БИЛЕТ № 40

Вопрос № 1.

Биологическая химия (биохимия) -- наука о химическом составе и свойствах веществ живых организмов, о превращениях веществ в процессе жизнедеятельности. Совокупность этих превращений, отражающих постоянную взаимосвязь организма с внешней средой, принято называть обменом веществ.

Понятия «химический состав», «превращения веществ» и само название науки -- «биологическая химия» наталкивают на вопрос: разделом биологии или химии является биохимия? Жизнь - качественно своеобразная, высшая форма движения материи в природе. Обмен веществ представляет собой основу, сущность этой особой формы движения материи. «Жизнь есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой». Поэтому наука, изучающая сущность биологической формы движения материи - обмен веществ, должна быть отнесена к группе биологических

Определение биохимии как науки одновременно характеризует и ее положение, значение среди других биологических наук. Изучая сущность жизни, самое главное в жизненных процессах - обмен веществ, биохимия, несомненно, должна быть отнесена к важнейшим биологическим наукам.

Значение биохимии как науки для человеческого общества определяется тем, что она является одной из теоретических основ медицины, сельского хозяйства, биотехнологии, генетической инженерии и ряда отраслей промышленности, лесного дела. В основе многих патологических состояний человека лежат нарушения отдельных биохимических процессов. Известно, например, более ста заболеваний, обусловленных нарушением деятельности ферментативных систем, отсутствием отдельных ферментов вследствие наследственных дефектов. Для некоторых заболеваний характерны изменения в химической структуре ряда высокомолекулярных соединений. Такого рода «молекулярные дефекты» описаны, в частности, для гемоглобина и полисахаридов. Без глубоких знаний молекулярных основ патологии невозможны ни диагностика и лечение, ни профилактика болезней. Успехи биохимии определяют и стратегию создания новых лекарственных препаратов. Большой интерес в этом отношении представляет широкое использование ферментов при лечении некоторых заболеваний, а также использование ферментных препаратов в кормлении животных.

Биохимические процессы и показатели лежат в основе любой технологии пищевой промышленности: хлебопечения, сыроварения, виноделия, пивоварения, производства чая, жиров и масел, переработки молока, мяса и рыбы, плодов и овощей, производства крахмала и патоки. Биохимические знания необходимы для успешной организации кожевенного производства, при изготовлении меховых изделий, обработке натурального шелка. Ферментативные препараты широко используют при изготовлении хлопчатобумажных тканей. Все более расширяются такие биохимические производства, как изготовление витаминов, антибиотиков и других биологически активных соединений, органических кислот, кормового белка. Только на основе глубокого изучения закономерностей обмена веществ сельскохозяйственных растений и животных возможно получение больших урожаев с высоким качеством в растениеводстве и повышение продуктивности в животноводстве. Исключительно эффективно в этом отношении применение в сельском хозяйстве разнообразных химических препаратов: гербицидов, фунгицидов, кормовых витаминов, белков и антибиотиков, дефолиантов и десикантов (вызывают опадение листьев и предуборочное высушивание растений), инсектицидов (уничтожают насекомых-вредителей), репеллентов (отпугивают вредителей) и т. д.

Все перечисленное свидетельствует о большом значении биохимии для человеческого общества, объясняет громадный и все возрастающий интерес к этой науке во всех странах мира.

2. Биохимию принято делить на статическую и динамическую. Задача статической биохимии -- изучение химического состава и свойств веществ живых организмов.

Динамическая биохимия изучает превращения веществ в процессе жизнедеятельности или течение химических процессов в живой материи. Это деление, в значительной мере условное, при проведении же реальных биохимических исследований невозможно глубоко изучить и понять превращения какого-либо вещества в организме, не зная строения, свойств этого вещества, и, наоборот, любая характеристика свойств биохимических соединений будет неполной без описания их превращений в организме.

Динамическая биохимия требует знания состава живого тела, а также поступающих б него веществ; умения изолировать и получать путем синтеза отдельные вещества, входящие в состав живого тела и поступающей в него пищи; умения открывать и определять их как качественно, так и количественно.

В зависимости от объектов исследования различают биохимию человека и животных, биохимии растений, биохимию микроорганизмов. Выделяют определенные разделы биохимии и по направленности исследований.

Техническая биохимия разрабатывает биохимические основы тех отраслей промышленности, где перерабатываются сырье и материалы биологического происхождения (хлебопечение, сыроварение, виноделие и т. д.).

Медицинская биохимия изучает биохимические процессы в организме человека в норме и при патологии.

Эволюционная биохимия сопоставляет состав и пути превращения веществ и энергии различных систематических групп живых организмов в эволюционном плане.

Квантовая биохимия исследует свойства, функции и пути превращения различных веществ живых организмов в связи с электронными характеристиками этих веществ, полученными с помощью квантово-механических расчетов.

Энзимология изучает структуру, свойства и механизм действия энзимов (ферментов) -- биологических катализаторов.

Из всех других наук биохимия наиболее тесно связана с физиологией. Эта связь обусловлена самой природой, сущностью биологических процессов. В основе любого нарушения какой-либо физиологической функции лежит система изменений биохимических ре-акций. Нельзя глубоко, до конца правильно понять природу любого физиологического процесса, не зная его биохимизма, так же как нельзя изучать биохимические реакции в отрыве от их физиологического значения. Неудивительно поэтому, что до второй половины XIX столетия биохимия была не самостоятельной наукой, а разделом физиологии. На течение биохимических процессов решающее значение оказывает состояние физиологических функций организма и прежде всего состояние нервной системы.

Тесная связь биохимии и физиологии отразилась и в творчестве многих крупных исследователей. Великий русский физиолог и акад. И.П.Павлов является одновременно одним из основоположников ряда важных разделов биохимии, в частности разделов энзимологии: о превращении зимогенов (проферментов) в активные ферменты, об обратимости действия ферментов, о строении и свойствах пищеварительных ферментов.

Постепенно, в связи с накоплением биологических знаний, биохимия стала одним из ведущих разделов физиологии, а затем обособилась в самостоятельную науку. В наши годы, в связи с мощным развитием отдельных разделов биохимии, появляется тенденция выделения некоторых из них в самостоятельные научные дисциплины (например, энзимологии).

Биохимия взаимосвязана и с органической химией. При проведении исследований биохимики выделяют отдельные вещества из живых организмов, очищают от примесей, устанавливают однородность, определяют состав и структуру, изучают свойства, после чего, при необходимости, синтезируют эти вещества. Таковы же этапы исследования и химика-органика.

Но если у химика на этом работа исчерпывается, у биохимика начинается самое важное и интересное -- изучение превращений данных соединений в общей системе обмена веществ живого организма, выяснение их роли в его жизнедеятельности. Связь биохимии и органической химии также отразилась в научном творчестве ряда ученых. Так крупнейший советский химик-органик акад. Н. Д. Зелинский известен своими работами по биохимии белков.

С каждым годом расширяются связи биохимии с физической химией. Большое значение для протекания жизненных процессов имеют скорости биохимических реакций, их зависимость от температуры, активной реакции среды и связи с осмотическими явлениями. Все эти вопросы являются одновременно компетенцией и биохимии и физической химии.

Еще лет тридцать назад вряд ли можно было говорить о серьезном взаимодействии биохимии с математикой. Теперь же это стало очевидным фактом. И не только потому, что результатам биохимических исследований лишь тогда можно доверять, когда они статистически обработаны, известна степень их достоверности.

Значительно более важен вклад математики в биохимию в связи с широким внедрением метода математических моделей, рассмотрением ряда биохимических процессов с точки зрения прямых и обратных связей, механизмов регуляции и управления этими процессами, их саморегуляции (т.е. сопряжения биохимии с кибернетикой), что привело к широкому использованию компьютеров в современных биохимических исследованиях.

История развития биохимии.

Дата добавления: 2015-05-08