奥托·迈尔霍夫(1922年诺贝尔生理学或医学奖得主)
奥托·迈尔霍夫(Otto Fritz Meyerhof,1884年4月12日—1951年10月6日),德国生物化学家与生理学家,1922年诺贝尔生理学或医学奖得主。他因发现肌肉代谢中乳酸生成的固定关系——即氧消耗量与乳酸代谢之间的定量关系——而与阿奇博尔德·希尔共同获奖。迈尔霍夫对糖酵解途径的阐明是生物化学史上的一座里程碑。
| 出生 | 1884年4月12日 德国汉诺威 |
| 逝世 | 1951年10月6日(67岁) 美国宾夕法尼亚州费城 |
| 国籍 | 德国(后归美国) |
| 身份 | 生物化学家、生理学家 |
| 获奖年份 | 1922年 |
| 奖项类别 | 诺贝尔生理学或医学奖 |
| 获奖理由 | 表彰其发现氧消耗与肌肉中乳酸代谢之间的固定关系 |
生平
奥托·弗里茨·迈尔霍夫于1884年4月12日出生于德国汉诺威的一个犹太家庭。其父是一名商人,家族经营服装生意。迈尔霍夫先后在弗莱堡大学和柏林大学学习医学,1909年获海德堡大学医学博士学位。
完成学业后,迈尔霍夫先在海德堡大学从事生理学研究,后于1912年转入基尔大学生理学研究所工作。第一次世界大战期间,他曾在军队服役,但大多数时间被允许继续从事研究。1924年,他受聘为柏林大学生理学副教授,1929年成为海德堡威廉皇帝医学研究所(今马克斯·普朗克医学研究所)生理学部主任。
由于纳粹反犹政策,迈尔霍夫被迫于1938年离开德国。他先在巴黎短暂停留,1940年移居美国,在宾夕法尼亚大学生理学和物理生物化学系任研究教授。他在美国继续从事代谢研究直至1951年因心脏病在费城去世。
学术生涯
迈尔霍夫的研究聚焦于肌肉收缩过程中的化学变化。在基尔大学期间,他设计了一系列精密的实验,精确测量了青蛙肌肉在收缩和恢复过程中的化学物质变化。
他的核心发现是:当肌肉在无氧条件下收缩时,肌肉中的糖原(glycogen)转化为乳酸(lactic acid),并释放能量;在恢复阶段,部分乳酸被氧化分解(燃烧)以提供能量,使剩余的乳酸重新合成为糖原。这个循环被称为"迈尔霍夫循环"或"糖原-乳酸循环"。
迈尔霍夫还确定了肌肉中氧消耗量与乳酸代谢之间的定量关系。他证明,肌肉每消耗一定量的氧气,就有相应比例的乳酸被处理——一部分被氧化,一部分被再合成为糖原。他称之为"固定关系"(fixed relationship)。
这一发现与希尔同时期的肌肉产热研究相辅相成:希尔从能量(热量)角度描述了肌肉收缩的物理过程,迈尔霍夫则从化学底物变化的角度揭示了同一过程的分子机制。二人的工作合在一起,第一次完整地描绘了肌肉中化学能-机械能转换的路径。
迈尔霍夫后来在威廉皇帝研究所继续深入研究糖酵解(glycolysis)途径的酶促反应。他的工作为后来埃姆登(Embden)与迈尔霍夫共同命名的"埃姆登-迈尔霍夫途径"——即糖酵解途径——奠定了实验基础。这是生物体内葡萄糖分解产生能量的核心代谢通路。
获奖成就
1922年,迈尔霍夫与希尔平分诺贝尔生理学或医学奖。他的获奖理由为"发现氧消耗与肌肉中乳酸代谢之间的固定关系"。迈尔霍夫因奖金的时滞问题,实际在1923年才收到奖章和证书。
诺贝尔委员会指出,迈尔霍夫的研究"揭示了肌肉收缩与代谢之间的分子桥梁"。他的发现使科学家第一次理解了生物体如何将燃料分子(糖类)转化为运动的机械能。
历史贡献
迈尔霍夫对糖代谢的阐明是诺贝尔级的基础贡献。他揭示的糖原-乳酸循环为后来糖酵解途径(Embden-Meyerhof-Parnas途径)的完整阐明提供了框架。这一途径是生物体所有细胞(从细菌到人类)中核心的葡萄糖分解方式。
在临床意义上,他的发现为理解运动生理、肌肉疾病(如糖原贮积症)、乳酸酸中毒等提供了理论依据。高强度的运动导致乳酸堆积引起肌肉酸痛和疲劳,其机制可直接追溯至迈尔霍夫的理论。
在现代生物技术和制药领域,糖酵解途径的酶是许多抗癌药物(如针对肿瘤细胞糖酵解的抑制剂)靶点设计的起点,这仍然是源于迈尔霍夫开拓的基础代谢研究。
轶事典故
迈尔霍夫因犹太血统被迫流亡海外,是科学史上因纳粹政策导致的人才流失悲剧之一。离开德国时,他不得不放弃在威廉皇帝研究所的所有设备和研究成果。据记载,当他抵达美国时,超过60岁且英文不算流利,但他坚持学习英语并与年轻科学家合作,继续发表了多篇重要论文。
迈尔霍夫与希尔的合作被传为佳话——两人从不同的角度研究同一问题,结论相互印证。希尔曾称赞迈尔霍夫"用化学的语言告诉了我们肌肉在做什么"。然而,两人在二战期间因德国与英国的对立而一度失去联系,战后才恢复通信。
参考文献
1. Otto Meyerhof – Facts. NobelPrize.org. 2. Otto Meyerhof. Encyclopædia Britannica. 3. Nachmansohn, D. (1952). Otto Meyerhof. Ergebnisse der Physiologie, 47, 1-21. 4. Krebs, H. (1972). Otto Meyerhof and the Discovery of Glycolysis. In: The History of Biochemistry.