括：分子识别，分为离子客体的受体和分子客体的受体；环糊精；生物有机体系和生物无机体系的超分子反应性及传输；固态超分子化学、分为晶体工程、二维和三维的无机网络；超分子化学中的物理方法：模板、自组装和自组织；超分子技术(分子器件及分子技术的应用)。分子识别是超分子化学的核心研究内容之一。所谓分子识别即是指主体(受体)对客体(底物)选择性结合并产生某种特定功能的过程。它们不是靠传统的共价键力，而是靠称为非共价键力的分子间的作用力，如范德华力(包括离子—偶极、偶极—偶极和偶极—诱导偶极相互作用)、疏水相互作用和氢键等。分子识别主要可分为对离子客体的识别和对分子客体的识别，而以 人工合成受体的分子识别主要包括冠醚、穴醚、臂式冠醚、双冠醚、环糊精、化学修饰环糊精、桥联环糊精、杯芳烃、环番等大环全体化合物选择性键合客体(离子或分子)形成超分子体系的过程。超分子化学的重要目标是研究组装过程以及组装体，并是通过分子组装形成超分子功能体系。生物的奥秘和神奇不是由于特殊的结合力和特殊的分子与其体系，而是在于特殊的组装体之中，这种通过组装所形成的稳定结构具有一些根据其个别组件的特征无法预测的新特性。天然体系所具有的自组装性、府应答性、协同性与再生性，也正是人工体系所追求的目标。1.4研究前景现代化学与18、19世纪的经典化学相比较，其显著特点是从宏观进入微观，从静态研究进入动态研究，从个别、细致研究发展到相互渗透、相互联系的研究，从分子内的原子排列发展到分子间的相互作用。从某种意义上讲，超分子化学淡化了有机化学、无机化学、生物化学和材料化学之间的界限，着重强调了具有特定结构和功能的超分子体系，将四大基础化学（有机化学、无机化学、分析化学和物理化学）有机地融合为一个整体，从而为分子器件、材料科学和生命科学的发展开辟了一条崭新的道路，且为21世纪化学发展提供了一个重要方向。2．冠醚的发现、合成、分子识别与组装2.1冠醚的发现第一个冠醚的发现纯属偶然，正是由于科学家的敏锐洞察力奠定了它的发展基础。1967年美国duPond公司的CJ．Pedersen为了合成双酚I，用四氢吡喃将邻苯二酚的一个羟基保护起来和二氯乙醚进行缩合时，发现除了得到I以外，还得到了极少量的白色纤维状结晶性副产物。对分离的副产物进行研究，发现是原料中混存的少量游离邻苯二酚和二氯乙醚闭环缩合成的大环多元醚化合物II。Pedersen发现此化合物在甲醇中的溶解度随着氢氧化钠的存在而显著地增大，这一不同寻常的溶解行为引起了他的兴趣，促使Pedersen对大环多醚的性质作进一步研究，发现此类大环多醚能和各种碱金属盐及碱土金属盐等形成稳定且能溶于有机溶剂的络合物，进而根据这些物质的化学结构的形状和特征而称之为“冠醚”。 2.2冠醚的合成冠醚合成的关键是关环反应。常用的关环反应的类型有：二醇与多甘醇二卤醚的反应、二胺或其衍生物与二卤化物、二磺酸酯或环氧乙烷衍生物的反应、二羧酸衍生物与二胺的反应、二羰其化合物与二胺的反应等。这些关环反应都需要双功能基中间体，最常用的中间体有多甘醇及其二卤化物、多甘醇二对甲苯磺酸酯、二胺、二醛、二酮等等。2.2.1一般对称性冠醚的合成简单对称冠醚一般是指以CH2CH2连接的含氧、氮、硫、硒等杂原子的冠状化合物。在Pedersen的第一篇关于冠醚的论文中，所合成的经典冠醚大多是这类冠醚。以金属离子作为模板是合成这类大环化合物的主要方法。Liotta等以Li+作为模板，使用二甘醉二氯化物和乙二醇反应得到12-冠-4，产率13.2％。在Liotta以前的研究中，全部是采用酸催化环氧乙烷的方法制备12-冠-4，但是产率极低。Liotta也采用类似的方法以Na+作为模板方便地制得15-冠-5(14.2％)。由于可以在芳香环上可以很方便地引入各种基团，因而苯并冠醚—直被认为是一类非常有用的主体化合物。模板效应在合成苯并冠醚的过程中起着重要的作用。Chang等运用分子动力学模拟的手段研究了金属离子在合成苯并15-冠-5的过程中的模板效应，发现在各种碱金属阳离子中，Na+是合成苯井15-冠5最好的模板。2.2.2低对称性醚的合成：低对称冠醚一般是指除以CH2CH2连接的含氧、氮、硫、硒等杂原子冠醚以外的其他无支链冠状化合物的总称。由于合成的可行性和高的阳离子键合能力，对称性的3m-冠-m（m≥4）骨架被广泛地用作最优先合成和研究的结构。 事实上，从合成的方法和手段上来看，这类冠醚与一般对称性冠醚并没有什么特殊的区别。2.2.3臂式冠醚的合成：Gokel等首先在冠醚环上引入功能侧臂，由此而推动了—类新型冠醚—臂式冠醚(LariatEther)的发展。一般分为单臂冠醚和双臂冠醚两种。2.2.4双冠醚的合成其合成方法通常是利用单冠醚的活泼侧基与桥链链端的官能团反应，直链的醚、烷烃、胺、酯类、酮类以及席夫碱类为桥联的双冠醚是最为常见的这类大环化合物。2.3冠醚的分子识别2.3.1一般对称性冠醚1）对金属离于的识别 尽管各种新型冠醚层出不穷，但是，由于一般对称性冠醚简易而成熟的合成路线和高的阳离子键合能力，因此对称性的3m-冠-m（m≥4）骨架被广泛地用作最优先合成和研究的结构。当金属离子与冠醚尺寸匹配时，一般给出较强的离子-偶极相互作用并显示出较强的离子键合能力。当在柔性的3m-冠-m（m≥4）上并入一个或两个苯环后，一方面使整个分子更具刚性，从而不利于调节环腔的大小形状与金属离子匹配；另一方向，苯环的吸电子性降低了与苯环相连的两个氧原于上的电子云密度。这两种因素共同作用的结果使苯并冠醚与金属离子的配位能力降低，与3m-冠-m一样，尺寸匹配效应在苯并冠醚与金属离子的配位过程中间样起着重要的作用。图1.1不同的供电原子对配位稳定常数的影响一般对称性冠醚不仅对碱／碱土金属和过渡金属有选择络合作用，而且也也以选择键合稀土离子。2）对铵盐的识别冠醚与铵离子配位的方式不同于与金属阳离子配位，冠醚与金属离子配位主要是通过静电-偶极相互作用，而与铵离子配位则是通过氢键(N-H…O)作用力(75％)和一部分静电作用力[N+…G)(25％)形成配合物。铵离子中R也可和冠醚发生作用，若由于R引起的空间位阻将降低配合物的稳定性；R与冠醚间的偶极—偶极作用和电荷转移作用则将增加配合物的稳定性。2.3.2低对称性冠醚这一部分将从环扩大的冠醚和环收缩的冠醚介绍滴对称性冠醚对离子的识别。1）扩环冠醚拥有小洞穴的9-冠-3在溶液中不与任何金属离子产生配位作用，然而，在9-冠-3的环上引入额外的亚甲基．扩大的环腔就能够配位金属离于。设计和合成对Li+、Na+具有高选择性的冠醚在生命科学小也具有重要的意义，人体中Li+ 含量的异常使人呈现狂暴或痴呆。通过在较刚性的冠醚分子中引入额外的亚甲基，改变分子的对称性，是设计和合成高选择性主体化合物的一条新途径。一般地，冠-4是用作选择性地络合小的阳离子，例如L1+、Na+而被合成。2）缩环冠醚环收缩的冠醚就是指对称性冠醚的两个氧原子之间减少一个亚甲基后得到的具有(3m-1)-冠-m骨架的冠醚。环收缩的低对称14-冠-5(179)、17-冠-6(180)以及类似的硅杂化合物181和l82对金属苦味酸盐的萃取能力远比相应的15-冠-5及18-冠-6低。一般认为，这种离子键合能力的急剧降低并不是归因于环的收缩，而是内环的收缩所诱导的构型错乱引起，因为减少一个亚甲基并没有从本质上减小环的尺寸。CPK模型显示179或180分子中的其小—个供电氧原于无法容入由其余供电氧原于组成的平面中，这也解释了17-冠-5(158)和17-冠-6(180)对大多数阳离子都给出非常相近的萃取能力这一事实。2.3.3臂式冠醚Gokel在冠醚环上引入功能侧臂，由于在臂中具有供电子原子，在配位过程中可以产生诱导的三维空间，从而增加了对于分属离子的配位能力和配位选择性，由此而推动了一类新型冠醚——臂式冠醚(LadatEther)的发展。图中分别为单臂和双臂冠醚与金属离子的配为方式。单臂式冠醚的配位方式双臂式冠醚的配位方式1）碳支点臂式冠醚当在冠醚环的碳原子上引入不同的功能基，尤其是在低对称的冠状化合物中引入功能侧臂，它对金属离子表现出特殊的选择配位能力。2）氮支点臂式冠醚 氮原子不仅是较氧原子软的碱、给电子能力强、对多种金属离子及有机离子都有良好的配位能力，而且是其他取代基的生长点。以氮为支点的臂式冠醚较之以碳为支点的臂式冠醚具有一定的柔性，在配位过程中可以调节诱导的三维空间，因而既增加了配位能力，又提高了选择性。3）苯环支点臂式冠醚一方面，苯并冠醚醚的苯环上易于修饰，比较容易得到各种各样的苯并冠醚衍生物，另—方面，苯环易于与其他基团形成共轭体系而表现出特殊性能，因而它是构成臂式冠醚刁不可缺少的重要组成都分。光化学转换是基于在光线的作用下由受体基团(也叫做“天线”)引发配体结构的变化而言。以臂作为支撑点或焚光探针、两个臂式冠醚分子上一端的冠醚单元与一个金属离子形成2:1的包结配合物作为识别点，成为臂式冠醚识别客体分子的新思路。2.3.4双冠醚Smid和他的合作者们首先设计和合成了在一个分子内拥有两个冠醚单元的双冠醚，并可以通过形成夹心配合物提高与金属离子的配位能力，由此以来，大量的双冠醚被合成出来阳。当金属离子的直径大于冠醚环空腔直径时，双冠醚在配位过程中通过两个冠醚单元的协同配位作用，可以形成1:1的开式夹心结构和2:2的夹心配位方式，主要取决于冠醚环与金属离子的相对尺寸。因此，双冠醚的桥链长度、供电子原子种类、结构和桥头电子效应对于增加其配位能力和配位选择性起着关键作用。2.4以冠醚为受体的分子自组装通过分子组装形成超分于功能体系，是超分十化学的目标之一。分子识别是分子组装的基础。目前分子组装一般是通过模板效应、自组装、自组织来实现的。2.4.1单一分子形成的组装体最简单的单分子组装体是通过分子内的氢键、堆积、范德华力等非共价相互作用形成的。单分子组装体的两种表现方式，即分子内的非共价力和分子间的非共价力。Gibson研究小组发现,苯环为支点的单臂冠醚463在丙酮溶液中的自组织行为视浓度而变化，当C0=5.0×10-4mol/dm-3时，n=1.1，C0增大致0.5mol/dm-3时，这个线性组装体的平均单体个数为5．6，当溶液浓度进一步增大到2.0mol/dm-3 时，组装体的单体个数达到50。由于463侧臂链长的限制，无法进行分子内的自组织；如果在溶液中加入过量的化合物464，则可以得到1:1的假奇聚轮烷(Pseudo-OligomericRotaxane)。这种线性组装体在材料科学潜在着重要的应用前景。2.4.2两种分子形成的组装体二苯并24-冠-8不仅可以与正碳离子通过相互作用得到超分子配合物，而且其中的氧原了还可以与二级铵离子通过离子-偶权相互作用形成特定的超分子组装体。含两个二苯并24-冠-8单元的双冠醚268在1:1的丙酮-氯仿溶液中可以自发地形成假奇聚和假多聚轮烷型的线性排列，当溶液浓度小于0.01mol/dm-3时，主要形成1:1的假奇聚轮烷，而当溶液浓度大于1.0mol/dm-3时，便得到线性排列的假多聚轮烷。2.4.3多分子形成的组装体分子间氢键是构筑许多简单组装体的电要驱动力。通过分子间的非共价相互作用，常可以得到一些形状特异的超分子组装体。冠醚具有键合离子的特征，当引入一个基体后，尤其是当它们的环腔保持空的状态以便可以键合金属离子时，会使材料产生新的性质。Clearfied等报道了带有磷酸根基团的冠醚衍生物能够在二价金属离了Co+和Cd+的存在下白组装成叶片结构。3．环糊精的发现、合成、分子识别和分子自组装3.1环糊精的发现第一篇关于环糊精的报道是由Villers在1891年发表的，在他的报告中描述了淀粉在Bacillusamylobacter作用下可以得到结构式为(C6H10O5)23H20的化合物，后来被证明是环糊精。到目前为止，环糊精化学的研究已经走过—百多个年头，在这一百多年的时间里又可以划为三个历史时期，即：(1)环糊精的发现期(1891年-20世纪30年代)；(2)系统研究环糊精及其包结配合物(20世纪30年代-70年代)；(3)环糊精进行工业生产和在科学和技术诸多领域的广泛使用期(20世纪70年代-今)。尽管Villers首先制得了环糊精，但其分离纯化和结构鉴定是由Schardinger完成的，因此早期的文献中也把环糊精称作Schardinger糊精。从1903年开始，Schardinger 研究用热处理法防止一些食品的腐败变质，在某种微生物的作用下，他得到了淀粉降解的两种不同晶型的产物，其中一种与碘作用变为蓝色(α-环糊精)，而另外一种与碘形成的配合物则为褐色环糊精)。Schardinger还成功地分离了一种微生物Bacillusmacerane，现在生产环糊精通常都采用其作为糖基转移酶，因此可以说Schardinger奠定了环糊精研究的基础。3.2环糊精的合成环糊精是由一定数量的D—(+)—吡喃葡萄糖通过α-1，4-苷键首尾相连形成的环状化合物，习惯上用一个希腊字母表示其葡萄糖单元数目，其中最常见的是α-、和γ-环糊精，分别拥有6、7和8个葡萄糖单元。环糊精可以通过淀粉的酶促降解得到。直链淀粉由通过α-1，4-糖苷键连接的葡萄糖单元形成左手螺旋结构，其中每个螺旋由6或7个糖单元构成，在环糊精糖基转移酶的作用下，可以使一个螺旋片段从链上解离下来，首尾相连形成环状结构。由于酶促反应专一性有限，所得到的环糊精每个环单元可以拥有6-12(α-ŋ)个葡萄糖单元，随着所使用的降解酶的不同，共主要成分可以分别为α-、和γ-环糊精。环糊精由于易于制备、价格低廉，并且其环的空腔尺寸与芳香基团匹配，因此得到最为广泛的使用。目前还没有得到六元环以下的环糊精，Sundararajan和Rao通过分子计算研究表明由于环的张力问题，五个或五个以下葡萄糖单元的环糊精不能稳定存在。随着有机合成技术的提高，目前已经可以通过化学合成法制各环糊精。然而这一类制备方法路线冗长，产率较低，因此无法代替淀粉酶降解法。化学合成法的优势在于可以制备拥有不同糖结构的环状低聚糖(环糊精类似物)。3.2.16位单取代环糊精的制备6位单修饰环糊精是最常见的一类修饰环糊精，这是由于它很容易通过亲核取代与易得的中间体单6-TOs-α(，γ)-CD反应制得，因此对甲苯磺酰基修饰环糊精在环糊精衍牛物的制备中有重要意义。单6-TOs-α-CD和单6-TOs--CD最早由Melton和S1essor通过对甲苯磺酰氯与相应环糊精以吡啶作为溶剂在低温下反应制得，Matsui等以及Lincoln等对此方法进行了一些改进，产物收率提高到30％。 3.2.22位和3位单取代环糊精的制备环糊精上羟基的反应活性顺序为6-0H>>2-OH>3-0H，而酸性顺序则为2-0H>3-0H>>6-0H。因此，适当控制反应条件可以得到有一定选择性的环糊精修饰产物。以吡啶作为溶剂时，环糊精分子上各羟基的反应次序由相应羟基的反应活性顺序决定，与亲电试剂反应所得的产物主要为6位修饰物：而以碱性溶液作反应溶剂时，环糊精分子上各羟基的反应次序由相应羟基的酸性强弱顺序决定，所得产物主要为2位及3位衍生物。3.2.3多取代环糊精的制备在合适条件下，控制反应中投料量的比例，可以得到多取代环糊精的混合物，一般采用HPLC方法进产物分离。制备环糊精双取代磺酸酯的一种特殊而有效的方法是将合适的芳烃二磺酰氯与环糊精反应，可以得到AB、AC和AD三种环糊精帽式异构体。尽管这些二磺酰氯与环糊精反应给出的一般是几种区域异构体的混合物，但随着所选用的磺酰试剂结构的不同，所得到的是主要产物也不尽相同。例如，反式二苯乙烯和二苯基二磺酰氯优先给出AD异构体，二苯甲酮试剂优先得到AC异构体，而间苯二硝酰氯、特别是富电子的4，6-二甲氧基苯-1，3二磺酰氯与-环糊精反应得到AB异构体。 由于6位羟基的高反应活性，在制备2位全取代环糊精碳酸酯时，需要将6位羟基用硅烷基保护起来，再在高温下与对甲苯磺酰氯在吡啶中反应。3.3环糊精的分子识别分子识别在化学过程中的作用犹如酶的专一性在生命过程中的作用一样重要。通过分子识别实现的高选择性可以解决生命科学、材料科学和分离科学等重要领域的许多关键问题。（1）客体分子是否适合进入修饰环糊精的空腔－即诱导适合和桥联环糊精的双重空腔、桥链和配位金属中心各识别位点的协同贡献－即多重识别是控制环糊精分子识别和组装过程的核心；（2）杂原子桥式双环糊精附加的键合位点和桥链的长短可以调控环糊精的分子选择键合行为和组装体功能，并成功地将诱导适合和多重识别机理应用于药物包结和生物传感以及有机纳米超分子组装体的构筑。3.4环糊精的分子自组装环糊精的分子组装是超分子化学的核心目标之一，是使简单体系获得优异功能的最有效途径之一。在分子识别的基础上，开拓了以环糊精为构筑单元的具有特定拓扑结构纳米超分子体系的组装新方法，发现高分子链的长短可以调控水溶性纳米笼的尺寸，简单的环糊精包合物可以通过金属离子或缩聚反应直接制备双纳米线/ 管、纳米笼、分子链条、多聚轮烷等；构筑了在溶液和固相中均能稳定存在的一维环糊精单纳米线、双纳米线和三维环糊精聚轮烷纳米笼；发现通过引入不同的功能修饰基、不同的金属离子、C60等不同的有机分子可以有效地调控分子组装体的拓扑结构和功能。为利用合成受体调控材料微观结构和宏观性质提供了新方法。环糊精拥有刚性、筒状的疏水文肺，可以与各种各件的客体分子在水溶液或固态形成包结配合物，是进行分子组装研究最易得的起始原料之一，环糊精及其衍生物的结构特性使其作为超分子基本建筑块在超分子组装中已有广泛的应用。4．2004年诺贝尔化学奖得奖者对化学发展的贡献蛋白质是包括人类在内各种生物体的重要组成成分。对于生物体而言，蛋白质的生老病死至关重要。然而，科学家关于蛋白质如何“诞生”的研究成果很多，迄今有几次诺贝尔奖授予了从事这方面研究的科学家，但关于蛋白质如何“死亡”的研究却相对较少，今年的诺贝尔化学奖表彰的就是这方面的工作。瑞典皇家科学院6日宣布，将2004年诺贝尔化学奖授予以色列科学家阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和美国科学家欧文·罗斯，以表彰他们发现了泛素调节的蛋白质降解。其实他们的成果就是发现了一种蛋白质“死亡”的重要机理。蛋白质是由氨基酸组成的，氨基酸如同砖头，而蛋白质则如结构复杂的建筑。正如同有各种各样的建筑一样，生物体内也存在着各种各样的蛋白质。不同的蛋白质有不同的结构，也有不同的功能。通常看来蛋白质的合成要比蛋白质的降解复杂得多，毕竟拆楼容易盖楼难。蛋白质的降解在生物体中普遍存在，比如人吃进食物，食物中的蛋白质在消化道中就被降解为氨基酸，随后被人体吸收。在这一过程中，一些简单的蛋白质降解酶如胰岛素发挥了重要作用。科学家对这一过程研究得较为透彻，因而在很长一段时间他们认为蛋白质降解没有什么可以深入研究的。不过，20世纪50年代的一些研究表明，事情恐怕没有这么简单。最初的一些研究发现，蛋白质的降解不需要能量，这如同一幢大楼自然倒塌一样，并不需要炸药来爆破。不过，20世纪50年代科学家却发现，同样的蛋白质在细胞外降解不需要能量，而在细胞内降解却需要能量。这成为困惑科学家很长时间的一个谜。70年代末80年代初，2004的诺贝尔化学奖得主阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和欧文· 罗斯进行了一系列研究，终于揭开了这一谜底。原来，生物体内存在着两类蛋白质降解过程，一种是不需要能量的，比如发生在消化道中的降解，这一过程只需要蛋白质降解酶参与；另一种则需要能量，它是一种高效率、指向性很强的降解过程。这如同拆楼一样，如果大楼自然倒塌，并不需要能量，但如果要定时、定点、定向地拆除一幢大楼，则需要炸药进行爆破。这三位科学家发现，一种被称为泛素的多肽在需要能量的蛋白质降解过程中扮演着重要角色。这种多肽由76个氨基酸组成，它最初是从小牛的胰脏中分离出来的。它就像标签一样，被贴上标签的蛋白质就会被运送到细胞内的“垃圾处理厂”，在那里被降解。这三位科学家进一步发现了这种蛋白质降解过程的机理。原来细胞中存在着E1、E2和E3三种酶，它们各有分工。E1负责激活泛素分子。泛素分子被激活后就被运送到E2上，E2负责把泛素分子绑在需要降解的蛋白质上。但E2并不认识指定的蛋白质，这就需要E3帮助。E3具有辨认指定蛋白质的功能。当E2携带着泛素分子在E3的指引下接近指定蛋白质时，E2就把泛素分子绑在指定蛋白质上。这一过程不断重复，指定蛋白质上就被绑了一批泛素分子。被绑的泛素分子达到一定数量后，指定蛋白质就被运送到细胞内的一种称为蛋白酶体的结构中。这种结构实际上是一种“垃圾处理厂”，它根据绑在指定蛋白质上的泛素分子这种标签决定接受并降解这种蛋白质。蛋白酶体是一个桶状结构，通常一个人体细胞中含有3万个蛋白酶体，经过它的处理，蛋白质就被切成由7至9个氨基酸组成的短链。这一过程如此复杂，自然需要消耗能量。后来很多科学家的大量研究证实，这种泛素调节的蛋白质降解过程在生物体中的作用非常重要。它如同一位重要的质量监督员，细胞中合成的蛋白质质量有高有低，通过它的严格把关，通常有30%新合成的蛋白质没有通过质检，而被销毁。但如果它把关不严，就会使一些不合格的蛋白质蒙混过关；如果把关过严，又会使合格的蛋白质供不应求。这都容易使生物体出现一系列问题。比如，一种称为“基因卫士”的P53蛋白质可以抑制细胞发生癌变，但如果对P53蛋白质的生产把关不严，就会导致人体抑制细胞癌变的能力下降，诱发癌症。事实上，在一半以上种类的人类癌细胞中，这种蛋白质都产生了变异。 泛素调节的蛋白质降解在生物体中如此重要，因而对它的开创性研究也就具有了特殊意义。目前，在世界各地的很多实验室中，科学家不断发现和研究与这一降解过程相关的细胞新功能。这些研究对进一步揭示生物的奥秘，以及探索一些疾病的发生机理和治疗手段具有重要意义。