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摘 要：2018年是1997年诺化奖得主博耶和斯科教授的百年华诞，他俩作为现健在诺奖得主中年龄最长的双子寿星而耀映诺坛。腺苷三磷酸（ATP）是细胞内能量流的重要物质和普遍载体，在所有动植物和微生物的新陈代谢中都扮演着极为重要的角色。ATP的发现和认识过程是20世纪生命科学领域的重大进展。简明扼要地介绍了博耶和斯科先生生平与家庭成员；主要学术成就与贡献以及所获荣衔与奖项；诺奖得主中的长寿寿星，同时还阐述了ATP的发现和认识简史以及与其相关联的诺奖得主概况。
关键词：诺贝尔奖（诺奖）；诺贝尔物理学奖（诺物奖）；诺贝尔化学奖（诺化奖）；诺贝尔生理学或医学奖（诺医奖）；诺贝尔自然科学奖（诺自科奖）；长寿寿星；腺苷三磷酸（ATP）；ATP酶（ATPase）；ATP合酶（ATP synthase）；离子泵；氧化磷酸化；电子传递链（ETC）；化学渗透理论（学说）；结合变换机制（BCM）
博耶和斯科先生生平与家庭成员
1. 博耶先生生平与家庭成员
美国生物化学家、分析化学家和教育家保罗·迪洛斯·博耶（又译为博伊尔，Paul Delos Boyer，见图1）于1918年7月31日（属相：午马，星座：狮子座）出生于美国西部犹他州普罗沃市（City of Provo）洛克山镇（Rocky Mountain town）一个摩门教徒家庭，其父系具荷兰和德国血统，母系则具法国胡格诺教徒（Huguenot）血统。保罗曾与摩门教有联系，2004年3月他在《今日自由思想》（Freethought Today）杂志发表《通往无神论之路》（A Path to Atheism）一文，讲述自己是怎么从摩门教徒出身而变成虔诚的无神论者（Atheist）。其父戴尔（Dell Delos Boyer，1879.06.25-1961.12.04）是一名整骨科医师（osteopathic physician），死于前列腺癌。戴尔的第一任妻子是葛瑞斯（Grace Guymon Boyer，1888.09.16-1933.08.01，死于阿狄森氏病，即慢性肾上腺皮质机能减退症，按病因分为原发性和继发性，按病程分为急性和慢性），1911年结婚，操持家务，育4女3男：长女路易斯（Louise，1912.06.26-1995.04.02），次女玛格丽特（Margaret/Marguerite，1914-2006），长子戴尔·罗伊（Dell Roy Boyer，1916-1992，亦死于前列腺癌），次子保罗·迪洛斯，三女伯迪（Alberta "Birdie" Delora，1921-2010），幼子盖伊（Guy Stanford Boyer，1924.03.11-1925.03.15），幼女莉亚（Leah Kolstad，1925-2013）。
戴尔的第二任妻子是莎拉（Sarah Elizabeth Clark，1901-1990），1948年结婚，未育。因当时家境窘迫，保罗申请并获得威斯康星校友研究基金会WARF（Wisconsin Alumni Research Foundation）奖学金的资助才前往UW–Madison读研，在出发前5天（1939.08.31）与时年20岁的同学丽达小姐（Lyda Whicker，见图2）在家乡登记结婚（当时家住普罗沃市北方大学大道346号，1990年代初此旧居已被一家比萨饼店所取代。文献[1]P69将“346号”误作“364号”），育2女1子：长女盖尔（Gail B.Hayes，1943.07.31-），次女亚历山德拉（Alexandra Hali，生于1946年春以前），独子道格拉斯（Douglas）。年轻的保罗喜欢山地徒步旅行、篮球、棒球、社交和辩论，其晚年寓所位于UCLA的北部山丘。
博耶的主要學习经历：1936年毕业于普罗沃高级中学（Provo High School）；1939年获杨百翰大学BYU（Brigham Young University，1875.10.16，位于普罗沃市，隶属于摩门教，离博耶家只有几个街区）化学BS，大学期间作为国民警卫队医疗队的1名成员曾在加州的一个军营度过几个星期；1941年获威斯康星大学麦迪逊分校UW–Madison（University of Wisconsin–Madison）化学MS，1943年春获该大学生物化学PhD，母亲的早逝促使其研究兴趣转向生物化学领域。博耶在其博导保罗·菲利浦（Paul Phillips）教授的指导下，开发出双香豆素作为老鼠毒素和抗凝血剂的用途。
博耶的主要工作经历和职衔：1943-1945年在斯坦福大学参与由战时医学研究委员会（The Wartime Committee on Medical Research）赞助、在J.Murray Luck指导下的一个致力于稳定输血用血清白蛋白的战争项目博士后研究；1945-1946年（仅历时数月）在美国海军医学研究所（Navy Medical Research Institute in Bethesda，MD）进行近乎私人性质的研究，他是该所当时唯一的二等海员；1946-1956年任明尼苏达大学（圣保罗校区）生物化学系助理教授和副教授，期间开始独立的研究生涯，曾应用动力学、同位素和化学方法来研究酶的作用机制；1956-1963年任明尼苏达大学（明尼阿波利斯校区）医学院希尔基金会教授（Hill Foundation Professorship）；1963-1989年（1990年退休）任加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）文理学院化学与生物化学系教授，1965-1983年兼任UCLA分子生物学研究所MBI（Molecular Biology Institute）创始所长，[2]1985-1989年在加利福尼亚大学开展生物技术研究和培训计划（UC Program for Research and Training in Biotechnology）。1999年UCLA将校园内原分子生物学研究所实验楼命名为博耶会堂（Paul D.Boyer Hall）。1963-1989年任美国《生物化学评论年刊》（Annual Review of Biochemistry）副编辑（协助编辑工作）和编辑，1970-1990年与在UCLA任杂志专业编辑的妻子丽达共同编辑出版过经典系列丛刊《酶学》（The Enzymes）18卷。 2003年由美国人文主义协会AHA（American Humanist Association，其前身成立于1927年，1941）出版的最新版《人文主义宣言III》（Humanist Manifesto III=Humanism and Its Aspirations，前2个版本分别签署于1933年和1973年）得到了21位诺奖得主的签名认可：欧文·张伯伦（1959PH22）、克里克（1962PM31）、沃森（1962PM32）、[3]菲利浦·安德森（1977PH31）、普里高津（1977CH）、格拉肖（1979PH31）、陶布（1983CH）、豪普特曼（1985CH21）、赫希巴赫（1986CH31）、李远哲（1986CH32）、戴森霍弗尔（1988CH31）、杰罗姆·弗里德曼（1990PH31）、爱德华·托马斯（1990PM21）、德热纳（1991PH）、埃尔文·内尔（1991PM21）、罗伯茨（1993PM21）、克鲁岑（1995CH31）、莫利纳（1995CH32）、克罗托（1996CH32）、博耶和苏尔斯顿（2002PM33），2004年诺物奖得主格罗斯（2004PH31）也是该宣言的签署者。[4]
1. 斯科先生生平与家庭成员
丹麦外科医师、生物化学家、生物物理学家和教育家延斯·克里斯蒂安·斯科（Jens Christian Skou，见图3）于1918年10月8日（属相：午马，星座：天秤座）出生于丹麦西部灵克宾郡（Ringkbing Amt）西北莱姆维市（Lemvig Municipality）莱姆维镇一个富裕家庭，此地自2007年起被并入中日德兰大区（Region Midtjylland）。其父马格努斯（Magnus Martinus Skou，生年不详，1930年死于肺炎）是一位木材和煤炭商，其母安妮（Ane–Margrethe Jensen Knak Skou）在丈夫逝世后接着打理公司并一直寡居，夫妇俩共育2子2女：长子延斯·斯科，幼子、长女和幼女分别比延斯小1岁、4岁和7岁。延斯在信仰方面是不可知论者（Agnostic），在政治方面是社会民主主义者，他与妻子埃伦（Ellen Margrethe Nielsen）初识于耶林医院，当时埃伦是该医院的见习护士，1948年埃伦完成护士教育后来到奥胡斯与延斯完婚，育3女：长女生于1950年（1岁半时因先天性疾病而夭折），次女汉娜（Hanne，1952-），幼女凯伦（Karen，1954-）。延斯终生酷爱运动，其业余爱好是越野滑雪、垂钓（钓鱼）、古典音乐和阅读（尤其是人物传记）。1957年起就定居于奥胡斯市郊区的里斯考（Risskov），此地离奥胡斯大学不远。彼得（Peter Skou）是马格努斯的兄弟，俩人共同经营煤炭和木材生意，文献[5]却莫名其妙地将彼得误作延斯的首任妻子。
斯科的主要学习经历：1934-1937年就读于西兰岛（Zealand，位于哥本哈根西南～45 km處）的一所寄宿制学校——海斯莱乌文理高级中学（Haslev Gymnasium）；1944年初夏（1940.04.09-1945.05.04丹麦被德国占领，但德国人并未干涉其医学教学）毕业于哥本哈根大学医学院（应该是获得医学学士学位，MD之说欠妥），学制7年（医学基础课程3年，主要有物理学、化学、解剖学、生物化学和生理学；临床科目4年，主要有病理学、法医学、药理学和公共卫生学），毕业前需签署希波克拉底誓言（Hippocratic oath，欧美医生在取得行医资格时需保证遵守医生道德的誓言）；1954年以局部麻醉和麻醉毒性机理方面的论文《局部麻醉药》（丹麦文Lokalanstetika；英文Local anaesthetics/anesthetics）获丹麦奥胡斯大学（University of Aarhus）医学院生理学系麻醉学专业PhD（DrMedSc），疑似博导是Sren L.rskov教授。博士毕业后不久，其兴趣就转向了细胞内离子传输酶的研究。
斯科的主要工作经历和职衔：1944-1946年在丹麦北部的耶林医院（Hjrring Hospital）做实习医生，接受临床教育和培训，先在内科病房呆半年，然后在外科病房呆1年半，期间实施过临床小手术；1946-1947年任奥胡斯整形外科医院（Orthopaedic Hospital at Aarhus）医师；1947年放弃医师职业而就职于奥胡斯大学医学生理学研究所（Institute for Medical Physiology）并着手撰写博士论文，同年任该大学生理学系（今生物医学系）助理教授，1954年晋升为副教授，1963-1977年任生理学系教授兼主任，1977-1988年（1988年退休）改任生物物理学系教授兼主任。斯科教授著述颇丰，其论文大都可以在文献[6～7]中找到。
腺苷三磷酸（ATP）及其关联产物简介
腺苷（全称腺嘌呤核苷，adenosine）是由腺嘌呤和核糖结合形成的糖苷，其化学分子式是C10H13N5O4，分子量是267.241。腺苷是用于合成ATP、腺嘌呤、AMP和阿糖腺苷的重要中间体。腺苷三磷酸ATP（全称腺嘌呤核苷三磷酸，又称三磷酸腺苷，简称腺三磷，adenosine triphosphate，见图4，其中“O–”相当于“OH”，它是“OH”电离出1个H+后的结果）是腺苷中核糖的第5位羟基与3个串联的磷酸基团（又称磷酸根）结合形成的有机化合物，由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团按特定排列方式结合而成，其化学分子式是C10H16N5O13P3，化学简式是C10H8N4O2NH2（OH）2（PO3H）3H，分子量是507.184，结构简式是A—P～P～P，其中“—”表示普通磷酸键，“～”表示高能磷酸键，高能是指其自由能高而非键能高。ATP的结构不稳定，最外侧的那个高能磷酸键容易水解，从而释放或转移能量。ATP从腺苷开始依次被编为α、β和γ磷酸基团，α–磷酸基团与核糖之间通过磷酸酯键连接，α–磷酸基团与β–磷酸基团以及β–磷酸基团和γ–磷酸基团之间则是形成焦磷酸键。末端2个焦磷酸键在形成时需要吸收较高的能量，在其分解逆反应时则可释放出同等能量。ATP是所有生物体内化学能储存、传递和利用的中心物质。在生化反应中，ATP是磷酸、焦磷酸或AMP的供体，在生物体内参与广泛的代谢作用，是细胞代谢所需能量的直接来源。生物体内活细胞在酶催化下，无时无刻都在进行着ATP与腺苷二磷酸ADP（简称腺二磷，adenosine diphosphate，ATP失去末端1个磷酸根的产物）和腺苷一磷酸AMP（又称单磷酸腺苷、腺苷酸，全称腺嘌呤核糖核苷酸，adenosine monophosphate，ATP失去末端2个磷酸根的产物）的相互转化，同时伴随着能量的储存与释放。光能营养生物（植物）靠捕获光中的自由能以形成ATP，化学能营养生物（动物）则靠燃料分子的氧化以形成ATP。蛋白质、脂肪、糖类和核苷酸的合成都需要ATP的参与。正是因为ATP的存在，才会有生物体内持续的能量转化，一切生灵才得以生存和繁衍。鉴此生命科学家们将ATP形象地称为是细胞内能量转移的“货币分子单位”（molecular unit of currency）或生命（有机组织）中的“能量货币（能量分子）”。ATP在生物体内代谢迅速，需要及时合成补充。ATP的分解（水解）和合成反应简况见表1。 注2：生物体内的各种代谢反应均是由酶催化完成的。合成酶（synthetase）和合酶（synthase）在生物化学的酶学分类中属于两种性质完全不同的酶类，前者属于合成酶类，后者则属于氧化还原酶类或转移酶类。“ATP合成酶”的说法是错误的。[9～10]因酶学研究成就而荣获诺奖者見文献[11～13]。
线粒体和叶绿体是细胞制造ATP的2个主要场所。在线粒体内，ATP是通过一系列的氧化磷酸化反应而合成。叶绿体则是通过光合磷酸化反应来合成ATP。细胞从光量子或氧化有机物获取能量以生成ATP分子，再通过ATP使其他分子磷酸化进行能量转换以推动生物体内的各种需能反应和实现细胞的各种功能活动。ATP是DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）的前体，它还是合成生物体内许多重要物质的原料。可作为AMP组分合成RNA和AMP的衍生物；提供磷酸基以合成D–葡萄糖、D–果糖、D–甘露糖和D–核糖等糖类的一磷酸或二磷酸衍生物，合成磷酸胆碱以及在激酶催化下对蛋白质的磷酸化；提供无机焦磷酸以合成某些焦磷酸衍生物。
腺苷三磷酸酶ATPase（简称ATP酶，adenosine triphosphatase）是一类专一的催化ATP水解生成ADP和无机磷酸并释放自由能的酶。细胞膜（即质膜）、线粒体、微粒体、肌球蛋白和肌动球蛋白都有ATPase活性。一些ATPase可被Mg2+和/或Ca2+激活，细胞膜上的ATPase则可被Na+和K+共同激活。通过ATP水解释放出来的能量，有的可推动上述离子在生物膜上转运（转运是逆浓度梯度，即从低浓度区到高浓度区）；有的可促进肌肉收缩或其他细胞活动。细胞内各种耗能活动大多由此酶催化而完成。
腺苷三磷酸合酶（简称ATP合酶，ATP synthase，即F1Fo–ATPase）是生物体内的一种多亚基复合体，即储能型（F型）ATPase，它镶嵌在线粒体的嵴膜、叶绿体的类囊体膜和细菌的质膜上，是生物体内能量代谢的关键酶。它催化与呼吸电子传递偶联的氧化磷酸化或与光合电子传递偶联的光合磷酸化反应，将ADP和无机磷酸合成ATP。ATP合酶被认为是自然界最精妙的天然纳米机器（分子机器）之一，是世界上最小和最精密的分子马达蛋白，它的发现是20世纪分子生物学领域的重要进展。
生物膜能使离子逆着浓度梯度或电化学梯度从膜的一侧向另一侧运动。研究工作者假设生物膜上存在着执行这种功能的机构，称之为“离子泵”（简称泵，即离子转运蛋白，ion pump/transporter）。在细胞内部，Na+的浓度比细胞外要低，而K+的浓度则是内高外低。把细胞内的Na+运出细胞外的机构称为“钠泵”，当细胞内Na+增加或细胞膜外K+增加时被激活；把细胞外的K+运进细胞内的机构称为“钾泵”，当细胞膜外K+增加或细胞内Na+增加时被激活。有时一种离子的运进必伴以另一种离子的运出，这种泵称为“离子交换泵”。离子泵是膜运输蛋白之一，也可看作是一类特殊的载体蛋白（细胞膜泵蛋白质），能驱使特定的离子逆电化学梯度穿过质膜，同时消耗ATP形成的能量，属于主动运输。离子泵本质是受外能（如电化学梯度能和光能等）驱动的可逆性ATPase。被活化的离子泵水解ATP，与水解产物磷酸根结合后自身发生变构，从而将离子由低浓度转运到高浓度处，这样ATP的化学能转变成离子的电化学梯度能。目前已知的离子泵有多种，每种离子泵只转运专一的离子。细胞内离子泵主要有钠钾泵（钠泵和钾泵）、钙泵和质子泵等。钠钾泵（sodium-potassium pump，一种ATP酶）是科学家们所发现的首个离子泵，它是镶嵌在细胞膜磷脂双分子层之间的一种能够主动进行离子转运的蛋白质，对于维持细胞内渗透压和建立钠离子跨膜浓度梯度具有重要的生理学意义。
参考文献：
[1] 芩宇飞，刘利生.诺贝尔获奖人物全传·化学卷（六）1993～2004[M].长春：吉林摄影出版社，2005.06.
[2] 常诚.一个优势学科的形成与发展——以UCLA化学与生物化学系为例[D].上海：华东师范大学硕士学位论文，2011.04.
[3] 朱安远.对《折桂诺贝尔奖的最短科学论文》一文的质疑[J].科技风，2018（6）：181-184，191.
[4] Humanism and Its Aspirations[EB/OL].https：//en.wikipedia.org/wiki/Humanism_and_Its_Aspirations，2018-04-12.
[5] Jens C.Skou[EB/OL].www.nndb.com/people/828/000100528/，2018-04-12.
[6] J.C.Skou，J.G.Nrby，A.B.Maunsbach，M.Esmann，Eds.Progress in Clinical and Biological Research.Vol.268A：The Na+，K+-Pump，Part A：Molecular Aspects[M].New York，NY.：Alan R.Liss Inc.，1988.
[7] J.C.Skou，J.G.Nrby，A.B.Maunsbach，M.Esmann，Eds.Progress in Clinical and Biological Research.Vol.268B：The Na+，K+-Pump，Part B：Cellular Aspects[M].New York，NY.：Alan R.Liss Inc.，1988.
[8] 姜国庆.光合作用与诺贝尔化学奖[J].化学教育，2006（12）：8-10.
[9] 陈惠黎.合成酶synthetase不是合酶synthase[J].中华消化杂志，2006，26（9）：640.
[10] 王征宏.植物生理学教学中关于几处合酶与合成酶的辨析[J].教育教学论坛，2016（39）：237-238.
[11] 马克学，李芬，席兴字.酶学研究与诺贝尔奖[J].生物学教学，2007，32（6）：64-66.
[12] 望舒，郑积敏，贾宗超.从诺贝尔奖看酶学的发展[J].化学教育，2012（9）：9-12，18.
[13] 李亚静，汪洋，孔维宝，杜琼.从诺贝尔奖看酶学的发展[J].生物学通报，2014，49（9）：54-58.
作者简介：朱安远（1964-），男，湖南邵东县人，工学学士（工业电气自动化专业），北京金自天正智能控制股份有限公司（股票代码：600560）市场营销中心销售总监和高级销售经理，高级工程师，主要从事工业自动化（尤其是冶金自动化三电系统）领域的市场营销和应用工作。兴趣和涉猎领域广泛，近期四大研究主题：①低压变流器电流过载能力指标：关注此事起始于1999年。基于低压交直流变流器，笔者首创电流过载能力指标的普适化四要素原则、等效电流系数学说和缺陷理论（可用于判断变流器的各种原始电流数据是否自洽），首开系统性定量分析研究电流过载能力指标之先河，开辟了变流器电流过载能力指标研究这一新领域。②诺贝尔奖获奖者：喜好此事起源于1981年，自称诺迷（类似于球迷、邮迷、歌迷或影迷），酷爱研究诺贝尔奖得主且乐此不疲，倡议在国际上创建诺学（The Study of Nobel Prizes，类似于中国的红学）。③总体标准差的统计估计方法：研究兴趣发端于笔者1987年对概率论与数理统计的系统性归纳和总结，自学过模糊数学。④陆家羲及组合数学：热心于此事肇始于陆家羲悲喜交加年和陆老师的忌年——1983年。业余爱好：数学、百科知识、集邮、彩票研究和灯谜等。E-mail：[email protected]。
关键词：诺贝尔奖（诺奖）；诺贝尔物理学奖（诺物奖）；诺贝尔化学奖（诺化奖）；诺贝尔生理学或医学奖（诺医奖）；诺贝尔自然科学奖（诺自科奖）；长寿寿星；腺苷三磷酸（ATP）；ATP酶（ATPase）；ATP合酶（ATP synthase）；离子泵；氧化磷酸化；电子传递链（ETC）；化学渗透理论（学说）；结合变换机制（BCM）
博耶和斯科先生生平与家庭成员
1. 博耶先生生平与家庭成员
美国生物化学家、分析化学家和教育家保罗·迪洛斯·博耶（又译为博伊尔，Paul Delos Boyer，见图1）于1918年7月31日（属相：午马，星座：狮子座）出生于美国西部犹他州普罗沃市（City of Provo）洛克山镇（Rocky Mountain town）一个摩门教徒家庭，其父系具荷兰和德国血统，母系则具法国胡格诺教徒（Huguenot）血统。保罗曾与摩门教有联系，2004年3月他在《今日自由思想》（Freethought Today）杂志发表《通往无神论之路》（A Path to Atheism）一文，讲述自己是怎么从摩门教徒出身而变成虔诚的无神论者（Atheist）。其父戴尔（Dell Delos Boyer，1879.06.25-1961.12.04）是一名整骨科医师（osteopathic physician），死于前列腺癌。戴尔的第一任妻子是葛瑞斯（Grace Guymon Boyer，1888.09.16-1933.08.01，死于阿狄森氏病，即慢性肾上腺皮质机能减退症，按病因分为原发性和继发性，按病程分为急性和慢性），1911年结婚，操持家务，育4女3男：长女路易斯（Louise，1912.06.26-1995.04.02），次女玛格丽特（Margaret/Marguerite，1914-2006），长子戴尔·罗伊（Dell Roy Boyer，1916-1992，亦死于前列腺癌），次子保罗·迪洛斯，三女伯迪（Alberta "Birdie" Delora，1921-2010），幼子盖伊（Guy Stanford Boyer，1924.03.11-1925.03.15），幼女莉亚（Leah Kolstad，1925-2013）。
戴尔的第二任妻子是莎拉（Sarah Elizabeth Clark，1901-1990），1948年结婚，未育。因当时家境窘迫，保罗申请并获得威斯康星校友研究基金会WARF（Wisconsin Alumni Research Foundation）奖学金的资助才前往UW–Madison读研，在出发前5天（1939.08.31）与时年20岁的同学丽达小姐（Lyda Whicker，见图2）在家乡登记结婚（当时家住普罗沃市北方大学大道346号，1990年代初此旧居已被一家比萨饼店所取代。文献[1]P69将“346号”误作“364号”），育2女1子：长女盖尔（Gail B.Hayes，1943.07.31-），次女亚历山德拉（Alexandra Hali，生于1946年春以前），独子道格拉斯（Douglas）。年轻的保罗喜欢山地徒步旅行、篮球、棒球、社交和辩论，其晚年寓所位于UCLA的北部山丘。
博耶的主要學习经历：1936年毕业于普罗沃高级中学（Provo High School）；1939年获杨百翰大学BYU（Brigham Young University，1875.10.16，位于普罗沃市，隶属于摩门教，离博耶家只有几个街区）化学BS，大学期间作为国民警卫队医疗队的1名成员曾在加州的一个军营度过几个星期；1941年获威斯康星大学麦迪逊分校UW–Madison（University of Wisconsin–Madison）化学MS，1943年春获该大学生物化学PhD，母亲的早逝促使其研究兴趣转向生物化学领域。博耶在其博导保罗·菲利浦（Paul Phillips）教授的指导下，开发出双香豆素作为老鼠毒素和抗凝血剂的用途。
博耶的主要工作经历和职衔：1943-1945年在斯坦福大学参与由战时医学研究委员会（The Wartime Committee on Medical Research）赞助、在J.Murray Luck指导下的一个致力于稳定输血用血清白蛋白的战争项目博士后研究；1945-1946年（仅历时数月）在美国海军医学研究所（Navy Medical Research Institute in Bethesda，MD）进行近乎私人性质的研究，他是该所当时唯一的二等海员；1946-1956年任明尼苏达大学（圣保罗校区）生物化学系助理教授和副教授，期间开始独立的研究生涯，曾应用动力学、同位素和化学方法来研究酶的作用机制；1956-1963年任明尼苏达大学（明尼阿波利斯校区）医学院希尔基金会教授（Hill Foundation Professorship）；1963-1989年（1990年退休）任加利福尼亚大学洛杉矶分校（UCLA）文理学院化学与生物化学系教授，1965-1983年兼任UCLA分子生物学研究所MBI（Molecular Biology Institute）创始所长，[2]1985-1989年在加利福尼亚大学开展生物技术研究和培训计划（UC Program for Research and Training in Biotechnology）。1999年UCLA将校园内原分子生物学研究所实验楼命名为博耶会堂（Paul D.Boyer Hall）。1963-1989年任美国《生物化学评论年刊》（Annual Review of Biochemistry）副编辑（协助编辑工作）和编辑，1970-1990年与在UCLA任杂志专业编辑的妻子丽达共同编辑出版过经典系列丛刊《酶学》（The Enzymes）18卷。 2003年由美国人文主义协会AHA（American Humanist Association，其前身成立于1927年，1941）出版的最新版《人文主义宣言III》（Humanist Manifesto III=Humanism and Its Aspirations，前2个版本分别签署于1933年和1973年）得到了21位诺奖得主的签名认可：欧文·张伯伦（1959PH22）、克里克（1962PM31）、沃森（1962PM32）、[3]菲利浦·安德森（1977PH31）、普里高津（1977CH）、格拉肖（1979PH31）、陶布（1983CH）、豪普特曼（1985CH21）、赫希巴赫（1986CH31）、李远哲（1986CH32）、戴森霍弗尔（1988CH31）、杰罗姆·弗里德曼（1990PH31）、爱德华·托马斯（1990PM21）、德热纳（1991PH）、埃尔文·内尔（1991PM21）、罗伯茨（1993PM21）、克鲁岑（1995CH31）、莫利纳（1995CH32）、克罗托（1996CH32）、博耶和苏尔斯顿（2002PM33），2004年诺物奖得主格罗斯（2004PH31）也是该宣言的签署者。[4]
1. 斯科先生生平与家庭成员
丹麦外科医师、生物化学家、生物物理学家和教育家延斯·克里斯蒂安·斯科（Jens Christian Skou，见图3）于1918年10月8日（属相：午马，星座：天秤座）出生于丹麦西部灵克宾郡（Ringkbing Amt）西北莱姆维市（Lemvig Municipality）莱姆维镇一个富裕家庭，此地自2007年起被并入中日德兰大区（Region Midtjylland）。其父马格努斯（Magnus Martinus Skou，生年不详，1930年死于肺炎）是一位木材和煤炭商，其母安妮（Ane–Margrethe Jensen Knak Skou）在丈夫逝世后接着打理公司并一直寡居，夫妇俩共育2子2女：长子延斯·斯科，幼子、长女和幼女分别比延斯小1岁、4岁和7岁。延斯在信仰方面是不可知论者（Agnostic），在政治方面是社会民主主义者，他与妻子埃伦（Ellen Margrethe Nielsen）初识于耶林医院，当时埃伦是该医院的见习护士，1948年埃伦完成护士教育后来到奥胡斯与延斯完婚，育3女：长女生于1950年（1岁半时因先天性疾病而夭折），次女汉娜（Hanne，1952-），幼女凯伦（Karen，1954-）。延斯终生酷爱运动，其业余爱好是越野滑雪、垂钓（钓鱼）、古典音乐和阅读（尤其是人物传记）。1957年起就定居于奥胡斯市郊区的里斯考（Risskov），此地离奥胡斯大学不远。彼得（Peter Skou）是马格努斯的兄弟，俩人共同经营煤炭和木材生意，文献[5]却莫名其妙地将彼得误作延斯的首任妻子。
斯科的主要学习经历：1934-1937年就读于西兰岛（Zealand，位于哥本哈根西南～45 km處）的一所寄宿制学校——海斯莱乌文理高级中学（Haslev Gymnasium）；1944年初夏（1940.04.09-1945.05.04丹麦被德国占领，但德国人并未干涉其医学教学）毕业于哥本哈根大学医学院（应该是获得医学学士学位，MD之说欠妥），学制7年（医学基础课程3年，主要有物理学、化学、解剖学、生物化学和生理学；临床科目4年，主要有病理学、法医学、药理学和公共卫生学），毕业前需签署希波克拉底誓言（Hippocratic oath，欧美医生在取得行医资格时需保证遵守医生道德的誓言）；1954年以局部麻醉和麻醉毒性机理方面的论文《局部麻醉药》（丹麦文Lokalanstetika；英文Local anaesthetics/anesthetics）获丹麦奥胡斯大学（University of Aarhus）医学院生理学系麻醉学专业PhD（DrMedSc），疑似博导是Sren L.rskov教授。博士毕业后不久，其兴趣就转向了细胞内离子传输酶的研究。
斯科的主要工作经历和职衔：1944-1946年在丹麦北部的耶林医院（Hjrring Hospital）做实习医生，接受临床教育和培训，先在内科病房呆半年，然后在外科病房呆1年半，期间实施过临床小手术；1946-1947年任奥胡斯整形外科医院（Orthopaedic Hospital at Aarhus）医师；1947年放弃医师职业而就职于奥胡斯大学医学生理学研究所（Institute for Medical Physiology）并着手撰写博士论文，同年任该大学生理学系（今生物医学系）助理教授，1954年晋升为副教授，1963-1977年任生理学系教授兼主任，1977-1988年（1988年退休）改任生物物理学系教授兼主任。斯科教授著述颇丰，其论文大都可以在文献[6～7]中找到。
腺苷三磷酸（ATP）及其关联产物简介
腺苷（全称腺嘌呤核苷，adenosine）是由腺嘌呤和核糖结合形成的糖苷，其化学分子式是C10H13N5O4，分子量是267.241。腺苷是用于合成ATP、腺嘌呤、AMP和阿糖腺苷的重要中间体。腺苷三磷酸ATP（全称腺嘌呤核苷三磷酸，又称三磷酸腺苷，简称腺三磷，adenosine triphosphate，见图4，其中“O–”相当于“OH”，它是“OH”电离出1个H+后的结果）是腺苷中核糖的第5位羟基与3个串联的磷酸基团（又称磷酸根）结合形成的有机化合物，由1分子腺嘌呤、1分子核糖和3分子磷酸基团按特定排列方式结合而成，其化学分子式是C10H16N5O13P3，化学简式是C10H8N4O2NH2（OH）2（PO3H）3H，分子量是507.184，结构简式是A—P～P～P，其中“—”表示普通磷酸键，“～”表示高能磷酸键，高能是指其自由能高而非键能高。ATP的结构不稳定，最外侧的那个高能磷酸键容易水解，从而释放或转移能量。ATP从腺苷开始依次被编为α、β和γ磷酸基团，α–磷酸基团与核糖之间通过磷酸酯键连接，α–磷酸基团与β–磷酸基团以及β–磷酸基团和γ–磷酸基团之间则是形成焦磷酸键。末端2个焦磷酸键在形成时需要吸收较高的能量，在其分解逆反应时则可释放出同等能量。ATP是所有生物体内化学能储存、传递和利用的中心物质。在生化反应中，ATP是磷酸、焦磷酸或AMP的供体，在生物体内参与广泛的代谢作用，是细胞代谢所需能量的直接来源。生物体内活细胞在酶催化下，无时无刻都在进行着ATP与腺苷二磷酸ADP（简称腺二磷，adenosine diphosphate，ATP失去末端1个磷酸根的产物）和腺苷一磷酸AMP（又称单磷酸腺苷、腺苷酸，全称腺嘌呤核糖核苷酸，adenosine monophosphate，ATP失去末端2个磷酸根的产物）的相互转化，同时伴随着能量的储存与释放。光能营养生物（植物）靠捕获光中的自由能以形成ATP，化学能营养生物（动物）则靠燃料分子的氧化以形成ATP。蛋白质、脂肪、糖类和核苷酸的合成都需要ATP的参与。正是因为ATP的存在，才会有生物体内持续的能量转化，一切生灵才得以生存和繁衍。鉴此生命科学家们将ATP形象地称为是细胞内能量转移的“货币分子单位”（molecular unit of currency）或生命（有机组织）中的“能量货币（能量分子）”。ATP在生物体内代谢迅速，需要及时合成补充。ATP的分解（水解）和合成反应简况见表1。 注2：生物体内的各种代谢反应均是由酶催化完成的。合成酶（synthetase）和合酶（synthase）在生物化学的酶学分类中属于两种性质完全不同的酶类，前者属于合成酶类，后者则属于氧化还原酶类或转移酶类。“ATP合成酶”的说法是错误的。[9～10]因酶学研究成就而荣获诺奖者見文献[11～13]。
线粒体和叶绿体是细胞制造ATP的2个主要场所。在线粒体内，ATP是通过一系列的氧化磷酸化反应而合成。叶绿体则是通过光合磷酸化反应来合成ATP。细胞从光量子或氧化有机物获取能量以生成ATP分子，再通过ATP使其他分子磷酸化进行能量转换以推动生物体内的各种需能反应和实现细胞的各种功能活动。ATP是DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）的前体，它还是合成生物体内许多重要物质的原料。可作为AMP组分合成RNA和AMP的衍生物；提供磷酸基以合成D–葡萄糖、D–果糖、D–甘露糖和D–核糖等糖类的一磷酸或二磷酸衍生物，合成磷酸胆碱以及在激酶催化下对蛋白质的磷酸化；提供无机焦磷酸以合成某些焦磷酸衍生物。
腺苷三磷酸酶ATPase（简称ATP酶，adenosine triphosphatase）是一类专一的催化ATP水解生成ADP和无机磷酸并释放自由能的酶。细胞膜（即质膜）、线粒体、微粒体、肌球蛋白和肌动球蛋白都有ATPase活性。一些ATPase可被Mg2+和/或Ca2+激活，细胞膜上的ATPase则可被Na+和K+共同激活。通过ATP水解释放出来的能量，有的可推动上述离子在生物膜上转运（转运是逆浓度梯度，即从低浓度区到高浓度区）；有的可促进肌肉收缩或其他细胞活动。细胞内各种耗能活动大多由此酶催化而完成。
腺苷三磷酸合酶（简称ATP合酶，ATP synthase，即F1Fo–ATPase）是生物体内的一种多亚基复合体，即储能型（F型）ATPase，它镶嵌在线粒体的嵴膜、叶绿体的类囊体膜和细菌的质膜上，是生物体内能量代谢的关键酶。它催化与呼吸电子传递偶联的氧化磷酸化或与光合电子传递偶联的光合磷酸化反应，将ADP和无机磷酸合成ATP。ATP合酶被认为是自然界最精妙的天然纳米机器（分子机器）之一，是世界上最小和最精密的分子马达蛋白，它的发现是20世纪分子生物学领域的重要进展。
生物膜能使离子逆着浓度梯度或电化学梯度从膜的一侧向另一侧运动。研究工作者假设生物膜上存在着执行这种功能的机构，称之为“离子泵”（简称泵，即离子转运蛋白，ion pump/transporter）。在细胞内部，Na+的浓度比细胞外要低，而K+的浓度则是内高外低。把细胞内的Na+运出细胞外的机构称为“钠泵”，当细胞内Na+增加或细胞膜外K+增加时被激活；把细胞外的K+运进细胞内的机构称为“钾泵”，当细胞膜外K+增加或细胞内Na+增加时被激活。有时一种离子的运进必伴以另一种离子的运出，这种泵称为“离子交换泵”。离子泵是膜运输蛋白之一，也可看作是一类特殊的载体蛋白（细胞膜泵蛋白质），能驱使特定的离子逆电化学梯度穿过质膜，同时消耗ATP形成的能量，属于主动运输。离子泵本质是受外能（如电化学梯度能和光能等）驱动的可逆性ATPase。被活化的离子泵水解ATP，与水解产物磷酸根结合后自身发生变构，从而将离子由低浓度转运到高浓度处，这样ATP的化学能转变成离子的电化学梯度能。目前已知的离子泵有多种，每种离子泵只转运专一的离子。细胞内离子泵主要有钠钾泵（钠泵和钾泵）、钙泵和质子泵等。钠钾泵（sodium-potassium pump，一种ATP酶）是科学家们所发现的首个离子泵，它是镶嵌在细胞膜磷脂双分子层之间的一种能够主动进行离子转运的蛋白质，对于维持细胞内渗透压和建立钠离子跨膜浓度梯度具有重要的生理学意义。
参考文献：
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作者简介：朱安远（1964-），男，湖南邵东县人，工学学士（工业电气自动化专业），北京金自天正智能控制股份有限公司（股票代码：600560）市场营销中心销售总监和高级销售经理，高级工程师，主要从事工业自动化（尤其是冶金自动化三电系统）领域的市场营销和应用工作。兴趣和涉猎领域广泛，近期四大研究主题：①低压变流器电流过载能力指标：关注此事起始于1999年。基于低压交直流变流器，笔者首创电流过载能力指标的普适化四要素原则、等效电流系数学说和缺陷理论（可用于判断变流器的各种原始电流数据是否自洽），首开系统性定量分析研究电流过载能力指标之先河，开辟了变流器电流过载能力指标研究这一新领域。②诺贝尔奖获奖者：喜好此事起源于1981年，自称诺迷（类似于球迷、邮迷、歌迷或影迷），酷爱研究诺贝尔奖得主且乐此不疲，倡议在国际上创建诺学（The Study of Nobel Prizes，类似于中国的红学）。③总体标准差的统计估计方法：研究兴趣发端于笔者1987年对概率论与数理统计的系统性归纳和总结，自学过模糊数学。④陆家羲及组合数学：热心于此事肇始于陆家羲悲喜交加年和陆老师的忌年——1983年。业余爱好：数学、百科知识、集邮、彩票研究和灯谜等。E-mail：[email protected]。