诺贝尔化学奖PPT课件.ppt

97年诺贝尔化学奖 制作人 王银201011001013 1 诺贝尔化学奖得主 1997年度诺贝尔化学奖一半授予美国洛杉矶加利福尼亚大学的保罗 波耶尔 PaulD Boyer 和英国剑桥医学研究委员会分子生物学实验室的约翰 沃克 JohnE Walker 因为他们阐明了腺三磷 ATP 合成的基本酶学机制 另一半授予丹麦奥尔胡斯大学的因斯 斯寇 JensC Skou 因为他首先发现了一种转运离子的酶 钠离子 钾离子 腺三磷酶 Na K ATP 2 保罗 波耶尔 1918年7月31日生于美国犹他州普罗沃 博耶1943年在威斯康星大学获生物化学博士学位 博耶1963年在洛杉矶加利福尼亚大学任教授 1965年兼任分子生物研究所所长 1990年被任命为荣誉教授 3 20世纪50年代初 博耶开始研究细胞如何形成三磷酸腺苷 发现其形成过程发生在动物细胞的线粒体中 1961年英国化学家米切尔披露 形成三磷酸腺苷所需的能量是氢离子沿着其浓度梯度的方向穿过线粒体膜时提供的 博耶在其后的研究更明确地揭示出三磷酸腺苷合成中所涉及的内容 他的研究集中于三磷酸腺苷合酶 并且显示酶如何利用氢流从腺苷二磷酸 ADP 和无机酸盐形成三磷酸腺苷所产生的能量 博耶假设一种不平常的机制解释三磷酸腺苷合酶的特性 4 三磷酸腺苷是所有生物细胞新陈代谢过程的 燃料 由于在研究产生储能分子三磷酸腺苷 ATP 的酶催化过程有开创性贡献而与沃克 斯科共获了1997年诺贝尔化学奖 被称做 束缚转变机制 已部分被沃克的研究所证实 5 约翰 沃克 沃克1941年1月17日生于英国约克郡哈法克斯 1969年在牛津大学获得博士学位 后在美国和巴黎的大学承担研究项目 他的获奖研究是在剑桥大学医学研究委员会分子生物实验室中进行的 他于1974年进入该研究室工作 并于1982年成为高级化学家 6 20世纪80年代初 沃克开始研究三磷酸腺苷合酶 大多数生物的主要产能分子 这种分子有助于三磷酸腺苷这种化学能量载体的合成 研究重点在酶的化学成分和结构上 他确定了构成合酶蛋白质单元的氨基酸的序列 90年代 沃克与X射线结晶学家们一起工作 澄清了酶的三维结构 他的研究工作支持了博耶的 束缚转变机制 解释酶特性的不平常方法 沃克的发现为了解生物产生能量的方法提供了真知 7 因斯 斯科 1918年10月8日生于丹麦莱姆维 斯科在哥本哈根大学攻读医学 并于1954年在奥胡斯大学获得博士学位 后留校任教 8 他对载离子酶的研究是以阿兰 霍奇金爵士和R 凯恩斯的研究工作为基础的 他们一直在研究受刺激之后的神经细胞中钠和钾的运动情况 这两位英国科学家发现 神经元激活时 钠离子涌进细胞 当离子穿过膜被转运回时 钠浓度平衡才得到恢复 由于转运是逆浓度梯度 从低浓度区到高浓度区 进行的 这一过程需要能量 所需能量就是由载能分子三磷酸腺苷酶提供的 9 20世纪50年代后期斯科提出 酶负责通过细胞膜运送分子 他研究蟹神经细胞膜导致发现了钠钾ATP酶 束缚于细胞膜的钠钾ATP酶被外部的钾和内部的钠所激活 酶将钠泵出细胞并将钾泵入细胞 从而维持相对于周围外部环境的细胞内部的高钾浓度和低钠浓度 斯科的研究导致发现类似三磷酸腺苷酶基的酶 包括控制肌肉收缩的离子泵 10 三磷酸腺苷 在生物化学中 三磷酸腺苷 Adenosinetriphosphate ATP 是一种核苷酸 作为细胞内能量传递的 分子通货 储存和传递化学能 ATP在核酸合成中也具有重要作用 ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写 ATP分子的结构是可以简写成A P P P 其中A代表腺苷 P代表磷酸基团 代表一种特殊的化学键 叫做高能磷酸键 高能磷酸键断裂时 大量的能量会释放出来 ATP可以水解 这实际上是指ATP分子中高能磷酸键的水解 高能磷酸键水解时释放的能量多达30 54kJ mol 所以说ATP是细胞内一种高能磷酸化合物 11 ATP 12 2020 1 7 13 药理作用 为一种辅酶 有改善肌体代谢的作用 参与体内脂肪 蛋白质 糖 核酸及核苷酸的代谢 同时又是体内能量的主要来源 适用于细胞损伤后细胞酶减退引起的疾病 动物试验发现本品对心肌细胞的电生理有明显作用 可抑制慢反应细胞的钙离子内流 阻断和延长房室结折返环路的前向传导 大剂量尚可阻断房室旁路的折返性 具有增强迷走神经的作用 可用室上性心动过速 14 人体中的ATP 人体中ATP的总量只有大约0 1摩尔 人体细胞每天的能量需要水解200 300摩尔的ATP 这意味着每个ATP分子每天要被重复利用2000 3000次 ATP不能被储存 因为ATP的合成后必须在短时间内被消耗 15 腺三磷合成酶 保罗 波耶尔与约翰 沃克阐明了腺三磷体合成酶是怎样制造腺三磷的 在叶绿体膜 线粒体膜以及细菌的质膜中都可发现腺三磷合成酶 膜两侧氢离子浓度差躯动腺三磷合成酶合成腺三磷 保罗 波耶尔运用化学方法提出了腺三磷合成酶的功能机制 腺三磷合成酶像一个由 亚基和 亚基交替组成的圆柱体 在圆柱体中间还有一个不对称的 亚基 当 亚基转动时 每秒100转 会引起 亚基结构的变化 保罗 波耶尔把这些不同的结构称为开放结构 松散结构和紧密结构 16 离子泵 因斯 斯寇最早描述了离子泵 一个驱使离子通过细胞膜定向转运的酶 这是所有的活细胞中的一种基本的机制 自那以后 实验证明细胞中存在好几种类似的离子泵 他发现了钠离子 钾离子 腺三磷酶 一种维持细胞中钠离子和钾离子平衡的酶 细胞内钠离子浓度比周围体液中低 而钾离子浓度则比周围体液中高 钠离子 钾离子 腺三磷酶以及其他的离子泵在我们体内必须不断地工作 如果它们停止工作 我们的细胞就会膨胀起来 甚至胀破 我们立即就会失去知觉 驱动离子泵需要大量的能量 人体产生的腺三磷中 约三分之一用于离子泵的活动 17 获得诺贝尔奖的理由 1 揭示了生命代谢的能量合成酶2 从细胞水平解释了生命代谢的离子平衡 18 医学难题 1 骨头缺血性坏死 股骨头缺血性坏死属国际骨科三大疑难病症之一 该病常由临床上长期使用激素 创伤和饮酒等原因引起 2 乙肝 乙肝是一种严重疾病 主要由侵害肝脏的乙肝病毒引起 这种病毒会导致人终生感染 出现肝硬化 肝癌 并引起死亡 3 尿毒症 肾病 高血压病人中的15 会直接转为尿毒症 肾病也是尿毒症的主要原因 所有慢性肾脏疾病的最终结局都将是尿毒症 4 暴发性肝衰 FHF 19 5 烧伤病 被世界卫生组织确定为世界医学界十大疑难病症之一 6 癌症7 供体器官短缺 世界医生正在研究人体器官移植 细胞移植等 8 股骨头坏死 患者一旦患病就丧失了劳动能力和生活自理能力 所以俗称 亚癌 其理想的治疗方法目前还是世界医学界探求的难题之一 20 乙肝 乙肝病毒携带者占我国总人口数的8 10 约一亿四千万人 病毒携带状态更像是潜伏在人体中的一枚 不定时炸弹 可能在一些外因 诸如重度疲劳 酗酒 悲伤等因素 和内因 重叠感染其他病毒 病毒基因变异等因素 作用的条件下突然发病 因此 把病毒携带者视为不稳定的高危人群是恰当的 及时的防范和治疗非常重要 21 乙肝的发病机理 乙肝患者的肝脏受损 并不是乙肝病毒在肝细胞内繁殖的直接结果 而是机体的免疫反应造成的 乙肝病毒感染人体后 可激发机体产生对乙肝病毒的各种细胞免疫反应和体液免疫反应 并激发自身免疫反应引起免疫调节功能紊乱 机体的这些免疫反应 可清除已感染乙肝病毒的肝细胞 又可引起肝细胞的损伤 造成不同类型的乙肝病理变化及临床转归 22 检测 乙肝两对半即乙肝五项 是确诊和了解乙肝病理情况的重要实验室检查 乙型肝炎病毒免疫学标记一共3对 即表面抗原 HBsAg 和表面抗体 抗HBs或HBsAb e抗原 HBeAg 和e抗体 抗HBe或HBeAb 核心抗原 HBcAg 和核心抗体 抗HBc或HBcAb 23 第一项乙肝表面抗原 HBsAg 是乙肝病毒的外壳蛋白 本身不具有传染性 但它的出现常伴随乙肝病毒的存在 所以它是已感染乙肝病毒的标志 在感染乙肝病毒2个月 6个月 丙氨酸氨基转移酶升高前2周 8周时 可在血清中测到阳性结果 它的出现表明是急性乙肝 慢性乙肝患者或病毒携带者 急性乙肝患者大部分可在病程早期转阴 慢性乙肝患者或病毒携带者表面抗原可持续阳性 第二项乙肝表面抗体 抗HBs或HBsAb 是对乙肝病毒免疫和保护性抗体 它的阳性表明既往感染过乙肝病毒 但已经排除病毒 或者接种过乙肝疫苗 产生了保护性抗体 血清中乙肝表面抗体滴度越高 保护力越强 但也有少数人乙肝表面抗体阳性而又发生了乙型肝炎 这可能是由于不同乙肝病毒亚型感染或是体内的乙肝病毒发生了变异 第三项e抗原 HBeAg 急性或慢性乙肝患者的体内可查出e抗原 它的阳性说明乙肝病毒在体内复制活跃 传染性强 24 第四项e抗体 抗HBe或HBeAb 它的阳性表明患者的传染性降低 病毒复制降低或缓解 也有个别人e抗体阳性 病情迁延不愈 多为感染了变异的乙肝病毒所致 第五项核心抗体 抗HBc或HBcAb 它的滴度高 表明乙肝病毒正在复制 有传染性 可持续存在数年至数十年 低滴度的核心抗体