2017诺贝尔生理或医学奖发现昼夜节律的分子机制
2017年诺贝尔生理学或医学奖相关生物学试题分析-精选教育文档
2017年诺贝尔生理学或医学奖相关生物学试题分析2017年10月2日卡罗琳斯卡研究所的诺贝尔大会决定将“2017年诺贝尔生理学或医学奖”颁给Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash和Michael W. Young，以表彰三人发现了控制昼夜节律的分子机制。
他们在果蝇体内分离出一个控制日常生物节律的基因，该基因编码一种夜间积聚在细胞中的蛋白质（PER 蛋白），然后在白天降解，随后，他们发现了这个机制能影响其他蛋白质组分。
生物钟就是靠着这种机制影响着其他多细胞生物（包括人类）。
一、什么是“昼夜节律”？“昼夜节律”，即是指生命活动以24小时左右为周期的变动。
人体的各种生理机能随之建立了有规律的昼夜周期，睡眠和醒觉节律就是一例。
人体的一些生理活动昼夜之间有周期性变化。
人的体温早晨稍低，白天逐渐上升，到黄昏又高一些。
新陈代谢活动，白天分解过程旺盛，晚间则同化过程增强。
白天交感神经活动占优势，夜晚副交感神经活动占优势。
人体的肾上腺素含量在白天某一时刻达到一定水平，然后逐渐下降，12小时后再度上升。
这些生理变化，一天之中的波动范围是恒定的，周期和时钟相似，又称生物钟。
二、发现昼夜节律机制的简要过程1984年，洛克菲勒大学迈克尔?杨以及布兰戴斯大学的杰弗理?霍尔和迈克尔?罗斯巴殊团队先后独立地成功克隆了per基因。
自此，科学家们开始逐步揭开昼夜节律的神秘面纱。
霍尔和罗斯巴殊的团队随后发现per基因的表达产物是一种转录抑制因子，通过抑制自身的表达而产生周期约24小时的表达节律。
而杨的实验室则对7000多个果蝇突变株进行分析，在1994年发现了另一个核心生物钟基因Timeless（tim）。
这个基因的表达产物TIM蛋白，与PER蛋白之间有着重要的相互作用。
后来，霍尔、罗斯巴殊与杨进行合作，获得了更多关于生物钟分子调节机制的关键信息。
他们以果蝇为模式生物，分离出控制生物钟的基因。
三、昼夜节律的机制在转录因子激活下，per与tim基因不断表达。
2017年诺贝尔生理学或医学奖相关生物学试题分析
2017年诺贝尔生理学或医学奖相关生物学试题分析作者：王士朝来源：《广东教育·高中》2018年第01期2017年10月2日卡罗琳斯卡研究所的诺贝尔大会决定将“2017年诺贝尔生理学或医学奖”颁给Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash和Michael W. Young，以表彰三人发现了控制昼夜节律的分子机制。
他们在果蝇体内分离出一个控制日常生物节律的基因，该基因编码一种夜间积聚在细胞中的蛋白质（PER蛋白），然后在白天降解，随后，他们发现了这个机制能影响其他蛋白质组分。
生物钟就是靠着这种机制影响着其他多细胞生物（包括人类）。
一、什么是“昼夜节律”？“昼夜节律”，即是指生命活动以24小时左右为周期的变动。
人体的各种生理机能随之建立了有规律的昼夜周期，睡眠和醒觉节律就是一例。
人体的一些生理活动昼夜之间有周期性变化。
人的体温早晨稍低，白天逐渐上升，到黄昏又高一些。
新陈代谢活动，白天分解过程旺盛，晚间则同化过程增强。
白天交感神经活动占优势，夜晚副交感神经活动占优势。
人体的肾上腺素含量在白天某一时刻达到一定水平，然后逐渐下降，12小时后再度上升。
这些生理变化，一天之中的波动范围是恒定的，周期和时钟相似，又称生物钟。
二、发现昼夜节律机制的简要过程1984年，洛克菲勒大学迈克尔·杨以及布兰戴斯大学的杰弗理·霍尔和迈克尔·罗斯巴殊团队先后独立地成功克隆了per基因。
自此，科学家们开始逐步揭开昼夜节律的神秘面纱。
霍尔和罗斯巴殊的团队随后发现per基因的表达产物是一种转录抑制因子，通过抑制自身的表达而产生周期约24小时的表达节律。
而杨的实验室则对7000多个果蝇突变株进行分析，在1994年发现了另一个核心生物钟基因Timeless（tim）。
这个基因的表达产物TIM蛋白，与PER蛋白之间有着重要的相互作用。
后来，霍尔、罗斯巴殊与杨进行合作，获得了更多关于生物钟分子调节机制的关键信息。
2017年诺贝尔生理学和医学奖——昼夜节律
人体所有体细胞都是由同一个受精卵有丝分裂形成的，都含有相同的基因型，因此人体的垂体细胞也含有PER基因，图2为转录过程，该过程的原料为核糖核苷酸，A正确；由图1可知，PER基因的表达过程存在反馈调节，B正确；图3中，根据tRNA的移动方向可知，核糖体沿着mRNA从左往右移动，C错误；密码子位于mRNA上，由图3可知，决定“天”氨基酸的密码子为GAC，D正确。
）
A．由于基因突变的多方向性导致pers、perL、per0l出现
B．突变体1与野生型正交或反交，F1羽化周期均为24h
C．突变体2雌雄个体相互交配，F1羽化周期大约为19h
D．突变体3与2杂交，F1雄性的羽化周期与野生型不同
解析：基因的分离规律的实质及应用和伴性遗传。
pers，突变体3为perL。
由于基因突变是不定向的，其多方向性导致pers、perL、per0l出现，A正确；由于控制昼夜节律的基因位于X染色体上，且突变体1导致果蝇的羽化节律的周期变为无节律，所以突变体1与野生型正交或反交，F1羽化周期有的为24h，有的无节律，B错误；突变体2导致果蝇的羽化节律的周期变为19h，所以雌雄个体相互交配，F1羽化周期大约为19h，C正确；突变体3与2杂交，F1雄性的羽化周期为19h和29h，与野生型24h不同，D正确。
（17年长沙二模试题）人的多种生理生化过程都表现出一定的昼夜节律．研究表明，下丘脑SCN细胞中PER基因表达与此生理过程有关，其表达产物的浓度呈周期性变化，如图为相关过程．据此判断，下列说法错误的是（ C
）
A．垂体细胞也含有PER基因，图2过程的原料为核糖核苷酸
B．PER基因的表达过程存在反馈调节
C．图3中核糖体沿着mRNA从右往左移动
2017年诺贝尔生理学或医学奖
白天时含羞草的叶片会张 开，但在黄昏时就会自动 关闭（上图）；天文学者 Jean-Jacques d’Ortous de Mairan将含羞草置于 持续黑暗的环境中（下 图），结果发现，含羞草 的叶片会持续遵循自身正 常的昼夜节律，甚至并不 会在白天发生波动。
• 究竟是什么在其中发挥作用呢？ • 根据本次诺奖获得者的研究来看，控制昼夜节律的基因 有三个，分别为：周期基因（period gene）、无时间基 因（timeless gene）以及双倍时间基因（doubletime gene）。 • 那么这些基因是如何控制细胞进行24小时的精确昼夜节 律调控呢？
而在这个过程当中： TIM蛋白和PER蛋白一起绑定后进入细胞 核会抑制周期基因（period gene）的表 达；而另一个关键的发现是TIM蛋白可以 根据日照来进行昼夜节律的调节，这就 是人们常说的“倒时差”的过程，就是 TIM蛋白在够解 释细胞中蛋白水平发生波动的机制， 但仍然存在研究人员无法解释的问题， 到底是什么控制着波动（摆动）的频 率呢？研究者Michael Young鉴别出 了另外一个关键基因—doubletime， 其能够编码名为DBT的蛋白，该蛋白 能够减缓PER蛋白的积累，这或许就 能够帮助阐明这种昼夜节律波动是如 何被调节来精密适应每天24小时循环 的。 • 研究人员模式转变的重磅级发现建立 了生物钟的关键机制及原理，在接下 来的时间里研究人员还能够阐明生物 钟机制中所涉及的其它分子组分，也 能解释生物钟的稳定性及功能；比如， 今年的诺贝尔奖得主鉴别出了维持 period基因活性的关键蛋白以及光同 时钟同步的机制。
故事开始
• 在1970年的时候，科学家Seymour Benzer 和他的学生 Ronald Konopka在实验中发现了一只睡不好的果蝇：很有个性的白天睡觉， 晚上嗡嗡叫。于是Seymour Benzer 对这个失眠的果蝇产生了兴趣， 经过进一步的研究发现：这只与众不同的果蝇是因为体内的一个未 知基因的突变从而失去了昼夜节律。 • 而这个未知的基因，后来被人们叫做：周期基因（period gene）。 • 这就是一切的开始。 • 所以，请不要放过实验室里的每个细节，下一个诺贝尔奖，或许就 在你不经意间的一个实验当中出现！（和摩尔根神相似）
2017诺奖生物钟的分子运作机制是什么？
2017诺奖⽣物钟的分⼦运作机制是什么？2017年诺贝尔⽣理学或医学奖授予三位美国遗传学家Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash 和Michael W. Young，以表彰他们发现了控制昼夜节律的分⼦机制。
地球上的⽣命为适应地球的旋转⽽进⾏调节。
多年来，我们已经知道包括⼈类在内的⽣物体都具有其内在的⽣物钟，以帮助它们参与和适应⽇常的规律节奏。
但这个⽣物钟的运作机制究竟是怎样的呢？Jeffrey C. Hall，Michael Rosbash 和 Michael W. Young 窥探到了我们⽣物钟的内部，并阐明了其内在的运作机制。
他们的发现解释了植物、动物和⼈类是如何适应调节他们的⽣物节奏，使其与地球的旋转同步。
今年的诺贝尔奖得主们使⽤果蝇作为⽣物模型，从中分离出⼀个控制正常⽇常⽣物节律的基因。
实验表明，这种基因编码的蛋⽩质在夜间会在细胞中积聚，然后在⽩天被降解。
随后，他们还发现了这种机制中的其他蛋⽩质组分，让控制细胞内⾃持式⽣物钟的机制得以显露。
现在我们知道，⽣物钟通过相同的原理在其他多细胞⽣物（包括⼈类）的细胞中起作⽤。
通过精密的控制，⽣物钟让我们在⽣理上适应⽇常中极度不同的时期。
⽣物钟会调节⼀些关键功能，如⾏为、激素⽔平、睡眠、体温和新陈代谢。
当外部环境与我们的内部⽣物钟之间存在暂时性的不匹配时，例如当我们飞越⼏个时区遇到的“时差”经历时，我们的健康就会受到影响。
还有迹象表明，当我们的⽣活⽅式与⽣理内部规定的节奏之间有着长期性的偏差时，各种疾病的患病风险都会因此增加。
我们的⽣物钟绝⼤多数的⽣物会在⽇常中预测和适应环境中的变化。
在18世纪，天⽂学家Jean Jacquesd'Ortous de Mairan 通过观察发现含羞草⽩天向太阳张开、夜晚合拢的规律。
他⼗分好奇若是把这株植物放在持续的⿊暗中会发⽣什么。
他发现在不受太阳光的影响下，植物仍然可以正常地反复于⽇常变化。
揭秘生物昼夜节律的分子机制——2017诺贝尔生理或医学奖解读
蒙・ 本哲 （ Ｓ ｅ ｙ ｍｏ ｕ ｒ Ｂｅ ｎ ｚ ｅ ｒ ）教授实验室从事博 士后研究 。 １ ９ ７ ４年就职于布兰迪斯大学 。 ２ ０ ０ ２年后到美 国缅 因大学任
职 直至 ２ ０ １ ２ 年退休。 霍 尔 教 授 致 力 于 果 蝇 求 偶 行 为 和 生 物 节律的神经生物学研究。
中 国医 药生 物技术
２ ０ １ ７ 年 ｌ ２月第 １ ２卷第 ６ 期
Ｃ ｈ ｉ ｎＭｅ ｄＢ ｉ ｏ ｔ ｅ ｃ ｌ ｍｏ ｌ ， Ｄｅ ｃ ｅ ｍｂ ｅ ｒ ２ ０ １ ７ ， Ｖ ｏ １ ． １ ２ ， Ｎ ｏ ． ６
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ － ７ １ ３ Ｘ． ２ ０ １ ７ ． ０ ６ ． ０ ０ ９
面 的描述和深入 的了解 ，奠定 了现代生物节律研 究的基础 ，
因此他们三人被尊称为 “ 生物节律之父 ”。 但他们 当时的研 究还 无法从细胞 和分子 的水 平阐 明生物钟 的组成元件和运
行机制 。
罗斯 巴什 １ ９ ４ ４ 年 出生 于美 国堪萨 斯城 。他师 从谢耳
顿・ 彭曼 （ Ｓ ｈ ｅ ｌ ｄ ｏ ｎ Ｐ ｅ ｎ ｍａ ｎ ）教 授 ，于 １ ９ ７ ０ 年 获 得 麻 省 理
金・ 阿绍夫 （ Ｊ ｉ ｆ ｒ ｇ ｅ ｎ Ａｓ ｃ ｈ ｏ ｆ）在 大 鼠 、小 鼠、 鸟 类 、恒 河 猴
等 多个 物种和人类 中观察到 了不 同外环境刺激 对生物节律 行 为 的影 响 ，并提 出 “ 倒班 ”制度 对 身心健 康 的可 能危
害［ １ ２ － １ ６ 】 ；美 国生 物 学 家 科 林 ・ 皮登觉 （ Ｃ ｏ ｌ ｉ ｎ Ｐ ｉ ￣ ｅ ｎ ｄ ｒ ｉ ｇ ｈ ）研 究 了果 蝇 的 生 物 节 律 行 为 ［ １ 。本 林 、 阿 绍 夫 和 皮 登 觉 等 的 研 究 对 生 物 节 律 存 在 的普 遍 性 、 基 本 特 征 和 规 律有 了较 为 全
2017诺贝尔奖昼夜节律解读
2017诺贝尔奖昼夜节律解读
2017年诺贝尔奖生理学或医学奖授予了杰弗里·霍尔（Jeffrey C. Hall）、迈克尔·罗斯巴什（Michael Rosbash）和迈克尔·杨（Michael W. Young），以表彰他们关于昼夜节律分子机制的发现。
这个发现解释了植物、动物和人类如何调整生物节律，使其与地球的自转保持同步。
他们的研究发现，生物体内有一个控制昼夜节律的基因，这个基因编码的蛋白质在夜间积累，并在白天降解。
这个机制调节着行为、激素水平、睡眠、体温和新陈代谢等关键功能。
当外部环境和这个内在生物钟暂时不匹配时，比如当跨越几个时区并体验“时差”时，我们的健康状况就会受到影响。
也有迹象表明，生活方式与内在时钟所规定的节奏之间的长期不匹配与各种疾病的风险增加有关。
这个发现不仅解释了为什么我们需要睡眠，也揭示了为什么睡眠不足会影响我们的健康。
这个发现为我们理解生物钟如何影响我们的行为和健康提供了重要的线索。
诺贝尔奖昼夜节律
2017诺贝尔奖昼夜节律2017年诺贝尔生理学与医学奖授予杰弗理·霍尔（Jeffrey C. Hall）、迈克尔·罗斯巴殊（Michael Rosbash），与迈克尔·杨（Michael W. Young），以表彰他们发现了昼夜节律的分子机制。
这项研究到底讲了什么呢？地球上的生命都适应了这颗星球的自转。
很多年前我们就已经知道，包括人类在内的各种生物都拥有一个内在的生物钟来帮助它们预测和适应一天的规则节律。
但是这个生物钟究竟是怎样运作的呢？杰弗理·霍尔（Jeffrey C. Hall）、迈克尔·罗斯巴殊（Michael Rosbash）和迈克尔·杨（Michael W. Young）深入钻研了我们的生物钟，并且阐释了它内在的原理。
他们的发现阐释了植物、动物以及人类如何调节自己的生物节律，使其与地球的旋转保持同步。
今年的三位诺奖得主使用果蝇作为生物模型，分离出了一个控制生物正常昼夜节律的基因。
他们发现这种基因可以编码一种蛋白质，这种蛋白质夜间在细胞内聚集，白天降解。
他们随后确定了这个生物钟的其他蛋白质成员，发现了这个细胞内自我维持的钟表受怎样的机制控制。
我们现在也认识到，其他多细胞生物（包括人类）的生物钟也遵循相同的机制。
我们的生物钟以非同寻常的精密程度，使我们的生理机制适应每天截然不同的各个时段。
生物钟调控着一些关键机能，如行为、激素水平、睡眠、体温以及新陈代谢。
我们的健康安乐会因为外部环境和内部生物钟不匹配而受到影响，比如旅行跨越了几个时区，就会体会到“时差感”。
有一些迹象表明，如果生活方式和我们内部时钟要求的节律之间有慢性的不匹配，那么这样的不匹配就和多种疾病发病率的增加存在相关。
我们的生物钟大多数生物有机体对于环境变化会作出预测和适应。
在十八世纪，天文学家让-雅克·道托思·麦兰（Jean Jacquesd’Ortous de Mairan）研究了含羞草属植物，发现植物的叶子在白天朝着太阳舒展，而黄昏则闭拢。
2017年诺贝尔生理学或医学奖揭晓
2017年诺贝尔生理学或医学奖揭晓
本报斯德哥尔摩10月2日电（记者卞晨光）瑞典卡罗林斯卡医学院2日在斯德哥尔摩宣布，2017年诺贝尔生理学或医学奖由杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯巴什和迈克尔·扬三位美国科学家分享，以表彰他们在研究生物昼夜节律分子机制方面的杰出贡献。
生活在地球上的生物因长期进化，适应了地球的自转，对于昼夜的交替和日常环境的变化能够通过内部的生物钟进行调节，使自身的生理活动与其匹配，生物的这种对应于一天24小时的活动适应能力就称为昼夜节律。
最常见的昼夜节律现象就是动物和人类的睡眠、呼吸等变化以及向日葵的转向行为等。
从科学上的意义来说，节律只是生物钟的外在表现，深入研究节律可以帮助人类加深对于生物钟内在调节控制机制的认识。
评奖委员会表示，今年获奖者的研究成果解释了许多动植物和人类是如何让生物节律适应昼夜变换的。
这些科学家以果蝇为研究对象，分离出一个能够控制生物节律的基因，它可以编码一种在夜间积聚、在白天分解的蛋白质，这种蛋白质在细胞中的数量变化就引起了细胞生物节律的昼夜变化。
后来他们又发现了在这一过程中发挥作用的其他几种蛋白质，从而在分子层面较好地揭示了细胞内生物钟的工作机制。
深度解读：为什么发现昼夜节律调控分子机制能获得诺贝尔奖？
深度解读：为什么发现昼夜节律调控分子机制能获得诺贝尔奖？北京时间10月2日下午17：30，2017年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，来自缅因大学的研究者Jeffrey C. Hall，布兰迪斯大学的研究者Michael Rosbash和洛克菲勒大学的研究者Michael W. Young因发现控制昼夜节律的分子机制而获得此奖。
事实上，这三位科学家也在2013年因此研究而获得了邵逸夫奖。
到底是怎样的研究使他们“拿奖到手软”？下面就来一睹为快吧!地球上的生命适应了地球的自转规律，很多年以来，我们都知道，包括人类在内的很多有机生命都拥有一种特殊的内部时钟，这种时钟能够帮助他们预料并且适应每天的节律，但这种特殊的内部时钟具体是怎么工作的呢？研究人员Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash和Michael W. Young就对生物钟进行了深入研究阐明了其内在的工作机制，相关的研究发现解释了植物、动物以及人类如何适应自身的昼夜节律，以便能够与地球的旋转同步。
利用果蝇作为模式动物，今年的诺奖得主分离到了一种能够控制日常正常生物节律的特殊基因，研究人员通过研究发现，这种基因能够编码特殊的蛋白，当处于夜晚时该蛋白能够在细胞中进行积累，随后在白天时就会发生降解；随后，研究人员还鉴别出了额外的蛋白质组分，同时他们还阐明了一种能够指导细胞内部自我维持时钟发条（self-sustaining clockwork）的特殊机制；如今研究者通过研究其它多细胞有机体中细胞的相同原则认识到了生物钟的关键功能。
在保证精密准确性的前提下，我们机体内部的时钟能够调整生理学状态适应一天中剧烈变化的不同阶段，生物钟能够调节一些关键的机体功能，比如行为、激素水平、睡眠、体温和代谢机制等，当外部环境和内部生物时钟之间发生短暂的不匹配时机体的健康就会受到一定影响，比如，当我们穿越几个时区经历所谓的时差综合征时，当然也有迹象表明，机体内部“计时员”介导生活方式和节律之间的慢性失调或许与多种疾病发生的风险直接相关。
2017诺贝尔科学奖
4北京时间10月2日， 2017年诺贝尔生理学或医学奖拉开了一年一度的诺贝尔奖科学颁奖序幕。
本年度生理学或医学奖授予三位美国科学家杰弗里•霍尔（Jeffrey C. Hall）、迈克尔•罗斯巴什（Michael Rosbash）和迈克尔•扬（Michael W. Young），以表彰他们“发现了调控昼夜节律的分子机制”。
三位科学家对与植物、动物、人类息息相关的生物钟进行探究，从果蝇体内分离出一个能够控制生物节律的基因，研究表明：这种基因编码出的一种蛋白，会在夜间不断累积，在白天发生分解。
在研究这一生物过程中，他们还发现了其他相关蛋白成分，从而揭示细胞管理这种自我维持运行的机制。
北京时间10月3日，2017年诺贝尔物理学奖揭晓，来自美国的三位科学家雷纳•韦斯（Rainer Weiss）、基普•索恩（Kip Thorne）和巴里•巴里什（Barry Barish）分享了本年度物理学奖项，以表彰他们“对于LIGO 探测器和引力波观测的决定性贡献”。
2015年9月14日，人类通过位于美国的LIGO（激光干涉引力波天文台the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory）探测器首次观测到引力波，三位科学家对于LIGO 项目的实施和开展至关重要，为引力波观测做出巨大贡献，成功观测引力波也成为人类探索宇宙的历史性一步。
北京时间10月4日，2017年诺贝尔化学奖揭晓，本年度化学奖分别授予瑞士科学家雅克•杜波切特（Jacques Dubochet）、美国科学家阿希姆•弗兰克（Joachim Frank）、英国科学家理查德•亨德森（Richard Henderson），以表彰他们“研发出冷冻电镜，用于溶液中生物分子结构的高分辨率测定”。
在生物化学领域，人们长久以来只能使用电子显微镜观察死去的生物，因为电子显微镜的电子束和真空管会让活体失去生命。
三位科学家利用快速冷冻技术、图像处理技术等研发出冷冻电镜，使得人们可以观测到生物大分子复合体的高分辨率三维结构，推进了生物分子成像的发展。
2017年诺贝尔奖生理或医学奖
获得了 3 个不同的昼夜节律表型缺陷的突变品系—per0、perS、perL(分别为节律丧失、节律周期缩短和节律 周期延长)。这 3 种不同的节律缺陷的表型源自果蝇同一个基因的突变，并将该基因命名为 period (per)。
● 1984年， Michael W. Young团队在克隆 per 基因时发现一段约 7.1 kb 的 DNA 序列与果蝇的生物节律相关，其 转录一段 4.5 kb 的 mRNA。他们利用 P-element 介导的基因插入技术，将这段基因导入无节律的突变体果蝇 per0，对其羽化行为和自发活动进行检测，发现突变体果蝇的节律性可以得到恢复，因此他们认为这段 4.5 kb 的 mRNA 对应的基因就是 per 基因。
谢谢观看
7.Price,J.L., Blau, J.,Rothenfluh, A., Abodeely, M., Kloss, B., and Young, M.W. (1998).double-time isa novel Drosophila clock gene that regulates PERIOD proteinaccumulation. Cell94, 83–95. 出版年: JUL 10 1998
6.Vosshall,L.B., Price,J.L., Sehgal, A., Saez, L., and Young, M.W. (1994). Block innuclearlocalization of period protein by a second clock mutation, timeless.Science263, 1606–1609.出版年: MAR 18 1994
2017诺贝尔生理或医学奖
2017 年度的诺贝尔生理或医学奖颁给了 3 位美国科学家杰弗里·霍尔(Jeffrey C. Hall)，迈克尔·罗斯巴什 (Michael Rosbash)和迈克尔·扬(Michael W. Young) 以表彰他们在发现果蝇(Drosophila melanogaster)生物钟基因及分子调控机制过程中的重要贡献。
地球上所有的生物，由于受到地球自转、昼夜更替产生近约24小时的周期性调节和生理活动，称为昼夜节律。
这个周期性调节是内源性的、写在基因组里的。
早在1729 年，法国天文学家 Jean Jacques d’Ortous de Mairan 就完成了第一个有文字记载的生物节律实验：在自然条件下含羞草(Mimosa pudica)的羽状复叶在白天打开、在夜间向下合拢，在持续黑暗条件下含羞草叶片依然保持与昼夜一致的节律性运动.。
该结果证明，在恒定条件下依然维持周期节律运转的调控来自机体内部的作用机制，即内源的生物钟(internal biological clock)。
此后其他科学家也陆续报道了有关昼夜节律方面的研究。
后随着分子生物学和分子遗传学的快速发展，科学家们开启了对生物节律分子调控机制的探索。
他们早期的工作主要是利用遗传学手段在多个物种中筛选昼夜节律缺陷的突变体，并对突变基因进行遗传学定位分析，来鉴定调控昼夜节律的生物钟基因。
1971 年，美国遗传学家本泽尔Seymour Benzer和康诺普卡Ron Konopka在加州理工学院以果蝇为实验材料，利用化学诱变的方法筛选得到了第一个生物钟基因突变体。
利用了两个十分巧妙的实验设计：一是将诱变的雄性果蝇与果蝇遗传学特有的并联 X 染色体(attached-X)的雌性果蝇进行交配，确保 F1 代雄性果蝇携带的 X染色体来自父本，并可以以 F1 代雌性果蝇作为内部对照；可以快速检测X染色体的突变。
二是借助野生型果蝇成虫的羽化行为主要集中在一天中的黎明时段这一特性(属于生物钟调控的果蝇的周期节律性状之一)，筛选在下午或夜间时段羽化的果蝇，可极大提高突变体筛选效率。
揭开生物节律的奥秘-2017年诺贝尔生理学或医学奖简介
聚焦JUJIAO2017年10月2日，诺贝尔奖委员会宣布，由于在“生物节律的分子机制方面的发现”，本年度的诺贝尔生理学或医学奖颁发给美国遗传学家杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯巴什和迈克尔·杨。
生物节律认知和研究的历史生物节律、生物时钟、生物周期等指的是一个相似或相同的概念，即生物甚至自然万物的行为都按一定的周期和规律运行。
春去秋来，潮涨潮落，花开花谢，夜去昼来，日出而作、日落而息……所有这些，都是自然和生物的节律。
当人类从狩猎和采摘的原始状态过渡到农耕时代后，就在不断地探索自然和万物的节（规）律，并通过遵循和利用这样的节（规）律获得收成。
荀子就在《荀子·王制》中写道：“春耕、夏耘、秋收、冬藏，四者不失时，故五谷不绝，而百姓有余食也。
”荀子所指的其实就是自然和作物的节律。
到后来，中国人总结并提出了24节气，以指导稻、麦、豆、小米、高粱等农作物的按时播种、耕耘、除草、间苗、整枝、施肥、除虫、收获等。
这也是对生物节律的基本认知。
人们还认为，无论是人还是动植物，也都有一定的生物节律，而这种节律很可能还有内在原因。
18世纪，法国天文学家德梅朗把含羞揭开生物节律的奥秘——2017年诺贝尔生理学或医学奖简介■田地从左至右：杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯巴什和迈克尔·杨JUJIAO聚焦草放在恒定黑暗的环境下，发现含羞草叶片的活动仍能保持24小时的波动性变化。
这表明，植物似乎有自己的生物钟，而且这种生物钟是内源性的，这是生物节律的最早证据。
到了20世纪初，研究人员开始研究人的生物节律或生物周期。
德国柏林的医生威廉·弗里斯和奥地利维也纳的心理学家赫乐曼斯·沃博达宣称，人的体力存在着一个从出生之日起以23天为一周期的“体力盛衰周期”；人的情感和精神状况也存在着一个从出生之日起以28天为一周期的“情绪波动周期”。
20年后，奥地利人阿尔弗雷德·特尔切尔宣称发现了人的智力存在着一个从出生之日起以33天为一个周期的“智力强弱周期”。
2017年诺贝尔生理学或医学奖获得者：他们发现了“生命时钟”的奥秘
2017年诺贝尔生理学或医学奖获得者：他们发现了“生命时钟”的奥秘植物为何会白天开花、夜晚花谢？为何飞越半个地球，人们需要倒时差？这都是由生命体内的生物钟所控制的。
科学家通过几十年努力，为我们清楚揭示了其中的奥秘。
今天傍晚揭晓的2017年诺贝尔生理学或医学奖，授予了三位在这一领域做出开创性杰出贡献的遗传学家：美国布兰迪斯大学的杰弗里·霍尔教授、迈克尔·罗斯巴什教授，以及美国洛克菲勒大学的迈克尔·杨教授。
颁奖词称：他们“因发现昼夜节律的分子机制而获奖”。
此前人们从未想过一个行为可以由基因来控制生命体适应地球环境的一个重要表现就是，感知并适应地球各种周期的变化，比如昼夜节律（夜伏昼出）、季节变化（冬眠）等。
这种行为几乎普遍存在于从低等到高等的各种生命体内，细菌、藻类，直到哺乳动物，乃至人类。
“在这一发现之前，人们从未想到过，一个行为可以由基因来控制。
”中科院神经科学研究所研究员严军说，自从孟德尔发现遗传规律，大家知道基因可以控制生命体的一些基本特征，比如种子的大小、眼睛的颜色等，但一种相当复杂的行为也可以由基因来控制，这还是第一次。
这也是诺贝尔奖第一次颁给昼夜节律的研究领域，尽管生命科学界的同行已经期待了好多年，感到这个领域应该获奖，因为它涉及到了如此基础的生命活动，已经成为一项经典研究。
“其实，最应该得这个奖的是美国分子生物学家西摩·本泽，他已在2007年去世。
”严军说，今年的三位获奖者是基本都是本泽的晚辈。
上世纪七十年代，本泽曾在果蝇身上发现通过基因变异，可以将果蝇的生物钟调快、调慢，甚至关闭。
虽然这未解释生物钟如何运作，但却踏出了关键一步。
在这个基础上，1984年，三位获奖者发现并克隆出了这个基因，将其命名为PER，周期基因（period gene）的缩写。
随后，他们又发现了一系列相关的生物钟基因。
严军解释，控制生物钟的基因仿佛构成一个钟摆，PER是其中的重要一环，而其他生物钟基因和它一起“摇摆”，来调控生命体的生物节律。
“生物昼夜节律机制”为何能获诺贝尔奖？
“生物昼夜节律机制”为何能获诺贝尔奖？2017年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，三位美国科学家，纽约洛克菲勒大学的迈克尔·杨（Michael Young）、缅因大学的杰弗里·霍尔（Michaelrey Rosbash）和波士顿布兰迪斯大学的迈克尔·罗斯巴什（Michael Rosbash），因在生物昼夜节律控制分子机制方面的卓越工作而获奖。
什么样的成就用最简单的一句话来说，这一成就帮助我们理解和解释了下图中列举的人类生理活动为什么随着昼夜更替而呈现周期性变化。
这就是由昼夜蛋白水平涨落主导的昼夜周期分子机制。
今年的获得者首先在果蝇分离并鉴定出一个控制正常昼夜生物节律的周期基因。
他们的研究表明，该基因编码一种在夜间在细胞中积聚白天降解的蛋白质。
随后，他们发现了这种分子机器的其他蛋白质组分，揭示了控制细胞内自控式的钟表发条机制。
至于昼夜周期如何影响多种生理功能的昼夜周期改变，还需要其他分子机制，比如睡眠昼夜周期中诱发睡眠的褪黑素和唤醒作用的皮质醇的分泌。
而且，所有生物的所有生理功能和行为都具有周期性。
24小时昼夜节律仅仅是这些周期节律性的一种。
今年诺贝尔生理学或医学奖工作仅仅是给出昼夜节律主要的分子机制。
其他的，长于24小时、短于24小时的生理节律还别有其他分子机制。
那么这项成就更具体的工作有哪些呢？研究历程和贡献地球上的生命都会适应于地球的旋转，大多数生物体预测和适应环境昼夜变化。
早在18世纪，天文学家让·雅克·德奥图斯·德马兰就对含羞草白天叶子朝向太阳开放，晚上闭合的现象进行了研究。
他将这种植物置于持续的黑暗中，结果发现含羞草并没有受日照的影响。
叶子依然故我按照固有的节律开放闭合。
这说明，植物本身似乎存在调节自身行为的生物钟。
其他研究人员还发现，不仅植物，在动物和人类，体内都有这种类似的生物钟，调控我们每天的生理波动。
这种就是所谓的昼夜节律。
然而，生物钟是如何工作的呢？20世纪70年代，有研究人员发现，发生某种未知的基因突变的果蝇的这种昼夜节律被打乱。
2017诺贝尔生理学或医学奖：“生物钟”——曾获2013年邵逸夫生命科学与医学奖
2017诺贝尔生理学或医学奖：“生物钟”——曾获2013年邵逸夫生命科学与医学奖2017年诺贝尔生理学或医学奖授予美国遗传学家杰弗里·霍尔（Jeffrey C. Hall）, 迈克尔·罗斯巴什（Michael Rosbash）以及迈克尔. 杨（Michael W Young）。
三位科学家的获奖理由是：发现控制昼夜节律“生物钟”的分子机制。
三位科学家曾经在2013年因为同样的贡献获得邵逸夫生命科学与医学奖。
杰弗里·霍尔（Jeffrey C Hall），1945年生于美国纽约，美国遗传学家。
他于1971年获得美国西雅图华盛顿大学遗传学博士学位，于1974年成为布兰代斯大学教员。
于2013年获得邵逸夫生命科学及医学奖。
1984年他和迈克尔·罗斯巴什的研究小组克隆了果蝇的周期基因，这个基因能够调节果蝇的生物钟。
他们还揭示出该基因所编码的信使核糖核酸和蛋白质含量随昼夜节律而变化。
迈克尔·罗斯巴什（Michael Rosbash），1944年生于美国堪萨斯城，美国遗传学家。
罗斯巴什是美国布兰代斯大学教授和霍华德·休斯医学研究所的研究员。
1984年他和杰弗里·霍尔的研究小组克隆了果蝇的周期基因，1990年提出了生物钟的转录翻译负反馈回路的概念。
1998年，在果蝇中，他们发现了周期基因、时钟基因。
2003年，罗斯巴什当选为美国国家科学院院士。
2013年获得邵逸夫生命科学及医学奖。
迈克尔·杨（Michael W Young），1949年生于美国迈阿密，美国遗传学家、美国国家科学院院士。
1975年获美国得克萨斯大学奥斯汀分校博士学位，1978年起任洛克菲勒大学教员，后成为该校副校长。
2013年获得邵逸夫生命科学及医学奖。
1984年他的团队克隆出果蝇的周期基因，这个基因能够调节果蝇的生物钟。
他之后的研究还揭示了更多生物钟相关基因，以及它们产物的运作情况。
2017诺贝尔奖出炉，研究成果：不要熬夜！
2017诺贝尔奖出炉，研究成果：不要熬夜！在我们欢庆国庆中秋假期的时候，北京时间2017年10月2日，2017年诺贝尔生理学或医学奖获奖名单新鲜出炉——获奖者分别是三位美国科学家霍尔(Jeffrey C.Hall)、罗斯巴什(Michael Rosbash)和杨(Michael W. Young)。
他们的发现阐释了植物、动物以及人类如何调节自己的生物节律，使其与地球的旋转保持同步。
小编花了几个小时啃完一堆科普文章，消化了一下，理论也不打算细说了，直接上结论。
他们发现了什么？发现了控制昼夜节律的分子机制。
和我们有什么关系？与我们的身体健康息息相关，这背后的原因与我们身体的昼夜节律有关系。
比如——为什么熬夜容易伤身？为什么我们有时候又会自然醒？为什么有时候想睡睡不着，醒来却头昏脑涨？他们获奖的研究是：深入钻研了我们的生物钟并且阐释了它内在的原理阐释了植物、动物以及人类如何调节自己的生物节律使其与地球的旋转保持同步翻译成人话就是：“他们解释了一下为什么半夜总有人不睡觉而是修仙”什么是昼夜节律？说白了，就是我们常说的生物钟。
我们的身体内隐藏着一台大自然的时钟，它以非常高的精度调节着我们的各项生理活动，使其与一天中不断变化的外部环境相适应。
大家都知道有个东西叫做“生物钟”每到我们熬夜不睡觉的时候就会有人说“你这样会打乱生物钟”但是从来没有人告诉你生物钟是怎么被打乱的比如熬夜或倒时差，之后是不是会发现特别累？不管是谁，只要以约272m/s的速度向东或向西飞上几小时，就会亲身经历体内生物钟与身体感知时间不符的感觉。
而调整时差有时需要一个星期。
为什么？这就取决于大脑深部的主生物钟是否需要根据外部天黑的时间，协调身体或大脑想要睡觉的时间。
这三位获奖者研究的就是这个1984年，他们用果蝇做了相关实验结果发现：果蝇的体内有一组特殊的基因叫做周期基因由这组基因编码的蛋白在夜晚浓度会变高此时会让果蝇产生睡意从而主动睡觉在白天时，这种蛋白浓度降低果蝇就保持清醒人体内也有类似的机制然后得出了这张表翻译一下就是：到了晚上某组基因会让体内蛋白浓度升高提醒你该去睡了你感觉的困意就是蛋白浓度升高的结果如果此时坚持熬夜那么人就会觉得不舒服这就是所谓的“生物钟被打乱”人们倒时差时会感觉不适也是因为这个原因看似平平无奇似乎理所当然的生物钟，其实控制了我们身体方方面面的功能，比如行为、激素水平、睡眠、体温、代谢等。
揭示“生物节律”的奥秘
此次获得诺贝尔奖的科学家成功分离 出了period基因，并发现该基因所编 码的一种特殊蛋白，从而揭示出细胞 控制生物钟的内在机制。
研究发现，这一基因会在夜晚积累， 白天降解，以24小时的循环状态波动， 与昼夜节律同步发生。包括人类，各 种生物体都遵循这个原则。
所谓生物节律，是各种生物体内的 诸多生理活动，因外部环境的节律 变化（如地球自转形成的昼夜）， 呈现出周期性变化，比如，昼夜更 替，月圆月缺，四季轮回等，动物 大迁移，花开花落等现象也是。
由于生物钟可以调节大部分基因的 表达，若能找到控制生物钟基因的 相关因子，就可能找到人为控制的 “靶子”，进而研发一系列针对失 眠，倒时差，抑制癌细胞等相关药 物，调整用药时间，指导精确用药。
生物节律就像一 双看不见的手， 在调整人体生理 状态。
而违背节律的表现多种多样，其中 一些与多种疾病的发生风险密切相 关。如：经常熬夜。
揭示“生物节律”的奥秘
10月2日，2017诺贝尔“生理学或医学奖” 揭晓。
来自美国的遗传学家杰弗里.霍尔， 迈克尔.罗斯巴什，迈克尔.杨三人 被授予该奖项，以表彰他们发现了 “生物体昼夜节律的分子机制”。
பைடு நூலகம்
这个研究听起来似乎很深奥，但通 俗点讲，实际上就是如何控制生物 钟转换对身体的影响。
2017年荣获诺贝尔生理或医学奖的 三位科学家的研究，提高了人们对 细胞理解的深度，对癌症和衰老研 究具有重要意义，并对研究治疗人 类遗传疾病也有重要的参考意义。
这次颁奖，也标志着生物节律已成 为一个公认且成熟的重要学科，未 来将会对人类健康产生重大影响。
9-10点：警觉性最高，注意力最集中， 适合做最重要的工作。 12-13点：闭目养神。午饭后血液粘 稠度增高，小睡片刻能缓解疲劳。 13-15点：做创意性工作。下午2点后， 协调性，反应速度最好。 15-16点：精力有所下降，久坐的人 起身走走，喝点水，吃点零食。
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2017诺贝尔生理或医学奖发现昼夜节律的
分子机制
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北京时间10月2日下午5点30分，2017诺贝尔生理或医学奖评选结果揭晓——诺贝尔委员会宣布，将此奖项颁发给美国遗传学家杰弗里·霍尔（Jeffrey C. Hall）、迈克尔·罗斯巴什（Michael Rosbash），以及迈克尔·杨（Michael W. Young），以表彰他们控制昼夜节律的分子机制的发现。
获奖人简介：
杰弗里.霍尔(Jeffrey C. Hall)
杰弗里.霍尔(Jeffrey C. Hall)，美国遗传学家，1945年出生于美国纽约。
1971年在西雅图华盛顿大学获得博士学位，1971年至1973年在加州理工学院担任博士后研究员。
1974年，他加入了布兰迪斯大学任教职。
杰弗里.霍尔现已退休。
迈克尔·罗斯巴什（Michael Rosbash）
迈克尔·罗斯巴什（Michael Rosbash），美国遗传学家，1944年出生于美国堪萨斯城。
他于1970年获得美国剑桥的麻省理工大学博士学位。
后在苏格兰的爱丁堡大学做了三年博士后研究。
1974年以来，在美国沃尔瑟姆的布兰迪斯大学任职。
迈克尔. 杨（Michael W. Young）
迈克尔. 杨（Michael W. Young），美国遗传学家，1949年出生于美国的迈阿密。
1975年，他在奥斯丁的德克萨斯大学（University of Texas）获得了博士学位。
在1975至1977年间，他在Palo Alto的斯坦福大学担任博士后研究员。
1978年后，他在纽约的洛克菲勒大学（Rockefeller University）任职。
今年的诺贝尔生物学奖获得者们从果蝇身上分离出了一种基因，这种基因用来控制果蝇的日常生物节律。
研究者们表示，这种基因可以使得果蝇在白天时对体内的一种蛋白质进行编码，使它们聚集，到晚上则进行降解。
他们发现这种基因编码一种蛋白质，这种蛋白质夜间在细胞中增加，白天则减少。
随后他们发现了其它控制这种生物钟过程的蛋白质成员，这些成员类似于管理细胞内部维持生物节律时钟的发条。
我们现在认识到，同样工作方式的生物钟功能也在人类等多细胞生物中发挥作用。
地球上的所有生命都必须适应地球的自转。
很多年来，我们一直知道所有的生命体，包括人类在内，都有一个内部的生物钟，来让他们适应昼夜变换，并找到生命的节奏。
但这个这种生物钟到底是如何工作的？Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash和Michael W. Young三人的工作窥探了生物钟的秘密，并解释了其工
作原理。
他们的研究成果解释了植物、动物以及人类是如何适应这种生物节律，并同时与地球的自转保持同步。
我们体内的生物钟，在一天之中的不同时段，对我们的生理功能进行着非常精准的调节，例如行为、激素水平、睡眠情况、体温，以及新陈代谢等。
当我们所处的外部环境于我们体内的生物钟出现不匹配的情况时，我们的身体状况就会马上反应出不适，比如乘机穿越数个时区导致的“时差”。
此外，还有迹象表明，如果我们的生活方式与生物钟开始出现偏差时，我们换上各种疾病的风险也会随之增加。
大多数的生物可以预测并适应环境中的日常变化。
18世纪的时候，法国科学家Jean-Jacques d'Ortous de Mairan将含羞草置于恒定黑暗的环境下。
他发现，含羞草叶片的活动仍能保持24 小时的波动性变化。
植物似乎都有自己的生物钟，那次发现也被认为是生物具有内源生物节律的最早证据。
之后，其他研究人员发现，不仅植物有这种“内部时钟”，其他动物包括人类都存在这一现象，而这个“时钟”其实有助于我们为日常的生理机能做好准备。
这种规律性的适应被称为“昼夜节律”。
但是，人体内部生物钟的工作原理仍然是个谜。
图含羞草的生物钟现象：含羞草叶子会在有日光的白天张开，在没有日光的夜晚合闭。
Jean-Jacques d'Ortous de Mairan 通过实验证实,在持续黑暗条件下,含羞草叶片开合现象依然保持着如同昼夜周期下同样的节律性。
图人类也有这种“内部时钟”
在他们之前，西摩本泽(Seymour Benzer)曾在果蝇身上发现一个基因，它经过变异，可以将果蝇的生物钟调快、调慢，甚至关闭。
他们给这个新基因起了个名字：period（周期）。
那么，这个基因是如何影响节律的呢？
今年的诺贝尔奖得主研究的就是这个问题。
1984 年，Jeffrey Hall 和Michael Robash（当时两人在波士顿的布兰迪斯大学）和洛克菲洛大学的Michael Young 紧密合作，成功地分离出了period 基因。
他们把这个基因编码的蛋白其名为“PER”。
他们发现，在晚上PER 会在果蝇体内积累，到了白天又会被分解。
所以PER 的浓度会循环震荡，周期为24 小时，和昼夜节律相同。
图period基因反馈条件的简单示意图。
在这幅图里，period基因经过了一个完整的24小时周期。
当period基因有活性的时候，可以合成period mRNA，后者进入细胞质后开始合成PER蛋白。
PER又会进入细胞核，逐渐积累，抑制period的活性。
这样就形成了一个抑制性的反馈机制，形成了昼夜节律。
在此基础之上，霍尔和罗斯巴什有了第二个突破。
他们发现果蝇脑内周期基因的核糖核酸(mRNA)和蛋白水平呈昼夜节律性变动它们在早晨浓度较低，而夜晚浓度升高。
周期基因的高浓度核糖核酸及蛋白让人产生睡意，因此人们晚上想睡觉。
之后，三位科学家进一步深入研究，发现更多与生物钟有关的基因(9至12组)，并研究出他们的产生、运作机制，了解这些基因的mRNA及蛋白是怎样控制昼夜节律的。
令人欣喜的是，这些控制果蝇昼夜节律的机制，也适用于其它生物，包括人类。