Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Біохімія



План:


Введення

Біохімія (біологічна, або фізіологічна хімія) - наука про хімічний склад живих клітин і організмів і про хімічні процеси, що лежать в основі їх життєдіяльності. Термін "біохімія" епізодично вживався з середини XIX століття, але в класичному сенсі він був запропонований і введений в наукове середовище в 1903 німецьким хіміком Карлом Нойбергом (Carl Neuberg).

Біохімія знаходиться на стику декількох наук, перш за все - біології і хімії.


1. Суміжні дисципліни

Виникнувши як наука про хімію життя наприкінці XIX століття, чому передувало бурхливе розвиток органічної хімії, біохімія відрізняється від органічної хімії тим, що досліджує тільки ті речовини та хімічні реакції, які мають місце в живих організмах, перш за все в живій клітині. Згідно з цим визначенням, біохімія охоплює також багато областей клітинної біології і включає в себе молекулярну біологію [1]. Після виділення останньої в особливу дисципліну, розмежування між біохімією і молекулярною біологією в основному сформувалося як методологічне та по предмету дослідження. Молекулярні біологи переважно працюють з нуклеїновими кислотами, вивчаючи їх структуру і функції, в той час як біохіміки зосередилися на білках, особливо на ферментах, що каталізують біохімічні реакції.


2. Історія розвитку

Як самостійна наука сформувалася біохімія приблизно 100 років тому, проте біохімічні процеси люди використовували ще в глибоку давнину, не підозрюючи, зрозуміло, про їх справжньої сутності. У найвіддаленіші часи вже була відома технологія таких заснованих на біохімічних процесах виробництв, як хлібопечення, сироваріння, виноробство, вироблення шкір. Необхідність боротьби з хворобами змушувала замислюватися про перетвореннях речовин в організмі, шукати пояснення цілющим властивостям лікарських рослин. Використання рослин в їжу, для виготовлення фарб і тканин також призводило до спроб зрозуміти властивості речовин рослинного походження.

Арабська вчений і лікар X століття Авіценна у своїй книзі " Канон лікарської науки "докладно описав багато лікарські речовини.

Італійський вчений і художник Леонардо да Вінчі на підставі своїх дослідів зробив важливий висновок про те, що живий організм здатний існувати тільки в такій атмосфері, в якій може горіти полум'я.

XVIII століття ознаменувався працями М. В. Ломоносова. На основі відкритого ним і французьким хіміком А. Л. Лавуазьє закону збереження маси речовин і накопичених до кінця сторіччя експериментальних даних, була пояснена сутність дихання і виняткова роль в цьому процесі кисню.

Вивчення хімії життя вже в 1827 р. призвело до прийнятого досі поділу біологічних молекул на білки, жири та вуглеводи. Автором цієї класифікації був англійський хімік і лікар Вільям Праут. В 1828 німецький хімік Ф. Велер синтезував сечовину : спочатку - з ціанової кислоти і аміаку (випарюванням розчину утворюється цианата амонію), а пізніше в цьому ж році - з вуглекислого газу і аміаку. Тим самим вперше було доведено, що хімічні речовини живого організму можуть бути синтезовані штучно, поза організмом. Роботи Велера завдали першого удару по теоріях представників школи віталістів, які передбачали присутність у всіх органічних сполуках якоїсь " життєвої сили ". У 1882 році Іван Горбачевський зробив велике наукове відкриття - вперше в світі здійснив синтез сечової кислоти з гліцину. У подальших дослідженнях він встановив джерело і шляхи її утворення в людському і тваринному організмах. У 1885 році йому вдалося отримати метилсечової кислоту з метілгідантоіна і карбаміду. У 1886 році він запропонував новий метод синтезу креатину, а в 1889-1891 роках відкрив фермент ксантиноксидазу. Іван Горбачевський одним з перших вказав, що амінокислоти є складовими білків. Його заслугою стало також те, що він запропонував нову методику визначення місткості азоту в сечі та інших речовинах. Наступними потужними поштовхами в цьому напрямку хімії з'явилися лабораторні синтези ліпідів1854 - П. Бертло, Франція) і вуглеводів з формальдегіду ( 1861 - А. М. Бутлеров, Росія). Бутлеровим була також розроблена теорія будови органічних сполук ( 1861).

Новий поштовх розвитку біологічної хімії дали роботи з вивчення бродіння, ініційовані Луї Пастером. У 1897 р. Едуард Бухнер довів, що ферментація цукру може відбуватися в присутності безклітинного дріжджового екстракту, і це процес не стільки біологічний, скільки хімічний. На рубежі XIX і XX століть працював німецький біохімік Е. Фішер. Він сформулював основні положення пептидной теорії будови білків, встановив структуру і властивості майже всіх вхідних в їх склад амінокислот. Але лише в 1926 р. Джеймсу Самнеру вдалося отримати перший чистий фермент, уреазу, і довести, що фермент - це білок.

Біохімія стала першою біологічною дисципліною з розвиненим математичним апаратом завдяки роботам Холдейна, Міхаеліса, Ментен та інших біохіміків, які створили ферментативну кінетику, основним законом якої є рівняння Міхаеліса-Ментен.

Відкриття ферментів дозволило розпочати грандіозну роботу по повному опису всіх процесів метаболізму, не завершену до цих пір. Одними з перших значних знахідок у цій галузі стали відкриття вітамінів, гліколізу і циклу трикарбонових кислот.

У 1928 р. Фредерік Гріффіт вперше показав, що екстракт убитих нагріванням хвороботворних бактерій може передавати ознака патогенності безпечним бактеріям. Дослідження трансформації бактерій в подальшому призвело до очищення хвороботворного агента, яким, всупереч очікуванням, виявився не білок, а нуклеїнова кислота. Сама по собі нуклеїнова кислота не є небезпечною, вона лише переносить гени, що визначають патогенність та інші властивості мікроорганізму. В 1953 американський біолог Дж. Уотсон і англійський фізик Ф. Крик описали структуру ДНК - ключ до розуміння принципів передачі спадкової інформації. Це відкриття означало народження нового напряму науки - молекулярної біології.


3. Методи

В основі біохімічної методології лежить фракціонування, аналіз, вивчення структури і властивостей окремих компонентів живої речовини. Методи біохімії переважно формувалися в XX столітті; найбільш поширеними є хроматографія, винайдена М.С.Кольором в 1906 р., центрифугування ( Т. Сведберг, 1923 р., Нобелівська премія з хімії 1926 р.) і електрофорез ( А. Тізеліус, 1937 р., Нобелівська премія з хімії 1948 р.).

З кінця ХХ ст. в біохімії все ширше застосовуються методи молекулярної і клітинної біології, особливо штучна експресія та нокаут генів в модельних клітинах і цілих організмах (див. генна інженерія, біотехнологія). Визначення структури всієї геномної ДНК людини виявило приблизно стільки ж раніше невідомих генів і їх невивчених продуктів, скільки вже було відомо до початку XXI століття завдяки зусиллям півстолітнім наукового співтовариства. Виявилося, що традиційний хімічний аналіз і очищення ферментів з біомаси дозволяють отримати лише ті білки, які в живу речовину присутні в порівняно великій кількості. Не випадково основна маса ферментів була відкрита біохіміками в середині XX століття і до кінця сторіччя поширилося переконання, що всі ферменти вже відкриті. Дані геноміки спростували ці уявлення, але подальший розвиток біохімії вимагало зміни методології. Штучна експресія раніше невідомих генів надала біохімікам новий матеріал для дослідження, часто недоступний традиційними методами. У результаті виник новий підхід до планування біохімічного дослідження, який отримав назву зворотна генетика або функціональна геноміка [2]. Ця методологія надає біохімікам шанс вивчати функції продуктів вже відомих генів, тоді як раніше наука йшла шляхом визначення структури генів, що кодують вже відомі ферменти.


Примітки

  1. Р. Маррі та ін Біохімія людини. Т.1. - М., 1993. - С. 10.
  2. Koonin E., Galperin M. Sequence - Evolution - Function. - www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?highlight=genomics, functional & rid = sef.section.541

Література

  • Маррі Р. та ін. Біохімія людини. - М., 1993.
  • Введення в біохімічну екологію. - М.: Видавництво Московського університету. 1986.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Гем (біохімія)
Антагоніст (біохімія)
Альтернативна біохімія
Квантова біохімія
Субстрат (біохімія)
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru