Валерий Чолаков - Нобелевские премии. Ученые и открытия

Витамин В 12был открыт в 1948 г. Ученые установили, что он синтезируется различными микроорганизмами, прежде всего обитающими в кишечнике жвачных животных. Человек также получает это вещество от микроорганизмов, находящихся в его пищеварительном тракте. Однако иногда этот чрезвычайно тонкий процесс нарушается — и наступают тяжелые авитаминозы. Вскоре после открытия витамина B 12выяснением его структуры и занялась английская исследовательница.

Через восемь лет, в 1956 г., строение витамина В 12стало известно. Это явилось триумфом метода рентгеноструктурного анализа. Впервые таким образом была раскрыта структура столь сложного вещества. Необходимо вместе с тем отметить, что уже в то время другие ученые готовились к более сложным исследованиям. Макс Фердинанд Перуц и Джон Коудери Кендрю определили структуру таких сложных белков, как гемоглобин и миоглобин, за что в 1962 году получили Нобелевскую премию по химии. Их сенсационные результаты были достигнуты с помощью более современных средств рентгеноструктурного анализа с использованием ЭВМ.

Однако в 1964 г. Нобелевский комитет по химии, проявив уважение к пионерам в этой области, принял решение присудить премию Дороти Кроуфут-Ходжкин, которая установила структуру пенициллина и витамина B 12без ЭВМ и современной техники.

Одним из основных жизненных процессов является биокатализ. С ним человек сталкивался еще в доисторические времена, когда, по всей вероятности, началось изготовление спиртных напитков. В XVIII в. Антуан Лоран Лавуазье исследовал ферментацию при получении спиртов и пришел к выводу, что в ходе этого процесса сахар распадается на спирт и двуокись углерода. Жозеф Луи Гей-Люссак, произведя точный количественный анализ, установил, что масса спирта и двуокиси углерода, вместе взятых, равна исходной массе сахара. Это доказывало вывод Лавуазье. Причины этого процесса установил еще в 1860 г. Антони ван Левенгук, наблюдая дрожжи в микроскоп.

Прошло, однако, более 150 лет, прежде чем получила развитие клеточная теория и ученые пришли к заключению, что ферментация является функцией живых клеток, В первой половине XIX в. были накоплены интересные данные о процессе катализа, в частности о биокатализе. В 1814 г. русский химик Константин Сигизмундович Кирхгоф открыл в ячменных зернах вещество, которое превращало крахмал в сахар. Это был фермент амилаза. В 1833 г. его выделили французские химики Ансельм Пайен и Жан Персо. В то же самое время Йене Якоб Берцелиус предложил извлекать вещества, вызывающие ферментацию из живых клеток путём растирания их в порошок. Подобный эксперимент провел в 1846 г. в Берлине Фридрих Люденсдорф. Растерев на стекле клетки дрожжей, он добавил их в сахарный сироп, однако никакой ферментации не произошло.

Подобные опыты нанесли серьезный удар точке зрения Йенса Берцелиуса, Юстуса Либиха и Фридриха Веллера, которые считали, что биокатализ и ферментация — это обычные химические процессы. В то же самое время другие ученые высказывали мнение, что в живом веществе действуют особые процессы, которые не сводятся к чисто химическим. Получили также распространение идеи о некой таинственной «жизненной силе», которая и служит отличительным признаком живого от неживого. В то время подобная идея выглядела весьма привлекательной. Конец этому положил Луи Пастер, который своими оригинальными опытами показал, что ферментация возможна только при наличии живых клеток. Эксперименты крупного французского ученого были безупречны, однако они не отрицали возможности действия ферментов и вне живой клетки: ведь никому не удавалось выделить эти вещества в устойчивом состоянии. Такую задачу поставил перед собой в 1893 г. Эдуард Бухнер из Мюнхенского политехнического института. При содействии Адольфа Байера в институте была создана лаборатория по исследованию ферментов. Бухнер намеревался провести эксперименты с целью разрушения клеток и извлечения из них биокатализаторов. Руководство, однако, посчитало, что из подобных опытов, которые уже неоднократно ставились десятилетия назад, ничего не получится, и обязало Бухнера заняться другой темой.

Тогда ему пришлось обратиться в различные университеты. Он отправился в Киль, затем в Тюбинген и наконец, в 1896 г., во время летнего отпуска смог провести задуманные эксперименты в лаборатории своего брата Ганса, известного бактериолога Института гигиены в Мюнхене. Бухнер смешивал дрожжи с кварцевым песком и путем сильного встряхивания добился разрушения клеток. Он предложил метод фильтрации тонкой гомогенной массы под большим давлением. Так, из дрожжей был получен сок, обладающий большой ферментационной способностью. В нем не было ни одной частицы живого вещества, но, несмотря на это, сахар разлагался.