从诺贝尔化学奖与生理学或医学奖看生物化学的发展

从诺贝尔化学奖与生理学或医学奖看生物化学的发展

摘要生物化学从诞生那天起就一直是科学研究者追逐的焦点，本文通过生物化学的不同阶段来探索生物化学的发展史，并且通过对诺贝尔化学奖和诺贝尔生理学或医学奖的授奖情况来分析生物化学的发展状况和未来的发展趋势。

关键词诺贝尔生理学或医学奖诺贝尔化学奖生物化学发展史化学生物学

生物化学是研究生命现象的化学本质的科学。20世纪以来发展尤为迅速，展现出一幅美好的前景，越来越多地吸引着来自生物、化学及物理领域的科学研究者们的注意力，成为一门十分活跃的、人们感兴趣的、有发展前途的交叉学科。

从1901年第一届诺贝尔奖颁发至今，有许多诺贝尔生理学或医学奖和诺贝尔化学奖得主都是在生物化学领域有突出贡献的科学家。尤其是20世纪50年代以后，生物领域的所有获奖成果中，有一半以上与生物化学有关。在诺贝尔化学奖中，也有近三分之一的获奖成果属于生物化学领域。事实足以说明生物化学在生命科学中的重要地位和作用，从总体上来看，生物化学的发展大致可分为4个阶段(见表1)。

1生物化学的萌芽

早在史前，人们就已经在生产、生活和医疗等方面积累了许多与生物化学有关的实践经验。我们的祖先在公元前22世纪就用谷物酿酒；公元前12世纪就会制酱、制饴；公元前4至3世纪的柏拉图和亚里士多德对生理学、化学等都非常重视；人们用酸碱中和一类的化学反应解释人体的机能；晋朝的葛洪已经用海藻治疗瘿病(甲状腺肿胀)。公元6世纪，北魏贾思勰记载了在制曲中利用曲的滤液进行酿造，表明对酶的作用已有初步认识；公元7世纪，孙思邈就用车前子、杏仁等中草药治疗脚气病、用猪肝治疗夜盲症；公元11世纪，北宋沈括有“秋石阴练法”的记载，是一种人尿中提取性激素的古老的生物化学方法；公元16-17世纪的海尔蒙特深信酵素参与维持生命的反应过程，认为酵素是一种潜在的形成能力，它能够使种子和生命得以产生。人们对生物化学的认识，仅仅局限于生产和医学实践中的观察和应用，尚未对该领域进行深入的、本质的研究分析，仅是化学家或医疗化学家以化学的观点解释生命现象，这一时期成为生物化学早期的知识积累阶段。

直到18世纪中叶，法国拉瓦锡首次证实了动物身体的发热是由于体内物质氧化所致，阐明了机体呼吸的化学本质，这是生命科学史上的一个重大发现，也是生物化学发展的一个里程碑。2生物化学的初期：生理化学阶段

18世纪后期到19世纪，生物学已发展为独立的学科，化学也已经形成比较

完整的体系。在这期间，一些有创意的科学工作者把生理问题与化学结合起来，用化学的基本原理解释生理现象，尤其注重从化学观点研究植物生理、动物和人体的生理现象，为生物化学的形成做了准备，也使生物化学得以形成成为可能和必然。

19世纪，科学研究者对生命现象开展了比较广泛的研究，对生命的化学本质的认识有了许多重大进展，为生物化学的形成奠定了基础。如1810年盖·吕萨克推导出了酒精发酵的反应式：淀粉一麦芽糖一葡萄糖一酒精。李比希于1842年出版了《生物化学》，他用化学理论阐述了动物生理和人体生理的问题。科学家们先后发现了一些生物体中的重要化学物质。19世纪50年代巴斯德证明了酒精发酵是微生物引起的，排除了发酵自生论。19世纪60年代，德国生理化学家候普·赛勒得到了蛋白质的结晶——血红蛋白，1877年第一次提出了“生物化学”一词，将其定义为所有与生物分子有关的一切内容。1894年，费歇尔首先提出酶的专一性及酶作用的“锁一钥”学说。由于费歇尔是使生物化学成为独立学科的最有功劳的人物，因此，费歇尔被人们誉之为“生物化学之父”。这个阶段的生物化学，实际是用化学的观点研究生物的生理问题，取得了不少成果，如对酶的了解、蛋白质和糖元的发现、胃酸的发现、人体与氧气的关系、维生素的发现、对腺体的初步认识、从激素到胰岛素的发现以及抗生素的发现，等等。

这一时期无论是生物学家还是化学家都还没有从化学的本质上给予生物化学系统的解释，仅仅是对生物体中的一些重要化学物质及其作用有了一定的认识和研究，仅仅属于生理化学阶段，为19世纪末期形成生物化学这门独立的学科奠定了坚实的基础。3生物化学的诞生

生物化学是一门交叉学科，它运用化学的理论与方法研究生物的化学组成和生命活动中的化学变化。对于生物化学的诞生，主要有2种不同的观点：

大多数学者认为生物化学是19世纪末期诞生的新学科之一。1897年德国科学家布赫纳(1860—1917)证明发酵是由酶的作用引起的催化过程，不需要酵母菌的存在，因此诞生了一个新领域——生物化学。他也因生物化学研究和发现无细胞发酵于1907年获得诺贝尔化学奖。

另一种观点认为，1828年维勒用人工方法以无机化合物氰氨酸合成有机化合物尿素，揭示了生物体的反应同样是遵循物理和化学的规律，标志着生物化学这门交叉学科的诞生。

虽然生物化学的诞生并不是一朝一夕或者某个时刻计然之术，但若非要给生物化学的诞生确定一个具体的时间的话，对于这2种不同的观点，倾向于第一种观点的较多，即生物化学作为一门独立的学科是在19世纪末期，虽然第二种观点也提出形成的具体时间和标志，大部分研究都表明生物化学作为一门独立的学科是在19世纪末期。4生物化学的发展4.1生物化学的初级发展时期

化学的发展以及化学研究方法的多样化、综合化对于确定生物体的化学成分、性质和结构的认识与合成具有推动作用。在生物化学的建立和发展过程中，对蛋白质和核酸的研究成果成为生物化学不断取得进展的重要标志。此外，在营养学、内分泌学、酶学方面的研究成绩也取得非常重要的进展，对生物化学的全面发展和研究揭开了新的思路，又奠定了坚实的基础，见表2。

4.2分子生物学：生物化学蓬勃发展时期

1953年华生和克里克分别用X射线衍射方法研究DNA，并得出了DNA的双螺旋结构模型，DNA双螺旋结构的提出，阐明了遗传的分子基础，使生物化学的研究从过去的整体、组织器官及细胞等宏观水平进入亚细胞和分子微观水平，拉紧了生物化学、细胞生物学和遗传学的关系，引发了生物化学与生物学一场变革，是生物化学发展进入分子生物学时期的重要标志。

1953-1955年，华生和克里克又提出了中心法则，以说明DNA遗传信息的自我复制和指导蛋白质合成遵循的一般规则，并于1962年获诺贝尔生理学或医