Биохимия

(биол. Химия), изучает хим. Состав и структуру в-в, содержащихся в живых организмах, пути и способы регуляции их метаболизма, а также энергетич. Обеспечение процессов, происходящих в клетке и организме. Становление Б. Как науки произошло на рубеже 19 и 20 вв. Термин "Б." предложен в 1903 К. Нейбергом. Истоки биохим. Знаний обнаруживаются в трудах ученых античного периода. Первые сведения о составе растит. И животных тканей начали появляться в средние века, когда объектами хим. Анализа становились лек. Растения, органы и ткани животных. Зарождение научных основ Б. Началось во 2-й пол. 18 в. Благодаря применению хим. Методов анализа в физиологии. Так, в 70-х гг. Было установлено, что О 2 атмосферы потребляется животными и выделяется растениями, доказано, что дыхание человека и животных с хим.

Точки зрения представляет собой процесс окисления (A. JIaвуазье 1770). В эти же годы выполнены исследования, приведшие к открытию фотосинтеза (Дж. Пристли, 1772. Я. Ингехауз, 1779), а Л. Спалланцани было показано, что процесс пищеварения можно рассматривать как сложную цепь хим. Превращений. К нач. 19 в. Постепенно сформировались понятия о белках, жирах, углеводах, орг. К-тах. Из прир. Источников (растительных и животных) был выделен ряд орг. В-в. Мочевина из мочи (Г. Руэль), глицерин, лимонная, яблочная, молочная и мочевая к-ты (К. Шееле), аспарагин (Л. Воклен) глюкоза и др. В 1828 Ф. Вёлер синтезировал мочевину из цианата аммония, показав тем самым несостоятельность учения о жизненной силе (витализма). При исследовании брожения были получены новые важные сведения о метаболизме в-в в живых организмах.

Хим. Ур-ние спиртового брожения глюкозы предложено в 1815 Ж. Гей-Люссаком. В 1837 Й. Берцелиус постулировал, что брожение - каталитич. Процесс. Ю. Либих считал, что дрожжи (их Л. Пастер относил к живым организмам), вызывающие брожение представляют собой катализатор. В 1877 М. М. Манассеина в России установила, что способностью сбраживать сахар обладают и убитые дрожжи. Для подобного рода каталитич. Агентов В. Кюне предложил название "энзим" (в пер. С греч. - "закваска"). В 1897 братья Э. И П. Бухнеры получили бесклеточный экстракт дрожжей (зимазу), вызывающий брожение. С последующего затем интенсивного изучения св-в дрожжевых экстрактов берет начало совр. Энзимология. К др. Важнейшим достижениям Б. 2-й пол. 19 в. Относятся выделение гликогена из печени и обнаружение его превращения в глюкозу, поступающую в кровь (К.

Бернар,-1850-55), открытие дезоксирибонуклеиновой к-ты (Ф. Мишер,_1869), обнаружение специфичности ферментативного катализа (концепция "ключ-замок", Э. Фишер, 1894), обоснование полипептидной теории строения белка (Ф. Гофмейстер, Э. Фишер, 1902), разработка методов выделения и изучения митохондрий (Г. Альтман, 1890), первое упоминание о витаминах (X. Эйкман, 1896). В эти же годы сформулированы осн. Положения учения о наследственности (Г. Мендель, 1866), предложена перекисная теория биол. Окисления (А. Н. Бах, 1897), открыт хемосинтез у микроорганизмов (С. Н. Виноградский, 1887), выяснена природа пищеварит. Ферментов (И. П. Павлов, 1902), осуществлено отделение панкреатич. Амилазы от трипсина (А. Я. Данилевский, 1862) 1-я пол. 20 в. Была периодом становления фундам.

Биохим. Концепций. В энзимологии разработаны теорегич. Основы кинетики ферментативных р-ций (Л. Михаэлис, М. Ментен, 1913), впервые получены в кристаллич. Виде ферменты уреаза, пепсин и трипсин (Дж. Самнер, Дж. Нортроп, 20-30-е гг.), для изучения ферментсубстратных комплексов стали использовать фотометрич. Методы (Б. Чане, 40-е гг.). В конце 20-х гг. Были выделены из мышечных экстрактов АТФ и креатинфосфат, открыта АТФ-азная активность миозина (В. А. Энгельгардт, М. Н. Любимова 1939), в 40-е гг. Ф. Липманом разработаны представления о высокоэнергетич. Фосфатах и установлена центральная роль АТФ в биоэнергетике клетки. В области изучения биол. Окисления и метаболич. Циклов был открыт "дыхательный фермент" цитохррмоксидаза (О. Варбург 1912), сформулирована концепция дыхательного фосфорилирования (В.

А. Энгельгардт, 1931), проведено количеств, изучение окислит. Фосфорилирования в р-циях гликолиза (В. А. Белицер, 1937). Открыты р-ция трансаминирования (А. Е. Браунштейн, 1938), циклы мочевины и трикарбоновых к-т (X. Кребс, 1933, 1937), были открыты флавопротеиды (1932), никотинамиднуклеотиды (О. Варбург, У. Эйлер, 1936). Вслед за установлением структуры хлорофила (Р. Вильштеттер, А. Штоль, 1913), значит. Успех достигнут в выяснении механизма фотосинтеза (М. Калвин, 1948). В 40-е гг. Л. Лелуаром открыты осн. Пути биосинтеза углеводов, А. Сент-Дьёрдьи выделил аскорбиновую к-ту (20-30-е гг.). Открытие ДНК у растений (А. Н. Белозерский, 1936) способствовало признанию биохим. Единства растит. И животного мира. В эти годы созданы новые физ.-хим. Методы анализа.

Были заложены основы хроматографич. Методов (М. С. Цвет, 1906). В 20-х гг. Т. Сведберг предложил использовать для седиментации белков ультрацентрифугу, вскоре этим методом был выделен ряд вирусов. В 30-х гг. А. Тизелиусом заложены основы электрофореза, в 1944 А. Мартином и др. Создана распределит. Хроматография, для определения структуры прир. Соед. Впервые стал использоваться рентгеноструктурный анализ (Д. Кроуфут-Ходжкин, 40-е гг.). Благодаря использованию физ.-хим. Методов в 50-х гг. Достигнуты крупные успехи в изучении двух важнейших классов биополимеров-белков и нуклеиновых к-т. Э. Чаргафф провел детальный хим. Анализ нуклеиновых к-т, открыта двойная спираль ДНК (Дж. Уотсон и Ф. Крик, 1953), определена структура инсулина (Ф. Сенгер, 1953), одновременно осуществлен синтез пептидных гормонов-окситоцина и вазопрессина (Дю Виньо, 1953), открыт один из элементов пространственной структуры белков- спираль (Л.

Полинг, 1951). В эти годы Р. Замечником открыты рибосомы, что послужило стимулом для изучения механизма синтеза белка. На основе классич. Б. В этот период возникли самостоят. Науки - молекулярная биология и биоорганическая химия. Научное направление, объединяющее эти науки с биофизикой, получило название физ.-хим. Биологии. Совр. Период в развитии Б. Характеризуется новыми достижениями в изучении живой материи. В области энзимологии исследованы сотни ферментных систем, во мн. Случаях установлен механизм их каталитич. Действия. Новые концепции возникли в области Б. Гормонов, в частности в связи с ролью аденилатциклазной системы. В области биоэнергетики, где было открыто участие в генерации энергии клеточных мембран, в познании механизмов передачи нервного возбуждения и биохим.

Основ высшей нервной деятельности и др. В настоящее время установлен в общих чертах механизм передачи генетич. Информации, реализующийся при репликации, транскрипции и трансляции, разработаны методы получения и определения структуры отдельных генов, по существу завершено составление "метаболич. Карты", т. Е. Путей превращения в-в в клетке, свидетельствующей о биохим. Общности живых организмов и непрерывности обмена в-в в биосфере. Достижения Б. Широко используются в медицине, с. Х-ве (животноводстве, растениеводстве), микробиологии, вирусологии, способствуют становлению новых отраслей науки, напр. генетической инженерии и клеточной инженерии, а также пром-сти, напр. биотехнологии. В совр. Обществе высокий уровень развития Б.

- необходимое условие научно-технич. Прогресса, неотъемлемый элемент общей культуры, материального благосостояния и здоровья человека. Лит. Бpayиштейн А. Е., Некоторые черты химической интеграции процессов азотистого обмена, М., 1958. Малер Г., Кордес Ю., Основы биологической химии, пер. С англ., М., 1970. Мецлер Д., Биохимия, пер. С англ., т. 1-3, М., 1980. Уайт А. [и др.]. Основы биохимии, пер. С англ., М., 1981. Страйер Л. Биохимия, пер. С англ., т. 1-3, М., 1984Ч85. Ленинджер А., Основы химии, пер. С англ., т. 1-3, М., 1985. Ю. А. Овчинников. .