ораторія живого організмуВ» - ідеал хіміків
Засновник органічної хімії - шведський вчений Йенс Якоб Берцеліус був першим ученим, котра усвідомила виключно високу впорядкованість і ефективність хімічних процесів у живих організмах. Саме він вперше встановив, що основою основ лабораторії живого організму є каталіз, а точніше біокаталізу.
Ідеалом досконалості каталітичних перетворень вважали лабораторію живого організму німецький вчений Ю. Лібіх, французький натураліст М. Бертло і багато інших хіміки Х1Х сторіччя. Але й у ХХ ст. хімізм живої природи залишався ідеалом дослідників.
Академік А.Е.Арбузов писав: В«Чим же хімія майбутнього повинна відрізнятися від хімії сьогодення? Наслідування живій природі є хімія майбутнього! І в той день, коли в лабораторії буде синтезований перший фермент, тобто біокаталізатор, ми можемо сказати, що наука здобула у свої руки ключа, який вона так довго і наполегливо шукає - це ключ до хімії живої природи В».
Багато уваги питанням орієнтації на каталітичний досвід живої природи приділяв лауреат Нобелівської премії Н. Н. Семенов. Він говорив про хімічні процеси, що протікають в тканинах рослин і тварин, як про своєрідний В«хімічному виробництвіВ» живої природи. Природа при зародженні та еволюції нових організмів створила В«Молекулярні машиниВ» виключної точності, швидкості дії і надзвичайного досконалості. Наприклад, розкритий нещодавно хіміками і біологами синтез великих білкових молекул із суворим чергуванням амінокислот. У клітинах є В«Субмікроскопічні збірні заводикиВ» - рибосоми, що включають в себе РНК як складальні В«машиниВ». Кожен сорт коротких молекул транспортних рибонуклеїнових кислот захоплює один певний вид амінокислот, несе їх у рибосому і ставить кожну амінокислоту на своє місце, згідно інформації, що міститься в молекулах рибонуклеїнових кислот. Тут же до амінокислотам підходять каталізатори - ферменти і здійснюють В«зшивкуВ» амінокислот в одну молекулу білка із суворим чергуванням. Це справжній кваліфікований завод, який будує молекули за планом, виробленому природою в процесі еволюції.
Хіміки сьогодні прийшли до висновку, що, використовуючи ті ж принципи, на яких побудована хімія організмів, у майбутньому (не повторюючи в точності природу) можна створити принципово нову хімію, нове управління хімічними процесами, де почнуть застосовувати принципи синтезу собі подібних молекул. За принципом ферментів будуть створені каталізатори високого ступеня специфічності, що перевершують існуючі. Збудують перетворювачі, які використовують з більшим ККД сонячну енергію, перетворюючи її в хімічну та електричну, і назад. Бути може, суміщення біохімічної енергетики з полімерними матеріалами дасть можливість створити макромолекули, перетворюють хімічну енергію в механічну, подібно нашим машинам.
Це здається фантазією. Але адже є в науці великі проблеми. Розглянута нами проблема носить такий же характер.
5.2 Ферменти в біохімії та біоорганічної хімії
Дослідження, спрямовані на з'ясування як матеріального складу рослинних і тварин тканин, так і хімічних процесів, що відбуваються в організмі, здійснювалися і "Чистими" Химик - органіка, і біохімік, і медиками. У кожної з цих груп фахівців були свої цілі.
Хіміків-органіків захоплювали перспективи синтезу все більш складних речовин шляхом конструювання їх молекул з метою показати можливості штучного одержання аналогів сполук, що утворюються в живих організмах. Біологи переслідували мети вивчення субстратної та функціональної основ живого. Медики прагнули з'ясувати кордону між нормою і патологією в організмах. Об'єднуючим початком усіх цих досліджень є думка про провідну роль ферментів і біорегуляторів в процесі життєдіяльності.
Вивчення хімізму живий природи відбувалося у надрах динамічної біохімії, предметом якої стали хімічні процеси, що відбуваються в живому організмі.
Історичні корені динамічної біохімії є досить глибокими. Історія вивчення бродіння - типовий приклад дослідження живої природи. У ньому як у дзеркалі відбилися всі труднощі і всі перипетії проникнення в таємниці живого. Надії Берцеліуса на особливі функції каталізу в життєдіяльності організмів, геніальні передбачення Пастера про відмінність між безклітинним бродінням і ферментативної діяльністю дріжджових клітин, і, нарешті, відкриття білкової основи ферментів і їх глибокої диференціації.
Дослідження явища бродіння стало програмою розвитку ензимології (ферментології), як стрижневий галузі знань про процеси життєдіяльності. Ці дослідження виявили дві протилежні точки зору на біокаталізу взагалі. Їх умовно можна назвати хімічної та біологічної.
Хімічна концепція бродіння, що базується на успіхах препаратівного органічного синтезу, в тенденції зводила весь біокаталізу до звичайного хімічному каталізу.
Незважаючи на значні спрощення в пізнанні дійсності, її заслуги в розвитку ензимолог...
