Классическая биохимия сформировалась как наука об обмене веществ и его химических механизмах. Это привело к ее делению на динамическую биохимию, исследующую цепочки взаимосвязанных реакций обмена веществ и катализирующее действие ферментов, и статическую биохимию, изучающую основные субстраты обмена веществ и вещества вторичного происхождения. Химия природных соединений почти исчезла как самостоятельное направление, поглощенное биохимией, с одной стороны, и органической химией-с другой. Однако в самой биохимии происходил процесс, начавшийся значительно ранее и связанный со все углублявшимся проникновением науки в тайны строения живых организмов. Это привело в 30-х годах XIX в. к возникновению цитологии — науки о клетке. Но как только объектом изучения стала клетка, возник вопрос о£> ее устройстве и функционировании. На него ответ, как полагали, должна была дать биохимия. Но оказалось, что, создав представления об общих принципах обмена веществ, она не смогла решить проблему о самом сложном процессе, т. е. о биосинтезе белков —биологических катализаторов. Биохимия не могла также осветить вопрос о том, каким образом сохраняется удивительная точность в синтезе совершенно определенных молекул белков в различных клетках, с чем связана наследственность в передаче этой способности. Наконец, неясно было, каким образом вообще управляется весь сложный механизм развития клетки, включаются все новые и новые биосинтетические механизмы и выключаются уже ненужные.
Ответ был получен в результате исследования строения и функций двух основных групп биополимеров — белков и нуклеиновых кислот, отличающихся от других веществ тем, что они обладают как химической, так и биологической индивидуальностью. В результате сформировались представления о процессах хранения, передачи и реализации информации в живой клетке. Так возникла молекулярная биология. После этого, по образному определению академика В. А. Энгельгардта, процессы, происходящие в клетке, можно было представить как потоки вещества, трансформирующегося при обмене веществ, энергии, необходимой для их осуществления, и информации, управляющей этими процессами.
Формирование молекулярной биологии и последовавшее за этим повышение интереса к изучению функций надмолекулярных, субклеточных структур привело к определенному методологическому разграничению важнейших направлений физико-химической биологии — молекулярной биологии и органической химии. Оно было связано с проникновением в глубь клетки, осуществляемым методами химии и физики. Этот процесс был в основе своей редукционным; он сводился к поискам все более и более тонких механизмов жизнедеятельности, и, наконец, был достигнут определенный предел — молекулярный уровень. Биоорганическая химия изучает строение и биологические функции отдельных молекул, входящих в различные биохимические системы. Внимание ученых привлекают как самые крупные, сложно устроенные молекулы: белки (прежде всего биокатализаторы, ферменты), нуклеиновые кислоты (носители наследственной информации), так и более простые молекулы: гормоны, антибиотики, токсины и т.п.
Изучением функций физиологически активных молекул в ансамблях, во все усложняющихся надмолекулярных системах, вплоть до клетки, занимаются молекулярная биология и биохимия. Если, характеризуя синтетическую систему или систему переноса энергии в клетке, ученый стремится проникнуть в ее молекулярную организацию, то это область молекулярной биологии. Если при этом фиксируются лишь определенные химические эффекты (или физические — перенос электронов), то это область биохимии. Но это деление в значительной степени условно.
Биологическая химия подверглась столь глубокой дифференциации, что отдельные направления казались полностью разобщенными. Затем закономерно произошел обратный процесс: отдельные направления не только биохимии, но экспериментальной биологии в целом сблизились благодаря формированию молекулярной биологии, молекулярной генетики и биоорганической химии. Возникла физико-химическая биология.
|