Развитие комплекса биохимических наук в XX в. было стремительным. Среди методов определения темпа роста науки наиболее распространен наукометрический: развитие какой-либо отрасли науки характеризуется числом публикаций, числом работающих в этой области исследователей, затратами, возможностью получения быстрых и значительных экономических эффектов. Первая из этих характеристик наиболее распространена, последняя менее распространена, но очень важна. И по первому, и по последнему показателю направления, входящие в физико-химическую биологию, занимают первое место.
С 1895 г. начал выходить первый биохимический журнал. Сейчас во всем мире издаются сотни наименований журналов по биохимии, молекулярной биологии и генетике, биоорганической химии. Число статей и монографий, публикуемых ежегодно по вопросам биохимии, превышает 100000. За последние несколько лет их рост был обусловлен повышением числа публикаций по вопросам приложения данных физико-химической биологии к практике: медицине, сельскому хозяйству, промышленности.
Сейчас происходит новая революция в технике, которая также связана с прогрессом биохимии—возникает биотехнология, позволяющая значительно дешевле получать многие дорогостоящие продукты, а также и продукты питания и кормовые добавки из сырья, которое раньше считалось отбросами и лишь загрязняло окружающую среду.
Истоки биологической химии прослеживаются с конца XVIII в. На рубеже XVIII и XIX вв. распространение количественных методов в области химии сделало возможным изучение процессов горения, а затем по аналогии и процессов дыхания, которое рассматривали как медленное горение. Ученые впервые приступили к изучению процессов, протекающих в организмах. Химия, исследуя вещества, из которых слагаются живые организмы, должна была подвести биологию к более глубокому проникновению в живую материю, чем это можно было сделать с помощью микроскопа. Микроскоп — это был первый шаг на пути развития аналитических редукционных подходов к изучению живой материи, анализ веществ — второй, но гораздо более важный.
Повышенный интерес к изучению процессов дыхания был связан с тем, что с его помощью надеялись понять основу процессов обмена веществ: механизм выделения и использования энергии в организме, природу окисляемого субстрата и место окислительных процессов в организме. Решение проблемы биологического окисления, как полагали, позволит решить в принципе и проблему питания организма.
Однако к началу XX в., как писал С. Аррениус, «биохимия ...состояла из большого числа описаний различных продуктов, встречающихся в живых организмах, их свойств, применения и их состава, т.е. содержания в них водорода, кислорода, азота, серы, фосфора и других элементов»'. В течение XIX в. биологическая химия не смогла продвинуться дальше изучения состава организмов и изучения суммарных не детализированных процессов, происходящих в организме, его отдельных органах или тканях. Дальнейшее продвижение вперед тормозилось слабыми знаниями о ферментах — катализаторах биологических процессов. Так и теория Баха появилась только после открытия X. Йосидой (1888) и Г. Бертраном (1894) окислительных ферментов — оксидаз.
В XIX в. в химии была развита концепция активации кислорода, как основного механизма процессов окисления. Она была использована и биохимиками. Представления о биологическом окислении, его механизмах, связанных с активированием кислорода, получили развитие в первой всеобъемлющей теории окисления вообще и биологического окисления в частности, развитой русским биохимиком А. Н. Бахом (1897). Эта теория оказала значительное влияние на исследования биологического окисления. Но подлинное значение ее раскрылось при обосновании представлений о цепных процессах. За эту работу А.Н.Бах был награжден в 1926 г. премией им. В. И. Ленина.Теория Баха получила название перекисной, так как в качестве активированной формы кислорода при биологическом.
Самым важным здесь было два принципиально новых предположения: 1) происходящие реакции скоординированы, т.е. в организме осуществляются обменные процессы; 2) реакции имеют биокаталитическую, ферментативную природу.
Сдерживающим фактором для развития биологической химии было отсутствие точных знаний о промежуточных продуктах — тех субстратах, которые подвергаются ферментативным превращениям в процессе обмена веществ. Кроме того, биологическая химия нуждалась в собственной экспериментальной технике, приспособленной для изучения биологических объектов методами сложного химического анализа.
Первые успехи были связаны с изучением основных компонентов живых организмов: углеводов, белков и жиров — и формированием «статической» биологической химии.
|