История развития биохимии

Разделы биохимии

Все биомолекулы выполняют в клетках специфические функции.

Идентичность организмов каждого вида сохраняется благодаря наличию свойственного только ему набора нуклеиновых кислот и белков.

Все живые организмы состоят из одних и тех же молекул, используемых как строительные блоки.

Структура биологических макромолекул проста в своей основе.

Макромолекулы в живых организмах

В живых организмах широко представлены четыре типа соединений – полимеров, образующих макромолекулы, состоящие из повторяющихся единиц – мономеров. Это белки, нуклеиновые кислоты, углеводы и липиды. Макромолекулы составляют около 90% сухого вещества клеток живых организмов.

Некоторые характеристики макромолекул белков, нуклеиновых кислот и полисахаридов представлены в таблице.

Характеристика биополимеров

Полимеры	Основные параметры
Мономеры	Средняя молекулярная масса, Да	Структура молекул	Тип связи
Белки	Аминокислоты	10^4…10^6	Неразветвленная цепь глобулярной или фибриллярной формы	Пептидная
Нуклеиновые кислоты	Нуклеотиды	10^4…10^10	Неразветвленная цепь, имеющая форму спирали	Сложно-эфирная
Полисахариды	Моносахариды	10^4…10^6	Разветвленные или неразветвленные структуры нитевидной или шаровидной формы	Простая эфирная

Липиды не образуют полимеров, таких как полимеры белков, нуклеиновых кислот и полисахаридов. В природных условиях липиды способны образовывать крупные ассоциаты.

Исходя из этих рассуждений, мы можем теперь сформулировать ряд принципов молекулярной логики живого:

Биохимию разделяют на:

3.1 Статическую, изучающую химический состав живой материи;

3.2 Динамическую, изучающую процессы обмена веществ в организме;

3.3 Функциональную, изучающую процессы, лежащие в основе определенных проявлений жизнедеятельности.

Первая часть обычно именуется органической химией и излагается в специальном курсе, вторая и третья части являются собственно биохимией.

Различают биохимию:

- растений;

- животных;

- биохимию микроорганизмов;

- биохимию человека (медицинская биохимия).

Выделением веществ в чистом виде и определением их строения занимается химия природных соединений.

Биохимия растений изучает состав и превращение веществ в растениях и растительном сырье. Существуют также отраслевые биохимии: биохимия масличных растений и масличного сырья, биохимия молока, зерна, мяса, хлебных продуктов и т.д.

В отдельную отрасль вылилась ферментология – крупный раздел, изучающий свойства биологически активных веществ – ферментов.

Биохимия растений в России зародилась в 1814 году, когда академик К. С. Кирхгоф в Петербурге описал гидролиз крахмала под действием солодового экстракта, полученного из ячменя.

. Андрей Сергеевич Фаминцын (1838-1918) создал крупный труд «Обмен веществ и превращение энергии в растениях». А.М. Бутлеров способствовал его опубликованию. Выдающимися учениками Фамицына А.С. была профессор Дмитрий Иосифович Ивановский (1864-1920) и Иван Парфеньевич Бородин (1847-1930). Ивановский Д.И. открыл фильтрующиеся вирусы. И.П. Бородин работал в области дыхания растений и участия белков в этом процессе.

Академик Алексей Николаевич Бах в 1921 году организует в Москве исследовательский институт здравоохранения (впоследствии НИИбиохимии) и очень много работал в области ферментологии. Он создал отрасль технической биохимии. Академики Владимир Иванович Палладин и Сергей Павлович Костычев исследовали дыхание и брожение.

Климент Аркадьевич Тимирязев прославился классическими исследованиями в области изучения процесса усвоения углекислого газа зелеными растениями на свету (фотосинтез) и работами в области физики и химии хлорофилла. Академик Дмитрий Николаевич Прянишников изучал превращения азота в почве и в растениях. Сергей Павлович Костычев и Владимир Степанович Буткевич организовали микробиологическое получение лимонной кислоты. А.Л. Курсанов создал в России производство чая, основанное на знании биохимических превращений, происходящих в чайном листе. Академик Александр Иванович Опарин организовал школу биохимиков в области превращения растительного сырья. Он первый создал рационально обоснованное виноделие. Научное обоснование хлебопечению дал Вацлав Леонович Кретович, ферментации табака – Александр Иванович Смирнов. Витамины были открыты Николаем Ивановичем Луниным в 1881 году. В Ленинграде Н.Н. Иванов изучал биохимию культурных растений, там же в области биохимии растительного сырья работал М.И. Княгиничев. В.В. Виноградский изучал обмен веществ у микроорганизмов. М.В. Ненцкий – один из основоположников отечественной биохимии, занимался превращением веществ в зеленых растениях. Михаил Семенович Цвет (1872-1919) разделил пигмент хлорофилл на отдельные компоненты.

Значительный вклад в развитие биохимии внесли и зарубежные ученые.

В 1828 году Ф. Велер впервые синтезировал органическое вещество – мочевину из неорганических соединений. Во второй половине XIX века была определена структура аминокислот, углеводов и жиров и установлена природа пептидной связи в белках. Исследованиями Ю. Либиха, Л. Пастера, Э. Бухнера были получены первые сведения о химических превращениях белков, жиров и углеводов в живых организмах, также было положено начало изучению химизма брожения.

В результате работ О. Варбурга, Г. Эмдена, О. Мейергофа и Х. Кребса были установлены механизмы основных этапов процессов брожения и биологического окисления – был описан цикл Кребса. Д. Самнер в 1926 году экспериментально доказал белковую природу ферментов.

В 1943 году Ф. Липман открыл кофермент А и выявил его важную роль в синтезе жиров. А. Ленинджер в 1949 году показал, что окислительное фосфорилирование, обеспечивающее живые организмы энергией, идет в митохондриях. В 1953 году Д. Уотсон и Ф. Крик доказали, что дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) состоит из двух нитей, а К. Ниренберг в 1963 году расшифровал первый генетический код ДНК и показал взаимосвязь между структурой ДНК организма и составом слагающих этот организм белков.

Дата добавления: 2015-05-09