2002年諾貝爾化學獎得主芬恩（美）和田中耕一（

 　　所有生物都含有包括DNA和蛋白質在內的生物大分子，“看清”它們的真面目曾經是科學家的夢想。如今這一夢想已成為現實。2002年諾貝爾化學獎表彰的就是這一領域的兩項成果。

　　這兩項成果一項是美國科學家約翰·芬恩與日本科學家田中耕一“發明了對生物大分子的質譜分析法”，他們兩人將共享2002年諾貝爾化學獎一半的獎金;另一項是瑞士科學家庫爾特·維特里希“發明了利用核磁共振技術測定溶液中生物大分子三維結構的方法”，他將獲得2002年諾貝爾化學獎一半的獎金。

　　質譜分析法是化學領域中非常重要的一種分析方法。它通過測定分子質量和相應的離子電荷實現對樣品中分子的分析。19世紀末科學家已經奠定了這種方法的基礎，1912年科學家第一次利用它獲得對分子的分析結果。在質譜分析領域，已經出現了幾項諾貝爾獎成果，其中包括氫同位素氘的發現(1934年諾貝爾化學獎成果)和碳60的發現(1996年諾貝爾化學獎成果)。不過，最初科學家只能將它用于分析小分子和中型分子，由于生物大分子比水這樣的小分子大成千上萬倍，因而將這種方法應用于生物大分子難度很大。

　　盡管相對而言生物大分子很大，但它們在我們看來是非常小的，比如人體內運送氧氣的血紅蛋白僅有千億億分之一克，怎么測定單個生物大分子的質量呢?科學家在傳統的質譜分析法基礎上發明了一種新方法：首先將成團的生物大分子拆成單個的生物大分子，并將其電離，使之懸浮在真空中，然后讓它們在電場的作用下運動。不同質量的分子通過指定距離的時間不同，質量小的分子速度快些，質量大的分子速度慢些，通過測量不同分子通過指定距離的時間，就可計算出分子的質量。

　　這種方法的難點在于生物大分子比較脆弱，在拆分和電離成團的生物大分子過程中它們的結構和成分很容易被破壞。為了打掉這只“攔路虎”，美國科學家約翰·芬恩與日本科學家田中耕一發明了殊途同歸的兩種方法。約翰·芬恩對成團的生物大分子施加強電場，田中耕一則用激光轟擊成團的生物大分子。這兩種方法都成功地使生物大分子相互完整地分離，同時也被電離。它們的發明奠定了科學家對生物大分子進行進一步分析的基礎。

　　如果說第一項成果解決了“看清”生物大分子“是誰”的問題，那么第二項成果則解決了“看清”生物大分子“是什么樣子”的問題。

　　第二項成果涉及核磁共振技術。科學家在1945年發現磁場中的原子核會吸收一定頻率的電磁波，這就是核磁共振現象。由于不同的原子核吸收不同的電磁波，因而通過測定和分析受測物質對電磁波的吸收情況就可以判定它含有哪種原子，原子之間的距離多大，并據此分析出它的三維結構。這種技術已經廣泛地應用到醫學診斷領域。

　　不過，最初科學家只能將這種方法用于分析小分子的結構，因為生物大分子非常復雜，分析起來難度很大。瑞士科學家庫爾特·維特里希發明了一種新方法，這種方法的原理可以用測繪房屋的結構來比喻：我們首先選定一座房屋的所有拐角作為測量對象，然后測量所有相鄰拐角間的距離和方位，據此就可以推知房屋的結構。維特里希選擇生物大分子中的質子(氫原子核)作為測量對象，連續測定所有相鄰的兩個質子之間的距離和方位，這些數據經計算機處理后就可形成生物大分子的三維結構圖。

　　這種方法的優點是可對溶液中的蛋白質進行分析，進而可對活細胞中的蛋白質進行分析，能獲得“活”蛋白質的結構，其意義非常重大。1985年，科學家利用這種方法第一次繪制出蛋白質的結構。目前，科學家已經利用這一方法繪制出15-20%的已知蛋白質的結構。

　　最近兩年來，人類基因組圖譜、水稻基因組草圖以及其他一些生物基因組圖譜破譯成功后，生命科學和生物技術進入后基因組時代。這一時代的重點課題是破譯基因的功能，破譯蛋白質的結構和功能，破譯基因怎樣控制合成蛋白質，蛋白質又是怎樣發揮生理作用等。在這些課題中，判定生物大分子的身份，“看清”它們的結構非常重要。專家認為，在未來20年內，生物技術將蓬勃發展，很可能成為繼信息技術之后推動經濟發展和社會進步的主要動力，由這3位諾貝爾化學獎得主發明的“對生物大分子進行確認和結構分析的方法”將在今后繼續發揮重要作用。

　　約翰·芬恩 (1917-)

　　美國科學家約翰·芬恩1917年出生于美國紐約市，1940年獲耶魯大學化學博士學位，1967年到1987年間任該大學教授，1987年起被聘為該大學名譽教授，自1994年起任弗吉尼亞聯邦大學教授。他因為“發明了對生物大分子進行確認和結構分析的方法”和“發明了對生物大分子的質譜分析法”而獲得2002年諾貝爾化學獎1/4的獎金。

　　庫爾特·維特里希 (1938-)

　　瑞士科學家庫爾特·維特里希1938年生于瑞士阿爾貝格，1964年獲瑞士巴塞爾大學無機化學博士學位，從1980年起擔任瑞士蘇黎世聯邦高等理工學校的分子生物物理學教授，還任美國加利福尼亞州拉霍亞市斯克里普斯研究所客座教授。他因“發明了利用核磁共振技術測定溶液中生物大分子三維結構的方法”而獲得2002年諾貝爾化學獎一半的獎金。

　　田中耕一 (1959-)

　　日本科學家田中耕一(Koichi Tanaka)1959年出生于日本富山縣首府富山市，1983年獲日本東北大學學士學位，現任職于京都市島津制作所，為該公司研發工程師，分析測量事業部生命科學商務中心、生命科學研究所主任。他對化學的貢獻類似于約翰·芬恩，因此也得到了2002年諾貝爾化學獎1/4的獎金。