http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2017-10-
北京时间10月4日下午5点45分，2017年诺贝尔化学奖揭晓，瑞士、美国和英国三位科学家Jacques Dubochet，Joachim Frank和Richard Henderson获奖，获奖理由是“研发出冷冻电镜，用于溶液中生物分子结构的高分辨率测定”。三人将均分900万瑞典克朗奖金。
Jacques Dubochet
Jacques Dubochet，1942年出生于瑞士艾格勒。1973年从瑞士日内瓦大学和瑞士巴塞尔大学获得博士学位。现为瑞士洛桑大学名誉生物物理学教授。
Joachim Frank
Joachim Frank，1940年出生于德国锡根。1970年从德国慕尼黑工业大学获得博士学位。现为美国哥伦比亚大学生物化学与分子生物物理学及生物科学教授。
Richard Henderson
Richard Henderson，1945年出生于苏格兰爱丁堡。1969年从英国剑桥大学获得博士学位。现为英国MRC分子生物学实验室项目主任。
冷却显微技术带来生物化学领域的革新
我们也许很快就能看到复杂生命系统的原子级分辨率图像了。2017年的诺贝尔化学奖被授予Jacques Dubochet, Joachim Frank和Richard Henderson，以表彰他们为研发冷冻电子显微技术作出的贡献，这项技术简化并改进了生物分子成像的发展，将生物化学带入一个新时代。
图像是我们理解一切事物的关键所在。将那些人眼不可见的物体成功地可视化，通常是科研产生突破的基础。但是，生物化学领域的成像技术在过去很长一段时间内是一片空白，原因在于，已有技术很难对生命的分子机制进行太多图像化描述。是冷冻电子显微技术改变了这一切。现在，研究人员可以将活的生物分子进行冷冻，并将那些以前无法看见的生物变化过程实现可视化——这对我们从化学角度了解生命以及研发药物带来决定性的影响。
长久以来，人们认为电子显微镜只能用于观察死去的生物，因为电子显微镜的电子束会杀死活体。直到1990年，Richard Henderson成功地利用一台电子显微镜生成了一种蛋白质的3D图像，图像分辨率达到原子水平。这次突破奠定了冷冻电子显微技术发展的基础。
Joachim Frank则让该项技术获得广泛应用。在1975至1986年间，他开发出一种图像处理技术，能够分析电子显微镜生成的模糊2D图像，并将其合并，最终生成清晰的3D结构。
Jacques Dubochet则将水这种物质引入电子显微镜中。液态水在电子显微镜的真空管里蒸发，从而使得生物分子瓦解。在上世纪80年代早期，Dubochet成功实现水的玻璃化——迅速将水冷却，让其先以液体状态将生物样本包裹，之后立刻变成固体，从而使得生物分子在真空管中仍能保持其自然形态。
有了他们三人的研究成果为基础，电子显微技术全方位的发展充满了希望。2013年，电子显微镜的分辨率达到原子级别，现在，研究人员很轻松就能获得生物分子的3D结构。在过去数年里，学术论文里随处可见各种物质的高清图像，从具有抗药性的蛋白，到寨卡病毒的外观。如今，生物化学正经历爆炸性发展，准备好了迎接那激动人心的未来。
[科学网]
冷冻电镜cryo-EM三位科学家获2017诺贝尔化学奖
张凯（剑桥MRC分子生物学实验室）| 撰文、翻译等
（1）Richard Henderson：蛋白质电子晶体学 + 首个膜蛋白helix及电镜原子结构 + 冷冻电镜信息极限理论 + 直接电子探测器。。。其中细菌视紫红质的跨膜helix比第一个膜蛋白x-ray结构早10年，但到原子结构却耗时15年，后来X-ray的第一个膜蛋白结构拿诺奖了。。。但是，从历史全局观来看，现在的冷冻电镜把X-ray几十年的活瞬间干完了，谁的影响力更大，领域内的人都心知肚明。
（2） Joachim Frank： 单颗粒分析鼻祖，冷冻电镜最早的程序包Spider的作者（大约50多年前开发）。当年Richard 和 Nigel一开始也走上了电子晶体这条不归路，但是电子晶体学对样品要求极为苛刻，不太可能具备“普适性”（牛神也会走弯路滴，我们怕啥，呵呵）。一般而言，越底层的概念越普适，Joachim提出了一个现在看来就跟“常识”一样的观点，他认为可以不用晶体结构，直接对电子成像中的“散在的单颗粒 ”做对位（alignment）及平均来降低噪音，从而有可能获得准确取向，进而获得三维结构。作为冷冻电镜技术的基本思路，这个是非常fundamental的概念，而且完全绕过了晶体学对样品苛刻的结晶要求，使得这种方法能够处理general 的case，而不是special case，现在单颗粒电镜图像处理无论如何都饶不开这个基本概念。另外Joachim Frank在核糖体结构机理方面的贡献功不可没，虽然早年没有晶体学分辨率高。但是由于冷冻电镜革命，目前差多一天就可以解析一个核糖体结构，其影响力可见一斑！
（3）Jacques Dubochet： 虽然Bob Gleaser 和Ken Taylor是最早提出样品冷冻概念的，但是他们的方法并没有真正的work。目前认为，第一个发明真正意义上的有效的样品冷冻方法是Dubochet ，他系统研究了冰在各种冷冻条件下的状态，使得生物样品最终能够在无定形的冰中稳定存在、保持其原有的天然结构，保证样品能够成功成像。这个方法一直沿用至今，至今冷冻电镜的小盆友们每天用的方法和30多年前的其实本质上没什么两样，只不过是自动化程度更高了而已。
[科学网-张凯博客]
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诺贝尔化学奖趣谈：最“不务正业”的诺奖奖项？
中新网10月4日电(卞磊) 每年十月的第一周，斯德哥尔摩瑞典科学院都会迎来全世界的瞩目，代表化学研究最高成就的诺贝尔化学奖在这里揭晓。
诺贝尔化学奖是以瑞典著名化学家、硝化甘油炸药发明人阿尔弗雷德•贝恩哈德•诺贝尔的部分遗产作为基金创立的5个奖项之一，从1901年至2016年，共颁发了108次，拥有175位获奖者。在这星光熠熠的长河中，有多少不为人知的趣事呢？
【获奖领域变化万千的“诺贝尔理综奖”】
2015年的诺贝尔化学奖表彰三位科学家在DNA修复的细胞机制方面的研究。
说起诺贝尔化学奖，不得不提到它的俗名“诺贝尔理综奖”。自1901年首次颁奖以来，诺贝尔化学奖被多次颁发给生物、生物化学、生物物理、物理等领域，可谓是“不务正业”。据统计，2001年至2016年，在已颁发的15个诺贝尔化学奖中，与生物相关的化学奖达10次之多。
2015年的诺贝尔化学奖，就颁给了托马斯•林达尔、保罗•莫德里奇和阿齐兹•桑贾尔，表彰他们在DNA修复的细胞机制方面的研究。
1945年，诺贝尔化学奖甚至被颁给了一个似乎属于农业领域的研究，表彰“对农业和营养化学的研究发明，特别是提出了饲料储藏方法”，不得不说“贵圈真乱”。
当然，这并不是诺贝尔化学奖为了颁奖而“凑数”的“抖机灵”。事实上，诺贝尔奖的颁发一直以来都遵循“宁缺毋滥”的评奖理念，那诺贝尔化学奖为何频频“张冠李戴”？
有分析称，研究生命问题时，研究对象是蛋白质等生物大分子，但在探究其内部细节的功能意义与变化调控时，实际上遵循的是化学规律，理应属于化学范畴。
【饶舌又“高冷”？诺奖研究就在身边】
资料图：诺贝尔化学奖是以瑞典著名化学家、硝化甘油炸药发明人诺贝尔的部分遗产作为基金创立的5个奖项之一。
尽管诺贝尔化学奖的获奖研究饶舌又“高冷”，但该奖自设立以来，就在普惠人们生活的方方面面。
从塑料袋到脸盆，从橡胶鞋垫到汽车轮胎，从尼龙袜到仿珍珠纽扣，高分子材料产品早已扮演起人们衣、食、住、行中的重要角色。
1953年，德国科学家施陶丁格因对高分子化学的研究，获诺贝尔化学奖；1963年意大利科学家纳塔、德国科学家齐格勒对合成高分子塑料的研究，也同样让他们共同获奖。而正因为他们的研究，使各类高分子材料的推广普及拥有了坚实的理论基础。
维生素作为维持生命机能健康的重要组成元素，在鲜花百草欣欣向荣和飞禽走兽繁衍进化里深藏功与名。它们在药房整齐地被码成瓶瓶罐罐，等待需要补充它们的人。
1937年是维生素研究硕果累累的一年，英国科学家霍沃斯因研究碳水化合物和“预防感冒促进皮肤紧致兼有美白功效的”维生素C而获得诺贝尔奖；瑞士科学家卡雷因，也因研究类胡萝卜素、黄素及改善视力的维生素A和推动细胞代谢的维生素B而获奖。
雨衣为什么能防水？有些眼镜为什么能防雾？洗涤剂为什么会有去污作用？表面化学运用在现实生活生产中早已触手可及。1932年，因开创并研究表面化学而获的诺贝尔化学奖的兰茂尔奠定了这一领域的理论基础。获奖后，兰茂尔甚至在其发现的基础上，延伸出了人工降雨的现实应用。
【他们与诺贝尔化学奖有着“奇妙的缘分”】
曾两次获得诺贝尔化学奖的居里夫人。
若要为人类化学发展编撰一部纪传体的史书，居里夫人绝对是不可或缺的一卷。1911年，她因发现元素钋和镭获得诺贝尔化学奖，而8年前，居里夫妇和贝克勒尔由于对放射性的研究共同获得诺贝尔物理学奖，就此成为世界上第一个两获诺贝尔奖的科学家。
正是源于她的研究，医学界开创性将放射性同位素用于治疗癌症。不幸的是，由于长期接触放射性物质，居里夫人于1934年7月3日因恶性白血病逝世，但她的化学科研天赋并未就此止步，女儿伊伦•约里奥•居里继承了她的衣钵，于1935年获得诺贝尔化学奖，并和丈夫于1948年领导建立了法国第一个核反应堆。
不同科研历程的魅力，赋予一些诺贝尔化学奖得主以传奇色彩。欧内斯特•卢瑟福作为一名国际著名物理学家，曾认为“物理学是科学，其他所谓的科学不过是集邮”。但生活总是充满惊喜和意外，1908年，卢瑟福因“对元素蜕变以及放射化学的研究”获得了诺贝尔化学奖，成为他“一生中绝妙的一次玩笑”。
卢瑟福在科学领域有着杰出贡献，发现并命名了质子，还实现了人工核反应。他也因此被冠以众多头衔——世界知名的原子核物理学之父、继法拉第之后最伟大的实验物理学家、科普利奖章获得者等，他的头像甚至还被印在了新西兰货币的最大面值100元上。
卢瑟福最被人津津乐道的，还是他在“传道授业”方面令人惊叹的成就。在他的学生中，总共有丹麦的玻尔、德国的哈恩、前苏联的卡皮察等10位诺贝尔奖得主，而他的实验室也因此被人称为“诺贝尔奖的摇篮”。(完)
[中新网]