約翰·芬恩（美國化學(xué)家，弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)教授）

1917年出生于美國紐約市，1940年獲耶魯大學(xué)化學(xué)博士學(xué)位，1967年到1987年間任該大學(xué)教授，1987年起被聘為該大學(xué)名譽(yù)教授，自1994年起任弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)教授。他因?yàn)椤鞍l(fā)明了對生物大分子進(jìn)行確認(rèn)和結(jié)構(gòu)分析的方法”和“發(fā)明了對生物大分子的質(zhì)譜分析法”而獲得2002年諾貝爾化學(xué)獎1/4的獎金。

簡介

姓名：約翰·芬恩 Dr.JohnBennettFenn

生卒：1917年6月15日~2010年12月10日

描述：美國化學(xué)家

籍貫：美國

科研介紹

質(zhì)譜分析法是化學(xué)領(lǐng)域中非常重要的一種分析方法。它通過測定分子質(zhì)量和相應(yīng)的離子電荷實(shí)現(xiàn)對樣品中分子的分析。19世紀(jì)末科學(xué)家已經(jīng)奠定了這種方法的基礎(chǔ)，1912年科學(xué)家第一次利用它獲得對分子的分析結(jié)果。在質(zhì)譜分析領(lǐng)域，已經(jīng)出現(xiàn)了幾項(xiàng)諾貝爾獎成果，其中包括氫同位素氘的發(fā)現(xiàn)(1934年諾貝爾化學(xué)獎成果)和碳60的發(fā)現(xiàn)(1996年諾貝爾化學(xué)獎成果)。不過，最初科學(xué)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(yīng)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(nèi)運(yùn)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(zhì)量呢？科學(xué)家在傳統(tǒng)的質(zhì)譜分析法基礎(chǔ)上發(fā)明了一種新方法：首先將成團(tuán)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(yùn)動。不同質(zhì)量的分子通過指定距離的時間不同，質(zhì)量小的分子速度快些，質(zhì)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(jì)算出分子的質(zhì)量。

這種方法的難點(diǎn)在于生物大分子比較脆弱，在拆分和電離成團(tuán)的生物大分子過程中它們的結(jié)構(gòu)和成分很容易被破壞。為了打掉這只“攔路虎”，美國科學(xué)家約翰·芬恩與日本科學(xué)家田中耕一發(fā)明了殊途同歸的兩種方法。約翰·芬恩對成團(tuán)的生物大分子施加強(qiáng)電場，田中耕一則用激光轟擊成團(tuán)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(fā)明奠定了科學(xué)家對生物大分子進(jìn)行進(jìn)一步分析的基礎(chǔ)。

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

第二項(xiàng)成果涉及核磁共振技術(shù)?？茖W(xué)家在1945年發(fā)現(xiàn)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(xiàn)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(zhì)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(jù)此分析出它的三維結(jié)構(gòu)。這種技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域。

不過，最初科學(xué)家只能將這種方法用于分析小分子的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樯锎蠓肿臃浅?fù)雜，分析起來難度很大。瑞士科學(xué)家?guī)鞝柼亍ぞS特里希發(fā)明了一種新方法，這種方法的原理可以用測繪房屋的結(jié)構(gòu)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(jù)此就可以推知房屋的結(jié)構(gòu)。維特里希選擇生物大分子中的質(zhì)子(氫原子核)作為測量對象，連續(xù)測定所有相鄰的兩個質(zhì)子之間的距離和方位，這些數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后就可形成生物大分子的三維結(jié)構(gòu)圖。

科研意義

這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可對溶液中的蛋白質(zhì)進(jìn)行分析，進(jìn)而可對活細(xì)胞中的蛋白質(zhì)進(jìn)行分析，能獲得“活”蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，其意義非常重大。1985年，科學(xué)家利用這種方法第一次繪制出蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。目前，科學(xué)家已經(jīng)利用這一方法繪制出15-20%的已知蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。

未來方向

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(xué)和生物技術(shù)進(jìn)入后基因組時代。這一時代的重點(diǎn)課題是破譯基因的功能，破譯蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，破譯基因怎樣控制合成蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)又是怎樣發(fā)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(jié)構(gòu)非常重要。專家認(rèn)為，在未來20年內(nèi)，生物技術(shù)將蓬勃發(fā)展，很可能成為繼信息技術(shù)之后推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步的主要動力，由這3位諾貝爾化學(xué)獎得主發(fā)明的“對生物大分子進(jìn)行確認(rèn)和結(jié)構(gòu)分析的方法”將在今后繼續(xù)發(fā)揮重要作用。

主要貢獻(xiàn)

"for the development of methods for identification and structure analyses of biological macromolecules"

在生物高分子確認(rèn)和結(jié)構(gòu)分析中所發(fā)展的方法

"for their development of soft desorption ionisation methods for mass spectrometric analyses of biological macromolecules"

在生物高分子大規(guī)模光譜測定分析中發(fā)展了軟解吸附作用電離方法

逝世報道

2002年諾貝爾化學(xué)獎得主、蛋白組學(xué)先驅(qū)約翰·芬恩（John Fenn）于2010年12月10日在美國弗吉尼亞州里士滿不幸逝世，享年93歲。

芬恩于1940年獲得耶魯大學(xué)博士學(xué)位。在上世紀(jì)80年代，他發(fā)展出了“電噴霧離子化法（electrospray ionisation）”，使科學(xué)家能快速通過質(zhì)量鑒定蛋白質(zhì)，進(jìn)而推動了蛋白組學(xué)領(lǐng)域的開辟。2002年諾貝爾化學(xué)獎評委會秘書Astrid Graslund稱芬恩的工作引發(fā)了一場“小變革”。芬恩的同事對其貢獻(xiàn)如是評價：“芬恩開辟的蛋白組學(xué)是后基因時代的科學(xué)標(biāo)志?！?/p>