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Publicó un artículo acerca de la síntesis de urea, probando que los compuestos orgánicos pueden ser creados artificialmente, en contraste con la creencia, comúnmente aceptada durante mucho tiempo, de que la generación de estos compuestos era posible sólo en el interior de los seres vivos.
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Aísla la primera enzima, la diastasa, que se encuentra en semillas o pantas
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Mejoró las técnicas de análisis químico orgánico y concluyo que las plantas necesitaban nitrógeno y dióxido de carbono en su alimentación.
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Demostró los fenómenos de isomería química existente entre las moléculas de ácido tartárico provenientes de los seres vivos y las sintetizadas químicamente en el laboratorio. Además desarrolló un método de esterilización de la leche, el vino y la cerveza (pasteurización) y contribuyó enormemente a refutar la idea de la generación espontánea de los seres vivos.
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Acuñó el término enzima para referirse a los componentes biológicos desconocidos que producían la fermentación. La palabra enzima fue usada después para referirse a sustancias inertes tales como la pepsina.
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Se descubre la nucleína y se observa que es una sustancia muy rica en fósforo. Dos años más tarde, Albrecht Kossel concluye que la nucleína es rica en proteínas y contiene las bases púricas adenina y guanina y las pirimidínicas citosina y timina.
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Estudio la capacidad de los extractos de levadura para fermentar azúcar a pesar de la ausencia de células vivientes de levadura.
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Inicia los estudios de cromatografía, para la separación de pigmentos.
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Estudia la clorofila y comprueba la similitud que hay con la hemoglobina.
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Realizan sus estudios sobre la glucólisis.
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Se descubre que en las células hay ADN y ARN y que difieren en el azúcar que forma parte de su composición.
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Demuestra que las proteínas son macromoléculas y desarrolla la técnica de ultra centrifugación analítica.
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Demostró que la enzima ureasa era una proteína pura y la cristalizó. La conclusión de que las proteínas puras podían ser enzimas fue definitivamente probada en torno a 1930 por John Howard Northrop y Wendell Meredith Stanley, quienes trabajaron con diversas enzimas digestivas como la pepsina, la tripsina y la quimotripsina.
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Descubre la penicilina y desarrolla estudios sobre la lisozima.
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Investiga la química de las porfirinas de las que derivan la clorofila o el grupo porfirina de la hemoglobina. Consiguió sintetizar hemina y bilirrubina.
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Concluye el estudio del ciclo de Calvin en la fotosíntesis y Albert Claude la síntesis del ATP en las mitocondrias.
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Completan sus estudios sobre el ciclo de Cori, un ciclo metabólico que consiste en la circulación cíclica de la glucosa y el lactato entre el músculo y el hígado.
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James Dewey Watson y Francis Crick, gracias a los estudios previos con cristalografía de rayos X de ADN de Rosalind Franklin y Maurice Wilkins, y los estudios de Erwin Chargaff sobre apareamiento de bases nitrogenadas, deducen la estructura de doble hélice del ADN.
