诺贝尔奖为何26次颁发给生物化学学科

    生物化学是从化学角度研究生命现象的重要医学学科。它从分子水平精细地揭示生命现象,诺贝尔生理学或医学奖曾26次对它颁奖。而在最近的100年中,最令人瞩目的生物化学成就,是人类信息传递系统的确立、能量代谢的释明、维生素的发现。

    维生素的发现,是从人类维生素缺乏的发现开始的。目前所知的维生素在20世纪20~30年代,几乎是一个个被发现的,而且它们在自然界的存在及化学合成方式,以及它们的提取方法,也是逐一解决的。在如此短暂的时间里,发现如此一大类疾病的病因及防治方法,这在人类征服自身疾病的进程中是空前绝后的。无怪乎对维生素及合成方式的发现、对维生素缺乏症的发现及防治,在不到20年的时间里,获得如此多的诺贝尔自然科学奖项。

    维生素研究曾3次获诺贝尔生理学或医学奖:1929年授予荷兰人艾伊克曼对抗神经炎维生素(vb)发现,以及英国人霍普金斯对刺激生长维生素(vd)的发现;1937年颁奖给匈牙利人森特焦尔季对抗坏血酸(vc)的鉴定及其催化作用的发现;1943年授予丹麦人达姆对凝血维生素(vk)的发现,以及美国人多伊西对ⅶ的合成。

    诺贝尔生理学或医学奖本应对这一类成果有更多的奖励,但它不得不留出份额给其他医学研究项目。

    诺贝尔化学奖曾4次颁发给维生素研究:维生素d的化学结构(1928年);生育酚即维生素e化学结构的释明(1937年);核黄素即维生素b2化学结构的阐明(1937年);以及维生素b2的分离成功(1938年)。

    维生素旧称维他命,是生物生长和代谢所必需的微量有机物。已知的20余种维生素,可分成脂溶性和水溶性两类,前者包括维生素a,d、e、k等,后者有维生素b、c。人和动物缺乏维生素时,会生长迟缓并发生特异性病变——维生素缺乏症。避免维生素缺乏的合理方法是膳食多样化,并注意减少食物烹调加工中维生素的损失。

    能量代谢是人类生存和一切生命活动的基础,糖代谢和生物氧化则是能量代谢的核心。诺贝尔化学奖和医学奖携手在20世纪将这个重大生命科学课题探明。医学奖曾6次授予这个重要的研究课题:揭示正铁血红素在生物氧化呼吸链中起到呼吸酶(催化)的作用,为研究能量代谢奠定了基石(1931年,德国人瓦尔堡);揭示在人体内氢与氧化合的真谛及呼吸链中的几个重要环节,从而释明生物氧化的核心内容(1937年,匈牙利人森特焦尔季);科里酯催化剂作用的发现,阐明了糖原——葡萄糖代谢的关键环节(1947年,美国人科里夫妇);发现垂体前叶激素通过控制胰岛素生成影响糖代谢(1947年,阿根廷人何塞);查清糖的有氧氧化是生物取得能量的主要方式,atp(三磷酸腺苷)在能量交换中起核心作用(1953年,英国人李普曼和克雷布斯);通过一系列氧化酶本质的发现,认识能量代谢的本质(1955年,瑞典人西奥雷尔);提纯并鉴定蛋白激酶——amp依赖性激酶a,证明蛋白激酶催化蛋白质磷酸化学反应过程,是细胞内广泛存在的基本能量代谢调节机制(1992年,美国人克雷布斯和费希尔)。

    生物氧化是细胞内由一系列氧化还原酶所催化的氧化作用的总称,是生物体取得能量的主要方式。与诺贝尔生理学或医学奖相呼应,诺贝尔化学奖两次褒奖了能量代谢领域的成就者。

    1978年诺贝尔化学奖颁发给英国人切尔。20世纪60年代,他确认线粒体为细胞内控制能量的细胞器,含有若干种不同的酶,在化合物之间转换氢离子,从而产生能量,将adp(二磷酸腺苷)转变为atp。1997年诺贝尔化学奖授予探明“能量货币atp不贬值”真谛的3位生物化学家:美国人博耶,英国人沃克和丹麦人斯科。

    atp是世间所有生命体的能量载体。在细胞中,atp分子在形成之后1分钟就消耗掉了。atp的转换率之高惊人:处在休息状态的人,24小时就消耗相当于自身重量一半的atp;在激烈运动时,1天能转化多达自身重量20倍的atp。运动、主动转运、信号放大和生物合成等,只有atp不断地由adp再生时才能发生。光能营养生物即植物,靠捕获光中的自由能以形成atp;而化学能营养生物即动物,是靠燃料分子的氧化以形成atp。因为有了atp的存在,才有了生物体内的能量转换,一切生灵才得以生存繁衍。鉴此,生物学家形象地将atp誉为“能量货币”。(一)

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