A következôkben a Nobel díjról szóló weboldal felhasználási és alkalmazási lehetôségeit mutatom be, ezenkívül összefoglalom az 1997-es kémiai Nobel díjról megjelent közleményt.
A homepage-rôl és több más oldalról is a következô lehetôségek érhetôk el közvetlenül:

TARTALOMJEGYZÉK

• Hírek
• A Nobel díjakról
• Gazdaságtudományok
• Alfred Nobel
• A Nobel Alapítvány
• A díjat odaítélô intézmények
• Esszék
• Archívum
• Információk a szerverrôl
• Az 1997-es kémiai Nobel díj

HÍREK
Ezeken az oldalakon a Nobel díjakkal kapcsolatos napi, friss hírekrôl kaphatunk információkat. Erre a mutatóra kattintva megjelennek a legújabb hírek angol nyelven.

A NOBEL DÍJAKRÓL
A következô táblázatban összefoglalom a Nobel díjakról szóló oldalakon található mutatókat és ezek felhasználási lehetôségeit.

GAZDASÁGTUDOMÁNY

A kiválasztott kategória és évszám alapján az adatbázis megjeleníti az adott cikket, fôleg gazdaságtudományi területrôl.

ALFRED NOBEL

Alfred Nobel életérôl, munkásságáról olvashatunk angolul a képre kattintva, illetve megtaláljuk a végrendeletét is.

A NOBEL ALAPÍTVÁNYRÓL

A Nobel Alapítvány személyzeti felépítettségérôl és szabályozásáról kapunk információkat az alábbi szempontok alapján:

• Az alapítvány feladatai
• Igazgatóság
• Személyzeti titkárság
• Tanácskózó Testület
• Felügyelô Bizottság
• Könyvvizsgáló
• Alapítványi iroda
• Gazdasági Igazgatóság
• Törvények, rendeletek
• Sajtóközlemények

INTÉZMÉNYEK

Információkat kaphatunk a díjat odaítélô intézményekrôl és nyomonkövethetjük a díjátadást a kandidálástól a ceremóniáig.

ESSZÉK

A Nobel díjjal foglalkozó esszék közül tallózhatunk.

ARCHÍVUM

Korábbi sajtóközleményeket jeleníthetünk meg, amelyek között esszék és Nobel díjas közlemények is találhatóak.

SZERVERINFORMÁCIÓK

A Nobel Weboldalain információkat kaphatunk a Nobel díjakról és a díjazottakról, illetve felfedezésükrôl. Továbbá adatokat tudhatunk meg Alfred Nobel életérôl és munkásságáról, a Nobel Alapítvány tötrénetérôl, költségvetésérôl, jogairól és irányításáról. A Nobel Alapítvány elhatározta, hogy kiterjeszti a jelenlegi megjelenési formáját egy Elektronikus Nobel Múzeummá.

AZ 1997-ES KÉMIAI NOBEL DÍJ

A díjazottak:

Prof. Paul D. Boyer, Kalifornia Egyetem, Los Angeles, USA

Dr. John E. Walker Cambridge, UK

Prof. Jens C. Skou, Aarhausi Egyetem, Dánia

A Királyi Svéd Tudományos Akadémia határozata alapján 1997-ben a kémiai Nobel díjat megosztva ítélte oda a fent említett három kutatónak. Boyer és Walker a díj felét nyerte el, az adenozin trifoszfát (ATP) szintézis enzimatikus mechanizmusának értelmezéséért. Skou professzornak a díj másik felét ítélték oda az elsô iontranszport alapján muködô enzim felfedezéséért, a Na-, K-ATP szintetázért.

ATP-az élo sejt univerzális energiaszállítója
Az adenozin trifoszfátot (ATP ) 1929-ben Karl Lohmann, német kémikus fedezte fel. A szerkezetét néhány évvel késobb tisztázták, és 1948-ban a késobbi Nobel-díjas skót Alexander Todd szintetizálta kémiailag az ATP-t. Az 1939-41-es években az 53´-ban orvosi Nobel-díjat kapott Fritz Lipmann rámutatott arra, hogy az ATP a sejtek univerzális energiaszállítója és megalkotta a "nagy energiájú foszfátkötés" kifejezést. Az ATP feladata az energia szállítása az összes élo szervezetben, a baktériumoktól a gombákon át a növényekig, állatokig és az emberig. Az ATP magába zárja a kémiai energiát, amely a táplálék elégetésekor felszabadul és elszállítja azokhoz az életfolyamatokhoz, amelyek energiát igényelnek, mint például a sejt összetevoinek felépítése, az izomösszehúzódás, az ingerületátvitel és sok más funkció. Az ATP-rol elmondható, hogy a sejtek energiaforgalmát bonyolítja. Az adenozin trifoszfát nukleozid részéhez három foszfát kötés kapcsolódik. A legkülso foszfát csoport eltávolításával az adenozin difoszfáthoz (ADP) jutunk és az ez ido alatt felszabaduló energia más reakciókra fordítódik. Viszont energiabefektetéssel szervetlen foszfátkötés kapcsolható az ADP-hez, amely ATP-vé alakul. Az ATP jelentéken mennyisége képzodik és alakul át. Nyugalmi állapotban egy felnott ember esetén a fél testsúlynak megfelelo mennyiségu ATP alakul át, ugyanez nehéz fizikai munka esetén elérheti az egy tonnát. Az ATP legnagyobb részét az ATP szintetáz állítja elo. Nyugalmi állapotban a Na-, K-ATP-áz használja fel a képzodött ATP-t.

ATP szintetáz-egy kivételes molekuláris motor
Az 1940-es és 1950-es években tisztázták, hogy az ATP nagy tömege a sejtlégzés során a mitokondriumban keletkezik, illetve a zöld növényekben fotoszintézis útján. 1960-ban egy amerikai kutató, Efraim Racker és munkatársai a mitokondriumból izolálták a "F0F1ATP-áz"-t, amelyet most ATP szintetáznak hívunk. Az enzim felosztható egy F1 részre, amely a katalitikus központot tartalmazza és egy F0 részre, amely a memmránban kapcsolódik az F1 részhez. Egy hasonló enzim létezik zöld növényekben és baktériumokban is. 1961-ben Peter Mitchell kemiozmotikus hipotézisével magyrázta az ATP muködését, amelyért 1978-ban Nobel díjat kapott. Rámutatott arra, hogy a sejtlégzés különbözo hidrogén ion koncentrációt eredményez a mitokondrium membránon kívül és belül és egy hidrogén ion áram vezet az ATP képzodéséhez. Az elmélet hasonlóan alkalmazható zöld növények sejtmembránjaira is. A kapcsolódó ATP szintetáz segítségével történik a hidrogén ion transzport az F0 részen át. Paul Boyer az ATP-vel kapcsolatos kutatásait az 1950-es évek elején kezdte aktív kutatóként. A legfobb érdeklodési területeként azt próbálta kideríteni izotóptecnikával, hogy az ATP szintetáz hogyan muködik és hogyan használja fel az energia egy részét új ATP eloállítására. Az utóbbi években váratlan siker koronázta munkáját. Az ATP szintetáz muködésének van egy olyan része, ami szokatlan más enzimekétol és ennek vizsgálata több idot és bovebb tanulmányozást igényelt. John Walker az elso tanulmányát az ATP szintetázról a ´80-as évek elején készítette. Kiindulópontként egy enzim részletes kémiai és szerkezeti ismeretére volt szükség a muködés részletes megértéséhez. Ezért meghatározta az aminosav szekvenciát a protein egységek alkotórészeiben. Az 1990-es években krisztallográfusokkal együttmuködve felderítették az ATP szintetáz három dimenziós szerkezetét. Ez idáig az enzim F1 részének struktúráját felderítették. Walker munkáját kiegészítette Boyeré egy nevezetes módszerrel és további tanulmányokat végeztek a szerkezet demonstrálására alapozva, amelyben a Boyer által javasolt mechanizmus helyességét próbálták igazolni.

1. ábra Az ATP szintetáz egyszerusített rajza

Az F0 rész, amelyen keresztül a hidrogénionok áramlanak, a membránhoz vannak kötve. Az F1 rész, amelyben az ATP szintetizálódik a membránon kívul helyezkedik el. Amikor a hidrogén ionok átáramlanak az F0 rész c jelu lemezein át, a lemezt elfordulásra kényszerítik. A gamma alegység az F1 részben hozzákapcsolódik a c jelu lemezhez és ezért vele együtt elfordul. Az F1 rész három alfa és három béta alegysége nem tud elfordulni. Ezek fix helyzetben vannak kötve a béta alegységen keresztül. Ez viszont a membránban van lehorgonyozva. Így a gamma alegység forog a hengeren belül és átalakítja a hat alfa és béta egységet. Az aszimmetrikus gamma rész arra kényszeríti a béta egységeket, hogy szerkezeti változáson menjenek át. Ez oda vezet, hogy a béta alegységek különbözo erosséggel kötodnek az ATP-hez illetve az ADP-hez (lásd 2. ábra).
Amint fentebb említettük, az ATP szintetáz (1. ábra) tartalmaz egy membránhoz kötött részt (F0), amely a hidrogénionok transzportfolyamatában vesz részt, és egy kiugró részt (F1), amely független lehet a membrántól. (Korábban az F1 részt 1-es faktornak, az F0 részt oligomicin érzékeny faktornak hívták.) Az F0 rész mindegyik része különbözo számú háromféle típusú alegységbol áll, úgymint a, b és c proteinek. Az F1 rész öt alegysége a következok: alfa, béta, gamma, delta, epszilon. Míg az alfa és béta egységekbol három darab van, a többibol csak egy darab van. A béta egységekben következik be az ATP szintézise. A ´80-as évek elején a Walker és munkatársai által elvégzett aminosav szekvencia vizsgálat azt mutatta, hogy a gamma, delta és epszilon alegységek nem szimmetrikusak, amely egy fontos sajátság az ATP szintetáz muködésének megértéséhez. Az ATP szintetázról készült legrészletesebb tanulmányok az F1 résszel és annak muködésével foglalkoznak. Boyer és munkatársai kiderítették, hogy hogyan muködik az enzim ebben a konkrét esetben. Azt találták, hogy ellentétben az általánosan tartott nézettel, az energiát igénylo lépés nem az ATP szintézise ADP-bol és szervetlen foszfátból, hanem az energiát az ADP és a foszfát enzimhez való kötodése és az ATP szabadon bocsátása igényli. Mindamellett energiatöbblet van elraktározva az ATP-ben. Ebben a tekintetben az ATP különbözik az enzimek többségétol, amelyek önként kötodnek a szubsztráthoz és szakadnak el és a terméktol, de az ATP esetében az össze katalitikus reakció energiát igényel. Egy további megfigyelés volt az, hogy dacára az F1 rész aszimmetrikus jellegének, csak egyetlen mód van az enzimreakcióra. De hogyan tud a három béta egység azonos módon muködni, ha különbözoképpen kötodnek a gamma, delta és epszilon alegységekhez? Boyer megtalálta a választ erre a kérdésre mégpedig annak felderítésével, hogy a gamma, delta és epszilon alegységek forgása a hengerben váltakozva alakítja ki az alfa és béta egységeket. Ez a forgás szerkezeti változást indukál a bétában, amely oda vezet, hogy különbözo kötéserosségek alakulnak ki a körfolyamatban (lásd 2. ábra). Ezt a mechanizmust hívja Boyer "változó kötés mechanizmus"-nak. Boyer elmélete szerint ez a forgás vezet a fentebb említett membránon keresztül történo hidrogénion áramláshoz.

2. ábra Boyer "változó kötés mechanizmusa"

Az ábra a hengert ábrázolja a váltakozó alfa és béta alegységekkel, és az ATP szintézis négy különbözo lépését. Az aszimmetrikus gamma egység, amely a szerkezeti változást okozza a béta alegységben, középen látható. Az egyes szerkezetek elnevezése: nyílt bétaO (világosszürke szektor), laza bétaL (szürke szektor), tömör bétaT (fekete szektor). Az A lépcsoben egy teljesen kialakult ATP-t láthatunk a bétaT egységhez kapcsolódva. A B lépcsoben ADP és szervetlen foszfát kapcsolódik a bétaL egységhez. A C lépcsoben a gamma egység elfordulása látható a hidrogénionok áramlásának köszönhetoen (lásd 1. ábra). Ez a három béta egység szerkezeti változásához vezet. A bétaT egység ekkor a bétaL egység helyére kerül, miközben a hozzákötött ATP molekula felszabadul. A bétaL egségbol bétaT lesz, a bétaO pedig bétaL-lé alakul. Az utolsó lépésben végbemegy a kémiai reakció, amelyben a foszfátionok reakcióba lépnek az ADP molekulával és egy új ATP molekula keletkezik. Ekkor visszaérkeztünk az elso lépcsohöz. Boyer az ATP szintetázt molekuláris motornak nevezte. Ez egy pénzverde vízhajtású kalapácsához hasonlítható. Az F0 rész a kerék, a protonok árama a vízesés, és szerkezeti változás az F1 részben három pénzérme (3 ATP molekula) gyártását eredményezi a kerék minden egyes körülfordulásakor. Walker felderítette a molekuláris motor szerkezetét és ezáltal ellenorizte a Boyer által felállított mechanizmust. Az ATP szintetáz F1 részének krisztallografikus szerkezetét szarvasmarhából határozták meg, együttmuködve a holland J. P. Abrahams-szel és az angol A. Leslie-vel. A vizsgálatok kimutatták, hogy az alfa és a béta alegységek különbözo szerkezetébol adódóan különbözoféleképpen kötodnek az ADP-hez és az ATP-hez. A henger aszimmetrikus tengelyében levo gamma egység alakítja ki a három béta és három alfa egység szerkezetét, és a béta résszel kapcsolatba lépve, az aktív felszíneit kényszeríti különbözo három dimenziós struktúrák kialakítására. Ezek az eredmények a Boyer által felállított mechanizmus szerint azt jelentik, hogy az enzim muködését a gamma alegységek forgása szabályozza. Kísérletileg nehéz demonstrálni ezt a forgást, bár néhány kutatócsoport kezdeti sikerekkel büszkélkedhet. Németországban Wolfgang Junge spektroszkópiai módszereket használt, Richard Cross amerikai kutató kémiai módszert alkalmazott. Manapság a Masasuke Yoshida által irányított japán kutatócsoport ér el eredményeket az F1 rész forgásának vizualizációjával. Egy izomrost proteinjét kapcsolták a gamma egységhez és a béta egységet a szubsztrátumhoz kötötték. A környezo folyadék ATP koncentrációjától függoen mikroszkóp alatt megfigyelheto volt, hogy a protein növekvo sebességgel forog, amennyiben az ATP koncentrációja no.

A Na-, K-ATP szintetáz, az elso molekuláris pumpa felfedezése
Az 1920-as évek óta ismert, hogy az élo sejtek ionösszetétele különbözo a környezetétol. A sejtben a nátrium koncentráció alacsonyabb és a kálium koncentráció magasabb, mint a sejten kívüli folyadékban. Az angol Richard Keynes és Alan Hodgkin 1950-es évek beli munkája során ismertté vált, hogy ha az idegsejtet ingerület éri, akkor nátriumionok áramlanak be a sejtbe. A koncentráció különbség helyreállítására a nátrium transzportjának még egyszer meg kell ismétlodnie. Ez a transzportfolyamat ATP-t igényel, így a transzport akadályozhatja az élo sejtben az ATP termelodését. Ennél a pontnál kezdodtek Jens C. Skou kutatásai az idegmembránban levo ATP gátló enzim irányába, amely bekapcsolódhat az iontranszportba. 1957-ben publikálta az elso cikkét az ATP szintetázról, amely a nátrium és kálium által aktivált enzimrol szólt. O volt az elso, aki olyan enzimrol írt, amely közvetlenül segítheti az anyagtranszportot a sejtmembránon át, amely az összes sejt alapveto tulajdonsága. Számos enzimet kimutattak azóta, lényegében hasonló funkciókkal. Skou finomra orölt tengeri rák idegsejt membránját használta kísérleti anyagként. Az ATP gátló enzimet megtalálta a készítményben, szükséges mennyiségben levo magnézium ionok jelenlétében és segítették a muködését nátrium ion mennyiségének növelésével a természetes határig. Ezen túl Skou további stimuláló hatást tudott elérni, kis mennyiségu kálium ion adagolásával. Annak jelzésére, hogy az enzimhez kapcsolódik egy pumpa azt a módszert alkalmazta, hogy olyan nagy mennyiségu nátrium és kálium koncentrációval kísérelte meg a stimulálást, mint az természetes állapotban elofordul az idegsejtben. Az enzim mechanizmusának további tanulmányaiban Skou bizonyította, hogy a nátrium és kálium ionok különbözo affinitással kötodnek az enzim különbözo helyeihez. Ezenkívül azt is megállapította, hogy a foszfát csoport különálló az ATP-tol és az ATP szintetázhoz is kötodik. Ezt az enzim foszforilezésének nevezte el. Az enzim függ a nátrium ionok mennyiségétol foszforilezodéskor és a kálium ionok mennyiségétol defoszforilezodéskor. Ismertek olyan anyagok, mint például az oubain, amelyek gátolják a nátrium és kálium transzportját. Skou bebizonyította, hogy az oubain nátrium hatására beavatkozik az enzim aktivitásába. Ezen kép alapján lassan nyilvánvalóvá vált Skou és mások munkái során, hogy az enzim tartalmaz egy alfa és egy béta alegységet. Az enzim molekulák a sejtmembránban vannak kötve, gyakran kettesével és a felületük mind a belso, mind a külso térnek ki van téve. Három nátrium ion és egy ATP kötodik a belso felületükhöz. Egy foszfátkötés az ATP-bol az aszparaginsavba helyezodik át és az ADP felszabadulása után az enzim formája megváltozik, így megindul a nátrium ionok transzportja kifelé. A sejten kívüli térben a nátrium ionok elszakadnak az enzimtol és helyettük két kálium ion fog kötodni. Amikor az enzimhez kötodo foszfátkötés felhasad, megindul a káliumionok árama a sejt belseje felé és a keletkezett új ATP molekula elszabadul az enzimtol. Amíg több nátrium ion jut be a sejtbe, mint amennyi káliumion kerül ki onnan, addig egy elektrokémiai potenciál alakul ki a membrán két oldalán. Ez a potenciálkülönbség a feltétele annak, hogy idegingerület terjedjen az idegrostok, vagy az izomsejtek mentén. Ez az oka annak, hogy oxigén-, vagy táplálékhiány gyors eszméletvesztéséhez vezet és tart addig, amíg az ATP képzodés szünetel és az ionpumpa nem muködik. Ha a pumpa leáll, a sejt megduzzad. A sejten kívüli és belüli nátriumion koncentráció különbség a hajtóero a sejt létfontosságú táplálékszükségleteinek felvételéhez, mint például a glükózhoz és az aminosavhoz. Ezt használhatják fel más ionok is a sejtmembránon keresztüli transzportfolyamatban. A beáramló nátrium ionok kalcium ionokra tudnak kicserélodni, amelyek kiáramlanak. Ez utóbbi mechanizmus által erosödik a szív aktivitása. A Na- és a K-ATP szintetáz felfedezését követoen több más pumparendszert is felderítettek már, hasonló szerkezettel és muködési mechanizmussal. Megemlítheto a vázizomzatban található Ca-ATP szintetáz, amely az izomösszehúzódás ellenorzésében vesz részt, vagy a H- és K-ATP szintetáz, amely a gyomorban sósavat állít elo. Ez utóbbi enzim az, amelyet specifikusan gátolnak a gyomorfekély modern gyógyászatában. Megfelelo enzimeket találtak alacsonyabb rendu élolényekben is. Ilyen például az élesztoben található H-ATP szintetáz, amely hidrogén ionokat választ ki és alakítja át a fermentáció során. Manapság ezeket az enzimeket gyakorta említik P-típusú ATP szintetáz néven, mivel a reakció folyamán foszforilezodnek.