Меню

Лауреаты Нобелевской премии в 2019 года


Лауреаты Нобелевской премии в области медицины и физиологии  2019 года

 

Отделение химико-технологических, медико-биологических и сельскохозяйственных наук Национальной академии наук Кыргызской Республики приветствует решение Нобелевского Комитета за присуждение Нобелевской премии по физиологии и медицине присудили американцам Грегу Семензе, Уильяму Келину и англичанину Петеру Ратклиффу, открывшим молекулярные механизмы приспособления клетки к уровню кислорода. Как известно, данная проблема близка нам в том отношении, что  в течение многих десятилетий проблемой гипоксии в условиях высокогорья успешно занимаются кыргызские ученые. Это сотрудники Национального центра кардиологии и терапии, Кыргызской государственной медицинской академии, Института горной физиологии и медицины НАН КР, Института молекулярной биологии. По целому ряду направлений, научные школы академиков М.М.Миррахимова, А.А.Айдаралиева, Алдашева А.А., Раимжанова А.Р. и др. занимают лидирующие позиции по горной физиологии гипоксии. Благодаря им наука и медицина получили исключительно важные сведения о механизмах возникновения целого ряда болезненных состояний. Ученые, удостоенные Нобелевской премии получили важнейшие сведения о причинах инсультов, инфарктов, рака. В чем суть открытия этих ученых?

К началу XX века уже было в общих чертах известно, как организм реагирует на изменение уровня кислорода в крови. Если его мало — это состояние называют гипоксией — повышается концентрация гормона эритропоэтина (EPO) и начинают усиленно вырабатываться красные кровяные тельца. Но молекулярный и генетический механизмы этого процесса оставались неясными. Так вот, Грег Семенза из Университета Джона Хопкинса и Петер Ратклифф из Оксфорда установили, что к уровню кислорода чувствительны все клетки организма, а не только клетки почек, где вырабатывается эритропоэтин.

С 1991 по 2001 год Грег Семенза открыл гипоксией индуцированный фактор и его кислородзависимую деградацию. Был открыт белок, активизирующийся при гипоксии, — так называемый индуцированный гипоксией фактор (hypoxia-inducible factor, HIF). Кроме того, ученый выявил специализированный фактор HIF-1 альфа, регулирующий работу множества генов. Такие молекулы называют транскрипционными. Сейчас известно более ста генов, на функционирование которых так или иначе влияет HIF-1a. HIF-1a в обычных условиях несет на себе метку — небольшой кусок белка убиквитина. По ней его распознает протеасома — комплекс белков, перерабатывающих разные ненужные клетке молекулы. Но как возникает метка, было непонятно. Это выяснил Уильям Келин (William Kaelin), специалист по опухолям, занимавшийся проблемой наследственного заболевания Гиппеля-Линдау (von Hippel-Lindau, VHL), которое повышает риск рака у носителей мутации в гене VHL. Оказалось, что это заслуга белка, вырабатываемого VHL и таким образом запускающего процесс его деградации при нормальном уровне кислорода.

Для нашей страны эти данные имеют исключительно важное значение. Наши кыргызские ученые во главе с академиком М.М.Миррахимовым, Алдашевым А.А., Раимжановым А.Р. и др. в своих работах отмечали роль гипоксии.  Они доказали, что в обычных условиях гипоксический фактор в клетке подавлен, его мало. Когда же концентрация кислорода снижается — например, в горах на большой высоте, где разреженная атмосфера, или в результате травмы или болезни — сокращается кровоток. Грег Семензе, Уильям Келин, Петер Ратклифф установили, что в этих условиях содержание HIF-1a повышается. Они также установили, что если по каким-то причинам гипоксический фактор перестает действовать, резко повышается риск инсультов и инфарктов. При чрезмерной его активности возрастает риск онкологического заболевания. Дело в том, что HIF-1a может подавлять естественный процесс клеточной гибели (апоптоз). С одной стороны, это продлевает жизнь клетки и увеличивает ее шансы на выздоровление. А с другой — способствует образованию опухоли, которая есть не что иное, как неконтролируемое деление клеток. Кроме того, злокачественная опухоль сопровождается гипоксией. Это активирует HIF-1a, в опухоли начинают формироваться новые сосуды и делают ее очень устойчивой к лечению.

Таким образом, работы Семензы, Ратклиффа и Келина открыли еще один путь борьбы с раком и болезнями сердечно-сосудистой системы — через регуляцию HIF-1a. По сути, это доказано и в ряде исследований наших кыргызских ученых. В частности, академика Алдашева А.А. Его работа раскрывают некоторые детали молекулярных механизмов, лежащие в основе того, как клетки адаптируются к изменениям в снабжении кислородом. Он участвовал во многих экспериментах в Институте легких (США), где, к сожалению, и произошло заражение вирусом, вызывающим пневмосклероз.

 

Лауреаты Нобелевской премии по физике  2019 года

 

Нобелевская премия по физике в 2019 году присуждена канадскому и американскому ученому, профессору Принстонского университета Джеймсу Пиблсу – за теоретические открытия в области физической космологии, а также швейцарским астрофизикам Мишелю Майору и Дидье Кело – за открытие экзопланеты, вращающейся вокруг звезды солнечного типа.

Джеймс Пиблс – один из самых известных астрофизиков второй половины XX века. В середине 60-х он наряду с Пензиасом и Уилсоном принимал участие в предсказании и открытии космического реликтового излучения. В 70-х годах он в числе первых обратил внимание на важность изучения флуктуаций реликтового излучения и связал их свойства с крупномасштабной структурой Вселенной. Позже, в 1970–80 гг., Пиблс разработал математическое описание задач наблюдательной космологии, связанных с изучением крупномасштабной структуры Вселенной, в частности каталогов галактик и скоплений галактик. Написанные им книги «Physical Cosmology» и «Large-Scale Structure of the Universe» заложили основы современной наблюдательной космологии. Присуждение Нобелевской премии Дж. Пиблсу является признанием его грандиозного вклада в развитие современной физической космологии.

В 1994 году швейцарские астрономы Мишель Майор и Дидье Кело, используя метод Доплера, начали измерять радиальные скорости у 142 карликовых звезд класса G и K с помощью нового спектрографа ELODIE, который позволил проводить эти измерения с точностью 13 м/c. Наблюдения продолжались 18 месяцев. За это время удалось обнаружить значимые изменения радиальной скорости только у нескольких звезд. Среди этих звезд оказалась звезда 51Peg, которая находится на расстоянии 50,45 световых лет от Земли и подобна нашему Солнцу. В 1995 году Мишель Майор и Дидье Кело в журнале «Nature» сообщили об открытии планеты с массой меньше двух масс Юпитера, которая вращается на орбите этой звезды с периодом 4,23 дня. Это открытие положило начало эры обнаружения экзопланет, которых на сегодняшний день известно уже около 4000.

Эти открытия относятся к области фундаментальных исследований, позволяющих понять устройство ранней и современной Вселенной. В частности, работы по исследованию реликтового излучения лежат в основе теории Большого Взрыва, согласно которой наша Вселенная на раннем этапе своего развития представляла собой горячую плазму, состоящую из различных элементарных частиц. Исследования свойств реликтового излучения позволяет описывать крупномасштабную структуру Вселенной (распределение галактик и их скоплений), что является одной из основных задач современной физики. В последние десятилетия такие исследования широко проводятся в ведущих мировых исследовательских центрах США, Китая, Евросоюза и России.

В свою очередь, исследования экзопланет является относительно новым направлением, бурное развитие которого связано с запуском в последние годы нескольких космических телескопов. К настоящему времени с их помощью удалось открыть несколько тысяч планет за пределами Солнечной системы. Более того, по современным оценкам, только в нашей галактике Млечный путь может быть порядка 100 миллиардов экзопланет, из которых от 5 до 20 миллиардов могут быть планетами, похожими на Землю.

 

Лауреаты Нобелевской премии по химии 2019 года 

 

Нобелевская премия по химии за 2019 год присуждена Джону Гуденафу, Стэнли Уиттингему и АкиреЙошино за развитие литий-ионных батарей, объявила днем в среду Шведская академия наук.

Джон Гуденаф — профессор Техасского университета в Остине (97-летний Гуденаф стал самым пожилым человеком, когда-либо получавшим Нобелевскую премию), Стэнли Уиттингем работает в Бингемтонском университете в Нью-Йорке, Акира Йошино — в Университете Мейхо в Японии. Награду они поделят между собой поровну, каждый получит по 9 млн шведских крон (900 тысяч долларов)

Литий-ионные батареи сыграли важную роль в развитии высоких технологий. Они гораздо легче и компактнее, чем более ранние типы аккумуляторов, и используются в портативной электронике: мобильных телефонах, ноутбуках, кардиостимуляторах и электромобилях.

 

Устройство и принцип работы литий – ионных батарей ( аккумуляторов)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Характеристики литий-ионных аккумуляторов зависят от химического состава составляющих компонентов и варьируются в следующих пределах: напряжение единичного элемента: максимальное: 4,2 В; минимальное: 2,5В;удельная энергоёмкость: 110…243 Втч/кг; число циклов заряд/разряд до снижения ёмкости до 80 %: 600; время быстрого заряда: 1 час. Широко применяемые литий-ионные аккумуляторы при перезаряде, несоблюдении условий заряда или при механическом повреждении часто бывают чрезвычайно огнеопасными.  Для устранения перезаряда литий-ионные аккумуляторы применяются в комплекте с системой контроля и управления — СКУ или BMS (batterymanagementsystem), — и специальным устройством заряда/разряда.

Первые литий ионные батарейки делали с металлическим литием, и применения их в качестве аккумуляторов было практически невозможно. При повторном заряде литий выделялся в виде сростков и пробивал мембрану, что приводило к короткому замыканию и возгоранию батареи. Только с применением вспененного графита удалось получить надежные аккумуляторы. Литий в таких аккумуляторах откладывается внутри слоев графита в интеркалированном виде ( внедреннов внутрь решетки графита).

К настоящему времени имеется очень большое количество публикаций и изобретений по изготовлению вспененного графита, что позволило сделать достаточно надежные и легкие аккумуляторы на основе лития. В Кыргызстане есть свое месторождение графита (Куйлё). Надо отметить, что не всякие типы графита идеально подходят для получения хорошей вспененной структуры пригодной для изготовления литий ионных аккумуляторов.

В ИХиФ НАН КР проводились работы по вспениванию графита месторождения Куйлё, результаты показали, что качество нашего графита достаточно высокое и его можно рекомендовать для использования в качестве основы для производства литий ионных аккумуляторов. В настоящее время месторождение Куйлё находится в частных руках и проводить дальнейшие исследования проблематично.

Насчет Нобелевской премии можно сказать, что в последние годы эксперты неоднократно предсказывали присуждение Нобелевской премии разработчикам литий-ионных аккумуляторов.

В Нобелевском комитете Королевской Шведской академии наук заявили следующее:

«Эти легкие, перезаряжаемые и мощные батареи используются сейчас везде, начиная от мобильных телефонов и ноутбуков, также в электроавтомобилях. Они могут сохранять значительное количество энергии из возобновляемых источников от солнца и ветра».

Церемония награждения лауреатов состоится в Стокгольме 10 декабря, в день смерти шведского предпринимателя и изобретателя Альфреда Нобеля (1833-1896 годы).

 

 

 


Другие ссылки