2000-2010年诺贝尔化学奖详解.doc

2000年艾伦-J-黑格 (1936-) 艾伦-J-黑格，美国公民，64岁，1936年生于依阿华州苏城。现为加利福尼亚大学的固体聚合物和有机物研究所所长，是一名物理学教授。 获奖理由：他是半导体聚合物和金属聚合物研究领域的先锋，目前主攻能够用作发光材料的半导体聚合物，包括光致发光、发光二极管、发光电气化学电池以及激光等等。这些产品一旦研制成功，将可以广泛应用在高亮度彩色液晶显示器等许多领域。艾伦-G-马克迪尔米德 (1929-) 艾伦-G-马克迪尔米德，来自美国宾夕法尼亚大学，今年71岁，他出生于新西兰，曾就读于新西兰大学和美国威斯康星大学以及英国的剑桥大学。1955年，他开始在宾夕法尼亚大学任教。他是最早从事研究和开发导体塑料的科学家之一。 获奖理由：他从1973年就开始研究能够使聚合材料能够象金属一样导电的技术，并最终研究出了有机聚合导体技术。这种技术的发明对于使物理学研究和化学研究具有重大意义，其应用前景非常广泛。 他曾发表过六百多篇学术论文，并拥有二十项专利技术。白川英树 (1936-) 白川英树今年64岁，已经退休，现在是日本筑波大学名誉教授。白川1961年毕业于东京工业大学理工学部化学专业，曾在该校资源化学研究所任助教，1976年到美国宾夕法尼亚大学留学，1979年回国后到筑波大学任副教授，1982年升为教授。1983年他的研究论文关于聚乙炔的研究获得日本高分子学会奖，他还著有功能性材料入门、物质工学的前沿领域等书。 获奖理由：白川英树在发现并开发导电聚合物方面作出了引人注目的贡献。这种聚合物目前已被广泛应用到工业生产上去。他因此与其他两位美国同行分享了2000年诺贝尔化学奖。2001年威廉诺尔斯(W.S.Knowles) (1917-) 2001年诺贝尔化学奖授予美国科学家威廉诺尔斯、日本科学家野依良治和美国科学家巴里夏普雷斯，以表彰他们在不对称合成方面所取得的成绩，三位化学奖获得者的发现则为合成具有新特性的分子和物质开创了一个全新的研究领域。现在，像抗生素、消炎药和心脏病药物等，都是根据他们的研究成果制造出来的。 瑞典皇家科学院的新闻公报说，许多化合物的结构都是对映性的，好像人的左右手一样，这被称作手性。而药物中也存在这种特性，在有些药物成份里只有一部分有治疗作用，而另一部分没有药效甚至有毒副作用。这些药是消旋体，它的左旋与右旋共生在同一分子结构中。在欧洲发生过妊娠妇女服用没有经过拆分的消旋体药物作为镇痛药或止咳药，而导致大量胚胎畸形的反应停惨剧，使人们认识到将消旋体药物拆分的重要性。2001年的化学奖得主就是在这方面做出了重要贡献。他们使用一种对映体试剂或催化剂，把分子中没有作用的一部分剔除，只利用有效用的一部分，就像分开人的左右手一样，分开左旋和右旋体，再把有效的对映体作为新的药物，这称作不对称合成。 诺尔斯的贡献是在1968年发现可以使用过渡金属来对手性分子进行氢化反应，以获得具有所需特定镜像形态的手性分子。他的研究成果很快便转化成工业产品，如治疗帕金森氏症的药LDOPA就是根据诺尔斯的研究成果制造出来的。 1968年，诺尔斯发现了用过渡金属进行对映性催化氢化的新方法，并最终获得了有效的对映体。他的研究被迅速应用于一种治疗帕金森症药物的生产。后来，野依良治进一步发展了对映性氢化催化剂。夏普雷斯则因发现了另一种催化方法氧化催化而获奖。他们的发现开拓了分子合成的新领域，对学术研究和新药研制都具有非常重要的意义。其成果已被应用到心血管药、抗生素、激素、抗癌药及中枢神经系统类药物的研制上。现在，手性药物的疗效是原来药物的几倍甚至几十倍，在合成中引入生物转化已成为制药工业中的关键技术。 诺尔斯与野依良治分享诺贝尔化学奖一半的奖金。夏普雷斯现为美国斯克里普斯研究学院化学教授，将获得另一半奖金。野依良治(R.Noyori) (1938-) 2001年诺贝尔化学奖授予美国科学家威廉诺尔斯、日本科学家野依良治和美国科学家巴里夏普雷斯，以表彰他们在不对称合成方面所取得的成绩。 瑞典皇家科学院的新闻公报说，许多化合物的结构都是对映性的，好像人的左右手一样，这被称作手性。而药物中也存在这种特性，在有些药物成份里只有一部分有治疗作用，而另一部分没有药效甚至有毒副作用。这些药是消旋体，它的左旋与右旋共生在同一分子结构中。在欧洲发生过妊娠妇女服用没有经过拆分的消旋体药物作为镇痛药或止咳药，而导致大量胚胎畸形的反应停惨剧，使人们认识到将消旋体药物拆分的重要性。2001年的化学奖得主就是在这方面做出了重要贡献。他们使用一种对映体试剂或催化剂，把分子中没有作用的一部分剔除，只利用有效用的一部分，就像分开人的左右手一样，分开左旋和右旋体，再把有效的对映体作为新的药物，这称作不对称合成。 1968年，诺尔斯发现了用过渡金属进行对映性催化氢化的新方法，并最终获得了有效的对映体。他的研究被迅速应用于一种治疗帕金森症药物的生产。后来，野依良至进一步发展了对映性氢 2002年 瑞典皇家科学院于2002年10月9日宣布，将2002年诺贝尔化学奖授予美国科学家约翰芬恩、日本科学家田中耕一和瑞士科学家库尔特维特里希，以表彰他们在生物大分子研究领域的贡献。 2002年诺贝尔化学奖分别表彰了两项成果，一项是约翰芬恩与田中耕一“发明了对生物大分子进行确认和结构分析的方法”和“发明了对生物大分子的质谱分析法”，他们两人将共享2002年诺贝尔化学奖一半的奖金；另一项是瑞士科学家库尔特维特里希“发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三维结构的方法”，他将获得2002年诺贝尔化学奖另一半的奖金。 瑞典皇家科学院发表的新闻公报说，芬恩和田中的贡献在于开发出了对生物大分子进行质谱分析的“软解吸附作用电离法”，维特里希的贡献是开发出了用来确定溶液中生物大分子三维结构的核磁共振技术。他们三人的这些研究成果对于研究包括蛋白质在内的大分子具有“革命性的”意义，使人类可以通过对蛋白质进行详细的分析而加深对生命进程的了解，使新药的开发发生了革命性的变化，并在食品控制、乳腺癌和前列腺癌的早期诊断等其他领域也得到了广泛的应用。 新闻公报说，质谱分析是全世界各个化学实验室都在使用的一种非常重要的分析手段。以前，它只是用于小分子的分析研究。现在，由于芬恩和田中的发明，质谱分析也可以用于生物大分子的分析研究。利用芬恩年所公布的研究成果，研究人员可以获得电荷蛋白质液滴，并最终获得自由盘旋的蛋白质离子，通过使它们运动可以确定其质量，测出飞过指定距离所用的时间。同时，田中还发明了另一种可以造成蛋白质自由盘旋的技术软激光解吸附作用技术。研究人员可以用这种技术把取样击成许多小块，迫使分子释放出来。 新闻公报在介绍维特里希的研究成果时说，他在上世纪年代初把核磁共振技术用于对蛋白质的分析研究，成功地发明了一种可以系统地分配蛋白分子中某些固定点的方法，还发现了可以确定这些固定点距离的原理。使用这些距离，他可以计算出蛋白质的三维结构。 2003年 阿格雷得奖是由于发现了细胞膜水通道，而麦金农的贡献主要是在细胞膜离子通道的结构和机理研究方面。他们的发现阐明了盐分和水如何进出组成活体的细胞。比如，肾脏怎么从原尿中重新吸收水分，以及电信号怎么在细胞中产生并传递等等，这对人类探索肾脏、心脏、肌肉和神经系统等方面的诸多疾病具有极其重要的意义。诺贝尔科学奖通常颁发给年龄较大的科学家，获奖成果都经过几十年的检验。但阿格雷只有岁，而麦金农才岁。他们的成果也比较新：麦金农的发现产生于年前；阿格雷的工作于年完成。瑞典媒体评论说，这在诺贝尔科学奖历史上是比较罕见的。今年诺贝尔化学奖及生理学或医学奖的结果都显示出了当代科学跨领域研究的趋势。 早在多年前，人们就猜测细胞中存在特殊的输送水分子的通道。但直到年，阿格雷才成功分离出了一种膜蛋白质，之后他意识到它就是科学家孜孜以求的水通道。评选委员会说，这是个重大发现，开启了细菌、植物和哺乳动物水通道的生物化学、生理学和遗传学研究之门。 离子通道是另一种类型的细胞膜通道，神经系统和肌肉等方面的疾病与之有关，它还能产生电信号，在神经系统中传递信息。但由于科学家一直不能弄清楚它的结构，进一步的研究无法展开。而麦金农在年测出了钾通道的立体结构，“震惊了所有的研究团体”。评选委员会说，由于他的发现，人们可以“看见”离子如何通过由不同细胞信号控制开关的通道。 2004年 诺 贝尔评奖委员会说：得益于三位获奖者的工作，我们如今有可能在分子水平上了解细胞如何通过分解特定的蛋白质，来控制许多重要过程。蛋白质是构成包括人类在 内的一切生物的基础，作为身体免疫防御机制的一部分，有些蛋白质需要被消灭，这一过程称作降解。近几十年来科学家在解释细胞如何制造蛋白质方面取得了很多 进展，却很少有人对蛋白质的降解问题进行深入研究。评奖委员会说，今年获得化学奖的3位科学家却独辟蹊径，于上个世纪80年代初发现了被调节的蛋白质降 解。人的很多疾病就是由于这一降解过程不正常导致的。评奖委员会在解释这一理论时，特意用碎纸机将两张完整的彩纸瞬间绞碎，以次比喻细胞就像一个高效的“ 控制站”，制造蛋白质但又能在瞬间把某些特定蛋白质“降解”为碎片。蛋 白质是包括人类在内各种生物体的重要组成成分。对于生物体而言，蛋白质的生老病死至关重要。蛋白质是由氨基酸组成的，氨基酸如同砖头，而蛋白质则如结构复 杂的建筑。上世纪70年代末80年代初，切哈诺沃、赫什科和罗斯进行了一系列研究，发现生物体内存在着两类蛋白质降解过程，一种是不需要能量的，比如发生 在消化道中的降解，这一过程只需要蛋白质降解酶参与；另一种则需要能量，它是一种高效率、指向性很强的降解过程。这如同拆除大楼一样，如果大楼自然倒塌， 并不需要能量，但如果要定时、定点、定向地拆除大楼，则需要炸药进行爆破。切 哈诺沃于1947年出生在以色列。1981年，在以色列工学院获得医学博士学位，现任该学院的医学科学研究所教授。赫什科是1937年出生在匈牙利的犹太 后裔，1969年在希伯来大学获得医学博士学位，此后一直与切哈诺沃在以色列工学院共事。美国科学家罗斯今年已78岁。他1952年在芝加哥大学获得博士 学位，曾经主持位于美国费城的福克斯蔡斯癌症研究中心的工作，目前他在加利福尼亚大学欧文分校任教。三位科学家在1979年12月美国全国科学院学 报上连续发表的两篇文章，被诺贝尔化学奖评选委员会称为“突破性成果”，并奠定了获得诺贝尔奖的基础。三 位科学家找到了人体细胞控制和调节某种人体蛋白质数量多少的方法。他们发现，身体内的细胞起着高效检查站的作用，细胞通过给无用蛋白质“贴标签”的方法， 帮助人体将那些被贴上标记的蛋白质进行“废物处理”，使它们自行破裂、自动消亡。 这一新发现，使人们在分子水平上理解人体化学现象成为可能，诸如细胞循环、DNA修复、人类基因转移和最新产生的人体蛋白质数量如何控制等，这些化学现象 都是非常重要的生物化学程序。人体蛋白质的死亡形式，可帮助人们解释人体免疫系统的化学工作原理。如果人体细胞的蛋白质处理过程发生故障，包括一些癌症在 内的各种人体疾病就会紧跟着出现。他 们通过试验发现，人类细胞中的蛋白质退化确实存在，而且是在被细胞作了“标记”之后才被杀死的。这一过程的发生，使人体细胞能够将对人体没有任何用处的蛋 白质分解掉，而且，这一过程需要耗费人体的部分能量。泛素调节的蛋白质降解过程如同一位重要的质量监督员，通过它的严格把关，通常有30新合成的蛋白质 没有通过质检，而被销毁 。但如果它把关不严，就会使一些不合格的蛋白质蒙混过关；如果把关过严，又会使合格的蛋白质供不应求。这都容易使生物体出现一系列问题。比如，一种称为“ 基因卫士”的蛋白质可以抑制细胞发生癌变，但如果对这种蛋白质的生产把关不严，就会导致人体抑制细胞癌变的能力下降，诱发癌症。事实上，在一半以上种类的 癌细胞中，这种蛋白质都产生了变异。泛素调节的蛋白质降解在生物体中如此重要，因而对它的开创性研究也就具有了特殊意义。目前，在世界各地的很多实验室 中，科学家不断发现和研究与这一降解过程相关的细胞新功能。这些研究对进一步揭示生物的奥秘，探索一些疾病的发生机理和治疗手段具有重要意义。评奖委员会指出，“泛素调节的蛋白质降解”方面的知识将有助于攻克子宫颈癌和囊肿性纤维化等疑难疾病，有助于研制对抗疾病的药物。据介绍，目前已有建立在这一研究成果基础上的药物问世。 2005年 三位获奖者分别是法国石油研究所的伊夫肖万、美国加州理工学院的罗伯特格拉布和麻省理工学院的理查德施罗克。他们获奖的原因是在有机化学的烯烃复分解反应研究方面作出了贡献。烯烃复分解反应广泛用于生产药品和先进塑料等材料，使得生产效率更高，产品更稳定，而且产生的有害废物较少。瑞典皇家科学院说，这是重要基础科学造福于人类、社会和环境的例证。诺贝尔化学奖评审委员会说，三位科学家获奖的原因是在烯烃复分解反应研究方面作出贡献。烯烃复分解反应是有机化学中最重要也是最有用的反应之一，今天，烯烃复分解反应已被广泛应用在化学工业，尤其是制药业和塑料工业从中受益无穷。 早在年，法国化学家伊夫肖万就已经详细地从理论上解释了烯烃复分解反应是如何进行的，并且列举了促进这种反应的催化剂的物质成分。年，肖万的理论第一次被理查德施罗克应用在实践中并制造出效果优良的催化剂，两年后，罗伯特格拉布又发展了施罗克的成果，制造出在空气中更稳定的催化剂。 在宣布仪式上，诺贝尔化学奖评委会主席佩尔阿尔伯格将烯烃复分解反应描述为“交换舞伴的舞蹈”。他亲自走出讲台，邀请身边的皇家科学院教授和两位女工作人员一起在会场中央为大家表演烯烃复分解反应的含义。最初两位男士是一对舞伴，两位女士是一对舞伴，在“加催化剂”的喊声中，他们交叉换位，转换为两对男女舞伴，在场记者随即发出了笑声。 阿尔伯格在接受新华社记者采访时说，本次颁奖结果再次表明，科学理论只有同工业结合，创造出改变人类生活、提高生命质量的发明和创造后，才能是有利于人类的科学理论。本次化学奖得主对化学工业、药品工业、合成先进塑料材料以及未来“绿色化学”的发展都起着革命性的推动作用。 2006年 美国科学家罗杰科恩伯格因在“真核转录的分子基础”研究领域所作出的贡献而独自获得2006年诺贝尔化学奖。瑞典皇家科学院在一份声明中说，科恩伯格揭示了真核生物体内的细胞如何利用基因内存储的信息生产蛋白质，而理解这一点具有医学上的“基础性”作用，因为人类的多种疾病如癌症、心脏病等都与这一过程发生紊乱有关。瑞典皇家科学院诺贝尔奖评委会4日宣布，将2006年诺贝尔化学奖授予美国科学家罗杰科恩伯格，以奖励他在“真核转录的分子基础”研究领域作出的贡献。他将获得1000万瑞典克朗（约合140万美元）的奖金。 科恩伯格成为第一个成功地将脱氧核糖核酸（DNA）的复制过程捕捉下来的科学家，评委会称他的获奖真正体现了诺贝尔遗言中所说的“授予一项非常重要的化学发现”。 基因中遗传信息的转录和复制是地球上所有生物生存和发展必然经历的过程，科恩伯格教授有关真核转录的研究第一次将基因的这一转录过程细致地描述下来，使了解基因的转录过程成为可能。 了解基因转录在医学研究中起着决定性的作用，例如可以对致病基因进行干预，也可以创造新的抗生素。目前，基因转录的技术广泛应用在基因研究的实验室中。 瑞典皇家科学院在颁奖文告中称，为了让我们的人体能够应用存储在基因里的信息，首先要进行信息备份并传送至细胞的外层，这一备份信息被用作生产蛋白质的指示，正是蛋白质轮流构建了生物和生物体的运行。这种信息备份的过程被称作转录。罗杰科恩伯格是首位在分子基础上展示真核(这种生物体的细胞有成形的细胞核)转录过程是如何运行的科学家。包括我们在内的哺乳动物都可归入这一生物群。 对于所有生命来说，转录都是必需的。科恩伯格对这一机制的详细描述，正是阿尔弗雷德诺贝尔在其遗嘱中所提到的“最重要的化学发现。” 如果转录停止，基因信息被不再被转送至身体的各个部分。组织会因为不能被更新而在数天内死亡。这正是发生在一些毒菌中毒过程中的现象，因为毒素中断了转录的过程。了解转录是如何运作的在医学上也具有非常重要的意义，转录过程中出现的紊乱与许多人类疾病有关，这些疾病包括癌症、心脏病和各种炎症。干细胞演变成为不同器官中具有特定功能的具体细胞的能力，也与转录过程如何被管理有关。因此更多的了解转录过程对于研发出不同的干细胞治疗方案有重要意义。 窗体底端 47年前，当时只有12岁的罗杰科恩伯格来到斯德哥尔摩来观看他的父亲阿瑟科恩伯格接受诺贝尔医学奖(1955年)。阿瑟科恩伯格，因为他所作的有关基因信息是如何从一个DNA分子转送至另一个DNA分子的研究，而获得诺贝尔医学奖的。老科恩伯格阐述了基因信息是如何从母亲身上传给她的女儿的，而罗杰科恩伯格的成就则是阐述了基因信息是如何从DNA被转录至信使RNA的。这种信使RNA将这些信息带出细胞核，这样它可以被用于指示构建蛋白质。 科恩伯格的贡献是他制作了详细的检晶仪图片，形容了真核细胞转录的整个运传情况。我们在他的图片中可以看到新的RNA反转录酶是如何演变的，和数个在转录过程中必需的其它分子的作用。这些图片是如此的详细，人们可以分清楚不同的原子，使人们可以理解转录机制和转录是如何被管理的 2007年 德国马普弗利兹-哈伯研究所（Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft）化学家Gerhard Ertl因固体表面化学过程研究独得该奖项。 2007年诺贝尔化学奖表彰的是表面化学的突破性研究。这个领域对化工产业影响巨大，物质接触表面发生的化学反应对工业生产运作至关重要。同时，表面化学研究有助于我们理解各种不同的过程，比如为何铁会生锈，燃料电池如何发挥作用以及我们汽车中加入的催化剂如何工作。表面化学研究甚至可以解释臭氧层的破坏。此外，半导体产业的发展与表面化学研究也是息息相关。 得利于半导体行业的发展，表面化学从20世纪60年代开始发展起来。Gerhard Ertl是最初觉察到这种新技术潜力的科学家之一。通过逐步的实验研究，他为表面化学开创了一种新的研究方法，即怎样用不同的实验步骤来描绘出一个完整的表面反应画面。这种方法需要高真空的实验装备，目的是用来观测单层原子和分子在金属等材料极纯表面上发生的行为。只有这样，才能测定到底哪种元素能够进入系统，而污染会损害所有的测量。正因如此，成功实验这一方法需要高度的精确性，以及将许多不同的实验技巧结合起来的能力。 Gerhard Ertl开创了一种全新的实验学派， 证明了即使在如此高难度的领域也可以得到可靠的结果。他的远见卓识为现代表面化学研究奠定了基础。他的方法论不仅仅被应用于学术研究，还包括化学过程相关产业的发展。 尤其值得一提的是，Gerhard Ertl开发的人造肥料制造方法不仅仅基于他对哈伯博施法（Haber-Bosch process，用氢和从空气中提取的氮来直接合成人造肥料中包含的氨）的研究，他同时利用铁的表面作为催化剂。这一成果带来了难以估量的经济效益，因为通常作物对氮的利用率十分有限。此外，Ertl还研究了一氧化碳在铂表面催化下的氧化反应，现在汽车中利用催化剂实现一氧化碳的清洁排放正是基于该项研究的成果。 2008年 三位美国科学家，美国Woods Hole海洋生物学实验室的Osamu Shimomura（下村修）、哥伦比亚大学的Martin Chalfie和加州大学圣地亚哥分校的 Roger Y. Tsien （钱永健，钱学森的堂侄）因发现并发展了绿色荧光蛋白（GFP） 而获得该奖项。 Osamu Shimomura，1928年生于日本京都，1960年获得日本名古屋大学有机化学博士学位，美国Woods Hole海洋生物学实验室（MBL）和波士顿大学医学院名誉退休教授。Martin Chalfie，1947年出生，成长与美国芝加哥，1977年获得美国哈佛大学神经生物学博士学位，1982年起任美国哥伦比亚大学生物学教授。Roger Y. Tsien，1952年出生于美国纽约，1977年获得英国剑桥大学生理学博士学位，1989年起任美国加州大学圣地亚哥分校教授。中国科学院理化技术研究所研究员汪鹏飞介绍，绿色荧光蛋白在医学和生物化学方面得到了广泛的应用，它能够使人们直接看到细胞内部的运动情况。在任何指定的时间我们都可以轻易地找出绿色荧光蛋白在哪儿：你只需要用紫外光去照射，这时所有的都将发出鲜艳的绿色。绿色荧光蛋白特别突出的应用是在癌症研究的过程中，用荧光蛋白对肿瘤细胞标记使得科学家们能够观测到肿瘤细胞的成长、入侵、转移和新生等具体的过程。 据介绍，这项技术还可以应用于军事领域，例如通过观察海洋动物发光的突然爆发，可以用来判别水下军事设施等。在生化分析方面，利用生物发光现象可以用来检测超微量钙的存在。 汪鹏飞介绍说，钱永健发明的荧光探针技术不仅可用于生物医学领域，在其他领域也有极为重要的意义，如环境污染的实时监控、食品安全等。应该说这些看似深奥的研究工作与普通老百姓