化学诺奖花落冷冻电镜技术,由瑞士美国英国3国科学家分享

澎湃新闻记者 贺梨萍

2017-10-04 17:55 来源:澎湃新闻

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2017年度诺贝尔化学奖获奖者雅克·迪波什(Jacques Dubochet)、约阿基姆·弗兰克(Joachim Frank)、理查德·亨德森(Richard Henderson)。
北京时间10月4日17时45分许,瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布将2017年度诺贝尔化学奖授予瑞士洛桑大学科学家雅克·迪波什Jacques Dubochet),美国哥伦比亚大学科学家约阿基姆·弗兰克Joachim Frank), 英国剑桥大学科学家理查德·亨德森Richard Henderson),以表彰他们发展了冷冻电子显微镜技术,以很高的分辨率确定了溶液里的生物分子的结构。
冷冻电子显微镜,就是应用冷冻固定术,在低温下使用透射电子显微镜观察样品的显微技术。冷冻电子显微镜是重要的结构生物学研究方法,是获得生物大分子结构的重要手段。
具体操作时,先将样品冷冻起来然后保持低温放进显微镜,高度相干的电子作为光源从上面照下来,透过样品和附近的冰层,受到散射。再利用探测器和投射系统把散射信号成像记录下来,最后进行信号处理,得到样品结构。
图像是理解机制的关键,科学的突破往往建立在采用肉眼对目标成功获取其视觉构像。长期以来,人们认为电子显微镜不适合观察生物分子,因为强大的电子束会破坏生物材料。然而,冷冻电镜的产生,让研究者能将生物分子“冻起来”, 前所未有地观察分析运动过程,这些表征对于生命化学的理解和药物学的发展都有决定性影响。这一方法使得生物化学进入一个新的时代。
1990年,理查德•亨德森成功地使用电子显微镜显示蛋白质的三维图像,达到原子级分辨率。这一突破性成果证明了用电子显微镜进行生物分子成像的潜力。
约阿基姆•弗兰克让这项技术变得有普遍应用价值。在1975年到1986年之间,他研发出了一种图像处理方法,能通过分析和合并电子显微镜的模糊二维图像,揭示一个清晰的三维结构。
雅克•迪波什将水添加到了电子显微镜中。液态水在电子显微镜的真空环境下中蒸发,从而瓦解了生物分子。在上世纪80年代初,雅克•迪波什成功的把水进行了玻璃化(vitrifying water)——他把水冷却得如此迅速,以至于水可以在生物样本周围凝固。这样一来,即使在真空环境中,生物分子也能保持其自然形状。
2013年,这项技术终于臻于成熟,让科学家们能看清生物分子的结构。在过去的几年里,这一领域迎来井喷。
雅克•迪波什(Jacques Dubochet)
出生于瑞士,现年75岁,瑞士洛桑大学生物物理学荣誉教授。1973年博士毕业于日内瓦大学和瑞士巴塞尔大学。Dubochet 博士领导的小组开发出真正成熟可用的快速投入冷冻制样技术制作不形成冰晶体的玻璃态冰包埋样品,随着冷台技术的开发,冷冻电镜技术正式推广开来。
约阿基姆•弗兰克(Joachim Frank)
德裔生物物理学家,现年77岁,哥伦比亚大学教授。他因发明单粒子冷冻电镜而闻名,此外他对细菌和真核生物的核糖体结构和功能研究做出重要贡献。弗兰克2006年入选为美国艺术与科学、美国国家科学院两院院士。2014年获得本杰明•富兰克林生命科学奖。
理查德•亨德森(Richard Henderson)
出生于苏格兰,现年72岁,分子生物学家和生物物理学家,电子显微镜领域的开创者之一。1975年,他与Nigel Unwin通过电子显微镜研究膜蛋白、细菌视紫红质,并由此揭示出膜蛋白具有良好的机构,可以发生α-螺旋。近年来,亨德森将注意力集中在单粒子电子显微镜上,即用冷冻电镜确定蛋白质的原子分辨率模型。
关于诺贝尔化学奖

1895年11月27日,阿尔弗雷德•诺贝尔(Alfred Nobel)签署了他最后的遗嘱,将财产中的最大一份给了一系列奖项,即诺贝尔奖。诺贝尔奖分设物理、化学、生理学或医学、文学、和平和经济学六个奖项。
值得一提的是,诺贝尔本人就是一名化学家,在个人研究生涯中,化学是最重要的科学,其发明的研究进展都基于化学知识。根据其遗嘱,诺贝尔化学奖授予“在化学领域作出最重大发现或进展的人。”
诺贝尔化学奖首次颁发是在1901年,获奖者是荷兰化学家雅各布斯•亨里克斯•范托夫,表彰其在发现溶液中的化学动力学法则和渗透压规律以及对立体化学和化学平衡理论作出的贡献。诺贝尔化学奖的获得者还包括卢瑟福、居里夫人等科学家。
诺贝尔奖的奖金来自诺贝尔所成立基金的利息或投资收益。随着该基金收益的变化,诺贝尔奖的奖金有所浮动。2001年至2011年的单项奖金为1000万瑞典克朗,2012年至2016年因基金收益下降,奖金下调为800万瑞典克朗。2017年,基金财务状况好转,奖金改为900万瑞典克朗。
诺贝尔化学奖颁发以来的一些历史数据(1901-2016):
108次
自1901年奖项设立以来,诺贝尔化学奖总共被颁发了108次。期间只有1916、1917、1919、1924、1933、1940、1941和1942八年没有颁发。空缺的一部分原因在于两次世界大战的影响。
174人
到目前为止,诺贝尔化学奖共有175位获奖者,其中英国生物化学家弗雷德里克•桑格(Frederick Sanger)在1958年和1980年两次获得诺贝尔奖,实际获奖者为174人。
63次
在被颁出的108次诺贝尔化学奖中,有63次只颁给了一位获奖者,23次同时颁给两人,22次同时颁给三人,三人是诺奖单项获奖人数的上限。
4名女性
共有4名女性获得过诺贝尔化学奖。2人是单独得奖:1911年,居里夫人获奖,此前的1903年,她已获得过诺贝尔物理学奖;1964年,英国生物化学家多萝西•玛丽•霍奇金单独获奖。
另外,居里夫人的长女伊伦•居里和丈夫在1935年一同获奖。最近一次获得诺贝尔奖的女性是以色列科学家阿达•约纳特,2009年,凭借在核糖体的结构和功能研究方面的突出贡献,约纳特和另外两人一同获奖。
最年轻获奖者:获奖时35岁
1935年,法国科学家弗雷德里克•约里奥获奖时只有35岁。约里奥的妻子正是居里夫人长女伊伦•居里,夫妇二人因在合成新型放射性元素方面有突出贡献,被同时授予诺贝尔化学奖。
最年迈获奖者:获奖时85岁
美国化学家约翰•芬恩2002年获得诺贝尔化学奖时已是85岁高龄。
平均年龄58岁
诺贝尔化学奖获奖者的平均年龄是58岁。
2人曾被迫无法领奖
2名获得诺贝尔化学奖的德国化学家Richard Kuhn和Adolf Butenandt曾由于受到希特勒政府的压迫,而无法接受奖项。事后他们虽然收到了诺贝尔奖证书和奖章,但却无法领取奖金。
责任编辑:李跃群澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 诺贝尔奖,化学,瑞典,澎湃

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