Статті

Перший, хто розгадав загадку ферментації

У витоків наукового вивчення процесів метаболізму, від збалансованості та гармонічності яких залежить життя людини, стояв видатний англійський вчений-хімік Артур Гарден, чиє ім’я вдячне людство пам’ятає й шанує донині

ХІМІК ВІД БОГА

Артур Гарден народився 2 жовтня 1865 р. у Манчестері в багатодітній сім’ї бізнесмена. Семирічного Артура віддали до приватної школи й після 4 років навчання — до Тотнемхолл-коледжу (графство Стаффордшир). У січні 1882 р. А. Гарден вступив до Оуенського коледжу в Манчестері, де вивчав хімію під керівництвом проф. Г. Роско. У 1885 р. Гарден завершив навчання у цьому коледжі та став бакалавром, а також отримав першу премію з хімії в університеті Вікторії. Вже через рік йому було присуджено стипендію Дальтона, що відкрило можливість навчання в Німеччині протягом 1887–1888 рр. у Ерлангенському університеті, де за наукову роботу з вивчення властивостей нітрозонафтиламіну А. Гардену було присуджено ступінь доктора філософії.

Читайте также: Право на ошибку: заблуждения ученых

В подальшому вчений присвятив себе експериментальній та викладацький діяльності спочатку в Манчестерському (до 1887 р.), а потім, обійнявши посаду хіміка, у Дженнеровському (пізніше знаменитому Лістерівському) інституті профілактичної медицини у Лондоні, де згодом очолив відділ біохімії. Він залишався беззмінним керівником цього відділу до офіційного виходу у відставку в 1930 р., але навіть після цього до останніх днів свого життя вчений не припиняв зв’язку з інститутом: щодня приходив до своєї лабораторії й брав посильну участь в її роботі. З 1913 р., на додаток до експериментальної діяльності, А. Гарден став співредактором (разом з М. Бейлісом) широковідомого «Біохімічного журналу» (Biochemical Journal), в якому працював протягом 26 років.

ХІМІЗМ «ЖИТТЄВОЇ СИЛИ»

Наукова діяльність А. Гардена була порівняно одноплановою — вивчення біохімії та ензимології спиртового бродіння. За характером одержаних результатів її можна було розподілити на три етапи: вивчення загальної динаміки спиртового бродіння, визначення

структури та функцій зимази, відкритої німецьким хіміком Е. Бухнером, а також дослідження біохімії спиртового бродіння.

Інтерес до бактеріального зброджування цукру виник у А. Гардена ще 1897 р. під час хімічних досліджень питної води. Процес бродіння, зумовлений бактерією E. сoli, він вивчав шляхом визначення кількості вуглецю у вихідних та кінцевих продуктах бродіння. У результаті вчений відкрив низку продуктів бактеріального розпаду цукру й створив достатньо повне уявлення про динаміку процесів зброджування різних гексоз. Першу роботу А. Гардена на цю тему було опубліковано у 1899 р., а у більш розширеному варіанті — у 1901 р. Вчений зробив висновок про різне структурно-хімічне походження кінцевих продуктів різних видів бродіння. Лише пізніше стало очевидним, що ці дослідження стали основою подальшого різнобічного вивчення бактеріального метаболізму.

Читайте также: Изобретения фармацевтов: инновации вне фармации

На початку минулого століття деякі вчені все ще вважали, що бродіння відбувається в результаті впливу загадкової «життєвої сили» на живу клітину, але для А. Гардена вже у 1904 р. стало зрозумілим, що ферментація — це сукупність хімічних процесів. На підтвердження своєї гіпотези він поставив простий, але надійний експеримент: профільтрував фермент зимазу під високим тиском через пористу порцеляну, просочену желатином, та виявив, що цей фермент складається з двох компонентів, один з яких проходить через такий фільтр, а інший — ні. Вчений також помітив, що бродіння припиняється, якщо видалити один з компонентів із дріжджового екстракту. Це було першим доказом того, що для нормального функціонування кожний з компонентів потребує наявності іншого. Гарден залишив назву «зимаза» за одним з компонентів, а другий компонент (або кофермент) назвав «козимаза». У подальшому він виявив, що зимаза є білком, у той час як козимаза — речовина небілкової природи.

У 1929 р. А. Гардену разом з німецьким біохіміком Г. Ейлером-Хельпіном було присуджено Нобелівську премію за роботи з ферментації цукрів та за дослідження ферментів, що беруть участь у цьому процесі

КЛЮЧ ДО РОЗШИФРУВАННЯ

Наступного року Гарден зробив своє друге дуже важливе відкриття: процес ферментації потребує наявності фосфату, що складається з одного атому фосфору та чотирьох атомів кисню. При цьому він помітив, що швидкість розпаду молекули цукру й утворення вуглецю
діоксиду та спирту з часом поступово зменшується, однак у разі додавання до розчину фосфату активність ферментації різко зростала. На підставі цих спостережень вчений дійшов висновку, що молекули фосфату зв’язуються з молекулами цукру, створюючи умови для ферментативної індукції бродіння. Більше того, він виявив, що фосфат, відокремлюючись від продуктів реакції, в результаті складного ланцюга перетворень залишається вільним. Ці дані дозволили вперше розшифрувати балансове рівняння спиртового бродіння.

Гарден також детально вивчив низку ферментів, що каталізують бродіння: карбоксилазу, каталазу, пероксидазу. Відкриття Гарденом коензиму, визначення ролі фосфору в здійсненні процесу бродіння й утворення фосфорних ефірів виявилося ключем до подальшого розшифрування біохімії вуглеводного обміну живих організмів.

ЗАСЛУЖЕНЕ ВИЗНАННЯ

Результати фундаментальних досліджень А. Гардена не залишилися непоміченими: у 1909 р. його було обрано членом Королівського товариства у Лондоні, у 1926 р. він отримав дворянство, а у 1929 р. йому разом з німецьким біохіміком Г. Ейлером-Хельпіном було присуджено Нобелівську премію за роботи з ферментації цукрів та за дослідження ферментів, що беруть участь у цьому процесі. Університети Манчестера, Ліверпуля та Афін присудили А. Гардену почесні наукові ступені.

ДИВНА РІЗНОПЛАНОВІСТЬ ІНТЕРЕСІВ

Про погляди на життя цього видатного вченого поза наукою відомо дуже мало. У 1890 р. А. Гарден одружився, але у подружжя не було дітей. У 1928 р. його дружина померла, і він до кінця життя залишився вдівцем. На думку людей, які його знали, «Гардену як експериментатору були властивими точність у спостереженнях, ясність мислення, здатність безстрасно аналізувати результати експерименту та оцінювати їх значимість». Для Гардена були характерними стриманість у манерах, педантичність та пунктуальність у вчинках, деяка ортодоксальність мислення і чисто англійська схильність до дотримання традицій. Він не мав звички без потреби висловлювати свої погляди, але завжди був готовий до поради та допомоги тим, хто потребував того. Манери педанта та велика зайнятість не завадили йому, однак, бути відмінним ковзанярем й гравцем у гольф, любити театр, регулярно відвідувати музичні концерти, а крім того, захоплюватися садівництвом.

Помер Артур Гарден 17 червня 1940 р. у себе вдома в Борн-Енд (графство Бекінгемшир) у результаті нервового розладу, що прогресував протягом кількох років.

Підготував Руслан Примак, канд. хім. наук

“Фармацевт Практик” #9′ 2015