高中生物科学家小故事细胞生物学家辛格和生物化学家尼科尔森

细胞生物学家辛格和生物化学家尼科尔森细胞生物学家辛格西摩·乔纳森·辛格（SeymourJonathanSinger，1924-2017），美国细胞生物学家，发觉了镰状细胞贫血症中的异样血红蛋白，与尼尔科森（GarthNicolson）共同提出了细胞膜的流淌镶嵌模型。辛格于1924年诞生于纽约市，曾就读于哥伦比亚高校，并于1943年获得学士学位。1947年他于布鲁克林理工学院获得博士学位。1947-1948年期间，他在加州理工学院莱纳斯·鲍林（LinusPauling）的试验室担当博士后探讨员，在那里他与哈维·伊塔诺（HarveyItano）共同发觉了镰状细胞贫血症中的异样血红蛋白，并在闻名的论文《镰状细胞贫血症，一种分子疾病》中作出了具体报告。在加州理工学院的这几年，辛格还通过与免疫学家丹-坎贝尔（DanCampbell）的合作，进入了抗体领域，这对他以后的工作很有帮助。1948年至1950年期间，他在美国公共卫生局工作。博士后工作结束后，辛格被任命为耶鲁高校化学系的助理教授，在那里他始终待到1961年。辛格与微生物学家大卫·邦纳（DavidBonner）一起离开了耶鲁高校医学院，在加州高校拉霍亚分校的圣地亚哥分校（UCSD）建立了一个创新的生物系。邦纳对分子生物学如何变更整个科学教学，特殊是医学教学有着深刻的想法，他在1964年5月英年早逝后，辛格接任了他的系主任一职。辛格和邦纳对科学和教化有着同样的志向主义观点。他们的理念是：生物学系将包括学科的全部方面——基因学家、生物化学家、生理学家都在一起；没有单独的部门来阻碍交叉融合或学问的流淌。而且，假如必需有任何界限的话，肯定要经过非常严格的审定。在加州高校旧金山分校，他安排将化学系和生物学系不仅被安置在同一栋大楼里，而且它们的试验室交替安置，并共享一般设备以及冷暖房；此外，本科生的课程整合了多个学科的主要学问领域；在他们的安排中，医学院第一年的课程将扎根于生物学和化学系。1965年，辛格发起了关于膜蛋白构象的里程碑式的工作，发表了两篇基础性的论文。他在膜蛋白方面的开创性工作促进了了细胞膜的“流淌镶嵌模型”的发展，并在1972年的《科学》杂志上发表了论文《细胞膜结构的流淌镶嵌模型》，这一论文被认为是细胞生物学的经典文献。当时的标准的质膜模型是夹在两层球状蛋白之间的磷脂双分子层，这种模型被认为是结构性的，并通过简洁的静电作用所固定。新的模型以完全不同模式和作用的蛋白质为特色，并以辛格试验室的大量试验视察为基础——包括对膜蛋白的光谱测量，用铁蛋白标记的抗体和电子显微镜跟踪它们的分布状况。辛格试验室的探讨生加思·尼科尔森（GarthNicolson）拍摄了一组不同标记的膜的电子显微照片，显示出它们是不对称的，有内外之别。他们最引人注目的图片之一是一个红细胞，它的膜被撕裂并折叠在自体上，外面被铁蛋白偶联凝集素大量覆盖，而内表面完全袒露。这个图片清晰地表明，蛋白质不是细胞膜的被动结构成分；它们是动态的守门员、运输员、信号员和泵。蛋白质被嵌入膜内，部分或全部跨越膜，在这两种状况下，亲水部分留在水相中。此外，蛋白质能够在脂双层中横向扩散。细胞膜“流淌镶嵌模型”辛格和尼科尔森提出的细胞膜“流淌镶嵌模型”是对已有模型进行修正提出的，这个模型的主要特点是：（1）强调了膜结构的不对称性和不匀称性。将膜蛋白分为外在膜蛋白和内在膜蛋白，并且指出蛋白质在脂双层中的分布是不对称和不匀称的。（2）强调了膜结构的流淌性。认为膜的结构成分不是静止的，而是动态的，生物膜是流淌的脂质双分子层与镶嵌着的球蛋白按二维排列而成。（3）膜的功能是由蛋白质与蛋白质、蛋白质与脂质、脂质与脂质之间困难的相互作用实现的。“流淌镶嵌模型”的提出是细胞生物学的转折点，引起了该领域的探讨洪流。1994年，70岁的辛格转为加州高校旧金山分校的名誉教授，但他仍旧以老师和探讨者的身份主动投身工作。他起先与医学系的NazneenDewji合作，探讨阿尔茨海默病的成因和遗传。在此期间，辛格还与他的好挚友、哲学教授阿夫鲁姆·斯卓尔（AvrumStroll）一起教授高级荣誉研讨会课程，探讨西方科学的起源、性质和将来。在这一时期，辛格变得越来越关注世界问题，他转而写文章和评论文章，字里行间总是带着尖刻的才智。在一篇题为"思想是一种濒危物种"的文章中，乔恩抨击了数据驱动的科学。他越来越多地对高校的商业模式表示缺憾。2001年，辛格出版《理性的盛宴》（ASplendidFeastofReason）一书。这是一本颂扬理性主义的书，它是理解外部世界和应对其问题的指路明灯。辛格的书强调了科学学问的重要性，以及科学家寻求和阐明真相的责任，即使寻求真相往往是反对传统才智和非理性的一种意识形态。他在书中对生物学、人类状况和世界提出了直率的看法：辛格渐渐接受了这样一个事实，即人类的大多数都不懂得理性思索。在序言中，乔恩写道："非理性是生活中不行逾越的事实，是大多数人不行逾越的强制力，是我们进化史上致命的基因残余"；然后，他引用了李尔王的一句话：“时代的脾气/疯子领导盲人（Thetemperofthetimes/whenmadmenleadtheblind）”。2017年2月2日，辛格于拉霍亚去世。生物化学家尼科尔森尼科尔森（GarthL.Nicolson,1943-），美国生物化学家，诺贝尔奖提名者、美国加州分子医学中心的总裁兼首席科学官，与美国生物学家辛格共同建立了细胞膜的流淌镶嵌模型。尼科尔森于1943年10月1日诞生于加利福尼亚州的洛杉矶。他于1965年毕业于加州高校洛杉矶分校，主修化学。随后他加入了加州高校圣地亚哥分校的生物化学探讨，在辛格试验室担当探讨生，并于1970年从那里获得博士学位。1967年至1970年，尼科尔森是美国联邦卫生署的博士前探讨员。1970-1971年期间，他在拉霍亚的索尔克生物探讨所的癌症委员会试验室的阿曼德-哈默癌症中心担当高级探讨助理。1972年，他成为癌症委员会试验室的负责人，以及电子显微镜试验室的主任。1972年辛格和尼科尔森的《科学》杂志上发表了具有划时代影响的论文《细胞膜结构的流淌镶嵌模型》，1974年，他担当癌症生物学系主任，始终到1976年，他始终担当这一职务。1975年，尼克森被任命为加州高校欧文分校发育和细胞生物学系的教授，他创办了加州分子医学探讨院，并亲自担当主席、首席科学家和分子病理学的名誉教授。1980年，他被授予休斯顿德克萨斯高校M.D.安德森癌症中心的癌症探讨教授职位，在那里工作了七年。1980年至1996年期间，他还担当德克萨斯高校健康科学中心生物医学探讨生院的教授；以及小大卫-布鲁顿（DavidBrutonJr）癌症探讨主席，德克萨斯高校安德森癌症中心的肿瘤生物学教授和主席。1982年至1998年，他还在德克萨斯高校医学院病理和试验室医学系担当教授。1981-1998年期间，他是德克萨斯A&M高校兽医学院病理学系的兼职教授。1989年至1999年，他在德克萨斯高校医学院内科系担当教授。1996年，他在亨廷顿海滩成立了分子医学探讨所。他成为该探讨所的主席、首席科学官和分子病理学探讨教授。他还担当Capitol综合高校的综合医学教授。自2003年以来，他也是澳大利亚纽卡斯尔高校科技学院的联合教授。在海湾斗争综合症爆发期间（1990年8月2日－1991年2月28日），尼科尔森是探讨该疾病的缘由、治疗和预防的主要权威。他被任命为波斯湾斗争退伍军人会议医学科学小组的主席。由于怀疑引起该疾病的细菌是生物战的产物，他提诞生物武器细菌可能是导致海湾斗争综合征的病因，并进行了广泛的科学调查，在美国众议院的享有极高的声誉。基于他的贡献，他被授予美国陆军特种部队的荣誉上校和美国海军海豹部队的荣誉。尼克森博士是学术大咖，共发表了600多篇科学论文，最突出贡献是细胞膜结构模型，也在海湾斗争综合症的探讨方面有特殊大贡献，提出是生物战细菌导致了这一神奇疾病，并提出了针对性治疗方法。此外他大部分的探讨关注癌症生物学和与苍老有关的细胞特性等方面，2003年他写论文介绍了脂质置换疗法。他发觉这种治疗具有抗苍老作用，能缓解疲惫和帮助癌症治疗。他从细胞和分子水平上证明这种方法能替换受伤的细胞膜，维持正常细胞结构，爱护细胞功能。最近几年他起先重点关注探讨和宣扬氢气的医学效应。文献1.PaulingL,ItanoHA,SingerSJ,WellsIC（1949）Sicklecellanemiaamoleculardisease.Science110（2865）:543–548.2.WofsyL,MetzgerH,SingerSJ（1962）Affinitylabeling-ageneralmethodforlabelingtheactivesitesofantibodyandenzymemolecules.Biochemistry1:1031–1039.3.SingerSJ,NicolsonGL（1972）Thefluidmosaicmodelofthestructureofcellmembranes.Science175（4023）:720–731.4.SingerSJ（1959）Preparationofanelectron-denseantibodyconjugate.Nature183（4674）:1523–1524.5.DewjiNN,SingerSJ（1996）GeneticcluestoAlzheimer’sdisease.Science271:159–160.6.Sin