- •Глава 1 Биохимия и медицина Роберт Марри
- •Биохимия и болезни
- •Области исследования
- •Изучение болезней способствует развитию биохимии
- •Изучение низших организмов и вирусов
- •Биохимия и другие биологические науки
- •Глава 2 Биомолекулы и биохимические методы Роберт Марри
- •Введение
- •Элементный состав организма человека
- •Основные классы природных биомолекул
- •Химический состав организма человека
- •Клетка печени крысы
- •Субклеточное фракционирование
- •Общий экспериментальный подход, используемый в биохимии
- •Общая стратегия изучения биохимических процессов
- •Дополнительные замечания по препаративной работе и стратегии исследования
- •Использование изотопов в биохимии
- •Основные достижения биохимии
- •Как мало мы знаем
- •Конец формы
Использование изотопов в биохимии
Очень большую роль сыграло введение в биохимическую практику изотопов в 1930-х гг. Ранее было очень трудно пометить биомолекулы, чтобы затем следить за их превращениями в ходе метаболизма. В пионерских исследованиях, прежде всего Шонхеймера и его коллег, для решения многих биохимических задач использовались стабильные изотопы (2D, 15N), за судьбой которых далее следили с помощью масс-спектрометрии. Например, синтезировали определенные аминокислоты, сахара и жирные кислоты, в состав которых вводили стабильные изотопы, а затем добавляли эти соединения в пищу животным или к препаратам in vitro, чтобы можно было следить за их метаболизмом (определять время полужизни, превращение в другие биомолекулы и т. д.). Именно таким способом были выяснены многие аспекты метаболизма белков, углеводов и липидов. Стало ясно, что метаболизм — очень активный процесс: большая часть соединений в клетке постоянно синтезируется и распадается, хотя скорости этих процессов могут сильно различаться. Суммирование всех этих результатов позволило Шонхеймеру сформулировать представление о “динамической природе метаболизма”.
Очень важное значение имело последующее использование радиоактивных изотопов и приборов, позволяющих определять их количество. Стабильные и радиоактивные изотопы, широко используемые при работе с биологическими системами, перечислены в табл. 2.8. Их применение сыграло решающую роль в развитии ряда областей биохимии. Многие исследования простых и сложных биомолекул in vivo и in vitro в значительной мере опираются именно на использование изотопов. Тот прогресс, который был достигнут в последнее время в секвенировании нуклеиновых кислот и в развитии радиоиммунных методов для измерения очень малых количеств соединений в биологических системах, также был обусловлен в значительной степени применением изотопов.
Таблица 2.8. Изотопы, наиболее широко используемые в биохимических исследованиях
Стабильные изотопы |
Радиоактивные изотопы |
2D 15n 18O |
3Н 14С 32P 35S 35Са 125I 131I |
Основные достижения биохимии
Суммируем основные достижения в области биохимии, в особенности в биохимии человека.
• Определен химический состав клеток, тканей и целого организма. Выделены основные соединения, присутствующие в этих системах, и установлена их структура.
• Выяснены — по крайней мере в общих чертах — функции многих простых биомолекул. Установлены также функции наиболее важных сложных биомолекул. Центральное место среди всех этих открытий принадлежит установлению того факта, что ДНК—это генетический материал и содержащаяся в нем информация передается от нее одному из видов РНК (информационной РНК), которая в свою очередь определяет последовательность аминокислот в белках. Поток информации, исходно заключенной в ДНК, удобно представить в виде схемы ДНК-> РНК-> Белок.
• Выделены главные органеллы животных клеток. установлены их основные функции.
• Показано, что почти все реакции, протекающие в клетках, катализируются ферментами; многие ферменты получены в чистом виде и изучены, выявлены общие принципы механизмов их действия.
• Прослежены метаболические пути синтеза и распада главных простых и сложных биомолекул. Показано, что пути синтеза данного соединения в общем случае отличаются от путей его распада.
• Выяснены многие аспекты регуляции метаболизма.
• В общих чертах установлено, каким образом клетки запасают и используют энергию.
• Выяснены основные особенности строения и функции различных мембран, показано, что основными их компонентами являются белки и липиды.
• Накоплено значительное количество данных о механизме действия главных гормонов.
• Установлены биохимические основы значительного числа заболеваний.