Нобелевская
премия —
одна из наиболее престижных международных премий, ежегодно присуждаемая за
выдающиеся научные исследования,
революционные изобретения или крупный вклад в культуру или развитие общества.
2013
год:
Нобелевская
премия по химии 2013 года присуждена Мартину Карплюсу, Майклу Левитту и Ари Уоршелу
за развитие
моделей комплексных химических систем.
«Когда-то химики
использовали для моделирования молекул шарики вместо атомов и палочки вместо
химических связей. Сейчас химическое моделирование проводится на компьютерах —
как на обычных рабочих станциях, так и на гигантских суперкомпьютерах с
тысячами процессоров, — говорится в сообщении Нобелевского комитета. —
Современные методы позволяют моделировать не только простые химические реакции,
в которых участвуют так называемые малые молекулы, состоящие из небольшого
числа атомов, но и реакции биологических молекул — белков, углеводов, ДНК и
РНК, которые протекают в живых организмах. Сегодняшние лауреаты еще в 70-х
годах прошлого века стояли у истоков создания программ, которые используются
для понимания и предсказания течения химических реакций. Сегодня без
компьютерного моделирования не обходится ни одно серьезное исследование или
открытие, компьютерные модели живых систем играют важнейшую роль в
исследованиях на стыке химии и биологии.
Методы,
разработанные Карплюсом, Левиттом и Уоршелом, позволяют с точностью до
миллисекунды описать широкий ряд химических процессов, от каталитической
очистки выхлопных газов до фотосинтеза в зеленых растениях».«Для моделировния
химических реакций нужно использовать два совершенно различных аспекта физики и
химии — квантовую физику и классическую физику, — отметил представитель
Нобелевского комитета на пресс-конференции. — Квантовая физика позволяет
рассматривать нам химическую реакцию в больших подробностях: этот метод требует
больших компьютерных систем, это чрезвычайно сложно. Ньютоновская физика —
довольно простая. Очень сложно совместить эти модели и сделать так, чтобы они
пожали друг другу руки. Вклад трех лауреатов заключается в том, что они
обеспечили это тайное рукопожатие и создали физико-химическую теорию как единое
целое».
 |
| Нобелевские лауреаты «подружили» классическую механику (Ньютон) и квантовую физику (кот Шредингера) |
2014 год:
Последняя Нобелевская премия 2014
года присуждена — флуоресцентную микроскопию, которая позволила изучать
живые клетки и процессы внутри них в реальном времени.
Нобелевский комитет объявил лауреатов премии по химии 2014 года: она
присуждена Эрику Бетцигу, Штефану Хеллю и Уильяму
Мёрнеру за разработку флуоресцентной микроскопии высокого
разрешения.
Флуоресцентные
микроскопы — это следующее поколение
микроскопов после оптических (где увеличение осуществляется конструкцией из
линз) и электронных (где используются световой поток пучка электронов и
специальные магнитные
линзы).
линзы).
«Сначала было доказано, что
теоретический лимит микроскопа составляет половину длины волны видимого света,
это несколько сотен нанометров. Давайте возьмем человеческий волос. Его толщина
— несколько микрон, и его можно изучать традиционными микроскопами. Но в химии
и биохимии объекты гораздо меньше. Стандартная бактерия — 100 нанометров, она
попадает под вышеозвученный лимит, — объяснил
представитель Нобелевского комитета.
Если изучить бактерии с помощью
светового микроскопа, то их сложно разобрать. Лауреаты заложили основание
спектроскопии. У электронных микроскопов возможности гораздо выше, можно
рассмотреть структуры до атома. Но они не позволяют изучить живые клетки или
процессы внутри живых клеток. Работы, которые провели лауреаты, дали
возможность изучить молекулярные процессы в реальном времени. С помощью их
работ можно изучить динамические процессы, читать ДНК, изучать протеины.
Это открытие, в частности, помогло
понять, как протеины соответствуют различным болезням, таким как болезнь
Альцгеймера или болезнь Паркинсона.
2015 год:
Нобелевская премия по химии 2015 года была
присуждена за исследования в области изучения методов восстановления ДНК
шведу Томасу Линдалю и американцам Полу
Модричу и Азизу Санджару.
Швед Томас Линдаль задался
вопросом о том, насколько стабильной является ДНК, еще в конце 1960-х годов. В
то время научное сообщество полагало, что молекула ДНК — основа жизни на Земле
— обладает способностью приспосабливаться к новым условиям жизни, однако число
мутаций, которые происходят на протяжении жизни клетки, должно быть
ограниченным.
Считалось, что если бы мутации были
многочисленными, то сложные многоклеточные организмы попросту не могли бы
существовать.В начале своей карьеры Томас Линдаль занимался исследованиями РНК
— «собрата» ДНК, которая кодирует генетическую информацию и участвует в синтезе
белков. Ученый заметил: во время экспериментов, связанных с изменениями
температуры, РНК очень быстро деградировала. Именно поэтому Линдаль задался
вопросом: насколько стабильной в таком случае является молекула ДНК? Через
несколько лет Линдалю удалось выяснить, что ежедневно
человеческому геному наносятся тысячи потенциально опасных повреждений, а это —
по представлениям того времени — было попросту несовместимо с существованием
человека.
Азиз Санджар также занимался
вопросом о том, как именно восстанавливается поврежденная клетка, на протяжении
многих лет — посвященная этой теме работа вышла в свет в 1983 году. Однако в
отличие от Линдаля Санджар интересовался несколько иной стороной проблемы: он
хотел выяснить, как ДНК «ремонтирует» себя после повреждений, нанесенных
ультрафиолетовыми лучами. Ученому удалось обнаружить и выделить ферменты,
кодируемые генами под названием uvrA, uvrB и uvrC. Санджар доказал, что их
работа позволяет найти «ультрафиолетовое» повреждение, сделать в ДНК «разрез» и удалить поврежденный фрагмент
молекулы, обычно состоящий из 12–13 нуклеотидов. За этими процессами Азизу
Санджару также удалось понаблюдать в лабораторных условиях.
Американец Пол Модрич известен тем, что ему удалось найти еще один
механизм починки ДНК, который называется «репарация ошибочно спаренных
нуклеотидов». Эта система начинает работать в том случае,
когда на дочерней нити ДНК образуются вставки, пропуски или ошибочные
спаривания нуклеотидов. Процесс репарации заключается в распознавании дефекта,
определении материнской и дочерней нитей ДНК и исправлении ошибки. Удаляется
обычно не только «неправильный» нуклеотид, но и часть нити ДНК вокруг него.
После этого дочерняя нить ДНК восстанавливается,
но уже без ошибок. В 1989 году Пол Модрич опубликовал статью, в которой
описывал все детали процесса репарации, — понаблюдать за ними ученому также
удалось в ходе лабораторных экспериментов. Кроме того, работа исследователя показала, что репарация ошибочно
спаренных нуклеотидов сокращает количество ошибок при копировании ДНК примерно
в тысячу раз.
2016 год:
Француз Жан-Пьер Саваж, американец сэр Джеймс
Фрезер Стоддарт и голландец Бернард Лукас Феринга удостоены Нобелевской премии
по химии за 2016 года за «за разработку и синтез молекулярных машин».
Молекулярные машины - это
миниатюрные наноразмерные устройства, которые могут работать - то есть,
выполнять определенные действия, если подпитывать их энергией. Создав их,
лауреаты заложили материальную основу нанотехнологии.
Первую нанодеталь создал Жан-Пьер
Саваж. В 1983 году он соединил кольцевые молекулы в цепь, которую назвал
катенаной (catenane). Соединил не химически, механически - так, что они могли
двигаться.
В 1991 году Фрезер Стоддарт разработал так называемый ротаксан - надел кольцевую молекулу на ось. И продемонстрировал, что кольцо
может вращаться на этой оси словно шестерня. Он же создал первый молекулярный
подъемник - эдакий нанолифт.
В 1999 году Бернард Лукас
Феринга изготовил уже целый наномотор. И вращал им цилиндр, который был в 10
тысяч раз больше самого мотора. А потом изготовил и нанокар на четырех колесах,
который натурально ездил.
Лауреаты придумали, как заставить их молекулярные наномашины и
наноузлы двигаться. Придумали, и как управлять ими.
Много текста, откорректируй, самое главное!!!!!
ОтветитьУдалить