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巴里·康芒纳——生物学家、生态学家和教育家,被《时代周刊》称为一个拥有千百万人的课堂的教授;是美国60-70年代在维护人类环境问题上最有见识、最有说服力的代言人。
康芒纳1917年出生于布鲁克林,1937年毕业于哥伦比亚大学,先后获得哈佛大学的生物学硕士和博士学位。自1947年起,在圣路易斯市的华盛顿大学任教,现已退休,著述甚丰,除《封闭的循环》外,还出版过《科学和生存》等书及数百科科学论文。康芒纳博士享有多种荣誉称号,是美国科学促进会协会指导委员会成员、科学家公共咨询研究会指导委员会主席和圣路易斯环境咨询委员会主席。
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1954年,B.康芒纳等将电子顺磁共振技术引入到生物学研究。在生物、医学研究中,证明了细胞的代谢过程、酶反应的机理都离不开自由基。除此之外,许多病理的过程如衰老、癌变过程也都离不开自由基。其中很重要的原因就是氧自由基的作用。
电子顺磁共振:由不配对电子的磁矩发源的一种磁共振技术,可用于从定性和定量方面检测物质原子或分子中所含的不配对电子,并探索其周围环境的结构特性。对自由基而言,轨道磁矩几乎不起作用,总磁矩的绝大部分(99%以上)的贡献来自电子自旋,所以电子顺磁共振亦称“电子自旋共振”(ESR)。
EPR现象首先是由苏联物理学家 Е.К.扎沃伊斯基于1944年从MnCl2、CuCl2等顺磁性盐类发现的。物理学家最初用这种技术研究某些复杂原子的电子结构、晶体结构、偶极矩及分子结构等问题。以后化学家根据 EPR测量结果,阐明了复杂的有机化合物中的化学键和电子密度分布以及与反应机理有关的许多问题。美国的B.康芒纳等人于1954年首次将EPR技术引入生物学的领域之中,他们在一些植物与动物材料中观察到有自由基存在。60年代以来,由于仪器不断改进和技术不断创新,EPR技术至今已在物理学、半导体、有机化学、络合物化学、辐射化学、化工、海洋化学、催化剂、生物学、生物化学、医学、环境科学、地质探矿等许多领域内得到广泛的应用。
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什么是自由基
在我们这个由原子组成的世界中,有一个特别的法则,这就是,只要有两个以上的原子组合在一起,它的外围电子就一定要配对,如果不配对,它们就要去寻找另一个电子,使自己变成稳定的元素。科学家们把这种有着不成对的电子的原子或分子叫做自由基。
自由基非常活跃,非常不安分。就象我们人类社会中的不甘寂寞的单身汉一样,如果总也找不到理想的伴侣,可能就会成为社会不安定的因素。那它是如何产生的呢?又如何对人的身体产生危害的呢?
早在上个世纪末90年代初期,中国大陆对自由基的认知来自于北京卷烟厂在出口产品定单中外方产品的要求,外方,尤其是日本提出,吸烟危害人体健康,不仅仅是尼古丁、焦油,还有一种更厉害的物质是自由基。
当一个稳定的原子的原有结构被外力打破,而导致这个原子缺少了一个电子时,自由基就产生了。于是它就会马上去寻找能与自己结合的另一半。它活泼,很容易与其他物质发生化学反应。当它与其他物质结合的过程中得到或失去一个电子时,就会恢复平衡,变成稳定结构。这种电子得失的活动对人类可能是有益的,也可能是有害的。
一般情况下,生命是离不开自由基活动的。我们的身体每时每刻都从里到外的运动,每一瞬间都在燃烧着能量,而负责传递能量的搬运工就是自由基。当这些帮助能量转换的自由基被封闭在细胞里不能乱跑乱窜时,它们对生命是无害的。但如果自由基的活动失去控制,超过一定的量,生命的正常秩序就会被破坏,疾病可能就会随之而来。
所以说自由基是一把双刃剑。认识自由基,了解自由基对人体的作用,对健康十分必要。