- •Глава 1 древняя биология у истоков науки
- •Александрия
- •Глава 2 средневековая биология темные века
- •Возрождение
- •Переходный период
- •Глава 3 рождение современной биологии новая анатомия
- •Циркуляция крови
- •Начало биохимии
- •Микроскоп
- •Глава 4 классификация жизни спонтанное размножение
- •Классификация организмов
- •Приближение к теории эволюции
- •Геология как основа
- •Глава 5 составные части организмов и клетки газы и жизнь
- •Органические компоненты
- •Ткани и эмбрионы
- •Глава 6 эволюция естественный отбор
- •Борьба ученых умов вокруг эволюции
- •Происхождение человека
- •«Боковые направления» эволюции
- •Глава 7 основы генетики тупиковые вопросы дарвинизма
- •Горошек менделя
- •Мутации
- •Глава 8 падение витализма азот и питание
- •Калориметрия
- •Ферментация
- •Глава 9 болезням объявлена война вакцинации
- •Микробиологическая теория заболеваний
- •Бактериология
- •Насекомые
- •Пищевой фактор
- •Витамины
- •Глава 10 нервная система гипнотизм
- •Нервы и мышление
- •Поведение
- •Нервный потенциал
- •Глава 11 кровь гормоны
- •Серология
- •Группы крови
- •Вирусные заболевания
- •Аллергия
- •Глава 12 метаболизм химиотерапия
- •Антибиотики и пестициды
- •Метаболизм клетки
- •Радиоактивные изотопы
- •Глава 13 молекулярная биология. Протеин
- •Электрофорез и рентгеновская дифракция
- •Хроматография
- •Пространственная структура протеина
- •Глава 14 молекулярная биология. Нуклеиновые кислоты вирусы и гены
- •Значение днк
- •Структура нуклеиновых кислот
- •Генетический код
- •Происхождение жизни
Электрофорез и рентгеновская дифракция
Развитие новых химических и физических инструментов биологических исследований в первой половине XX в. сделало возможным выявление тонких деталей больших протеиновых молекул, которые являются сущностью жизни.
По сути, возникла новая наука на грани физики, химии и биологии, которая исследовала механизм функционирования органических молекул.
Эта наука — молекулярная биология — стала особо важной после Второй мировой войны.
В 1923 г. шведский химик Теодор Сведберг (1884 — 1971) представил новый метод определения размера протеиновых молекул. Этот метод назывался ультрацентрифугированием. Термическое движение молекул воды поддерживает молекулы протеина в суспензии: на них не действует сила гравитации; однако при центростремительных силах, создаваемых в центрифуге, молекулы протеина оседают. По скорости оседания можно определить молекулярный вес протеина.
Протеин средней массы, например, гемоглобин, имеет молекулярную массу 67 000. Другие протеиновые молекулы еще тяжелее.
Размеры и сложность протеиновых молекул определяют их электрический заряд. Каждый протеин имеет свой положительный или отрицательный заряд, который меняется в зависимости от изменения кислотности среды.
Если протеиновый раствор поместить в электрическое поле, индивидуальные молекулы протеина движутся либо к положительному, либо к отрицательному электроду с определенной скоростью, заданной силой тока, размерами и формой молекулы и т. д. Скорость у каждого протеина строго своя.
В 1937 г. шведский биохимик Арне Вильгельм Каурин Тиселиус (1902 — 1971) изобрел метод электрофоретического и хроматографического анализа. Поскольку каждый компонент раствора движется строго со своей скоростью, их можно разделить. Более того, определенные цилиндрические линзы позволяют видеть изменения дифрагируемого света при прохождении его через раствор. Изменения в рефракции раствора можно сфотографировать. По интенсивности волны света можно подсчитать количество протеина каждого вида в данной смеси.
Были подвергнуты электрофорезу и сфотографированы протеины плазмы крови. Их разделили на фракции, включая альбумин, три группы глобулинов. Оказалось, что фракция гаммаглобулина содержит антитела.
Ультрацентрифугирование и электрофорез зависят от свойств протеиновой молекулы. Но наиболее эффективен способ рентгеновской дифракции. Когда рентгеновский луч проходит через вещество, создается определенное распределение частиц. Х-луч фиксируется на фотопленке, и по рассеянию луча можно идентифицировать протеин.
В 1951 г. американский химик Лайнус Полинг (1901—-1994) показал, что цепь аминокислот в белке имеет форму спирали.
По виду рентгеновской дифракции можно делать математические просчеты. В помощь биохимикам как раз в эти годы были разработаны компьютеры. Первой была обсчитана молекула не протеина, но витамина.
С использованием рентгеновской дифракции и компьютерной обработки впервые в 1960 г. английские ученые Макс Фердинанд Перутц и Джон Коудери Кендрю показали миру трехмерную молекулу миоглобина со всеми наличествующими аминокислотами в ее составе.