1935年诺贝尔生理及医学奖颁给了实验胚胎学的奠基者施佩曼，他开创了组织胚胎学这一新的生理学科。这位德国人用蝾螈和蛙进行实验胚胎研究，将一片背胚孔唇在另一胚胎的特定皮区植入，从而诱导了第二个胚胎的发育，施佩曼称移植的胚胎组织为“组织者”，称这些组织聚集的地区为“组织中心”。后来，科学家将这个现象外推到所有脊椎动物并获得成功。
原来，人体受精卵第1次卵裂发生在受精后1.5～2.5天，形成2个卵裂球。3～4天繁殖到16个卵裂球时，称为桑葚胚，输送到子宫。到107年细胞时，形成囊胚，囊胚内壁一端的内细胞块形成胚体。受精第3周，胚体内形成背侧的羊膜腔和腹侧的卵黄囊。羊膜腔底壁和卵黄囊顶壁相贴形成胚盘。胚盘分为羊膜腔底的外胚层和卵黄囊顶的内胚层，在内外胚层中间形成中胚层。在这3个胚层的基础上，逐渐发育成人体的各种组织和器官。
1974年诺贝尔生理及医学奖颁给了3位细胞器研究的先驱者，他们创建了生理学科的新分支——亚细胞生理学。美国人克劳特第1个用电镜研究从细胞中分离出来的各种细胞器的形态和功能。早在20世纪40年代，他就鉴定了线粒体和内质网。美国人派拉德和比利时人杜弗利用克劳德的方法，研究了其他细胞器的形态和功能。
1999年诺贝尔生理及医学奖颁给了派拉德的弟子布洛贝尔，以表彰他对内质网传输蛋白质机理的发现。这标志着人类对细胞器的大体探明及亚细胞生理学的完善。线粒体是一种敏感多变的重要细胞器，是细胞中能量储存和供给的场所，从生理学观点看，线粒体是能量转换系统，它收回食物中包含的能量，并经氧化和磷酸化方式将其转为ATP，因此它是细胞的氧化中心和动力站。核糖体是由RNA和蛋白质组成的葫芦形小体，是蛋白质合成的中心场所。内质网、高尔基复合体、溶酶体、微体等细胞器与核膜组成内膜系统。
这些细胞内的膜在维护细胞功能正常方面起着重要作用。内质网是一种相互连通的膜性管腔道系统，交织成网分布在细胞质中，依靠信号识别颗粒（SRP）和SRP受体的作用，指挥蛋白质在细胞内传输及定位。高尔基复合体是细胞质内由扁平囊泡、小囊泡和大囊泡组成的网状结构，是细胞内的运输系统，它可完成蛋白质和脂质的运输和分泌。溶酶体是细胞质内直径很小的囊状小体，具有酶解消化功能，可称为细胞内的一个复杂的消化器官，微体是一类微小细胞器，它可将在细胞损伤中形成的过氧化氢（H2O2）氧化，从而生成水，以消除或减少细胞的毒性作用，因此可称为保护性细胞器。
未来科学家预言：21世纪将是生命科学的世纪，而神经科学将是——
21世纪一颗璀灿的医学明星
神经生理学以其在生理学科中的重要地位，获得诺贝尔生理及医学奖达6次之多。这些研究成果是：神经元学说的确立（1906年诺贝尔生理及医学奖，意大利人戈尔基和西班牙人卡哈尔）；神经纤维运动和感觉功能及神经冲动真谛的探明（1932年诺贝尔生理及医学奖，英国人谢林顿和艾德里安）；神经冲动的化学传递的发现（1936年诺贝尔生理及医学奖，英国人戴尔和勒韦）；神经冲动的本质是电传导的发现（1944年诺贝尔生理及医学奖，美国人厄兰格和加塞）；神经传导电生理机制的阐明及神经冲动本质的揭示（1963年诺贝尔生理及医学奖，澳大利亚人艾克尔斯、英国人霍奇金和赫克斯利）；神经对肌肉运动的控制是电－化学传导过程的发现（1970年诺贝尔生理及医学奖，英国人卡茨、瑞典人奥伊勒、美国人阿克塞尔罗德）。这些研究成果阐明了人类神经系统的结构和功能。
脑科学是最尖端的生理学科，迄今仍是一个有待于探索的领域。大脑的复杂和神秘，致使脑科学的重大成果在许多年之年才获颁诺贝尔生理及医学奖。自1947年以来，脑科学研究曾6次获得诺贝尔生理及医学奖。
1947年诺贝尔生理及医学奖颁发给美国人科里夫妇和澳大利亚人何塞。科里夫妇发现脑垂体前叶激素有控制糖代谢的功能；何塞证实脑垂体前叶激素是通过控制胰岛素生成来影响糖代谢的。1949年的诺贝尔生理及医学奖授给了瑞士人赫斯和葡萄牙人莫尼兹，因为他们确定了下丘脑对内脏器官的调节功能。1977年的诺贝尔生理及医学奖授予美国人吉尔曼、沙利和雅罗，他们肯定了脑垂体的各种内分泌功能。
19世纪，德国著名哲学家叔本华在阐述人类思维和脑的复杂程度时就将其暗喻为“世界性缠结的绳节”。大脑的结构的复杂及功能的精确是难以想象的，大脑中拥有140亿个神经，每个神经元都拥有大量各种各样的受体，神经末梢中存在着几种乃至几十种不同并随时准备释放神经递质的神经活动分子。每个神经几乎都与周围细胞形成至少1万个突触联系，并产生不同频率及携带内外环境信息变化的电位。由此可以想见，为什么大脑的整合功能会如此复杂，人类的行为和意识为什么会那样多变而难测，揭示大脑奥秘的科学挑战为什么会如此艰巨！尽管如此，人类在揭开大脑奥秘的坎坷征途中仍然取得了突破。1995年诺贝尔生理及医学奖颁给了同源异型基因的3位破译者——美国人路易斯、维绍斯和德国人努斯莱因·芙尔哈德，他们的研究成果标志着人类对脑发育的研究进入了成熟阶段。因为所有生物体在分子水平上的机制是极其相似的，生命活动的分子基础与生命本质是高度一致的。
1981年诺贝尔生理及医学奖授予美国人斯佩里，他确立了大脑皮层两半球的机能：左脑半球长于语言和计算，右脑半球对图、音乐、情绪的感受则优于左脑。
3位生理学家因证实大脑神经细胞间的“慢突触”传递方式而获得了2000年诺贝尔生理及医学奖。他们的研究成果使人类终于找到了自身思维、记忆、情感及睡眠的科学原理。诺贝尔奖评选委员会把“世纪之交”的大奖授予这3位年逾七旬的神经科学家，反映出脑科学在整个生命科学中占有的重要地位。
21世纪在生理医学的研究中还将会创造出哪些奇迹呢？笔者认为，脑研究仍将是这一领域的主题。人脑的智能在宇宙中或许是独一无二的。20世纪70年代以后，在对脑的高级技能研究中取得了许多质的突破。医学家们在学习与思维、理解与记忆、感情与情绪以及睡眠与苏醒的研究中，不断有新的发现。可以预见，这些高级智能的生理定位、物质基础及神经生化过程将会被阐明，人脑的工作原理、模式识别等方面的研究将会产生突破。
在诺贝尔生理及医学奖的获奖成果中，只有1973年奖授予动物行为学研究成果存在非议。德国人弗里施、洛伦兹和荷兰人廷伯根认为，在一个狭小范围内居住过密，会导致破坏性进攻行为。廷伯根的外推结果还有，从人类成为狩猎者开始，侵略性就成为人类的遗传本能。这是不能令人信服的。
生物化学是从化学角度来研究生命现象的重要医学学科，它从分子水平精细地揭示生命现象的本质，诺贝尔生理及医学奖曾26次授予生物化学领域的辉煌成果。100年中最令人瞩目的生物化学成就，就是人类信息传递系统的确立、能量代谢的释明及——
维生素的发现
由于发现了人类维生素缺乏症，科学家才知道了维生素这种物质的存在。20世纪20～30年代，几乎目前所知的维生素一个个相继被发现，它们在自然界的存在及化学合成方式，以及它们的提取方法，也逐一明了。在如此短暂的时间里，能发现如此一大类疾病的病因及防治方法，这在人类征服自身疾病的进程中是空前绝后的。无怪乎维生素的发现及合成方式以及维生素缺乏症的发现及防治，在不到20年的时间里，获得了众多的诺贝尔自然科学奖项。
维生素研究曾3次获奖。1929年诺贝尔生理及医学奖授予了荷兰人艾伊克曼以及英国人霍普金斯，艾伊克曼发现了抗神经类维生素B1，霍普金斯发现了刺激生长维生素D。1973年诺贝尔生理及医学奖颁给了匈牙利人森特·焦尔季，以表彰他对抗坏血酸维生素C的鉴定及其催化作用的发现。1943年诺贝尔生理及医学奖授予了丹麦人达姆以及美国人多伊西，达姆发现了凝血维生素K，而多伊西合成了维生素K。
诺贝尔化学奖曾3次颁发给与维生素研究有关的成果 ：维生素D化学结构的探明（1928年），生育酚即维生素E化学结构的释明（1937年），核黄素即维生素B2化学结构的阐明（1937年），以及维生素B2的分离成功（1938年）。
维生素旧称维他命，是生物生长和代谢必需的微量有机物。已知的20余种维生素，可分成脂溶性和水溶性两类，前者包括维生素A、D、E、K等，后者有维生素B、C。人和动物缺乏维生素时，会生长迟缓，并发生特异性病变——维生素缺乏症。避免维生素缺乏的合理方法是膳食多样化，并注意减少食物烹调加工过程中维生素的损失。
能量代谢是人类生存和一切生命活动的基础，糖代谢和生物氧化则是能量代谢的核心。在20世纪里，诺贝尔化学奖和生理及医学奖的获奖成果携手探明了这个重大的生命科学课题──
能量代谢的真谛
诺贝尔生理及医学奖曾6次授予能量代谢领域的重大成果：
德国人瓦尔堡1928年用自己设计的可以精确测定组织耗氧速度的细胞代谢测压法，发现正铁血红素在生物氧化呼吸链中起到呼吸酶的催化作用，是生物氧化的催化剂。他为科学研究生物氧化奠定了基石，获1930年诺贝尔生理及医学奖。
匈牙利人焦尔季1928年从动物肾上腺中分离出己糖醛酸，并证明它是一种氢的载体，从而首次解决了氢在体内与氧化和成的问题。1936年后又分离出细胞色素酶、黄素酶、核黄素，从而阐明了生物氧化呼吸链的几个重要环节。他对生物氧化机理的重要发现，获1936年诺贝尔生理及医学奖。
美国人科里夫妇1936年发现肝糖原磷酸化酶（也称科里酶）是糖原合成与分解关键步骤的催化剂，1942年分离提纯了这种酶，并用它于1943年在试管内合成为糖原。1943年他们提出糖代谢“科里氏循环”假设：糖原合成和分解途径中，糖原磷酸化酶都是催化不可逆反应的关键酶。他们还发现垂体前叶激素有控制糖代谢的功能。阿根廷人何塞1944年通过切除垂体前叶的动物实验证明，垂体前叶激素是通过控制胰岛素生成影响糖代谢的。3位查清糖代谢途径的生物化学家获1947年诺贝尔生理及医学奖。
美国人克雷布斯1937年选择鸽子胸肌的组织悬液，测定糖有氧氧化的规律，创立了三羧酸（TCA）循环学说。TCA循环是碳水化合物、酯类和蛋白质氧化代谢的最终通路，为营养物分解代谢的必经途经。三大营养物质共同代谢产物乙酰辅酶A和草酸乙酸缩合生成柠檬酸，通过一系列脱氧反应和脱羟反应，释放出还原当量和两个分子CO2 ,且重新生成草酰乙酸。英国人李普曼1941年发现这个TCA循环的关键物质乙酰辅酶A，碳化合物是借助乙酰辅酶A才参与TCA循环的 ；用实验证实三磷酸腺苷（TCA）在能量代谢中起核心作用。这两位生物化学大师荣获了1953年诺贝尔生理及医学奖。
瑞典人西奥雷尔1935年用超速离心分离法获取了黄素酶，后又发现过氧化物酶在生物氧化中具有决定性作用，细胞色素C是细胞呼吸过程中传递氧的重要物质。这位氧化酶的本质和重要方式的发现者，获1955年诺贝尔生理及医学奖。
美国人克雷布斯费希尔20世纪50年代初提纯并鉴定了第一种蛋白激酶─CAMP依赖性激酶，证明蛋白激酶催化蛋白质磷酸化反应的过程即蛋白质磷酸化，是细胞中广泛存在着的一种基本代谢调节机制。
物质在生物体内进行氧化称为生物氧化，主要是糖、脂肪和蛋白质等在体内分解时逐步释放能量，最终生成CO2和水的过程。这个过程需耗氧，排出CO2，又在活细胞内进行，故又称细胞呼吸。生物氧化主要在线粒体中进行，其中相当一部分能量可使ADP磷酸化生成ATP，供生命活动之需，其余能量主要以热能形式释放，可用于维持体温。
诺贝尔生理及医学奖曾3次颁发给对人类健康产生至关重要影响的两个研究领域，使——
胆红素和胆固醇的隐秘得以探明
1934年诺贝尔生理及医学奖授给了3位美国人，他们探明了胆红素的代谢规律。
惠普尔从1917年开始先在胆瘘狗、后在慢性失血性狗身上做实验，发现胆红素主要来源于衰老红细胞崩解后的血红蛋白。血红蛋白是一种含铁的复合蛋白，由血红素和珠蛋白结合而成，是人和其他脊椎动物红细胞的主要成分，主要功能是运输氧和二氧化碳。胆红素还是胆汁的主要色素之一，由红细胞破坏后的血红蛋白分解形成，随血液循环进入肝细胞，经肝细胞的改造，再由肝脏经胆道排入肠内；在肠内，经过一系列还原作用变成无色的色素元。少量色素元重新被吸收入血液中，经肾脏随尿排出；其余部分在肠道内变成粪胆素，随粪便排出，是粪便的主要色素。胆红素代谢障碍会导致黄疸病。迈诺特和墨菲根据惠普尔发现经1924～1926年实验和临床创造了“食肝补血”方法：食用动物肝脏以及注射肝浸膏治疗恶性贫血获得成功。
胆固醇奥秘的探明两获诺贝尔生理及医学奖。
1964年诺贝尔生理及医学奖授予揭示胆固醇结构在体内代谢机理及调节的美国人布洛赫和德国人莱南。布洛赫40年代初应用同位素标记技术研究胆固醇在体内的代谢，发现醋酸是合成胆固醇的起始物质，从醋酸形成胆固醇，要经过30多个不同的步骤。莱南首先分离出乙酰辅酶A，确认其是合成胆固醇的前体，并参与长链脂肪酸的合成反应；之后发现了乙酰辅酶A转变为丙乙酰辅酶A的机制，为脂肪酸生物合成研究开辟了新路。人体每天合成胆固醇的数量约为1～1.5克，其中2/5在肝中转化为胆汁酸，具有促进脂类消化与吸收、抑制胆汁中胆固醇析出等作用。人体胆固醇的总量大约为每千克体重2克左右。胆固醇代谢失调，能引起动脉粥样硬化和胆石症等疾病。
胆固醇是细胞膜的基本构造成分之一，因含有环戊烷多氢环使得其比细胞膜中其他脂质成分更“强直”，故成为动脉硬化斑的主要成分，冠心病与血液中胆固醇含量高有直接联系。决定动脉粥样硬化的关键因素并非胆固醇总数，而是由于人体内低密度脂蛋白（β－脂蛋白）的增加及高密度脂蛋白（α－脂蛋白）的减少。高密度脂蛋白的颗粒最小，能自由进出动脉壁，不会沉积于内膜上而引起粥样硬化。因此，被高密度脂蛋白运送的胆固醇有两项作用：一是“保护作用”，阻止作为低密度脂蛋白形态的胆固醇固定在动脉的细胞内；二是“清理作用”，溶解已经贮存在血管壁的胆固醇，并且把它带到肝脏内，尔后被新陈代谢掉。低密度脂蛋白含胆固醇多，颗粒较前者要大，容易进入损伤的动脉壁，与动脉粥样硬化的发病密切相关，有“致动脉粥样硬化的脂蛋白”之称。由此可见，“胆固醇总数增高的人容易患心肌梗塞”的看法是片面的。当一个人的高密度脂蛋白增高时，心脏会受到保护，只有低密度脂蛋白长期增高时，才会诱发心肌梗塞。
1985年的诺贝尔生理及医学奖授予了美国人布朗和戈尔茨坦。他们在人体细胞膜上发现了低密度脂蛋白受体，还发现了这种受体缺陷受遗传基因控制的规律。这种受体的缺陷使细胞无法吸纳低密度脂蛋白，从而导致血液中低密度脂蛋白数量增高，这是引起动脉粥样硬化的另一个重要原因。
生命的奥秘不仅体现在构成它的信息大分子蛋白质和核酸的结构复杂性上，而且还体现在这些分子的结构和功能与环境的密切联系上。生命的所有过程都是遗传信息与环境变化信息相互作用的精细调节控制过程。遗传信息的实现在很大程度上取决于环境的刺激和生物体内所有细胞对这些外环境和内环境刺激的反应方式，这种反应过程称之为细胞对外源信号的转导。
在人类基因组计划即将完成，转录、翻译的规律已被基本阐明的今天，生物学已开始进入后基因时代。环境信息如何控制细胞的基因表达及增殖、分化、发育已成为生物学急迫解决的问题，也是目前细胞信息转导研究的主要内容。任何单细胞生物都需要不断地与外界进行交流以适应环境而完成其生命活动。多细胞生物除与环境进行交流外，体内各细胞之间也进行交流以构成一个完整的个体而协调完成各种生命活动。这种细胞间通讯对于胚胎时期的生长、分化和组织形式乃至个体生长、发育、成熟、衰老等各种阶段起着至关重要的作用。体内物质代谢、能量代谢等的调节也是通过细胞间通讯完成的，可见生命的每一秒钟都离不开细胞间通讯。没有细胞间通讯便没有多细胞生物。细胞间通讯必须具备两个基本过程：1. 细胞膜可被激动 ；2.细胞可产生或接受化学信息。而这两点在整个漫长的生物进化过程中始终代代相传。
（未完待续）
推荐访问： 诺贝尔 自然科学 回眸
