Арчибальд Хилл

Арчибальд Вивиан Хилл
Рожденный	( 1886-09-26 ) 26 сентября 1886 г. Бристоль , Англия
Умер	3 июня 1977 г. ) ( 1977-06-03 ) ( 90 лет Кембридж , Англия
Национальность	Британский
Образование	Тринити-колледж, Кембридж
Известный	Механическая работа в мышцах Модель сокращения мышц Основополагающая биофизика Уравнение Хилла (биохимия)
Супруг	Маргарет Невилл Кейнс
Награды	Нобелевская премия по физиологии и медицине (1922 г.) Королевская медаль (1926 г.) Актонианская премия (1928 г.) Медаль Копли (1948)
Научная карьера
Поля	Физиология и биофизика
Учреждения	Кембриджский университет Манчестерский университет Университетский колледж, Лондон
Научные консультанты	Уолтер Морли Флетчер
Известные студенты	Те-Пей Фэн Ральф Х. Фаулер Бернард Кац
Примечания
В частности, он является отцом Полли Хилл , Дэвида Кейнса Хилла , Мориса Хилла и дедушкой Николаса Хамфри .

Арчибальд Вивиан Хилл CH OBE FRS (26 сентября 1886 — 3 июня 1977), более известный друзьям и коллегам как А. В. Хилл , был британским физиологом , одним из основателей разнообразных дисциплин биофизики и исследования операций . Он разделил Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1922 года за объяснение производства тепла и механической работы в мышцах .

Биография

Он родился в Бристоле , получил образование в школе Бланделла и окончил Тринити-колледж в Кембридже, став третьим специалистом по математике , прежде чем обратиться к физиологии . Еще будучи студентом Тринити-колледжа, он получил в 1909 г. то, что стало известно как уравнение Ленгмюра.

Это тесно связано с кинетикой Михаэлиса-Ментена . В этой статье, первой публикации Хилла, он вывел как равновесную форму уравнения Ленгмюра, так и экспоненциальный подход к равновесию. Статья, написанная под руководством Джона Ньюпорта Лэнгли , является важной вехой в истории теории рецепторов , поскольку контекстом ее появления было связывание никотина и кураре с «рецепторным веществом» в нервно-мышечном соединении .

Будучи студентом, он записался в Корпус подготовки офицеров ; он был отличным стрелком. В 1914 году, с началом Первой мировой войны , Хилл стал офицером артиллерийской службы Кембриджширского полка . Британцы не предприняли никаких усилий, чтобы использовать своих ученых.

В конце 1915 года, когда он был дома в отпуске, Гораций Дарвин из Министерства боеприпасов попросил его приехать на день, чтобы посоветовать им, как обучать зенитчиков. На месте Хилл сразу же предложил простой метод с двумя зеркалами для определения высоты самолетов. Перейдя в отдел боеприпасов, он понял, что зеркала могут измерять места взрыва дымовых снарядов, и если он сопоставит эти данные с уравнениями, описывающими полет снаряда, они смогут предоставить точные таблицы дальностей для зенитных орудий. Для измерений и вычислений он собрал Экспериментальную секцию ПВО , команду людей, слишком старых для призыва, Ральфа Х. Фаулера (раненого офицера) и слишком молодых для службы парней, включая Дугласа Хартри , Артура Милна и Джеймса Кроутера . Кто-то окрестил его разношерстную группу «Разбойники Хилла», и они с гордостью приняли это на вооружение. Позже во время войны они также работали над обнаружением самолетов противника по их звуку. Он мчался между их рабочими местами на своем любимом мотоцикле. В конце войны майор Хилл выдал сертификаты более чем ста разбойникам. Он был назначен Кавалер Ордена Британской Империи (ОБЕ).

В 1923 году он сменил Эрнеста Старлинга на посту профессора физиологии в Университетском колледже Лондона , а несколько лет спустя стал там профессором-исследователем Королевского общества, где и оставался до выхода на пенсию в 1951 году. В 1933 году он стал вместе с Уильямом Бевериджем и лордом Резерфордом одним из основателей и вице-президент Совета академического содействия (который в 1936 году стал Обществом защиты науки и образования). К началу Второй мировой войны организация спасла 900 учёных (18 из которых впоследствии стали лауреатами Нобелевской премии) от преследований нацистов . Он выставил на видном месте в своей лаборатории игрушечную фигурку Адольфа Гитлера с поднятой рукой, салютуя, что, как он объяснил, было сделано в знак благодарности всем ученым, изгнанным Германией, некоторые из которых теперь работали с ним. Хилл считал, что «Смех — лучшее средство от глупостей».

В 1935 году он вместе с Патриком Блэкеттом и сэром Генри Тизардом работал в комитете, создавшем радар . Он также был биологическим секретарем Королевского общества; Уильям Генри Брэгг был президентом. Оба были разочарованы задержкой с привлечением ученых к работе во время предыдущей войны. Королевское общество составило список ученых, и Хилл представлял Общество в Министерстве труда. Когда началась война, Хилл возглавил кампанию по освобождению интернированных ученых-беженцев. Он был независимым членом парламента (МП) от Кембриджского университета с 1940 по 1945 год. В 1940 году его направили в посольство Великобритании в Вашингтоне для продвижения военных исследований в все еще нейтральных Соединенных Штатах. Ему было разрешено обмениваться секретами с американцами, но это не могло сработать: как можно оценить чужую тайну? Хилл увидел ответ и убедил британцев показать американцам все, над чем они работали (кроме атомной бомбы). Мобилизация ученых союзников была одним из крупнейших успехов войны.

Он посетил Индию в период с ноября 1943 по апрель 1944 года для наблюдения за научными и технологическими исследованиями. Его предложения повлияли на создание ИИТ в следующем десятилетии.

После войны он восстановил свою лабораторию в Университетском колледже и энергично продолжил исследования. В 1951 году его пропагандистская деятельность была вознаграждена созданием под его руководством кафедры биофизики.

В 1952 году он стал главой Британской ассоциации содействия развитию науки и генеральным секретарем Международного совета научных союзов . Он был президентом Ассоциации морской биологии с 1955 по 1960 год. В 1967 году он ушел на пенсию и переехал в Кембридж, где постепенно утратил способность пользоваться ногами. Он умер, «испытывая величайшую любовь более чем ста потомков ученых во всем мире».

Кооперативность связывания белков и кинетики ферментов

Хотя работа Хилла в области мышечной физиологии, вероятно, является самой важной и, безусловно, ответственной за его Нобелевскую премию, он также очень хорошо известен в биохимии благодаря уравнению Хилла , которое используется для количественной оценки связывания кислорода с гемоглобином, записанному здесь в виде кинетического уравнения. :

$v=V{\frac {a^{h}}{K_{0.5}^{h}+a^{h}}}$

Здесь $v$ скорость реакции при концентрации $a$ субстрата, $V$ это скорость при насыщении, ${K_{0.5}}$ это ценность $a$ это дает $v=0.5V$, и показатель $h$ – параметр, выражающий степень отклонения от кинетики Михаэлиса-Ментен: положительная кооперативность для $h>1$, никакого сотрудничества для $h=1$и отрицательная кооперативность для $h<1$. Обратите внимание, что нет никакого намека на то, что $h$ является целым числом, и в большинстве экспериментальных случаев, за исключением тривиального случая $h=1$, это не. Хотя многие авторы используют $h$ или ${n_{\mathrm {H} }}$ скорее, чем $h$ эти символы вводят в заблуждение, если подразумевать, что они показывают количество сайтов связывания на белке. Сам Хилл избегал подобных интерпретаций.

Уравнение можно переписать следующим образом:

$\ln[v/(V-v)]=h\ln a-h\ln K_{0.5}$

Это показывает, что при точном выполнении уравнения Хилла (что обычно не так) график $\ln[v/(V-v)]$ дает прямую линию наклона $h$. Это называется графиком Хилла .

Физиология мышц

Хилл провел множество точных измерений тепла, выделяющегося при сокращении и расслаблении скелетных мышц. Ключевым открытием стало то, что тепло выделяется во время сокращения, которое требует затрат химической энергии, а не во время расслабления, которое является пассивным. В своих самых ранних измерениях использовалось оборудование, оставленное шведским физиологом Магнусом Бликсом . Хилл зафиксировал повышение температуры всего на 0,003 °C. После публикации он узнал, что немецкие физиологи уже сообщили о тепле и мышечных сокращениях, и отправился в Германию, чтобы узнать больше об их работе. Он постоянно совершенствовал свой аппарат, чтобы сделать его более чувствительным и сократить временной интервал между выделением тепла препаратом и его регистрацией термопарой .

Хилл считается, наряду с Германом Гельмгольцем , одним из основоположников биофизики.

Хилл ненадолго вернулся в Кембридж в 1919 году, прежде чем занять кафедру физиологии в Манчестерском университете Виктории в 1920 году, сменив Уильяма Стирлинга . Используя себя в качестве испытуемого — он бегал каждое утро с 7:15 до 10:30 — он показал, что бег на бегу зависит от запасов энергии, которые впоследствии пополняются за счет повышенного потребления кислорода . Параллельно с работой немца Отто Фрица Мейерхофа Хилл выяснил процессы, посредством которых в мышцах производится механическая работа. За эту работу они разделили Нобелевскую премию по физиологии и медицине 1922 года. Хилл ввел концепции максимального поглощения кислорода и кислородного долга в 1922 году.

Личная жизнь

В 1913 году он женился на Маргарет Невилл Кейнс (1885–1974), дочери экономиста Джона Невилла Кейнса и сестре экономиста Джона Мейнарда Кейнса и хирурга Джеффри Кейнса . У них было два сына и две дочери:

• Полли Хилл (1914–2005), экономист, вышла замуж за Кейка Хамфриса, секретаря Западноафриканского экзаменационного совета.
• Дэвид Кейнс Хилл (1915–2002), физиолог, женился на Стелле Мэри Хамфри.
• Морис Хилл (1919–1966), океанограф, женился на Филиппе Пасс.
• Джанет Хилл (1918–2000), детский психиатр, вышла замуж за иммунолога Джона Герберта Хамфри .

Почести и награды

• Кавалер Ордена Британской Империи (1918 г.)
• Член Королевского общества (1918).
• Нобелевская премия по физиологии и медицине (1922 г.)
• В 1926 году его пригласили прочитать рождественскую лекцию Королевского института « Нервы и мышцы: как мы чувствуем и двигаемся» .
• Международный почетный член Американской академии искусств и наук (1934).
• Международный член Американского философского общества (1938).
• Доцент Национальной академии кинезиологии (1938).
• США Международный член Национальной академии наук (1941).
• Кавалер ордена Кавалеров Почёта (1946).
• Медаль Копли Королевского общества (1948 г.)
• Президент Британской ассоциации (1952).

Синяя бляшка

Синяя мемориальная доска на Бишопсвуд-роуд, 16, Хайгейт.

9 сентября 2015 года мемориальная доска English Heritage Blue была установлена ​​в бывшем доме Хилла по адресу 16 Bishopswood Road, Хайгейт , где он жил с 1923 по 1967 год. С тех пор дом был разделен на квартиры и принадлежал средней школе , где Хилл был Губернатор с 1929 по 1960 год. Сейчас он продан, реконструирован и переименован в Херстборн. Во времена Хилла, по словам его внука Николаса Хамфри , постоянными гостями в доме были 18 изгнанных нобелевских лауреатов, его зять, экономист Джон Мейнард Кейнс , а также друзья Стивен Хокинг и Зигмунд Фрейд . Послеобеденные беседы в гостиной неизбежно включали в себя страстные дебаты о науке и политике. «Каждое воскресенье нам приходилось посещать чаепитие в доме дедушки, и, помимо того, что он развлекал некоторых необычных гостей, он придумывал для нас несколько замечательных игр, таких как лягушачьи бега в саду или просмотр через линзу (разрезанного) овечьего глаза. ". Сэр Ральф Кон, ФРС, который предложил голубую бляшку, сказал: «Лауреат Нобелевской премии А.В. Хилл внес огромный вклад в наше понимание физиологии мышц. Его работа нашла широкое применение в спортивной медицине. Как выдающийся гуманитарный деятель и парламентарий, он был бескомпромиссный в осуждении нацистского режима за преследование ученых и других лиц, А.В. Хилл сыграл решающую роль в оказании помощи и спасении многих беженцев, позволивших им продолжить свою работу в этой стране».

Публикации

По Хиллу:

• Грей, CH (1947). «Значение реакции Ван ден Берга». Ежеквартальный медицинский журнал . 16 (63): 135–142. ПМИД   20263725 .
• Хилл, А.В.; Лонг, CNH; Луптон, Х. (1924). «Мышечные упражнения, молочная кислота, поставка и использование кислорода» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 96 (679): 438–475. дои : 10.1098/rspb.1924.0037 .
• Хилл, А.В. (1924–25). Учебник зенитной стрельбы , в 2 т.
• Хилл, А.В. (1926). «Научное изучение легкой атлетики». Научный американец . 224 (апрель) (4): 224–225. Бибкод : 1926SciAm.134..224H . doi : 10.1038/scientificamerican0426-224 .
• Мышечная активность . Филадельфия: Издательство Пенсильванского университета. 1926а. ISBN  978-0-8493-5494-6 .
• Мышечная активность: Лекции Гертера – Шестнадцатый курс . Балтимор: Компания Williams & Wilkins. 1926б.
• - (1927а). Мышечные движения у человека
• - (1927б). Живая техника
• Хилл, А.В. (1928). «Миотермический аппарат» . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 103 (723): 117–137. Бибкод : 1928RSPSB.103..117H . дои : 10.1098/rspb.1928.0029 .
• Приключения в биофизике . Филадельфия: Издательство Пенсильванского университета. 1931 год.
• - (1932) Химическая передача волн в нерве
• Этическая дилемма науки и другие произведения . Нью-Йорк: Издательство Института Рокфеллера. 1960.
• Следы и испытания в физиологии: библиография, 1909–1964; с обзорами определенных тем и методов и рекогносцировкой для дальнейших исследований . Лондон: Арнольд. 1965.

Источники

• Ласк, Г. (1925). Лекции по питанию: 1924–1925 гг . Филадельфия: Компания WB Saunders.
• Медавар, Жан: Пайк, Дэвид (2012). Дар Гитлера: правдивая история ученых, изгнанных нацистским режимом (мягкая обложка). Нью-Йорк: Издательство Arcade Publishing. ISBN  978-1-61145-709-4 . {{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
• Стивенсон, Л.Г. (1953). Лауреаты Нобелевской премии по медицине и физиологии: 1901–1950 гг . Нью-Йорк: Генри Шуман.
• Арчибальд В. Хилл на Nobelprize.org

Внешние ссылки

• Документы А.В. Хилла хранятся в Архивном центре Черчилля