Хүн төрөлхтөн бид байгалийг судлан ойлгож эхэлснээс хойш түүнийг маш нарийн бөгөөд уран гэдгийг ойлгож, жижиг хэмжээст хүртэл төгс төгөлдөр тогтолцоо дүүрэн болохыг анзаарч эхэлсэн. Гагцхүү аливаа биет, тогтолцоо хоорондын хүчний үйлчлэлийг судлах ухааныг бид физик хэмээн нэрлэж, эл салбар нь хөгжих явцдаа бодисын хамгийн өчүүхэн нэгжийг атом гэж тодорхойлсон билээ. 

Бид өмнөх нийтлэлдээ атом доторх ертөнц нь тэс өөр зүйл бөгөөд түүний тогтолцоог тайлбарлахаар хичээж буй квант механикийн тухай тайлбарлаж, 2022 оны Нобелийн физикийн шагналыг ямар суут хүмүүс хүртсэн болохыг танилцуулсан. Тэгвэл энэ удаа атомын доторх механикаас гаднах өөр нэгэн гайхалтай механикийг олж мэдэх болно.

Унших: Эйнштейний эндүүрэл буюу 2022 оны Нобелийн физикийн шагналыг тайлбарлах нь


ЭХЛЭХИЙН ӨМНӨ: КЛИК БОЛОН БИООРТОГОНАЛЬ ХИМИЙГ ОЙЛГОХ НЬ

Энэ жилийн Нобелийн химийн шагналыг нэг талаас Барри Шарплесс, Мортен Мелдал нар клик химийг үндэслэж, нөгөө талаас клик химийг хөгжүүлэн биоортогональ химийг үндэслэсэн гавьяагаар Каролин Бертоцци нар хүртсэн юм. Гэвч тэдний хийж бүтээсэн ололт амжилттай танилцахаас өмнө бид клик болон биоортогональ химийг ойлгох хэрэгтэй.

Бидний амьдран буй дэлхий дээр итгэмээргүй олон нарийн бүтэцтэй молекулан тогтоц байдаг бөгөөд хүн төрөлхтөн бид ч тэднээс үүсэлтэй. Атомууд хоорондоо холбогдон молекулуудыг үүсгэж, тэдгээр молекул хоорондын холбоог химийн шинжлэх ухаан судалдаг.

Харин “Клик хими” бол байгаль дээрх шиг төгс молекулыг бүтээж чадахгүй ч ижилхэн үүргийг гүйцэтгэх хиймэл молекулыг бий болгох туршилтын салбар, “Биоортогональ” гэдэг нь байгалийн биохимийн явцад нөлөөлөлгүйгээр урвал явуулахыг хэлж буй юм.



МОЛЕКУЛЫГ ЛЕГО МЭТ ЭВЛҮҮЛЭХ НЬ: нобелийн шагнал хүртсэн химичид

Энэ жилийн Нобелийн шагналын эзэд нь тэрхүү молекулыг удирдах аргыг сэтгэсэн эрдэмтэд байв. Гэвч энэ үйл явц нь лего эвлүүлэх шиг тийм ч амар биш байсан юм. Учир нь молекулууд хоорондоо тийм ч хялбар холбоос үүсгэдэггүйн зэрэгцээ байгалийн жам ёсоор бүрэлдсэн тохиолдол байдаг. Тэгэхээр тэднийг хиймлээр салгаж бас нийлүүлнэ гэдэг асар хэцүү байж таарна.

Барри Шарплесс

Хоёронтоо Нобелийн химийн шагналыг хүртэж буй Америкийн химич Барри Шарплессийн хувьд үүнийг шийдэх гаргалгааг олжээ. Байгаль дээрх ихэнх молекулын араг ясыг карбон буюу нүүрстөрөгч бүрдүүлдэг бөгөөд нүүрстөрөгч суурьтай молекулуудыг тохиолдлоор нийлүүлье гэвэл тийм ч амар нийлэхгүй.

Харин Шарплесс уг органик бодисуудыг хоорондоо нийлэмжтэй элементүүд болох азот ба хүчилтөрөгчийг ашиглан холбож, зарим урвалыг туршсаар “Клик Хими” хэмээх туршилтын салбарыг нээжээ. Гэвч түүний хувьд молекулуудын хоорондох холбоосыг хэрхэн хийх тухайд боломжит хувилбар хомс байв.

Мортен Мелдал

Шарплессийг ийн байх зуур Дани улсад Мортен Мелдал хэмээх эрдэмтэн лабораторидоо зарим урвалыг туршиж байв. Үр дүнд нь урвалд ашиглагдаж буй бодисууд дунд “азиде” болон “алкин” хэмээх хоёр органик нэгдлийг зэсийн ионоор катализид оруулбал гайхалтай нэгдэн холбоос үүсгэж буйг анзаарсан юм. Энэ бол клик химид дутагдаж байсан урвал байлаа.

Товчхондоо холбохыг хүссэн хоёр молекулынхаа нэгд нь азиде, нөгөөд нь алкин гэх нэгдлүүдийг хялбархан нэмж болох бөгөөд дараа нь зэсийн ионоор идэвхжүүлэхэд гинж мэт гагнах боломжтой болсон юм. Ийнхүү Клик химийн салбар хурдацтай хөгжиж эхлэв.



Клик химийн бүтээж буй давуу тал

Клик химийн ачаар та энгийн хуванцрыг хүртэл цахилгаан дамжуулах чадвартай, нарны энергийг хуримтлуулагч, бактерийн эсрэг үйлчилгээтэй, хэт ягаан цацраг туяанаас хамгаалагч шинж чанартай болгож болох юм. Хамгийн чухал нь эмийн үйлдвэрлэлд маш хэрэгтэй технологийн суурийг нь бүрдүүлж буй.

Клик химийн дутагдалтай тал нь энэ технологийг амьд биет дээр хэрхэн хэрэглэх вэ хэмээх асуудал байв. Учир нь зэс нь амьд биетүүдэд багагүй хөнөөлтэй бодис юм.

Биохими болон молекул биологийн салбар эрчимтэй хөгжиж эхэлсэн 1990-ээд онд амьд биеийн эсүүдийг хэрхэн ажилладаг тал дээр далайцтай судалгаа хийгдсээр байлаа. Гэвч амьд биеийн генетик болон уургийн бүтцийг тайлбарлаж асан цагт "гликан" хэмээх молекул бүрэн судлагдаж чадахгүй байв.

Гликан гэдэг нь олон төрлийн чихрийн молекулаас тогтсон, ихэвчлэн уургийн бүрэлдэхүүн болон эсийн ханын гадна наалдан орших нарийн бүтэцтэй нүүрс ус бүхий молекул бөгөөд эс рүү вирус болон бусад гаднын биет нэвтрэхэд дархлааны системийг идэвхжүүлдэг чухал үүрэгтэй. Гагцхүү молекул биологийн арга техник нь гликаныг судлахад хүчин мөхөс байсан тэр үед энэхүү бэрх ууланд авирах зориг цөөн хэдэн эрдэмтэнд байсны нэг нь Каролин Бертоцци байсан юм.

Каролин Бертоцци 


Тэрээр гликаныг илрүүлэх зорилгоор тусгай хиймэл молекул бүтээх ажлыг эхлүүлсэн ба уг ажлыг үр дүнтэй болгохын тулд шаардлагатай урвал нь “Биоортоганаль” байх хэрэгтэй байв. Энгийнээр тайлбарлавал, биоортогональ нь байгалийн биохимийн явцад нөлөөлөлгүйгээр урвал явуулах гэсэн үг юм.

Харин уг урвалд хамгийн тохирох органик нэгдэл бол “азиде” байлаа. Мэдээж Бертацци зэс бол амьд организмд хөнөөлтэй бодис гэдгийг мэдэж байсан бөгөөд зэс ашиглалгүйгээр молекул хоорондыг холбох тал дээр судалгаа хийж эхэлжээ. Эцэст нь тэр зэс ашиглалгүйгээр алкиныг цагариг хэлбэрт оруулбал энгийн бөгөөд гайхалтай холбоос үүсэж болохыг нээсэн юм.

Үүгээр ч үл барам тэр багийнхаа гишүүдийн хамтаар энэ аргыг биомолекулын түвшинд ашиглаж эхэлсэн төдийгүй түүний судалгааны зорилго нь хорт хавдрын эсэд орших гликанууд байв. Тодруулбал, хорт хавдрын эсэд байх гликанууд нь дархлааны эсээс өөрийг нь хамгаалдаг гэдгийг харуулсан ба Бертоццигийн баг уг гликануудыг устгах зорилготой антикорыг бүтээсэн байна. Энэхүү антикор нь одоогоор хорт хавдрын хүнд түвшинд хүрсэн хүмүүст клиник туршилтын хүрээнд ашиглагдаж байгаа аж.

ЭЦЭСТ НЬ

Товчхондоо энэ жилийн Нобелийн химийн шагналыг хиймэл молекул бүтээхийн тулд холбох аргыг нээж, клик химийг үндэслэсэн Барри Шарплесс, Мортен Мелдал болон клик химийг хөгжүүлэн амьд организмд аюулгүй ашиглах боломжтой болгож Биоортогональ химийг үндэслэсэн Каролин Бертоцци нар хүртсэн юм.

Олон зууны өмнө эртний алхимичидын мөрөөдөл нь төмрийг алт болгох мэтээр тодорхой бодисын шинж чанарыг өөрчлөх байсан бол өнөөдөр элементийг өөрчилж, хиймэл молекулыг хялбар бөгөөд ашигтай байдлаар бүтээх боломжтой болжээ. Магадгүй энэ арга нь төмрийг алт болгохоос ч үнэтэй мэт.