Robert Joseph Payton Williams MBE FRS ( 25 februarie 1926 – 21 martie 2015 ) [1] a fost un chimist englez, membru de onoare la Wadham College, Oxford și profesor emerit la Universitatea din Oxford [2] .
Robert Joseph Payton Williams | |
---|---|
Robert Joseph Paton Williams | |
Numele la naștere | Engleză Robert Joseph Paton Williams |
Data nașterii | 25 februarie 1926 |
Locul nașterii | Wallasey, Cheshire, Marea Britanie |
Data mortii | 21 martie 2015 (în vârstă de 89 de ani) |
Un loc al morții | Spitalul John Radcliffe din Oxford |
Cetățenie | britanic |
Ocupaţie | om de știință, chimist |
Tată | Ernest Ivor Williams |
Mamă | Alice Williams |
Soție | Jelly Beukley |
Copii |
Tim Williams John Williams |
Premii și premii |
Membru al Ordinului Imperiului Britanic. (MBE) |
Robert Joseph Payton Williams s-a născut în Wallasey, Cheshire , fiul unui ofițer vamal. Bob a fost al doilea dintre cei patru copii. Din 1931 până în 1937, Bob a urmat școala St. George din Wallasey. Apoi părinții plăteau școlarizarea la gimnaziu. Atunci a început să manifeste un mare interes pentru chimie. Spre sfârșitul școlii, Bob a fost încurajat să aplice la Cambridge și Oxford. Neputând să câștige un loc la Cambridge, a plecat la Oxford. Bob Williams a intrat la Merton College în octombrie 1944 [3] . Robert a vrut să studieze elementele chimice din sistemele biologice, dar nu știa de unde să înceapă la etapa inițială a pregătirii. La sfârșitul primului semestru, Bob a avut îndoieli cu privire la alegerea sa și chiar s-a gândit să se mute la Universitatea din Liverpool. Dar, până la urmă, am decis să nu plec.
Instructorul său de anul trei a fost un chimist analitic, Dr. Harry M. N. Irving. Tema de cercetare în laborator a fost reactivii organici care puteau separa ionii metalici din soluție sub formă de complexe colorate. Acest subiect l-a atras pe Bob. În termen de șase luni de la începerea lucrărilor, până la Paștele anului 1948, el a stabilit ordinea selectivității pentru legarea reactivului organic ditizonă la ionii metalici, astfel:
Mg 2+ < Mn 2+ < Fe 2+ < Co 2+ < Ni 2+ < Zn 2+ < Cu 2+Această ordine de stabilitate a devenit cunoscută sub numele de seria Irving-Williams. Acest studiu a fost publicat de Irving și Williams în revista Nature în 1948. Aceasta a fost prima lucrare de mare profil din comunitatea științifică, pe care a anunțat-o el însuși în lumea științifică. În următorii doi ani de lucru cu Irving, Robert a putut să confirme caracterul comun al seriei lor. [4] [1] Studiile lucrării sale de doctorat au fost incluse într-o lucrare mare publicată în 1953.
În timpul studiilor sale, William a vizitat laboratorul de la Universitatea din Uppsala al profesorului Arne Tiselius, un biochimist binecunoscut și laureat al Premiului Nobel. Acolo l-a întâlnit și pe profesorul Stig Claeson. Ambii erau ocupați să dezvolte metode cromatografice pentru separarea proteinelor. Bob a fost impresionat de echipamentul de laborator în comparație cu Oxford. După ce și-a luat doctoratul, William a început să lucreze în aceste laboratoare în 1950. Acolo a învățat multe despre purificarea proteinelor. Foarte repede a dezvoltat o nouă metodă de separare a moleculelor prin cromatografie, numită acum analiză de eluție în gradient. [1] Bob și-a publicat ideile în Suedia sub forma unei recenzii intitulată „Ionii de metal în sistemele biologice” în revista Biological Reviews în 1953. Acest lucru a atras atenția multor biologi, care au devenit ulterior colaboratorii săi. [5]
În 1955, Bob Williams a intrat în Wadham College ca profesor de chimie. Aici, el și echipa sa au continuat cercetările asupra stabilității complexelor de ioni metalici. Williams descrie în detaliu stabilitatea complecșilor formați din liganzi organici și ioni ai primei serii de elemente de tranziție (de la Mn la Zn). Lucrarea sa a confirmat că secvența este independentă de natura chimică a ligandului (dar a fost demonstrată importanța instabilității ligandului). Lucrarea a discutat, de asemenea, factorii electronici care controlează stabilitatea ionilor metalici care stau la baza acestei secvențe în termenii teoriei lui Pauling a legăturilor ionice și covalente folosind hibridizarea orbitalilor d, p și s. S-a ajuns la concluzia că interacțiunea trebuie să includă o creștere a covalenței de-a lungul seriei. Din 1956 până la mijlocul anilor 1960, Bob Williams a efectuat cercetări la Laboratorul de Chimie Anorganică cu grupuri de studenți, precum și asistenți de cercetare. Cercetările ulterioare s-au concentrat asupra proprietăților chimice ale ionilor complecși ai metalelor de tranziție, despre care se știe că joacă un rol în captarea energiei biologice prin transportul de electroni. Transferul de electroni depinde de modificarea stării de oxidare a ionului metalic. Proprietatea cheie aici este stabilitatea relativă a stării de oxidare într-un mediu dat, caracterizat de potențiale redox. Bob a analizat potențialele redox ale Fe(III) și Fe(II) [6] , și Cu(II) și Cu(I) [7] , două metale de importanță biologică. El și studenții săi au arătat cum covalența, dimensiunea și încărcarea ionilor metalici afectează potențialele redox.
În paralel cu cercetările sale la Laboratorul de Chimie Anorganică privind chimia ionilor metalelor de tranziție, Bob Williams a început să studieze rolul acestora în biologie, colaborând cu biologi. În același timp, nu avea nici experiență în experimente cu proteine, nici acces la laboratoare potrivite pentru a lucra cu acestea. După ce și-a publicat recenzia originală din 1953, William a început să colaboreze cu Bert Valli, un medic de la Harvard care a analizat nivelurile de zinc din diferite celule biologice folosind reactivul colorimetric ditizonă, pe care Bob însuși îl studiase cu Irving. Valli a observat că celulele roșii din sânge conțineau o concentrație relativ mare de fier datorită prezenței hemoglobinei, dar o concentrație foarte scăzută de zinc și că celulele albe aveau puțin fier, dar o cantitate mare de zinc. El s-a întrebat dacă observația are o semnificație mai largă, din moment ce zincul nu era cunoscut la acea vreme ca având o semnificație biologică. Timp de aproximativ 15 ani, Valli și Williams au lucrat împreună. Ei au devenit pionierii unei noi domenii. Ei au dezvoltat metode pentru a studia legarea metalelor folosind metode spectroscopice și afinitatea de legare prin înlocuirea ionilor de metale neferoase, cum ar fi cobaltul, cu zinc incolor (metoda de substituție izomorfă). În 1968, Valli și Williams au prezentat conceptul general de reactivitate a metaloproteinelor, propunând că o proteină determină un număr de coordonare neobișnuit și o geometrie în ionii metalici pentru a determina o reactivitate chimică crescută pentru funcția catalitică sau transferul rapid de electroni. [opt]
Bob Williams a participat la conferințe științifice despre respirație și a ascultat discuții despre generarea de ATP, biocombustibilul universal generat în cloroplaste de fotoni și în mitocondrii prin reducerea oxigenului în apă concomitent cu oxidarea zaharurilor. Ultimul proces, glicoliza, se știe că implică compuși fosforilați, ducând la formarea de ATP. Se credea că precursorii de ATP au fost activați de compuși organici fosforilați. În timp ce studia literatura de specialitate, Bob a observat că generarea unui intermediar, împreună cu transferul de electroni, era comună tuturor reacțiilor cu organele. El a sugerat că legătura intermediară trebuie să fie un proton și că formarea de ATP la fiecare pas a presupus migrarea protonilor înapoi la sarcina negativă a moleculelor organice. În 1959, Bob a făcut prima descriere a acestei idei complet noi. Williams a descris modul în care fluxul de electroni, stimulat de transformări luminoase sau chimice, este transformat într-un gradient de protoni, care este apoi folosit pentru a forma ATP. [9] Aproape imediat, Williams a primit o scrisoare de la Dr. Peter Mitchell prin care i-a cerut să-și explice ipoteza. Williams a descoperit apoi că Mitchell a inclus unele dintre explicațiile sale în scrierile sale fără a face referire la corespondența lor. În 1978, Mitchell a primit Premiul Nobel pentru Chimie pentru teoria sa asupra chemiosmozei, publicată în 1961, definită ca sinteza ATP printr-un gradient de proteine de-a lungul unei membrane, ducând la condensarea fosfatului pentru a forma ATP. Aceste evenimente au condus la o discuție neobișnuit de lungă în literatură, agravată de Premiul Nobel, despre prioritatea ideii sintezei ATP prin legături electrochimice de protoni.
Anul acesta a fost un punct de cotitură în viața științifică a lui Williams. Colaborările anterioare cu Valli și alți biologi i-au dat încredere că ar putea reuși în biologie. Dar este necesar să se lucreze direct cu proteine. În 1965-66, Bob și-a petrecut anul universitar la Harvard Medical School. Bob a ținut prelegeri la un curs de biochimie pentru studenții absolvenți de medicină. De asemenea, a citit mult în bibliotecă și a început cercetările cu profesorul Gene Kennedy. [10] Bob a refuzat o bursă în chimie și a cerut o bursă în biochimie. Conducerea lui Wadham a fost de acord fără tragere de inimă, dar numai cu condiția să reducă salariile. Din 1966, Bob Williams a devenit biochimist în predare și cercetare. Și-a implementat activ ideile în Oxford Enzyme Group, care a fost înființat oficial în octombrie 1969. Bob Williams a aplicat tehnologia RMN pentru a studia structura și dinamica metaloproteinelor. În 1972 a fost ales într-o bursă a Societății Regale, iar în 1974 a fost numit profesor la Royal Napier Society, eliberându-l de toate sarcinile de predare și oferindu-i timpul necesar pentru cercetare. Împreună cu echipa sa, el a dezvoltat metode pentru a lega vârfurile RMN de reziduuri specifice, utilizând paramagnetismul cofactorilor metalici endogeni, inclusiv hemul din citocrom, precum și ionii de lantanide ca reactivi de deplasare și expansiune exogenă. Semnalele de la reziduurile aromatice au făcut posibilă măsurarea gradului de mobilitate rotațională atât pe suprafața proteinei, cât și în interior, oferind primele dovezi pentru mișcarea relativă a α-helicelor proteinei. Folosind lizozima ca model cu tehnici RMN pulsate pentru a măsura ratele metabolice lente, mișcările grupurilor locale și segmentele mici, el a demonstrat aplicarea acestor tehnici pentru recunoașterea și legarea rapidă a substratului. De asemenea, au fost studiate tranzițiile ordine-tulburare ca răspuns la legarea ionilor de calciu și zinc în calmodulină, osteocalcină și metalotioneină. [11] [12]
Un alt domeniu de interes pentru Williams din 1970 a fost mineralele biologice. El a început să studieze mineralizarea biologică a carbonatului de calciu, a silicei și a oxizilor de fier, printre altele.Experimentele inițiale au arătat că este destul de ușor să crească cristale, cum ar fi sărurile de argint, în interiorul compartimentelor mici, inclusiv lipozomii. Grupul lui Bob a studiat Acantharia, organisme care produc exoschelete din spicule de sulfat de stronțiu și algele verzi, desmide, care folosesc sulfat de bariu. Exoscheletul Acanthariei este format din 20 de spini, fiecare dintre acestea fiind un singur cristal de sulfat de stronțiu, care iradiază dintr-un punct spre suprafața sferei. Siliciul, unul dintre cele mai abundente elemente de pe Pământ, se știa că are puțină utilizare de către animale sau plante cu frunze late, ci de către ierburi. Bob a concluzionat că plantele folosesc siliciul ca material de construcție [13] pentru a-și întări structurile, deoarece seva acidă a plantei are o aciditate de aproximativ 5 în comparație cu cea a fluidelor care circulă animale, care este de aproximativ 7,5. La pH scăzut în suc, carbonații de calciu (coaja) și fosfații (oasele) sunt prea solubili pentru a precipita, în timp ce solubilitatea silicei este independentă de pH-ul din acest interval. Bob s-a pensionat în 1991, demisionând din funcția de profesor la Royal Napier Society și încetând cercetările în laborator.
În cea mai mare parte a activității sale științifice, Williams a predat studenților de licență în chimie anorganică la Wadham. [14] Perspectiva dobândită din cercetare i-a permis să înceapă să sistematizeze subiectul în timp. Împreună cu colegul Courtney Phillips, Bob s-a angajat să scrie un manual solid. Cartea a fost creată pe parcursul mai multor ani și s-a bazat pe un an de prelegeri pentru studenții de la Oxford. Cursul său de prelegeri a menținut o prezență foarte mare, iar ambii lectori care au participat la fiecare prelegere au fost adesea răsplătiți cu aplauze. Două volume au fost publicate în 1965 și 1966 de Oxford University Press. Aceste cărți au fost recunoscute pe scară largă atât de studenți, cât și de profesori.
Williams a fost nominalizat pentru unul dintre cele mai înalte premii - Ordinul Imperiului Britanic în 2010 pentru serviciile aduse societății din North Oxford [1] .A fost ales Fellow al Societății Regale în 1972. A fost ales ca membru străin al Academiilor de Științe suedeză, portugheză, cehoslovacă și belgiană. De două ori a fost distins cu Medalia Societății de Biochimie, a Societății Regale (de două ori), a Societății Regale de Chimie (de trei ori), a Societății Europene de Biochimie (de două ori). [cincisprezece]
În timpul șederii sale la Uppsala în 1950, Bob a cunoscut-o pe Jelly Beukley, o studentă la limbă. S-au căsătorit în iulie 1952. Curând, Jelly s-a stabilit la Oxford cu Robert. La sfârșitul studiilor, Jelly a născut primul ei fiu, Tim. Doi ani mai târziu, Bob a avut un al doilea fiu, John. Mai târziu, Tim s-a căsătorit cu Nick, un medic de familie. Au avut trei copii: Nuala, Kirsten și Jack. Lui Bob îi plăcea foarte mult să petreacă timpul cu fiii săi și mai ales cu nepoții săi. În diferite sărbători, a venit cu diverse distracții active pentru nepoții săi și, de asemenea, a făcut cadouri cu propriile mâini, care sunt încă păstrate de familia sa.
Robert Williams a fost o persoană energică și deschisă. Și-a apărat întotdeauna clar ideile, în ciuda regaliei adversarului. Și a făcut-o chiar de la o vârstă foarte fragedă. Nu-i plăcea prea mult să lucreze în laborator, preferând să gândească singur sau cu oameni de știință din afara disciplinei sale. Avea în mod constant nevoie să adune cunoștințe din diferite domenii ale chimiei și științei biologice, pentru a găsi legături între fapte disparate. Dar tocmai aceasta a fost marea lui putere - în asimilarea unui domeniu larg de cunoaștere și compararea unor fapte incomparabile.