| едованием пищеварит. соков, жёлчи, а также процессов брожения (см. Ятрохимия). Сильвий, прославленный врач, придавал особенно большое значение правильному соотношению в организме человека кислот и щелочей; он полагал, что в основе многих, если не всех, болезней лежит расстройство этого соотношения. Большая часть принятых ятрохимиками положений была наивной, полной заблуждений; однако нельзя забывать, что науч. химии тогда ещё не существовало. Наиболее общей теорией, господствовавшей в науке того времени, была теория т. н. флогистона. Тем не менее балансовые опыты на человеке с точным учётом массы тела и выделений были проведены итал. учёным С. Санторио в начале 17 в. Эти опыты привели к описанию "perspiratio insensibilis" - потери массы за счёт чнечувствуемого пропотевания".
Великие открытия в области физики и химии 18 и нач. 19 вв. (открытие ряда простых веществ и соединений, формулировка газовых законов, открытие законов сохранения материи и энергии) заложили науч. фундамент общей химии. После открытия в составе воздуха кислорода голл. ботаник Я. Ингенхауз смог описать постоянное образование растением СО2 и выделение на солнечном свету зелёными частями растения кислорода. Опытами Ингенхауза было положено начало исследованию дыхания растений и процессов фотосинтеза, детальное изучение к-рых продолжается и в настоящее время.
В кон. 1-й четв. 19 в. было известно очень ограниченное кол-во органич. веществ. В учебнике нем. химика Л. Гме-лина, изданном в 1822, упоминается лишь 80 органич. соединений. Задачи и возможности органич. химии в то время оставались неясными. Швед, учёный И. Берцелиус считал, что органические тела разделяются на два чётко разграниченных класса - на растения и животные; сущность живого тела основана не на его неорганич. элементах, а на чём-то ином. Это нечто, что он называет "жизненной силой", лежит целиком за пределами неорганических элементов. Берце-лиус выражает сомнение в том, что люди когда-либо сумеют искусственно производить органические вещества и подтвердить анализ синтезом (1827). Несостоятельность таких типичных для витализма позиций выявилась очень скоро. Уже в 1828 нем. химик Ф. Вёлер, ученик Берцелиуса, получил синтетич. путём мочевину, описанную в 18 в. франц. учёным Г. Руэлем в качестве составной части мочи млекопитающих. Вскоре последовали синтезы др. как природных органич. соединений, так и искусств., неизвестных в природе. Т. о. рушилась стена, отделявшая органич. соединения от неорганических.
Начиная со 2-й пол. 19 в. органич. химия становится всё больше химией синтетической, усилия к-рой направляются на получение новых соединений углерода, особенно имеющих пром. значение; в её задачи уже не входит исследование состава растит, и животных объектов. Эти сведения поступали случайно в результате побочной работы химиков, ботаников, физиологов растений и животных, а также патологов и врачей, включавших в круг своих интересов химич. исследования. Так, в 1814 рус. химик К. С. Кирхгоф описал осахаривание крахмала под влиянием вытяжки из проросших семян ячменя: действие амилазы. К сер. 19 в. были описаны и др. ферменты: амилаза слюны, расщепляющая полисахариды; пепсин желудочного сока и трипсин сока поджелудочной железы, расщепляющие белки. Берцелиус ввёл в химию понятие катализаторов, к числу к-рых были отнесены все известные в то время ферменты. В 1835 франц. химик М. Шеврёль описал в составе мышц креатин, несколько позднее в моче был найден близкий к нему по структуре креатинин. Содержание в скелетных мышцах молочной кислоты и её накопление при работе установил нем. химик Ю. Либих. В 1839 он же выяснил, что в состав пиши входят белки, жиры и углеводы, являющиеся главными составными частями животных и растит, организмов. В сер. 19 в. была установлена структура жира и осуществлён его синтез франц. химиком П. Бертло; синтез углеводов был проведён рус. учёным А. М. Бутлеровым; он же предложил теорию строения органических соединений, сохранившую своё значение и поныне. Систематич. исследование белков было начато голл. врачом и химиком Г. И. Мульдером в 30-е гг. 19 в. и интенсивно продолжалось многими авторами во все последующие годы. В то же время в связи с описанием дрожжевых клеток (К. Конь-яр-Латур во Франции и Т. Шванн в Германии, 1836-38) активно начали изучать процесс сбраживания сахара и образования спирта, издавна привлекавший к себе внимание. В числе учёных, изучавших брожение, были Ю. Либих и франц. учёный Л. Пастер. Пастер пришёл к выводу, что брожение - биологич. процесс, в к-ром обязательно участвуют живые дрожжевые клетки. Либих же рассматривал сбраживание сахара как сложную химич. реакцию. В этот спор была внесена ясность, когда рус. химик М. М. Манассеина (1871) и особенно чётко нем. учёный Э. Бухнер (1897) доказали способность бесклеточного дрожжевого сока вызывать алкогольное брожение. Т. о. была подтверждена принципиальная правильность хим. теории действия ферментов, к-рую Либих сформулировал в 1870; осн. принципы этой теории сохранили своё значение и теперь. Постепенно количество накопившихся сведений относительно хим. состава растит, и животных организмов и протекающих в них хим. реакций стало значительным, в связи с чем были осуществлены попытки их систематизации и объединения в учебных руководствах. Наиболее ранние из них - учебники И. Зимона (1842) и Либиха (1847), изданные в Германии, и учебник физиологич. химии А. И. Ходнева, вышедший в России (1847).
Возникновение и развитие современных направлений Б. В конце 19 века и в 20 в. развитие Б. приобрело выраженный специализированный характер в зависимости от разрабатываемой проблемы и объекта исследования. Б. растений развивалась по преимуществу на кафедрах ботаники и физиологии растений. Тесно связана с ней и Б. микроорганизмов. Белки, углеводы, ли-пиды, витамины, являющиеся составными частями растений, животных и микроорганизмов, исследовали биохимики всех стран на самых различных объектах. Характерными для растений и микроорганизмов можно считать гликозиды, дубильные вещества, эфирные масла, алкалоиды, антибиотики и др. т. н. вещества вторичного происхождения. Из перечисленных соединений ряд гликозидов был синтезирован при участии ферментов франц. химиком Э. Буркло и его сотрудниками (1911-18). В расшифровке строения антоцианов - гликозидов, входящих в состав пигментов цветов и плодов, - исключит, роль сыграли классич. работы нем. химика Р. Вильштеттера (1910-15). Группа алкалоидов (азотистых гетероциклич. веществ основного характера) изучалась нем. химиком А. Гофманом (1890-1900). Позднее алкалоиды изучали выдающиеся исследователи (Р. Вилынтеттер, А. Пикте - Швейцария; рус. химики А. П. Орехов, А. А. Шмук и мн. др.). Эфирные масла, терпены успешно исследовали также крупные представители химии и биохимии: Перкин мл. (Великобритания), Г. Эйлер (Швеция) и др.
Выдающуюся роль в развитии Б. растений в России (конец 19 в. - 1-я половина 20 в.) сыграли проф. Петерб. ун-та А. С. Фаминцын, его ученики Д. И. Ивановский, открывший вирусы, и И. П. Бородин, изучавший окислит, процессы в организме растений и их связь с превращениями белков.
Работы С. П. Костычева (проф. Петербургского университета, позднее -ЛГУ) по анаэробному обмену углеводов и дыханию у растений обогатили хим. физиологию открытием новых промежуточных продуктов брожения, формулировкой оригинальных взглядов на сущность окислительных процессов, на обмен белков и фиксацию азота растениями. Много сделал проф. Варшавского ун-та М. С. Цвет, разработавший метод хроматографии на колонках, используемый и в наст, время. Моск. школа физиологов и биохимиков растений была представлена К. А. Тимирязевым, исследовавшим фотосинтез и химию хлорофилла. Его ученики - В. И. Палладии, разрабатывавший проблему биологич. окисления, Д. П. Прянишников, изучавший азотистый обмен растений, В. С. Буткевич, обогативший теоретич. Б. исследованиями белков и белкового обмена растений, А. Р. Кизель, изучавший обмен аргинина и мочевины у растений и структурные элементы протоплазмы клеток,- явились создателями крупных школ и оригинальных направлений совр. общей и эволюционной Б., а также физиологии и Б. растений, плодотворно развивающихся и в 3-й четв. 20 в. В 20 в. представители Б. микроорганизмов и Б. растений решали много общих задач, связанных с изучением природных соединений (в т. ч. и высокомолекулярных), их структуры, путей образования и расщепления, характеристики ферментов, участвующих в этих процессах. Следует отметить, что микроорганизмы постепенно стали излюбленным объектом для различных энзимологич. исследований и для разработки проблем биохим. генетики.
Все эти исследования создали прочную базу для разработки мн. частных проблем, в т. ч. и пром. Б. К ним относятся получение новых антибиотиков, разработка методов их очистки, поиски условий, благоприятных для микробиол. синтеза не только антибиотиков, но и др. биологически активных соединений - витаминов, дефицитных аминокислот, нуклео-тидов и т. д.
Техническая и промышленная Б. Потребности нар. х-ва -проблемы рентабельного получения сырья, его удобного и рационального хранения, правильной обработки и эффективного использования, а также проблемы повышения урожайности культурных растений, вопросы виноградарства и технологии виноделия, запросы пищ. пром-сти - привели к созданию новых отраслей Б.- технич. и пром. Б. В СССР это направление представлено наиболее полновесно в Ин-те биохимии им. А. Н. Баха (А. И. Опарин, В. Л. Кретович, Л. В. Метлицкий, Р. М. Фениксова и др.), в Ин-те физиологии растений АН СССР (А. Л. Курсанов, его сотрудники и ученики). Много сделали в изучении биохимии зерновых культур И. П. Иванов (Всесоюзный ин-т растениеводства), а также В. Л. Кретович, М. И. Княгиничев, их сотрудники и мн. др. Работы, проведённые в Ин-те им. А. Н. Баха по Б. катехинов, сыграли существенную роль в развитии чайного произ-ва и дубильных веществ.
Б. животных и человека (мед. и физиологич. химия). Большое значение для развития этой ветви Б. имели многочисленные школы физиологов, химиков, патологов и врачей, работавших в разных странах. Во Франции в лаборатории физиолога К. Бернара в составе печени млекопитающих был открыт гликоген (1857), изучены пути его образования имеханизмы, регулирующие его расщепление; здесь же Л. Корвизар (1856) открыл в поджелудочном соке фермент трипсин. В Германии в лабораториях Ф. Хоппе-Зейлера, А. Косселя, Э. Фишера, Э. Абдергальдена, О. Хаммарстена и др. подробно изучались простые и сложные белки, их структура и свойства, вещества, образующиеся при искусственном их расщеплении путём нагревания с кислотами и щелочами, а также под влиянием ферментов. В Англии Ф. Хопкинс, основатель школы биохимиков в Кембридже, занимался исследованием аминокислотного состава белков, открыл триптофан, глутатион, изучал роль аминокислот и витаминов в питании.
Существенный вклад в развитие Б. в кон. 19 - нач. 20 вв. внесли русские учёные, работавшие на кафедрах высших учебных заведений и в специализированных институтах. В Военно-мед. академии А. Я. Данилевский и его сотрудники разрабатывали проблемы химии белка, методы выделения и очистки ферментов, изучали механизм их действия и условия обратимости ферментативных реакций. В Ин-те экспериментальной медицины М. В. Ненцкий исследовал химию порфиринов, биосинтез мочевины, а также ферменты бактерий, вызывающие разложение аминокислот. Особенно плодотворным было содружество лабораторий А. Я. Данилевского и М. В. Ненцкого с лабораторией И. П. Павлова при исследовании пищеварения и образования мочевины в печени. В Моск. ун-те В. С. Гулевич подробно и успешно исследовал азотистые экстрактивные (небелковые) вещества мышц и открыл ряд новых соединений оригинальной структуры (карнозин, карнитин и др.). Предметом многочисленных исследований было и остаётся подробное изучение разнообразных ферментативных реакций, протекающих в паренхиматозных органах, гл. обр. в печени, и обусловливающих нормальное течение процессов обмена веществ. Большое внимание во 2-й пол. 19 и в 20 вв. было уделено биохим. исследованию возбудимых тканей, гл. образом мозга и мышц. В СССР разработка этих проблем осуществлялась А. В. Палладиным, Г. Е. Владимировым, Е. М'. Крепсом, их учениками и сотрудниками. К середине 20 в. нейрохимия представляла одно из сформировавшихся самостоятельных направлений Подверглась всестороннему изучению Б. крови. Дыхательная функция крови (т. е. связывание и отдача кровью углекислого газа и кислорода), изучавшаяся в середине 19 в. в лаборатории К. Людвига в Вене, подробно исследовалась в дальнейшем в разных странах. Полученные данные привели к анализу структуры и свойств гемоглобина в норме и патологии, к детальному изучению реакции между гемоглобином и кислородом и выяснению закономерностей кислотно-щелочного равновесия.
Крупных успехов Б. достигла в изучении витаминов, гормонов, минеральных веществ, в частности микроэлементов, их распространения в различных организмах, физиологич. роли, механизма действия и регулирующих влияний на ферментативные реакции и процессы обмена веществ. Большое значение имеет проблема связи структуры и функции, к-рая характеризует также задачи биохимич. фармакологии, когда речь идёт о лекарств, средствах и исследовании первичного механизма их действия, осуществляемого вмешательством в ферментативные реакции, составляющие основу процессов обмена веществ. В сер. 20 в. самостоят, значение приобрели биохим. исследования, проводившиеся в клиниках и посвящённые изучению биохимич. особенностей организма, химич. состава крови, мочи и др. жидкостей и тканей больного человека. Это направление, получившее широкое развитие, составляет осн. содержание клинической Б.
Витаминология. В лаборатории Г. А. Бунге молодой рус. врач Н. И. Лунин первый описал в 1880 в составе молока добавочные факторы питания. В 1896 аналогичное наблюдение было сделано голл. врачом К. Эйкманом, описавшим присутствие важного для организма фактора в рисовых отрубях. Польский исследователь К. Функ в 1912 выделил активное начало в кристаллич. виде и назвал его витамином. Работы этого направления получили широкое развитие; постепенно были открыты мн. др. витамины, и сейчас витаминология представляет один из весьма важных разделов Б., а также науки о питании.
Б. гормонов. Работы, связанные с анализом химич. структуры продуктов жизнедеятельности желез внутренней секреции - гормонов, путей их образования в организме, механизма действия и возможного осуществления лабораторного синтеза, представляют одно из важных направлений биохимич. исследований. Б. стероидных гормонов - часть общей проблемы Б. стеринов. Достигнутые в этой области успехи в значительной мере связаны с использованием меченных по углероду (С14) исходных и промежуточных соединений. Самая тесная связь установилась между широким фронтом исследований белковых веществ и специальным изучением структуры и функций гормонов белковой природы. Изучение гормональной активности тех или других препаратов невозможно без глубокого анализа биохимич. механизма их действия. Т. о., данные по химии и Б. гормонов в равной мере обогащают эндокринологию и Б.
Энзимологияи - учение о ферментах, вполне самостоятельная область Б. В ней проблема строения белков-ферментов тесно переплетается с физико-химич. проблемами - химич. кинетикой и катализом. В 3-й четв. 20 в. внесено много нового в представления о структуре ферментов, о их присутствии в нативном состоянии в виде сложных комплексов. Анализ строения ферментов в сопоставлении с проявляемой ими в разных условиях активностью позволил выяснить значение отдельных аминокислот (гл. обр. цистеина, лизина, гистидина, тирозина, серина и т. д.) в формировании активного центра ферментов. Выяснены структура мн. коферментов, их значение для ферментативной активности, а также связь между коферментами и витаминами. Большой вклад в развитие энзимологии в первой половине 20 в. внесли Р. Вилыптеттер, Л. Михаэлис, Г. Эмбден, О. Мейергоф (Германия), Дж. Самнер, Дж. Нортроп (США), Г. Эйлер (Швеция), А. Н. Бах (СССР). Много сделали продолжающие активно работать создатели крупных школ и направлений: О.Варбург (Зап. Берлин), Ф. Линен (ФРГ), Р. Питере, X. Кребс (Великобритания), X. Теорелль (Швеция), Ф. Липман, Д. Кошленд (США), А. Россн-Фанелли (Италия), Ф. Шорм (Чехословакия), Ф. Штрауб (Венгрия), Т. Барановский, Ю. Хеллер (Польша) и мн. др. В СССР эту область исследований представляют: В. А. Энгельгардт и М. Н. Любимова, установившие ферментативную активность мышечных белков, в частности аденозинтрифосфатазную активность миозина и процесс окислительного фосфорилирования, А.Е. Браунштейн, открывший совм. с М. Г. Крицман процесс переноса аминогруппы (переаминирование); А. И. Опарин и А. Л. Курсанов, изучавшие роль структуры клеток в проявлении активности ферментов; С. Р. Мардашев, успешно исследовавший декарбоксилирование аминокислот, и др. Исследования сложных комплексов ферментов проводятся в лабораториях Л. Рида (США), М. Койке (Япония), В. Санади (США), Ф. Линена (ФРГ), С. Е. Северина (СССР) и др. Сов. учёный В. А. Белицер значительно углубил представления об энергетической эффективности открытого В. А. Энгельгардтом дыхательного пути образования богатых энергией соединений; Г. Е. Владимиров уточнил количество энергии (Юкал, или 42 дж), освобождающееся при гидролизе АТФ (см. Аденозинфосфорные кислоты). Работы этого направления, сначала остававшиеся единичными, в 50-е и последующие годы получили очень широкое развитие гл. обр. в результате исследований Д. Грина и Б. Чанса, А. Ленинджера, Э. Рэккера (США), Э. Слатера (Нидерланды), Л. Эрнстера (Швеция) и др. В СССР эта проблема разрабатывалась в МГУ и ЛГУ на кафедрах Б., а также в отдельных лабораториях (С. А. Нейфах, В. П. Скулачев и др.). Современные исследования показали также наличие выраженного влияния солевого состава среды и отдельных ионов на ферментативные процессы и важную роль микроэлементов в реализации ферментативной активности.
Эволюционная и сравнительная Б. Исследования по Б. животных, растений и микроорганизмов показали, что, несмотря на общность осн. биохимич. структур и процессов у всех живых организмов, имеются и специфич. различия, зависящие от уровня онто- и филогенетич. развития изучавшихся объектов. Накопленные факты позволили заложить фундамент сравнительной Б., задача к-рой - найти закономерности биохимич. эволюции организмов. Большое теоретич. значе |
