2001诺贝尔奖[特约]
2001年诺贝尔生理学奖
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2001-------key regulators of the cell cycle 题目：控制细胞周期的关键物质2001 年10 月8 日, 瑞典皇家科学院宣布本届诺贝尔生理学ö医学奖授予发现“细胞周期中关键调节剂(key regu lato rs) ”的美国L eland H. Hartw ell以及英国R. T imo thy Hun t 和Pau lM. N u rse 3 位科学家, 他们共获奖金100 万美元。
人体内亿万个细胞不断进行分裂, 以取代老化和死亡的细胞。
探索正常健康细胞的分裂周期, 是近年来生物医学领域的一项最有意义的突破, 因为它有助于科学家了解增殖失控的细胞(如癌细胞) 出现了哪些异常。
正是在这一重要领域, 3 位学者业绩斐然。
他们的工作阐明了高等生物体内调节细胞周期。
一．研究背景●细胞周期包括一下几个阶段：G1→S→G2→M●在G1期，细胞逐渐长大；尺寸到达一定程度的时候进入S期，●S期DNA开始合成，细胞复制遗传物质；●在G2期，细胞检查DNA复制是否完成，为细胞分裂作准备；●在M期，染色体分离，细胞分裂为两个子细胞，子细胞获得与父代完全相同的遗传信息。
●分裂完成后，子细胞进入G1期，开始下一轮细胞周期。
“细胞周期”( cell cycle)又称“细胞分裂周期”,是指细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的全过程。
1882 年, Kiel大学的解剖学教授Flem2ming即在光学显微镜下观察到形态明显变化的动物细胞有丝分裂现象。
此后,许多科学家做了大量的相关研究。
但由于早期科学发展的局限性,当时的科学家们仅仅认为有丝分裂期是细胞增殖的主要活动期,因此将细胞活动分为分裂期和静止期(间期) 。
他们更关注于有丝分裂时染色体的变化情况, 而对于细胞周期的分子调控机制研究甚少。
2001年诺贝尔生理学和医学奖
2001年诺贝尔生理学和医学奖细胞周期调控一、背景介绍2001年诺贝尔生理学医学奖授予美国西雅图弗瑞德•哈钦森癌症研究中心的Leia nd H Hartwell、英国伦敦皇家癌症研究基金会的Sir Paul M. Nurse和R. Timothy Hunt，以表彰获奖者们在细胞周期调控方面的卓越发现和贡献。
Leland H.Hartwell（1939年生）在上世纪60年代末便认识到用遗传学方法研究细胞周期的可能性。
他采用啤酒酵母细胞建立系统模型，经过一系列试验，分离出细胞周期基因发生突变的酵母细胞。
Hartwell和其他科学家相继发现了100多种与细胞周期调控相关的CDC基因族。
其中，Hartwell发现的CDC28调控细胞周期G1期进程的第一步，故又称为“start”基因。
另外，Hartwell在研究酵母细胞对辐射的敏感性基础上，提出了著名的“checkpoint ”概念，即当DNA受损时，细胞周期会停止。
这一现象的生理意义在于，在细胞进入下一个细胞周期之前能有足够的时间进行DNA修复。
后来，Hartwell将“ checkpoint ”的概念扩展到调控并保障细胞周期各期之间的正确顺序。
Sir Paul M.Nurse（1949年生）继Hartwell之后在70年代中期采用非渊粟酒裂殖酵母细胞为模型，发现了cdc2基因在细胞分裂（从G2期到有丝分裂期）调控方面起重要作用。
后来，他发现cdc2与Hartwell在啤酒酵母中发现的“ start”基因相同，还可调控从G1期到S期的转变。
因此，cdc2基因可调控细胞周期的不同阶段。
1987年，Nurse分离出人类的相应基因——CDK1。
Nurse发现CDK的活性依赖可逆性的磷酸化反应。
基于这些理论，又有一些人类的CDK分子相继被发现。
R. Timothy Hunt（1943年生）在80年代早期发现了第一个周期蛋白分子。
周期蛋白是一种在细胞周期中周期性产生和降解的蛋白质。
2001年诺贝尔化学奖简介(陈浩)
图14 离子液体中的不对称氢化反应
BACK
烯烃的不对称环氧化反应
催化剂
环氧化反应
BACK
• 2001年诺贝尔化学奖简介 讲解结束！谢谢！
领域的又一个里程碑。
• 此后，夏普雷斯又把不对称
氧化反应拓展到不对称双 羟基化反应。目前，不对称 环氧化反应和双羟基化反 应己成为世界上应用最为广泛
的化学反应。近年来，夏普雷 斯还发现了在理论和实际上 都具有重要意义。
诺尔斯发明
不对称催化氢化反应
BACK
• 野依良治 • (日本有机化学家)
• 1938年9月出生于日本兵库县芦屋市， • 1961年在日本京都大学工学院化学专业毕 业后留校作助教， • 1968年到名古屋大学理学院作副教授。 • 1967年获京都大学博士学位。 • 1969到1970年在美国哈佛大学留学， • 1972年33岁时成为名古屋大学教授，并担 任该校研究生院理学研究科主任至今。 • 2000年起任日本名古屋大学物质科学研究 中心主任。
• 虽然当时取得的结果并不是十分完美， 研究结果也只发表在英国化学会的 《化学通讯》上，但这是这一研究领 域获得突破的原始刨新性工作，它开
创了均相不对称催化合成手 性分子的先河。以这一反应为基
础，20世纪70年代初诺尔斯就在孟山 都公司利用不对称氢化方法实现了工 业合成治疗帕金森病的L-多巴这一手 性药物。
讲解人：陈浩
• 瑞典皇家科学院2001年10月10日宣 布，本年度诺贝尔化学奖授予三位 科学家，他们是:
美国孟山都公司的威廉 S．诺尔斯
（William S.Knowles)
日本名古屋大学的野依良治
（Ryoji Noyori)
美国斯克里普斯研究所的夏普雷斯
2001年诺贝尔化学奖简介
2001年诺贝尔化学奖简介瑞典皇家科学院于2001年10月10日宣布，将2001年诺贝尔化学奖奖金的一半授予美国科学家威廉·诺尔斯与日本科学家野依良治，以表彰他们在“手性催化氢化反应”领域所作出的贡献；奖金另一半授予美国科学家巴里·夏普莱斯，以表彰他在“手性催化氧化反应”领域所取得的成就。
威廉·诺尔斯的贡献是，他发现可以使用过渡金属来对手性分子进行氢化反应，以获得具有所需镜像形态的最终产品。
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L-DOPA就是根据诺尔斯的研究成果制造出来的。
而野依良治的贡献是进一步完善了用于氢化反应的手性催化剂的工艺。
巴里·夏普莱斯的成就是开发出了用于氧化反应的手性催化剂。
许多分子具有两种形态，这两种形态互为镜像，我们可以将这两种形态比喻成人的左手和右手，因此具有这样形态的分子被称为“手性分子”或“手征性分子”。
在自然状态下，其中一种镜像形态通常居支配地位。
但是，手性分子所具有的两种形态，在毒性等方面往往存在很大差别。
比如，在人体细胞中，手性分子的一种形态可能对人体合适有用，但另一种却可能有害。
药物中常常含有手性分子，这些手性分子两种镜像形态之间的差别甚至关系到人的生与死，如20世纪60年代就曾因此造成过酞胺哌啶酮（一种孕妇使用的镇定剂，已被禁用）灾难，导致1.2万名婴儿的生理缺陷。
因此，能够独立地获得手性分子的两种不同镜像形态极为重要。
而今年诺贝尔化学奖三名得主所作出的重要贡献就在于开发出可以催化重要反应的分子，从而能保证只获得手性分子的一种镜像形态。
这种催化剂分子本身也是一种手性分子，只需一个这样的催化剂分子，往往就可以产生数百万个具有所需镜像形态的分子。
据瑞典皇家科学院评价说，这三位获奖者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许多药物，都是根据他们的研究成果制造出来的。
2001年诺贝尔经济学奖获得者斯蒂格利茨
荣誉与公职
1979年 约翰·贝茨· 1979年 约翰·贝茨·克拉克奖 1983年 1983年 美国艺术与科学研究院 院士 1985年 1985年 美国经济学联合会副会 长 1988年 1988年 美国国家科学院院士
通信地址 Joseph Stigliz Economics Department Columbia University 1022 International Affairs Building 420 West 118 th Street New York, NY 10027 USA
他们指出，即使发生这种情况（对委托人而言， 他们指出，即使发生这种情况（对委托人而言，代理人的行动并非最优 ），委托人可能仍然偏好代理人参与其中的结果 委托人可能仍然偏好代理人参与其中的结果、 的），委托人可能仍然偏好代理人参与其中的结果、而非没有代理人参 与时的情形。例如在刑事审讯中， 与时的情形。例如在刑事审讯中，杀人嫌疑犯可能更偏爱雇用一个代理 人（律师）所产生的结果（定罪为过失杀人）、而不是没有代理人时的 律师）所产生的结果（定罪为过失杀人）、而不是没有代理人时的 ）、 结果（判处死刑）；当然，最符合委托人利益的结果（无罪释放） ）；当然 结果（判处死刑）；当然，最符合委托人利益的结果（无罪释放）可能 能过代理人的其他行动（例如向法官行贿、做伪证等）取得。 能过代理人的其他行动（例如向法官行贿、做伪证等）取得。由于委托 人不能根据可观测到的信息、完全推断代理人的真实行为， 人不能根据可观测到的信息、完全推断代理人的真实行为，因而他对代 理人的能力、 理人的能力、代理人根据委托人的利益采取行动的程度等无法获得准确 的了解。因此，斯蒂格利茨等将委托—代理关系的特征描述为：委托人 的了解。因此，斯蒂格利茨等将委托—代理关系的特征描述为： 由于部分非对称信息的存在而具有的风险的情形。 由于部分非对称信息的存在而具有的风险的情形。 2.信息甄别模型 2.信息甄别模型 阿克洛夫的“旧车市场模型”和斯彭斯的“劳动力市场模型”分别 阿克洛夫的“旧车市场模型”和斯彭斯的“劳动力市场模型” 对逆向选择的机理和信号传递的作用进行了分析， 对逆向选择的机理和信号传递的作用进行了分析，而斯蒂格利茨则提出 了信息甄别模型和保险市场模型， 了信息甄别模型和保险市场模型，大大拓展了经济学界对逆向选择和信 号理论的研究。 号理论的研究。
2001年诺贝尔化学奖简介
（合成手性物质） 拓展
野依良治发展 不对称环氧化反应 不对称双羟基化反应
夏普雷斯发现并发展
OVER
• 威廉· S· 诺尔斯 • (美国有机化学家)
• 来自美国密苏里州圣路易斯。 • 1917年出生(美国公民)。 • 1942年获哥仑比亚大学博士学位， 曾任职于美国圣路易斯Monsan例手性 合成工业化的例子，而且更重要的 是成为了不对称催化合成手性分子 的一面旗帜，极大地促进了这个研 究领域的发展。
• 此后，日本的野依良治对其工作进 行了创造性的发展。发明了以手性 双膦BINAP为代表的配体分子， 通过与合适的金属配位形成了
一系列新颖高效的手性催化 剂，用于不对称催化氢化反应，
• 这三位科学家的成就在于找到了有机 合成反应中的高效手性催化剂和
立体选择性反应的方法，可 以高效、方便地合成手性分 子的单一异构体。他们在发展不
对称催化反应方法的同时也促进了化 学工业和制药工业的进展，以满足人 们的健康需求。
• 不对称催化反应的产物是手性分子 • 手性是自然界的普遍特征。 • 构成自然界物质中的一些手性活性 分子虽然从原子组成来看是一
图14 离子液体中的不对称氢化反应
BACK
烯烃的不对称环氧化反应
催化剂
环氧化反应
BACK
• 2001年诺贝尔化学奖简介 讲解结束！谢谢！
BACK
• K-巴里-夏普雷斯 • (美国有机化学家)
• 来自美国加利福尼亚Scripps研究 学院。 • 1941年出生于美国宾西法尼亚州 费城。 • 1968年获斯坦福大学博士学位。 • 1990年起，任美国Scripps研究学 院化学教授。
BACK
• 反应停（酞胺哌啶酮）
2001年诺贝尔化学奖简介[方案]
![2001年诺贝尔化学奖简介[方案]](https://img.taocdn.com/s3/m/4d177d64f342336c1eb91a37f111f18583d00c07.png)
2001年諾貝爾化學獎簡介蔡蘊明譯自諾貝爾獎委員會公佈給大眾之新聞稿：http://www.nobel.se/chemistry/laureates/2001/public.html今年的諾貝爾化學獎是由三位科學家共同獲得，一位是曾在美國聖路易的孟山都(Monsanto)公司工作的諾爾斯(William S. Knowles)，另一位是日本名古屋大學的野依良治(Ryoji Noyori)，以及美國聖荷拉的斯克里普斯(Scripps)研究所的夏普勒斯(K. Barry Sharpless)。
得獎的原因主要是由於他們在催化性的不對稱合成上的貢獻，他們的成就對於學術的研究，新藥物及材料的發展是非常重要的，並且應用在許多藥物以及具生物活性的化合物之工業合成上。
以下簡介這個研究領域的一些背景資料，以及三位得獎者在這方面的貢獻。
鏡像的催化反應掌性的分子今年的諾貝爾化學獎，是與掌性(chiral)的分子如何用在加速以及控制重要的化學反應有關。
許多的生化分子就好像人的手一般，具有鏡像的性質，中文有時亦稱之為手性，而英文的chiral就是從希臘文的“手”演變而來的。
拿一個常見的胺基酸─丙胺酸(alanine)為例(圖一)，它具有兩種可能的結構，一個稱為(S)-丙胺酸，另一個則稱為(R)-丙胺酸，二者呈鏡像的關係，就好像兩隻手掌的關係一樣，這兩個分子不論我們如何在空間中旋轉它們，它們的結構都無法完全重合在一起，就如同左手與右手互為鏡像，但兩隻手沒有辦法完全重合，任何人都可以輕易區別左手和右手的，顯然的在圖一中的兩個結構在三度空間中的位置安排是不一樣的，其主要的原因在於中心位置的碳原子上接有四個不同的基團，H、CH3、NH2、COOH，而且這四個基團位於一個正四面體的四個角落，圖一中NH2及COOH與碳之間的鍵結以一個實線代表其位於紙面上，而粗黑的鍵代表是伸出紙面的，而虛線則是代表該鍵是伸入紙背的，這是化學家在紙上常用的表示方式。
2001诺贝尔获奖者报告
2001年诺贝尔奖获奖者情况介绍编辑：徐邦武鲁华玉军事医学科学院科技部编目录上篇正文第一章诺贝尔物理学奖获奖者情况介绍------------------------------------------------------- 2 第一节1、获奖者埃里克·康奈尔（美国）情况介绍--------------------------------------4第二节2、获奖者沃尔夫冈·凯特勒（德国）情况介绍-----------------------------------5第三节3、获奖者卡尔·韦曼（美国）情况介绍--------------------------------------------5第二章诺贝尔化学奖获奖者情况介绍---------------------------------------------------------- 7 第一节4、获奖者威廉·诺尔斯（美国）情况介绍-----------------------------------------7第二节5、获奖者野依良治（日本）情况介绍-----------------------------------------------8第三节6、获奖者巴里·夏普莱斯（美国）情况介绍--------------------------------------9第三章诺贝尔生理学及医学奖获奖者情况介绍--------------------------------------------- 11 第一节7、获奖者利兰·哈特韦尔（美国）情况介绍-----------------------------------12第二节8、获奖者保罗·诺斯（英国）情况介绍-----------------------------------------13第三节9、获奖者蒂姆希·汉特（英国）情况介绍--------------------------------------13第四章诺贝尔文学奖获奖者成就介绍---------------------------------------------------------15 第一节10、获奖者比迪亚达尔·奈保尔（英国）情况介绍-----------------------------15第五章诺贝尔和平奖获奖者情况介绍---------------------------------------------------------17 第一节11、获奖组织联合国情况介绍--------------------------------------------------------17第二节12、获奖者科菲·安南（联合国）情况介绍--------------------------------------17第六章“诺贝尔经济学奖”获奖者情况介绍-----------------------------------------------21 第一节13、获奖者乔治·阿克尔洛夫（美国）情况介绍-------------------------------22第二节14、获奖者迈克尔·斯彭斯（美国）情况介绍----------------------------------22第三节15、获奖者约瑟夫·斯蒂格里茨（美国）情况介绍----------------------------23下篇附录一、当今世界十大科学疑团----------------------------------------------------------------------25二、创新教育在中国-------------------------------------------------------------------------------26三、到诺贝尔的家乡去留学----------------------------------------------------------------------27四、诺贝尔奖“大师”身边中国弟子多-------------------------------------------------------28五、中国学生向诺贝尔奖“大师”们靠拢----------------------------------------------------29六、挪威设立『诺贝尔数学奖』----------------------------------------------------------------30七、没有“诺贝尔经济学奖”-------------------------------------------------------------------30上篇正文据斯德哥尔摩2001年4月28日消息：诺贝尔基金会宣布，今年的诺贝尔奖每个奖项的奖金数额增加了10万多美元，达到了982,600美元（实际上为94.6万美元）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
手性催化开创药物和材料合成的新领域
——2001年诺贝尔化学奖简介
2001年10月10日瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布，本年度的诺贝尔化学奖奖金的一半授予美国科学家威廉·诺尔斯（William S. Knowles）与日本科学家野依良治（Ryoji Noyori），以表彰他们在“手性催化氢化反应”领域所作出的贡献；奖金另一半授予美国科学家巴里·夏普莱斯（K. Barry Sharpless），以表彰他在“手性催化氧化反应”领域所取得的成就[1]。
威廉·诺尔斯，1917年出生于美国，1942年从哥伦比亚大学博士毕业，曾在孟山都公司（Monsanto）任职，1986年退休；野依良治, 1938出生于日本神户, 1967年京都大学博士毕业，1972年在名古屋大学任教授，并且从2000年起任名古屋大学材料科学研究中心主任；巴里·沙普利斯，1941年出生于美国宾夕法尼亚洲的费拉德尔菲亚, 1968在斯坦福大学博士毕业，1990年起在美国斯克里普斯研究所任化学教授（见图1）。
三位化学家对手性分子方面的研究不仅为新药和新材料的开发作出了巨大的贡献，而且在医药品和其它生物学活性物质方面的进展都具有重要意义。
图1 2001年诺贝尔化学奖获得者
自然界中分子的手性是很普遍的现象，许多天然产物和人体内的活性分子都是手性分子。
所谓手性是指物质的分子和它的镜象不能重叠，正如我们的左、右手虽然相象但不能重叠一样（如图2所示）。
（A）S-丙氨酸（B）R-丙氨酸
图2 丙氨酸的对应异构体
互为手性的分子是一对对应异构体，在药理领域，异构体中的一种可能具有疗效，而另一种可能不但无效甚至有害，如（+）葡萄糖在动物代谢中能起独特的作用，具有较高的营养价值，但其对映体（-）葡萄糖则不能被动物代谢；左旋的氯霉素有抗菌作用，但其对映体则无疗效；1960年出售的一种叫反应停的药物，该药物分子的一种对映异构体可以减弱孕妇妊娠反应，另一种对映异构体却易导致新生儿畸形损伤。
由此看来，在通过定向催化反应来得到高纯度、高产量的手性分子的某种镜像形态的应用领域种，选择合适的催化剂具有非常重要的药理与经济价值。
六十年代初，人们开始探索能否通过手性催化还原反应来生产对应异构体的目标产物。
诺尔斯想通过某种方法实现L-DOPA氨基酸的工业化生产，该物质对治疗帕金森疾病比较有效，结构测定可知它是膦的对映异体。
诺尔斯和他的同事多次实验后找到了手性催化合成L-DOPA的方法（如图3所示）。
此后，孟山都公司的L-DOPA 的合成都用二膦化氢DiPAMP作为原料，这比使用的铑的化合物多了一倍产率，并且产物中L-DOPA的纯度为97.5%。
这是首次将手性催化应用于药物合成工业。
图3 L-DOPA的合成
手性催化合成首先利用过渡金属合成手性催化剂，反应时手性被转移到非手
性分子中从而形成新的手性分子，即碳碳双键被氢分子加成的过程。
这类反应使一个单一的催化剂分子合成出数以万计的目标对映异构体，不仅有助于人们开展对有机分子的未知领域的研究，还为该领域的深入发展提供了重要基础。
日本科学家野依良治对这一反应又进行了更为集中的研究，开发了更适用、更普通的加氢反应催化剂。
1980年，野依良治和同事合成了BINAP的两个对映异构体，表明含铑的催化剂能实现氨基酸的某种对映异构的合成，且产率接近100%。
自20世纪80年代以来，Takasago公司一直用这种方法合成手性芳香物质。
其后野依良治又发现了应用更广泛的催化剂，他用其它过渡金属如钌——Ru (II)成功地替换了金属铑——Rh(I)。
Ru (II)-BINAP能使很多官能团氢化，这些反应对合成对映异构体具有极高的生产价值。
野依良治用Ru-BINAP 作为催化剂生产了(R)-1,2-propandiol（如图4所示）。
它也可作为在工业上用于合成抗菌素等类似的药品。
图4 (R)-1,2-propandiol的合成
中国科学院院士、北京大学医学部药学院张礼和教授认为野依良治开发的催化剂可以达到1比100 万的效率，也就是说用1克催化剂就可以合成1吨手性产物，这不仅大大增加了有机合成的速度，也提高了有机合成的产率，对研制新药、新材料开发有着重大的意义[3]。
如果说加氢的过程是在使双键饱和的同时减少官能团，那么氧化的过程就增加了分子的功能性，使它有可能形成更复杂的分子。
在手性催化加氢反应的稳步发展过程中，另一种用于氧化反应的手性催化剂诞生了。
如何实现手性催化氧化的工业化呢？沙普利斯在实验室作了不断的探索，1980年他在成功地进行了丙烯醇的手性催化氧化的实验，这个反应利用过渡金属
钛(Ti)作为催化剂，生成高纯度的手性环氧化物——环氧化(R)-丙烯醇，它用于生产β阻断药——一种治疗心脏病的药，合成路线如图5所示：
图5 环氧化(R)-丙烯醇的合成
环氧化物是合成各种有机物的中间产物。
许多科学家都认为在过去的十年间，沙普利斯的环氧化反应是最重要的合成反应。
这种合成方法开创了有机合成的新天地，不管在学术上还是在工业研究上它都有着非常广泛的应用。
在开创催化反应研究之前，定向合成手性分子非常困难，三位获奖科学家的贡献就在于他们找到了立体选择性合成的方法和催化剂，可以高效、快速地合成一种手性分子而不生成另一种，这为开发具有新特性的分子和物质开创了一个全新的领域。
目前人们已根据他们的研究成果研制出了抗生素、消炎药和心脏病药等许多药物。
基于这些开拓性的研究瑞典皇家科学院将2001年的诺贝尔化学奖授予这三位科学家以表彰他们在手性催化反应研究领域取得的巨大成就。
他们不仅推动了手性催化合成的研究，为这一领域的进一步发展提供了重要的工具，还帮助人们深入探索分子世界中的未知领域，从而促进化学、材料科学、生物学和药学的更快速地发展。
2001诺贝尔化学奖的颁发还给予中国科学家更多的启示，正如张礼和教授所说，诺贝尔科学奖的遴选标准——即有资格获得诺贝尔科学奖的成果，几乎都是开创性的基础研究，而且要经过一定时间的检验，才能显示出科研成果的意义所在。
中国科学家正在进行的研究将来也有可能获奖，但要获得诺贝尔奖不会是很快的事，这“一定要经过考验”。