01
А
Астрономия
02
Б
Биология
03
Г
Гуманитарные науки
04
М
Математика и CS
05
Мд
Медицина
06
Нз
Науки о Земле
07
С
Сельское хозяйство
08
Т
Технические науки
09
Ф
Физика
10
Х
Химия и науки о материалах
Химия и науки о материалах
25 ноября
Нобелевские лауреаты: Артур Гарден. «Стопроцентный» результат

И снова о брожении сахара

Wikimedia Commons

О «стопроцентном» результате в номинациях на «Нобеля», о том, как была открыта одна из главнейших молекул в человеческом организме и о роли религиозного фанатизма в судьбе химика рассказывает новый выпуск рубрики «Как получить Нобелевку».

Артур Гарден

Родился 12 октября 1865 года, Манчестер, Великобритания

Умер 17 июня 1940 года, Борн-Энд, Великобритания

Нобелевская премия по химии 1929 года (1/2 премии, совместно с Хансом фон Эйлер-Хельпином). Формулировка Нобелевского комитета: «За исследование ферментации сахара и ферментов брожения (for their investigations on the fermentation of sugar and fermentative enzymes)».

Наш герой родился в Манчестере, и можно сказать, что с родителями Артуру Гардену не очень повезло. Он был не просто из религиозной семьи бизнесмена Альберта Тиаса Гардена и его супруги Элизы МакАлистер, а, практически, из сектантской. Нравы в семье, где Артур оказался единственным сыном из девяти детей, были настолько пуританские, что в семье осуждалось даже празднование Рождества как «языческого фестиваля», а при слове «театр» родителей била дрожь праведного гнева.

Впрочем, учиться религиозный фанатизм родителей не мешал. Неплохая школа «Виктория-Парк» в Манчестере, Таттенхолл-колледж в Стаффордшире и затем — Манчестерский университет, в котором Артур уже изучал химию. Этой науке он и посвятит всю оставшуюся жизнь.

9f624bf325a2732119cdb90a3ef2de3ba7bac150
Зал Уитворта в Манчестерском университете
Wikimedia Commons

В 1885 году мы видим Гардена бакалавром химии с печатными работами (история сохранила нам название его первой работы: «Действие тетрахлорида кремния на ароматические амиды», опубликовано в 1886 году в Transactions of the Chemical Society). Нужно было писать диссертацию. В отличие от коллеги по премии, германо-шведа Ханса Карла Августа Симона фон Эйлер-Хельпина, наш герой не учился у будущих нобелевских лауреатов. Зато, получив стипендию, год (с 1887 по 1888) сумел проработать у двоюродного брата будущего «нобеля» Эмиля Фишера, Отто Фишера, где сделал докторскую диссертацию, которая касалась изучения свойств нитрозонафтиламина. Однако затем он не ринулся в исследования, а стал преподавателем, и только в 1897 году начинаются «подвижки»: его приглашают химиком в Дженнеровский (позднее Листеровский) институт профилактической медицины в Лондоне. Чуть позже он погружается с головой в исследования: его интересует брожение сахара, в котором самым «крутым» на то время был Эдуард Бухнер.

Давайте снова напомним о результате Эдуарда Бухнера, который первым сумел пролить свет на процесс брожения (а, как оказалось, и на энергетические процессы во всех клетках нашего организма).

До Бухнера ученые не могли определиться во взглядах на то, как дрожжам удается превращать сахар в спирт. Великий Пастер и его партия считали, что в этих микроорганизмах есть некий жизненный элемент, витальная субстанция, которая и совершает это чудесное превращение. Другая партия считала, что дрожжи просто производят некоторое вещество, химическая реакция с которым и запускает процесс брожения.

3292b4218eaf0b7a123633017962a9a1c51eb637
Современные представления о гликолизе
Wikimedia Commons

Эдуард Бухнер с братом Гансом провели изящный эксперимент, который показал неправоту Пастера. Опыт был безумно простой и принес Эдуарду Нобелевскую премию (к сожалению, Ганс тоже был номинирован, но умер в 1902 году): дрожжи растирали в ступке, не оставляя им шанса выжить, а полученную кашицу отжимали через марлю. Полученная жидкость тоже вызывала брожение. Значит, какое-то вещество, выделяемое дрожжами, вызывает реакцию само по себе.

Бухнер предположил, что внутри клеток есть фермент или энзим, который и вызывает брожение. Химик назвал этот фермент зимазой.

Дальше работы Бухнера продолжил Гарден. Он получил препарат зимазы в 1904 году и начал экспериментировать с ним. Остроумный эксперимент, проведенный совместно с Уильямом Джоном Янгом, в котором зимазу кипятили и профильтровывали через фосфор, а то, что прошло все стадии, добавляли к нефильтрованному экстракту и это намного ускоряло процесс брожения, показал: зимаза Бухнера на самом деле состоит из двух компонентов, один из которых проходит сквозь фильтр и имеет небелковую природу, а другой – белковую (кипячение и фильтрование удаляет его из раствора). Второй Гарден предложил называть зимазой, а первый, более легкий, – козимазой.

D32965e5249df5e637a5fb887310b0b046deb7f2
Формула NAD
Wikimedia Commons

Затем уже Ханс фон Эйлер-Хельпин в результате очень кропотливого анализа установит, что открытая Гарденом козимаза – это некий нуклеотид-сахарофосфат. Ни Гарден, ни фон Эйлер-Хельпин не знали еще, что они открыли ключевое вещество в окислительно-восстановительных реакциях – NAD или никотинамидадениннуклеодид. Это – ключевой кофермент в клетке, который принесет еще немало Нобелевских премий и задаст немало загадок нобелевским лауреатам. Так, уже в 1936 году Отто фон Варбург в статусе нобелевского лауреата 1931 года установил функцию NAD в переносе гидридного иона, дальше им занимался будущий нобелевский лауреат 1959 года Артур Корнберг – и не он один…

F1b00a76babcad2fdbd81b24c21e93a54901ee9b
Установка по изучению продуктов брожения, созданная Янгом и Гарденом
Wikimedia Commons

В 1905 году Гарден с Янгом сделали еще одно важное открытие: процесс разрушения зимазой и козимазой сахара требует наличия фосфата. Ученые заметили отметил, что скорость распада молекулы сахара и образования двуокиси углерода и спирта со временем медленно падает. Однако, когда он добавил в раствор фосфат, активность ферментации резко возросла. Гарден и Янг продолжили свои работы, придумав даже специальное устройство для изучения выделяющихся при брожении веществ. Они выяснили, что глюкоза, добавленная в экстракт дрожжей, перед полным брожением превращалась в гексозобисфосфат («эфир Гардена — Янга», известный как фруктозо-1,6-дифосфат – первый интермедиат биохимических реакций). При этом в итоге процесса гликолиза фосфат возвращался в реакцию. Это было началом длинного пути изучения процесса разложения сахаров в организме – и вообще составления метаболической карты человека.

36552f02d5ce9e6d7b5ac500d3661fd07b09e9b9
Эфир Гардена-Янга
Wikimedia Commons

Гарден изучал ферментацию всю жизнь – и стал Нобелевским лауреатом в 1929 году вместе с фон Эйлером-Хельпином, получив перед тем дворянский титул. Конечно, было бы справедливо, чтобы вместе с Гарденом премию получил и Уильям Джон Янг, ставший соавтором большинства открытий Гардена, но… Лауреатов Нобелевской премии Нобелевский комитет выбирает, исходя из номинаций, а Янга не номинировал никто. Кстати, сам Гарден установил абсолютный нобелевский рекорд: он был номинирован всего один раз. 100% результат! К слову, его коллегу по премии номинировали 16 раз. Что ж, и так бывает!

Артур Гарден прожил еще 11 лет, скончавшись в возрасте 74 лет от нервного заболевания. Сразу после Нобелевской премии он подал в отставку с поста директора Листеровского института и оставшиеся годы занимался только наукой. В его некрологе еще один нобелевский лауреат, Фредерик Гоуленд Хопкинс скажет, что этот скрытный человек со скупым юмором тем, кому «были свойственны точность в наблюдениях, ясность мысли, способность бесстрастно анализировать результаты эксперимента и оценивать их значимость». Неплохая характеристика для англичанина!

Подписывайтесь на Indicator.Ru в соцсетях: Facebook, ВКонтакте, Twitter, Telegram, Одноклассники.

Комментарии

Все комментарии
САМОЕ ЧИТАЕМОЕ
Обсуждаемое