Біохімія - хімічна енциклопедія

БІОХІМІЯ

БІОХІМІЯ (Біол. Хімія), вивчає хім. склад і структуру в-в, що містяться в живих організмах. шляхи і способи регуляції їх метаболізму. а також енергетичних. забезпечення процесів, що відбуваються в клітині і організмі. Становлення біохімії як науки відбулося на рубежі 19 і 20 ст.- термін "біохімія" запропонований в 1903 К. Нейберга.

Витоки биохим. знань виявляються в працях вчених античного періоду. Перші відомості про склад ростить. і тваринних тканин почали з`являтися в середні століття, коли об`єктами хім. аналізу ставали лек. рослини, органи і тканини тварин. Зародження наукових основ біохімії почалося в 2-й пол. 18 в. завдяки застосуванню хім. методів аналізу в фізіології. Так, в 70-х рр. було встановлено, що Про₂ атмосфери споживається тваринами і виділяється рослинами, доведено, що дихання людини і тварин з хім. точки зору являє собою процес окислення (A. JIaвуазье 1770). У ці ж роки виконані дослідження, що призвели до відкриття фотосинтезу (Дж. Прістлі, 1772- Я. Інгехауз, 1779), а Л. Спалланцани було показано, що процес травлення можна розглядати як складну ланцюг хім. перетворень.

До поч. 19 в. поступово сформувалися поняття про білки. жирах. вуглеводах. орг. к-тах- з прир. джерел (рослинних і тваринних) був виділений ряд орг. в-в: сечовина з сечі (Г. Руел), гліцерин. лимонна, яблучна, молочна і сечова к-ти (К. Шеєле), аспарагін (Л. Воклен) глюкоза і ін. У 1828 Ф. Велер синтезував сечовину з цианата амонію. показавши тим самим неспроможність вчення про життєву силу (віталізму). При дослідженні бродіння були отримані нові важливі відомості про метаболізм в-в в живих організмах. Хім. ур-ня спиртового бродіння глюкози запропоновано в 1815 Ж. Гей-Люссак. У 1837 Й. Берцеліус постулював, що бродіння - каталитич. процес-Ю. Лібіх вважав, що дріжджі (їх Л. Пастер відносив до живих організмів), що викликають бродіння є каталізатор. У 1877 М. М. Манассеина в Росії встановила, що здатністю зброджувати цукор мають і вбиті дріжджі. Для подібного роду каталитич. агентів В. Кюне запропонував назву "ензим" (в пер. з грец. - "закваска"). У 1897 брати Е. і П. Бухнера отримали безклітковий екстракт дріжджів (зимазу), що викликає бродіння. З подальшого потім інтенсивного вивчення св-в дріжджових екстрактів бере початок сучасна. ензимологія. До ін. Найважливішим досягненням біохімії 2-й пол. 19 в. відносяться виділення глікогену з печінки і виявлення його перетворення в глюкозу. що надходить в кров (К. Бернар, -1850-55), відкриття дезоксирибонуклеїнової к-ти (Ф. Мішер, _1869), виявлення специфічності ферментативного каталізу (концепція "ключ-замок", Е. Фішер, 1894), обгрунтування поліпептидного теорії будови білка (Ф. Гофмейстер, Е. Фішер, 1902), розробка методів виділення і вивчення мітохондрій (Г. Альтман, 1890), перша згадка про вітаміни (X. Ейкман, 1896). У ці ж роки сформульовані осн. положення вчення про спадковість (Г. Мендель, 1866), запропонована перекисна теорія біол. окислення (А. Н. Бах, 1897), відкритий хемосинтез у мікроорганізмів (С. Н. Виноградський, 1887), з`ясована природа піщеваріт. ферментів (І. П. Павлов, 1902), здійснено відділення панкреатіч. амілази від трипсину (А.Я. Данилевський, 1862) 1-я пів. 20 в. була періодом становлення фундам. биохим. концепцій. У ензимології розроблені теорегіч. основи кінетики ферментативних р-ций (Л. Міхаеліс, М. Ментен, 1913), вперше отримані в кристалічних. вигляді ферменти уреаза. пепсин і трипсин (Дж. Самнер, Дж. Нортроп, 20-30-і рр.), для вивчення ферментсубстратних комплексів стали використовувати фотометріч. методи (Б. Чана, 40-і рр.). В кінці 20-х рр. були виділені з м`язових екстрактів АТФ і креатинфосфату. відкрита АТФ-азная активність міозину (В.А. Енгельгардт, М.Н. Любимова 1939), в 40-і рр. Ф. Ліпманом розроблені уявлення про високоенергетіч. фосфатах і встановлена центральна роль АТФ в біоенергетиці клітини. В області вивчення біол. окислення і метаболич. циклів був відкритий "дихальний фермент" цітохррмоксідаза (О. Варбург 1912), сформульована концепція дихального фосфорилювання (В. А. Енгельгардт, 1931), проведено кількостей, вивчення окислить. фосфорилювання в р-ціях гліколізу (В. А. Беліцер, 1937). Відкрито р-ція трансаминирования (А. Е. Браунштейн, 1938), цикли сечовини і трикарбонових к-т (X. Кребс, 1933, 1937), були відкриті флавопротеиди (1932), нікотінаміднуклеотіди (О. Варбург, У. Ейлер, 1936 ). Слідом за встановленням структури хлорофила (Р. Вильштеттер, А. Штоль, 1913), значить. успіх досягнутий в з`ясуванні механізму фотосинтезу (М. Калвін, 1948). У 40-і рр.

Л. Лелуара відкриті осн. шляхи біосинтезу вуглеводів. А. Сент-Дьyoрдьі виділив аскорбінову к-ту (20-30-і рр.). Відкриття ДНК у рослин (А. Н. Білозерський, 1936) сприяло визнанню биохим. єдності ростить. і тваринного світу.

У ці роки створені нові фіз.-хім. методи аналізу. Були закладені основи хроматографіч. методів (М. С. Колір, 1906). У 20-х рр. Т. Сведберг запропонував використовувати для седиментації білків ультрацентрифугу. незабаром цим методом було виділено ряд вірусів. У 30-х рр. А. Тізеліус закладені основи електрофорезу. в 1944 А. Мартіном і ін. створена розподілить. хроматографія. для визначення структури прир. соед. вперше став використовуватися рентгеноструктурний аналіз (Д. Кроуфут-Ходжкин, 40-і рр.). Завдяки використанню фіз.-хім. методів в 50-х рр. досягнуті великі успіхи у вивченні двох найважливіших класів біополімерів-білків і нуклеїнових к-т: Е. Чаргафф провів детальний хім. аналіз нуклеїнових к-т, відкрита подвійна спіраль ДНК (Дж. Уотсон і Ф. Крик, 1953), визначена структура інсуліну (Ф. Сенгер, 1953), одночасно здійснено синтез пептидних гормонів-окситоцину і вазопресину (Дю Віньо, 1953), відкритий один з елементів просторової структури білків спіраль (Л. Полінг, 1951). У ці роки Р. Замечнік відкриті рибосоми. що послужило стимулом для вивчення механізму синтезу білка.

На основі класичного. біохімії в цей період виникли самостійно. науки - молекулярна біологія та біоорганічна хімія. Науковий напрямок, що об`єднує ці науки з біофізики, отримало назву фіз.-хім. біології. Суч. період у розвитку біохімії характеризується новими досягненнями у вивченні живої матерії. В області ензимології досліджені сотні ферментних систем, у мн. випадках встановлено механізм їх каталитич. дії. Нові концепції виникли в області біохімії гормонів. зокрема в зв`язку з роллю аденілатціклазной системи-в галузі біоенергетики. де було відкрито участь в генерації енергії клітинних мембран. в пізнанні механізмів передачі нервового збудження і биохим. основ вищої нервової діяльності та ін. В даний час встановлено в загальних рисах механізм передачі генетичної. інформації, що реалізується при реплікації. транскрипції і трансляції. розроблені методи отримання та визначення структури окремих генів. по суті завершено складання "метаболич. карти", тобто шляхів перетворення в-в в клітці. що свідчить про биохим. спільності живих організмів і безперервності обміну в-в в біосфері.

Досягнення біохімії широко використовуються в медицині, с. сільському господарстві (тваринництві, рослинництві), мікробіології, вірусології, сприяють становленню нових галузей науки, напр. генетичної інженерії і клітинної інженерії. а також пром-сти, напр. біотехнології. В суч. суспільстві високий рівень розвитку біохімії - необхідна умова науково-технічні. прогресу, невід`ємний елемент загальної культури, матеріального добробуту та здоров`я людини.

===
Ісп. література для статті «БІОХІМІЯ». Бpayіштейн А. Е. Деякі риси хімічної інтеграції процесів азотистого обміну, М. 1958 Малер Г. Кордес Ю. Основи біологічної хімії. пер. з англ. М. 1970 Мецлер Д. Біохімія, пер. з англ. т. 1-3, М. 1980 Уайт А. [и др.]. Основи біохімії, пров. з англ. М. 1981- Страйер Л. Біохімія, пер. з англ. т. 1-3, М. 1984-85- Ленинджер А. Основи хімії. пер. з англ. т. 1-3, М. 1985. Ю. А. Овчинников.