Химическая загадка жизни: как Эмиль Фишер изучал углеводы и белки

Эмиль Фишер должен был продолжить бизнес отца, однако решил пойти против семьи и заняться наукой. Благодаря чему в XIX веке произошел прорыв в органической химии: ученый первым синтезировал кофеин, открыл пурины — соединения, содержащиеся в чае, какао и шоколаде, а также изучил строение белков.

Первые шаги Эмиля Фишера в химии

Эмиль Фишер был единственным ребенком в семье, а потому родители хотели, чтобы сын продолжил их дело — возглавил компанию, занимавшуюся лесозаготовительной промышленностью. Однако юноша всю жизнь интересовался естественными науками.

Родители пошли на уступки, и в 1871 году Фишер поступил в Боннский университет на физический факультет. Спустя год Эмиль понял, что ошибся с профилем, и перевелся в Страсбургский университет, чтобы изучать химию вместе с двоюродным братом Отто Фишером.

Во время учебы Эмиль познакомился с директором химического института Адольфом фон Байером, который укрепил интерес юноши к химии. В 1874 году Фишер получил докторскую степень под руководством профессора, а позже стал его помощником в исследованиях. Спустя год Байер лично рекомендовал молодого химика на должность главы аналитического отдела в Мюнхенском университете.

Уже в 1875 году Фишер сделал свое первое открытие — обнаружил производное гидразина — фенилгидразин — и установил структуру красителей розанилина вместе с двоюродным братом. За свои открытия химик был назначен директором Университета Эрлангена-Нюрнберга в 1882 году, а спустя три года возглавил Вюрцбургский университет.

Изучение сахаров и пуринов: дорога к Нобелевской премии

Одним из направлений исследований Фишера стало изучение соединений чая и кофе, что привело к пониманию устройства молекулярной структуры кофеина и теобромина — вещества, содержащегося в какао бобах. Химик назвал группу таких соединений «пуринами», а также смог синтезировать их. Эмиль продолжил изучать вещества и обнаружил, что они являются важными строительными блоками ДНК.

Параллельно с пуринами Фишер исследовал сахара. Химик уделял большое внимание продуктам реакции и разложению соединений, чтобы детальнее изучить их молекулярную структуру.

Ученый осознал, что многие углеводы — пространственные изомеры, то есть имеют одинаковый состав и порядок соединения атомов в молекуле, но различное положение ядер в пространстве. Он разработал собственный метод проекции, чтобы иметь возможность изобразить молекулярную структуру соединений на бумаге.

Однажды химик решил изучить брожение, вызванное ферментативным действием сахара. Фишер обнаружил, что из известных изомеров глюкозы лишь немногие способны перевариваться ферментами дрожжей. Он предположил, что все дело в каталитических агентах, содержащихся в клетках дрожжей, но не соответствующих по конфигурации сахарам. Эмиль также обнаружил, что ферменты реагируют только с веществами, которые имеют химическое родство.

За свои исследования пуринов и сахаров Фишер был награжден Нобелевской премией в 1902 году. Получая награду, химик сказал:

Исследование белков

Со временем ученый занялся изучением еще одного типа соединений — белков. Ранее уже было известно, что они состоят из аминокислот, но Эмиль Фишер предположил, что они еще должны обладать пептидной связью. Используя ее, химик создавал длинные цепочки аминокислот, что позволяло производить искусственные белковые вещества.

Фишер придумал способ синтеза пептидов, с помощью которого получил первый дипептид — вещество, состоящее из двух аминокислот — в 1902 году, а спустя пять лет октадекапептид, родственный по строению белкам. Ученый смог создать полипептид с 18 аминокислотами, который расщеплялся так же как и природный белок.

Эмиль Фишер сделал огромный вклад в область органической химии, а потому Немецкое химическое общество через несколько лет после смерти ученого учредило медаль в его честь. Она выдается раз в два года и вручается за выдающиеся исследования в области науки. Так, в 2024 году медаль получила профессор Франк Глориус за открытие нового метода органического синтеза и дизайн функциональных молекул.