Albrecht Kossel

Albrecht Kossel

Albrecht Kossel (nato il 16 settembre 1853 a Rostock , 5 luglio 1927 a Heidelberg ) è stato un medico , fisiologo e biochimico tedesco . Nel 1910 ricevette il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina .

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Tomba di famiglia nel Bergfriedhof (Heidelberg) nella sezione X.

Albrecht Kossel era il figlio maggiore del mercante, armatore , direttore di banca e console prussiano Karl Albrecht Kossel e Klara, nata Jeppe. Albrecht Kossel era sposato con Luise, nata Holtzmann, figlia di Adolf Holtzmann . Il matrimonio ebbe una figlia e un figlio, il fisico Walther Kossel , che scoprì il fenomeno specifico dell'interferenza dei raggi X sui cristalli.

Kossel frequentò il liceo a Rostock e nel 1872 iniziò a studiare medicina presso la neonata Università di Strasburgo . Lì fu particolarmente influenzato dalle lezioni tenute da Heinrich Anton de Bary , Heinrich Wilhelm Waldeyer , August Kundt , Adolf von Baeyer e, soprattutto, Felix Hoppe-Seyler . Dopo altri quattro semestri presso l' Università di Rostock , ha superato il suo ultimo esame medico nel 1877 ed è stato insignito del Dr. med. dottorato di ricerca .

Dal 1877 era già assistente alla Hoppe-Seyler di Strasburgo e completò la sua abilitazione in chimica fisiologica e igiene nel 1881. Nel 1883 Emil du Bois-Reymond lo nominò capo del dipartimento di chimica dell'Istituto di fisiologia di Berlino . Qui fu anche nominato professore associato della facoltà di medicina. Nel 1895 Kossel seguì una chiamata alla cattedra di fisiologia presso l' Università Philipps di Marburg e divenne direttore dell'istituto fisiologico lì. Nel 1901 accettò una posizione alla Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg , come successore di Wilhelm Friedrich Kühne e Hermann von Helmholtz . Fino al 1924 diresse l'Istituto di Fisiologia. Successivamente diresse l'Istituto per la ricerca sulle proteine, che fondò nel 1920, fino alla sua morte. A Kossel fu affidata la direzione del 7° Congresso Internazionale di Fisiologia, che ebbe luogo ad Heidelberg nel 1907. Nel 1910 ricevette il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina .

Kossel ha continuato a vivere a Heidelberg dopo il suo ritiro. La tomba di famiglia si trova nel cimitero di montagna di Heidelberg .

Settori scientifici di lavoro

La scoperta delle basi azotate

Nel 1878 Kossel iniziò a Strasburgo per continuare l'opera di Friedrich Miescher . Nel 1869, nel laboratorio di Felix Hoppe-Seyler a Tubinga, Miescher aveva ottenuto una sostanza precedentemente sconosciuta contenente fosforo dai nuclei cellulari isolati dei leucociti del pus, che chiamò nucleo. Kossel è stato in grado di dimostrare che i tessuti e gli organi ricchi di nuclei cellulari contengono anche più acido fosforico nucleico. Inoltre, esperimenti mirati di fame su polli e piccioni hanno dimostrato che la nucleina non è una sostanza di riserva. La quantità di nucleina cambiava poco, indipendentemente dal fatto che un organismo fosse affamato o meno. Da ciò, Kossel ha concluso che la funzione della nucleina è più da ricercare nella formazione di nuovo tessuto. Nel 1883 riuscì a dimostrare che la guanina è un prodotto di scissione della nucleina ottenuta dal sangue d'oca. La guanina è nota dal 1844 come una base ricca di azoto che si accumula negli escrementi di mammiferi e uccelli. Le prime scoperte sulla presenza della guanina nel nucleo risalgono al 1874. Si trattava di un chimico svizzero Jules Piccard , che, interpellato da Friedrich Miescher, aveva studiato "l'acido nucleico dello sperma di salmone". Il 12 gennaio 1885, Kossel riferì un'importante scoperta alla Società Chimica di Berlino: riuscì a isolare una base ricca di azoto con la formula molecolare C 5 H 5 N 5 da una grande quantità di pancreas bovino , per il quale derivò dalla parola greca "aden" per ghiandola che ha suggerito il nome adenina . Poco dopo, Kossel scoprì che era anche un prodotto di scissione della nucleina del lievito.

Richard Altmann riuscì nel 1889 a separare il contenuto proteico dal nucleo del lievito e ad isolare un acido organico contenente fosforo. Lo chiamò acido nucleico . Kossel e il suo assistente sono stati in grado di produrre questo acido nucleico utilizzando il metodo di Altmann e quindi rilevare l'adenina e la guanina come prodotti di scissione. Si è scoperto che anche un carboidrato doveva far parte dell'acido nucleico. Kossel ha scelto il nome collettivo " nucleobasi" per le sostanze di base guanina e adenina e per i loro derivati .

Nel novembre 1893 Kossel riportò ulteriori scoperte. Insieme al suo assistente Albert Neumann, aveva estratto l'acido nucleico dalle ghiandole del timo del vitello e le aveva trattate con acido solforico. Si è formato un prodotto di scissione ben cristallizzato, per il quale è stato suggerito il nome di timina . Nel 1894 furono in grado di isolare un'altra sostanza dalle ghiandole del timo. L'hanno chiamata citosina .

Dopo che le formule strutturali della guanina e dell'adenina come corpo purinico e quella della timina come corpo pirimidinico erano state finalmente chiarite alla fine del XIX secolo - principalmente attraverso le sintesi di Emil Fischer - Kossel e il suo collega Hermann Steudel (1871-1969 ) sono stati anche in grado di sviluppare la formula strutturale della nucleobase citosina come determinare inequivocabilmente un corpo pirimidinico. Nel frattempo era stato dimostrato che guanina, adenina, timina e citosina possono essere trovate in tutte le cellule vitali. I risultati su queste quattro basi azotate dovrebbero gettare le basi per ulteriori ricerche. Kossel è riuscito a caratterizzarli come i mattoni degli acidi nucleici. Nella sua Lezione per il Nobel il 12 dicembre 1910, sottolineò:

“Sono riuscito a ottenere una serie di frammenti ... che sono caratterizzati da una collezione molto particolare di atomi di azoto. Ci sono una accanto all'altra... la citosina, la timina, l'adenina e la guanina".

Con questa conoscenza, Kossel ha creato i prerequisiti essenziali per comprendere la struttura degli acidi nucleici. La formazione di coppie di basi in una macromolecola a doppio filamento, la cui disposizione spaziale è mostrata dal modello a doppia elica dell'acido desossiribonucleico sviluppato da James D. Watson e Francis Crick nel 1953 , è stata dedotta dalle proporzioni quantitative delle basi azotate coinvolte . Successivamente è stato riconosciuto che la sequenza di queste quattro basi nelle singole sezioni del filamento di una molecola di DNA codifica geneticamente le informazioni per la costruzione delle proteine . In questo contesto, Albrecht Kossel è occasionalmente riconosciuto come un pioniere del DNA:

"[H] è la delucidazione della natura chimica di alcuni elementi costitutivi che compongono gli acidi nucleici e la cromatina ha assicurato l'immortalità a questo uomo estremamente modesto e quasi timido".

"La sua delucidazione sulla natura chimica di alcuni dei mattoni che compongono gli acidi nucleici e la cromatina ha assicurato l'immortalità a quest'uomo estremamente umile e quasi timido".

- Ulf Lagerkvist : I pionieri del DNA e la loro eredità. (1998)

La scoperta della quinta base nucleica primaria a Marburgo nel 1900 risale ad Alberto Ascoli . Il riconoscimento di Ascoli alla fine della sua pubblicazione indica che Kossel era coinvolto.

Ulteriori lavori scientifici

Oltre all'adenina, Kossel ha trovato un'altra sostanza, precedentemente sconosciuta, in un estratto di tè. Si è scoperto che la sostanza era correlata alla teobromina e alla caffeina. Emil Fischer aveva adeguatamente caratterizzato entrambe le sostanze. Basandosi sui risultati di Fischer, Kossel non solo ha stabilito la formula empirica, ma anche la formula strutturale. Ha suggerito il nome teofillina per la nuova sostanza . Sette anni dopo, Emil Fischer riuscì a sintetizzarlo.

La ricerca sulla chimica del nucleo cellulare rimase al centro del lavoro di Kossel. Già nel 1884 riuscì a rilevare un corpo simile a una proteina nel nucleo del sangue d'oca. Ciò ha confermato l'assunto già espresso nella tesi di abilitazione che le nucleine siano costituite da un corpo proteico e dalla sostanza contenente fosforo. Kossel ha suggerito il nome istone per questa proteina .

Friedrich Mieschers aveva trovato una sostanza basica negli spermatozoi del salmone, che era collegata al nucleo in modo simile al sale, e l'aveva chiamata protamina . Kossel ha dimostrato la loro natura proteica. Nella protamina degli spermatozoi dello storione, che fu chiamato "Sturin", scoprì una nuova sostanza di base, l' istidina . La scoperta è avvenuta contemporaneamente a Sven Gustaf Hedin . Kossel ha dimostrato i già noti amminoacidi basici arginina e lisina. Anche le protamine del salmone (salmin) e dell'aringa (clupeina) sono state utilizzate come materie prime. Le protamine e gli istoni erano proteine ​​che contenevano relativamente meno amminoacidi. Sono stati oggetto di una vasta gamma di ulteriori indagini. Insieme al suo collega Friedrich Kutscher , Kossel ha sviluppato un nuovo metodo di analisi per le proteine. Questo cosiddetto processo con barita d'argento è rimasto il miglior metodo analitico per molti anni. Ha permesso di determinare quantitativamente la proporzione dei tre amminoacidi fondamentali nelle più svariate proteine. Cominciò l'intensa ricerca di Kossel di un principio di ordine per le proteine. In seguito utilizzò per le analisi l'acido flavico, che forma un sale quasi insolubile con l' arginina . Si è scoperto che la parte guanidina dell'arginina, la parte imidazolica dell'istidina e il gruppo amminico terminale della lisina non sono coinvolti nel legame peptidico delle proteine. Kossel sospettava che queste sottostrutture azotate non legate avessero un certo significato biologico:

“Immagino la molecola proteica in modo tale da poter rispondere a un attacco chimico con uno qualsiasi dei suoi gruppi caratteristici in qualsiasi momento. Proprio come l'uva è appesa a una vite, la molecola proteica ha un gran numero di gruppi caratteristici ... Se sono richieste combinazioni speciali, sono già lì in una forma vulnerabile. "

Kossel sospettava anche che le funzioni delle proteine ​​dovessero derivare dalla loro struttura chimica.

L'ipotesi di base di Kossels, come ha affermato quando ha assunto la carica di vicerettore nell'auditorium dell'Università di Heidelberg, dovrebbe rivelarsi di particolare importanza per lo sviluppo e la comprensione di base della biochimica: carboidrati e proteine ​​spesso non sono altro che simili , pezzi più piccoli. Come esempio, Kossel ha citato i carboidrati amido e glicogeno, che sono formati dalla semplice sostanza glucosio. Sarebbe lo stesso con le proteine, anch'esse sono fatte di pezzi, gli amminoacidi.

“Alcuni di questi pezzi o segmenti, per esempio la leucina, possono essere ripetuti molte volte, ma poi ce ne sono altri nel mezzo. ... Il modo di unirsi ... è lecito. "

"Le sostanze proteiche che mangiano i polli devono, per così dire, essere riorganizzate per poi apparire come un nuovo tipo di proteina nelle strutture cornee della pelle o nel sangue o nella cartilagine".

Dalle molecole proteiche vegetali che vengono fornite all'organismo animale, gli amminoacidi derivano attraverso i processi digestivi. Le proteine ​​del corpo sarebbero quindi costruite da questi mattoni nell'organismo. Kossel ha messo in relazione questa "ipotesi dei mattoni" non solo con le proteine, ma anche con i grassi, i carboidrati e gli acidi nucleici.

Per dimostrare che gli elementi costitutivi di tutti gli esseri viventi sono identici, lui ei suoi colleghi hanno esaminato molti organismi. Kossel li ha trovati nei capannoni dei pesci del Baltico, nelle lucciole di Heidelberg, nel lievito di birra, nelle oche e nei bovini del Meclemburgo, nelle farfalle e nelle bocche di leone e nelle foglie di tè indiane.

Insieme a Henry Drysdale Dakin , Kossel scoprì l'enzima arginasi , che scinde l' arginina in ornitina e urea .

Considerazioni sui processi di ereditarietà si possono trovare nella sua Nobel Lecture nel dicembre 1910. Lì sottolineò che le proteine ​​del nucleo cellulare che sono debolmente legate all'acido nucleico hanno una proporzione insolitamente alta di amminoacidi ricchi di azoto. L'alto contenuto di azoto si applica anche agli acidi nucleici stessi e delimita nettamente entrambi i gruppi dagli altri componenti della cellula.

"Sono questi gruppi atomici ricchi di azoto e contenenti fosforo i cui siti di deposizione ... vengono messi in moto per la prima volta durante la divisione cellulare e il cui trasferimento ad altre cellule costituisce una parte essenziale del processo di fecondazione".

In un discorso alla celebrazione annuale dell'Accademia di Heidelberg nel 1921, Kossel disse:

“…I fattori ereditari si trasmettono durante la fecondazione e devono quindi essere depositati nell'ovulo fecondato nella dimensione più piccola. Oggi non possiamo immaginare altro modo per definire così tanti sistemi che determinano la forma e la sostanza in uno spazio molto piccolo che metterli in relazione con l'immagazzinamento di molecole e atomi. […] Se si pensa a una lettera al posto di ogni mattone proteico, un elenco esatto delle proprietà di un organismo può essere fornito da una combinazione opportuna di queste. ... Oltre a loro troviamo altre sostanze che possono aumentare le possibilità di combinazione!"

La ricerca di Kossel si è riflessa in 120 pubblicazioni. Poco prima della sua morte nel 1927, Albrecht Kossel presentò il livello di conoscenza in una monografia più ampia intitolata "Protamine and Histone".

Direttore della rivista di chimica fisiologica

Nel 1877 Felix Hoppe-Seyler fondò la rivista di chimica fisiologica per il suo nuovo soggetto . Kossel divenne membro del comitato editoriale nel 1895, che comprendeva anche biochimici dall'estero. Quando Hoppe-Seyler morì nello stesso anno, Eugen Baumann chiese a Kossel di pubblicare insieme la rivista, che ora era chiamata la rivista di Hoppe-Seyler per la chimica fisiologica . Kossel rimase l'editore dopo la morte di Baumann nel 1896. Questa rivista è stata di particolare importanza per lo sviluppo della chimica fisiologica. Famosi biochimici in patria e all'estero erano membri del team editoriale.

Onori

Il centro di incontro costruito nel 1963 nel villaggio studentesco di Marburg si chiamava Albrecht-Kossel-Haus (ora Max-Kade-Center ) fino alla sua demolizione nel 2012 . Il Premio Albrecht Kossel per la biochimica è stato assegnato dalla Society of German Chemists dal 2014 . A lui è intitolato l'Istituto Albrecht Kossel dell'Università di Rostock .

letteratura

link internet

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Evidenze individuali

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