Nobel z chemii przyznany. Wiemy kto dostał

Nobel z chemii przyznany. Wiemy kto dostał

Fot. PAP/EPA

Nagrodę Nobla z chemii otrzymali: Eric Betzig, Stefan W. Hell oraz William E. Moerner za opracowanie mikroskopu fluorescencyjnego o bardzo wysokiej rozdzielczości - ogłosił dziś w Sztokholmie Komitet Noblowski.

[Aktualizacja 15:49]

Decyzję ogłosił w Sztokholmie Komitet Noblowski: Szwedzka Królewska Akademia Nauk zdecydowała o przyznaniu Nagrody Nobla za 2014 rok w dziedzinie chemii doktorowi Ericowi Betzigowi z Howard Hughes Medical Institute, profesorowi Stefanowi Hellowi z Max Planck Institute for Biophysical Chemistry oraz profesowi Williamowi Moernerowi z Uniwersytetu Stanford w Stanach Zjednoczonych za prace nad mikroskopem fluorescencyjnym dużej rozdzielczości.

Dzięki ich osiągnięciom mikroskop optyczny może zajrzeć w nanoświat. Mikroskopia stała się nanoskopią - uzasadniali swoją decyzję członkowie Komitetu Noblowskiego.

Jak zaznaczył Komitet, opracowanie przez noblistów wysokorozdzielczej metody konfokalnej mikroskopii fluorescencyjnej - STED pozwoliło obserwować m.in. białka biorące udział w rozwoju chorób uszkadzających mózg, np. w chorobie Parkinsona, Alzheimera, Huntingtona. Każdy z laureatów korzystał ze STED w praktyce. Hell badał komórki nerwowe, aby lepiej poznać połączenia w mózgu. Moerner zajmował się białkami typowymi dla choroby Huntingtona, natomiast Betziga interesowały podziały komórek wewnątrz rozwijającego się zarodka.

Konwencjonalny mikroskop optyczny ma rozdzielczość ograniczoną przez falową naturę światła. Tak zwany limit Abbego - wydawało się nieprzekraczalny - nie pozwala na obrazowanie struktur mniejszych niż około 200 nanometrów (miliardowych części metra). Wiele istotnych struktur wewnętrznych komórki ma wielkość 10 do 200 nm, co sprawia, że w mikroskopie świetlnym mają postać rozmytych plam albo są wręcz niedostrzegalne. Tym bardziej nie da się zobaczyć pod mikroskopem optycznym wirusów czy pojedynczych cząsteczek białka.

Co prawda istnieje mikroskop elektronowy, który ma rozdzielczość o kilka rzędów wielkości większą, jednak pozwala badać wyłącznie martwe obiekty umieszczone w wysokiej próżni i bombardowane wiązką elektronów. Nie da się tak obserwować żywych organizmów ani naturalnie zachodzących procesów. Z kolei mikroskop sił atomowych pozwala obserwować tylko powierzchnie badanych struktur.

Aby ominąć limit Abbego, naukowcy zastosowali mikroskopy fluorescencyjne, w których wykorzystuje się promieniowanie świetlne, pobudzające do świecenia substancje naturalnie zawarte w próbce lub do niej wprowadzone. Odmianą tej metody jest mikroskopia konfokalna, w której wiązka lasera skanuje próbkę biologiczną i lokalnie wzbudza cząsteczki barwnika (wcześniej wprowadzone do próbki).

Barwnik dobiera się tak, aby gromadził się w interesujących naukowców fragmentach żywej komórki. Mogą to być na przykład specyficzne przeciwciała, którym nadano zdolność świecenia. Wzbudzone cząsteczki barwnika zaczynają emitować światło, które jest przepuszczane przez filtr i rejestrowane przez detektor umieszczony za otworem konfokalnym. Odpowiednio dobrany rozmiar tego otworu sprawia, że światło z płaszczyzn poza ogniskiem obiektywu zostaje usunięte, co zwiększa kontrast obrazu.

Opracowany przez tegorocznych noblistów konfokalny mikroskop STED (Stimulated Emission Depletion) oprócz wiązki wzbudzającej, pochodzącej ze zwykłego lasera, wykorzystuje dodatkową, pierścieniowatą wiązkę, która wygasza fluorescencję na brzegach wzbudzonego punktu. Wiązka ma taką długość fali, że w oświetlonych nią cząsteczkach barwnika dochodzi do emisji wymuszonej. Cząsteczki, które za pomocą emisji wymuszonej pozbyły się energii, nie są już zdolne do fluorescencji i nie są widoczne na rejestrowanym obrazie. Dzięki temu obszar próbki, świecący wskutek fluorescencji, jest wyraźnie mniejszy od średnicy wiązek laserowych, a uzyskany obraz ma rozdzielczość wielokrotnie większą niż pozwalałby limit Abbego.

William E. Moerner - pracujący wówczas dla firmy IBM - jako pierwszy w 1989 r. dokonał pomiaru absorpcji światła przez pojedynczą cząsteczkę. To osiągniecie zainspirowało Erica Betziga do opracowania teoretycznych podstaw mikroskopii opartej na łączeniu obrazów fluorescencyjnych emitowanych przez cząsteczki świecące w różnych kolorach. W 1997 r. Moerner zastosował do obrazowania świecące na zielono białko GFP, występujące naturalnej u meduz. Udało mu się uzyskać taka odmianę tego białka, które daje się włączać i wyłączać. Okazało się, że zamiast wielu kolorów, które chciał stosować Betzig wystarczą cząsteczki świecące w różnym czasie, pod wpływem wielu słabych impulsów lasera. Pierwszy mikroskop fluorescencyjny STED zbudował w Getyndze Stefan W. Hell w 2000 roku.

Laureaci otrzymają w sumie 1,2 miliona dolarów, a złote medale odbiorą podczas ceremonii wręczenia nagród w grudniu.

Oto laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie chemii z ostatnich 10 lat:

2013 - Nobla przyznano twórcom komputerowego modelowania reakcji chemicznych - Martinowi Karplusowi, Michaelowi Levittowi i Ariehowi Warshelowi. Ich prace pozwalają m.in. na produkcję lepszych leków.

2012 - Nagrodę Nobla otrzymali Robert J. Lefkowitz i Brian K. Kobilka (obaj z USA) za badania nad receptorami sprzężonymi z białkiem G. Dzięki nim nasz organizm jest w stanie czuć i działać.

2011 - Nobel trafił do Daniela Shechtmana z Izraela. Komitet Noblowski uhonorował go za odkrycie kwazikryształów - struktur, których istnienie w przyrodzie uznawano wcześniej za niemożliwe.

2010 - Nagrodę otrzymali Amerykanin Richard Heck oraz Japończycy Ei-ichi Negishi i Akira Suzuki, którzy opracowali nowe metody syntezy związków organicznych. Dzięki laureatom chemicy na całym świecie zyskali nowe możliwości zarówno odtwarzania istniejących związków, jak i tworzenia zupełnie nowych.

2009 - Nagrodę przyznano za badania nad strukturą i funkcją rybosomu, struktury, odpowiedzialnej za wdrażanie w życie planów zapisanych w DNA. Otrzymali ją: Venkatraman Ramakrishnan - Amerykanin pracujący w Wielkiej Brytanii, Thomas A. Steitz z USA oraz Ada E. Yonath z Izraela.

2008 - Nagrodą Nobla podzielili się trzej przedstawiciele USA - Osamu Shimomura, Martin Chalfie i Roger Y. Tsien. Prace laureatów dotyczyły świecącego na zielono białka GFP, wyizolowanego po raz pierwszy od meduzy.

Dzięki znakowaniu GFP można obserwować umiejscowienie, przemieszczanie i działanie znakowanych białek. GFP pozwoliło na przykład śledzić los komórek nerwowych uszkodzonych przez chorobę Alzheimera, wzrost chorobotwórczych bakterii czy powstawanie wytwarzających insulinę komórek beta w trzustce rozwijającego się zarodka.

2007 - Niemiec Gerhard Ertl został uhonorowany za badania procesów chemicznych zachodzących na powierzchni ciał stałych. Efekty tych badań zostały wykorzystane w przemyśle chemicznym przy produkcji ogniw paliwowych, nawozów sztucznych, katalizatorów do samochodów. Pozwoliły także wyjaśnić procesy zachodzące w atmosferze, takie jak niszczenie warstwy ozonowej oraz odpowiedzieć na pytanie - dlaczego żelazo pokrywa się rdzą.

2006 - Nagrodę otrzymał Roger D. Kornberg (USA), który tym samym poszedł w ślady ojca, Arthura Kornberga, laureata Nobla z dziedziny medycyny w 1959 r. Rogera Kornberga nagrodzono za poznanie podstawowego procesu życiowego każdej komórki, jakim jest transkrypcja. Dzięki temu procesowi informacja genetyczna zapisana w genach jest wykorzystywana do produkcji białek w komórkach.

2005 - Taniec odbijany dwóch cząsteczek chemicznych - w taki obrazowy sposób Komisja Noblowska określiła reakcję metatezy, nagrodzoną Noblem. Reakcja ta polega na wzajemnej wymianie grup atomów między dwiema cząsteczkami. Jeden z trzech laureatów - Francuz Yves Chauvin z Institut Francais du Petrole przedstawił wyniki swoich badań w 1971 r. a dwaj pozostali - Robert H. Grubbs z i Richard R. Schrock (obaj USA) dokonali swoich odkryć na początku lat 90.

2004 - Za badania procesów oczyszczania się komórek ze zbędnych białek, w którym bierze udział białko - ubikwityna, Nagrodę Nobla otrzymali: Aaron Ciechanover, Avram Hershko (obaj Izrael) i Irwin Rose (USA).

2003 - Nobla dostali Amerykanie: Peter Agre - za odkrycie kanałów wodnych w komórkach - i Roderick MacKinnon - za poznanie struktury i działania kanałów jonowych w błonach komórkowych. Odkrycia te pozwoliły zrozumieć, w jaki sposób np. nerki odzyskują wodę z moczu pierwotnego oraz jak powstają i są przekazywane sygnały elektryczne w naszych neuronach. Pozwala to na lepsze zrozumienie mechanizmu wielu chorób, np. nerek, serca, mięśni i układu nerwowego.

Czytaj więcej w Money.pl
Nobel z medycyny za odkrycie ludzkiego GPS-a
John O'Keefe i małżeństwo May-Bitt i Edvard Moser to tegoroczni laureaci. Badania trwały ponad 40 lat.

chemia, nobel, nagroda
Money.pl
Czytaj także
Polecane galerie