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2009年諾貝爾化學獎揭曉
引自科學網
英美以三科學家因“對核糖體結構和功能的研究”而獲獎


Venkatraman Ramakrishnan


Thomas A. Steitz


Ada E. Yonath

10月7日,2009年諾貝爾化學獎揭曉,英美以三科學家因“對核糖體結構和功能的研究”而獲獎。這三位科學家為英國的Venkatraman Ramakrishnan、美國的Thomas A. Steitz及以色列的Ada E. Yonath。
 
    Venkatraman Ramakrishnan,1952年出生於印度的Chidambaram,美國公民。1976年從美國俄亥俄大學獲得物理學博士學位。現為英國劍橋 MRC分子生物學實驗室結構研究部資深科學家和團隊領導人。Thomas A. Steitz,1940年出生於美國密爾沃基市,美國公民。1966年從哈佛大學獲得分子生物學與生物化學博士學位。現為耶魯大學分子生物物理學和生物化學教授(Sterling Professor)及霍華德•休斯醫學研究所研究人員。Ada E. Yonath,1939年出生於以色列耶路撒冷,以色列公民。1968年從以色列魏茨曼科學研究所獲得X射線結晶學博士學位。現為魏茨曼科學研究所結構生物學教授及生物分子結構與裝配研究中心主任。

    今年的諾貝爾化學獎獎金為1000萬瑞典克朗,三位科學家將各獲得三分之一的獎金。
 
    2009年諾貝爾化學獎獎勵的是對生命一個核心過程的研究——核糖體將DNA資訊“翻譯”成生命。核糖體製造蛋白質,控制著所有活有機體內的化學。因為核糖體對於生命至關重要,所以它們也是新抗生素的一個主要靶標。

    今年的諾貝爾化學獎獎勵Venkatraman Ramakrishnan、Thomas A. Steitz和Ada E. Yonath這三位科學家,他們在原子水準上顯示了核糖體的形態和功能。三位元科學家利用X射線結晶學技術標出了構成核糖體的無數個原子每個所在的位置。

    在所有有機體的每個細胞內都存在DNA分子,它們包含的藍圖決定著一個人、一棵植物或一個細菌的外形和功能。但是DNA分子是被動的,如果沒有其他東西存在,就不會有生命。

    這些藍圖通過核糖體的作用被轉變成活物質。依據DNA內的資訊,核糖體製造蛋白質——運輸氧的血紅蛋白、免疫系統的抗體、胰島素等激素、皮膚膠原質或分解糖的酶等。身體記憶體在成千上萬種蛋白質,各自具有不同的形態和功能。它們在化學水準上構造並控制著生命。

    理解核糖體最基本的工作方式對於科學地理解生命是重要的。這一知識可被直接應用於實踐,比如,目前許多抗生素通過阻滯細菌核糖體的功能而治癒多種疾病。沒有起作用的核糖體,細菌就無法生存。這就是為什麼核糖體對於新抗生素來說是如此重要的一個靶標。

    今年的三位元獲獎者均製造了3D模型,展示了不同的抗生素如何綁定到核糖體。這些模型如今被科學家們所應用以開發新的抗生素,直接幫助了挽救生命及減少人類的痛苦。

2009年諾貝爾化學獎官方網頁

密碼子
  定義:mRNA分子中每相鄰的三個核苷酸編成一組,在蛋白質合成時,代表某一種氨基酸,稱為密碼子。
  科學家已經發現,信使RNA在細胞中能決定蛋白質分子中的氨基酸種類和排列次序。也就是說,信使RNA分子中的四種核苷酸(堿基)的序列能決定蛋白質分子中的20種氨基酸的序列。堿基數目與氨基酸種類、數目的對應關係是怎樣的呢?為了確定這種關係,研究人員在試管中加入一個有120個堿基的信使RNA 分子和合成蛋白質所需的一切物質,結果產生出一個含40個氨基酸的多肽分子。可見,信使RNA分子上的三個堿基能決定一個氨基酸。科學家把信使RNA鏈上決定一個氨基酸的相鄰的三個堿基叫做一個“密碼子”,亦稱三聯體密碼。
  構成RNA的堿基有四種,每三個堿基決定一個氨基酸。從理論上分析堿基的組合有4的3次方=64種,64種堿基的組合即64種密碼子。怎樣決定20種氨基酸呢?仔細分析20種氨基酸的密碼子表,就可以發現,同一種氨基酸可以由幾個不同的密碼子來決定,啟始密碼子為AUG(甲硫氨酸) GUG(纈氨酸), 另外還有UAA、UAG、UGA三個密碼子不能決定任何氨基酸,是蛋白質合成的終止密碼子。
  遺傳信息、密碼子、反密碼子anticodon的區別與聯繫
  遺傳信息是指DNA分子中基因上的去氧核苷(堿基)排列順序,密碼子是指信使RNA上決定一個氨基酸的三個相鄰堿基的排列順序,反密碼子是指轉運RNA上的一端的三個堿基排列順序。其聯繫是:DNA(基因)的遺傳信息通過轉錄傳遞到信使RNA上,轉運RNA一端攜帶氨基酸,另一端反密碼子與信使RNA上的密碼子(堿基)配對。
  特點:
  ①. 密碼子具有通用性:不同的生物密碼子基本相同,即共用一套密碼子。
  ②. 密碼子不重疊:兩個密碼子見沒有標點符號,讀碼必須按照一定的讀碼框架,從正確的起點開始,一個不漏地一直讀到終止信號。
  ③. 密碼子具有簡並性:大多數的氨基酸都可以具有幾組不同的密碼子
  ④. 密碼子閱讀與翻譯具有一定的方向性:從5"端到3"端.
  A代表腺嘌呤,G代表鳥嘌呤,C代表胞嘧啶,U代表尿嘧啶,T代表胸腺嘧啶
遺傳密碼的起源
  除了少數的不同之外,地球上已知生物的遺傳密碼均非常接近;因此根據演化論,遺傳密碼應在生命歷史中很早期就出現。現有的證據表明遺傳密碼的設定並非是隨機的結果,對此有以下的可能解釋:
  最近一項研究顯示,一些氨基酸與它們相對應的密碼子有選擇性的化學結合力,這顯示現在複雜的蛋白質製造過程可能並非一早存在,最初的蛋白質可能是直接在核酸上形成。原始的遺傳密碼可能比今天簡單得多,隨著生命演化製造出新的氨基酸再被利用而令遺傳密碼變得複雜。雖然不少證據證明這觀點,但詳細的演化過程仍在探索之 中,。 經過自然選擇,現時的遺傳密碼減低了突變造成的不良影響。



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