美国乔治城大学医学院教授 吴建永，北京时间上周五10:00-11:30，华盛顿时间上周四22:00-23:30，通过Zoom给实务学堂同学们做了一次科学讲座，解释了上述问题，并延伸到相关领域的诺奖级研究。他认为讲课并不难，难的是要讲得通俗易懂。所以在课上，他总是耐心地解释专有名词，把抽象的解释转化成生动的例子，让大家更好理解。课后，同学们表示很喜欢吴老师的科学课，编辑部希望整理出来，分享给大家。
新冠病毒由突刺蛋白、脂质外膜、病毒核酸和血凝素脂酶这四部分构成。
其中，突刺蛋白能够使病毒“沾”在细胞上；脂质外膜保持病毒的稳定结构；病毒核酸携带并传递遗传信息，用来复制蓝图；血凝素脂酶让病毒融入细胞、脱离细胞。病毒依靠突刺蛋白“沾”在细胞上，指的是利用几根同时形成的氢键把细胞和病毒互相拉住。
氢键实际上是一种原子间的力，只有分子中的氢原子和氧原子近距离接触时，才会产生。氢键非常非常小，所以同时需要3-5个氢键，病毒才能有足够的力量“拉住”细胞。
但是，并不是所有的细胞都能和病毒形成3-5个氢键，这取决于病毒的种类和细胞表面的受体。就像是一把钥匙配一把锁。比如，引起普通感冒的HCoV-229E病毒，它的受体是hAPN；和新冠病毒形成氢键的受体是ACE2。
问题来了，引起普通感冒的病毒和新冠病毒都是冠状病毒，为何新冠病毒那么致命？这是因为新冠病毒的受体在人体的下呼吸道，人感染病毒后会造成肺泡发炎，导致氧气进不来，二氧化碳出不去，各器官严重受损，最后会威胁生命。而普通感冒的病毒受体在人体的上呼吸道，比如鼻腔和喉咙，会使人打喷嚏、流鼻涕、咳嗽，过一段时间，人体的免疫系统就会自动把病毒清除掉。▲ 在了解新冠病毒入侵人体的方式后，目前有两种方法可以抵抗新冠病毒入侵
第一种，特效药。造一个能和新冠病毒关键部位形成氢键的小分子，挡住病毒的突刺的关键部位，就大大减少了让病毒与受体的结合、侵入细胞。这种特效药还包括含有能与病毒结合的抗体血清。
第二种，疫苗。让人体的免疫系统识别病毒的各个部位，并让免疫蛋白分子和新冠病毒形成多个氢键，进而“沾”在病毒上，标记病毒。另外一些免疫细胞就会按照标记吞噬、杀死病毒。身体对病毒有记忆后，下次病毒再入侵，就能快速产生大量的免疫蛋白，避免病毒再次感染。
▲ 那可不可以直接破坏氢键？没有氢键形成，病毒就不会“沾”在细胞上
答案是——不可以！！！
首先，氢键无处不在，不仅仅是用来使病毒拉住细胞的。比如，水为什么会有固、液、气三态。冰里存在大量的氢键，氢键把水分子之间拉得很紧，所以它是固态；当温度变高，一部分氢键被破坏，它就变成了水；当温度再持续上升，分子间没有氢键，水就变成了水蒸汽。其次，破坏氢键需要能量，需要热。加热到100℃自然可以破坏所有的氢键，同时蛋白质也会变性（可以想象一下生鸡蛋和熟鸡蛋的差别）。失去氢键支撑的蛋白质会垮，生物也会死掉。另外，人体内的温度是37℃，升温虽可破坏氢键、杀死病毒，但同时人也死了。
新冠病毒的传染性更厉害。埃博拉病毒是通过接触血液传播，而新冠病毒可以在空气里传播。我们可以查查破坏一个氢键所需要多少能量。这是可以通过实验来测量的。比如，我们把零度的冰加热成零度的水，冰变成水需要的热量就是破坏氢键需要的能量，而1克水里所含的水分子和氢键的数量是已知的，把化冰需要的能量除以氢键的数量，就能够算出破坏一个氢键所需的能量。实验结果是融化18克的冰需要6171焦耳的热量。把各种物理化学的单位进行换算，得知破解1克分子氢键所需要能量是1 – 40千卡的能量。有些特殊名词，如“焦耳”、“克分子”、“千卡”……同学们以后会在物理或化学课里学到。「实务学堂」2020年秋季招生啦！！！点击下方图片进入链接