诺贝尔奖得主中的双子寿星

2018-07-09 15:40朱安远
科技风 2018年30期
关键词:诺贝尔奖

摘要:2018年是1997年诺化奖得主博耶和斯科教授的百年华诞,他俩作为现健在诺奖得主中年龄最长的双子寿星而耀映诺坛。腺苷三磷酸(ATP)是细胞内能量流的重要物质和普遍载体,在所有动植物和微生物的新陈代谢中都扮演着极为重要的角色。ATP的发现和认识过程是20世纪生命科学领域的重大进展。简明扼要地介绍了博耶和斯科先生生平与家庭成员;主要学术成就与贡献以及所获荣衔与奖项;诺奖得主中的长寿寿星,同时还阐述了ATP的发现和认识简史以及与其相关联的诺奖得主概况。

关键词:诺贝尔奖(诺奖);诺贝尔物理学奖(诺物奖);諾贝尔化学奖(诺化奖);诺贝尔生理学或医学奖(诺医奖);诺贝尔自然科学奖(诺自科奖);长寿寿星;腺苷三磷酸(ATP);ATP酶(ATPase);ATP合酶(ATP synthase);离子泵;氧化磷酸化;电子传递链(ETC);化学渗透理论(学说);结合变换机制(BCM)

3 ATP的发现和认识简史以及博耶和斯科博士的主要学术成就与贡献

1929年德国生物化学家洛曼(Hans Karl Heinrich Adolf Lohmann,18981978)从骨骼肌和肝脏抽提物中首次分离出一种焦磷酸盐和AMP相联系的化合物,后来被证实它就是ATP。[1]洛曼在迈尔霍夫(1922PM22*)实验室的研究合作者是L.Jendrassik。同年哈佛医学院生物化学实验室的科学家也独立地分离出ATP。[2]1934年洛曼发现加入ATP可促使透析过的肌肉抽提物催化磷酸肌酸(CP)水解成肌酸(C)和无机磷酸盐Pi(inorganic phosphate),同时它被分解成AMP和2份磷酸。由此他推断ATP在以下磷酸肌酸水解过程中只是充当“辅酶”的角色:①AMP+2CP→ATP+2C;②ATP+2H2O→AMP+2Pi。这2个反应的总反应式是2CP+2H2O→2C+2Pi,这个反应式后被称为洛曼反应(Lohmann reaction)。1935年洛曼进一步地确定了ATP的分子式。同年前苏联(今俄罗斯)生物化学家恩格尔加德(Vladimir Aleksandrovich Engelgardt,18941984)首先注意到肌肉收缩需要ATP,故ATP曾被称为肌苷酸(inosinic acid)。此前,科学家们只是把ATP作为分解代谢的最终产物来看待。随着研究的深入,发现所有动植物和微生物的细胞内都含有ATP。英国生理学家和生物物理学家希尔(1922PM21*)在后来总结肌肉收缩能量变化的研究时,称ATP的发现是“肌肉生理研究的革命”。[3]

美国籍德国裔生物化学家李普曼(1944年入籍,1953PM22)自1930年代起就把研究重心转移到ATP方面,期间发现丙酮酸氧化和乙酸活化都同磷酸盐有某种联系。1941年他发表重要的综述性论文《磷酸键能在代谢中的产生和利用》,[4]阐述了磷酸键在能量转换和生物合成中的核心作用并首创“高能磷酸键”(energy–rich phosphate bonds)这一重要概念,文中还提出了ATP循环假说:异养生物(又称化养生物,包括绝大部分动物;与此相对的是光养/自养生物,包括绝大部分绿色植物和光合微生物)细胞从营养物分子,特别是碳水化合物、脂肪的降解过程中获取自由能,使ADP转化为ATP,然后ATP再通过降解,将其自由能供给细胞的需能。ATP是将细胞内产能过程所产生的自由能传递到需能过程的化学能通用中介载体。李普曼荣获诺医奖的理由是“因他发现辅酶A及其在中间代谢中的重要性”(for his discovery of co–enzyme A and its importance for intermediary metabolism)。

1948年英国生物化学家托德(1957CH)等人在实验室采用化学方法首次人工合成腺苷并随后合成ADP和ATP,[5]接着又率先人工合成黄霉素腺嘌呤二核苷酸FAD(flavin adenine dinucleotide)。[6]托德荣获诺化奖的理由是“因他对核苷酸及其辅酶的研究”(for his work on nucleotides and nucleotide co–enzymes)。

关于生物体内ATP形成机制的研究一直是生命科学家们所关注的重点和热点。早在1937年,丹麦生物化学家卡尔卡(Herman Moritz Kalckar,19081991)[7]就发现ATP合酶与细胞呼吸有关,从而开创了细胞呼吸研究之先河。19401950年代,科学家们进一步地观察到在细胞呼吸或光合作用期间,线粒体或叶绿体内的ATP浓度明显上升。

在活细胞中伴随着呼吸链的氧化过程所发生的能量转换和ATP的形成称氧化磷酸化(oxidative phosphorylation),关于其电子传递链ETC(electron transport chain)的偶联机理,目前学术界主要有以下3种假说:①化学偶联假说(chemical coupling hypothesis):1953年由澳大利亚生物化学家斯莱特(Edward Charles "Bill" Slater,FRS,19172016)首先提出,该假说认为电子传递过程释放的化学能导致含高能键中间产物的形成,后者被转移到ADP而形成ATP。[8]此假说在1950年代占据统治地位并流行一时,有关氧化磷酸化问题曾经几乎都用它来解释,但人们至今仍未能在线粒体中分离到与之相类似的高能共价中间产物。②构象偶联假说(conformational coupling hypothesis):1964年由博耶首先提出,[9]它认为呼吸链上的电子传递使呼吸链中蛋白质发生构象变换(即低能构象转变为高能构象),使能量暂时储存在肽链的折叠之中,然后这种高能形式通过ATP的合成而恢复其原来的构象。文献[10~12]是博耶在这方面进一步研究的重要著述。因测定构象甚为困难,支持此假说的实验证据太少。③化学渗透学说(chemiosmotic hypothesis):有时亦称化学渗透偶联学说。1961年英国生物化学家米切尔(1978CH)[13]基于有关ATP合酶与细胞呼吸之间的关联研究而首先提出,起初并未引人注意。该学说认为,细胞呼吸链的各组成成分在线粒体内膜中呈不对称分布。当电子在膜中迂回传递时,所释放的能量将质子(H+)由膜内(基质)泵至膜外(内外膜间隙),从而使内膜外的质子浓度高于内膜内,即内膜外较内膜内pH值更低一些。这样形成的跨膜质子电化学梯度包括2个内容:跨膜的电位差和膜内外的pH差。在这个梯度的驱动下,质子穿过膜上的ATPase复合体回流入膜内,其能量促使ADP+Pi合成ATP。[14]1966年该学说得以进一步完善而趋于成熟,[15]1974年认识到是跨膜质子驱动势推动ATP合酶催化合成ATP。[16]至1970年代中期,该学说已获大量实验证实而开始流行,最终由文献[17]通过囊泡重建方法而确立其统治地位:在人为施加电化学势的驱动下,含有纯净ATP合酶的囊泡催化了ATP的合成。实验表明,人为地改变酸碱环境,造成内膜两边的离子浓度差,也可促使ATP的形成。化学渗透学说很好地解释了线粒体内膜中电子传递、质子电化学梯度建立以及ADP磷酸化之间的关系,但也有不尽人意之处。[18]米切尔荣获诺化奖的理由是“因他通过制定化学渗透理论对理解生物能转换所作的贡献”(for his contribution to the understanding of biological energy transfer through the formulation of the chemiosmotic theory)。目前得到主流学界公认的是化学渗透理论,其余2个假说因实验证据不足而得不到学界普遍认可。

美国生物化学家戴维·格林(David Ezra Green,19101983)对氧化磷酸化和电子传递链的研究作出重要贡献,他亦是构象偶联假说的先驱。1977年美国《生物化学评论年刊》以《氧化磷酸化和光合磷酸化》专辑的形式发表了6位顶级专家的6篇综述和评论,[19]其中包括博耶的《捕获、传输和能量用途的耦合机制》一文,[20]他们都是化学渗透理论的支持者,因戴维·格林不赞同该理论而缺席。

1950年代初,英国生理学家肯尼斯(Richard Darwin Keynes,CBE,FRS,19192010)和艾伦·霍奇金(1963PM32)合作通过实验发现:①当神经元受到刺激时,Na+流入神经细胞(K+则流出神经细胞);待Na+再次流出时,其浓度差又恢复了。②当ATP被消耗时,Na+可能被转运出细胞。③通过抑制ATP合成可抑制来自细胞的Na+转运。离子浓度差的存在有助于维持动物细胞的渗透平衡和内环境的稳态。1954年(1956年正式发表论文[21])匈牙利生理学家加尔多什(Gyrgy Gárdos)发现红血细胞K+的吸收与ATP有关。1956年艾伦·霍奇金和肯尼斯报道注射ATP到被氰化钾中毒的枪乌贼巨大神经轴突不能使细胞逐出Na+的主动运输活动得到恢复。[22]在前人研究工作的基础上,斯科通过研究岸蟹[Carcinus maenas,限于资金他无法得到足够多的枪乌贼(即鱿鱼)巨大神经实验材料而只好采用此替代品]神经细胞膜于1957年发现了在活体细胞内维持Na+、K+平衡起主要作用的离子泵——钠钾泵(需钠离子和钾离子的共同参与才具有活性,因钠离子的外运与钾离子的内运相耦联而得名),[23~24]证实ATP酶与主动转运相关,这是人类首次发现的离子泵(文献[25]中认为钠钾泵以离子命名分类,值得商榷),开启了人类认识离子泵的先河,具有里程碑式的重大意义,也是斯科荣获诺化奖的研究成果。钠钾泵(Na+,K+ pump)的实质就是ATPase,即Na+,K+–ATPase的离子通道蛋白,[26]它可作为一种生物泵来跨膜转运离子。[27]钠钾泵普遍存在于动植物细胞中,具有重要的生理作用。1961年起科学家们又陆续发现了其他需要ATP的离子泵,如氢钾离子泵(H+,K+–ATPase,参与胃酸生成)和钙离子泵(Ca2+–ATPase,控制肌细胞收缩)等。[28]斯科估算后认为,细胞内约有1/3的ATP用来供钠钾泵活动,以维持细胞内外的离子浓度梯度。

美国纽约市公共卫生研究所的奥地利生物化学家吕克尔(Efraim Racker,19131991)小组于1960年成功地从线粒体内膜上分离出ATP合酶中的突出部分(水溶性,即亲水),由于它是首次被定义与细胞呼吸耦联的因子,故被命名为F1(factor 1),其直径只有8.5~9.0 nm。[29~30]1965年(次年发表)与香川康夫(Yasuo Kagawa)又解析出嵌膜部分(脂溶性,即疏水),被命名为Fo(factor of oligomycin)。[31~32]自此,将分离出来的这种蛋白质复合体统称为F1Fo–ATP合酶。F1延伸于基质中,含有5种肽链的9个亚基:3个α、3个β、1个γ、1个δ和1个ε,3个α和3个β交替排列,组成六聚环状定子。转轴是γ亚基,它被容纳在α亚基和β亚基环的中央腔内,β亚基负责催化ATP的合成或水解。Fo含有3种亚基:1个a、2个b和若干个c,不同物种的c亚基数目不同,通常为10~15个。[33]F1亚基由核基因编码,Fo亚基由线粒体ATP6和ATP8基因以及核基因共同编码。[34]叶绿体内的F1/Fo则分别记作CF1/CFo。[35]在博耶看来,所有酶都是美丽的,而ATP合酶则是其中结构最为精妙的。从结构的完美性来说,ATP合酶是当之无愧的“世界酶小姐”,博耶称其为“最美妙、最不寻常和最重要的生物分子”,这主要表现在它是迄今为止已经解析出详细三维结构的最大非对称体。[36]

生物分子马达是将化学能转化为力学能的生物大分子,它们广泛存在于细胞内,且常处在纳米尺度,故称纳米机器。生物分子马达能主动从环境中俘获“能量分子”ATP,借助热涨落来消耗ATP水解所释放出来的化学能,进而改变自己的构象。生物分子马达按运动形式分为线动和转动2大类。线动马达常常与特定轨道结合在一起,利用ATP水解所释放出来的化学能产生与轨道的相对运动,其作用机制与人造发动机类似。这类马达主要有肌球蛋白、驱动蛋白、动力蛋白和RNA聚合酶(RNA polymerase)[37]等。转动马达则类似于人造电动机,也由“转子”和“定子”2部分组成,这类马达包括鞭毛马达和ATP合酶等,它们往往是可逆的。ATP合酶广泛存在于细菌、叶绿体和线粒体膜上。它由2个转动马达Fo和F1共轴耦合而成。F1既是“电动机”又是“发电机”,它究竟是发电机(合成酶)还是电动机(水解酶)完全取决于其所处的生化环境,即膜内的ATP浓度和膜间质子梯度。[38~39]

1973年博耶小组通过对F1复合体的研究,在构象偶联假说的思想基础上而发展成为结合变换机制BCM(又译为束缚转变机制,binding change mechanism),建立了3个β位点的顺序构象变换与ATP合成的关系。[40~41]他们认为,ATP合酶F1内部转轴是γ亚基,其外围是交替形成圆柱形结构的α和β亚基,类似于一个可转动的三缸发动机。在穿过膜的质子流的驱动下,γ亚基转动而带动3个β和α亚基的旋转,因γ亚基结构的非轴对称性,在其旋转时会引起β亚基的构象发生变换,得到3种不同的形式(博耶称之为开放结构O态、松散结构L态和紧密结构T态),从而导致ATP的合成(马达每旋转1周合成3个ATP),故F1又被称为生命体内的“转动分子马达”(rotary molecular motor)。根据博耶的BCM理论,催化亚基3种构象状态的循环,即结合—绑定—释放可比喻为优美的“华尔兹三步舞曲”。[42]γ亚基在F1中的旋转运动使3个催化位点构象不对称是实现BCM的基础。BCM的2个基本要点:①ATP合成所需能量原则上是用于促进酶上紧密结合的ATP的释放和Pi+ADP的结合。②在净ATP形成过程中,酶上的各催化部位是高度协同地顺序发挥作用。博耶在综述文献[43]中列表清楚地表明了支持这2个基本要点的实验证据。BCM的ATP合酶催化模型分为3个步骤:①随着酶的构象变化,在催化位点上疏松结合的ADP+Pi与酶的结合变得紧密。②紧密结合的ADP+Pi被转化为ATP。③可能出现ATP的释放。此模型描述了每个催化亚基完成整个循环所需的反应步骤,3步反应都涉及到ATP合成过程中由质子驱动势所驱动的酶的构象变化。该机制表明ATP合成的步骤是其释放的能量结合ADP+Pi,这是了解ATP合酶机理的关键步骤。BCM提出后不久就得到一些间接实验证据的支持。1982年博耶小组在上述研究基础上又提出旋转催化(rotational catalysis)機制的最终解决方案。[44]1981年英国生物化学家和结构生物学家沃克(沃尔克)确定了ATP合酶中各组分蛋白质基因编码的DNA序列和氨基酸序列。1994年沃克小组(包括结晶学家)通过X射线衍射获得高分辩率(0.28 nm)的牛心线粒体ATP合酶晶体F1部分的三维结构图,证实在ATPase合成ATP的催化循环中,γ亚基在结构上是非轴对称的,与γ亚基直接接触的3个β亚基的确有不同构象,从而有力地支持了博耶等人提出的相关理论。[45~46]2000年德国科学家采用电镜测得了ATP合酶的全貌。[47]

在ATPase的酶学模型中,验证其γ轴是否旋转占有重要的中心地位。1995年美国科学家运用化学交联(chemical cross–bonding)技术首先观察到ATP合酶在ATP的合成和水解过程中的旋转现象,证实γ亚基可以依次与3个β亚基发生相互作用。[48]在F1“自动性”(motility)单分子研究方面的突破性进展则是由日本科学家完成的,1997年他们报道ATP合成酵素F1可通过水解ATP造成γ亚基的旋转,采用荧光标记,通过显微镜直接观察到F1–ATP合酶的γ亚基单分子自发顺时针旋转并实时录像,[49]这个堪称精美绝伦的工作是生命科学史上的经典实验之一,为博耶等人提出的关于ATP合酶的结合变换和旋转催化机制提供了最有力的绝妙实验证据。[50~51]这种“自动性”旋转现象稍后又被德国科学家借助于光谱学技术(分光镜)观察到,[52]1999年日本科学家利用直接观察法也观察到同样的现象。[53]

4 1997年诺贝尔化学奖

1997年10月15日(星期三),瑞典皇家科学院宣布授予丹麦奥胡斯大学斯科教授、美国加利福尼亚大学洛杉矶分校博耶接教授和英国剑桥大学医学研究委员会分子生物学实验室(LMB)高级科学家(Senior Scientist,始于1982年)沃克(Sir John Ernest Walker,1999KBE,1995FRS,FMedSci,1941.01.07,1969年获牛津大学化学PhD,1997CH33)以当年诺贝尔化学奖。表彰斯科博士“因首次发现细胞中钠离子和钾离子转运的ATP酶”(for the first discovery of an ion–transporting enzyme,Na+,K+–ATPase),表彰博耶博士和沃克博士“因他们对ATP合成过程中酶催化机制的阐释”(for their elucidation of the enzymatic mechanism underlying the synthesis of adenosine triphosphate(ATP))。斯科獲得当年诺奖奖金750万SEK(当时约合98.7万USD)的一半,博耶和沃克则均分另一半。他们是诺化奖历史上的第126~128位得主(桑格只计1位)和诺奖历史上的第675~677位得主(4位双料诺奖得主只分别各计1位)。

上述3人因参与高能化合物ATP转化酶的开创性工作而获奖。斯科的主要贡献是率先发现钠钾泵(一种ATPase),博耶和沃克因从事ATP合酶的开创性基础研究而获奖。博耶首先提出结合变换机制并阐明由ADP+Pi+能量生成ATP的步骤,沃克则获得了ATP合酶F1部分的三维结构图并建立了F1部分的结构模型。沃克的工作进一步证实了博耶提出的作用机制和原理,在很大程度上充实了博耶的工作。[54~57]

斯科、博耶和沃克都参加了当年传统的诺奖颁奖典礼,斯科作为3位获奖者的代表发表了晚宴致辞(Banquet Speech)。颁奖前2天,即1997年12月8日,他们仨各自履行了诺奖得主的义务,在斯德哥尔摩分别发表了题为《钠—钾泵的鉴定》(The Identification of the Sodium–Potassium Pump)、《能量、生命与ATP》(Energy,Life,and ATP)和《通过旋转催化的ATP合成》(ATP Synthesis by Rotary Catalysis)的诺贝尔演讲(Nobel Lecture)。

5 诺奖得主中的长寿寿星

截至2017年,全世界共有892人896人次(PH=207,CH=178,PM=214,LI=114,PE=104,ES=79)赢得诺奖,另有24个组织机构在25个年度内27次荣获诺和奖。双料诺奖得主仅4人:居里夫人(1903PH33+1911CH)、鲍林(1954CH+1962PE*)、巴丁(1956PH32+1972PH31)和桑格(1958CH+1980CH33)。[58~62]已逝诺奖得主总人数是596(PH=125,CH=112,PH & CH=1,PM=147,LI=97,PE=72,CH & PE=1,ES=41),尚健在诺奖得主总人数是296(PH=80,CH=63,PM=67,LI=17,PE=31,ES=38)。已逝诺奖得主享年最高者TOP12见表2(其中逾期颐之年者只有前2位),现健在诺奖得主年龄最大者TOP12见表3(其中前2位已迈进期颐之年)。[63~65]

若以每年年底诺奖得主健在总人数计,以2014年和2017年的各296人为最多,其次则是2011/2012/2015年的各295人。[66~68]

6 博耶和斯科教授所获荣衔与奖项

博耶教授于1968年当选为美国艺术与科学院(AAAS)院士,1970年当选为美国国家科学院(NAS)院士。19511953年任美国化学学会明尼苏达分会会长,19591960年任美国化学学会生物化学分会会长,19691970年任美国生物化学学会会长,他还是美国化学学会会员和美国科学家联合会(Federation of American Scientists)董事会成员。1981年被遴选为UCLA的研究讲座(faculty research lecturer),这是该校的最高学术荣誉。博耶教授获得的荣誉博士(honorary doctorate)称号依次有斯德哥尔摩大学(1974年)、明尼苏达大学(1996年)和威斯康星大学(1998年)。

斯科教授于1978年当选为欧洲分子生物学组织EMBO(European Molecular Biology Organization,1964.07.12在瑞士注册成立)会员,1988年当选为美国国家科学院外籍院士(FHM),1993年当选为欧洲科学院(Academia Europaea,1988)生理学与神经科学学部院士,1999年当选为美国艺术与科学院外籍院士。他还是丹麦皇家科学院(Kongelige Danske Videnskabernes Selskab;Royal Danish Academy of Sciences and Letters,1742.11.13)院士、德国利奥波第那科学院(Deutsche Akademie der Naturforscher Leopoldina;German Academy of Sciences Leopoldina,2007年升格为德国国家科学院,1652.01.01)外籍院士、美国生理学学会APS(American Physiological Society,1887)和日本生物化学学会外籍会员。

除諾奖以外,博耶和斯科博士所获奖项一览表见表4。

7 结束语

博耶教授对中国人民怀有深厚的友好感情,他曾寄语中国青年“你们的祖国是个了不起的国家,拥有灿烂的文化和杰出的人民。你们有能力为自己和他人缔造精彩的未来。”[81]

为诺奖得主撰写百年华诞纪念专文是萦绕笔者心头已久的夙愿,笔者曾花费很大精力和功夫,2014年早早就准备好了“隆重庆贺汤斯教授百年华诞”一文,无奈天不遂愿,“红色(喜庆)”变“黑色(哀悼)”,深为憾事。[82~87]博耶和斯科教授同是1997年诺化奖得主,2018年又先后迈进期颐之年,这种情形是空前的,在可预见的相当长一段时间内也应是绝后的。今年适逢俩老的百年华诞,此乃诺坛盛事,笔者心愿即遂,顿觉心旷神怡,好不惬意。借此良机,特衷心祝愿俩老健健康康地齐奔茶寿(108岁)!

补记四则:

2018年6月8日上午,全国高考统一进行文科综合或理科综合科目考试。新课标全国卷I卷理综科目单选题第8题(分值6分)是“下列说法错误的是:A.蔗糖、果糖和麦芽糖均为双糖。B.酶是一类具有高选择催化性能的蛋白质。C.植物油含不饱和脂肪酸酯,能使Br2/CCl4褪色。D.淀粉和纤维素水解的最终产物均为葡萄糖。”因果糖是单糖,显然A是错误的,B之描述则过于绝对,倘若用一句话来给“酶”下定义,像B那样说肯定是不全面和不严谨的。绝大多数酶是蛋白质,但RNA也可能是酶。1982年核酶(ribozyme)一词被正式提出,用以表示具有酶催化功能的RNA,它可以降解特异的mRNA序列。核酶的发现打破了酶是蛋白质的传统观念。奥尔特曼(1989CH21)和切赫(1989CH22)“因他们发现RNA的催化功能”(for their discovery of catalytic properties of RNA)而荣获诺化奖。6月11日,10省(福建、河南、河北、山西、江西、湖北、湖南、广东、安徽、山东)考试院都发布公告称,考生单选A或B均给6分。

2018年6月11日13时20分,笔者在网上浏览时,意外惊悉斯科教授已于2018年5月28日仙逝于丹麦奥胡斯市郊区的里斯考,安详地在睡梦中逝去,享年99.6380岁(在所有已逝诺奖得主中名列第4),离迈进百岁仅差一步之遥(133天),笔者特谨致沉痛哀悼。斯科教授是诺化奖历史上的第115位逝者和诺奖历史上的第601位逝者。斯科教授最后一篇学术论文是以致编辑信(Letter to the Editor)的方式刊发于2015年爱思唯尔(Elsevier)国际化多媒体出版集团旗下的《精神病学研究杂志》。[88]奥胡斯大学生物医学研究所新扩建的一座大楼将于2018年10月竣工并被命名为“斯科大楼”(Skou Building),以纪念该校首位诺奖得主。

2018年6月25日8时53分,笔者在习惯性例行浏览诺奖官网时,又惊悉博耶教授因呼吸衰竭于2018年6月2日在美国加州洛杉矶的寓所不幸驾鹤西归,享年99.8388岁(在所有已逝诺奖得主中名列第3),离迈进百岁仅差一步之遥(59天)。两个“红色(喜庆)”竟然全都变成“黑色(哀悼)”,天意乎,奈何,悲哉!笔者为此心情十分郁闷,特遥致沉痛哀悼。博耶教授是诺化奖历史上的第116位逝者和诺奖历史上的第602位逝者。斯科和博耶教授同年出生、同时赢得诺化奖,又同年仅相隔5天便双双高寿(100岁)离世,缘分确实不浅。世界科坛顿失两位伟人,悲乎哉,不亦痛矣。

表2中的阿尔维德·卡尔松教授已于2018年6月29日在瑞典哥德堡逝世,享年95.4276岁。他是诺医奖历史上的第150位逝者和诺奖历史上的第603位逝者。因本文提前半年就已准备就绪,文中内容现基本上不做改动,按原样刊出,以作为历史记录。

参考文献:

[1]K.Lohmann.ber die pyrophosphatfraktion im muskel[J].Naturwissenschaften,1929.08,17(31):624625.

[2]Cyrus H.Fiske,Yellapragada Subbarow.Phosphorus compounds of muscle and liver[J].Science,1929.10.18,70(1816):381382.

[3]任衍钢,樊广岳.ATP研究历程[J].生物学通报,2010,45(12):5658.

[4]Fritz Lipmann.Metabolic generation and utilization of phosphate bond energy[A].Advances in enzymology and related subjects of biochemistry vol.1[C].1941:99162.

[5]J.Baddiley,A.M.Michelson,A.R.Todd.Synthesis of adenosine triphosphate[J].Nature,1948.05.15,161(4098):761762.

[6]郭晓强.酶的研究与生命科学(一):酶本质的理解和认识[J].自然杂志,2014,36(3):208217.

[7]李潇.Herman M.Kalckar传记——生物学研究50年,从氧化磷酸化到需能转运的调控[J].生命的化学(中国生物化学会通讯),1992,12(4):2729.

[8]E.C.Slater.Mechanism of phosphorylation in the respiratory chain[J].Nature,1953.11.28,172(4387):975978.

[9]P.D.Boyer.Carboxyl activation as a possible common reaction in substratelevel and oxidation phosphorylation and in muscle contraction[A].Tsoo E.King,Howard S.Mason,Martin Morrison,Eds.Proceedings of a Symposium Held in Amherst,Massachusetts,July 1519,1964:Oxidases and related redox systems Volume Two[C].New York,NY.:John Wiley & Sons,Inc.,1965:9941017.

[10]P.D.Boyer.Conformational coupling in biological energy transductions[A].L.Ernster,R.W.Estabrook,E.C.Slater,Eds.Dynamics of energytransducing membranes[C].Amsterdam:Elsevier,1974:289301.

[11]P.D.Boyer.A model for conformational coupling of membrane potential and proton translocation to ATP synthesis and to active transport[J].FEBS Letters,1975.10.15,58(1):16.

[12]P.D.Boyer.Conformational coupling in oxidative phosphorylation and photophosphorylation[J].Trends in Biochemical Sciences,1977.02,2(2):3841.

[13]卢义钦.纪念“化学渗透学说”的创建人——Peter Mitchell(19201992)[J].生命的化学,1993,13(1):3839.

[14]P.Mitchell.Coupling of phosphorylation to electron and hydrogen transfer by a chemiosmotic type of mechanism[J].Nature,1961.07.08,191(4784):144148.

[15]P.Mitchell.Chemiosmotic Coupling in Oxidative and Photosynthetic Phosphorylation[J].Biological Reviews,1966,41(3):445502.

[16]P.Mitchell.A chemiosmotic molecular mechanism for protontranslocating adenosine triphosphatases[J].FEBS(The Federation of European Biochemical Societies) Letters,1974.07.15,43(2):189194.

[17]N.Sone,M.Yoshida,H.Hirata,Y.Kagawa.Adenosine triphosphate synthesis by electrochemical proton gradient in vesicles reconstituted from purified adenosine triphosphatase and phospholipids of thermophilic bacterium[J].The Journal of Biological Chemistry,1977.05.01,252(9):29562960.

[18]杨福愉.有关Mitchell化学渗透假说的一些争议[J].生物化学与生物物理进展,1985 (2):28.

[19]P.D.Boyer,Britton Chance,Lars Ernster,Peter Mitchell,Efraim Racker,E.C.Slater.Oxidative Phosphorylation and Photophosphorylation[J].Annual Review of Biochemistry,1977.07,46(6):9551026.

[20]P.D.Boyer.Coupling mechanisms in capture,transmission,and use of energy[J].Annual Review of Biochemistry,1977.07,46(6):957966.

[21]Gyrgy Gárdos.The permeability of human erythrocytes to potassium[J].Acta physiologica Academiae Scientiarum Hungaricae,1956,10(24):185189.

[22]A.L.Hodgkin,R.D.Keynes.Experiments on the injection of substances into squid giant axons by means of a microsyringe[J].The Journal of physiology,1956.03.01,131(3):592616.

[23]J.C.Skou.The influence of some cations on an adenosine triphosphatase from peripheral nerves[J].Biochimica et Biophysica Acta,1957.02,23(2):394401.

[24]任衍鋼.钠钾泵是怎样发现的[J].生物学通报,2011,46(3):6062.

[25]高震.人体能量来源机理及刺激传导的ATP酶新说与诺贝尔奖[J].生物学杂志,2001,18(4):910,6.

[26]吴祺.让我们了解些细胞的化学——2003年诺贝尔化学奖简介[J].中学化学教学参考,2004 (1~2):8889.

[27]J.C.Skou,M.Esmann.The Na,KATPase[J].Journal of Bioenergetics and Biomembranes,1992,24(3):249261.

[28]郭晓强.酶的研究与生命科学(二):氧化酶和ATP酶的研究[J].自然杂志,2014,37(3):205214.

[29]Maynard E.Pullman,Harvey S.Penefsky,Anima Datta,E.Racker.Partial resolution of the enzymes catalyzing oxidative phosphorylation.I.Purification and properties of soluble,dinitrophenolstimulated adenosine triphosphatase[J].The Journal of Biological Chemistry,1960.11.01(Received 1960.05.20),235(11):33223329.

[30]Harvey S.Penefsky,Maynard E.Pullman,Anima Datta,E.Racker.Partial resolution of the enzymes catalyzing oxidative phosphorylation.II.Participation of a soluble adenosine triphosphatase in oxidative phosphorylation[J].The Journal of Biological Chemistry,1960.11.01(Received 1960.05.20),235(11):33303336.

[31]Y.Kagawa,E.Racker.Partial resolution of the enzymes catalyzing oxidative phosphorylation.VIII.Properties of a factor conferring oligomycin sensitivity on mitochondrial adenosine triphosphatase[J].The Journal of Biological Chemistry,1966.05.25(Received 1965.10.04),241(10):24612466.

[32]Y.Kagawa,E.Racker.Partial resolution of the enzymes catalyzing oxidative phosphorylation.IX.Reconstruction of oligomycinsensitive adenosine triphosphatase[J].The Journal of Biological Chemistry,1966.05.25(Received 1965.10.04),241(10):24672474.

[33]柳昭明,冯红.ATP合酶的研究进展[J].天津科技,2016,13(5):3439.

[34]赵婷,牛超,阮丹丹,南佳,丛维涛,金利泰.ATP合成酶的翻译后修饰[J].药物生物技术,2014,21(1):9194.

[35]倪张林.叶绿体ATP合酶CF1的小亚基结构与功能[D].上海:中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所博士学位论文,2004.

[36]P.D.Boyer.The ATP synthasea splendid molecular machine[J].Annual Review in Biochemistry,1997.07,66:717749.

[37]郭晓强.酶的研究与生命科学(三):分子生物学酶的发现和应用[J].自然杂志,2014,37(5):369380.

[38]舒咬根.生物分子马达的定向输运机制及其ATP水解动力学[D].厦门:厦门大学博士学位论文,2004.

[39]舒咬根,欧阳钟灿.转动分子马达:ATP合成酶[J].自然杂志,2007,29(5):249254.

[40]P.D.Boyer,Richard L.Cross,William Momsen.A new concept for energy coupling in oxidative phosphorylation based on a molecular explanation of the oxygen exchange reactions[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,1973.10,70(10):28372839.

[41]P.D.Boyer.The bindingchange mechanism of ATP synthesis[A].Chuan Pu Lee,Gottfried Schatz,Lars Ernster,Eds.Membrane bioenergetics[C].Reading,MA.:AddisonWesley,1979:476479.

[42]張劲,郑胜礼.ATP的合成机制教学方法探讨[J].安徽农业科学,2014,42(3):960961.

[43]P.D.Boyer.The binding change mechanism for ATP synthaseSome probabilities and possibilities[J].Biochimica et Biophysica Acta,1993.01.08,1140(3):215250.

[44]Michael J.Gresser,Jill A.Myers,P.D.Boyer.Catalytic site cooperativity of beef heart mitochondrial F1 adenosine triphosphatase.Correlations of initial velocity,bound intermediate,and oxygen exchange measurements with an alternating threesite model[J].The Journal of Biological Chemistry,1982.10.25(Received 1982.02.26),257(20):1203012038.

[45]Jan Pieter Abrahams,Andrew G.W.Leslie,René Lutter,John E.Walker.Structure at 2.8 resolution of F1ATPase from bovine heart mitochondria[J].Nature,1994.08.25(Received 1994.06.21,Accepted 1994.07.19),370(6491):621628.

[46]田亮,张新夷.揭示生命能量之源——ATP合酶三维结构的同步辐射研究[J].核技术,2003,26(1):28.

[47]B.Bttcher,P.Grber.The structure of the H+ATP synthase from chloroplasts and its subcomplexes as revealed by electron microscopy[J].Biochimica et Biophysica Acta,2000.05.31,1458(2~3):404416.

[48]T.M.Duncan,V.V.Bulygin,Y.Zhou,M.L.Hutcheon,Richard L.Cross.Rotation of subunits during catalysis by Escherichia coli F1ATPase[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,1995.11.21,92(24):1096410968.

[49]Hiroyuki Noji,Ryohei Yasuda,Masasuke Yoshida,Kazuhiko Kinosita,Jr..Direct observation of the rotation of F1ATPase[J].Nature,1997.03.20(Received 1996.11.11,Accepted 1997.01.07),386(6622):299302.

[50]石晓冰,沈允钢.ATP合酶:自然界最小的旋转发动机[J].生命的化学,1999,19(5):225229.

[51]杨福愉.ATP合酶:一个最小的蛋白质分子转动马达[J].医学分子生物学杂志,2005,2(4):243249.

[52]D.Sabbert,S.Engelbrecht,Wolfgang Junge.Functional and idling rotatory motion within F1ATPase[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,1997.04.29,94(9):44014405.

[53]Y.Sambongi,Y.Iko,M.Tanabe,H.Omote,A.IwamotoKihara,I.Ueda,T.Yanagida,Y.Wada,M.Futai.Mechanical rotation of the c subunit oligomer in ATP synthase(FoF1):direct observation[J].Science,1999.11.01,286(5445):17221724.

[54]王恩多.1997年度諾贝尔化学奖评介:ATP合成酶和Na+,K+ATP酶[J].科学,1998,50(1):6062.

[55]周筠梅.ATP合成酶的结合变化机制和旋转催化——1997年诺贝尔化学奖的部分工作介绍[J].生物化学与生物物理进展,1998,25(1):917.

[56]吴大庆,张庭芳.驱动生命之轮——1997年诺贝尔化学奖简介[J].大学化学,1998,13(3):14.

[57]郭保章.揭开生命过程中能量转换的奥秘——1997年诺贝尔化学奖述评[J].化学教育,1999 (3):46.

[58]朱安远,郭华珍,朱婧姝.历届诺贝尔奖得主国籍的分布研究(上)[J].中国市场(营销版),2015,22(6):167172,176.

[59]朱安远,郭华珍,朱婧姝.历届诺贝尔奖得主国籍的分布研究(下)[J].中国市场(物流版),2015,22(7):140151.

[60]朱安远.美国哥伦比亚大学的诺贝尔奖得主概览(上)[J].科技风,2018 (15):203209.

[61]朱安远.美国哥伦比亚大学的诺贝尔奖得主概览(中)[J].科技风,2018 (16):205216.

[62]朱安远.美国哥伦比亚大学的诺贝尔奖得主概览(下)[J].科技风,2018 (24):211218.

[63]朱安远,朱婧姝,郭华珍.历届诺贝尔奖得主各种年龄(年限)的分布研究(上)[J].中国市场(物流版),2015,22(2):130138.

[64]朱安远,朱婧姝,郭华珍.历届诺贝尔奖得主各种年龄(年限)的分布研究(下)[J].中国市场(营销版),2015,22(1):145152,156.

[65]朱安远,郭华珍,朱婧姝.历届诺贝尔奖得主出生时间的统计分析与研究[J].中国市场(物流版),2013,20(34):158166.

[66]朱安远.诺贝尔奖得主最为悲伤的一年——2013年[J].中国市场(营销版),2014,21(26):153158.

[67]朱安远,朱婧姝,郭华珍.诺贝尔奖及诺贝尔奖得主大盘点(上)[J].中国市场(营销版),2016,23(27):213223.

[68]朱安远,朱婧姝,郭华珍.诺贝尔奖及诺贝尔奖得主大盘点(下)[J].中国市场(营销版),2016,23(31):252260,288.

[69]朱安远,朱婧姝.享年次高的诺贝尔奖得主——新制度经济学大师罗纳德·科斯[J].中国市场(营销版),2014,21(34):159167,178.

[70]朱安远,郭华珍.杨振宁和李政道教授获诺贝尔奖提名情况探微——纪念中国人首次荣膺诺贝尔奖60周年(上)[J].科技风,2017 (19):222226.

[71]朱安远,郭华珍.杨振宁和李政道教授获诺贝尔奖提名情况探微——纪念中国人首次荣膺诺贝尔奖60周年(中)[J].科技风,2017 (20):183188.

[72]朱安远,郭华珍.杨振宁和李政道教授获诺贝尔奖提名情况探微——纪念中国人首次荣膺诺贝尔奖60周年(下)[J].科技风,2017 (21):217222.

[73]朱安远,郭华珍.青蒿素之母——2015年诺贝尔生理学或医学奖新科得主屠呦呦(一)[J].中国市场(营销版),2016,23(9):199208.

[74]朱安远,郭华珍.青蒿素之母——2015年诺贝尔生理学或医学奖新科得主屠呦呦(二)[J].中国市场(营销版),2016,23(14):186194.

[75]朱安远,郭华珍.青蒿素之母——2015年诺贝尔生理学或医学奖新科得主屠呦呦(三)[J].中国市场(营销版),2016,23(18):233245.

[76]朱安远,郭华珍.青蒿素之母——2015年诺贝尔生理学或医学奖新科得主屠呦呦(四)[J].中国市场(营销版),2016,23(22):260272.

[77]Jens Christian Skou[EB/OL].https://www.aeinfo.org/ae/Member/Skou_Jens_Christian/,20180412.

[78]FEBS Medals:The Datta Lecture and Medal[EB/OL].https://www.febs.org/ouractivities/awards/medals/,20180412.

[79]Swedish Society for Anthropology and Geography[EB/OL].https://en.wikipedia.org/wiki/Swedish_Society_for_Anthropology_and_Geography,20180412.

[80]Guy Dirheimer,Horst Feldmann.Fifty Years of FEBS:A Memoir 1964 to 2013[M].WileyBlackwell,2014.

[81][美國]Paul Delos Boyer.与中国青年谈谈心(Some thoughts for the youth China)[J].廖红,译.英语沙龙,2003 (8):2021.

[82]朱安远.激光之父:1964年诺贝尔物理学奖得主汤斯博士——深切缅怀汤斯教授逝世1周年(一)[J].中国市场(营销版),2016,23(1):190197.

[83]朱安远.激光之父:1964年诺贝尔物理学奖得主汤斯博士——深切缅怀汤斯教授逝世1周年(二)[J].中国市场(营销版),2016,23(5):167175,198.

[84]朱安远.激光之父:1964年诺贝尔物理学奖得主汤斯博士——深切缅怀汤斯教授逝世1周年(三)[J].中国市场(营销版),2016,23(9):185193.

[85]朱安远.激光之父:1964年诺贝尔物理学奖得主汤斯博士——深切缅怀汤斯教授逝世1周年(四)[J].中国市场(营销版),2016,23(14):173182.

[86]朱安远.激光之父:1964年诺贝尔物理学奖得主汤斯博士——深切缅怀汤斯教授逝世1周年(五)[J].中国市场(营销版),2016,23(18):216227.

[87]朱安远.激光之父:1964年诺贝尔物理学奖得主汤斯博士——深切缅怀汤斯教授逝世1周年(六)[J].中国市场(营销版),2016,23(22):247257.

[88]Jens C. Skou. Consideration on bipolar manio-depressive disease and the effect of Lithium. A neurophysiological view on mental disorders [J]. Journal of Psychiatric Research,2015.02.01(Received 2014.09.20,Published online 2014.11.19),61:237-238.

作者简介:朱安远(1964),男,湖南邵东县人,工学学士(工业电气自动化专业),北京金自天正智能控制股份有限公司(股票代码:600560)市场营销中心销售总监和高级销售经理,高级工程师,主要从事工业自动化(尤其是冶金自动化三电系统)领域的市场营销和应用工作。兴趣和涉猎领域广泛,近期四大研究主题:①低压变流器电流过载能力指标:关注此事起始于1999年。基于低压交直流变流器,笔者首创电流过载能力指标的普适化四要素原则、等效电流系数学说和缺陷理论(可用于判断变流器的各种原始电流数据是否自洽),首开系统性定量分析研究电流过载能力指标之先河,开辟了变流器电流过载能力指标研究这一新领域。②诺贝尔奖获奖者:喜好此事起源于1981年,自称诺迷(类似于球迷、邮迷、歌迷或影迷),酷爱研究诺贝尔奖得主且乐此不疲,倡议在国际上创建诺学(The Study of Nobel Prizes,类似于中国的红学)。③总体标准差的统计估计方法:研究兴趣发端于笔者1987年对概率论与数理统计的系统性归纳和总结,自学过模糊数学。④陆家羲及组合数学:热心于此事肇始于陆家羲悲喜交加年和陆老师的忌年——1983年。业余爱好:数学、百科知识、集邮、彩票研究和灯谜等。Email:1461877797@qq.com。

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