В конце XIX в. были накоплены данные о механизмах, с большой легкостью осуществляющих различные химические процессы в организме, но которые чрезвычайно затруднены вне его. На ранних этапах развитая учения о биокатализаторах — ферментах, или энзимологии (от слова «энзим» — другого названия, предложенного для обозначения действующих в организмах биокатализаторов), было распространено мнение, что ферменты определяют течение лишь некоторых процессов, связанных с разложением пищевых продуктов в желудочно-кишечном тракте или с осуществлением некоторых узловых реакций биологического окисления или брожения. Мысль об универсальности ферментативных механизмов, об исключительной роли ферментов в осуществлении процессов жизнедеятельности утвердилась не сразу. Не сразу возникло и представление о том, что биокаталитические процессы принципиально не отличаются от химических реакций, являются их разновидностью, что биокатализаторы — это органические соединения определенной белковой природы. Доказательство, что ферментативные реакции являются разновидностью химических, имело принципиальное значение в борьбе с виталистическими воззрениями в биологии.
В 1894 г., исследуя строение Сахаров, Э.Фишер пришел к выводу, что' ферменты по-разному действуют на различные по своему строению молекулы. Это явление теперь называют специфичностью действия ферментов. Э. Фишер в своих работах преследовал совершенно определенные цели: он стремился получить еще одно доказательство идентичности полученных им синтетических продуктов и настоящих природных белков. Но знание принципа строения Сахаров, а затем и полипептидов и белков, для которых он также использовал результаты исследований, позволило ему заметить то, на что не обратили внимание другие: разные вещества по-разному атаковались ферментами, а последние в свою очередь действовали строго на определенные вещества или химические связи. Это открытие сделало ж возможным изучение предела действия ферментов и внесло четкость в характеристику отдельных биокаталитических реакций и ферментативных систем.
Открытие Э. Фишера стало еще более веским после того, как Э. Армстронг установил (1904), что специфичность проявляется и в процессах торможения ферментативной активности аналогами субстрата. Эти работы, а также исследования В. Брауна (1902) привели к созданию гипотез о фермент субстратных взаимодействиях, что позволило развить глубокие представления о кинетике и механизме ферментативного действия. Так, уже в 1903 г. подобные исследования начал В. Анри, в 1913 г. JI. Михаэлис и М. Ментен разработали первую кинетическую теорию действия ферментов. С. Серенсен (1909) показал зависимость активности ферментов от значения рН, a Л. Михаэлис (1914) заложил основы кинетики ферментативных реакций. Это позволило перейти к планомерному изучению факторов, влияющих на активность ферментов. Необходимо отметить, что это произошло до того, как первые ферменты были получены в чистом виде. И хотя уже в 1906 г. русский биохимик А. Д. Розенфельд получил препарат кристаллической оксидазы из редьки и высказал предположение о белковой природе ферментов, этот факт, опубликованный в медицинском журнале, остался неизвестным биохимикам и забытым.
В 20-х годах XX в. еще существовали сомнения в белковой природе ферментов. Они рассматривались как низкомолекулярные вещества, обладающие каталитической активностью и соединенные с белковым (или даже не обязательно белковым) коллоидным носителем. Активно поддерживал такую точку зрения Р. Вильштеттер, безуспешно пытавшийся получить чистые препараты ферментов с помощью разнообразных, в том числе адсорбционных, методов очистки. Эти сомнения были отброшены после выделения Д. Самнером в 1926 г. кристаллического фермента—уреазы из бобов Канавал-лии, активного фермента, разлагающего мочевину. В последующее десятилетие исследователи получили большое число кристаллических ферментов (Д. Самнер, Г. Нортроп и др.), доказав их белковую природу. Так был решен вопрос о природе биокатализаторов.
|