生命科学与诺贝尔化学奖

化学是自然科学的基础和中心学科之一。!. 世纪以来， 化学理论和技术介入到生物学领域， 建立 起 “ 生物化学” 这一新学科， 使得生物学研究逐渐从宏观的描述水平深入到微观的分子水平， 极大地促 进了生物科学的发展。目前， 化学又因渗透到与人类健康密切联系的生命科学领域， 而成为 "! 世纪最 富有拓展力和生命力的科学领域之一。 诺贝尔奖设立于 !.’! 年， 至今已有 !’% 年的历史。它记录了 "’ 世纪的重大科学成就， 也包括了 !. 世纪末的一些重要发现。今天， 诺贝尔奖已成为科学界杰出成就的最高象征， 成为科学家们的崇高追 求， 而其获奖成果则可勾画出相关学科的发展脉络。其中的化学奖从 !.’! 年至 "’’% 年共颁奖 .- 次， 有 !&- 名科学家 !&( 人次获奖 （ 英国科学家 8# 桑格分别于 !.%( 年和 !.(’ 年两次获奖） 。在这 .- 次颁 奖中， 有关生命科学领域的获奖次数最多， 共有 /, 次获奖， 这表明 "’ 世纪化学研究在解析生命现象方 面取得了重大进展、 做出了重大贡献。
收稿日期： "’’, + ’/ + !’ 作者简介： 杜琳珑 （ !.," + ） ， 贵州安龙人， 安龙一中中学一级教师， 研究方向： 中学化学教学。
万方数据 ・ -"・
" 黔南民族师范学院学报 &$$* 年第 ’ 期" 表 ! ：诺贝尔化学奖中与生命科学有关的成就统计表 年" 段 获奖次数 获奖人数 !#$! % !#!$ & & !#!! % !#&$ ! ! !#&! % !#’$ ) * !#’! % !#($ ’ ) !#(! % !#)$ ’ ) !#)! % !#*$ ( ) !#*! % !#+$ ) * !#+! % !#,$ ’ + !#,! % !##$ ) !$ !##! % &$$$ & ) &$$! % &$$) ’ , 合计 ’* *$
!$ 诺贝尔化学奖中与生命科学有关的成就统计
$ $ 在诺贝尔化学奖的 .- 次颁奖中， 获奖成果研究领域涉及化学的方方面面， 我们将其中与生命科学 有关的成就加以统计 （ 见表 ! ） ， 结果为 /, 次 （ 与其它方向有部分重叠计算） ， 占总颁奖次数的 /-# !X ， 而获奖科学家达 ,’ 人次， 占 !&( 人次获得诺贝尔化学奖科学家的 &’# %X 。以上数据表明， 化学在生命 科学领域取得了丰硕的成果。
4,562(&67 SH3R ANJ3G5E G6=4JR A4D A4A5KRER Q6N AGH3EOEPE4JR 6Q :6TE5 IHEP3GA5 MN3LE 34 JHE Q3E5D 6Q 53QE RG3E4GE， 34JN6D=GER EPUHAJ3GA55K R3743Q3V A4D D3RG=RRER R3743Q3GA4GE 6Q GHEP3V GA4J UN67NERRER A4D PA34 NEREANGH D3NEGJ364R 6Q GHEP3GA5 RG3E4GE 34 JHE Q3E5D 6Q 53QE RG3E4GE 34 JHE "’JH GE4J=NK， GA5 RG3E4GE UN3LE 34 JHE NE7364 6Q 53QE RG3E4GE R6 AR J6 DEEUE4 <46W5ED7E Q6N :6TE5 IHEP3GA5 MN3LE# 8$9 :+2)5： :6TE5 IHEP3GA5 MN3LE；53QE RG3E4GE；RJAJ3RJ3GR；3PU6NJA4J NE7364
$ 黔南民族师范学院学报 "’’, 年第 / 期$
生命科学与诺贝尔化学奖
杜琳珑! ，冯定坤" ，韦建前"
（ !# 安龙一中， 贵州 安龙$ %%"&’’ ； "# 黔南民族师范学院， 贵州 都匀$ %%(’’’ ）
摘$ 要： 通过对一百多年诺贝尔化学奖生命科学领域获奖成果进行统计分析， 重点介绍 "’ 世纪化学学科在生命科 学领域中的重大发展及其主要研究方向， 并探讨化学学科在生命科学领域部分获奖成果的意义， 以加深对诺贝尔化学奖 的认识。 关键词： 诺贝尔化学奖； 生命科学； 统计； 重要领域 中图分类号： )%$ $ $ $ 文献标识码： *$ $ $ $ 文章编号： !’’% + ,-,. （ "’’, ） ’/ + ’’-" + ’/
&" 诺贝尔化学奖中的生命科学成就的重要领域
" " 在诺贝尔化学奖 !$) 年的颁奖史中， 有关生命科学的成果获奖多达 ’* 次， 但总的概括起来主要成 果集中在以下几个领域。 &. ! 维生素及其结构的研究 维生素是人体所需的五大营养之一 （ 人体必需的营养是蛋白质、 脂肪、 糖、 矿物质和维生素） 。人体 对于维生素的需要量虽然不多， 但是， 缺了它就会引起各种疾病， 甚至会因此而丧命。诺贝尔化学奖中 与维生素有关的获奖次数多达 ) 次， 充分反映了维生素研究对生命科学研究的积极影响。 有关的成果分别是： 文道斯 （ @. ?:3A<0B， 德国） 因研究胆固醇的组成及其与维生素的关 ! !#&, 年， 系获奖； 霍沃思 （ ?. C<D75>2， 英国） 因碳水化合物和维生素 E 结构的研究与研究类胡萝卜 " !#’+ 年， 素、 核黄素、 维生素 @ 和 /& 结构的卡雷 （ F. 9<5545， 瑞士） 共同获奖； 库恩 （ G. 9023， 德国） 因 # !#’, 年， 霍奇金夫人 （ H. E. C7AI=:3， 英国） 因测定维生素 /!& 等复杂 类胡萝卜素和维生素研究获奖； $ !#*( 年， 大分子的结构获奖； 伍德沃德 （ G. /. ?77AD<5A， 美国） 因人工合成维生素 /!& 、 胆固醇、 叶绿 % !#*) 年， 素等复杂有机物获奖。 &. & 核酸及其酶的研究 &$ 世纪 ($ 年代， 遗传学成为生命科学研究的热点， 吸引了世界上许多生物学家、 化学家和物理学 家的注意。当时， HJ@ 双螺旋结构尚未发现， 但遗传物质主要是 HJ@ 这一观点已为大家接受。 HJ@ 即 脱氧核糖核酸， GJ@ 则是核糖核酸， 它们分别是由脱氧核苷酸和核苷酸连接而成的。一旦确定核苷酸 和脱氧核苷酸的结构和组成就可以为核酸的研究打下坚实的基础。 核酸及其酶领域的研究成果获得诺贝尔化学奖即从核苷酸和核苷酸辅酶研究开始： 托 ! !#)+ 年， 德 （ @. G. ;7AA， 英国） 因核苷酸和核苷酸辅酶研究第一个在该领域获奖； 莱洛伊尔 （ K. 8. K4LM " !#+$ 年， 7:5， 阿根廷） 因发现糖核苷酸及其在碳水化合物生物合成中的作用而获奖； 安芬森 （ E. /. @3M # !#+& 年， N:3B43， 美国） 、 莫尔 （ O. P7754， 美国） 、 斯坦 （ ?. C. O>4:3， 美国） ， 因研究核糖核酸酶的三维结构与功能的 关系和蛋白质的折叠链的自然现象而获奖； 伯格 （ F. /45I， 美国） 因操纵基因重组脱氧核糖 $ !#,$ 年， 核酸分子， 吉尔伯特 （ ?. Q:LR45>， 美国） 桑格 （ 8. O<3I45， 英国） 用化学方法决定脱氧核糖核酸中核苷酸的 序列而共同获奖； 克卢格 （ @. 9L0I， 英国） 以电子显微镜和 S 射线衍射法研究核酸—蛋白质 % !#,& 年， 复合体而获奖； 奥尔特曼 （ O. @L>T<3， 美国） 、 切赫 （ ;. G. E412， 美国） 因发现核糖核酸具有酶 & !#,# 年， 万方数据 ・ +’・
!"#$ %&"$’&$ (’) *+,$- ./$0"&(- 12"3$ 01 234 + 5647! ，89:; 0347 + <=4" ， >9? @3A4 + B3A4" （ !# :6# ! C3DD5E FGH665，*45647 I6=4JK， ;=3LH6= MN6O34GE，*45647 %%"&’’ ， IH34A； "# )3A44A4 :6NPA5 I655E7E Q6N :AJ364A53J3ER，0=K=4 %%(’’’ ，IH34A）
Q 黔南民族师范学院学报 0114 年第 # 期Q
的催化功能而获奖； 穆利斯 （ $% &% ’())*+， 美国） 因发明多聚酶链式反应技术， 史密斯 （ ’% ! !""# 年， ,-*./， 加拿大） 因发明寡聚核苷酸定点诱变技术而共同获奖。 0% # 蛋白质及其结构测定的研究 地球上的生物体中为数众多、 千差万别的蛋白质都是由 01 来种氨基酸通过肽键 （ 即酰胺键） 联结 起来的。诺贝尔化学奖有关蛋白质的获奖成果， 包含了从酶是蛋白质并且可以结晶， 到桑格精确测定胰 岛素的结构， 再到泛素调节的蛋白质降解， 一共有 2 次获奖。具体为： 萨姆纳 （ 5% &% ,(-678， " !"34 年， 美国） 因分离和提纯结晶蛋白质酶与在制备纯净状态的酶和病毒蛋白质方面取得突破的诺思罗普 （ 5% 9% :;8./8;< ， 美国） 、 斯坦利 （ =% ’% ,.>6)7?， 美国） 共同获奖； 梯塞留斯 （ @% =% $% A*+7)*(+， 瑞 # !"32 年， 典） 因研究电泳和吸附分析， 发现血清蛋白的组分而获奖； 杜・维尼奥 （ C% D( C*E67>(F， 美 $ !"BB 年， 国） 因研究生物化学中的重要含硫化合物， 合成多肽激素而获奖； 桑格 （ G% ,>6E78， 英国） 因测 % !"B2 年， 定胰岛素的分子结构获奖； 佩鲁兹 （ ’% G% H78(.I， 英国） 、 肯德鲁 （ 5% J% $76F87?， 英国） 因测定 & !"40 年， 血红蛋白结构获奖； 梅里菲尔德 （ &% ’78*K*7)F， 美国） 因研究多肽的合成获奖； 约 ’ !"23 年， ! 0110 年， 翰・芬恩 （ 5;/6 &% G766， 美国） 、 田中耕一 （ $;*L/* A>6>M>， 日本） 因对生物大分子进行确认和结构分析 方法和对生物大分子的质谱法与因开创了利用核磁共振测定溶液中生物大分子三维结构的方法的库尔 特・维特里希 （ $(8. =./8*L/， 瑞士） 共同获奖； 阿龙・西查诺瓦 （ 以色列） 、 阿弗拉姆・赫尔 ( 0113 年， 什科 （ 以色列） 和伊尔温・罗斯 （ 美国） 因发现了泛素调节的蛋白质降解而获奖。 阿龙・西查诺瓦、 阿弗拉姆・赫尔什科、 伊尔温・罗斯发现泛素调节的蛋白质降解， 其过程在生物 体内的作用非常重要， 对它进行研究也是具有特殊意义。它如同一位重要的监督员， 细胞合成出来的新 的蛋白质都要通过它的严格把关， 摧毁不合格的蛋白质， 特别是对于变异后的癌细胞蛋白质的降解更是 具有现实意义。目前， 在世界各地的很多实验室中， 科学家在不断地发现和研究与这一降解过程相关的 细胞新功能， 这些研究可以使我们从分子水平来理解一些重要的生化过程。如细胞分裂、 D:@ 的修复、 基因复制和新生蛋白质的质量控制等， 解释免役系统是如何工作的， 探索一些包括恶性肿瘤在内的疾病 的发生机理， 这些研究成果将有助于攻克子宫癌和囊肿纤维化等疑难疾病。在此基础上将有可能开发 一些更有效的治疗药物和更先进的治疗手段。据介绍， 目前， 已有建立在这一研究成果基础上的药物问 世， 正在美国食品和药物管理局 （ GD@） 进行检测。 生命科学在 01 世纪取得了巨大进展， 以基因重组技术为代表的一批新成果标志着生命科学研究进 入了一个崭新的时代。人们不但可以从分子水平了解生命现象的本质， 而且可以从更新的高度去揭示 生命的奥秘。生命科学研究从宏观向微观发展， 从最简单的体系去了解基本规律 （ 如： !"1N 年布赫纳 （ O% &(L/678） 的 “ 非细胞发酵现象的发现” 的生物化学研究， !"0" 年哈登 （ @% 9>8F76 ， 英国） 、 奥伊勒 P 凯 尔平 （ 9% C;6% O()78 P J/7)<*6 ， 法国） 的 “ 糖的发酵过程以及酶和辅酶在发酵中作用” 的研究等。 ） ， 向最复 杂的体系 （ 如： 穆利斯 （ $% &% ’())*+ ） 的多聚酶链式反应技术， 史密斯 （ ’% ,-*./ ） 的寡聚核苷酸定点诱变 技术， 和彼得・阿格雷、 罗德里克・麦金农发现细胞膜水通道及结构和机理研究， 阿龙・西查诺瓦、 阿佛 拉姆・赫尔什科、 伊尔温罗斯的泛素调节的蛋白质降解） 去探索相互关系。生命过程的大量化学问题 已经成为化学家关心的焦点之一。 从 !1B 年诺贝尔化学奖颁奖史， 我们可以清晰地判断未来化学学科的发展趋势— — —大交叉、 大融 和、 大突破。这样的发展趋势必将给我们的教育带来新的启迪和思考， 素质教育、 创新教育必须成为我 们今天教育的必然选择， 这也是教育为我国建设创新型社会做出应有贡献的必由之路。