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阿瑟·哈登(1929年诺贝尔化学奖得主)

来自VeritasWiki 真理百科
阿瑟·哈登
出生 1865年10月12日
英国英格兰曼彻斯特
逝世 1940年6月17日(74岁)
英国英格兰伯恩茅斯
国籍 英国
身份 化学家、生物化学家
获奖年份 1929年
奖项类别 诺贝尔化学奖
获奖理由 "因对糖发酵过程及其酶的研究"

阿瑟·哈登(Arthur Harden,1865年10月12日—1940年6月17日),英国生物化学家,1929年与瑞典化学家汉斯·冯·奥伊勒-歇尔平共同获得诺贝尔化学奖。他在糖的酒精发酵研究中发现了辅酶,开辟了酶化学和维生素研究的全新方向。

生平

哈登出生于曼彻斯特的一个非国教徒家庭。父亲阿尔伯特·哈登是一名布商。哈登在曼彻斯特文法学校学习后,进入欧文斯学院(即后来的曼彻斯特维多利亚大学)深造,1885年以优异成绩毕业。他随后在曼彻斯特大学从事有机化学研究,1888年获得博士学位。

1888年至1897年间,哈登在曼彻斯特大学担任化学讲师,与有机化学家威廉·亨利·珀金(Sir William Henry Perkin)和物理化学家弗雷德里克·索迪(1921年诺贝尔化学奖得主)等人共事。1897年,哈登接受伦敦大学学院的邀请,成为该院化学系主任,并在此一直工作到1930年退休。

1907年,哈登被任命为新成立的利斯特预防医学研究所(Lister Institute of Preventive Medicine)生物化学部主任,他的最重大发现——辅酶的发现——正是在利斯特研究所完成的。哈登终身致力于生物化学事业,1940年在伯恩茅斯逝世。

学术生涯

哈登的核心贡献在于揭示了酒精发酵过程中磷酸化和辅酶的作用机制。

磷酸酯的发现是哈登研究的起点。早在1905年左右,哈登就开始系统研究酵母发酵。他发现,向无细胞酵母提取物中加入磷酸盐可以显著加速葡萄糖的发酵。进一步实验表明,磷酸盐在此过程中被消耗,生成了磷酸化的糖类中间体。他分离出了果糖-1,6-二磷酸(即哈登-杨氏酯,Harden-Young ester),证明了磷酸化是糖酵解的关键步骤。

辅酶的发现是哈登最卓越的贡献。他观察到,经过透析处理的酵母提取物失去了发酵能力,但将透析液与截留的大分子物质混合后又能恢复活性。这一实验无可辩驳地证明了发酵需要两种物质——一种是大分子的酶(蛋白质),另一种是小分子的可透析因子。哈登将后者称为"辅酶"(coferment或coenzyme),这是科学史上首次明确提出"辅酶"的概念。他发现的辅酶后来被鉴定的就是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD),现在被称为"生物体内最重要的小分子"之一。

发酵计量学方面,哈登通过一系列精巧的实验确定了酒精发酵的化学计量关系:一分子葡萄糖产生两分子乙醇和两分子二氧化碳,同时伴随磷酸盐的循环利用和辅酶的再生。

哈登与他的合作者威廉·约翰·杨共同建立了酒精发酵的哈登-杨氏方程,为现代糖酵解机制的全面阐明奠定了实验基础。

获奖成就

哈登与汉斯·冯·奥伊勒-歇尔平"因对糖发酵过程及其酶的研究"共同获得1929年诺贝尔化学奖。哈登的贡献侧重于磷酸酯中间体和辅酶的实验发现,而奥伊勒-歇尔平则进一步阐明了酶的动力学性质。

主要荣誉:

  • 诺贝尔化学奖(1929年)
  • 英国皇家学会院士(1909年)
  • 伦敦化学会荣誉秘书(1918—1923年)
  • 利斯特研究所生物化学部主任(1907—1930年)
  • 利物浦大学名誉博士(1931年)

历史贡献

哈登发现辅酶的意义超越了糖发酵本身。他的工作第一次清楚地证明:酶(蛋白质)和辅酶(小分子)协同工作才能完成催化反应。这一见解是20世纪酶化学的基石之一。

辅酶(NAD)后来被发现不仅是酒精发酵的必需因子,也是所有活细胞中氧化还原反应的核心载体。从这一概念出发,科学家们逐步发现了黄素辅酶(FAD)、辅酶A、四氢叶酸等一系列辅酶物质,这些发现与现代维生素研究无缝衔接——事实上,许多维生素就是辅酶的前体。

哈登的磷酸化中间体发现也直接开启了糖酵解途径的研究。恩伯登、迈耶霍夫和帕纳斯后来完整阐明了糖酵解(EM Pathway),这个科学史上第一个被完全阐明的代谢途径,其根基正是哈登发现的果糖-1,6-二磷酸。

轶事典故

哈登以实验设计简洁而著称。他最著名的透析实验只用了一个普通火棉胶袋和几根玻璃棒就完成了。他的同事曾评价说:"阿瑟不需要昂贵的设备,他只需要一根绳子、一块玻璃和敏锐的头脑。"

哈登性格谦逊,"辅酶"这个术语是他率先使用的,但他从未刻意争功。当奥伊勒-歇尔平进一步研究辅酶的动力学时,哈登给同行写的信中称赞说:"那位瑞典人做的工作比我出色得多。"

哈登终身未婚,将大部分时间投入实验室。但每年夏天他会回到家乡曼彻斯特,在当地一个乡村教堂演奏管风琴——这是他鲜为人知的音乐才华。

参考文献

  1. Harden, A. (1911). Alcoholic Fermentation. London: Longmans, Green & Co.
  2. Nobel Foundation. "Arthur Harden – Biographical". NobelPrize.org.
  3. 沈同等. (1985). 《生物化学》. 人民教育出版社.
  4. Slator, A. (1941). "Arthur Harden". Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society.