Биохимия человеческого организма

Формирование биохимии в 16–19 вв

Ста­нов­ле­ние Б. как са­мо­сто­ят. нау­ки тес­но свя­за­но с раз­ви­ти­ем др. ес­теств.-на­уч. дис­ци­п­лин (хи­мия, фи­зи­ка) и ме­ди­ци­ны. Су­ще­ст­вен­ный вклад в раз­ви­тие хи­мии и ме­ди­ци­ны в 16 – 1-й пол. 17 вв. вне­сла ят­ро­хи­мия. Её пред­ста­вите­ли ис­сле­до­ва­ли пи­ще­ва­рит. со­ки, жёлчь, про­цес­сы бро­же­ния и др., ста­ви­лись во­про­сы о пре­вра­ще­ни­ях ве­ществ в жи­вых ор­га­низ­мах. Па­ра­цельс при­шёл к вы­во­ду, что про­цес­сы, про­ис­хо­дя­щие в ор­га­низ­ме че­ло­ве­ка, яв­ля­ются хи­мич. про­цес­са­ми. Я. Силь­ви­ус боль­шое зна­че­ние при­да­вал пра­виль­но­му со­от­но­ше­нию в ор­га­низ­ме че­ло­ве­ка ки­с­лот и ще­ло­чей, на­ру­ше­ние ко­то­ро­го, как он по­ла­гал, ле­жит в ос­но­ве мн. за­бо­ле­ва­ний. Я. Б. ван Гель­монт пы­тал­ся ус­та­но­вить, за счёт че­го соз­да­ёт­ся ве­ще­ст­во рас­те­ний. В нач. 17 в. итал. учё­ный С. Сан­то­рио с по­мо­щью спе­ци­аль­но скон­ст­руи­ро­ван­ной им ка­ме­ры пы­тал­ся ус­та­но­вить со­от­но­ше­ние ко­ли­че­ст­ва при­ни­мае­мой пи­щи и вы­де­ле­ний че­ло­ве­ка.

На­уч. ос­но­вы Б. бы­ли за­ло­же­ны во 2-й пол. 18 в., че­му спо­соб­ст­во­ва­ли от­кры­тия в об­лас­ти хи­мии и фи­зи­ки (в т. ч. от­кры­тие и опи­са­ние ря­да хи­мич. эле­мен­тов и про­стых со­еди­не­ний, фор­му­ли­ров­ка га­зо­вых за­ко­нов, от­кры­тие за­ко­нов со­хра­не­ния и пре­вра­ще­ния энер­гии), ис­поль­зо­ва­ние хи­мич. ме­то­дов ана­ли­за в фи­зио­ло­гии. В 1770-х гг. А. Ла­ву­а­зье сфор­му­ли­ро­вал идею о сход­ст­ве про­цес­сов го­ре­ния и ды­ха­ния; ус­та­но­вил, что ды­ха­ние че­ло­ве­ка и жи­вот­ных с хи­мич. точ­ки зре­ния пред­став­ля­ет со­бой про­цесс окис­ле­ния. Дж. При­стли (1772) до­ка­зал, что рас­те­ния вы­де­ля­ют ки­сло­род, не­об­хо­ди­мый для жиз­ни жи­вот­ных, а голл. бо­та­ник Я. Ин­ген­ха­уз (1779) ус­та­но­вил, что очи­ще­ние «ис­пор­чен­но­го» воз­ду­ха про­из­во­дит­ся толь­ко зе­лё­ны­ми час­тя­ми рас­те­ний и толь­ко на све­ту (эти­ми ра­бо­та­ми бы­ло по­ло­же­но на­ча­ло изу­че­нию фо­то­син­те­за). Л. Спал­лан­ца­ни пред­ло­жил рас­смат­ри­вать пи­ще­ва­ре­ние как слож­ную цепь хи­мич. пре­вра­ще­ний. К нач. 19 в. из при­род­ных ис­точ­ни­ков был вы­де­лен ряд ор­га­нич. ве­ществ (мо­че­ви­на, гли­це­рин, ли­мон­ная, яб­лоч­ная, мо­лоч­ная и мо­че­вая ки­сло­ты, глю­ко­за и др.). В 1828 Ф. Вё­лер впер­вые осу­ще­ст­вил хи­мич. син­тез мо­че­ви­ны из циа­на­та ам­мо­ния, раз­вен­чав тем са­мым гос­под­ство­вав­шее до это­го вре­ме­ни пред­став­ле­ние о воз­мож­но­сти син­те­за ор­га­нич. со­еди­не­ний толь­ко жи­вы­ми ор­га­низ­ма­ми и до­ка­зав не­со­стоя­тель­ность ви­та­лиз­ма. В 1835 Й. Бер­це­ли­ус ввёл по­ня­тие ка­та­ли­за; он по­сту­ли­ро­вал, что бро­же­ние – ка­та­ли­ти­че­ский про­цесс. В 1836 голл. хи­мик Г. Я. Муль­дер впер­вые пред­ло­жил тео­рию строе­ния бел­ко­вых ве­ществ. По­сте­пен­но про­ис­хо­ди­ло на­ко­п­ле­ние дан­ных о хи­мич. со­ста­ве рас­тит. и жи­вот­ных ор­га­низ­мов и про­те­каю­щих в них хи­мич. ре­ак­ци­ях, к сер. 19 в. опи­сан ряд фер­мен­тов (ами­ла­за, пеп­син, трип­син и др.). Во 2-й пол. 19 в. бы­ли по­лу­че­ны не­ко­то­рые све­де­ния о струк­ту­ре и хи­мич. пре­вра­ще­ни­ях бел­ков, жи­ров и уг­ле­во­дов, фо­то­син­те­зе. В 1850–55 К. Бер­нар вы­де­лил гли­ко­ген из пе­че­ни и ус­та­но­вил факт его пре­вра­ще­ния в глю­ко­зу, по­сту­паю­щую в кровь. Ра­бо­та­ми И. Ф. Ми­ше­ра (1868) бы­ло по­ло­же­но на­ча­ло изу­че­нию нук­леи­но­вых ки­слот. В 1870 Ю. Ли­бих сфор­му­ли­ро­вал хи­мич. при­ро­ду дей­ст­вия фер­мен­тов (ос­нов­ные её прин­ци­пы со­хра­ня­ют своё зна­че­ние и в на­ши дни); в 1894 Э. Г. Фи­шер впер­вые ис­поль­зо­вал фер­мен­ты в ка­че­ст­ве био­ката­ли­за­то­ров хи­мич. ре­ак­ций; он при­шёл к за­клю­че­нию, что суб­страт со­от­вет­ст­ву­ет фер­мен­ту как «ключ зам­ку». Л. Пас­тер сде­лал вы­вод о том, что бро­же­ние – био­ло­гич. про­цесс, для осу­ще­ст­в­ле­ния ко­то­ро­го не­об­хо­ди­мы жи­вые дрож­же­вые клет­ки, от­верг­нув тем са­мым хи­мич. тео­рию бро­же­ния (Й. Бер­це­ли­ус, Э. Мит­чер­лих, Ю. Ли­бих), в со­от­вет­ст­вии с ко­то­рой сбра­жи­ва­ние са­ха­ров – слож­ная хи­мич. ре­ак­ция. Яс­ность в этот во­прос бы­ла окон­ча­тель­но вне­се­на по­сле то­го, как Э. Бух­нер (1897, совм. с бра­том, Г. Бух­не­ром) до­ка­зал спо­соб­ность экс­трак­та кле­ток мик­ро­ор­га­низ­мов вы­зы­вать бро­же­ние. Их ра­бо­ты спо­соб­ст­во­ва­ли по­зна­нию при­ро­ды и ме­ха­низ­ма дей­ст­вия фер­мен­тов. Вско­ре А. Гар­ден ус­та­но­вил, что бро­же­ние со­про­во­ж­да­ет­ся вклю­че­ни­ем фос­фа­та в со­еди­не­ния уг­ле­во­дов, что по­слу­жи­ло толч­ком к вы­де­ле­нию и иден­ти­фи­ка­ции фос­фор­ных эфи­ров уг­ле­во­дов и по­ни­ма­нию их клю­че­вой ро­ли в био­хи­мич. пре­вра­ще­ни­ях.

Раз­ви­тие Б. в Рос­сии в этот пе­ри­од свя­за­но с име­на­ми А. Я. Да­ни­лев­ско­го (изу­чал бел­ки и фер­мен­ты), М. В. Ненц­ко­го (ис­сле­до­вал пу­ти об­ра­зо­ва­ния мо­че­ви­ны в пе­че­ни, струк­ту­ру хло­ро­фил­ла и ге­мо­гло­би­на), В. С. Гу­ле­ви­ча (био­хи­мия мы­шеч­ной тка­ни, экс­трак­тив­ные ве­ще­ст­ва мышц), С. Н. Ви­но­град­ско­го (от­крыл хе­мо­син­тез у бак­те­рий), М. С. Цве­та (соз­дал ме­тод хро­ма­то­гра­фич. ана­ли­за), А. Н. Ба­ха (пе­ре­кис­ная тео­рия био­ло­гич. окис­ле­ния) и др. Рос. врач Н. И. Лу­нин про­ло­жил путь к изу­че­нию ви­та­ми­нов, экс­пе­ри­мен­таль­но до­ка­зав (1880) не­об­хо­ди­мость для нор­маль­но­го раз­ви­тия жи­вот­ных осо­бых ве­ществ (по­ми­мо бел­ков, уг­ле­во­дов, жи­ров, со­лей и во­ды). В кон. 19 в. сфор­ми­ро­вались пред­став­ле­ния о сход­ст­ве осн. прин­ци­пов и ме­ха­низ­мов хи­мич. пре­вра­ще­ний у разл. групп ор­га­низ­мов, а так­же об осо­бен­но­стях их об­ме­на ве­ществ (ме­та­бо­лиз­ма).

На­ко­п­ле­ние боль­шо­го ко­ли­че­ст­ва све­де­ний от­но­си­тель­но хи­мич. со­ста­ва рас­тит. и жи­вот­ных ор­га­низ­мов и про­те­каю­щих в них хи­мич. про­цес­сов при­ве­ло к не­об­хо­ди­мо­сти сис­те­ма­ти­за­ции и обоб­ще­ния дан­ных. Пер­вой ра­бо­той в этом на­прав­ле­нии стал учеб­ник И. Зи­мо­на («Handbuch der angewandten me­dicinischen Chemie», 1842). В 1842 по­яви­лась мо­но­гра­фия Ю. Ли­би­ха «Die Tierchemie oder die organische Chemie in ihrer An­wendung auf Physiologie und Pa­thologie». Пер­вый отеч. учеб­ник фи­зио­ло­гич. хи­мии был из­дан проф. Харь­ков­ско­го ун-та А. И. Ход­не­вым в 1847. Пе­рио­дич. из­да­ния ре­гу­ляр­но на­ча­ли вы­хо­дить с 1873. Во 2-й пол. 19 в. на мед. фа­куль­те­тах мн. рос­сий­ских и за­ру­беж­ных уни­вер­си­те­тов бы­ли ор­га­ни­зо­ва­ны спец. ка­фед­ры (пер­во­на­чаль­но их на­зы­ва­ли ка­фед­ра­ми ме­ди­цин­ской или функ­цио­наль­ной хи­мии). В Рос­сии впер­вые ка­фед­ры мед. хи­мии бы­ли соз­да­ны А. Я. Да­ни­лев­ским в Ка­зан­ском ун-те (1863) и А. Д. Бу­лы­гин­ским (1864) на мед. ф-те Моск. уни­вер­си­те­та.

Современное развитие биохимии

Накопление большого количества сведений относительно химического состава растительных и животных организмов и химических процессов, протекающих в них, привело к необходимости систематизации и обобщений в области Б. Первой работой в этом плане был учебник Зимона (J. E. Simon) «Handbuch der angewandten medizinischen Chemie» (1842). Очевидно, именно с этого времени термин «биологическая (физиологическая) химия» утвердился в науке.

Несколько позднее (1846) вышла в свет монография Либиха «Die Tierchemie oder die organische Chemie in ihrer Anwendung auf Physiologie und Pathologie». В России первый учебник физиологической химии был издан профессором Харьковского университета А. И. Ходневым в 1847 г. Периодическая литература по биологической (физиологической) химии регулярно начала выходить с 1873 г. в Германии.

В этом году Мали (L. R. Maly) опубликовал «Jahres-Bericht uber die Fortschritte der Tierchemie». B 1877 г. Э. Ф. Гоппе-Зейлером был основан научный журнал «Zeitschr. fur physiologische Chemie», переименованный впоследствии в «Hoppe-Seyler’s Zeitschr. fur physiologische Chemie». Позднее биохимические журналы начали издаваться во многих странах мира на английском, французском, русском и других языках.

Во второй половине 19 в. на медицинских факультетах многих русских и зарубежных университетов были учреждены специальные кафедры медицинской, или физиологической, химии. В России первая кафедра медицинской химии была организована А. Я. Данилевским в 1863 г. в Казанском ун-те. В 1864 г. А. Д. Булыгинский основал кафедру медицинской химии на медицинском ф-те Московского ун-та.

Вскоре кафедры медицинской химии, позднее переименованные в кафедры физиологической химии, возникают на медицинских факультетах других университетов. В 1892 г. начинает функционировать организованная А. Я. Данилевским кафедра физиологической химии в Военно-медицинской (медико-хирургической) академии в Петербурге. Однако чтение отдельных разделов курса физиологической химии проводилось там значительно раньше (1862— 1874) на кафедре химии (А. П. Бородин).

Подлинный расцвет Б. наступил в 20 в. В самом начале ого была сформулирована и экспериментально обоснована полипептидная теория строения белков (Э. Фишер, 1901 — 1902, и др.). Позднее был разработан ряд аналитических методов, в т. ч. микрометодов, позволяющих изучать аминокислотный состав минимальных количеств белка (несколько миллиграммов);

Читать далее:  Гриб шиитаке польза и вред для здоровья

широкое распространение получил метод хроматографии (см.), впервые разработанный русским ученым М. С. Цветом (1901 — 1910), методы рентгеноструктурного анализа (см.), «меченых атомов» (изотопной индикации), цитоспектрофотометрии, электронной микроскопии (см.). Крупных успехов добивается препаративная белковая химия, разрабатываются эффективные методы выделения и фракционирования белков и ферментов и определения их молекулярного веса [Коэн (S. Cohen), Тизелиус (A. Tiselius), Сведберг (Т. Swedberg)].

Расшифровывается первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура многих белков (в т. ч. и ферментов) и полипептидов. Синтезируется ряд важных, обладающих биологической активностью белковых веществ.

Крупнейшие заслуги в развитии этого направления связаны с именами Л. Полинга и Кори (R. Corey) — структура полипептидных цепей белка (1951); В. Виньо — структура и синтез окситоцина и вазопрессин (1953); Сэнгера (F. Sanger) — структура инсулина (1953); Стайна (W. Stein) и С. Мура — расшифровка формулы рибонуклеазы, создание автомата для определения аминокислотного состава белковых гидролизатов; Перутца (М. F.

Выдающееся значение имели работы Самнера (J. Sumner), впервые доказавшего (1926) белковую природу фермента уреазы; исследования Нортропа (J. Northrop) и Кунитца (М. Kunitz) по очистке и получению кристаллических препаратов ферментов — пепсина и других (1930); В. А. Энгельгардта о наличии АТФ-азной активности у контрактильного белка мышц миозина (1939 — 1942) и т. д.

Большое число работ посвящается изучению механизма ферментативного катализа [Михаэлис и Ментен (L. Michaelis, М. L. Menten), 1913; Р. Вильштеттер, Теорелль, Кошленд (Н. Theorell, D. E. Koshland), A. E. Браунштейн и М. М. Шемякин, 1963; Штрауб (F. В. Straub) и др.], сложных мультиферментных комплексов (С. Е. Северин, Ф. Линен и др.

), роли структуры клеток в осуществлении ферментативных реакций, природы активных и аллостерических центров в молекулах ферментов (см. Ферменты), первичной структуры ферментов [В. Шорм, Анфинсен (С. В. Anfinsen), В. Н. Орехович и др.], регуляции активности ряда ферментов гормонами (В. С. Ильин и др.). Изучаются свойства «семейств ферментов» — изоферментов [Маркерт, Каплан, Вроблевский (С. Markert, N. Kaplan, F. Wroblewski), 1960—1961].

Важным этапом в развитии Б. явилась расшифровка механизма биосинтеза белка при участии рибосом, информационной и транспортной форм рибонуклеиновых кислот [Ж. Браше, Ф. Жакоб, Моно (J. Monod), 1953—1961; А. Н. Белозерский (1959); А. С. Спирин, А. А. Баев (1957 и последующие годы)].

Блестящие работы Чаргаффа (E. Chargaff), Ж. Дейвидсона, особенно Дж. Уотсона, Ф. Крика и Уилкинса (М. Wilkins), завершаются выяснением структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты (см.). Устанавливается двухспиральная структура ДНК и роль ее в передаче наследственной информации. Осуществляется синтез нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) А.

Впервые синтезируется один из генов и фаг фх174. Вводится понятие о молекулярных болезнях, связанных с определенными дефектами в структуре ДНК хромосомного аппарата клетки (см. Молекулярная генетика). Разрабатывается теория регуляции работы цистронов (см.), ответственных за синтез различных белков и ферментов (Жакоб, Моно), продолжается изучение механизма белкового (азотистого) обмена.

Ранее классическими исследованиями И. П. Павлова и его школы раскрываются основные физиологические и биохимические механизмы работы пищеварительных желез. Особенно плодотворным было содружество лабораторий А. Я. Данилевского и М. В. Ненцкого с лабораторией И. П. Павлова, к-рое привело к выяснению места образования мочевины (в печени). Ф.

Гопкинс и его сотр. (Англия) установили значение ранее неизвестных компонентов пищи, развив на этой основе новую концепцию заболеваний, вызываемых пищевой недостаточностью. Устанавливается существование заменимых и незаменимых аминокислот, разрабатываются нормы белка в питании. Расшифровывается промежуточный обмен аминокислот — дезаминирование, переаминирование (А. Е.

Браунштейн и М. Г. Крицман), декарбоксилирование, их взаимные превращения и особенности обмена (С. Р. Мардашев и др.). Выясняются механизмы биосинтеза мочевины (Г. Кребс), креатина и креатинина, открывается и подвергается детальному изучению группа экстрактивных азотистых веществ мышц — дипептиды карнозин, карнитин, ансерин [В. С. Гулевич, Аккерманн (D. Ackermann),

С. Е. Северин и др.]. Детальному изучению подвергаются особенности процесса азотистого обмена у растений (Д. Н. Прянишников, В. Л. Кретович и др.). Особое место заняло изучение нарушений азотистого обмена у животных и человека при белковой недостаточности (С. Я. Капланский, Ю. М. Гефтер и др.). Осуществляется синтез пуриновых и пиримидиновых оснований, выясняются механизмы образования мочевой к-ты, детально исследуются продукты распада гемоглобина (пигменты желчи, кала и мочи), расшифровываются пути образования гема и механизм возникновения острых и врожденных форм порфирий и порфиринурий.

image description

Выдающиеся успехи достигнуты в расшифровке структуры важнейших углеводов [А. А. Колли, Толленс, Киллиани, Хауорт (B.C.Tollens, H. Killiani, W. Haworth) и др.] и механизмов углеводного обмена. Подробно выяснено превращение углеводов в пищеварительном тракте под влиянием пищеварительных ферментов и кишечных микроорганизмов (в частности, у травоядных животных);

уточняются и расширяются работы, посвященные роли печени в углеводном обмене и поддержании концентрации сахара в крови на определенном уровне, начатые в середине прошлого века К. Бернаром и Э. Пфлюгером, расшифровываются механизмы синтеза гликогена (при участии УДФ-глюкозы) и его распада [К. Кори, Лелуар (L. F. Leloir) и др.];

создаются схемы промежуточного обмена углеводов (гликолитический, пентозный цикл, цикл Трикарбоновых кислот); выясняется характер отдельных промежуточных продуктов обмена [Я. О. Парнас, Эмбден (G. Embden), О. Мейергоф, Л. А. Иванов, С. П. Костычев, Гарден (A. Harden), Кребс, Ф. Липманн, Коэн (S. Cohen), В. А.

Выдающиеся успехи достигнуты в расшифровке структуры липидов: фосфолипидов, цереброзидов, ганглиозидов, стеринов и стеридов [Тирфельдер, А. Виндаус, А. Бутенандт, Ружичка, Рейхштейн (H. Thierfelder, A. Ruzicka, Т. Reichstein) и др.].

Трудами М. В. Ненцкого, Ф. Кноопа (1904) и Дакина (H. Dakin) создается теория β-окисления жирных кислот. Разработка современных представлений о путях окисления (при участии коэнзима А) и синтеза (при участии малонил-КоА) жирных кислот и сложных липидов связана с именами Лелуара, Линена, Липманна, Грина (D. Е. Green), Кеннеди (Е. Kennedy) и др.

https://www.youtube.com/watch?v=ytpolicyandsafety

Значительный прогресс достигнут при изучении механизма биологического окисления. Одна из первых теорий биологического окисления (так наз. перекисная теория) была предложена А. Н. Бахом (см. Окисление биологическое). Позднее появилась теория, согласно к-рой различные субстраты клеточного дыхания подвергаются окислению и углерод их в конечном счете превращается в CO2 за счет кислорода не поглощаемого воздуха, а кислорода воды (В. И.

Палладии, 1908). В дальнейшем в разработку современной теории тканевого дыхания крупный вклад был внесен работами Г. Виланда, Тунберга (Т. Tunberg), Л. С. Штерн, О. Варбурга, Эйлера, Д. Кейлина (Н. Euler) и др. Варбургу принадлежит заслуга открытия одного из коферментов дегидрогеназ — никотинамидадениндинуклеотид фосфата (НАДФ), флавинового фермента и его простетической группы, дыхательного железосодержащего фермента, получившего впоследствии название цитохромоксидазы.

Читать далее:  Вареная картошка польза и вред для организма

Им же был предложен спектрофотометрический метод определения концентрации НАД и НАДФ (тест Варбурга), который затем лег в основу количественных методов определения целого ряда биохимических компонентов крови и тканей. Кейлин установил роль в цепи дыхательных катализаторов железосодержащих пигментов (цитохромов).

Ста­нов­ле­ние совр. Б. про­изош­ло в 1-й пол. 20 в. Его на­ча­ло от­ме­че­но от­кры­ти­ем ви­та­ми­нов и гор­мо­нов, оп­ре­де­ле­на их роль в ор­га­низ­ме. В 1902 Э. Г. Фи­шер пер­вым син­те­зи­ро­вал пеп­ти­ды, ус­та­но­вив тем са­мым при­ро­ду хи­мич. свя­зи ме­ж­ду ами­но­кис­ло­та­ми в бел­ках. В 1912 польск. био­хи­мик К. Функ вы­де­лил ве­ще­ст­во, пре­дот­вра­щаю­щее раз­ви­тие по­ли­нев­ри­та, и на­звал его ви­та­ми­ном. По­сле это­го по­сте­пен­но бы­ли от­кры­ты мн. ви­та­ми­ны, и ви­та­ми­но­ло­гия ста­ла од­ним из раз­де­лов Б., а так­же нау­ки о пи­та­нии. В 1913 Л. Ми­ха­эли­сом и М. Мен­тен (Гер­ма­ния) бы­ли раз­ра­бо­та­ны тео­ре­тич. ос­но­вы фер­мен­та­тив­ных ре­ак­ций, сфор­му­ли­ро­ва­ны ко­ли­че­ст­вен­ные за­ко­но­мер­но­сти био­ло­гич. ка­та­ли­за; ус­та­нов­ле­на струк­ту­ра хло­ро­фил­ла (Р. Виль­штет­тер, А. Штоль, Гер­ма­ния). В нач. 1920-х гг. А. И. Опа­рин сфор­му­ли­ро­вал об­щий под­ход к хи­мич. по­ни­ма­нию про­бле­мы воз­ник­но­ве­ния жиз­ни. Впер­вые бы­ли по­лу­че­ны в кри­стал­лич. ви­де фер­мен­ты уреа­за (Дж. Сам­нер, 1926), хи­мот­рип­син, пеп­син и трип­син (Дж. Нор­троп, 1930-е гг.), что по­слу­жи­ло до­ка­за­тель­ст­вом бел­ко­вой при­ро­ды фер­мен­тов и толч­ком для бы­ст­ро­го раз­ви­тия эн­зи­мо­ло­гии. В эти же го­ды Х. А. Кребс опи­сал ме­ха­низм син­те­за мо­че­ви­ны у по­зво­ноч­ных в хо­де ор­ни­ти­но­во­го цик­ла (1932); А. Е. Бра­ун­штейн (1937, совм. с М. Г. Криц­ман) от­крыл ре­ак­цию пе­ре­ами­ни­ро­ва­ния как про­ме­жу­точ­ное зве­но био­син­те­за и рас­па­да ами­но­кис­лот; О. Г. Вар­бург вы­яс­нил при­ро­ду фер­мен­та, реа­ги­рую­ще­го с кис­ло­ро­дом в тка­нях. В 1930-х гг. за­вер­шил­ся ос­нов­ной этап изу­че­ния при­ро­ды ос­но­во­по­ла­гаю­щих био­хи­мических про­цес­сов. Ус­та­нов­ле­на по­сле­до­ва­тель­ность ре­ак­ций рас­па­да уг­ле­во­дов в хо­де гли­ко­ли­за и бро­же­ния (О. Мей­ергоф, Я. О. Пар­нас), пре­вра­ще­ния пи­ро­ви­но­град­ной ки­сло­ты в цик­лах ди- и три­кар­бо­но­вых ки­слот (А. Сент-Дьёр­дьи, Х. А. Кребс, 1937), от­кры­то фо­то­раз­ло­же­ние во­ды (Р. Хилл, Ве­ли­ко­бри­та­ния, 1937). Ра­бо­та­ми В. И. Пал­ла­ди­на, А. Н. Ба­ха, Г. Ви­лан­да, швед. био­хи­ми­ка Т. Тун­бер­га, О. Г. Вар­бур­га и англ. био­хи­ми­ка Д. Кей­ли­на за­ло­же­ны ос­но­вы со­вре­менных пред­став­ле­ний о внут­ри­кле­точ­ном ды­ха­нии. Из мы­шеч­ных экс­трак­тов бы­ли вы­де­ле­ны аде­но­зин­три­фос­фат (АТФ) и креа­тин­фос­фат. В СССР ра­бо­та­ми В. А. Эн­гель­гард­та (1930) и В. А. Бе­ли­це­ра (1939) по окис­ли­тель­но­му фос­фо­ри­ли­ро­ва­нию и ко­ли­че­ст­вен­ной ха­рак­те­ри­сти­ке это­го про­цес­са было по­ло­же­но на­ча­ло совр. био­энер­ге­ти­ке. Позд­нее Ф. Лип­ман раз­ра­бо­тал пред­став­ле­ния о бо­га­тых энер­ги­ей фос­фор­ных со­еди­не­ни­ях, ус­та­но­вил центр. роль АТФ в био­энер­ге­ти­ке клет­ки. От­кры­тие ДНК у рас­те­ний (рос. био­хи­ми­ки А. Н. Бе­ло­зер­ский и А. Р. Ки­зель, 1936) спо­соб­ст­во­ва­ло при­зна­нию био­хи­мич. един­ст­ва рас­тит. и жи­вот­но­го ми­ра. В 1948 А. А. Крас­нов­ский от­крыл ре­ак­цию об­ра­ти­мо­го фо­то­хи­мич. вос­ста­нов­ле­ния хло­ро­фил­ла, зна­чит. ус­пе­хи бы­ли дос­тиг­ну­ты в вы­яс­не­нии ме­ха­низ­ма фо­то­син­те­за (М. Кал­вин).

Даль­ней­шее раз­ви­тие Б. свя­за­но с изу­че­ни­ем струк­ту­ры и функ­ции ря­да бел­ков, раз­ра­бот­кой осн. по­ло­же­ний тео­рии фер­мен­та­тив­но­го ка­та­ли­за, ус­та­нов­ле­ни­ем прин­ци­пи­аль­ных схем об­ме­на ве­ществ и др. Про­гресс Б. во 2-й пол. 20 в. в зна­чит. сте­пе­ни обу­слов­лен раз­ви­ти­ем но­вых ме­то­дов. Бла­го­да­ря усо­вер­шен­ст­во­ва­нию ме­то­дов хро­ма­то­гра­фии и элек­тро­фо­ре­за ста­ла воз­мож­ной рас­шиф­ров­ка по­сле­до­ва­тель­но­стей ами­но­кис­лот в бел­ках и нук­лео­ти­дов в нук­леи­но­вых ки­сло­тах. Рент­ге­но­струк­тур­ный ана­лиз по­зво­лил оп­ре­де­лить про­стран­ст­вен­ную струк­ту­ру мо­ле­кул ря­да бел­ков, ДНК и др. со­еди­не­ний. С по­мо­щью элек­трон­ной мик­ро­ско­пии бы­ли от­кры­ты ра­нее не­из­вест­ные кле­точ­ные струк­ту­ры, бла­го­да­ря ульт­ра­цен­три­фу­ги­ро­ва­нию вы­де­ле­ны разл. кле­точ­ные ор­га­нел­лы (в т. ч. яд­ро, ми­то­хон­д­рии, ри­бо­со­мы); ис­поль­зо­ва­ние изо­топ­ных ме­то­дов да­ло воз­мож­ность по­нять слож­ней­шие пу­ти пре­вра­ще­ния ве­ществ в ор­га­низ­мах и т. д. Важ­ное ме­сто в био­хи­мич. ис­сле­до­ва­ни­ях за­ня­ли разл. ви­ды ра­дио- и оп­ти­че­ской спек­тро­ско­пии, масс-спек­тро­ско­пии. Л. По­линг (1951, совм. с Р. Ко­ри) сфор­му­ли­ро­вал пред­став­ле­ния о вто­рич­ной струк­ту­ре бел­ка, Ф. Сен­гер рас­шиф­ро­вал (1953) струк­ту­ру бел­ко­во­го гор­мона ин­су­ли­на, а Дж. Кен­д­рю (1960) оп­ре­де­лил про­стран­ст­вен­ную струк­ту­ру мо­ле­ку­лы ми­ог­ло­би­на. Бла­го­да­ря усо­вер­шен­ст­во­ва­нию ме­то­дов ис­сле­до­ва­ния бы­ло вне­се­но мно­го но­во­го в пред­став­ле­ния о струк­ту­ре фер­мен­тов, фор­ми­ро­ва­нии их ак­тив­но­го цен­тра, об их ра­боте в со­ста­ве слож­ных ком­плек­сов. По­сле ус­та­нов­ле­ния ро­ли ДНК как ве­ще­ст­ва на­след­ст­вен­но­сти (О. Эве­ри, 1944) осо­бое вни­ма­ние об­ра­ща­ет­ся на нук­леи­но­вые ки­сло­ты и их уча­стие в про­цес­се пе­ре­да­чи при­зна­ков ор­га­низ­ма по на­след­ст­ву. В 1953 Дж. Уот­сон и Ф. Крик пред­ло­жи­ли модель про­стран­ст­вен­ной струк­ту­ры ДНК (т. н. двой­ная спи­раль), увя­зав её строе­ние с био­ло­гич. функ­ци­ей. Это со­бы­тие яви­лось пе­ре­лом­ным мо­мен­том в раз­ви­тии Б. и био­ло­гии в це­лом и по­слу­жи­ло ос­но­ва­ни­ем для вы­де­ле­ния из Б. но­вой нау­ки – мо­ле­ку­ляр­ной био­ло­гии. Ис­сле­до­ва­ния по струк­ту­ре нук­леи­но­вых ки­слот, их ро­ли в био­син­те­зе бел­ка и яв­ле­ни­ях на­след­ст­вен­но­сти свя­за­ны так­же с име­на­ми Э. Чар­гаффа, А. Корн­бер­га, С. Очоа, Х. Г. Ко­ра­на, Ф. Сен­ге­ра, Ф. Жа­ко­ба и Ж. Мо­но, а так­же рос. учё­ных А. Н. Бе­ло­зер­ско­го, А. А. Бае­ва, Р. Б. Хе­си­на-Лу­рье и др. Изу­че­ние струк­ту­ры био­по­ли­ме­ров, ана­лиз дей­ст­вия био­ло­ги­че­ски ак­тив­ных низ­ко­мо­ле­ку­ляр­ных при­род­ных со­еди­не­ний (ви­та­ми­ны, гор­мо­ны, ал­ка­лои­ды, ан­ти­био­ти­ки и др.) при­ве­ли к не­об­хо­ди­мо­сти ус­та­нов­ле­ния свя­зи ме­ж­ду строе­ни­ем ве­ще­ст­ва и его био­ло­гич. функ­ци­ей. В свя­зи с этим по­лу­чи­ли раз­ви­тие ис­сле­до­ва­ния на гра­ни био­ло­гич. и ор­га­нич. хи­мии. Это на­прав­ле­ние ста­ло на­зы­вать­ся био­ор­га­ни­че­ской хи­ми­ей. В 1950-х гг. на сты­ке Б. и не­ор­га­нич. хи­мии как са­мо­сто­ят. дис­ци­п­ли­на сфор­ми­ро­ва­лась био­не­ор­га­ни­че­ская хи­мия.

К чис­лу не­со­мнен­ных ус­пе­хов Б. от­но­сят­ся: от­кры­тие уча­стия био­ло­гич. мем­бран в ге­не­ра­ции энер­гии и по­сле­дую­щие ис­сле­до­ва­ния в об­лас­ти био­энер­ге­ти­ки; ус­та­нов­ле­ние пу­тей пре­вра­ще­ния наи­бо­лее важ­ных про­дук­тов об­ме­на ве­ществ; по­зна­ние ме­ха­низ­мов пе­ре­да­чи нерв­но­го воз­бу­ж­де­ния, био­хи­мич. ос­нов выс­шей нерв­ной дея­тель­но­сти; вы­яс­не­ние ме­ха­низ­мов пе­ре­да­чи ге­не­тич. ин­фор­ма­ции, ре­гу­ля­ции важ­ней­ших био­хи­мич. про­цес­сов в жи­вых ор­га­низ­мах (кле­точ­ная и меж­кле­точ­ная сиг­на­ли­за­ция) и мн. дру­гие.

Б. яв­ля­ет­ся не­отъ­ем­ле­мой ча­стью фи­зи­ко-хи­мич. био­ло­гии – ком­плек­са взаи­мо­свя­зан­ных и тес­но пе­ре­пле­тён­ных меж­ду со­бой на­ук, ко­то­рый вклю­ча­ет так­же био­фи­зи­ку, био­ор­га­нич. хи­мию, мо­ле­ку­ляр­ную и кле­точ­ную био­ло­гию и др., изу­чаю­щих фи­зич. и хи­мич. ос­но­вы жи­вой ма­те­рии. Био­хи­мич. ис­сле­до­ва­ния ох­ва­ты­ва­ют ши­ро­кий круг про­блем, ре­ше­ние ко­то­рых осу­ще­ст­в­ля­ет­ся на сты­ке не­сколь­ких на­ук. Напр., био­хи­мич. ге­не­ти­ка изу­ча­ет ве­ще­ст­ва и про­цес­сы, уча­ст­вую­щие в реа­ли­за­ции ге­не­тич. ин­фор­ма­ции, а так­же роль разл. ге­нов в ре­гу­ля­ции био­хи­мич. про­цес­сов в нор­ме и при разл. ге­не­тич. на­ру­ше­ни­ях ме­та­бо­лиз­ма. Био­хи­мич. фар­ма­ко­ло­гия ис­сле­ду­ет мо­ле­ку­ляр­ные ме­ха­низ­мы дей­ст­вия ле­кар­ст­вен­ных средств, спо­соб­ст­вуя раз­ра­бот­ке бо­лее со­вер­шен­ных и безо­пас­ных пре­па­ра­тов, им­му­но­хи­мия – струк­ту­ру, свой­ст­ва и взаи­мо­дей­ст­вия ан­ти­тел (им­му­ног­ло­бу­ли­нов) и ан­ти­ге­нов. На совр. эта­пе Б. ха­рак­те­ри­зу­ет­ся ак­тив­ным при­вле­че­ни­ем ши­ро­ко­го ме­то­дич. ар­се­на­ла смеж­ных дис­ци­п­лин. Да­же та­кой тра­диционный раз­дел Б., как эн­зи­мо­ло­гия, при ха­рак­те­ри­сти­ке био­ло­ги­че­ской ро­ли кон­крет­но­го фер­мен­та, ред­ко об­хо­дит­ся без на­прав­лен­но­го му­та­ге­не­за, вы­клю­че­ния ге­на, ко­ди­рую­ще­го ис­сле­дуе­мый фер­мент в жи­вых ор­га­низ­мах, или, на­обо­рот, его по­вы­шен­ной экс­прес­сии.

Хо­тя осн. пу­ти и об­щие прин­ци­пы об­ме­на ве­ществ и энер­гии в жи­вых сис­темах мож­но счи­тать ус­та­нов­лен­ны­ми, мно­же­ст­во де­та­лей ме­та­бо­лиз­ма и осо­бен­но его ре­гу­ля­ции ос­та­ют­ся не­из­вест­ны­ми. Осо­бен­но ак­ту­аль­но вы­яс­не­ние при­чин на­ру­ше­ний ме­та­бо­лиз­ма, при­во­дя­щих к тя­жё­лым «био­хи­ми­че­ским» бо­лез­ням (разл. фор­мы диа­бе­та, ате­росклероз, зло­ка­че­ст­вен­ное пе­ре­ро­ж­де­ние кле­ток, ней­ро­де­ге­не­ра­тив­ные за­бо­ле­ва­ния, цир­ро­зы и мн. др.), и на­уч. обос­но­ва­ние его на­прав­лен­ной кор­рек­ции (соз­да­ние ле­кар­ст­вен­ных средств, дие­ти­че­ские ре­ко­мен­да­ции). Ис­поль­зо­ва­ние био­хи­мич. ме­то­дов по­зво­ля­ет вы­явить важ­ные био­ло­гич. мар­ке­ры разл. за­бо­ле­ва­ний и пред­ло­жить эф­фек­тив­ные спо­со­бы их ди­аг­но­сти­ки и ле­че­ния. Так, оп­ре­де­ле­ние в кро­ви кар­ди­ос­пе­ци­фич­ных бел­ков и фер­мен­тов (тро­по­нин Т и изо­фер­мент креа­тин­ки­на­зы мио­кар­да) по­зво­ля­ет осу­ще­ст­в­лять ран­нюю ди­аг­но­сти­ку ин­фарк­та мио­кар­да. Важ­ная роль от­во­дит­ся Б. пи­та­ния, изу­чаю­щей хи­мич. и био­хи­мич. ком­по­нен­ты пи­щи, их цен­ность и зна­че­ние для здо­ро­вья че­ло­ве­ка, влия­ние хра­не­ния пи­ще­вых про­дук­тов и их об­ра­бот­ки на ка­че­ст­во пи­щи. Сис­тем­ный под­ход в изу­че­нии всей со­во­куп­но­сти био­ло­гич. мак­ро­мо­ле­кул и низ­ко­мо­ле­ку­ляр­ных ме­та­бо­ли­тов кон­крет­ной клет­ки, тка­ни, ор­га­на или ор­га­низ­ма оп­ре­де­лён­но­го ви­да при­вёл к по­яв­ле­нию но­вых дис­ци­п­лин. К их чис­лу от­но­сят­ся ге­но­ми­ка (ис­сле­ду­ет всю со­во­куп­ность ге­нов ор­га­низ­мов и осо­бен­но­сти их экс­прессии), транс­крип­томи­ка (ус­та­нав­ли­ва­ет ко­ли­че­ст­вен­ный и ка­че­ст­вен­ный со­став мо­ле­кул РНК), про­те­о­ми­ка (ана­ли­зи­ру­ет всё мно­го­об­ра­зие бел­ко­вых мо­ле­кул, ха­рак­тер­ных для ор­га­низ­ма) и ме­та­бо­ло­ми­ка (изу­ча­ет все ме­та­бо­ли­ты ор­га­низ­ма или его отд. кле­ток и ор­га­нов, об­ра­зую­щие­ся в про­цес­се жиз­не­дея­тель­но­сти), ак­тив­но ис­поль­зую­щие био­хи­мич. стра­те­гию и био­хи­мич. ме­то­ды иссле­до­ва­ний. По­лу­чи­ла раз­ви­тие при­клад­ная об­ласть ге­но­ми­ки и про­те­о­ми­ки – био­ин­же­не­рия, свя­зан­ная с на­прав­лен­ным кон­ст­руи­ро­ва­ни­ем ге­нов и бел­ков. На­зван­ные вы­ше на­прав­ле­ния по­рож­де­ны в рав­ной ме­ре Б., мо­ле­ку­ляр­ной био­ло­ги­ей, ге­не­ти­кой и био­ор­га­ни­че­ской хи­ми­ей.

Читать далее:  Кока кола польза и вред для организма

Некоторые перспективы развития биохимии

Биохимические центры в СССР. В системе АН СССР функционируют Институт биохимии им. А. Н. Баха, Институт молекулярной биологии, Институт химии природных соединений, Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова, Институт белка, Институт физиологии и биохимии растений, Институт биохимии и физиологии микроорганизмов, филиал Института биохимии УССР, Институт биохимии Арм. ССР и др.

В системе АМН СССР имеются Институт биологической и медицинской химии, Институт экспериментальной эндокринологии и химии гормонов, Институт питания, Отдел биохимии Института экспериментальной медицины. Существует также ряд биохимических лабораторий в других институтах и научных учреждениях АН СССР, АМН СССР, академиях союзных республик, в вузах (кафедры биохимии Московского, Ленинградского и других университетов, ряда медицинских институтов, Военно-медицинской академии и т. д.

Научные учреждения, общества и периодические издания

На­уч. ис­сле­до­ва­ния в об­лас­ти Б. про­во­дят­ся во мн. спе­циа­ли­зир. н.-и. ин­сти­ту­тах и ла­бо­ра­то­ри­ях. В Рос­сии они на­хо­дят­ся в сис­те­ме РАН (в т. ч. Ин-т био­хи­мии, Ин-т эво­лю­ци­он­ной фи­зио­ло­гии и био­хи­мии, Ин-т фи­зио­ло­гии рас­те­ний, Ин-т био­хи­мии и фи­зи­о­ло­гии мик­ро­ор­га­низ­мов, Си­бир­ский ин-т фи­зио­ло­гии и био­хи­мии ра­сте­ний, Ин-т мо­ле­ку­ляр­ной био­ло­гии, Ин-т био­ор­га­нич. хи­мии), от­рас­ле­вых ака­де­мий (в т. ч. Ин-т био­мед­хи­мии РАМН), ря­да ми­ни­стерств. Ра­бо­ты по Б. ве­дут­ся в ла­бо­ра­то­ри­ях и на мно­го­числ. ка­фед­рах Б. ву­зов. Спе­циа­ли­стов-био­хи­ми­ков и за ру­бе­жом, и в РФ го­то­вят на хи­мич. и био­ло­гич. ф-тах уни­вер­си­те­тов, имею­щих специальные ка­фед­ры; био­хи­ми­ков бо­лее уз­ко­го про­фи­ля – в ме­ди­цин­ских, тех­но­ло­гич., с.-х. и др. ву­зах.

В боль­шин­ст­ве стран су­ще­ст­ву­ют на­уч. био­хи­мич. об­ще­ст­ва, объ­е­ди­нён­ные в Ев­ро­пей­скую фе­де­ра­цию био­хи­ми­ков (Federation of European Biochemical Societies, FEBS) и в Ме­ж­ду­народный со­юз био­хи­ми­ков и мо­ле­ку­ляр­ных био­ло­гов (­International Union of Biochemistry, IUBMB). Эти ор­га­ни­за­ции со­би­ра­ют сим­по­зиу­мы, кон­фе­рен­ции, а так­же кон­грес­сы. В Рос­сии Все­со­юз­ное био­хи­мич. об-во с мно­гочисл. рес­пуб­ли­кан­ски­ми и го­род­ски­ми от­де­ле­ния­ми бы­ло соз­да­но в 1959 (с 2002 Об-во био­хи­ми­ков и мо­ле­ку­ляр­ных био­ло­гов).

Ве­ли­ко ко­ли­че­ст­во пе­рио­дич. из­да­ний, в ко­то­рых пуб­ли­ку­ют­ся ра­бо­ты по Б. Наи­бо­лее из­вест­ны: «Journal of Biologi­cal Chemistry» (Balt., 1905), «Bioche­mistry» (Wash., 1964), «Biochemical Jour­nal» (L., 1906), «Phytochemistry» (Oxf.; N. Y., 1962), «Biochimica et Biophisica Acta» (Amst., 1947) и мн. др.; еже­год­ни­ки: «Annual Review of Biochemistry» (Stanford, 1932), «Advances in Enzymo­logy and Related Subjects of Bioche­mistry» (N. Y., 1945), «Advances in Pro­tein Chemistry» (N. Y., 1945), «Febs Journal» (пер­во­на­чаль­но «European Jour- nal of Biochemistry», Oxf., 1967), «Febs letters» (Amst., 1968), «Nucleic Acids Research» (Oxf., 1974), «Biochimie» (P., 1914; Amst., 1986), «Trends in Bioche­mical Sciences» (Elsevier, 1976) и др. В Рос­сии ре­зуль­та­ты экс­пе­рим. ис­сле­до­ва­ний пе­ча­та­ют­ся в жур­на­лах «Био­хи­мия» (М., 1936), «Фи­зио­ло­гия рас­те­ний» (М., 1954), «Жур­нал эво­лю­ци­он­ной био­хи­мии и фи­зио­ло­гии» (СПб., 1965), «При­клад­ная био­хи­мия и мик­ро­био­ло­гия» (М., 1965), «Био­ло­ги­че­ские мем­бра­ны» (М., 1984), «Ней­ро­хи­мия» (М., 1982) и др., об­зор­ные ра­бо­ты по Б. – в жур­на­лах «Ус­пе­хи со­вре­мен­ной био­ло­гии» (М., 1932), «Ус­пе­хи хи­мии» (М., 1932) и др.; еже­год­ник «Ус­пе­хи био­ло­ги­че­ской хи­мии» (М., 1950).

Радиационная биохимия

Библиография: Афонский С. И. Биохимия животных, М., 1970; Биохимия, под ред. H. Н. Яковлева, М., 1969; ЗбарекиЙ Б. И., Иванов И. И. и М а р-д а ш e в С. Р. Биологическая химия, JI., 1972; Кретович В. JI. Основы биохимии растений, М., 1971; JI e н и н д-ж e р А. Биохимия, пер. с англ., М., 1974; Макеев И. А., Гулевич В. С. иБроуде JI. М.

Курс биологической химии, JI., 1947; Малер Г. Р. и КордесЮ. Г. Оснопы биологической химии, пер. с англ., М., 1970; Фердман Д. JI. Биохимия, М., 1966; Филиппович Ю. Б. Основы биохимии, М., 1969; III т р а у б Ф. Б. Биохимия, пер. с венгер., Будапешт, 1965; R а р о р о г t S. М. Medizinische Bioc-hemie, B., 1962.

Биохимия человеческого организма

Периодические издания — Биохимия, М., с 1936; Вопросы медицинской химии, М., с 1955; Журнал эволюционной биохимии и физиологии, М., с 1965; Известия АН СССР, Серия биологические науки, М., с 1958; Молекулярная биология, М., с 1967; Украшський бюхем1чний журнал, Кшв, с 1946 (1926—1937 — Науков1 записки Украшського бюхемичного шети-туту, 1938—1941 — Бюхем1чний журнал);

Успехи биологической химии, JI., с 1924; Успехи современной биологии, М., с 1932; Annual Review of Biochemistry, Stanford, с 1932; Archives of Biochemistry and Biophysics, N. Y., с 1951 (1942—1950 — Archives of Biochemistry); Biochemical Journal, L., с 1906; Biochemische Zeitsch-rift, В., с 1906; Biochemistry, Washington, с 1964;

Biochimica et biophysica acta, N. Y.— Amsterdam, с 1947; Bulletin de la Soci6t{amp}lt;5 de chimie biologique, P., с 1914; Comparative Biochemistry and Physiology, L., с 1960; Hoppe-Seyler’s Zeitschrift fiir physiologische Chemie, В., с 1877; Journal of Biochemistry, Tokyo, с 1922; Journal of Biological Chemistry, Baltimore, с 1905;

Б. радиационная — Кузин А. М. Радиационная биохимия, М., 1962; P о -манцев Е. Ф. и д р. Ранние радиационно-биохимические реакции, М., 1966; Федорова Т. А., Терещенко О. Я. и М а з у р и к В. К. Нуклеиновые кислоты и белки в организме при лучевом поражении, М., 1972; Черкасова Л. С. и д р. Ионизирующее излучение и обмен веществ, Минск, 1962, библиогр.; Altman К. I., Gerber G. В. а. О k a d a S. Radiation biochemistry, v. 1—2, N. Y.— L., 1970.

https://www.youtube.com/watch?v=ytadvertise

И. И. Иванов; Т. А. Федорова (рад.).

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
ImmunGid