諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)

1、走進(jìn)科學(xué),諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),背景,同學(xué)們了解歷年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的獲獎(jiǎng)情況么？ 接下來(lái)我們關(guān)注近三年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) 我們來(lái)了解2010諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),start,諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)2010,鈀催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng),現(xiàn)年80歲的日本北海道大學(xué)名譽(yù)教授鈴木章,根岸英一1935年出生在中國(guó)長(zhǎng)春,美國(guó)科學(xué)家赫克，現(xiàn)年79歲,鈀催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng),問(wèn)題：合成藥物 、塑料等化學(xué)品時(shí)，需要用小的有機(jī)分子組成大的、復(fù)雜的大分子，需要將碳原子連接在一起。但碳原子很穩(wěn)定，碳原子之間不易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。,方案：為了合成復(fù)雜的有機(jī)大分子 ，科學(xué)家要通過(guò)某些方法讓碳的化學(xué)性質(zhì)變活潑，更容易發(fā)生反應(yīng)，如利用格利亞試劑等。這類方法能有效地制造

2、出很多簡(jiǎn)單有機(jī)物，但當(dāng)化學(xué)家們?cè)噲D合成更為復(fù)雜的有機(jī)物時(shí)，往往有大量副產(chǎn)物。,交叉偶聯(lián)：就是兩個(gè)不同的有機(jī) 分子通過(guò)反應(yīng)連在了一起,1赫克(heck)反應(yīng) heck反應(yīng)是不飽和鹵代烴和烯 烴在強(qiáng)堿和鈀催化下生成取代烯 烴的反應(yīng) 。是一類形成與不飽和 雙鍵相連的新 cc鍵的重要反應(yīng)。,鈀催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng),2 根岸( ne g i s h i ) 反 應(yīng) n e g i s h i 反應(yīng)是指鹵代芳烴和有機(jī)鋅在 p d的催化下進(jìn)行的反應(yīng)。用有機(jī)鋅試劑和鹵代芳香烴的偶聯(lián)來(lái)增長(zhǎng)碳鏈。反應(yīng)中具有催化活性的是零價(jià)的金屬 m，反應(yīng)整體上經(jīng)過(guò)了鹵代烴對(duì)金屬的氧化加成、金屬轉(zhuǎn)移與還原消除這三步。,鈀催化的交叉偶

3、聯(lián)反應(yīng),3 鈴木( s u z u l d) 反應(yīng) s u z u k i 反應(yīng)通常指的是鹵代烴和有機(jī)硼試劑進(jìn)行的交叉偶聯(lián)反應(yīng)， 廣泛應(yīng)用于合成聯(lián)苯類化合物。對(duì)于其他各種金屬有機(jī)試劑 ，有機(jī)硼試劑有許多優(yōu)點(diǎn)： 如： 它可以和許多官能團(tuán)和諧相處 ； 其副產(chǎn)物毒性低，且容易進(jìn)行分離 ； 許多硼試劑易于合成， 對(duì)熱、 空氣、 水等穩(wěn)定性好、 容易操作等。,該成果的重要意義,如今 。 這三個(gè)反應(yīng)經(jīng)過(guò)不斷改進(jìn) 。 在化學(xué)界和工業(yè)界發(fā)揮了重要的作用已應(yīng)用于許多物質(zhì)的合成研究和 工業(yè)化生產(chǎn) 。 例如 h e c k反應(yīng)被用于合成抗癌藥物紫杉醇和抗炎癥藥物萘普生鈴木反應(yīng)則幫助合成了有機(jī)分子中一個(gè)體格特別巨大的

4、成員水螅毒素。科學(xué)家還嘗試用這些方法改造一種抗生素萬(wàn)古霉素的分子，用來(lái)殺滅有超強(qiáng)抗藥性的細(xì)菌。此外 ，利用這些方法合成的一些有機(jī)材料能夠發(fā)光 。可用于制造只有幾毫米厚、 像塑料薄膜一樣的顯示器。獲獎(jiǎng)成果不僅有學(xué)術(shù)價(jià)值，應(yīng)用范圍也很廣。已經(jīng)成為支撐現(xiàn)代工業(yè)文明的巨大力量。,諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)2009,糖體的結(jié)構(gòu)和功能研究,英國(guó)科學(xué)家 文卡特拉曼-拉馬克里希南,美國(guó)科學(xué)家 托馬斯施泰茨,以色列科學(xué)家 阿達(dá)-約納特,核糖體上合成蛋白質(zhì)的機(jī)理已經(jīng)弄明白的基礎(chǔ)上，科學(xué)界對(duì)核糖體本身的結(jié)構(gòu)并不清楚，使得無(wú)法繼續(xù)研究，并且了解核糖體的詳細(xì)結(jié)構(gòu)是項(xiàng)艱巨的任務(wù)因?yàn)樗瑪?shù)十萬(wàn)原子。 約納特博士用x光照射核糖體表面穿過(guò)

5、晶體層x射線衍射成由大大小小的點(diǎn)構(gòu)成的圖案，通過(guò)計(jì)算機(jī)可解讀其信息，重構(gòu)核糖內(nèi)部結(jié)構(gòu) 。讓數(shù)十萬(wàn)原子靜候繪圖并非易事。經(jīng)過(guò)2 5 0 0 0次 嘗試后1 9 8 0 年才造出第一個(gè)核糖體 晶體，而造出的晶體能產(chǎn)生x射線衍射圖像則花了2 0年的時(shí)間：成百萬(wàn)黑點(diǎn)包含 了所謂的大亞基中的原子排列的信息 ，該亞基構(gòu)成 了核糖體兩部分之一 。,該項(xiàng)研究的重大貢獻(xiàn)： 揭示了dna鏈上的編碼信息如何轉(zhuǎn)換成數(shù)千種組成生命的蛋白質(zhì) 。,美國(guó)化學(xué)協(xié)會(huì)主席托馬斯萊恩說(shuō)，約納特博士是獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的第四位女性 ，也是1 9 6 4年之后的首位女性。萊恩說(shuō)，這反映了“ 化學(xué)領(lǐng)域男女比例的巨大變化 ”現(xiàn)在5 0 以上的化

6、學(xué)學(xué)位由女性獲得。,如果需要核糖體去制蛋白質(zhì)，而它們本身就是蛋白質(zhì)，那到底誰(shuí)先出現(xiàn)?伯格博士說(shuō)，答案是核糖體起作用的核心由r n a組成。蛋白質(zhì)似乎是后加的。也就是說(shuō)，核糖體是“一個(gè)以rna為基礎(chǔ)的機(jī)制。它進(jìn)化出制造蛋白質(zhì)的能力”。如果核糖體依靠蛋白質(zhì)起作用，那會(huì)是悖論 ，“ rna學(xué)會(huì)了生成蛋白質(zhì)這就是進(jìn)化的關(guān)鍵點(diǎn) 。”,重要意義： 僅從醫(yī)學(xué)角度來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)工作已對(duì)醫(yī)學(xué)有重要意義：一些抗生素使細(xì)菌的核糖體出現(xiàn)故障，在對(duì)宿主無(wú)害的情況下抑制這些細(xì)菌。核糖體的研究正用于開(kāi)發(fā)新抗生素。,諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)2008,發(fā)現(xiàn)和研究綠色熒光蛋白(gfp),美國(guó)科學(xué)家 馬丁查爾菲,美國(guó)科學(xué)家 下村修,美國(guó)華裔化學(xué)家

7、 錢永健,綠色熒光蛋白,下村修 1962年在普林斯頓大 學(xué)做研究的時(shí)候已經(jīng)從一種 水母身上分離出綠色熒光蛋 白(gfp)。 gfp的結(jié)構(gòu)以及發(fā)光原理，到1990年代通過(guò)x光衍射才得到證實(shí) 。哥倫比亞大學(xué)的馬丁查爾菲成功地讓gfp基因在大腸桿菌和線蟲上表達(dá)成功 。,綠色熒光蛋白,90年代初分子生物學(xué)在聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(pcr)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)下，已經(jīng)有了很強(qiáng)的操縱基因的能力。比起蛋白來(lái)，在dna水平上對(duì)基因進(jìn)行裁接和修飾已經(jīng)是實(shí)驗(yàn)室常規(guī)操作。如果gfp可以在各個(gè)物種中準(zhǔn)確折疊發(fā)出熒光，那么只要在基因水平上把研究者感興趣的蛋白基因，接上gfp基因，然后轉(zhuǎn)移到細(xì)胞內(nèi)表達(dá)，就等于給被研究的蛋白帶上了一個(gè)熒

8、光標(biāo)簽。而這一切完全不涉及蛋白提純，標(biāo)記，蛋白微注射等技術(shù)，也就是說(shuō)，任何一個(gè)分子生物學(xué)家都有可能用熒光標(biāo)記自己研究的對(duì)象。而且gfp是一種無(wú)害無(wú)作用的蛋白，不用擔(dān)心對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生毒性。,綠色熒光蛋白,錢永健的貢獻(xiàn)，是利用他在活體熒光研究方面的豐富經(jīng)驗(yàn)，對(duì)gfp進(jìn)行改造，他的實(shí)驗(yàn)室利用定點(diǎn)突變改造出來(lái) egfp，不僅提高了熒光強(qiáng)度，更重要的可以在普通的熒光顯微鏡下用現(xiàn)有的熒光濾鏡觀察到，而且光譜單一，不會(huì)和其它熒光染料的光譜發(fā)生干擾。接著他的實(shí)驗(yàn)室又陸續(xù)推出了不同顏色的 gfp，如藍(lán)色(bfp)和黃色(yfp)的熒光蛋白。不同顏色不是為了好看，而是為了可以同時(shí)在同一個(gè)細(xì)胞或組織內(nèi)標(biāo)記多種蛋白或結(jié)構(gòu)，或者是在研究中把gfp標(biāo)記蛋白與其它熒光化合物同時(shí)使用?，F(xiàn)在世界各地實(shí)驗(yàn)室使用的gfp，都是經(jīng)過(guò)改造優(yōu)化了的，錢永健是這方面的先驅(qū)和領(lǐng)先人物。,該項(xiàng)成果的意義,多種顏色gfp的出現(xiàn)，還為以后研究蛋白之間的相互作用，蛋白分解等提供了無(wú)限的可能性。生物學(xué)家可以同時(shí)對(duì)多種基因進(jìn)行熒光標(biāo)記，然后根據(jù)活體內(nèi)的熒光顏色變化，判斷生物活動(dòng)進(jìn)程，此時(shí)熒光標(biāo)記不再是標(biāo)記蛋白在哪里，還能標(biāo)記活體內(nèi)的生物事件。,這張照片就是gfp