Emil Fischer

OPVK CZ.1.07/2.2.00/28.0184
Historie biochemie
KBC/HIBC
prof. Mgr. Marek Šebela, Ph.D.
LS 2014/2015
Biochemie v Německu
Georg Carl Ludwig Sigwart
(*28. 10. 1784 – †29. 3. 1864)
Považován je za prvního německého biochemika, zároveň byl lékař a
botanik. Jeho otec byl profesorem medicíny v Tubinkách, jeho
dědeček byl osobním lékařem vévody z Württemberku. V l. 18001806 studoval přírodní vědy. Promoval v r. 1808.
Z jeho učitelů ho ovlivnil především lékař a fyziolog Johann Christian
Reil (1759-1813). Kromě zájmu o vědu měl talent na jazyky. Po škole
pobýval v Mnichově a Halle nad Sálou (u Reila). S Reilem pak odešel
do Berlína, kam ho na univerzitu povolal její zakladatel Wilhelm von
Humboldt (1767–1835). Sigwart byl v Berlíně Reilovým asistentem,
pracoval v chemické laboratoři.
V době války 1812/1813 byla univerzita uzavřena a Sigwart se po
pobytu ve Vratislavi a v Čechách vrátil do Tubinek. Zde pracoval jako
soukromý docent chemie a botaniky u profesora Carla Friedricha
Kielmeyera (1765-1844). V r. 1818 se stal profesorem lékařské vědy
a v r. 1859 profesorem I. třídy.
V Mnichově se zabýval lomem světla a elektrochemií, byl redaktorem a
časopisu Journal für Chemie, Physik und Medizin u Adolpha Ferdinanda
Gehlena (1775-1815).
V Berlíně byl průkopníkem klinické chemie. Přednášel o chemii organismů,
chemické analýze těla a krve. Při posuzování účinků léčiv v poukázal na
význam interakce mezi chemickými látkami, orgány a tělními tekutinami.
Významné byly jeho studie o složení krve. Poprvé kvantifikoval obsah
pevné a kapalné složky krve (centrifugace krve byla popsána až 1852),
zabýval se vlivem pohlaví a věku na složení krve. Znal krevní barviva,
popsal zřejmě jako první cholesterol v krvi (látku však neidentifikoval).
Není jisté zda se zabýval původem a složením žlučových kamenů, ale
předpokládá se to. Prováděl rutinní klinická vyšetření Reilových pacientů.
Po odchodu z Berlína postrádal potřebnou podporu pro další klinický
výzkum (Reil zemřel na tyfus). V Tubinkách měl řadu chemických
přednášek, ale trpěl finanční a materiální nouzí. V l. 1816-1827 působil
jako asistent u Christiana Gottloba Gmelina (1792-1860) orientovaného
na anorganickou chemii, s nímž však měl rozpory. Po r. 1834 získal po úmrtí
kolegy Schlossbergera vybavení a finance pro svou laboratoř a zdědil
výuku zemědělské chemie. V následujících publikacích se zabýval
výzkumem složení minerálních vod a botanikou.
Johann Christian Reil
(1759-1813)
Wilhelm von Humboldt
(1767–1835)
Friedrich Wöhler
(*31. 7. 1800 – †23. 9. 1882)
Wöhler je znám pro syntézu
močoviny a objevy chemických
prvků.
Narodil se v Eschersheimu, nyní součásti Frankfurtu nad Mohanem. Od r.
1820 studoval medicínu v Marburgu, v l. 1821-1823 pak v Heidelberku
medicínu a chemii u Leopolda Gmelina (1788-1853), který ho doporučil
Jönsi Jakobu Berzeliovi (1779-1848), u nějž pobýval na stáži ve
Stockholmu. V l. 1825-1831 byl učitelem na technice v Berlíně, od r. 1828
s titulem profesora. V l. 1831-1836 vyučoval chemii na polytechnické škole
v Kasselu. Po smrti Friedricha Stromeyera (1776-1835) se stal jeho
nástupcem a řádným profesorem chemie na univerzitě v Gotinkách, kde
zůstal až do své smrti.
Wöhler je znám jako průkopník organické chemie, v r. 1828 syntetizoval
močovinu zahříváním kyanatanu amonného, což je dnes považováno za
milník konce vitalistických představ. Vitalismus tvrdil, že pro tvorbu
organických látek je třeba „vitální síla“ a není je proto možné připravit v
laboratoři. Zastánci této teorie byli Berzelius a francouzský chemik C. F.
Gerhardt (1816-1856). Ale již v roce 1783 se C. W. Scheelemu (17421786) podařilo připravit kyanovodík a J. L. Gay-Lussacovi (1778-1850)
dikyan, z něhož pak Wöhler připravil roku 1824 kyselinu šťavelovou.
Wöhler připisoval syntéze močoviny značný význam díky skutečnosti, že
šlo o syntézu organické sloučeniny z anorganické látky, ale nepovažoval ji
za dostatečný argument vyvracející platnost vitalistické teorie.
Ke konečnému odmítnutí vitalistické teorie došlo v důsledku přípravy
dalších organických sloučenin jako byla např. kyselina octová (z CS2, H.
Kolbe, 1845) nebo methan, kyselina mravenčí, ethyn a benzen v l. 18551867 (M. Berthelot).
V r. 1830, Wöhler publikuje společně s J. von Liebigem výsledky
výzkumu o kyselině kyanurové, kyanaté a močovině. Přišli s koncepcí
izomerie (fulminát vs. kyanát) a teorií radikálů (při studiu benzoylových
sloučenin).
Wöhler byl také spoluobjevitelem beryllia, křemíku, karbidu vápníku a
dalších prvků a sloučenin. Hliník Wöhler získal z Al2O3, přestože se před
ním o to samé bez úspěchu pokoušeli H. Davy, C. Oerstedt a J. J.
Berzelius. Dále se mu podařilo izolovat yttrium. Svými pokusy přispěl
dále k objevu titanu, vanadu, niobu, tantalu i uranu. Uspěl při pokusu
získat čistý nikl a se dvěma svými přáteli založil v Kasselu továrnu na
jeho výrobu. Studoval také chinony, alkaloidy i acetylen.
Wöhler se navíc zabýval výzkumem meteoritů. Provedl analýzu mnoha z
nich a zjistil, že několik z nich obsahuje organické látky. Vlastnil velmi
rozsáhlou soukromou sbírku meteoritů.
Justus svobodný pán von Liebig
(*12. 5. 1803 – †18. 4. 1873)
Liebig výrazně přispěl k vědění v
oborech agrochemie, organické chemie
a biochemie. Jako učitel kladl důraz
na
experimentální
výuku.
Byl
průkopníkem chemie a průmyslu hnojiv,
neboť zjistil, že dusík je nezbytnou
živinou rostlin. Vypracoval také metodu
výroby masového extraktu .
H. von Fehling, Neues Handworterbuch der Chemie (Braunschweig, 1875), p. 468
Narodil se v Darmstadtu. Od dětství byl fascinován chemií. K jeho
pozdější kariéře jistě přispěla skutečnost, že prožil neúrodu a hlad v r.
1816 („rok bez léta“). Vyučil se v lékárně a studoval na univerzitě v
Bonnu u Karla Wilhelma Gottloba Kastnera (1783-1857), s nímž přešel
do Erlangenu. V r. 1822 odešel do Paříže, kde pracoval v laboratoři
Josepha Louise Gay-Lussaca (1778-1850).
V r. 1824 se stal profesorem na univerzitě v Gießenu na doporučení
známého, Alexandera von Humboldta (1769-1859). Zde vybudoval
jednu z prvních chemických vědeckých laboratoří a zaváděl praktická
chemická cvičení pro studenty (použití Liebigova chladiče). Konečně v r.
1852 obdržel pozvání bavorského krále na univerzitu v Mnichově, kde
zůstal do své smrti.
Byl zakladatelem významné chemické školy, jeho žáky byla řada
významných chemiků – např. A. W. Hofmann, H. F. M. Kopp, A.
Strecker, C. F. Fresenius, C. F. Gerhardt, C. A. Wurtz, F. A.
Kekulé, E. Frankland, J. Volhard. V r. 1832 založil časopis Annalen der
Chemie (původně Annalen der Pharmacie), později Justus Liebigs
Annalen der Chemie. Liebigův bývalý student Max Josef Pettenkofer
(1818-1901) objevil v moči kreatinin (1844).
Clinical Chemistry 49, 1696–1707 (2003)
Zdokonalil organickou analýzu, s přítelem Friedrichem Wöhlerem (18001882) objevil izomerii, a to na základě rozdílných vlastností kyanátu a
fulminátu stříbrného se stejným sumárním vzorcem. V r. 1832 přišli s
koncepcí chemického radikálu – jednotné skupiny atomů, od níž se
odvozují podobné sloučeniny např. benzaldehyd a kyselina benzoová,
Holanďan Gerrit Jan Mulder (1802-1880) předpokládal, že takový
radikál je společný všem proteinům, které se liší jen v obsahu síry a
fosforu. Liebig však tuto myšlenku experimentálně vyvracel.
Pracoval také v oblasti anorganické chemie. V r. 1835 objevil proces
stříbření s uplatněním ve výrobě zrcadel. V druhé polovině života se
zabýval zejména biochemií (tehdy fyziologická či patologická chemie) –
studoval fyziologické pochody, hlavně procesy kvašení a hnití (při jejich
zkoumání popsal koloběh organických a anorganických látek v přírodě)
a problémy hodnoty potravin ve výživě lidstva
Zjistil, že primárními živinami rostlin jsou dusík, CO2 a minerály, nikoli
humus, tedy odumřelé rostliny. Vyvinul hnojivo na bázi dusíku a stal se
tak zakladatelem agrochemie. Je s ním spojen Liebigův zákon minima,
kdy růst není řízen souborem všech živin, ale živinou, které je nejméně
(„limitující faktor“).
V r. 1842 vydal Liebig mimořádně úspěšnou knihu Die Thierchemie, oder
die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Physiologie und
Pathologie. Po izolaci rostlinných proteinů o složení podobném proteinům
živočišným vyslovil myšlenku, že zvířata získávají svoje proteiny z
rostlin buď přímo nebo nepřímo. Francouzský chemik Jean-Baptiste
André Dumas (1800-1884) tvrdil, že zvířata nemohou syntetizovat
organické látky a pouze přijímají asimiláty.
Předpokládal, že látky v potravě a tkáních živých organismů se
rozkládají a jejich atomy znovu skládají do nových kombinací působením
vitální síly (pro řadu biochemických reakcí tehdy nebyly známy
meziprodukty). Liebig byl přesto ve sporu s Pasteurem ve věci
fermentace. Šlo o zastánce „chemického“ respektive „vitálního“
principu. Podle Liebiga kvasinky uvolňovaly do cukerného roztoku
albuminózní substanci aktivovanou kyslíkem do vibrací a po jejích
srážkách s molekulami cukru se tyto rozpadají na alkohol a CO2. Pasteur
ale prokázal, že kvasinky rostou bez albuminózní substance a lépe
fermentují bez přítomnosti kyslíku.
Byl i průkopníkem klinické chemie (titrační stanovení látek v moči).
Kaliapparat
Liebigův nástroj pro stanovení
obsahu
uhlíku
ve
vzorku
zachycením CO2 z jeho spalin v
roztoku hydroxidu draselného
H. von Fehling, Neues Handworterbuch der Chemie (Braunschweig, 1875), p. 468
Ernst Felix Immanuel Hoppe-Seyler
(*26. 12. 1825 - †10. 8. 1895)
Rudolf Virchow
(1821-1902)
Felix Hoppe byl německý fyziolog a chemik. Narodil se ve
Freyburgu nad Unstrutou v Sasku. Příjmení Seyler si přidal po svém
švagrovi, u kterého vyrůstal jako sirotek.
Studoval medicínu v Halle, Lipsku, Praze a Vídni, doktorát získal v
Berlíně (1850). Zprvu působil jako praktický lékař. V r. 1854 byl
prosektorem (patologem) v Greifswaldu, kde se habilitoval. Od r.
1856 byl asistentem u Rudolfa Virchowa (1821-1902) na
Patologickém ústavu berlínské univerzity, v Berlíně byl zároveň
mimořádným profesorem (od r. 1860). V r. 1861 se stal profesorem
chemie v Tubinkách a od r. 1872 profesorem fyziologické chemie ve
Štrasburku. Zde byl vedoucím katedry fyziologické chemie, první v
Německu.
Byl jedním ze zakladatelů německé biochemie (fyziologické chemie).
Jeho práce našla pokračování v díle studentů a imunologa Paula
Ehrlicha (1854-1915). Mezi studenty a zároveň spolupracovníky
patřili Friedrich Miescher (1844-1895) a Albrecht Kossel (18531927), nositel Nobelovy ceny za fyziologii a medicínu pro rok 1910
za určení chemického složení nukleových kyselin (báze nukl. kys.).
Laboratoř Hoppe-Seylera v Tubinkách (kolem 1879). Před zřízením univerzitní
chemické laboratoře v r. 1823 zde byla hradní prádelna. Zde Hoppe-Seyler učinil
svoje převratné objevy týkající se hemoglobinu.
R. Dahm, Developmental Biology 278 (2005) 274–288
Hoppe-Seyler studoval krev, hemoglobin, hnis, žluč, mléko a moč.
Popsal jako první absorpční spektrum červeného krevního barviva.
Rozpoznal také schopnost hemoglobinu vázat kyslík za současné
přeměny na oxyhemoglobin. Hemoglobin získal v krystalické formě a
prokázal, že obsahuje železo. Zkoumal také chlorofyl a izoloval několik
proteinů. V r. 1877 založil časopis Zeitschrift für Physiologische
Chemie, který vedl do r. 1895 (po něm Albrecht Kossel).
Front. Neuroenergetics, 27 August 2010 | doi: 10.3389/fnene.2010.00023
(Hermann) Emil Fischer
(*9. 10. 1852 - †15. 7. 1919)
Fischer položil základy chemie
sacharidů a peptidů. Získal
Nobelovu cenu za chemii v r.
1902.
Narodil se v Euskirchenu u Bonnu jako nejmladší z osmi dětí v
protestantské rodině. Jeden u jeho bratranců, Otto Fischer, se později
také stal chemikem. Jeho otec byl podnikatelem, měl malou přádelnu, v
60. l. 19. století se rozhodující měrou angažoval ve vybudování pivovaru v
Dortmundu, kde později E. Fischer zavedl mikroskopickou kontrolu
čistotu kvasinek.
Střední školu navštěvoval ve Wetzlaru a Bonnu. Od r. 1871 začal na
univerzitě v Bonnu studovat chemii. Po třech semestrech odešel s
bratrancem Ottou do Štrasburku, kde se ocitl v laboratoři Adolfa von
Bayera (1835-1917) a Friedricha Roseho. Doktorát zde získal v r. 1874.
Posléze se stal Bayerovým asistentem. Tehdy učinil první a pro další
kariéru klíčový objev - reakci vedoucí od diazotovaného anilinu k
fenylhydrazinu. V r. 1875 Bayer odešel na univerzitu v Mnichově jako
nástupce Justa Liebiga (1803-1873) a s ním i Fischer. Pokračoval zde ve
studiu fenylhydrazinů a v r. 1876 se habilitoval. Po návratu z vědeckého
pobytu ve Štrasburku byl jmenován profesorem a vedoucím katedry
analytické chemie v Mnichově (1879). Spolu s bratrancem Ottou tehdy
objasnil trifenylmethanovou strukturu rosanilinových barviv získaných
synteticky A. W. von Hofmannem (1818-1892).
V r. 1882 získal pozici profesora chemie v Erlangenu. Spolu se svým
bývalým studentem Lorenzem Knorrem (1859-1921) vypracovali
metodu syntézy indolu z fenylhydrazinu. Knorr připravil také
antipyrin, jedno z prvních syntetických léčiv.
V Erlangenu Fischer objevil reakci fenylhydrazinu se sacharidy,
která vede ke krystalickým osazonům, přičemž si všiml, že glukosa
a fruktosa poskytují stejné krystaly. To hoposléze přivedlo k snad
nejvýznamnějšímu objevu – vysvětlení stereochemie sacharidů,
čehož dosáhl během dalšího období ve Würzburku, kam odešel v r.
1885. Zde se zabýval také puriny, přičemž dosáhl syntézy celé řady
těchto látek.
Ukázal, že i mannosa poskytuje stejný osazon jako glukosa či
fruktosa a potvrdil, že sladká tzv. formosa získaná z formaldehydu
je ve skutečnosti fruktosa. Ve svých syntézách cukru vycházel
např. z glycerolu, jehož oxidace vedla ke směsi glyceraldehydu a
dihydroxyacetonu z nichž delším působením 1% NaOH získal
racemickou směs hexos, které nazval akrosa (fruktosa a sorbosa).
Pro studium opticky aktivních sacharidů zavedl separaci
enantiomerů mannonových kyselin ve formě solí se strychninem a
morfinem. Poprvé provedl totální syntézu glukosy. Výsledky studie
stereochemie hexos přednesl na přednášce Německé chemické
společnosti v r. 1890. Zavedl nomenklaturu cukrů (pentosy, hexosy
…), navrhl označení D- a L-řady, Fischerovy vzorce používané
dodnes.
Po smrti A.W. Hofmanna (1892) získal jeho místo na berlínské
univerzitě. V Berlíně s Lorenzem Achem dokončil práci na syntéze
močové kyseliny a porvé synteticky připravil kofein a samotný
purin, nebo barbiturát veronal. Věnoval se syntéze glykosidů.
Zavedl také použití chránících skupin.
Do té doby také spadá studium působení enzymů ve vztahu ke struktuře
substrátu. Zabýval se emulsinem z hořkých mandlí a štěpícím βglukosidy (např. amygdalin). Z výsledků formuloval známou teorii zámku
a klíče.
Substrát
+
a
Aktivní
místo
a
b
b
c
Komplex ES
c
Enzym
Model byl navržen v roce 1894. Vysvětluje pouze substrátovou specifičnost,
nikoli flexibilitu enzymových molekul.
Fischer E. (1894). "Einfluss der Configuration auf die Wirkung der
Enzyme". Ber. Dt. Chem. Ges. 27 (3): 2985–93
Spojením chemie purinů a cukrů byla příprava nukleosidů, což lze
zařadit ke směřování ke struktuře nukleových kyselin.
V Berlíně také počal práci na poli syntézy peptidů. První opticky
aktivní peptid získal v r. 1902. Jeho obecná metoda vycházela z
použití halogenidů α-haloacyl aminokyselin, po vytvoření peptidové
vazby reakcí s estery aminokyselin byla amoniakem dobudována Nkoncová aminoskupina. Jako chránící skupiny používal i arylsulfonyl,
formyl, ethoxykarbonyl, α-haloacyl. Jeho student Max Bergmann
(1886-1944) zavedl s L. Zervasem použití benzyloxykarbonylu (Z).
Bergmann byl asistentem u Fischera až do jeho sebevraždy v r. 1919.
Pak byl vedoucím KWI pro výzkum kůže v Drážďanech, z Německa
odešel v r. 1933 do USA a působil pak na Rockefellerově univerzitě.
Přispěl k založení Společnosti císaře Viléma pro podporu vědy v r.
1911. Za přítomnosti císaře byl v r. 1912 otevřen KW Chemický
ústav v Berlíně-Dahlemu, následně to byl ústav pro fyzikální chemii a
elektrochemii. Na Chemické ústavu pak pracovala řada nositelů
Nobelovy ceny např. Hans Fischer, Otto Warburg, Adolf Windaus,
Otto Diels, Karl Landsteiner a další vědci.
Fischerova příprava syntetických peptidů
Eduard Buchner
(*20. 5. 1860 – †13. 8. 1917)
- nositel Nobelovy ceny za chemii
v r. 1907 za biochemický výzkum a
objev bezbuněčné fermentace.
Barnett J.A. Glucose catabolism in
yeast and muscle. Comprehensive
Biochemistry 44, (2005) 1–132.
E. Buchner se narodil v Mnichově v rodině lékaře a univerzitního
profesora. Jeho bratr Hans Buchner (1850-1902) byl bakteriologem. Po
gymnáziu se zapsal na univerzitu v Mnichově (1877), na mnichovské
polytechnice absolvoval praktika v chemické laboratoři Emila
Erlenmeyera (1825-1909). Studium ale přerušil a pracoval v konzervárně.
V r. 1883 začal studovat chemii a botaniku na univerzitě v Mnichově.
Jeho profesory byli Adolf von Baeyer (1835-1917) respektive Carl von
Nägeli (1817-1891). Na botanickém ústavu pracoval pod dohledem svého
bratra a v r. 1885 poprvé publikoval práci o vlivu kyslíku na fermentace.
Jeden semestr v průběhu studií strávil v laboratoři Otto Fischera
(1852-1932, bratranec E. Fischera) v Erlangenu. Doktorát získal v
Mnichově v r. 1888, v následujícím roce se stal asistentem v Baeyerově
laboratoři organické chemie, přednášel a v r. 1891 se habilitoval. Získal
vlastní laboratoř pro studium fermentací.
V r. 1893 provedl první experimenty s rozbitím buněk kvasinek, ale další
studium v tomto směru bylo vzhledem k názoru vedení odsunuto. V r.
1893 přešel na univerzitu v Kielu do analytické laboratoře u Theodora
Curtia (1857-1928). V Kielu se stal profesorem (1895), od r. 1896 pak
působil jako mimořádný profesor analytické a farmaceutické chemie na
univerzitě v Tubinkách.
Jeho nadřízeným v Tubinkách byl Hans von Pechmann (1850-1902). Díky
vlivu a působení bratra Hanse v radě Hygienického ústavu v Mnichově
získal podmínky k pokračování práce na kvasinkách. V r. 1897 publikoval v
časopise Berichte der Deutschen Chemisten Gesselschaft článek o
alkoholovém kvašení bez kvasinkových buněk.
V r. 1898 získal místo na zemědělské škole v Berlíně, kde učil
zemědělskou chemii a vedl experimentální praktika. V r. 1900 se oženil a
přesídlil do Berlína. Nobelovu cenu za chemii získal v r. 1907. V r. 1909
přijal místo profesora chemie na univerzitu ve Vratislavi, zde však nebyl
spokojen (periférie Říše) a tak využil nabídky přejít v r. 1911 na
Univerzitu Julia Maxmilána do Würzburku.
V r. 1915 byl povolán do armády, v r. 1916 byl ze služby propuštěn, ale v
r. 1917 jako dobrovolník opět narukoval. Zemřel na následky válečných
zranění utrpěných v Rumunsku, kde sloužil jako major.
Výsledky jeho studií na kvasinkách a alkoholovém kvašení byly podkladem
knihy Die Zymasegärung, kterou vydal v r. 1903 s bratrem a
mikrobiologem Martinem Hahnem (1865-1934).
Práce z r. 1896 spočívala v homogenizaci kvasinek s křemenným
pískem a křemelinou. Ke vzniklé pastě se přidalo malé množství vody a
materiál se vymačkal přes síťovitou tkaninu. Výsledkem byla šťáva s
kvasinkovou vůní. Buchner určil hustotu, povařením prokázal obsah
proteinů (z dusíku zjištěn v hodnotě 3.7%). Ukázal, že šťáva má
schopnost zahájit fermentaci sacharidů. Po smísení se stejným
objemem koncentrovaného roztoku třtinového cukru se po 15 min až 1
h dostavila produkce CO2, která pokračovala v řádu dnů. Stejně tak
došlo k fermentaci glukosy, fruktosy a maltosy, ne však laktosy nebo
mannitolu (ve shodě s vlastnostmi samotných kvasinek).
Pokud byla do roztoku cukru vložena trubice z pergamenového papíru
naplněná uvitř kvasinkovou šťávou, obalila se po chvíli z vnější strany
bublinkami CO2, produkce plynu uvnitř byla bouřlivá. Po několikadenní
fermentaci se tvořil zákal (precipitované proteiny). Fermentaci se
nedalo zabránit saturováním roztoku chloroformem ani filtrací
roztoku. V lednici se fermentace zpomalila. S časem se schopnost
fermentovat ztrácela, přídavek roztoku cukru v tomto směru
stabilizoval. Alkoholový precipitát proteinů se po vysušení špatné
rozpouštěl, získaný filtrát neměl fermentující aktivitu.
Buchner nazval proteiny v kvasinkové šťávě zymasou. Hlavní výsledky
jeho práce z r. 1896 byly následující:
1/ buněčná struktura kvasinek není potřebná k fermentaci
2/ k fermentaci je třeba rozpustný protein
Předpokládal vylučování proteinu kvasinkami do roztoku. Ale již roku
1858 (v knize Theorie der Fermentwirkungen) soudil Moritz Traube
(1826-1894), že k fermentaci je třeba speciální protein - enzym !
Gustav Embden
(*10. 11. 1874 - †25. 7. 1933)
Barnett J.A. Glucose catabolism in
yeast and muscle. Comprehensive
Biochemistry 44, (2005) 1–132.
Embden byl německý biochemik. Narodil se v Hamburku jako syn
právníka. Vzdělání získal ve Freiburku, Štrasburku, Mnichově, Berlíně a
Curychu. Od r. 1904 vedl chemickou laboratoř při nemocnici ve
Frankfurtu nad Mohanem (Sachsenhausen), ze které r. 1914 povstal
ústav vegetativní fyziologie nově založené univerzity. Od r. 1907 byl
docentem, od r. 1914 profesorem, v l. 1925-1926 pak rektorem
univerzity ve Frankfurtu. Prováděl výzkum metabolismu sacharidů a
svalové kontrakce a byl první, kdo formuloval kroky při odbourávání
glykogenu na kyselinu mléčnou.
Vyvinul nedestruktivní metodu perfúze, s jejíž pomocí udržoval játra
ve fungujícím stavu a ukázal, že jsou nejdůležitějším orgánem pro
fyziologiii a metabolismus v tělě. Objevil odbourání aminokyselin
oxidační deaminací, pochopil že porucha v metabolismu cukrů vede k
produkci acetoacetátu a acetonu, ukázal syntézu cukru z laktátu
(glukoneogeneze). Ze svalových buněk izoloval hexosadifosfát jako
jeden z meziproduktů glykolýzy. Získal také hexosafosfát (Embdenův
ester, směs G6P a F6P) a poprvé také kyselinu adenylovou. Zjistil, že
při svalové práci se odštěpuje amoniak a vysvětlil roli kyseliny mléčné a
fosforu v procesu svalové kontrakce.
V r. 1918 Otto Fritz Meyerhof (1884-1951) ukázal, že tvorba
kyseliny mléčné ve svalech využívá stejného koenzymu jako dráha
alkoholového kvašení v kvasinkách. Zjistil také, že glykogen je
anaerobně odbouráván na kyselinu mléčnou.
Embden však jako první odhalil dílčí chemické procesy vedoucí k
zisku energie pro svalové práci. V r. 1932 navrhl schéma anaerobního
fermentačního odbourání sacharidů, podle kterého vede cesta ke
konečnému
produktu
přes
hexosafosfát,
hexosadifosfát,
fosfotriosy, fosfoglycerát a pyruvát. V r. 1933 získal Embden
nezávisle na Meyerhofovi přesné kvantitativní údaje o metabolismu
při svalové kontrakci.
Tato metabolická dráha, glykolýza, je dnes známa jako Embden–
Meyerhofova dráha. Embden také položil základy pochopení principu
onemocnění diabetes.
Embden byl po otci Georgu Heinrichu Embdenovi příbuzným
německého romantického básníka Heinricha Heina (1797-1856).
Katabolické dráhy glukosy
Leonor Michaelis
(*16. 1. 1875 – †8. 10. 1949)
„Otec enzymové kinetiky“
Emil Abderhalden
(9.3 1877 – 5.8. 1950)
Zdroj: Wiki
Michaelis byl německý biochemik, fyzikální chemik a lékař
židovského původu. Narodil se v Berlíně a v r. 1893 ukončil
gymnázium. Ve stejném roce začal studovat medicínu na berlínské
univerzitě, kde byl Emil Fischer (1852-1919) jeho profesorem
chemie. Během studia pracoval v laboratoři profesora anatomie a
zoologa Oscara Hertwiga (1849-1922). Jeho doktorská práce se
zabývala embryologií. V l. 1898-1899 byl asistentem Paula Ehrlicha
(1854-1915). Závěrečné zkoušky absolvoval v r. 1896 ve Freiburku a
doktorát získal v Berlíně v r. 1897. Po škole pracoval jako soukromý
asistent u lékařů Moritze Littena (1899–1902) and Ernsta Viktora
von Leyden (1902–1906).
V l. 1900-1904 se věnoval klinické medicíně v městské nemocnici v
Berlíně. V r. 1903 dosáhl pozice soukromého docenta na univerzitě.
V r. 1905 se stal ředitelem bakteriologické laboratoře v nemocnici
Charité a v r. 1908 mimořádným profesorem berlínské univerzity.
Poté co po právu zpochybnil spolehlivost těhotenského testu (cystin
v moči, Abwehrfermente) švýcarského biochemika Emila
Abderhaldena (1877-1950), ztratil kredit v Německu a musel odejít
hledat místa v zahraničí.
V r. 1922 odešel do Japonska na Lékařskou fakultu univerzity v
Nagoji jako profesor biochemie. Byl jedním z prvních zahraničních
profesorů na japonských univerzitách. Zde se věnoval
potenciometrickým měřením a studiu buněčné membrány.
V r. 1926 přešel na Univerzitu Johna Hopkinse v Baltimoru,
Maryland, jako v v lékařském výzkumu a v r. 1929 na Rockefellerův
ústav lékařského výzkumu v Novém Yorku, kde zůstal až do
odchodu na odpočinek v r. 1941.
Známá je jeho úloha při formulování slavné rovnice MichaeliseMentenové (1913) odvozené spolu s Maud Mentenovou (1879-1960)
z výsledků experimentální práce sledování kinetiky reakce
invertasy, která katalyzuje hydrolýzu sacharosy na glukosu a
fruktosu. Rovnice byla navržena jako matematický model této
reakce. Michaelis objevil Janusovu zeleň pro supravitální barvení
mitochondriía a také spoluobjevil Michaelis-Gutmannovo tělísko
při infekci močových cest (1902). Zjistil dále, že kyselina
thioglykolová rozpouští keratin, což našlo odezvu v kosmetickém
průmyslu (depilace) a kadeřnictví (trvalá).
Menten, L.; Michaelis, M.I. (1913), "Die
Kinetik der Invertinwirkung", Biochem Z 49:
333–369
Georg Franz Knoop
(*20. 9. 1875 – †2. 8. 1946)
F. Knoop navštěvoval střední školu Johanneum v Hamburku a pak
studoval medicínu ve Freiburku, Kielu a Berlíně. Doktorát získal ve
Freiburku v r. 1900. V r. 1909 se stal profesorem na Univerzitě
Alberta Ludvíka ve Freiburku. Od r. 1920 byl řádným profesorem na
Katedře fyziologické chemie Lékařské fakulty této univerzity. V r.
1925 se stal děkanem. V r. 1928 odešel na univerzitu v Tubinkách. Od
r. 1940 byl členem NSDAP. V r. 1942 založil spolu s Dankwartem
Ackermannem Německou společnost fyziologické chemie, nyní
Německá společnost pro biochemii a molekulární biologii (od 1995).
V r. 1905 objevil β-oxidaci mastných kyselin. Spolu s Adolfem
Krebsem a Carlem Martiusem objasnil v r. 1937 průběh reakcí
citrátového cyklu. Objevil také strukturu histidinu.
Studium biologické degradace MK začalo v r. 1904. Knoop použil MK s
fenylovou skupinou namísto koncového methylu (nemetabolizovaná
reportérová skupina – vyloučení do moči). Krmil jimi psy. Pokud měly
tyto MK lichý počet uhlíků jako např. fenylpropionová k. (C6H5-CH2CH2-COOH) nebo fenylvalerová k. (C6H5-CH2-CH2-CH2-CH2-COOH),
izoloval v moči psů hippurovou kyselinu (C6Hs-CO-NH-CH2-COOH),
konjugát benzoové k. a glycinu. Naopak, byl-li počet uhlíků sudý,
např. u fenylmáselné k. (C6H5-CH2-CH2-CH2-COOH), došlo k
degradaci na fenyloctovou k. (C6H5-CH2-COOH) a vyloučení
fenylaceturové k. (C6H5-CH2-CO-NH-CH2-COOH). To vedlo Knoopa
k závěru, že oxidace MK začíná na uhlíku 3, tedy β-uhlíku, a že
vzniklé β-ketokyseliny se štěpí mezi α-uhlíkem a β-uhlíkem, což
vede k MK zkráceným o dva uhlíkové atomy. Tyto experimenty
vedly k myšlence, že MK se odbourávají v krocích opakované βoxidace s postupným zkracováním.
V letech, které následovaly po počáteční Knoopově studii provedl
H. D. Dakin podobné experimenty s fenylpropionovou k. Kromě
hippurové k. izoloval také glycinové konjugáty intermediátů βoxidace: fenylakrylová k. (C6H5-CH=CH-COOH), 3-fenyl-[3hydroxypropionová k. (C6H5-CHOH-CH2-COOH) a benzoyloctová k.
(C6H5-CO-CH2-COOH). V té době G. Embden a spol. ukázali, že v
perfundovaných játrech jsou nesubstituované MK degradovány βoxidací a přeměněny na ketonové látky. V r. 1910 tak byly k
dispozici základní informace pro formulování dráhy β-oxidace.
Později se Knoop věnoval mechanismu a reverzibilitě aminace
ketokyselin. Vydával časopis Hoppe-Seylers Zeitschrift für
Physiologische Chemie, který je dnes znám jako „Biological
Chemistry“.
Heinrich Otto Wieland
(*4. 6. 1877 – †5. 8. 1957)
Získal Nobelovu cenu za chemii v
r. 1927 za výzkum struktury
žlučových kyselin a příbuzných
látek.
widerstand.musin.de
www.orden-pourlemerite.de
H. Wieland se narodil v Pforzheimu, kde byl jeho otec farmaceutickým
chemikem. Od r. 1896 studoval na univerzitách v Mnichově, Berlíně a
Stuttgartu. V r. 1901 získal doktorát pod vedením chemika Johannesa
Thieleho (1865-1918). V Mnichově učil na univerzitě a pracoval v
chemické laboratoři (docent od r. 1913). V r. 1917 přešel na sousední
technickou univerzitu jako profesor. Ve válečných letech 1917-1918
pracoval v KWI pro fyzikální chemii a elektrochemii v Berlíně-Dahlemu
(yperit, adamsit). V r. 1921 přijal pozvání do Freiburku jako nástupce
Ludwiga Gattermanna (1860-1920) a v r. 1925 se vrátil do Mnichova
nahradit v pozici vedoucího chemické katedry Richarda Willstättera
(1872-1942), kde zůstal 27 roků.
Wieland je podepsán pod množstvím zhruba 400 publikací z oblasti
organické chemie a biochemie. Jako organik se zabýval dusíkatými
sloučeninami, např. N-oxidy, fulmináty, reakcemi oxidů dusíku. Později
přešel na pole studia přírodních látek, např. alkaloidů. Přispěl k určení
struktury strychninu a morfinu, ke struktuře a biosyntéze alkaloidů
lobelky, studoval alkaloidy z kurare, toxiny ropuchy. Velký význam má
jeho výzkum toxinů muchomůrky zelené, izoloval cyklopeptidy amanitin
(1941) a faloidin. Studiem pigmentů z motýlích křídel objevil pteriny
jako skupinu biologicky významných látek.
Falotoxiny (XIX) (LD50 2 mg.kg-1 pro myš) jsou složeny ze 7 AK,
některé v D řadě: D-threonin a k. D-erythro-3-hydroxy­asparagová:
CH2
NH
Ala
CH
CO
NH
CH2
CH
CO
NH
Hyp
CH
XIX
S
CH2
OC
R1
CH
N
H
NH
OC
CH
HO
CH
NH
R2
R1
OC
R2
R3
Me
Me
Me
Me
Me
Me
OH
falloidin
R3
Me
OH
Me
falloin
Me
OH
OH
fallicin
OH
OH
OH
Me
Me
fallacidin
OH
Me
H
-COOH
Jedovatější jsou amatoxiny (XX, LD50 0.5 mg.kg-1 pro myš), 8 L-AK:
OH
Me
CH
CH2 R1
CH
HC
CO
NH
CH
Hyp
O
S
CH2
CH
CH2
-amanitin
-amanitin
-amanitin
amanin
Gly
CH2
NH
CO
CO
NH
CO
OC
CH
N
H
R2
NH
Me
CH
CH
CO
Me
Gly
NH
R3
R1
R2
R3
-OH
-OH
-H
-OH
-OH
-OH
-OH
-H
-NH2
-OH
-NH2
-OH
XX
Toxicon 1998: 36 (1), 13–24.
Shodným znakem všech těchto mykotoxinů je příčná vazba Trp přes
atom síry na Cys resp. jeho sulfoxid. Desulfurací pomocí Raney-Ni se
vazba přeruší a toxicita mizí. Účinek je doprovázen rozpadem
endoplasmatického retikula jaterních buněk. Nejjedovatější amanitin slouží jako specifický inhibitor eukaryontní RNA polymerasy
B. Je jím inhibována elongace RNA řetězce, nikoliv iniciace.
Ze 125 kg houby bylo získáno také 250 mg cyklopeptidu, který byl
nazván antamanid (XXI). Je zajímavý tím, že ruší účinek mykotoxinu,
je-li podán současně (ochranná dávka u myší je 0.5 mg proti
desetinásobku faloidinu). Synteticky byla připravena řada analogů.
Pro
Phe
Phe
Val
Pro
XXI
Pro
Phe
Phe
Ala
Pro
Jeho dalším příspěvkem k biochemii byl výzkum žlučových kyselin
(zabýval se jimi od r. 1912), což kulminovalo v r. 1932 vyjasněním
struktury steroidů.
Velkou část kariéry věnoval zkoumání oxidačních procesů v živých
buňkách, přičemž rozpoznal dehydrogenaci jako univerzální oxidační
pochod v přírodě.
Jeho dílo bylo příkladem propojení organické chemie a biochemie.
Kromě Nobelovy ceny za chemii v r. 1927 získal také další ceny a řád za
zásluhy. Za druhé světové války nezištně pomáhal židovským
spolupracovníkům a studentům.
Heinrich Wieland byl bratrancem Helene Boehringerové, manželky
Alberta Boehringera, který založil podnik Boehringer-Ingelheim.
Wieland byl v l. 1915-1920 ve společnosti poradcem a založil v továrně
první vědecké oddělení. Ve firmě se uplatnila řada Wielandových
výzkumů, strychnin byl produkován jako drahý ale žádaný jed proti
hlodavcům. Lobelin se od r. 1937 vyráběl synteticky v Boehringeru jako
analeptikum.
Carl Neuberg
(*29. 7. 1877 - †30. 5. 1956)
„Otec biochemie“
Barnett J.A. Glucose catabolism in
yeast and muscle. Comprehensive
Biochemistry 44, (2005) 1–132.
Neuberg byl jedním z průkopníků biochemie. Bývá zván „otcem
biochemie“ (v r. 1903 poprvé použil termín biochemie). Byl také
prvním editorem časopisu Biochemische Zeitschrift (nyní FEBS J.)
založeného v r. 1906. Jde o nejstarší biochemický časopis. Narodil se v
Hannoveru a studoval chemii na univerzitách ve Würzburku a Berlíně.
Jeho učiteli byli např. Emil Fischer (1852-1919), Alfred Wohl (18631939), Rudolf Virchow (1821-1902) a další. Doktorát získal v Berlíně v r.
1900. Pracoval na Patologickém ústavu berlínské univerzity (zde 1903
soukromý docent, 1906 titulární profesor). V l. 1906-1913 vedl ústav
živočišné fyziologie a současné byl profesorem na Vysoké škole
zemědělské v Berlíně. Od r. 1916 byl profesorem berlínské univerzity
(1919 řádným profesorem).
V r. 1913 získal místo na Ústavu císaře Viléma pro experimentální léčbu
(vedoucí chemického oddělení). Ředitelem ústavu byl August von
Wassermann (1866-1925), bakteriolog, který objevil test pro diagnózu
syfilidy. Za první války byl Neuberg loajální německému válečnému úsilí,
byl vojákem a prováděl studie fermentačních procesů vedoucích k
produkci glycerinu pro výrobu výbušnin. Po smrti von Wassermanna v r.
1925 byl ústav reorganizován na Ústav císaře Viléma pro biochemii a
Neuberg se stal jeho ředitelem. Během 20. let 20. stol. byl několikrát
nominován na Nobelovu cenu.
V r. 1934 byl nucen opustit místo ředitele na biochemickém ústavu v
Dahlemu kvůli židovskému původu. V r. 1936 byl v pozici nahrazen
Adolfem Butenandtem (1903-1995), který podpořil jeho tajnou
laboratoř na jiném místě v Berlíně. V r. 1939 Neuberg odešel z
Německa. Komplikovanou cestou přes Jeruzalém, Persii, Indii a Novou
Guineu se dostal v r. 1941 do NY, kde pak pracoval na univerzitě a
dalších ústavech do r. 1950.
V Německu zpočátku pracoval na problematice rozpustnosti sloučenin a
buněčném transportu. V r. 1916 objevil hydrotropii – vlastnost
některých sloučenin (např. soli organických kyselin, benzoan sodný)
zvyšovat rozpustnost hydrofobních látek ve vodě. Neubergovy hlavní
výsledky byly v souvislosti s metabolismem sacharidů, procesy
fermentace a působením enzymů. Syntetizoval řadu sacharidů a
aminokyselin, určil strukturu rafinosy, inositolu a fytinu. Zjistil také
klíčovou úlohu kyseliny pyrohroznové v metabolismu sacharidů a
definoval alkoholové kvašení. Neuberg objevil několik enzymů, včetně
pyruvátdekarboxylasy (1911) a β-glukuronidasy, stejně jako
meziprodukt v metabolismu sacharidů, fruktosa-6-fosfát (tzv.
Neubergův ester). Neuberg byl zastáncem myšlenky, že všechny
biochemické procesy v buňce mají společné rysy.
Otto Heinrich Warburg
(*8. 10. 1883 - †1. 8. 1970)
Jeden z předních biochemiků
20. stol. nositel Nobelovy ceny
za fyziologii a medicínu v r.
1931.
„za objev povahy a způsobu
účinku dýchacího enzymu“
Na jeho počest udílí Německá
společnost pro biochemii a
molekulární biologii od r. 1963
Medaili Otto Warburga.
Narodil se ve Freiburku v Bádensku. Jeho otec Emil Gabriel Warburg
(1846-1931) byl fyzik a a univerzitní profesor fyziky, přítel Alberta
Einsteina (1879-1955). Rod pocházel z finanční dynastie Warburgů,
židovského původu, považovaných za potomky benátské rodiny del
Banco.
Studoval chemii u Emila Fischera (1852-1919), doktorát získal v
Berlíně v r. 1906. V r. 1911 pak získal doktorát z medicíny v
Heidelberku. V l. 1908-1914 pracoval jako výzkumník v Neapoli
(zoologická stanice, ředitelem Anton Dohrn, 1840-1909). Za první
světové války byl O. Warburg důstojníkem hulánů a byl vyznamenán
Železným křížem za statečnost. Přítel jeho otce A. Einstein ho po
válce přesvědčil, aby odešel z armády a vrátil se do akademické sféry.
V Neapoli studoval respiraci, zjistil, že po oplození vajíček ježovky se
několikanásobně urychluje respirace.
V. 1918 získal profesorské místo na Biologickém ústavu císaře Viléma
v Berlíně (v majetku společnosti císaře Viléma - KWG). V r. 1931 byl
jmenován ředitelem Fyziologického ústavu v Berlíně-Dahlemu
vzniklému díky financím Rockefellerovy nadace.
Warburg se nikdy neoženil, nikdy neučil, svůj život plně zasvětil
práci v laboratoři. Za války mu bylo umožněno pracovat pouze díky
výzkumu rakoviny, který byl nacistickým vedením podporován. V r.
1941 byl nejdříve odvolán a na přímý zásah Hitlerova kancléřství pak
znovu ustaven vedoucím.
Warburg studoval buněčnou respiraci a metabolismus nádorových
buněk, v r. 1931 získal Nobelovu cenu (jen od r. 1923 získal 46
nominací a v r. 1931 byl nominován třináctkrát). V r. 1944 byl
nominován na další Nobelovu cenu (Albertem Szent Györgyim) za
práci na nikotinamidu, mechanismu účinku enzymů fermentačních
drah a za objev flavinu. Některé zdroje ukazují, že měl cenu
dostat, ale ze strany nacistického režimu mu v tom bylo zabráněno.
Dalším vědcem z jeho laboratoře, který získal Nobelovu cenu, byl
Hans Adolf Krebs (1900-1981).
V r. 1924 formuloval hypotézu, že nádorové buňky produkují energii
dráhou glykolýzy s recyklováním NADH. Zdravé buňky naopak podle
něj získávaly energii oxidačním odbouráním pyruvátu. Rakovina
byla interpretována jako mitochondriální porucha. Hypotézu,
která byla široce přijímána, se snažil potvrdit experimentálními
výsledky. Byl přesvědčen, že pH buňky souvisí s obsahem kyslíku.
Popsal, že rakovinové buňky mají pH 6.0 díky produkci laktátu. O
svých teoriích byl hluboce přesvědčen a neuznával objevy nových
rakovinotvorných látek a virů způsobujících rakovinu.
Slavná Warburgova „grantová žádost“, podle vzpomínek
Hanse Krebse tehdy požadované finance Warburg získal.
Warburg O. On the origin of cancer cells. Science 1956, 123:309–14.
Kim J., Dang C. V. Cancer's molecular sweet tooth and the Warburg effect.
Cancer Res 2006;66:8927-8930
Otto Fritz Meyerhof
(*12. 4. 1884 - †6. 10. 1951)
Meyerhof by nositelem Nobelovy ceny
za fyziologii a medicínu udělené v r.
1922, spolu s A.V. Hillem (Hill za
studium produkce tepla ve svalech a
Meyerhof za objasnění vztahu mezi
spotřebou kyslíku a metabolismem
laktátu ve svalech).
Barnett J.A. Glucose catabolism in
yeast and muscle. Comprehensive
Biochemistry 44, (2005) 1–132.
Meyerhof se narodil v Hannoveru jako syn obchodníka. Rodina se záhy
přestěhovala do Berlína. Studoval medicínu ve Freiburku, Berlíně,
Štrasburku a Heidelberku (zde ji ukončil r. 1909). Zpočátku se zabýval
psychologií a filozofií (doktorát), pod vlivem Otto Warburga se přiklonil
k fyziologické chemii. Pracoval v chemické laboratoři na klinice v
Heidelberku a v zoologické stanici v Neapoli (stejně jako Warburg). V r.
1912 odešel na univerzitu do Kielu, kde ve fyziologické laboratoři zůstal
do r. 1924 nejdříve jako soukromý docent a poté profesor (od r. 1918). V
r. 1924 přešel na Biologický ústav císaře Viléma v Berlíně-Dahlemu a v
r. 1929 se stal vedoucím oddělení fyziologie na KW Ústavu
medicínského výzkumu v Heidelberku (povolán Ludolfem von Krehlem,
1861-1937).
Poslední funkci v Německu si podržel do r. 1938. Pak byl jako vědec
židovského původu nucen odejít. V Paříži byl vědeckým ředitelem na
ústavu fyzikálně-chemické biochemie („Biologie Physico-Chimique“). Po
německém útoku uprchl na severozápad Francie (1940), odkud se s
manželkou dostal do USA (s pomocí Rockefellerovy nadace). Získal zde
profesuru na Pensylvánské univerzitě (fyziologická chemie), kde už od r.
1934 působil jeho přítel a bývalý šéf z Kielu, fyziolog Rudolf Höber
(1873-1953), taktéž donucený k emigraci pro svůj původ.
V roce 1946 získal americké občanství a v r. 1949 byl zvolen do Národní
akademie věd. Meyerhoff po první světové válce spolupracoval s
Archibaldem Vivianem Hillem (1886-1977). Oba sdíleli Nobelovu cenu za
fyziologii a medicínu udělenou v r. 1922 (Hill za studium produkce tepla
ve svalech a Meyerhof za objasnění vztahu mezi spotřebou kyslíku a
metabolismem laktátu ve svalech.
Celá glykolýza byla za přispění Meyerhofova týmu vysvětlena do r. 1940.
Výzkum glykolýzy počíná objevem Luise Pasteura (1822-1895) v r. 1860,
který ukázal, že mikroorganismy jsou zodpovědné za fermentaci. V r.
1897 Eduard Buchner (1860-1917) zjistil, že fermentovat lze
bezbuněčným extraktem. V r. 1905 Arthur Harden (1865-1940) a
William Young (1878-1942) ukázali, že pro glykolýzu je důležitý
anorganický fosfát a termolabilní zymasa (ve skutečnosti směs enzymů),
která má termostabilní část, kozymasu (kovové ionty, ADP, ATP a
koenzymy vč. NAD+). Krátce před svou smrtí navrhl průběh glykolýzy od
glykogenu k laktátu Gustav Embden (1874-1933).
V r. 1913 Meyerhof přednášel o energetice živých buněk, což bylo jedno
z prvních použití fyzikálních zákonů termodynamiky ve fyzikální chemii.
http://biomoocnews.blogspot.cz/2012/10/daily-newsletter-october-2-2012.html
Předpokládal, že zdrojem energie je potrava, ta se v těle přeměňuje
řadou kroků přes meziprodukty a konečně se energie uvolňuje jako teplo.
Začal proto studovat svalovou tkáň, související přeměny energie a
chemické změny nutné pro fungování svalové buňky. Zajímal se o analogii
mezi respirací ve svalu a alkoholovou fermentací v kvasinkách. V r. 1918
potvrdil, že koenzymy v produkci mléčné kyseliny jsou stejné jako
koenzymy objevené Hardenem a Youngem pro alkoholové kvašení.
Meyerhof zjistil, že ve svalu je při anaerobních podmínkách glykogen
přeměňován na laktát. V přítomnosti kyslíku je jen malá část laktátu
oxidována a zbytek se přeměňuje zpět na glykogen. Objev cyklu
kyseliny mléčné byl prvním důkazem cyklického charakteru přeměny
energie v buňkách. Pasteur-Meyerhofův efekt: aerobně se ve svalu
spotřebovává méně glykogenu než za anaerobních podmínek
V r. 1932 Meyerhof ukázal spojitost mezi spotřebou fosfátu a štěpením
ATP při glykolýze. V r. 1934 člen jeho týmu Karl Lohmann (1898-1978)
prokázal, že biosyntéza ATP souvisí s odbouráním glukosy a také
potvrdil, že kreatinfosfát (objeven 1926) je zdrojem energie pro tvorbu
ATP. To vedlo k závěru, že hydrolýza ATP je primárním zdrojem
energie pro svalovou kontrakci. Lohmann objevil ATP i jeho strukturu.
Meyerhof a Hill na KWImF okolo r. 1931. Stojící zleva: Kurt Lohmann, Alexander von Muralt,
Grigore Alexandru Benetato, Hermann Blaschko, Arthur Grollman, H. Laser, laboranti Fischer a
Schulz a Eric Boyland.
Hans Karl Heinrich Adolf Lohmann
(*10.4. 1898 – †22.4. 1978)
Lohmann byl německý biochemik, v l.
1937-1951 byl profesorem
fyziologické chemie na Humboldtově
univerzitě v Berlíně, 1951-1964 byl
vedoucím na Ústavu pro medicínu a
biologii v Berlíně-Buchu a z něho
vzešlého biochemického ústavu. V l.
1957-1964 byl prezidentem
Německého ústavu pro výzkum
výživy při akademii věd.
Zdroj: Wiki
Proslavil se zejména tím, že objevil adenosintrifosfát (ATP)
Narodil se v Bielefeldu jako páté dítě v zemědělské rodině.
Studoval chemii na univerzitě v Münsteru, promoval v Gotinkách
(1924). V době studia byl členem buršáckého spolku Alemannia.
V r. 1935 ukončil v Heidelberku studium medicíny. V l. 1924-1937
byl vědeckým asistentem u nobelisty Otto Meyerhofa na dvou
Ústavech císaře Viléma - pro biologii resp. medicínský výzkum v
Berlíně a Heidelberku. Karl Lohmann nebyl nacistou.
Po válce byl krátce děkanem Lékařské fakulty Humboldtovy
univerzity, poté spolu s O. Warburgem a dalšími přispěl k založení
Ústavu pro medicínu a biologii v Berlíně-Buchu. V l. 1951-1961 tam
byl vedoucím oddělení biochemie, v l. 1961-1964 byl ředitelem nově
založeného biochemického ústavu a 1957-1964 působil na Ústavu
pro výživu v Postupimi-Rehrbrücke. V r. 1964 odešel do důchodu.
Lohmann objevil v 1929 ATP a vyvinul metody pro izolaci ATP a
určení jeho obsahu ve tkáni. Je po něm pojmenována "Lohmannova
reakce",reverzibilní přenos fosfátu z kreatinfosfátu na ADP
(kreatinkinasová reakce) za vzniku ATP.
Byla to první popsaná enzymová reakce s přenosem skupiny. Spolu s
Meyerhofem popsal četné meziprodukty a enzymy glykolýzy:
fruktosa-6-fosfát,
dihydroxyacetonfosfát,
glyceraldehyd-3fosfát, fosfoenolpyruvát a glukosa-6-fosfátisomerasu, aldolasu,
triosafosfátisomerasu a enolasu.
S Filipem Schusterem spolu v r. 1937 objasnil strukturu koenzymu
kokarboxylasy odvozené z vitamínu B1 (thiaminpyrofosfát).
V dalším výzkumu se věnoval experimentům s anorganickými
polyfosfáty u nižších organismů, studiu metabolismu síry u
nádorových buněk a účinkům tumorových induktorů a inhibitorů.
Byl členem Německé akademie věd v Berlíně, později Akademie věd
NDR a Německé akademie přírodních věd Leopoldiny. Získal řadu
ocenění mj. od Humboldtovy univerzity, Akademie věd NDR a státní
řády NDR. V l. 1962-65 byl předsedou Biochemické společnosti
NDR, na jeho počest byla touto společností a později je
celoněmeckou společností udělována cena pro mladé vědce.
Fritz Albert Lipmann
(*12. 6. 1899 – †24. 7. 1986)
Nositel Nobelovy ceny za
fyziologii a medicínu v r.
1953 (spolu s Hansem
Adolfem
Krebsem),
za
objev koenzymu A a jeho
významu v metabolismu.
Jeho výzkum vedl k nalezení
a popsání spojení mezi
metabolismem a energetikou
živých systémů.
Narodil se v Královci (Königsbergu) ve východním Prusku v židovské
rodině. Navštěvoval gymnázium. Jeho strýc zemřel z důvodu prasklého
apendixu, což ho inspirovalo ke studiu medicíny (od r. 1917 v Mnichově). V
r. 1918 byl povolán do armády k lékařské službě. Od r. 1919 se vrátil k
mnichovskému studiu medicíny. Jeho zájmy se však ve skutečnosti ubíraly
spíše směrem ke kontaktům s uměleckými kruhy.
Nenavštěvoval sice přednášky chemika Richarda Willstättera (18721942), čehož později litoval, zapsal se ale na biochemický kurz Petera
Rony (1871-1945), který pracoval s Lenorem Michaelisem (1875-1949) a
učil také nobelisty H. Krebse (1900-1981) a B. E. Chaina (1906-1979).
V r. 1923 využil stipendia a navštívil Laquerovy farmakologické laboratoře
v Amsterdamu. Tehdy se rozhodl pro kariéru biochemika.
V r. 1924 získal v Berlíně doktorát medicíny, v této době již publikoval
první vědecké články. Pro další vzdělávání v oboru chemie navštěvoval
přednášky na KWI pro biologii v Berlíně a spolupracoval s organickým
chemikem Hansem Meerweinem (1879-1965). V r. 1927 získal v Berlíně
doktorát. Tři roky, 1926-1929, pracoval v laboratoři Otto Meyerhofa
(1884-1951) na KWI v Berlíně-Dahlemu.
V té době to byla zlatá léta na KWI v Dahlemu (u Meyerhofa působili
Kurt Lohmann, Karl Meyer, Severo Ochoa, Dean Burk, David
Nachmansohn). Erwin Negelein, Hans Gaffron, Walter Christian a
Hans Krebs byli v sousední laboratoři u O. Warburga. Byl v kontaktu s
KWI pro biochemii (ředitelem Neuberg) a s O. Hahnem (1879-1968)
a L. Meitnerovou (1878-1968), objeviteli jaderné fúze v r. 1938.
Meyerhof s Hillem prokázali vztah mezi svalovou kontrakcí a tvorbou
kyseliny mléčné v glykolýze za nepřítomnosti kyslíku. Lipmann zjistil,
že se při svalové kontrakci štěpí kreatinfosfát. Zabýval se v této
souvislosti také rolí fluoridového aniontu v metabolismu, jenž blokuje
glykolýzu, váže se na methemoglobin a inhibuje jaterní esterasu. V r.
1929 dostal za pomocí Neuberga Ph.D.
S Meyerhofem posléze odešel do Heidelberku. V Kodani tehdy Ejnar
Lundsgaard (1899-1968) ukázal, že svalová kontrakce může probíhat i
ve svalech, kde je glykolýza inhibována jodacetátem. Lipmanovy
experimenty s kreatinfosfátem potvrdily, že při jeho štěpení se
uvolňuje značné množství tepla. Nakonec se zjistilo, že fosfátová
skupina z kreatinfosfátu jako zásobárny přechází do ATP, který je
důležitý pro energeticky náročné reakce v organismu.
Stipendium u Meyerhofa skončilo a tak od r. 1930 Lipman pobýval na
KWI v Berlíně jako asistent Dána Alberta Fischera (1891-1956) a
zabýval se tkáňovými kulturami. Zde potkal dánské biochemiky
Linderstroema-Langa, Lundsgaarda a Kalckara. Vyvinul manometrické
měření pro stanovení spotřeby kyslíku při růstu fibroblastů.
S Fischerem odešel na nový Biologický ústav Carlsberské nadace
(1932) v Kodani, kde se věnoval studiu metabolismu fibroblastů,
Pasteurově jevu a glykolýze. Absolvoval stáž v Americe (1931-1932) v
laboratoři Phoeba Levena (1869-1940) na Rockefellerově ústavu pro
lékařský výzkum v Novém Yorku, kde např. nalezl fosfoserin jako
součást fosfoproteinů ze žloutku. Hledal tehdy u proteinů PTM, která
by byla modifikací proteinů podobnou vazbě fosfátu v kreatinu.
Význam fosforylace se později ukázal při Sutherlandově objevu cAMP.
V Kodani začal Lipmann pracovat na Pasteurově jevu – kvasinky v
přítomnosti kyslíku potlačují anaerobní produkci alkoholu. Jde o první
známou regulační dráhu v metabolismu. Efekt byl pozorován i v
lidských buňkách (fibroblasty, sval, mozek). Až o mnoho let později
bylo zjištěno se, že regulace aktivity glykolytických enzymů spíše
závisí na poměru ATP vs. ADP než na samotném kyslíku.
Od r. 1937 studoval v Kodani oxidaci pyruvátu baktérií Lacctobacillus
delbrueckeii probíhající pouze v přítomnosti fosfátu, přičemž z ADP
se tvoří ATP. Experimentálně dokazoval děje související s oxidační
fosforylací. Tvorba ATP z ADP probíhala pouze v přítomnosti Ca2+.
Dánskými kolegy byl naléhavě varován před nacisty. S pomocí
amerického biochemika Deana Burka (1904-1988) a po doporučení
Linderstrøma-Langa získal v r. 1939 místo v laboratoři Vincenta du
Vigneauda (1901-1978) na katedře biochemie na lékařské fakultě
Cornellovy univerzity v USA. V NYC se Lipmann seznámil s Rollinem
D. Hotchkissem (1911-2004) z Rockefellerova ústavu. Hotchkiss
izoloval antibiotika tyrocidin a gramicidin z Bacillus brevis (první
bakteriální antibiotika), Lipmann v nich prokázal obsah D-aminokyselin
analýzou hydrolyzátů s oxidasou D-aminokyselin.
V r. 1940 přemýšlel Lipmann nad významem energeticky bohatých
(aktivovaných) fosfátů jako je ATP a acetylfosfát. Vědělo se, že se
deuterovaný acetát zabudovává do mastných kyselin, steroidů a
aminokyselin. Lipmann prokázal tvorbu acetylfosfátu v bakteriálních
extraktech (acetát + ATP).
Navzdory úspěchům bylo pro něj těžké získat stabilní pozici. Později
to připisoval své nedokonalosti při přednášení, kdy na jednom
sympoziu v Madisonu (1940) byla jeho přednáška ukončena
předsedajícím Neubergem v polovině pro vyčerpání časového limitu.
Nakonec získal stipendium (Ciba Fellowship) na chirurgickém oddělení
Všeobecné Massachusettské nemocnice v Bostonu (od r. 1941),
nejdříve jako výzkumník na oddělení chirurgie, potom jako vedoucí
skupiny v laboratoři biochemického výzkumu. Jeho výzkum zde byl
zpočátku financován grantem chirurga Olivera Copeho pro oblast
endokrinologie.
V r. 1941 publikoval článek v Advances in Enzymology, kde zavedl
symbol (~P) pro energeticky bohatý fosfát. Brzy byl příslušnými
místy rozpoznán průlomový význam tohoto článku a dostavila se
grantová podpora.
Z holubích jater byl izolován enzym, který umožnil kolorimetricky
stanovit acetylaci sulfonamidů a jiných aromatických amidů v
přítomnosti ATP a acetátu.
Acetylfosfát však nebyl hledaným mediátorem acetylačních reakcí.
Surový jaterní extrakt rychle ztrácel acetylační aktivitu, ale
přídavek povařeného extraktu vedl k plné reaktivaci.
Došlo se tedy na termostabilní kofaktor, který Lipmann s N. O.
Kaplanem (1917-1986) a G. D. Novellim izoloval a potvrdil obsah
thiolové skupiny a adenylátu. Objevitel panthotenátu Roger Williams
(1893-1988) s B. Guinardem kofaktor hydrolyzovali a prokázali betaalanin a adenylát v poměru 1:1. Lipmannova skupina s použitím
alkalické fosfatasy a dalšího enzymu potvrdila přítomnost
panthotenátu. Jiní vědci (mj. D. Nachmansohn) ve stejné době našli
tento kofaktor v mozku (důležitý pro acetylaci cholinu).
Lipmann pojmenoval látku koenzym A (písmeno A značí „aktivaci“
acetátu). Význam SH- skupiny ještě nebyl znám. E. E. Snell se
spolupracovníky zjistili existenci peptidové vazby v koenzymu, Feodor
Lynen (1911-1979) a P. Reichart izolovali acetylkoenzym A a ukázali,
že energetická vazba je thioesterová.
J. Baddiley a spol. syntetizovali panthetein-4’-fosfát a ukázali jeho
konverzi na CoA reakcí s ATP.
N. O. Kaplan vysvětlil přítomnost 3’ OH-skupiny na ribose (pomocí
specifické fosfatasy). Tak byla nalezena úplná struktura CoA.
Ukázalo se, že acetylkoenzym A je donorem acetylu v mnoha
metabolických reakcích, např. v citrátovém cyklu, kde se spojuje s
oxalacetátem. Acetyl v acetyl-CoA je kyselý a může snadno přijít o
proton, čímž vzniká enolát, který atakuje karbonylovou skupinu
acetoacetátu za vzniku citrátu.
Od r. 1949 byl Lipmann profesorem biologické chemie na lékařské
fakultě Harvardu.
V r. 1953 sumarizoval souvislosti acetyl-CoA v přehledném článku
(Bacteriol. Rev.), zmiňujícím i jeho roli při biosyntéze mastných
kyselin a steroidů stejně jako při tvorbě acetoacetátu.
Ve stejném roce obdržel s Hansem Krebsem Nobelovu cenu za
fyziologii a medicínu. Jeho výzkum byl v té době zčásti financován
organizacemi NIH a NSF.
Objev koenzymu A se zrodil díky spolupráci vědců z Listerova ústavu
v Londýně, lékařské fakulty na Harvardu a Všeobecné
Massachussetské nemocnice v Bostonu (Baddiley J., Thain E. M.,
Novelli G. D., Lipmann F. (1953) Structure of Coenzyme A. Nature
171,76). Během 2. pol. 40. let a na začátku 50. let řešil Lipmann
problematiku, která se otevřela s objevem koenzymu A.
Studoval například původ fosfátových derivátů
vznikajících
přenosem fosfátu z ATP na akceptory. Pozorováním fosforolýzy
citrulinu ve Streptococcus faecalis se došlo k závěru, že
karbamoylfosfát je metabolicky aktivním donorem pro karbamoylaci.
Studie proběhly ve spolupráci s Mary Ellen Jonesovou a Leonardem
Spectorem a byly usnadněny chemickou syntézou karbamoylfosfátu
z kyanátu a fosfátu za laboratorní teploty. Popsali také tvorbu ATP
z karbamoylfosfátu a ADP. Konečně v této souvislosti byla zjištěna
produkce
karbamoylaspartátu
jako
prekurzoru
biosyntézy
uridinových a cytidinových derivátů.
Za primární zdroj pro buněčné fosforylace v prvních organismech
Lipmann považoval polymerní anhydridy kyseliny fosforečné.
Jiný nález přišel při studiu funkce ATP v aktivaci sulfátu. Práce s Hilzem
(1955) a P. W. Robbinsem (1958) přinesly experimentální důkazy o
existenci směsných anhydridů kyselin fosforečné a sírové. Jako „aktivní“
sulfát byly nalezeny sloučeniny adenosin-5'-fosfosulfát (APS),inaktivní
jako donor sulfátu, a 3'-fosfoadenosin-5'-fosfosulfát (PAPS).
První reakce tvorby PAPS, tedy atak sulfátu na ATP je energeticky
nevýhodný, což vyvažuje druhá fosforylace. PAPS byl u živočichů a
rostlin potvrzen jako běžný donor sulfátu při sulfurylaci mono- nebo
polysacharidů a dalších sulfátových derivátů.
Konečně se Lipmann věnoval problematice biologických mechanismů
syntézy proteinů a peptidů. Už v r. 1951 předpovídal, že pro biosyntézu
proteinů a peptidů je nutná aktivace aminokyselin. Mahlon Hoagland
(1921-2009), který pracoval u biochemika Paula Zamecnika (1912-2009),
našel v játrech aktivační enzymy štěpící ATP na pyrofosfát, což vede k
tvorbě aminoacyl-AMP. V laboratoři u Lipmanna izolovali enzym
specifický pro tryptofan.
S principem párování bazí při proteosyntéze přišel F. Crick –
polynukleotidový adapter s antikodonovou sekvencí. Tým kolem
Hoaglanda pak brzy objevil tRNA.
https://www.studyblue.com
Další snažení pak bylo cíleno na objev místa navázání AMP, což se
podařilo s pomocí ribonukleasy (AK osciluje mezi 2’ a 3’ pozicemi na
ribose s poločasem několik milisekund).
Pokračující experimenty ukázaly univerzálnost když tRNA z baktérie
fungovala při biosyntéze hemoglobinu v retikulocytech. Francois
Chapeville demonstroval, že Ala-tRNA připravená z Cys-tRNA redukcí
Raney-Ni zabudovávala Ala tam, kde byl kódován cystein.
V l. 1961-64 D. Nathans a J. Allende separovali rozpustné složky ze
supernatantu rozbité E. coli, které byly zodpovědné za inkorporaci AK
do proteinů v přítomnosti ribosomů a mRNA s využitím GTP jako
energetického zdroje.
Šlo o elongační faktory. Význam hydrolýzy GTP pro translokaci
peptidyl-tRNA z akceptorového do donorového místa byl odhalen s
pomocí antibiotika puromycinu, které je analogem aminoacyladenylátové části aminoacyl-tRNA (AL Haenni, J Lucas-Lenard,
PNAS 1969). Tyto experimenty předznamenaly pozdější objev role
GTP při zprostředkování mechanických dějů v mikrotubulech a dalších
buněčných procesech.
Od r. 1957 byl profesorem na Rockefellerově úniverzitě. Na sklonku
aktivního života ještě prokázal, že peptidová antibiotika jako jsou
gramicidin nebo tyrocidin jsou syntetizována na polyenzymech
(multienzymové komplexy).
Vrátil se také k práci na posttranslačních modifikacích proteinů –
konkrétně fosforylaci a sulfataci tyrosinu. Zemřel nedlouho poté, co
se dozvěděl o schválení své grantové žádosti.
Hans Adolf Krebs
(*25. 8. 1900 – †22. 11. 1981)
V r. 1953 získal Nobelovu cenu za
fyziologii a medicínu spolu s F.
Lipmannem.
Je znám pro nalezení dvou
metabolických drah, močovinového
cyklu a citrátového cyklu.
Krebs byl britský biochemik německého/židovského původu. Narodil se
v Hildesheimu u Hannoveru. Jeho otec byl ORL chirurg. Studoval
medicínu, nejdříve na univerzitě v Gotinkách (1918-1919), kde byl jeho
učitelem Adolf Windaus (1876-1959), pozdější nositel Nobelovy ceny
za medicínu (1928) za práci na struktuře cholesterolu. Přešel pak na
univerzitu ve Freiburku, kde se setkal s F. Knoopem, objevitelem dráhy
β-oxidace MK. Zde publikoval první článek. Po pobytu v Mnichově a na
třetí lékařské klinice univerzity v Berlíně získal Ph.D. na univerzitě v
Hamburku (1925). Od r. 1926 byl asistentem u Otto Warburga na
Fyziologickém ústavu císaře Viléma v Berlíně-Dahlemu. Zde se naučil
techniku manometrického měření, která byla důležitá pro jeho pozdější
objevy. Do r. 1930 zde publikoval 16 prací.
Krátce pak pracoval v Městské nemocnici v Altoně, odkud se vrátil na
lékařskou kliniku při univerzitě ve Freiburku. S Kurtem Henseleitem
zde objevil v r. 1932 močovinový cyklus. Po nástupu Hitlera k moci v
Německu byl v červnu 1933 zbaven pozice a nucen jako Žid emigrovat
do Anglie, kde přijal pozvání Sira Fredericka Gowlanda Hopkinse
(1861-1947) do Cambridge, kde měl do r. 1934 Rockefellerovo
stipendium. Tehdy se stal asistentem pro biochemii na univerzitě v
Cambridge. V r. 1935 odešel na farmakologii do Sheffieldu.
Zde ve dvou letech podnikl s W.A. Johnsonem experimentální práci,
která se stala podkladem objevu citrátového cyklu v r. 1937. Jeho
článek byl v časopise Nature odmítnut! K publikování došlo ve
specializovanějším časopise Enzymologia. V r. 1945 se v Sheffieldu
Krebs stal profesorem Biochemie, v r. 1947 získal členství v
Královské společnosti.
V r. 1954 odešel na místo profesora biochemie na univerzitu do
Oxfordu. Stal se členem Koleje sv. Trojice. Problémy s umístěním
laboratoře byly překonány v r. 1963 vybudováním nové budovy pro
katedru biochemie. Spolu s H. L. Kornbergem (*1928) zde objevil
glyoxalátový cyklus, publikováno v Nature v r. 1957. Krátce poté byl v
r. 1958 povýšen do rytířského stavu za jeho příspěvek k
biomedicínskému výzkumu. V r. 1967 odešel na odpočinek, ale dostal
finance na pokračování své laboratoře (Laboratoř výzkumu
metabolismu, MRL) v rámci Radcliffeovy nemocnice. H. Krebs si užíval
laboratorní práce bez administrativy spojené s katedrou biochemie. V
období 1967-1981 publikoval více než 100 vědeckých prací. Jeho syn
John Krebs je zoologem a představeným Ježíšovy koleje v Oxfordu.
CHEMKON 2008, 15, Nr. 4
Adolf Friedrich Johann Butenandt
(*24. 3. 1903 – †18. 1. 1995)
Nositel Nobelovy ceny za chemii
(spolu s Leopoldem Ružičkou) v r.
1939 za práci na pohlavních
hormonech.
Adolf Butenandt se narodil na předměstí Bremerhavenu jako syn
obchodníka z Hamburku. V r. 1921 začal v Marburgu studovat chemii.
Brzy však zjistil, že ho chemie zajímá pouze v souvislosti s biologií. V r.
1924 přešel do Gotinek, kde začal pracovat v laboratoři pod vedením
Adolfa Windause (1876-1959) na poli přírodních látek. Promoval v r.
1927, kdy obhájil disertaci o rotenonu.
Posléze zakotvil jako asistent u Windause (Ústav chemie). Zde pracoval
na rotenonu z novoguinejské bobovité rostliny Derris elliptica. Pod
vlivem Windause a Schoellera začal s prací na pohlavních hormonech.
Začal s izolací estronu (1929). V r. 1931 se habilitoval a stal se
soukromým docentem a vedoucím oddělení organické chemie a biochemie
na ústavu. V tomto roce také izoloval androsteron. Pro izolaci stovek
miligramů hormonu bylo třeba zpracovat 10,000 litrů moči! Spolu s tím
se pracovalo na vysvětlení struktury a provedení chemické syntézy.
V r. 1933 Butenandt získal místo řádného profesora organické chemie
na Vysoké škole technické Svobodného města Gdaňska jako nástupce
prof. Alfreda Wohla (1863-1939), žáka Emila Fischera (1852-1919).
androsteron
testosteron
Spolu s Butenandtem přesídlila do Gdaňska celá laboratoř z Gotinek
včetně asistentů, doktorandů, techniků a laborantů, ale i experimentálního zvířectva. Kromě profesury byl Butenandt rovněž ředitelem
Ústavu organické chemie.
V Gdaňsku izoloval hormon žlutého
tělíska
(spolu
s
Ulrichem
Westphalem), progesteron (1934).
Pracoval
rovněž
na
syntéze
androsteronu ze sterolů a žlučových
kyselin
a
zabýval
se
jejich
biosyntézou. Vyslovil hypotézu, že
prekurzorem steroid-ních hormonů je
cholesterol. Mimo ostatní výsledky se
Butenandtovi podařilo v r. 1935
syntetizovat a testosteron. Našel
také souvislost mezi strukturou a
fyziologickým účinkem a studoval i
možné
kancerogenní
vlastnosti
některých
pohlavních
hormonů.
Výzkum v Gdaňsku byl mj. podporován
Rockefellerovou nadací.
Díky této podpoře také cestoval na 3 měsíce do USA (1935) a zahájit
studentské výměnné pobyty s americkými univerzitami. Po návratu
obdržel nabídku pracovat na Harvardu, kterou však odmítl. V r. 1936 mu
Max Planck (1858-1947) osobním dopisem nabídl nástup na Ústav císaře
Viléma v Berlíně-Dahlemu. Na podzim 1936 tak B. opustil Gdaňsk s celou
laboratoří, jejím vybavením a zvířaty ve stěhovacím autem s přívěsem.
Němečtí celníci na hranici se dotazovali, zda nejde o cirkus.
Od r. 1936 byl členem NSDAP (už v r. 1933 se podpisem připojil k
Přihlášení se německých profesorů k Adolfu Hitlerovi a národně
socialistickému státu). Jeho role v nacistickém systému je sporná,
existují však dokumenty o aktivním prorežimním vystupování.
V l. 1936-1960 byl ředitelem Ústavu Maxe Plancka pro biochemii (KWI
byl po válce převzat společností Maxe Plancka), který se později
přestěhoval do Tubinek (1945) a Martinsriedu u Mnichova (1956), kde
byl též profesorem na univerzitách (v l. 1938-1944 byl čestným
profesorem biochemie na berlínské univerzitě). V l. 1960-1972 byl po
Otto Hahnovi (1879-1968) prezidentem společnosti Maxe Plancka.
Gdaňsk navštívil znovu jako důchodce v r. 1978. Získal řadu čestných
doktorátů, medailí a ocenění.
V r. 1959 Butenandt objevil a pojmenoval bombykol, feromon bource
morušového.
Butenandt, A., und Hecker, E. 1961. Synthese des Bombykols, des
Sexuallockstoffes des Seidenspinners, und seiner geometrischen
Isomeren in: Angew. Chem. 73:349.
Butenandt, A., Hecker, E., Hopp, M., und Koch, W. 1962. Über den
Sexuallockstoff des Seidenspinners. IV. Die Synthese des
Bombykols und der cis-trans-Isomeren Hexadecadien-(10,12)-ole(1) in: Liebigs Ann. Chem. 658:39-64.
Ernst Boris Chain
(*19. 6. 1906 – †12. 8. 1979)
Sir Chain byl britským biochemikem
německého původu, který v roce 1945
získal Nobelovu cenu za fyziologii a
medicínu spolu s Howardem Floreym
(1898-1968)
a
Alexanderem
Flemingem (1881-1955) za práci na
penicilinu.
Narodil se v Berlíně, jeho otec
Michael (pocházel z Ruska) byl
chemik a průmyslník zabývající se
chemickými výrobky. Rodina byla
židovská. V r. 1930 ukončil studium
na Univerzitě Bedřicha Viléma.
Opustil Německo v r. 1933 a odjel do
Anglie, kde mu genetik a fyziolog J.
B. S Haldane (1892-1964) pomohl
získat místo v nemocnici v Londýně
(University College Hospital).
Zdroj: Britannica
O několik měsíců později byl přijat jako doktorand na univerzitu v
Cambridge, kde začal pracovat na fosfolipidech u Sira Fredericka
Gowlanda Hopkinse (1861-1947).
V r. 1935 přešel do Oxfordu na místo asistenta pro patologii. V té
době byly předmětem jeho zájmu hadí jedy, metabolismus tumorů,
lysozym a biochemické metody.
V r. 1939 se připojil k Howardu Floreymu (1898-1968) a práci na
tématu antibakteriálních látek produkovaných mikroorganismy
(Lincolnova kolej). Tým pokračoval v práci Alexandera Fleminga
(1881-1955), který objevil penicilin v roce 1928. Chain a Florey
prokázali léčebné vlastnosti penicilinu a určili jeho chemické složení.
Purifikaci penicilinu se věnoval Edward Penley Abraham (19131999), který později také patentoval cefalosporin. Struktura
penicilinu byla potvrzena v r. 1945 rentgenovou krystalografií
Dorothy Mary Hodgkinovou (1910-1994), nositelkou Nobelovy ceny
za chemii v r. 1964 (krystalografie, vitamín B12 – 1948/1955). V r.
1969 Hodgkinová rozluštila strukturu insulinu a je považována za
zakladatelku proteinové krystalografie.
1945: Nobelova cena pro Chaina, Floreye a Fleminga
Z Anglie odešel do Říma pracovat na Vrchní zdravotní ústav, v r. 1964 se
vrátil do Anglie jako zakladatel a vedoucí katedry biochemie na
Imperiální koleji v Londýně, kde zůstal činný až do své smrti, přičemž
se specializoval na fermentační technologie. V r. 1969 získal rytířský
titul.
Howard Florey byl původem Australan, farmakolog a patolog. V r. 1938
si přečetl o Flemingových výsledcích s antibakteriální látkou z
Penicillium notatum. Jako první prováděl klinické pokusy s penicilinem
(1941). Neúspěchy v léčbě tehdy byly zaviněny nedostatkem dávek.
Sir Alexander Fleming byl skotský bakteriolog a farmakolog. V r. 1921
objevil lysozym, v r. 1928 penicilin. V první světové válce byl kapitánem a
pracoval v polních nemocnicích ve Francii. Od r. 1918 byl v nemocnici P.
Marie v Londýně. V r. 1928 byl jmenován profesorem bakteriologie na
Londýnské univerzitě, od r. 1951 byl rektorem univerzity v Edinburghu.
Účinku penicilinu si všiml po návratu z dovolené v srpnu 1928, kdy zjistil
úhyn kolonií stafylokoků v místě kontaminace plísní. Název je z r. 1929.
Potvrdil pak působení na Gram-pozitivní patogenní bakterie
Dorothy Hodgkin
(1910-1994)
Howard Florey
(1898-1968)
Alexander Fleming
(1881-1955)
Podíl na výzkumu penicilinu měl dále kromě Edwarda Abrahama
ještě Norman Heatley (1911-2004), který přišel na postup
pěstování plísně v kultivačních nádobách pro vyšší produkci.
Heinz Ludwig Fraenkel-Conrat
(*29. 7. 1910 - †10. 4. 1999)
Narodil se ve slezské Vratislavi, kde dokončil studium medicíny v r.
1933. Jeho otec Ludwig Fraenkel byl ředitelem ženské kliniky při
univerzitě ve Vratislavi, gynekologem a vědcem z oblasti
endokrinologie. Po nástupu nacistů k moci odešel Fraenkel-Conrat do
Skotska, kde v r. 1936 získal Ph.D. na univerzitě v Edinburghu.
Emigroval pak do USA, kde získal občanství v r. 1941.
V r. 1940 navštívil sestru a švagra Karla Slottu (1895-1987),
biochemika, ředitele chemického oddělení na Ústavu Butantan v Sao
Paulu. Slotta byl jedním z objevitelů progesteronu a bývalý student
Fraenkelova otce. V Sao Paulu pracoval Heinz Fraenkel-Conrat
jeden rok a po zaměstnáních v řadě amerických ústavů nakonec
zakotvil na Kalifornské univerzitě v Berkeley (1952).
Byl průkopníkem biochemie virů. Objevil, že genetická informace
řídící reprodukci virů je ukryta v nukleové kyselině virové částice.
Je citován jako první vědec, který izoloval virus, oddělil jeho složky
a poté virus zpět rekonstituoval. Pozoruhodný byl jeho výzkum viru
tabákové mozaiky (TMV), kdy prokázal, že jeho genetickým
materiálem je RNA.
Spolu s biofyzikem Robleyem Williamsem provedli separaci proteinu a
nukleové kyseliny TMV s úspěšnou rekonstitucí virové částice. V práci v
časopise PNAS (1955) ukázali, že struktura rekonstituovaného viru
(pozorováno elektronovou mikroskopií) je stejná jako u původního viru a
částice je infekční. V r. 1960 jeho tým určil úplnou sekvenci TMV
proteinu (158 AK), tehdy to byl nevětší protein se známou primární
strukturou.
Bernard Katz
(*26. 3. 1911 – †20. 4. 2003)
Nositel Nobelovy ceny za
fyziologii a medicínu v r. 1970
(spolu U. von Eulerem a J.
Axelrodem)
Narodil se v r. 1911 v Lipsku, byl židovského původu (kořeny v Rusku). Po
gymnáziu studoval v l. 1929-1934 medicínu na univerzitě v Lipsku, kterou
ukončil doktorátem. V r. 1933 získal Cenu Siegfrieda Gartena za
fyziologický výzkum. V r. 1935 odešel z Německa a stal se doktorandem
u A. V. Hilla (1886-1977) v Londýně, kde pracoval až do r. 1939. V
australském Sydney pak nastoupil díky Carnegieho stipendiu v nemocnici
jako výzkumník v laboratoři neurofyziologa J. C. Ecclese (1903-1997).
V r. 1941 získal australské občanství a od r. 1942 do konce války sloužil
u radarů v jihozápadním Pacifiku. V r. 1946 se vrátil na univerzitu do
Londýna k A. V. Hillovi jako zastupující vědecký ředitel. V r. 1952 se
stal profesorem biofyziky. V r. 1969 se stal rytířem.
Jeho hlavním výzkumným tématem byly fyzikálně-chemické procesy při
přenosu vruchu mezi nervy a svalem. Katzův výzkum odhalil základní
vlastnosti synaptických spojení, přes které nervové buňky předávají
signál mezi sebou či na jiné typy buněk. Studoval účinek acetylcholinu,
signální molekuly, která přechází přes řetěz spojení, aby byla
stimulována svalövá kontrakce. Katz získal Nobelovu cenu za objev
skutečnosti, že uvolňování neurotransmitteru je vždy v "kvantech", tj.
že v každé synapsi je uvolňováno určité množství neurotransmiteru,
nikdy ne méně. Tato okolnost vyplývá z existence synaptických váčků
odkud odchází neurotransmittery do synaptické mezery.
Feodor Felix Konrad Lynen
(*6. 4.1911 – †6. 8. 1979)
Nositel Nobelovy ceny za
fyziologii a medicínu v r. 1964
(spolu s Konradem Blochem)
za
objevy
týkající
se
mechanismu
a
regulace
metabolismu cholesterolu a
mastných kyselin.
nobelprize.org
F. Lynen se narodil v Mnichově jako syn univerzitního profesora. V r.
1930 začal studovat chemii na Mnichovské univerzitě . Jeho učiteli byli
Heinrich Wieland (1877-1957), Otto Hönigschmid (1878-1945),
Kasimir Fajans (1887-1975) a Walter Gerlach (1889-1979). U
Wielanda, který získal Nobelovu cenu za chemii v r. 1927, vypracoval
závěrečnou práci na téma toxických látek z muchomůrky (Amanita).
Školu ukončil doktorátem v r. 1937, Wielandovu dceru si vzal téhož
roku za ženu.
Od r. 1942 učil na univerzitě v Mnichově chemii, r. 1947 se stal
odborným asistentem a v r. 1953 profesorem biochemie. V r. 1954 byl
jmenován ředitelem Ústavu Maxe Plancka pro buněčnou biologii, který
se později stal součástí biochemického ústavu. V r. 1972 se stal
předsedou Společnosti německých chemiků.
Lynenova práce byla věnována objasnění chemických detailů
metabolických procesů v živých buňkách a mechanismů metabolických
regulací. Spolu s dalšími se zabýval Pasteurovým efektem, odbouráním
kyseliny octové v kvasinkách, chemickou strukturou „aktivní kyseliny
octové“, „aktivního isoprenu“ a cytoheminu, degradací mastných kyselin
a tvorbu acetoctové kyseliny, odbouráváním kyseliny vinné, biosyntézou
cysteinu, terpenů a mastných kyselin.
Po objevech glykolytické dráhy se hledal osud dvou uhlíků z
pyruvátu, o kterých se vědělo, že se účastní metabolismu sacharidů,
lipidů a biosyntézy cholesterolu. V r. 1941 Fritz Lipmann přišel s
konceptem makroergických fosfátů, hledal se proto acetylfosfát. V
r. 1950 Lynen oznámil, že aktivní kyselina octová je thiosterovou
sloučeninou acetátu a koenzymu A.