▲ 2017年度诺贝尔化学奖获奖者雅克·迪波什（Jacques Dubochet）、约阿基姆·弗兰克（Joachim Frank）、理查德·亨德森（Richard Henderson）

北京时间10月4日17时45分许，瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布将2017年度诺贝尔化学学奖授予瑞士洛桑大学科学家雅克·迪波什（Jacques Dubochet），美国哥伦比亚大学科学家约阿基姆·弗兰克（Joachim Frank）， 英国剑桥大学科学家理查德·亨德森（Richard Henderson），以表彰他们发展了冷冻电子显微镜技术，以很高的分辨率确定了溶液里的生物分子的结构。

具体操作时，先将样品冷冻起来然后保持低温放进显微镜，高度相干的电子作为光源从上面照下来，透过样品和附近的冰层，受到散射。再利用探测器和投射系统把散射信号成像记录下来，最后进行信号处理，得到样品结构。

长期以来，人们认为电子显微镜不适合观察生物分子，因为强大的电子束会破坏生物材料。然而，冷冻电镜的产生，让研究者能将生物分子“冻起来”， 前所未有地观察分析运动过程，这些表征对于生命化学的理解和药物学的发展都有决定性影响。

这一方法使得生物化学进入一个新的时代。

1990年，理查德•亨德森成功地使用电子显微镜显示蛋白质的三维图像，达到原子级分辨率。这一突破性成果证明了用电子显微镜进行生物分子成像的潜力。

约阿基姆•弗兰克让这项技术变得有普遍应用价值。在1975年到1986年之间，他研发出了一种图像处理方法，能通过分析和合并电子显微镜的模糊二维图像，揭示一个清晰的三维结构。

雅克•迪波什将水添加到了电子显微镜中。液态水在电子显微镜的真空环境下中蒸发，从而瓦解了生物分子。在上世纪80年代初，雅克•迪波什成功的把水进行了玻璃化（vitrifying water）——他把水冷却得如此迅速，以至于水可以在生物样本周围凝固。这样一来，即使在真空环境中，生物分子也能保持其自然形状。

2013年，这项技术终于臻于成熟，让科学家们能看清生物分子的结构。在过去的几年里，这一领域迎来井喷。

电子显微镜技术面世已久，适用于“无生命”的样品，而因其会发射出破坏性的电子束，并不能适用于生物材料和生物分子的研究。然而在 1990 年，Richard Henderson 使用电子显微镜成功取得了蛋白质的三维结构原子级分辨率成像，这样的进展也证明了电子显微技术的潜力。

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雅克•迪波什（Jacques Dubochet），出生于瑞士，现年75岁，瑞士洛桑大学生物物理学荣誉教授。1973年博士毕业于日内瓦大学和瑞士巴塞尔大学。

Dubochet 博士领导的小组开发出真正成熟可用的快速投入冷冻制样技术制作不形成冰晶体的玻璃态冰包埋样品，随着冷台技术的开发，冷冻电镜技术正式推广开来。

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约阿基姆•弗兰克（Joachim Frank），德裔生物物理学家，现年77岁，哥伦比亚大学教授。他因发明单粒子冷冻电镜而闻名，此外他对细菌和真核生物的核糖体结构和功能研究做出重要贡献。

弗兰克2006年入选为美国艺术与科学、美国国家科学院两院院士。

2014年获得本杰明•富兰克林生命科学奖。

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理查德•亨德森（Richard Henderson），出生于苏格兰，现年72岁，分子生物学家和生物物理学家，电子显微镜领域的开创者之一。

1975年，他与Nigel Unwin通过电子显微镜研究膜蛋白、细菌视紫红质，并由此揭示出膜蛋白具有良好的机构，可以发生α-螺旋。

近年来，亨德森将注意力集中在单粒子电子显微镜上，即用冷冻电镜确定蛋白质的原子分辨率模型。

资料来源：EasyScience