有關細胞生物學的歷屆諾貝爾獎

1、1910年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎他對蛋白質和核酸的研究為細胞化學做出了貢獻科塞爾發(fā)現(xiàn)核素是蛋白質和核酸的復合物。他小心地水解核酸，得到了組成核酸的基本成分：鳥喋吟、腺喋吟、胸腺喀噬和胞喀呢，還有些具有糖類性質的物質和磷酸。確定了核酸這個生物大分子的組成之后，隨之而來的問題是這些物質在大分子中的比例，它們之間是如何連接的。斯托伊德爾(H.Steudel)找到了前一個問題的答案。通過分析，他發(fā)現(xiàn)單糖、每種喋吟或喀呢堿基、磷酸的比例為1：1：1。科塞爾及其同事發(fā)現(xiàn)，如果小心地水解核酸，糖基團與含氮的基團是連在一起的?？迫麪栠€對核酸與蛋白質的結合方式進行了研究。他發(fā)現(xiàn)有些物種的核酸與蛋白質結合比較緊密，

2、有些則比較松散。1962年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎發(fā)現(xiàn)了核酸的分子結構及其在遺傳信息傳遞中的作用1951年，美國一位23歲的生物學博士沃森來到卡文迪許實驗室，他也受到薛定川生命是什么的影響?？死锟送灰娙绻?，開始了對遺傳物質脫氧核糖核酸DNA分子結構的合作研究。他們雖然性格相左，但在事業(yè)上志同道合。沃森生物學基礎扎實，訓練有素；克里克則憑借物理學優(yōu)勢，又不受傳統(tǒng)生物學觀念束縛，常以一種全新的視角思考問題。他們二人優(yōu)勢互補，取長補短，并善于吸收和借鑒當時也在研究DN吩子結構的鮑林、威爾金斯和弗蘭克林等人的成果，結果不足兩年時間的努力便完成了DNA分子的雙螺旋結構模型。沃森和克里克在1953年4月2

3、5日的自然雜志上以1000多字和一幅插圖的短文公布了他們的發(fā)現(xiàn)。在論文中，沃森和克里克以謙遜的筆調，暗示了這個結構模型在遺傳上的重要性：“我們并非沒有注意到，我們所推測的特殊配對立即暗示了遺傳物質的復制機理。”在隨后發(fā)表的論文中，沃森和克里克詳細地說明了DNA雙螺旋模型對遺傳學研究的重大意義：(1)它能夠說明遺傳物質的自我復制。這個“半保留復制”的設想后來被馬修麥賽爾遜(MatthewMeselson)和富蘭克林斯塔勒(FranklinW.Stahl)用同位素追蹤實驗證實。(2)它能夠說明遺傳物質是如何攜帶遺傳信息的。(3)它能夠說明基因是如何突變的?；蛲蛔兪怯捎趬A基序列發(fā)生了變化，這樣的變

4、化可以通過復制而得到保留。解讀了遺傳密碼及其在蛋白質合成方面的機能每個細胞含有數(shù)以千計的蛋白質，生物體正常生命活動所需的化學反應由這些蛋白質完成。每種蛋白質在某種核酸的指導下合成。正是核酸的化學結構決定了蛋白質的化學結構，核酸的字母系統(tǒng)支配了蛋白質的字母系統(tǒng)。遺傳密碼是一本字典，依靠它我們便能將一種字母系統(tǒng)譯為另一種字母系統(tǒng)。尼倫伯格認識到，生物化學家能在試管內建立一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)以核酸為模板形成蛋白質。上述系統(tǒng)可比作翻譯機器，科學家將用核酸字母系統(tǒng)寫成的句子加入，然后機器將這些句子翻譯成蛋白質字母系統(tǒng)。尼倫伯格合成一種非常簡單的核酸，它有一條鏈，有許多反復出現(xiàn)的同一個字母組成。上述系統(tǒng)用這種

5、核酸產生了一種蛋白質，只含一個字母，但這是蛋白質字母系統(tǒng)的字母。尼倫伯格用這種方法既解讀了第一個“象形文字”，又證明了細胞內的機制如何能用來翻譯遺傳密碼。此后，這方面的研究工作進展非常迅速，1961年8月，尼倫伯格報告了他最早的一些研究結果，又過了不到五年，遺傳密碼的所有細節(jié)都搞清了，這方面的主要工作是尼倫伯格和科拉納做的。最后的工作大部分是科拉納完成的。什么是細胞內翻譯遺傳密碼的機制？霍利著手解決這個問題并取得了成功。有一類特別的核酸，稱為轉運RNA霍利就是轉運RNA勺發(fā)現(xiàn)者之一。轉運RNAfg讀出遺傳密碼，并將它翻譯成蛋白質字母系統(tǒng)。經過多年工作，霍利成功地制備了一種純的轉運RNA最后于1

6、965年搞清其準確的化學結構?；衾墓ぷ鞅砻?，有生物學活性的核酸的化學結構首次得到完全測定。1974年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎發(fā)現(xiàn)了細胞的結構和各結構的機能克勞德1938年從小鼠肉瘤分離出含有RNA勺小顆粒，后來發(fā)現(xiàn)在正常小鼠肝臟內也存在這種顆粒，1943年起名為微粒體。接著，他與帕拉德等協(xié)作，證明微粒體為細胞內膜結構物，稱為內質網(wǎng)。止匕外，于1939年最先自破碎的細胞分離到線粒體，致力于利用電子顯微鏡來闡明細胞的細微結構。代維在胰島素等激素對肝臟糖代謝作用的研究中，從大鼠肝臟分離出比線粒體還小的微粒。發(fā)現(xiàn)其中含酸性磷酸酶，命名為溶酶體，他研究了這種顆粒在細胞活動中的意義及其與細胞病變的關系。另外

7、，他也研究了含氧化酶的另一種過氧物酶體顆粒。1984年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎創(chuàng)立抗原選擇抗體學說，發(fā)明單克隆抗體技術杰尼提出的三個學說：抗體形成的“天然”選擇學說、有關抗體多樣性發(fā)生的學說和免疫系統(tǒng)的網(wǎng)絡學說，為現(xiàn)代免疫學的建立奠定了基礎。1955年，他首先提出了抗體形成面“天然”選擇學說。他認為最初進入動物體內的抗原有選擇地與“天生”就存在于體內的“天然”抗體結合，然后一起進入細胞，并給細胞以信號，使細胞產生更多的相同抗體。這個學說與其他抗體形成學說明顯的不同之處是，它主要強調了抗原的選擇作用和體內“天然”抗體的存在。這個學說是正確闡明抗體形成機制的先驅。它開創(chuàng)了免疫學的新紀元。關于抗體多樣性

8、發(fā)生的機理，他提出淋巴細胞內只存在一套種系基因，這套基因專門用來編碼針對某些自身抗原的抗體。1974年，他提出了在獨特型決定簇與抗獨特型決定簇之間相互識別、相互作用基礎上的免疫反應調節(jié)的網(wǎng)絡學說。由于他對免疫系統(tǒng)特性理淪的研究，開創(chuàng)了現(xiàn)代的細胞免疫學，因而榮獲1984年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。而科勒和米爾斯坦在Nature»上發(fā)表的文章中描述了他們分離和生產無數(shù)細胞并使之產生任何抗體類型的方法一一單克隆抗體技術，揭示了抗體識別和結合異物分子（如入侵的病毒或細菌）并通過機體免疫系統(tǒng)將其消除的現(xiàn)象。該技術在生物醫(yī)學研究領域掀起了一場革命。1989年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎發(fā)現(xiàn)了逆轉錄酶病毒致癌

9、基因的細胞來源畢曉普在20世紀70年代中期與瓦爾默斯等合作，用已知可導致雞月中瘤的勞斯病毒做動物實驗，發(fā)現(xiàn)正常細胞中控制生長及分裂的基因可在外源病毒作用下轉變成癌基因，病毒再侵入健康細胞則可將該基因插入健康細胞的基因中，并致異常生長。后又證明，正常細胞中的上述基因也可經化學致癌物的作用變成癌基因，從而否定以前分看法癌基因必然源自病毒。1994年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎發(fā)現(xiàn)G蛋白及其在細胞內信號傳導中的作用很久以來，人們就知道細胞之間交換信息是通過激素或其他腺體、神經元以及其他組織分泌的信息物質。直到現(xiàn)在人們才知道細胞是如何接受外界信息并作出相應的反應，即信號在細胞內的傳導。G蛋白的發(fā)現(xiàn)具有重要的意

10、義，為生理學家們在這個領域的研究提供了廣泛的前景。G蛋白從外界接受信息，進行調整，集合，放大，再傳遞到細胞內的功能器上，從而控制最基本的生命過程，起到信息轉換器的作用。一旦G蛋白的結構發(fā)生變化，就會導致疾病。例如霍亂，一種烈性胃腸道傳染病，由霍亂桿菌引起，霍亂桿菌可以產生霍亂毒素，這種毒素可以改變G蛋白的結構，從而影響水和鹽從腸道的吸收，引起嚴重的脫水。另外一些遺傳性內分泌疾病以及月中瘤的發(fā)病也與G蛋白的結構改變有關。更進一步，一些疾病的共同表現(xiàn)如糖尿病，酒精中毒等，則與G蛋白的信號傳導作用出現(xiàn)紊亂有關。1997年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎發(fā)現(xiàn)蛋白感染素，解釋感染的一種新的生物學理論StanleyP

11、rusiner認為蛋白感染素（病毒蛋白）同眾所周知的細菌、病毒、真菌、寄生蟲等一樣也是一種感染因子之一。它同人體內的其他蛋白質一樣存在，且對人體無害。但當它的結構發(fā)生改變時，就會使人體致病。比如人類最嚴重的腦部病變癡呆。蛋白感染素疾病包括Gertsmann-Straussler-Scheinker（GSS）,家族遺傳性失眠癥（FFI）,克勞伊氏?。–JD,遲發(fā)性海綿狀腦病（BSE等病。1997年諾貝爾化學獎揭示了三磷酸腺甘的合成機制發(fā)現(xiàn)第一個離子轉運酶一一Na-K泵斯寇最早描述了離子泵一一一個驅使離子通過細胞膜定向轉運的酶，這是所有的活細胞中的一種基本的機制。自那以后，實驗證明細胞中存在好幾種

12、類似的離子泵。他發(fā)現(xiàn)了Na+KK+-ATP-一一一種維持細胞中鈉離子和鉀離子平衡的酶。細胞內鈉離子濃度比周圍體液中低，而鉀離子濃度則比周圍體液中高。Na+KK+-ATP酶以及其他的離子泵在我們體內必須不斷地工作。如果它們停止工作、我們的細胞就會膨脹起來，發(fā)至脹破，我們立即就會失去知覺。驅動離子泵需要大量的能量一一人體產生的ATP中，約三分之一用于離子泵的活動。沃克把ATP制成結晶，以便研究它的結構細節(jié)。他證實了波耶爾關于ATP怎樣合成的提法，即“分子機器”是正確的。1981年沃克測定了編碼組成ATP合成酶的蛋白質基因。波耶爾與沃克闡明了ATP合成酶是怎樣制造ATP的。在葉綠體膜、線粒體膜以及細

13、菌的質膜中都可發(fā)現(xiàn)ATP合成酶。膜兩側氫離子濃度差驅動ATP合成酶合成ATR波耶爾運用化學方法提出了ATP合成酶的功能機制，ATP合成酶像一個由a亞基和B亞基交替組成的圓柱體，在圓柱體中間還有一個不對稱的丫亞基。當丫亞基轉動時（每秒100轉），會引起B(yǎng)亞基結構的變化。波耶爾把這些不同的結構稱為開放結構、松散結構和緊密結構。發(fā)現(xiàn)氧化氮是心血管系統(tǒng)的一種信號分子1977年，穆拉德發(fā)現(xiàn)硝酸甘油等有機硝酸脂必須代謝為一氧化氮后才能發(fā)揮擴張血管的藥理作用，由此他認為一氧化氮可能是一種對血流具有調節(jié)作用的信使分子，但當時這一推測缺乏直接的實驗證據(jù)。與此同時，紐約州立大學的佛奇戈特教授在研究乙酰膽堿等物質對

14、血管的影響時發(fā)現(xiàn)，在相近的實驗條件下，同一種物質有時使血管擴張，有時對血管沒有明顯的作用，有時甚至使血管收縮。佛奇戈特及合作者對這一現(xiàn)象作了深入的研究。他們在1980年發(fā)現(xiàn)乙酰膽堿對血管的作用與血管內皮細胞是否完整有關：乙酰膽堿僅能引起內皮細胞完整的血管擴張。由此佛奇戈特推測內皮細胞在乙酰膽堿的作用下產生了一種新的信使分子，這種信使分子作用于平滑肌細胞，使血管平滑肌細胞舒張，從而擴張血管。佛奇戈特將這種未知的信使分子命名為內皮細胞松弛因子(EDRF。EDR理一種不穩(wěn)定的化合物，能被血紅蛋白及超氧陰離子自由基滅活。長期研究亞硝基化合物的藥理作用的伊格納羅與弗奇戈特合作，針對EDR用勺藥理作用以及

15、化學本質進行了一系列實驗，發(fā)現(xiàn)EDRFW一氧化氮及許多亞硝基化合物一樣能夠激活可溶性鳥甘酸環(huán)化酶(solubleguanylatecyclase,sGC)。一氧化氮主要通過cGM隴徑擴張血管。一方面，一氧化氮產生不足會影響心血管系統(tǒng)的正常功能；另一方面，過量的一氧化氮又會導致心臟損傷。2001年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎發(fā)現(xiàn)了調控細胞周期的關鍵物質所有生物體都由通過分裂而增殖的細胞構成。一個成年人大約擁有100萬億個細胞，而這些細胞都源于一個受精卵細胞。同時，成年人機體中大量的細胞還通過不斷的分裂產生新細胞，以取代那些死亡細胞。細胞必須長大到一定的程度，復制染色體，并把染色體準確地分給兩個子細胞，然

16、后細胞才能分裂。這些不同的進程成為細胞周期。榮獲2001年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎的科學家做出了有關細胞周期的重要發(fā)現(xiàn)。他們識別出了所有真核生物中調節(jié)細胞周期的關鍵分子，真核生物包括酵母菌、植物、動物和人。這些基礎的發(fā)現(xiàn)對細胞生長的所有方面都具有巨大的影響。細胞周期控制的缺陷會導致月中瘤細胞中的某種染色體改變。這些發(fā)現(xiàn)能讓我們在今后很長的時間內創(chuàng)造治療癌癥的新方法。哈特韋爾因為發(fā)現(xiàn)了控制細胞周期的一類特異基因而受獎。其中一個叫“啟動器”的基因對控制每個細胞周期的初始階段具有主要作用。哈特韋爾還引入了一個概念“檢驗點”，對于理解細胞周期很有幫助。納斯用遺傳學和分子學方法，識別克隆并描繪了細胞周期的一

17、個關鍵調節(jié)物質CDK他發(fā)現(xiàn)CDK勺功能在進化中被很好的保存了下來。CD儂通過對其他蛋白質的化學修飾來驅動細胞周期的。亨特的貢獻是發(fā)現(xiàn)了細胞周期蛋白（cyclin調節(jié)CDK功能的蛋白質。他發(fā)現(xiàn)細胞周期蛋白在每次細胞分裂中都周期性地降解，該機制被證明對控制細胞周期全程的重要性。2002年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎發(fā)現(xiàn)了“器官發(fā)育和細胞程序性死亡”的遺傳調控機制英國科學家悉尼布雷內，選擇線蟲作為新穎的實驗生物模型，這種獨特的方法使得基因分析能夠和細胞的分裂、分化，以及器官的發(fā)育聯(lián)系起來，并且能夠通過顯微鏡追蹤這一系列過程。美國科學家羅伯特霍維茨，發(fā)現(xiàn)了線蟲中控制細胞死亡的關鍵基因并描繪出了這些基因的特征。他揭示了這些基因怎樣在細胞死亡過程中相互作用，并且證實了人體內也存在相應的基因。英國科學家約翰蘇爾斯頓的貢獻在于找到了可以對細胞每一個分裂和分化過程進行跟蹤的細胞圖譜。他指出，細胞分化時會經歷一種“程序性