Важнейшие направления развития современной биохимии

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Дальневосточный федеральный университет

Педагогическое образование

Естественно-научное и экологическое образование

Важнейшие направления развития современной биохимии

Курилова Н.С.

г. Владивосток, Россия

Аннотация

После выхода в свет первых учебников по биохимии (1842-1846) она интенсивно развивается. Подробно изучается химический состав живой материи на уровне организма, органа, тканей и клеток. Разрабатываются новые методы биохимического анализа. Подробно исследуются закономерности реакций ассимиляции и диссимиляции в живом организме при самых различных условиях. На современном этапе интересы человечества выдвигают перед биологическими науками задачи, состоящие в выяснении сущности явлений жизни, вскрытии биологических закономерностей развития органического мира, изучении физики и химии живого, разработке различных способов управления жизненными процессами, в частности обменом веществ, наследственностью и направленными изменениями организмов, биохимического контроля экологической обстановки.

Ключевые слова: эволюционная биология, методология, физико-химические методы.

Abstract

The most important directions of development of modern biochemistry

Kurilova N.S., Far Eastern Federal University (Vladivostok, Russia)

After the publication of the first textbooks on biochemistry (1842-1846), it is intensively developing. The chemical composition of living matter is studied in detail at the level of the organism, organ, tissues and cells. New methods of biochemical analysis are being developed. The regularities of assimilation and dissimilation reactions in a living organism under a variety of conditions are studied in detail. At the present stage, the interests of mankind put forward tasks for the biological sciences, which consist in clarifying the essence of the phenomena of life, revealing the biological laws of the development of the organic world, studying the physics and chemistry of living things, developing various ways of managing life processes, in particular metabolism, heredity and directed changes in organisms, biochemical control of the environmental situation.

Keywords: evolutionary biology, methodology, physico-chemical methods.

Как самостоятельная наука биохимия сформировалась примерно 100 лет назад, однако биохимические процессы люди использовали ещё в глубокой древности, не подозревая, разумеется, об их истинной сущности. В самые отдалённые времена уже была известна технология таких основанных на биохимических процессах производств, как хлебопечение, сыроварение, виноделие, выделка кож. Необходимость борьбы с болезнями заставляла задумываться о превращениях веществ в организме, искать объяснения целебным свойствам лекарственных растений. Использование растений в пищу, для изготовления красок и тканей также приводило к попыткам понять свойства веществ растительного происхождения.[5,7]

Новый толчок развитию биологической химии дали работы по изучению брожения, инициированные Луи Пастером. В 1897 г. Эдуард Бухнєр доказал, что ферментация сахара может происходить в присутствии бесклеточного дрожжевого экстракта, и это процесс не столько биологический, сколько химический. На рубеже XIX и XX веков работал крупнейший немецкий биохимик Э. Фишер. Он сформулировал основные положения пептидной теории строения белков, установил структуру и свойства почти всех входящих в их состав аминокислот. Но лишь в 1926 г. Джеймсу Самнеру удалось получить первый чистый фермент, yреазу, и доказать, что фермент -- это белок. [3,4]

С конца ХХ в. в биохимии все шире применяются методы молекулярной и клеточной биологии, в особенности искусственная экспрессия и нокаут генов в модельных клетках и целых организмах. Определение структуры всей геномной ДНК человека выявило приблизительно столько же ранее неизвестных генов и их неизученных продуктов, сколько уже было известно к началу XXI века благодаря полувековым усилиям научного сообщества. Оказалось, что традиционный химический анализ и очистка ферментов из биомассы позволяют получить лишь те белки, которые в живом веществе присутствуют в сравнительно большом количестве. [1]

В настоящее время основные проблемы, разрешаемые биохимией -- это связь между строением и биологической функцией, пути переноса информации, пространственное и временное распределение биомолекул в клетках и во всем организме, проблема расшифровки механизмов эволюции как биохимического процесса. [5]

Основные разделы биохимии: [2]

* Статическая биохимия - изучение химической природы и свойств компонентов клеток.

• Динамическая биохимия - изучение метаболизма.

• Частная (функциональная) биохимия - изучение функционирования отдельных органов и тканей методами биохимии.

Современная биология - комплексная наука, для которой характерно взаимопроникновение идей и методов различных биологических дисциплин, а также других наук - прежде всего физики, химии и математики.

Выделяют три основных направления развития современной биологии. [8] биологический органический химический ткань клетка

1. Классическая биология. Ее представляют учёные -натуралисты, изучающие многообразие живой природы. Они объективно наблюдают и анализируют все, что происходит в живой природе, изучают живые организмы и классифицируют их. Неправильно думать, что в классической биологии все открытия уже сделаны. Во второй половине XX в. не только описано много новых видов, но и открыты крупные таксоны, вплоть до царств (Погонофоры) и даже надцарств (Архебактерии, или Археи). Эти открытия заставили ученых по - новому взглянуть на всю историю развития живой природы. Для настоящих ученых-натуралистов природа -- это самоценность. Каждый уголок нашей планеты для них уникален. Именно поэтому они всегда среди тех, кто остро чувствует опасность для окружающей нас природы и активно выступает в ее защиту.

Все разделы классической биологии объясняют свойства изучаемых объектов преимущественно строением этих объектов и свойствами составляющих их компонентов, в том числе химическими или физическими. Активное использование биологами достижений физики, химии, кибернетики приводило зачастую к невозможности чёткого отделения биологии от других наук, однозначного определения, где заканчивается одна наука и начинается другая. В результате, в последние десятилетия, в рамках классической науки, помимо традиционных разделов биологии (ботаника, зоология, анатомия, физиология и др.) сформировался целый ряд более современных разделов на так называемом «стыке»: биохимия, биофизика, молекулярная биология, генная инженерия и др. Общая биология изучает закономерности существования живых тел, общие для всех разделов биологии, как традиционных, так и более современных. Важнейшим понятием общей биологии является «жизнь». Оно настолько тесно взаимосвязано с понятием «организм», что они определяются друг через друга.

2. Эволюционная биология. На протяжении тысячелетий философы спорят, что было раньше: яйцо или курица? С точки зрения науки, важнее установить, кто (что) предшествовал появлению их обоих. Ответ на этот вопрос позволит однозначно разрешить данный спор и попутно выяснить, кто, что, как и даже когда появилось, кроме курицы и яйца. Такими вопросами занимается эволюционная биология - область, изучающая происхождение видов от общих предков, принципы наследования признаков и их изменения, -- короче, всего того, что привело к существующему разнообразию биологических форм. Основоположник теории естественного отбора Чарлз Дарвин (1809-1882 г.) начинал как обычный натуралист: он путешествовал, наблюдал, описывал и коллекционировал живые организмы. Впоследствии он обобщил этот материал и результатом его работы стала теория, объясняющая разнообразие жизни на нашей планете, сделавшая его известным учёным. Изучение эволюции живых организмов активно продолжается учеными-эволюционистами и по сей день, а синтез эволюционной теории и генетики привёл к созданию так называемой синтетической теории эволюции. Благодаря применению передовых физико- химических методов также сделаны важные открытия о происхождении жизни на нашей планете. Новые открытия позволили дополнить теорию антропогенеза (происхождения человека). Исследования в этом направлении продолжаются.

3. Физико-химическая биология -- это новое быстро развивающееся направление биологии, важное как в теоретическом, так и в практическом отношениях. Открытия, сделанные в этом направлении, позволят решить многие глобальные проблемы, стоящие перед человечеством (производство продуктов питания, поиск новых источников энергии, охрана окружающей среды и др.). На стыке биохимии, биологии и физики в 1950 гг. возникла новая наука биофизика. Целью этой науки является объяснение ряда биологических явлений с точки зрения физики. Биофизики, рассматривая сложное биологическое явление, делают попытку расчленить его на несколько более элементарных, доступных для понимания актов - ступеней этого явления и исследуют затем их физические свойства. Методами биофизики было дано объяснение механизмам мышечного сокращения, проведения нервного импульса, актов ферментативного катализа; предложены модели многих автоколебательных процессов, наблюдаемых в биологии, объяснены тайны фотосинтеза. Биофизиков можно встретить сегодня в любой биологической лаборатории, начиная с экологической и заканчивая лабораторией молекулярной генетики. Спецификой биофизического знания является умение оперировать понятиями всех уровней биологии и биохимии.

Биофизика и биохимия осуществили давнюю мечту биологов об объединении знаний о структуре и функциях организма в целом. Однако, ни, биохимия, ни биофизика не могут дать ответа на основной вопрос биологии: чем живая материя отличатся от неживой и что является толчком при зарождении жизни.

Список литературы

1. Статья «Биохимия»

2. Шамин А.Н. «История химии белка», М., «КомКнига», 2006

3. Шамин А.Н. Джабраилова Н.А «Развитие химии аминокислот», М., «Наука», 1974

4. Шамин А.Н. «История биологической химии. Формирование биохимии», М., «КомКнига», 2006

Размещено на Allbest.Ru