БИОХИМИЯ

Наука биохимия представляет собой нечто значительно более широкое, чем приложение химии к биологическим проблемам. Это скорее попытка выявить и в конечном счете воспроизвести те значительно более топкие и регулируемые химические процессы, которые происходят в живых организмах. Биохимия выросла из изучения процесса брожения, и датой утверждения ее как самостоятельной отрасли науки можно, несколько произвольно, считать открытие, сделанное Э. Бухнером (1860 — 1917) в 1897 году почти случайно, когда он обнаружил, что размятые дрожжи могли вызывать брожение в сахаре, несмотря на отсутствие живых клеток. Этот факт показал, что причиной брожения является мертвое химическое вещество, то, что было названо энзимом (en Zyrne) в дрожжах, и что большинство других химических реакций, происходящих в живой материи, вызывается подобными же веществами.
Однако потребовалось чуть ли не сорок лет для того, чтобы люди начали хотя бы только понимать природу энзимов и механизм их действия. В великой полемике XIX века — в полемике между Пастером и фон Либихом о природе брожения — оба ученых и были правы, и ошибались (363). Либих в конце концов имел основания утверждать, что брожение вызывается химическим веществом. С другой стороны, эти вещества не представляли собой лабораторных химикалий, а могли быть произведены только живыми организмами, и в этом был прав Пастер, утверждавший, что жизнь играет в брожении существенно важную роль. Правда, неживые дрожжи, подобно диастазу солода, были известны человеку и использовались им уже на заре истории. Значение открытия Бухиера состояло в том, что оно доказывало давно подозревавшийся факт, что реакции внутри клетки, часто приписывавшиеся действию таинственных жизненных сил, вызываются внутриклеточными ферментами, или энзимами.
Биохимию от более классической органической химии, которая сама происходит из изучения продуктов жизни, в корне отличает то, что она имеет дело с химическими процессами, происходящими внутри и вокруг клеток живых организмов с помощью энзимов. Так, например, имеются две важные операции, выполняемые почти всеми животными организмами, — брожение и окисление, а также еще одна, от которой, по современным представлениям, зависят все остальные, а именно — фотосинтез зеленых растений. Все они просты по своим компонентам, однако осуществляются чрезвычайно сложным путем, проходя через целый ряд этапов, каждый из которых управляется особым энзимом.
Совершенно невозможно в узких рамках этого раздела пытаться распутать и представить историю биохимии так, как она должна быть представлена в соответствии с ее исторической последовательностью, показав одновременно ее взаимодействие с медициной, земледелием и промышленностью. Исходные материалы так разнообразны, что включают в себя фактически несколько тысяч различных химических веществ, отобранных не совсем произвольно из числа многих миллиардов подобных веществ, которые могут быть найдены в живых организмах! Еще более разнообразны и многочисленны происходящие между ними реакции. Ключи к этому лабиринту фактически обеспечены человеческим, социальным и экономическим отбором определенных проблем при попытках объяснить и научиться управлять полезными или вредоносными естественными процессами. Необходимость способствовать брожению или росту или остановить их, познать действие лекарств, сделать анализ подлинных качеств тех или иных продуктов питания — все это сыграло свою роль в развитии биохимии и благодаря успехам, одержанным на каждой стадии (открытие витаминов, гормонов, антибиотиков), шаг за шагом поднимало престиж и усиливало активность биохимии. В стороне от линии главного направления интересов медицины и промышленности не раз открывались захватывающие и вознаграждавшие за все труды неожиданные новые пути, и даже чистое любопытство тоже сыграло здесь свою роль. Великий Гопкинс начал свои исследования в области биохимии с анализа пигмента в крыльях бабочки, что привело его к открытию важной группы птеринов, связанных с пантотеновой кислотой, одним из компонент витамина В.
Если бы даже и удалось сжато изложить историю биохимии так, чтобы она заняла лишь очень небольшое место, ее все же нельзя было бы подать неподготовленному читателю без объяснений, более пространных, чем сама история. Перед лицом этих трудностей и рискуя вызвать раздражение моих друзей - биохимиков, лучшее, что я могу сделать, — это отказаться от исторического подхода и разобрать очень ограниченное число аспектов биохимии, особенно хорошо иллюстрирующих взаимодействие между научным исследованием и общественными силами. Далее, для того чтобы вообще сделать мое изложение удобоваримым, я буду рассматривать успехи биохимии в свете моего данного уровня знания этой науки, каким бы устаревшим оно неизбежно ни было; в результате успехи эти по необходимости предстанут перед читателем на фоне научного знания, совершенно отличного от того, которое фактически существовало в то время, когда они были одержаны. Принятая мною последовательность изложения является скорее логической, чем исторической, но даже и в таком случае трудно представить каждую часть его так, чтобы она находилась в зависимости только от того, что ей предшествовало, а не оттого также, что за ней последует. Поэтому тем, кто достаточно сильно заинтересуется этим изложением, придется, я уверен, прочесть его еще раз.
Я начинаю с краткого описания промежуточных молекулярных строительных блоков, из которых, по - видимому, создана большая часть живой материи. Это необходимо как вступление к рассмотрению действия энзимов и коэн - зимов, а также процессов брожения, окисления и фотосинтеза. Затем я перехожу к истории витаминов, меченых атомов и гормонов как дальнейших примеров биохимического действия малых количеств специальных веществ. Отсюда я думаю вернуться к рассмотрению наиболее сложных и характерных биологических материалов, белков и сказать несколько слов об их производстве, о пищеварении, а также о той роли, какую они играют в организме.
Это ведет к общему описанию метаболизма и рассмотрению всей биохимии малых организмов, таких, как бактерии и дрожжи. Описание и анализ материалов и процессов, происходящих в организме, представляет собой только первый шаг. Необходимо также объяснить, как они возникли, а рассмотрение этого ведет к постановке вопросов о происхождении и первых этапах развития жизни. Наконец, я скажу также несколько слов и о взаимоотношениях между биохимией и развитием медицины.







Материалы

Яндекс.Метрика