История биологии с начала XX века до наших дней - [81]
>Уже в первой половине XIX в. возникла тенденция использовать методы химии и физики для изучения не только состава тел, но и протекающих в них физиологических процессов. К этому побуждали интересы медицины и сельскохозяйственной практики. После работ Г. Деви (1813) и Ю. Либиха (1840, 1842) все большее число ученых стало склоняться к мысли о познаваемости жизненных процессов на основе законов химии и физики. Наиболее прозорливые физиологи подчеркивали необходимость изучения химической сущности таких важнейших процессов, как пищеварение и дыхание. При этом надежды, связываемые с физиолого-химическими исследованиями, даже несколько преувеличивались. Так, весьма распространенным было мнение, что химические процессы в организме абсолютно идентичны химическим процессам вне его. В 1875 г. К. Бернар писал: «Дыхательные явления принимались за тип чисто химических»[53]. Подобная переоценка, так же как и распространение виталистических взглядов, определялась многими причинами. Одной из них были недостаточные знания о катализе и, в частности, о биологических катализаторах — ферментах, хотя ферментативное (амилазное) действие было открыто уже в 1814 г. петербургским академиком К. Кирхгофом. Существование ферментов стало бесспорным после работ А. Пайена и Ж. Персо (1833), Ж. Форе (1835), Т. Шванна (1856) и А. Корвизара (1856), выделивших амилазу, синигриназу, пепсин и трипсин.
>Но дальше нескольких робких и малоудачных попыток общего химического обоснования важнейших жизненных процессов в 40-60-х годах XIX в. биохимия не пошла.
Наиболее результативными оказались исследования процессов биологического окисления. Повышенный интерес к этим процессам объяснялся следующими причинами. Во-первых, успехи химии в середине XIX в. способствовали выяснению роли в этих процессах кислорода. Во-вторых, в то время полагали, что исследование процессов окисления в организме позволит помимо основной проблемы решить весьма важные для физиологии вопросы о субстрате и месте окислительных процессов в организме.
>В 30-х годах XIX в. А.М. Филомафитский и И. Мюллер уже считали ошибочным, что акт дыхания ограничивается пределами легких, полагая, что образование углекислоты может происходить в тканях или крови. Какие именно вещества должны были при этом окисляться, оставалось неясным.
>Теория горения и дыхания А. Лавуазье создала предпосылки для исследования сущности окислительных процессов, в том числе биологических. Первую обобщающую теорию окислительных процессов развил швейцарский химик X.Ф. Шенбайн (1845). Его теория, основанная на собственных экспериментах и подкрепленная анализом известных до него фактов, имела целью объяснить сущность окислительных процессов вообще; Шенбайн использовал ее для объяснения окислительных реакций в организме. В его теории биологическое окисление впервые рассматривалось как каталитический процесс. Шенбайн выдвинул представление об активировании кислорода как обязательном и основном условии осуществления окислительных процессов. Создатель перекисной теории биологического окисления А.Н. Бах, отдавая должное работам швейцарского химика, писал: «Потребовалось более полустолетия на более или менее методическую разработку того поля, на котором Шенбайн расставил столько вех»[54].
>После работ Шенбайна биологическое окисление, как и окисление вообще, стали трактовать как реакцию присоединения активированного кислорода к окисляющимся телам. Немецкий химик Ф. Гоппе-Зейлер (1878) впервые развил представления об окислении атомарным кислородом (с разрывом молекулы) и указал на важную роль воды в этом процессе, а немецкий физиолог М. Траубе (1882) высказал предположение, что активирование кислорода не обязательно сопровождается разрывом молекулы кислорода, а скорее заключается в образовании перекиси водорода.
Алексей Николаевич Бах. 1857–1946.
Важным этапом в создании представлений о механизмах биологического окисления была перекисная теория биологического окисления, разработанная А.Н. Бахом (1897; Ленинская премия, 1927). Предполагая промежуточное образование перекисей органических соединений или водорода в качестве активированной формы кислорода, эта теория была по существу первой подлинно биохимической концепцией, основанной на представлениях о сложной организации обменных процессов; в начале XX в. она признавалась единственным достоверным объяснением сущности окислительных процессов. По А.Н. Баху, окисление в организме происходит следующим образом:
Предположение, что биологическое окисление — это процесс, осуществляющийся в результате двух последовательно скоординированных ферментативных процессов, открыло новые пути в толковании химических преобразований, осуществляющихся в организме.
Утверждение выдвинутых еще Шенбайном представлений о каталитической природе окислительных процессов в организме было одним из важнейших результатов теоретической разработки проблемы биологического окисления. До 80-х годов XIX в. катализаторами биологического окисления считали металлы, или специальные «ферменты», природа и свойства которых оставались неизвестными. Открытие оксидазного действия и выделение первых препаратов биологических катализаторов окисления японским химиком X. Йосидой (1833) и французским физиологом Г. Бертраном (1895) позволило приступить к изучению природы и свойств оксидаз, которые впоследствии были отнесены к классу истинных ферментов.
