История развития биохимии

    Крупными  событиями второй половины 18 века стали  исследования Р.Реомюра и Л.Спалланцани по физиологии пищеварения. Эти исследователи впервые изучили действие желудочного сока животных и птиц на различные виды пищи (главным образом мясо) и положили начало изучению ферментов пищеварительных соков. Возникновение энзимологии (учение о ферментах), однако, обычно связывают с именами К.С. Кирхгофа, а также Пейена и Персо, впервые изучивших действие на крахмал фермента амилазы in vitro.

    Важную  роль сыграли работы Пристли и  особенно Ингенхауса, открывших явление фотосинтеза (конец 18 века).

    На  рубеже 18 и 19 вв. были проведены и  другие фундаментальные исследования в области сравнительной биохимии; тогда же было установлено существование круговорота веществ в природе.

    Успехи  статической биохимии с самого начала были неразрывно связаны с развитием органической химии.

    Толчком к развитию химии природных соединений явились исследования шведского  химика К. Шееле (1742-1786 гг.). Он выделил и описал свойства целого ряда природных соединений – молочную, винную, лимонную, щавелевую, яблочную кислоты, глицерин и амиловый спирт и др. Большое значение имели исследования И.Берцелиуса и Ю.Либиха, закончившиеся разработкой в начале 19 века методов количественного элементарного анализа органических соединений. Вслед за этим начались попытки синтезировать природные органические вещества.КирхгофПристли Достигнутые успехи – синтез в 1828 году мочевины, уксусной кислоты (1844 г.), жиров (1850 г.), углеводов (1861 г.) – имели особенно большое значение, так как показали возможность синтеза in vitro ряда органических веществ, входящих в состав животных тканей или же являющихся конечными продуктами обмена. Во второй половине 18 – начале 19 века были проведены и другие важные исследования: из мочевых камней была выделена мочевая кислота, из желчи – холестерин, из меда – глюкоза и фруктоза, из листьев зеленых растений – пигмент хлорофилл, в составе мышц был открыт креатин. Было показано существование особой группы органических соединений – растительных алкалоидов, нашедших позднее применение в медицинской практике. Из желатины и бычьего мяса путем их гидролиза были получены первые аминокислоты: глицин и лейцин.

    Во  Франции в лаборатории К. Бернара  в составе ткани печени был  открыт гликоген (1857), изучены пути его  образования и механизмы, регулирующие его расщепление. В Германии в  лабораториях Э. Фишера, Э. Ф. Гоппе-Зейлера, А. Косселя и других были изучены структура и свойства белков, а также продуктов их гидролиза, в том числе и ферментативного.

    В связи с описанием дрожжевых  клеток (1836-1838гг.) начали активно изучать  процесс брожения (Либих, Пастер и  др.). Вопреки мнению Либиха, рассматривавшего процесс брожения как чисто химический, протекающий с обязательным участием кислорода, Л. Пастер установил возможность  существования анаэробиоза, то есть жизни в отсутствии воздуха, за счет энергии брожения. Бухнеру удалось получить из дрожжевых клеток бесклеточный сок, способный, подобно живым дрожжам, сбраживать сахар с образованием спирта и углекислоты.

    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 биохимии. Первой работы в этом плане был  учебник Зимона (1842). Очевидно, именно с этого времени термин «биологическая (физиологическая) химия» утвердился в науке. В России первый учебник физиологической химии был издан профессором Харьковского университета А. И. Ходневым в 1847 году. Периодическая литература по биологической химии регулярно начала выходить с 1873 года в Германии. Позднее биохимические журналы начали издаваться во многих странах мира на английском, французском, русском и других языках. Во второй половине 19 века на медицинских факультетах многих русских и зарубежных университетов были учреждены специальные кафедры медицинской, или физиологической химии.

    Подлинный расцвет биохимии наступил в 20 веке. В самом начале его была сформулирована и экспериментально обоснована полипептидная  теория строения белков (Э. Фишер 1901-1902гг.). Позднее был разработан ряд аналитических  методов, позволяющих изучить аминокислотный состав белка (хроматография, рентгеноструктурный  анализ, метод изотопной индикации, цитоспектрофотометрия, электронная микроскопия). Расшифровывается первичная, вторичная, третичная и четвертичная структура многих белков. Синтезируется ряд важных белковых веществ.

    Выдающееся  значение имели работы Л. Полинга, В. Виньо, Ф. Сэнгера, С. Мура, Д. Филлипса, Дж. Нортропа, М. М. Шемякина, Ф. Штрауба и др.

    Блестящие работы Чаргаффа, Дж. Уотсона и Ф. Крика завершаются выяснением структуры ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). Устанавливается двухспиральная структура ДНК и роль ее в передаче наследственной информации. Осуществляется синтез ДНК и РНК. Решается (1962 и последующие годы) одна из центральных проблем современной биохимии – расшифровывается РНК – аминокислотный код. Вводится понятие о молекулярных болезнях, связанных с определенными дефектами в структуре ДНК хромосомного аппарата клетки.

    Ранее классическими исследованиями И. П. Павлова и его школы раскрываются основные физиологические и биохимические  механизмы работы пищеварительных  желез. Устанавливается существование  заменимых и незаменимых аминокислот, разрабатываются нормы белка  в питании. Детальному изучению подвергаются особенности процесса азотистого обмена у растений. Особое место заняло изучение нарушений азотистого обмена у животных и человека при белковой недостаточности. Детально исследуются  продукты распада гемоглобина, расшифровываются пути образования гема. 

    Выдающиеся  успехи достигнуты в расшифровке  структуры важнейших углеводов  и механизмов углеводного обмена. Подробно выяснено превращение углеводов  в пищеварительном тракте под  влиянием пищеварительных ферментов  и кишечных микроорганизмов. Выясняются биохимические механизмы нарушения  углеводного обмена (диабет, галактоземия, гликогенозы и др.), связанные с наследственными дефектами соответствующих ферментативных систем.

    Достигнуты  успехи в расшифровке структуры  липидов: фосфолипидов, цереброзидов, ганглеозидов. Создается теория b-окисления жирных кислот. Разработаны современные представления о путях окисления и синтеза жирных кислот и сложных липидов. Значительный прогресс достигнут при изучении механизма биологического окисления, тканевого дыхания. Разработаны методы количественного определения целого ряда биохимических компонентов крови и тканей.

    В. А. Энгельгардтом, а также Липманном было введено понятие о «богатых энергией» фосфорных соединениях, в частности АТФ, в макроэргических связях которых аккумулируется значительная часть энергии, освобождающейся при тканевом дыхании.

    20 век ознаменовался расшифровкой  химического строения всех известных  в настоящее время витаминов.  Вводятся международные единицы  витаминов, устанавливаются потребности  в витаминах человека и животных, создается витаминная промышленность.

    Не  менее значительные успехи достигнуты в области биохимии гормонов. Получены первые данные о механизме действия гормонов на обмен веществ. Расшифрован  механизм регуляции функций эндокринных  желёз по принципу обратной связи.

    Возникает новое направление в биохимии – нейрохимия. Установлены особенности в химическом составе нервной ткани. Вводятся в медицинскую практику различные психофармакологические вещества, открывающие новые возможности в лечении нервных заболеваний. Широко используются, особенно в сельском хозяйстве ингибиторы холинэстеразы (медиатора, действующего на нервные окончания) для борьбы с насекомыми-вредителями.

    Важные  результаты получены при изучении состава  и свойств крови: изучена дыхательная  функция крови в норме и  при ряде патологических состояний; выяснен механизм переноса кислорода  от лёгких к тканям и углекислоты  от тканей к лёгким; уточнены и расшифрованы представления о механизме свёртывания  крови, изучены факторы, при врождённом отсутствии которых в крови наблюдаются различные формы гемофилии.

    В развитии современной биохимии важную роль сыграла разработка ряда специальных  методов исследования: изотопной  индикации, дифференциального центрифугирования, спектрофотометрии, электронного парамагнитного резонанса и др. 

    СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ткачук, В. А. Клиническая биохимия/ В. А. Ткачук. – М: Проспект, 2004.  –  506 с.
2. Северин Е.С. Биохимия: учебник/ Е.С. Северин. – М.: ГЭОТАР – Медиа, 2005. – 784 с.
3. Ткачук, В.Л. Клиническая биохимия/ В.Л. Ткачук – М.: ГЭОТАР – Медиа, 2002. – 360 с.
4. Марри, Р. Биохимия человека. Том Ι/ Р. Марри, Д. Греннер, В. Родуэлл.  – М: Мир. – 1993. –398 с.
5. Общая органическая химия. Т.11:Липиды, углеводы, макромолекулы, биосинтез / ред. Н. К. Кочетков.  – М.: Химия, 1986. –  352 с.
6. Овчинников, Ю.А. Биоорганическая химия/ Ю. А. Овчинников  – М.: Просвещение, 1987.  – 452 с.
7. Ленинджер, А. Основы биохимии/ А. Ленинджер  – М.: Мир, 1985  –  Т.1  –  367 с.
8. Уайт, А. Основы биохимии/А. Уайт, Ф. Хэндлер, Э. Смит  – М: Мир. – 1981. – Т.3  – 1896 с.