Нобелевская премия по химии вручается с 1901 года. Первым ее лауреатом стал Якоб Вант-Гофф. Этот ученый получил премию за законы осмотического давления и химической динамики, открытые им. Конечно, обо всех лауреатах невозможно рассказать в рамках одной статьи. Мы поговорим о самых известных, а также о тех, кому была вручена Нобелевская премия по химии в последние несколько лет.
Эрнест Резерфорд
Одним из самых известных химиков является Эрнест Резерфорд. Нобелевскую премию он получил в 1908 году за исследования распада элементов радиоактивных веществ. Годы жизни этого ученого - 1871-1937. Это английский физик и химик, родившийся в Новой Зеландии. Благодаря своим успехам во время обучения в Нельсон-колледже он получил стипендию, позволившую ему отправиться в Крайстчерч, новозеландский город, где находился Кентербери-колледж. В 1894 году Резерфорд стал бакалавром естественных наук. Через некоторое время ученый был удостоен стипендии находящегося в Англии Кембриджского университета и перебрался в эту страну.
В 1898 году Резерфорд начал осуществлять важные эксперименты, связанные с радиоактивным излучением урана. Через некоторое время им были открыты два его вида: альфа-лучи и бета-лучи. Первые проникают лишь на небольшое расстояние, а вторые - на значительно большее. Через некоторое время Резерфорд выяснил, что торий испускает особый радиоактивный газообразный продукт. Он назвал это явление "эманацией" (испусканием).
Новые исследования показали, что актиний и радий также осуществляют эманацию. Резерфорд на основании совершенных им открытий пришел к важным выводам. Он выяснил, что альфа- и бета-лучи испускают все радиоактивные элементы. Кроме того, радиоактивность их уменьшается через некоторый промежуток времени. На основании полученных выводов можно было сделать важное предположение. Все известные науке радиоактивные элементы, как заключил ученый, входят в одно семейство атомов, а уменьшение радиоактивности можно взять за основу их классификации.
Мария Кюри (Склодовская)
Первой женщиной, которой была вручена Нобелевская премия по химии, стала Мария Кюри. Это важное для науки событие произошло в 1911 году. Нобелевская премия по химии была присуждена ей за открытие полония и радия, выделение радия, а также за изучение соединений и природы последнего элемента. Мария родилась в Польше, через некоторое время переехала во Францию. Годы ее жизни - 1867-1934. Кюри стала лауреатом премии Нобеля не только по химии, но и по физике (в 1903 году, совместно с Пьером Кюри и Анри Беккерелем).
Марии Кюри пришлось столкнуться с тем, что женщинам в ее время был практически закрыт путь в науку. В Варшавский университет их не принимали. Кроме того, семья Кюри была бедна. Однако Марии удалось получить высшее образование в Париже.
Важнейшие достижения Марии Кюри
Анри Беккерель в 1896 году выяснил, что соединения урана испускают излучение, которое способно глубоко проникать. Излучение Беккереля, в отличие от открытого В. Рентгеном в 1895 году, не являлось результатом возбуждения от некоторого внешнего источника. Оно было внутренним свойством урана. Марию заинтересовало это явление. В начале 1898 года она принялась изучать его. Исследовательница пыталась определить, есть ли другие вещества, которые обладают способностью испускать эти лучи. В декабре 1898 года Пьер и Мария Кюри открыли 2 новых элемента. Они были названы радием и полонием (в честь родины Марии Польши). После этого последовали работы по их выделению и изучению их свойств. В 1910 году совместно с Андре Дебирном Мария выделила металлический радий в чистом виде. Так был завершен начатый 12 лет назад цикл исследований.
Лайнус Карл Полинг
Этот человек является одним из величайших химиков. Нобелевскую премию он получил в 1954 году за изучение природы химической связи, а также за применение ее для выяснения структуры соединений.
Годы жизни Полинга - 1901-1994. Он родился в США, в штате Орегон (г. Портленд). В качестве исследователя Полинг долгое время изучал рентгеновскую кристаллографию. Его интересовало, как через кристалл проходят лучи и появляется характерный рисунок. По этому рисунку можно было определить атомную структуру соответствующего вещества. Используя этот метод, ученый изучал природу связей в бензоле, а также в других ароматических соединениях.
В 1928 году Полинг создал теорию гибридизации (резонанса) химических связей, которая происходит в ароматических соединениях. В 1934 году ученый обратил свое внимание на биохимию, в особенности на биохимию белков. Вместе с А. Мирски он создал теорию функции и строения белка. Совместно с Ч. Корвеллом этот ученый изучал воздействие насыщения кислородом (оксигенирования) на магнитные свойства белка гемоглобина. В 1942 году исследователь смог изменить химическую структуру глобулинов (белков, содержащихся в крови). В 1951 году Полинг совместно с Р. Кори опубликовал труд, посвященный молекулярной структуре белков. Он стал результатом работы, продолжавшейся в течение 14 лет. Используя рентгеновскую кристаллографию для изучения белков в мускулах, шерсти, волосах, ногтях и других тканях, ученые сделали важное открытие. Они выяснили, что в белке цепи аминокислот закручены в спираль. Это стало большим прогрессом в биохимии.
С. Хиншелвуд и Н. Семенов
Вам наверняка хочется узнать, есть ли русские лауреаты Нобелевской премии по химии. Хотя некоторые наши соотечественники были номинированы на получение этой награды, только Н. Семенов получил ее. Совместно с Хиншелвудом он был удостоен премии за исследования механизма химических реакций в 1956 году.
Хиншелвуд - английский ученый (годы жизни - 1897-1967). Основные работы его были связаны с изучением цепных реакций. Он исследовал гомогенный анализ, а также механизм реакций данного типа.
Семенов Николай Николаевич (годы жизни - 1896-1986) - русский химик и физик родом из города Саратова. Первой научной проблемой, заинтересовавшей его, была ионизация газов. Ученый, еще являясь студентом университета, написал первую статью о столкновениях между молекулами и электронами. Через некоторое время он начал изучать более глубоко процессы рекомбинации и диссоциации. Кроме того, он заинтересовался молекулярными аспектами конденсации и адсорбции паров, происходящими на твердой поверхности. Исследования, осуществленные им, позволили найти взаимосвязь между температурой поверхности, с которой осуществляется конденсация, и плотностью пара. В 1934 году ученый опубликовал работу, в которой доказал, что множество реакций, включая и полимеризацию, протекают с помощью механизма разветвленной или цепной реакции.
Роберт Бернс Вудворд
Все лауреаты Нобелевской премии по химии внесли большой вклад в науку, однако Р. Вудворд особенно выделяется среди них. Его достижения очень важны и сегодня. Этот ученый был удостоен премии Нобеля в 1965 году. Он получил ее за вклад в области органического синтеза. Годы жизни Роберта - 1917-1979. Он родился в США, в американском городе Бостоне, расположенном в штате Массачусетс.
Первое достижение в области химии Вудворд совершил в годы Второй мировой войны, когда он являлся консультантом фирмы "Полароид корпорейшн". Из-за войны стало не хватать хинина. Это антималярийный препарат, который использовался также при изготовлении линз. Вудворд и У. Доэринг, его коллега, располагая легкодоступными материалами и стандартным оборудованием, уже через 14 месяцев работы осуществили синтез хинина.
Через 3 года, вместе с Шраммом, этот ученый создал белковый аналог путем соединения в длинную цепь звеньев аминокислот. Полипептиды, получившиеся в результате этого, стали применяться при производстве искусственных антибиотиков и пластмасс. Кроме того, с их помощью стал исследоваться метаболизм белков. Вудворд в 1951 году начал работать над синтезом стероидов. Среди полученных соединений были ланостерин, хлорофилл, резерпин, лизергиновая кислота, витамин В12, колхицин, простагландин F2a. Впоследствии множество из соединений, полученных им и сотрудниками института "Сиба корпорейшн", директором которого он был, стали использоваться в промышленности. Нефалоспорин С был одним из самых важных из них. Это антибиотик типа пенициллина, который используется против инфекционных заболеваний, вызываемых бактериями.
Наш список лауреатов Нобелевской премии по химии будет дополнен фамилиями ученых, удостоившихся ее в 21 веке, во втором десятилетии.
А. Судзуки, Е. Негиши, Р. Хек
Эти исследователи получили награду за разработку новых способов соединения друг с другом атомов углерода для создания сложных молекул. Им была вручена Нобелевская премия по химии 2010 года. Хек и Негиши - американцы, а Акиро Судзуки - гражданин Японии. Целью их стало создание сложных органических молекул. В школе мы узнаем о том, что органические соединения имеют в своем составе атомы углерода, которые формируют скелет молекулы. Долгое время проблемой ученых было то, что атомы углерода тяжело соединяются с другими атомами. За счет катализатора, выполненного из палладия, удалось решить эту проблему. Под действием катализатора атомы углерода стали взаимодействовать друг с другом, формируя сложные органические структуры. Эти процессы и изучали лауреаты Нобелевской премии по химии этого года. Почти одновременно были осуществлены реакции, названные в честь этих ученых.
Р. Лефковиц, М. Карплюс, Б. Кобилка
Лефковиц (на фото выше), Кобилка и Карплюс - вот кто получил Нобелевскую премию по химии в 2012 году. Награда досталась трем этим ученым за изучение сопряженных с G-белками рецепторов. Роберт Лефковиц - гражданин США, родившийся 15 апреля 1943 г. Основная часть его исследований посвящена работе биорецепторов и преобразованию их сигналов. Лефковиц подробно описал функциональные особенности, структуру и последовательность β-адренергических рецепторов, а также 2 вида регулирующих белков: β-аррестинов и GRK-киназ. Этот ученый в 1980-х годах вместе с коллегами осуществил клонирование гена, ответственного за функционирование β-адренергического рецептора.
Б. Кобилка - выходец из США. Он родился в городе Литл-Фолс (Миннесота). После окончания обучения исследователь работал под руководством Лефковица.
Нобелевская премия по химии 2012 года была присуждена также М. Карплюсу. Он родился в Вене в 1930 году. Карплюс был выходцем из еврейской семьи, которой пришлось переехать в США, спасаясь от гонений нацистов. Главной областью исследований этого ученого стала ядерно-магнитная спектроскопия, квантовая химия и кинетика химических процессов.
М. Карплюс, М. Левитт, А. Уоршел
Перейдем теперь к лауреатам премии 2013 года. Ученые Карплюс (на фото ниже), Уоршел и Левитт получили ее за модели сложных химических систем.
М. Левитт родился в ЮАР в 1947 году. Когда ему было 16 лет, семья Майкла переехала в Великобританию. В Лондоне он поступил в 1967 году в Королевский колледж, а затем продолжил обучение в Кембриджском университете. Работы его в Лаборатории молекулярной биологии этого университета связаны с созданием моделей пространственных структур тРНК. Майкл считается одним из основателей способов компьютерного моделирования и изучения структур различных белковых молекул (главным образом белков).
Нобелевская премия по химии 2013 года была вручена также Ари Уоршелу. Он появился на свет в Палестине в 1940 году. В 1958-62 гг. он служил в звании капитана в Армии обороны Израиля, а затем начал обучение в иерусалимском институте. В 1970-72 гг. он работал в институте Вайцмана доцентом, а с 1991 году стал профессором биологии и химии в Южной Калифорнии. Уоршелл считается одним из создателей вычислительной энзимологии - раздела биологии. Он занимался исследованием механизмов и строения каталитического действия, а также структуры молекул ферментов.
Ш. Хелль, Э. Бетциг и У. Мернер
Нобелевская премия по химии 2014 года была вручена Мернеру, Бетцигу и Хеллю. Эти ученые создали новые методы микроскопии, превосходящие возможности привычного нам светового микроскопа. Результаты их работ позволяют рассматривать пути молекул внутри клеток живых организмов. Например, благодаря этим методам становится возможным следить за поведением белков, отвечающих за возникновение болезней Паркинсона и Альцгеймера. В настоящее время исследования этих ученых все активнее используются в науке и медицине.
Хелль родился в 1962 году в Румынии. Он является сегодня гражданином Германии. Эрик Бетциг появился на свет в 1960 году в штате Мичиган. Уильям Мернер родился в 1953 году в Калифорнии.
Хелль еще с 1990-х годов работал над STED-микроскопией на спонтанном подавленном испускании. Первый лазер в ней возбуждается до появления флуоресцентного свечения, регистрируемого приемником. Еще один лазер применяется в целях улучшить разрешающую способность аппарата. Мернер и Бетциг, коллеги Хелля, осуществляя независимо друг от друга собственные исследования, заложили основы для еще одного типа микроскопии. Речь идет о микроскопии одиночных молекул.
Т. Линдал, П. Модрич и Азиз Санджар
Нобелевская премия по химии 2015 года была присуждена шведу Линдалу, американцу Модричу и турку Санджару. Ученые, разделившие награду между собой, независимо друг от друга объяснили и описали механизмы, благодаря которым клетки "чинят" ДНК и защищают от повреждений генетическую информацию. Именно за это им была присуждена Нобелевская премия по химии 2015 года.
Научное сообщество в 1960-е годы было убеждено, что эти молекулы крайне прочны и на протяжении жизни остаются практически неизменным. Осуществляя свои исследования в Каролинском институте, биохимик Линдал (1938 года рождения) показал, что в работе ДНК накапливаются различные дефекты. Это означает, что должны быть естественные механизмы, с помощью которых осуществляется "починка" молекул ДНК. Линдал в 1974 году нашел фермент, убирающий поврежденный цитозин из них. В 1980-90-е годы ученый, перебравшийся к тому времени в Великобританию, показал, как работает гликозилаз. Это особая группа ферментов, осуществляющая работу на первом этапе починки ДНК. Ученый смог воспроизвести в лабораторных условиях этот процесс (так называемая "эксцизионная репарация").
Достойны внимания и другие лауреаты Нобелевской премии по химии 2015 года. Азиз Санджар появился на свет в 1946 году в Турции. Он получил в Стамбуле диплом врача, после чего проработал несколько лет сельским врачом. Однако в 1973 году Азиз увлекся биохимией. Ученого поразило то, что бактерии после получения дозы ультрафиолета, смертельно опасной для них, довольно быстро восстанавливают свои силы, если осуществляется облучение в синем спектре видимого диапазона. Уже в лаборатории Техаса Санджар определил и клонировал ген фермента, который отвечает за устранение полученного от ультрафиолета ущерба (фотолиазы). Это открытие в 1970-е годы не вызвало большого интереса в вузах Америки, и ученый отправился в Йель. Именно здесь он описал вторую систему "ремонта" клеток после того, как они подверглись воздействию ультрафиолета.
Пол Модрич (1946 года рождения) появился на свет в США (Нью-Мексико). Он обнаружил способ, с помощью которого в процессе деления клетки исправляют появившиеся в ДНК ошибки в процессе деления.
Итак, мы уже знаем, кто получил Нобелевскую премию по химии 2015 года. Остается только догадываться, кто будет удостоен этой награды в следующем, 2016 году. Хочется верить, что в ближайшее время выделятся и отечественные ученые, появятся новые лауреаты Нобелевской премии по химии из России.
