Валерий Чолаков
Нобеловите награди (44) (Учени и открития (1901–1982))

Към текста

Метаданни

Данни

Включено в книгата
Година
(Пълни авторски права)
Форма
Документалистика
Жанр
Характеристика
  • Няма
Оценка
5,3 (× 3 гласа)

Информация

Сканиране
Диан Жон (2012 г.)
Разпознаване, корекция и форматиране
Ripcho (2013 г.)

Издание:

Валерий Чолакоа

Нобеловите награди. Учени и открития

Първо издание

Рецензенти: Азаря Поликаров, Юлиан Минков

Редактор: Цветан Старейшински

Художник: Марин Михайлов

Художествен редактор: Александър Хачатурян

Технически редактор: Борис Въжаров

Коректор: Айше Сеитова

Издателски № 7079. Дадена за набор на 4.I.1983 г. Подписана за печат на 19.IV.1983 г. Излязла м. май.

Печатни коли 20,50. Издателски коли 17,22. Условно-издателски коли 18,01. Формат 84×108/32. Тираж 10 110

Код 22/9531222411/1502–2–83.

Партиздат — София, бул. „В. И, Ленин“ №47

ДП „Д. Благоев“ — София, ул. „Н. Ракитин“ №2

© Валерий Чолаков, 1983, с/о Jusautor, Sofia

История

  1. — Добавяне

Витамини

В 1881 г. руският учен Николай Лунин направи интересни експерименти с хранителните вещества. Той извличаше белтъчини, мазнини, въглехидрати и соли от мляко и хранеше с тази смес лабораторни мишки. Въпреки че храната се вземаше от най-добър източник, животните залиняваха и умираха. Лунин съвсем естествено предположи, че освен тези съставки са необходими и други, за да се покрият нуждите на организма. Неговата статия обаче мина, без да привлече особено внимание, както и работите на много други учени след него.

Редица заболявания, които в края на миналия век затрудняваха лекарите, се оказаха впоследствие свързани с тези вещества. Едно от тях е болестта бери-бери, която бе сериозен проблем за Югоизточна Азия и особено за Холандска Индия, както тогава се наричаше Индонезия.

В 1886 г. холандското правителство изпрати на остров Ява известния патолог Пекелхаринг и невролога Винклер от Утрехтския университет. Като техен асистент бе назначен военният лекар Кристиан Ейкман, който бе работил вече в тропическите райони. По онова време бактериологията беше в разцвета си и съвсем естествено холандските учени се заеха да търсят микроба, причинител на бери-бери. Пекелхаринг и Винклер не намериха нищо и скоро си заминаха, оставяйки Ейкман в Батавия (Джакарта) да продължи работата. Той прекара там 10 години, провеждайки многобройни изследвания в областта на тропическата медицина. Младият лекар направи интересни открития, търсейки през цялото време причината за болестта бери-бери.

Отговорът на загадката дойде съвсем случайно. Лабораторията в Батавия имаше малко стопанство, в което се отглеждаха кокошки. Те бяха на доста еднообразна диета от ориз и постепенно станаха жертва на болест, подобна по клинична картина на бери-бери. Ейкман, който работеше над това заболяване, веднага улови сходството и се зае с експерименти. Той добави малко оризени трици към храната на кокошките и те бързо оздравяха. Оказа се, че при полирането на ориза, когато се олющва обвивката на зърното, някакво ценно вещество се губи и хората, които се хранят предимно с ориз, стават жертва на бери-бери.

Подозрение, че тази болест е свързана с храната, имаше още през 70-те години на миналия век. През 90-те години Ейкман откри каква е причината, но почти никой не му обърна внимание. Болестта бери-бери продължи да бъде голям проблем. По време на руско-японската война 1/6 от личния състав на японската армия бе изваден от строя. Трябваше да се промени мисленето на специалистите, за да бъде решен този въпрос. Един от учените, допринесли за това, е Фредерик Гауланд Хопкинс.

Проявявайки отрано интерес към химията, Хопкинс работи в различни фирми и едва на 28-годишна възраст се насочи към медицината. Той се дипломира на 32 години и стана преподавател по физиологична химия, както се наричаше в края на миналия век биохимията. Съчетанието на химия с медицина даде възможност на Хопкинс да направи интересни изследвания. По същество неговата методика беше същата като на Лунин. Той хранеше лабораторни животни — малки мишлета и плъхчета, с изкуствена смес от различни хранителни вещества и редовно ги мереше на теглилка, за да види как растат. Когато се появеше нещо нередно, Хопкинс започваше своите химични анализи.

Неговото първо откритие бе, че белтъчините се различават по своята пълноценност. По-подробните изследвания показаха, че това зависи от техния състав. Хопкинс откри незаменимите аминокиселини, които не могат да се синтезират от човешкия организъм и трябва да се приемат с храната. Непълноценният протеин се отразяваше зле и на мишките и затова в по-нататъшните си експерименти той използваше казеин — белтъчината на млякото. Въпреки това лабораторните животни не бяха в цветущо състояние. Хопкинс установи, че казеинът оказва различно въздействие в зависимост от това, доколко е пречистен. Тогава той реши да добавя по малко мляко в храната на животните и установи, че това има поразителен ефект. Състоянието на животните рязко се подобряваше.

Към 1910 г. Хопкинс вече бе събрал доста данни и през март 1911 г., на едно събрание на Английския биохимичен клуб, изнесе своята теория за „допълнителните“ хранителни вещества. Тази тема бе веднага подхваната от пресата. „Дейли мейл“ публикува сензационни материали, които бяха препечатани от голям брой вестници в Европа и Америка. Създаде се особена атмосфера, в която някой трябваше да направи последната завършваща стъпка.

Това извърши полският учен Казимир Функ. В 1911 г. той също работеше в Лондон и през месец декември публикува своите изследвания над екстракти от оризови семена. Той изолира в кристално състояние вещество, на което даде името витамин. По-късно се разбра, че не всички съединения от този род са амини, но че са жизненоважни, беше очевидно. Въвеждайки новото понятие, Функ разви своя теория за авитаминозите, която впрочем много наподобяваше идеите на Хопкинс. Между двамата се появи известен спор по въпроса за приоритета. Хопкинс наистина е пионер в тази област, но Функ стана много по-известен с въведения от него термин и с дейността си за производството на витамини.

Ейкман и Хопкинс неведнъж бяха предлагани за Нобелова награда, докато най-накрая експертите решиха, че техните изследвания са твърде стари. В науката обаче има най-различни превратности и в 1929 г. нещата бяха поставени в нова светлина. Установи се, че витамините са във връзка с различни ензими, служейки им като ко-фактори. Каролинският институт реши да награди двамата пионери в тази област — Ейкман и Хопкинс, аргументирайки се с това, че важността на техните изследвания е станала очевидна едва тогава.

Откритията на Ейкман и Хопкинс, за които те получиха Нобеловата награда по медицина и физиология, бяха свързани с витамин B1 и витамин A. Тези имена се появиха по-късно, когато започнаха химичните изследвания на витамините. Редица учени работиха в тази област, като някои бяха удостоени с Нобелови награди.

Един от известните изследователи на витамините е швейцарският учен Паул Карер. Неговите основни експериментални методи бяха свързани със селективната абсорбция на Вилщетер, ултрацентрофугата на Сведберг и хроматографията на Цвет.

Карер се насочи към витамините, след като в 1929 г. Ойлер показа, че пигментът каротин има същото въздействие, както и витамин A. В 1930 г. швейцарският изследовател вече беше готов със структурата на бета-каротина и можеше да каже как от него се образува витамин A. Това бе много важен резултат, тъй като даваше възможност да се изследва по-добре физиологията на това вещество и да се разработят методи за производството му.

Едно друго откритие на Паул Карер е също свързано с оцветени вещества. Заемайки се с жълтите ензими, открити от Варбург и Кристиан, той показа, че цветът се дължи на особени съединения, които бяха наречени флавини. Флавус на латински означава жълт. По-нататък Карер установи, че веществото рибофлавин е идентично с витамин B2, добре известен на физиолозите. Провеждайки химически анализ, Карер успя да разкрие структурата на този витамин. Той по-нататък продължи с работи над витамин C, където потвърди структурата, предложена от Сент-Гьорги. Карер изследва също така витамините E и K, многобройни коензими, алкалоиди, растителни пигменти и много други органични съединения. Изследванията му са описани в повече от хиляда публикации. Тази голяма научна дейност му донесе широка известност и авторитет. Успехите в изследванията на каротиноидите, флавините и витамините A и B2 донесоха на Карер Нобеловата награда по химия за 1937 г., която той получи заедно с Хейуърт. Паул Карер бе удостоен и с други отличия и титли от редица академии и учебни заведения. Той стана почетен доктор на Софийския университет.

На следващата 1938 г. Нобеловият комитет реши да даде наградата по химия отново на изследовател, работил над каротиноидите и витамините. Това бе австрийският учен Рихард Кун, професор в Хайделберг.

Началото на неговата научна дейност е свързано с ензимите. После той се насочи към съединенията със спрегнати двойни връзки, т.нар. полиени. Това го доведе до изучаването на каротиноидите, които също имат подобна структура. Съставът на тези съединения, който се състоят от 40 въглеродни и 56 водородни атома, бе установен от Вилщетер. В 1930 г. Карер в Цюрих и Розенхайм в Лондон изолираха алфа– и бета-каротина. В 1933 г. Кун откри гама-каротина и проведе след това обширни изследвания върху каротиноидите и тяхното разпространение в растителното и животинското царство. По време на тези експерименти той направи различни подобрения в методите на хроматографията.

Втората голяма област на неговата работа са витамините от групата В. От 5300 литра обезмаслено мляко Кун и неговите сътрудници отделиха един грам жълто вещество, което бе наречено лактофлавин. При разграждане от него бе получен лумифлавин, който се оказа същият като ко-фактора на жълтия ензим от дрожди. Определяйки структурата на това вещество, Кун успя да определи строежа и на лактофлавина, известен още като рибофлавин. Това е витамин B2.

В началото на 1939 г., след като бе удостоен вече с Нобелова награда по химия за изследванията си над каротиноидите и флавините, Кун заедно със свои сътрудници изолира витамин B6 и в кратък срок определи неговия състав и структура. Това съединение се оказа производно на пиридина.

Рихард Кун стана Нобелов лауреат през 1938 г., две години след като Хитлер бе забранил на поданиците на Германския райх всякакви контакти с Нобеловите комитети[1]. По неофициалната препоръка на Гестапо Кун се „отказа“ от наградата си. Едва 11 години по-късно, в 1949 г., той получи златния медал и грамотата едновременно с Адолф Бутенант, лауреат по химия за 1939 г., „отказал се“ при същите обстоятелства.

В 1929 г. бе открит още един витамин. Хенрик Дам от Копенхагенския университет правеше класическите опити с изкуствени хранителни смеси. Пилета, които умишлено бяха лишавани от мазнини, изведнъж започваха да получават тежки кръвоизливи. Анализите на кръвта показаха, че тя коагулира много бавно. Процесите на съсирване бяха силно затруднени.

В 1931 и 1933 г. подобно явление наблюдаваха и американски изследователи. Междувременно Дам, добавяйки различни вещества към хранителните смеси, установи, че конопеното семе спира кръвоизливите и възстановява свойствата на кръвта. Тъй като това беше времето, когато витамините бяха много популярни, налагаше се изводът, че тук се забелязва действието на някакъв неизвестен представител на тази група. Новият витамин бе обозначен с буквата K — от коагулация. Той бе открит в семена на зеле, домати, соя, люцерна, както и чернодробната тъкан на животни. Последното наблюдение даваше указание за механизма на действие на този витамин. Оказа се, че в черния дроб има ензим, участвуващ в коагулацията на кръвта. При липса на витамин K ензимът не работи и се обърква цялата верига от реакции, водещи до образуването на кръвния съсирек.

Хенрик Дам беше биохимик с висока квалификация. В 1925 г. той специализира микрохимичен анализ при Прегл в Австрия. Десет години по-късно започна сътрудничество с Паул Карер за разкриване на структурата на новооткрития витамин K. Тази задача обаче реши пръв Едуард Дойзи, професор по биохимия в университета на Сейнт Луис, Мисури. В 1939 г. от люцерново семе и рибено брашно той изолира в кристална форма две вещества — K1 и K2. Скоро след това бе определена тяхната структура. Те се оказаха производни на нафтохинона. Последва техният синтез и откриването на подобни вещества с по-прост строеж и по-силно действие.

Изкуственото получаване на витамин K бе голямо улеснение за медиците. Започна неговото широко прилагане при кръвоизливи, хирургични операции, болести на черния дроб и др. Даването на витамин K на новородени намали детската смъртност, тъй като при малките деца често се среща тази авитаминоза.

През 1944 г. Нобеловата фондация реши да възобнови раздаването на наградите. Цели три години, от 1940 до 1942, поради военните условия награди не се даваха. Правилата разрешават обявяването на една награда да се забави с една година и това даде възможност през 1944 г. да се раздадат наградите за 1943 г. Лауреати на наградата по медицина станаха Хенрик Дам и Едуард Дойзи за откриването на витамин K и за установяването на неговата химична структура.

Общо взето, витамините като нискомолекулни вещества можеха да се изследват успешно с методите на органичната химия. При най-сложния от тях обаче — витамин В12, се наложи прилагането на по-модерни средства. След осемгодишни изследвания Дороти Крауфут-Ходжкин от Оксфорд разкри неговата структура с помощта на рентгеновата дифракция.

Витамин В12 бе открит в 1948 г. Учените установиха, че той се синтезира от различни микроорганизми и особено много от обитателите в търбуха на преживните животни. Човекът също получава това вещество от микроорганизмите в собствения си храносмилателен тракт. Понякога обаче този деликатен процес се нарушава и настъпват тежки авитаминози. Скоро след откриването на витамина с изясняването на неговата структура се зае английската изследователка.

Осем години по-късно, в 1956 г., строежът на витамин В12 вече беше известен. Това бе триумф за метода на рентгеновата дифракция. За първи път по този начин се разкриваше структурата на такова сложно вещество. Трябва да се отбележи, че по това време други изследователи подготвяха вече по-сложни изследвания. Макс Перуц и Джон Кендрю разкриха структурата на хемоглобина и миоглобина, сложни белтъчни молекули, за което получиха Нобеловата награда по химия за 1962 г. Техните сензационни резултати бяха постигнати с по-модерни средства. В 1964 г. обаче Нобеловият комитет по химия реши да почете и един от пионерите в тази област — Дороти Крауфут-Ходжкин, която без компютри и модерна техника разкри структурата на пеницилина и витамин В12.

Бележки

[1] Причина за тази забрана бе решението на Норвежкия стортинг да даде Нобеловата награда за мир през 1936 г. на известния немски писател-антифашист Карл фон Осиецки, който по това време беше затворен в концлагера Зоненбург по обвинение в държавна измяна. Нацистите бяха принудени да преместят тежко болния Осиецки в болница, за да могат пратениците на Нобеловия комитет за мир да връчат наградата.