有关细胞生物学的历届诺贝尔奖汇编.doc

1910年诺贝尔生理学或医学奖他对蛋白质和核酸的研究为细胞化学做出了贡献科塞尔发现核素是蛋白质和核酸的复合物。他小心地水解核酸，得到了组成核酸的基本成分：鸟嘌呤、腺嘌呤、胸腺嘧啶和胞嘧啶，还有些具有糖类性质的物质和磷酸。确定了核酸这个生物大分子的组成之后，随之而来的问题是这些物质在大分子中的比例，它们之间是如何连接的。斯托伊德尔（H. Steudel）找到了前一个问题的答案。通过分析，他发现单糖、每种嘌呤或嘧啶碱基、磷酸的比例为111。科塞尔及其同事发现，如果小心地水解核酸，糖基团与含氮的基团是连在一起的。科塞尔还对核酸与蛋白质的结合方式进行了研究。他发现有些物种的核酸与蛋白质结合比较紧密，有些则比较松散。1962年诺贝尔生理学或医学奖发现了核酸的分子结构及其在遗传信息传递中的作用1951年，美国一位23岁的生物学博士沃森来到卡文迪许实验室，他也受到薛定谔生命是什么的影响。克里克同他一见如故，开始了对遗传物质脱氧核糖核酸DNA分子结构的合作研究。他们虽然性格相左，但在事业上志同道合。沃森生物学基础扎实，训练有素；克里克则凭借物理学优势，又不受传统生物学观念束缚，常以一种全新的视角思考问题。他们二人优势互补，取长补短，并善于吸收和借鉴当时也在研究DNA分子结构的鲍林、威尔金斯和弗兰克林等人的成果，结果不足两年时间的努力便完成了DNA分子的双螺旋结构模型。沃森和克里克在1953年4月25日的自然杂志上以1000多字和一幅插图的短文公布了他们的发现。在论文中，沃森和克里克以谦逊的笔调，暗示了这个结构模型在遗传上的重要性：“我们并非没有注意到，我们所推测的特殊配对立即暗示了遗传物质的复制机理。”在随后发表的论文中，沃森和克里克详细地说明了DNA双螺旋模型对遗传学研究的重大意义：（1）它能够说明遗传物质的自我复制。这个“半保留复制”的设想后来被马修麦赛尔逊（Matthew Meselson）和富兰克林斯塔勒（Franklin W. Stahl）用同位素追踪实验证实。（2）它能够说明遗传物质是如何携带遗传信息的。（3）它能够说明基因是如何突变的。基因突变是由于碱基序列发生了变化，这样的变化可以通过复制而得到保留。1968年诺贝尔生理学或医学奖解读了遗传密码及其在蛋白质合成方面的机能每个细胞含有数以千计的蛋白质，生物体正常生命活动所需的化学反应由这些蛋白质完成。每种蛋白质在某种核酸的指导下合成。正是核酸的化学结构决定了蛋白质的化学结构，核酸的字母系统支配了蛋白质的字母系统。遗传密码是一本字典，依靠它我们便能将一种字母系统译为另一种字母系统。尼伦伯格认识到，生物化学家能在试管内建立一个系统，该系统以核酸为模板形成蛋白质。上述系统可比作翻译机器，科学家将用核酸字母系统写成的句子加入，然后机器将这些句子翻译成蛋白质字母系统。尼伦伯格合成一种非常简单的核酸，它有一条链，有许多反复出现的同一个字母组成。上述系统用这种核酸产生了一种蛋白质，只含一个字母，但这是蛋白质字母系统的字母。尼伦伯格用这种方法既解读了第一个“象形文字”，又证明了细胞内的机制如何能用来翻译遗传密码。此后，这方面的研究工作进展非常迅速，1961年8月，尼伦伯格报告了他最早的一些研究结果，又过了不到五年，遗传密码的所有细节都搞清了，这方面的主要工作是尼伦伯格和科拉纳做的。最后的工作大部分是科拉纳完成的。什么是细胞内翻译遗传密码的机制？霍利着手解决这个问题并取得了成功。有一类特别的核酸，称为转运RNA，霍利就是转运RNA的发现者之一。转运RNA能读出遗传密码，并将它翻译成蛋白质字母系统。经过多年工作，霍利成功地制备了一种纯的转运RNA，最后于1965年搞清其准确的化学结构。霍利的工作表明，有生物学活性的核酸的化学结构首次得到完全测定。1974年诺贝尔生理学或医学奖发现了细胞的结构和各结构的机能克劳德1938年从小鼠肉瘤分离出含有RNA的小颗粒，后来发现在正常小鼠肝脏内也存在这种颗粒，1943年起名为微粒体。接着，他与帕拉德等协作，证明微粒体为细胞内膜结构物，称为内质网。此外，于1939年最先自破碎的细胞分离到线粒体，致力于利用电子显微镜来阐明细胞的细微结构。代维在胰岛素等激素对肝脏糖代谢作用的研究中，从大鼠肝脏分离出比线粒体还小的微粒。发现其中含酸性磷酸酶，命名为溶酶体，他研究了这种颗粒在细胞活动中的意义及其与细胞病变的关系。另外，他也研究了含氧化酶的另一种过氧物酶体颗粒。1984年诺贝尔生理学或医学奖创立抗原选择抗体学说，发明单克隆抗体技术杰尼提出的三个学说：抗体形成的“天然”选择学说、有关抗体多样性发生的学说和免疫系统的网络学说,为现代免疫学的建立奠定了基础。1955年，他首先提出了抗体形成面“天然”选择学说。他认为最初进入动物体内的抗原有选择地与“天生”就存在于体内的“天然”抗体结合，然后一起进入细胞，并给细胞以信号，使细胞产生更多的相同抗体。这个学说与其他抗体形成学说明显的不同之处是，它主要强调了抗原的选择作用和体内“天然”抗体的存在。这个学说是正确阐明抗体形成机制的先驱。它开创了免疫学的新纪元。关于抗体多样性发生的机理,他提出淋巴细胞内只存在一套种系基因,这套基因专门用来编码针对某些自身抗原的抗体。1974年，他提出了在独特型决定簇与抗独特型决定簇之间相互识别、相互作用基础上的免疫反应调节的网络学说。由于他对免疫系统特性理沦的研究，开创了现代的细胞免疫学，因而荣获1984年诺贝尔生理学或医学奖。而科勒和米尔斯坦在Nature上发表的文章中描述了他们分离和生产无数细胞并使之产生任何抗体类型的方法单克隆抗体技术，揭示了抗体识别和结合异物分子（如入侵的病毒或细菌）并通过机体免疫系统将其清除的现象。该技术在生物医学研究领域掀起了一场革命。1989年诺贝尔生理学或医学奖发现了逆转录酶病毒致癌基因的细胞来源毕晓普在20世纪70年代中期与瓦尔默斯等合作，用已知可导致鸡肿瘤的劳斯病毒做动物实验，发现正常细胞中控制生长及分裂的基因可在外源病毒作用下转变成癌基因，病毒再侵入健康细胞则可将该基因插入健康细胞的基因中，并致异常生长。后又证明，正常细胞中的上述基因也可经化学致癌物的作用变成癌基因，从而否定以前的看法癌基因必然源自病毒。1994年诺贝尔生理学或医学奖发现G蛋白及其在细胞内信号传导中的作用很久以来，人们就知道细胞之间交换信息是通过激素或其他腺体、神经元以及其他组织分泌的信息物质。直到现在人们才知道细胞是如何接受外界信息并作出相应的反应，即信号在细胞内的传导。G蛋白的发现具有重要的意义，为生理学家们在这个领域的研究提供了广泛的前景。G蛋白从外界接受信息，进行调整，集合，放大，再传递到细胞内的功能器上，从而控制最基本的生命过程，起到信息转换器的作用。一旦G蛋白的结构发生变化，就会导致疾病。例如霍乱，一种烈性胃肠道传染病，由霍乱杆菌引起，霍乱杆菌可以产生霍乱毒素，这种毒素可以改变G蛋白的结构，从而影响水和盐从肠道的吸收，引起严重的脱水。另外一些遗传性内分泌疾病以及肿瘤的发病也与G蛋白的结构改变有关。更进一步，一些疾病的共同表现如糖尿病，酒精中毒等，则与G蛋白的信号传导作用出现紊乱有关。1997年诺贝尔生理学或医学奖发现蛋白感染素，解释感染的一种新的生物学理论Stanley Prusiner认为蛋白感染素（病毒蛋白）同众所周知的细菌、病毒、真菌、寄生虫等一样也是一种感染因子之一。它同人体内的其他蛋白质一样存在，且对人体无害。但当它的结构发生改变时，就会使人体致病。比如人类最严重的脑部病变痴呆。蛋白感染素疾病包括Gertsmann-Straussler-Scheinker(GSS)，家族遗传性失眠症（FFI），克劳伊氏病（CJD），迟发性海绵状脑病（BSE）等病。1997年诺贝尔化学奖揭示了三磷酸腺苷的合成机制 发现第一个离子转运酶Na-K泵斯寇最早描述了离子泵一个驱使离子通过细胞膜定向转运的酶，这是所有的活细胞中的一种基本的机制。自那以后，实验证明细胞中存在好几种类似的离子泵。他发现了Na+、K+ATP酶一种维持细胞中钠离子和钾离子平衡的酶。细胞内钠离子浓度比周围体液中低，而钾离子浓度则比周围体液中高。Na+、K+ATP酶以及其他的离子泵在我们体内必须不断地工作。如果它们停止工作、我们的细胞就会膨胀起来，甚至胀破，我们立即就会失去知觉。驱动离子泵需要大量的能量人体产生的ATP中，约三分之一用于离子泵的活动。沃克把ATP制成结晶，以便研究它的结构细节。他证实了波耶尔关于ATP怎样合成的提法，即“分子机器”是正确的。1981年沃克测定了编码组成ATP合成酶的蛋白质基因。波耶尔与沃克阐明了ATP合成酶是怎样制造ATP的。在叶绿体膜、线粒体膜以及细菌的质膜中都可发现ATP合成酶。膜两侧氢离子浓度差驱动ATP合成酶合成ATP。波耶尔运用化学方法提出了ATP合成酶的功能机制，ATP合成酶像一个由亚基和亚基交替组成的圆柱体，在圆柱体中间还有一个不对称的亚基。当亚基转动时（每秒100转），会引起亚基结构的变化。波耶尔把这些不同的结构称为开放结构、松散结构和紧密结构。1998年诺贝尔生理学或医学奖发现氧化氮是心血管系统的一种信号分子1977年，穆拉德发现硝酸甘油等有机硝酸脂必须代谢为一氧化氮后才能发挥扩张血管的药理作用，由此他认为一氧化氮可能是一种对血流具有调节作用的信使分子，但当时这一推测缺乏直接的实验证据。与此同时，纽约州立大学的佛奇戈特教授在研究乙酰胆碱等物质对血管的影响时发现，在相近的实验条件下，同一种物质有时使血管扩张，有时对血管没有明显的作用，有时甚至使血管收缩。佛奇戈特及合作者对这一现象作了深入的研究。他们在1980年发现乙酰胆碱对血管的作用与血管内皮细胞是否完整有关：乙酰胆碱仅能引起内皮细胞完整的血管扩张。由此佛奇戈特推测内皮细胞在乙酰胆碱的作用下产生了一种新的信使分子，这种信使分子作用于平滑肌细胞，使血管平滑肌细胞舒张，从而扩张血管。佛奇戈特将这种未知的信使分子命名为内皮细胞松弛因子（EDRF）。EDRF是一种不稳定的化合物，能被血红蛋白及超氧阴离子自由基灭活。长期研究亚硝基化合物的药理作用的伊格纳罗与弗奇戈特合作，针对EDRF的药理作用以及化学本质进行了一系列实验，发现EDRF与一氧化氮及许多亚硝基化合物一样能够激活可溶性鸟苷酸环化酶(soluble guanylate cyclase，sGC)。一氧化氮主要通过cGMP途径扩张血管。一方面，一氧化氮产生不足会影响心血管系统的正常功能；另一方面，过量的一氧化氮又会导致心脏损伤。2001年诺贝尔生理学或医学奖发现了调控细胞周期的关键物质所有生物体都由通过分裂而增殖的细胞构成。一个成年人大约拥有100万亿个细胞，而这些细胞都源于一个受精卵细胞。同时，成年人机体中大量的细胞还通过不断的分裂产生新细胞，以取代那些死亡细胞。细胞必须长大到一定的程度，复制染色体，并把染色体准确地分给两个子细胞，然后细胞才能分裂。这些不同的进程成为细胞周期。荣获2001年诺贝尔生理学或医学奖的科学家做出了有关细胞周期的重要发现。他们识别出了所有真核生物中调节细胞周期的关键分子，真核生物包括酵母菌、植物、动物和人。这些基础的发现对细胞生长的所有方面都具有巨大的影响。细胞周期控制的缺陷会导致肿瘤细胞中的某种染色体改变。这些发现能让我们在今后很长的时间内创造治疗癌症的新方法。哈特韦尔因为发现了控制细胞周期的一类特异基因而受奖。其中一个叫“启动器”的基因对控制每个细胞周期的初始阶段具有主要作用。哈特韦尔还引入了一个概念“检验点”，对于理解细胞周期很有帮助。纳斯用遗传学和分子学方法，识别克隆并描绘了细胞周期的一个关键调节物质CDK。他发现CDK的功能在进化中被很好的保存了下来。CDK是通过对其他蛋白质的化学修饰来驱动细胞周期的。亨特的贡献是发现了细胞周期蛋白（cyclin）调节CDK功能的蛋白质。他发现细胞周期蛋白在每次细胞分裂中都周期性地降解，该机制被证明对控制细胞周期全程的重要性。2002年诺贝尔生理学或医学奖发现了“器官发育和细胞程序性死亡”的遗传调控机制英国科学家悉尼布雷内，选择线虫作为新颖的实验生物模型，这种独特的方法使得基因分析能够和细胞的分裂、分化，以及器官的发育联系起来，并且能够通过显微镜追踪这一系列过程。美国科学家罗伯特霍维茨，发现了线虫中控制细胞死亡的关键基因并描绘出了这些基因的特征。他揭示了这些基因怎样在细胞死亡过程中相互作用，并且证实了人体内也存在相应的基因。英国科学家约翰苏尔斯顿的贡献在于找到了可以对细胞每一个分裂和分化过程进行跟踪的细胞图谱。他指出，细胞分化时会经历一种“程序性