Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков - Биоорганическая химия (1128683), страница 2
Текст из файла (страница 2)
ВВЕДЕНИЕ ° Биоорганическая химия изучает строение и свойства веществ, участвующих в процессах жизнедеятельности, в непосредственной связи с познанием их биологических функций. Биологические функции органических веществ изучаются в медицинских вузах, главным образом в курсах биологической химии и физиологии.
Биоорганическая химия как учебная дисциплина основное внимание уделяет вопросам строения и реакционной способности биологически значимых соединений. Как самостоятельная наука биоорганическая химия возникла во второй половине ХХ в. Основными объектами ее изучения служат биологические полимеры (биополимеры) и биорегуляторы. Бипполимеры — высокомолекулярные природные соединения, являющиеся структурной основой всех живых организмов и играющие определенную роль в процессах жизнедеятельности.
К биополимерам относят пептиды и белки, полисахариды (углеводы), нуклеиновые кислоты. В эту группу включают и липиды, которые сами па себе не являются высокомолекулярными соединениями, но в организме обычно связаны с другими биополимерами. Биорегуляторы — соединения, которые химически регулируют обмен веществ. К ним относят витамины, гормоны, многие синтетические биологически активные соединения, в том числе лекарственные вещества. Биоорганическая химия находится в тесной связи с биохимией, молекулярной биологией, молекулярной фармакологией, биофизикой и другими медико-биологическими дисциплинами. Объединяют их объекты изучения -- вещества, лежащие в основе процессов жизнедеятельности организма. Перед каждой из них стоят свои задачи, которые решаются методами, присущими данной науке. Ьиоорганическая химия неразрывно связана с органической химией.
«Развиваясь в недрах органической химии с самого начала ее зарождения как науки, она не только питалась и питается всеми представлениями органической химии, но и сама непрерывно обогащает последнюю новыми идеями, новым фактическим материалом принципиальной важности, новыми методами» ()у(. М. Шемякин). Мнханл Мнкайлоанч Шемякин (1908 — 1970) академик ДН СССР, Герой Сопналнстнческого Труда, крупный соаетскнй хнмнк-оргнннк. Нм разработана теория действии пирндоксалевых ферментов, достигнуты большие успехи в синтезе антибиотиков, витаминов, аминокислот Большую известность имеют работы М. М. Шемякина в области пептидов и белков, послужившие основой для создания мембранной химии.
В течение многих лет возглавлял Институт химии природных соединений АН СССР (ныне Институт биоорганической химии им. М. М. Шемякина) и по праву считается основоположником биоорганнческой химии в нашей стране. Виоорганическая химия базируется на идеях и методах органической химии, которая возникла как наука, изучающая вещества живой природы. В истории развития органической химии можно выделить несколько периодов. На протяжении эмпирического периода развития (середнна ХЧ1! — конец ХЪ'1П вв.) органическая химия по определению знаменитого шведского химика Й.
Берцелиуса была химией «растительных и животных веществ». За это время произошло накопление большого фактического материала, но еще не возникло теоретических, обобщающих представлений. Основной причиной, побуждающей к изучению органических веществ, являлась необходимость в их практическом использовании (получение из природных источников красителей, масел, смол, жиров). Известные с древних времен процессы изготовления вина из виноградного сока, хмельного напитка из меда служат примерами использования брожения — одного из микробиологических процессов, которые не потеряли значения и в настоящее время, а получив дальнейшее развитие, составили основу микробиологического производства многих лекарственных веществ и витаминов (антибиотики, витамин С).
Наряду с расширением сферы практического использования природных веществ в недрах органической химии развивалось и другое важное направление — я т р о х и м и я (медицинская химия), основателем которой был Парацельс (!493 — 154! ), врач эпохи Возрождения, по выражению А. И. Герцена «первый профессор химии от сотворения мира». Парацельс изучал лекарственное действие различных веществ и считал х и м и ч ее к и м и все происходящие в организме процессы.
Ятрохимия способствовала сближению химии и медицины. Поиски лекарственных начал в природном сырье привели к открытию эфирных масел, дреяесного уксуса, получаемого при сухой перегонке дерева, неочищенной виннокаменной кислоты из осадка, выпадающего при хранении виноградного сока. Совершенствование экспериментальных методов способствовала выделению индивидуальных органических соединений из растений (щавелевая, яблочная, лимонная и другие кислоты) и продуктов жизнедеятельности животных (мочевина, мочевая, гиппуровая кислоты). Следующий период — аналитический (конец ХН(П вЂ” середина Х(Х вв.) — ознаменован исследованиями по установлению с о с т а в а веществ, в результате которых стало очевидно, что все органические соединения содержат углерод.
!О На основании работ М. В. Ломоносова и А. Лавуазье, открывших закон сохранения массы, в химии получили развитие количественные методы химического анализа. Накопленный фактический материал, касающийся состава веществ, послужил основой для первых теоретических обобщений. Именно в середине Х1Х в.
органическая химия оформилась как самостоятельная химичесдисциплина и были сделаны попытки увязать строение оршие ганических веществ с их свойствами. Однако существовав тогда представления о строении молекул органических соединений были слишком далеки от реальности. В этот период расцветают и философские концепции, к числу которых относится в итал из м (от лат. уНа!!з — жизненный, живай). Виталисты предполагали существование в организме особой нематериальной «жизненной силы». Успехи в выделении большого числа органических веществ из растительных и животных организмов они использовали для подтверждения вывода о возникновении этих веществ только при участии «жизненной силы». Первый удар по виталистическим воззрениям был нанесен в '!828 г., когда Ф. Велер синтезировал типичное о р г а н и ч е ск о е соединение — мочевину из н е о р г а н и ч е с к о г о — циаа аммония, доказав тем самым возможность образования органата аммо нических соединений без участия «жизненной силы» ..
э у . По том поводу Ф. Велер написал возглавлявшему тогда школу виталис- Й. Берцелиусу: «Я должен Вам заявить, что могу сделать мотов чевину, не нуждаясь при этом в почках, и вообще в жив т о ном, будь это человек или собака». Фридрих Велер (1800 — 1882) — крупнейший немецкий химик, работавший в ол б асти медицины. При изучении физиологической проблемы — выде— в чистом ления орта низмом различных вешеств в мочу — получил мочевину . Веле пол чил звавнде и полностью проанализировал ее состав.
В 18 3 г. Ф. елер у иие доктора медицины, но прололжал заниматься химией всю жизнь С мента исторического открытия Ф. Велера начинается мо В 1845 г. б ное развитие органического синтеза. 184 г. УР немецкий химик Г. Кольбе синтезировал известное человече у ств с древних времен органическое вещество — уксусную кислоту. Х ки бь(стро научились синтезировать и более сложные вещеими 54', и саства, к числу которых относятся жиры (Вертло й4., !8 ', и сахаристые вещества [Вутлеров А. М., !86! ]. А.
М. Бутлеров получил сахаристое вещество из формальдегида, что было высоко оце нено современниками. Известнейший исследователь в области угл еводов Э. Фишер писал: «Бутлерову бесспорно принадле его чес ть синтетического получения первого тела, принадлежащ жимо к классу сахаров». Успехи органического синтеза неопроверж продемонстрировали ошибочность и необоснованность идеалистических виталистических воззрений. В настоящее время органический синтез стал фундаментом химической промышленности и источником обеспечения человека пол р имерными материалами (пластмассы, каучуки, волокна), а ичекрасителями, моющими средствами, ядохимикатами, орган 11 ,г скими удобрениями, химическими реактивами, лекарственными веществами и т.
п. Вершиной синтетического искусства являются осуществленные во второй половине ХХ в, синтезы витаминов, гормонов, пептидов, алкалоидов, хлорофилла. Особое место среди них занимает синтез гена (1970). Наиболее важен для развития органической химии структурный период (вторая половина Х(Х вЂ” начало ХХ вв.), когда была создана научная теория строения органических соединений,'основоположником которой является великий русский ученый А. М.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
