Третичная структура РНК

Одноцепочечные РНК характеризуются компактной и упорядоченной третичной структурой, возникающей путём взаимодействия спирализованных элементов вторичной структуры. Так, возможно образование дополнительных водородных связей между нуклеотидными остатками, достаточно удалёнными друг от друга, или связей между ОН-группами остатков рибо-зы и основаниями. Третичная структура РНК стабилизирована ионами двухвалентных металлов, например ионами Mg²⁺, связывающимися не только с фосфатными группами, но и с основаниями.

50 Хотя ферменты можно называть катализаторами, но всё же, они сильно отличаются.
1. Большинство молекул ферментов сохраняют свои каталитические свойства при температуре около 40 °С, а при 70 °С их полностью теряют, тогда как катализаторы работают при температурах от 200 до 500 °С.
2. Кислотность среды, в которой существует большинство ферментов – это pH около 7.4, то есть нейтральная среда. Именно такая среда сохраняется в нашей крови. Её изменение на 0,4 в «+» или в «-» плачевно сказывается на нашем организме и является следствием нарушения работы ферментов. Некоторые из ферментов, например, пепсин, действует при pH около 2…3, что обеспечивается желудочным соком (соляной кислотой).
3. Ферменты могут в миллиарды раз ускорять химические реакции (в 1015 раз), при этом некоторые реакции без них вообще не проходят. Примером может послужить то, что фермент алкогольдегидрогеназа (1 молекула) способна за 1 с переработать 720 молекул этилового спирта и превратить его в уксусный альдегид при комнатной температуре. Если же взять 1 молекулу медного катализатора, то он может справиться за такое же время только с 1 молем спирта и при 200 °С.
4. Важно ещё и то, что в отличии о многих катализаторов действия ферментов не зависит от каких-либо других ферментов! Ферменты могут влиять на молекулы одних сложных веществ, но совершенно никак не влиять на их изомеры (те же молекулы, но с другим пространственным расположением связей). Именно это позволяет различить разные молекулы, имеющие одну химическую формулу (один состав).

51. Митохондрии - это органеллы размером с бактерию (около 1 х 2 мкм). Они найдены в большом количестве почти во всех эукариотических клетках. Обычно в клетке содержится около 2000 митохондрий, общий объем которых составляет до 25% от общего объема клетки. Митохондрия ограничена двумя мембранами - гладкой внешней и складчатой внутренней, имеющей очень большую поверхность. Складки внутренней мембраны глубоко входят в матрикс митохондрий, образуя поперечный перегородки - кристы. Пространство между внешней и внутренней мембранами обычно называют межмембранным пространством. Мембраны митохондрий содержат интегральные мембранные белки. Во внешнюю мембрану входят порины, которые образуют поры и делают мембраны проницаемыми для веществ с молекулярной массой до 10 кДа (см. рис. 223). Внутренняя же мембрана митохондрий непроницаема для большинства молекул; исключение составляют О₂, СО₂, Н₂0. Внутренняя мембрана митохондрий характеризуется необычно высоким содержанием белков (75%). В их число входят транспортные белки-переносчики, ферменты, компоненты дыхательной цепи и АТФ-синтаза. Кроме того, в ней содержится необычный фосфолипид кардиолипин. Матрикс также обогащен белками, особенно ферментами цитратного цикла. Метаболические функции

Митохондрии являются «силовой станцией» клетки, поскольку за счет окислительной деградации питательных веществ в них синтезируется большая часть необходимого клетке АТФ (АТР). В митохондриях локализованы следующие метаболические процессы: превращение пирувата в ацетил-КоА, катализируемое пируватдегидрогеназным комплексом: цитратный цикл; дыхательная цепь, сопряженная с синтезом АТФ (сочетание этих процессов носит название «окислительное фосфорилирование»); расщепление жирных кислот путем β-окисления и частично цикл мочевины. Митохондрии также поставляют клетке продукты промежуточного метаболизма и действуют наряду с ЭР как депо ионов кальция, которое с помощью ионных насосов поддерживает концентрацию Са²⁺ в цитоплазме на постоянном низком уровне (ниже 1 мкмоль/л).

Главной функцией митохондрий является захват богатых энергией субстратов (жирные кислоты, пируват, углеродный скелет аминокислот) из цитоплазмы и их окислительное расщепление с образованием СО₂ и Н₂О, сопряженное с синтезом АТФ.

Реакции цитратного цикла приводят к полному окислению углеродсодержащих соединений (СО₂) и образованию восстановительных эквивалентов, главным образом в виде восстановленных коферментов.

52 П антотеновая кислота (Витамин В5)
Данный витамин принимает участие в выработке стероидных гормонов и жирных кислот. Также пантотеновая кислота отвечает за восстановление мышц, выводит из них молочную кислоту, а также вовлекает жирные кислоты в энергетический обмен.
Источники витамина В5: цыплята, яйца, молоко, крупы, горох, дрожжи.
Рекомендуемая ежедневная доза витамина В5 для мужчин – 0,4-0,8 г.
Рекомендуемая ежедневная доза витамина В5 для женщин – 0,4-0,8 г.
Допустимая ежедневная доза витамина В5 при интенсивных тренировках и нагрузках – 1-1,5 г.

Витамин РР (никотиновая кислота)
Данный витамин принимает участие в расщеплении углеводов и выработке натуральных половых гормонов, необходим для нормального кислородного обмена в клетках. Никотиновая кислота может вырабатываться в организме, если имеется достаточное количество аминокислоты триптофана. Повышенные дозы витамина РР, в 50-100 мг, замедляют сжигание жира и негативно сказываются на работоспособности спортсмена.
Источники витамина РР (никотиновой кислоты): печень, тунец, яйца, грибы, молоко.
Рекомендуемая ежедневная доза витамина РР (никотиновой кислоты) для мужчин – 20 мг.
Рекомендуемая ежедневная доза витамина РР (никотиновой кислоты) для женщин – 20 мг.

Витамин РР (ниацин, витамин B5). Под этим названием пони­мают два вещества, обладающих витаминной активностью: нико­тиновая кислота и ее амид (никотинамид). Ниацин является коферментом большой группы ферментов (дегидрогеназы), уча­ствующих в окислительно-восстановительных реакциях, которые протекают в клетках. Никотинамидные коферменты играют важ­ную роль в тканевом дыхании. При недостатке в организме витамина РР наблюдается вялость, быстрая утомляемость, бес­сонница, сердцебиение, пониженная сопротивляемость к инфек­ционным заболеваниям. При значительном недостатке развивает­ся пеллагра (от ит. peilaagra — шершавая кожа) — тяжелое заболевание, приводящее к расстройству слизистой полости рта и желудка, появляются пятна на коже, нарушаются функции нервной и сердечно-сосудистой систем, психики.

\53. В каждом организме есть нервные и гуморальные механизмы регулирования обмена веществ.

В головном мозге, в гипоталамусе, находятся нервные центры «голода» и «насыщения». Нервные клетки этого центра реагируют на концентрацию глюкозы в крови, определяя потребность организма в энергетических ресурсах, а также реагируют на концентрацию минеральных веществ, регулируя их выведение или задержание в организме.

Большое значение в регуляции процессов обмена веществ имеет гуморальная регуляция функций. Роль регуляторов обмена играют все железы внутренней секреции, выделяемые ими гормоны. Гормоны гипофиза являются гормонами роста, гормоны половых желез регулируют обмен углеводов, гормоны щитовидной железы регулируют окислительные процессы, влияя на рост и развитие организмов. Гормоны надпочечников регулируют все виды обмена веществ: белков, жиров, углеводов, воды и минеральных веществ.

Большую роль в регуляции обмена веществ играет печень, в которой происходит ряд биохимических превращений органических соединений (белки и углеводы могут превращаться в жиры, жиры — в углеводы). В печени синтезируются белки крови, витамин А, откладываются в запас витамины D и К н т. д.

Оперонный уровень регуляции

Опероном называется упорядоченная компактная совокупность цистронов (вместе со знаками начала и конца), считываемая как единое целое в процессе синтеза мРНК (Матричная РНК образуется в процессе транскрипции она несет точную копию гинетической информации закодированной в определенным участке ДНК) на ДНК.
Деятельность оперона в качестве поставщика мРНК контролируется геном – оператором, который либо разрешает, либо запрещает запуск гомологической репликации серии мРНК на ДНК – матрице. В свою очередь функция гена – оператора контролируется пространственно изолированным от него геном – регулятором, который продуцирует мРНК, необходимую для синтеза белка репрессора. Именно белок – репрессор будучи присоединен к гену – оператору, блокирует его функцию. Более того сам белок – репрессор подвержен действию аллостерических эффекторов, которые соединяясь так изменяют его третичную структуру, что либо стимулируют, либо ингибируют возникновение комплекса репрессором и геном – регулятором.

На втором центральном уровне гормональной регуляции цикла находится гипофиз (область его передней доли). Здесь под регулирующим влиянием гипоталамуса происходит синтез гонадотропных гормонов, которые обеспечивают нормальную деятельность в целом всей репродуктивной системы. Основными гормонами являются фолликулостимулирующий, лютеинизирующий, адренокортикотропный, соматотропный, тиреотропный гормоны и пролактин. Наиболее важной чертой гормональных взаимоотношений женского организма является цикличность процессов, связанных с периодическим повторением развития фолликулов, овуляторными изменениями и формированием новой эндокринной железы желтого тела. Данные процессы регулируются непосредственно гипофизарными гормонами.

Метаболи́зм — набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды. Метаболизм обычно делят на две стадии: в ходе катаболизма сложные органические вещества деградируют до более простых; в процессах анаболизма с затратами энергии синтезируются такие вещества, как белки, сахара, липиды и нуклеиновые кислоты.

Обмен веществ происходит между клетками организма и межклеточной жидкостью, постоянство состава которой поддерживается кровообращением: за время прохождения крови в капиллярах через проницаемые стенки капилляров плазма крови 40 раз полностью обновляется с интерстициальной жидкостью.

54 Витамин В6 (пиридоксин) очень важен для организма, поскольку улучшает усвоение ненасыщенных жирных кислот. Вместе с кальцием он способствует нормальному функционированию мышц и сердца и эффективному их расслаблению. Установлено, что при недостатке витамина В6 может возникнуть воспаление среднего уха. Пиридоксин (витамин В6) принимает участие во многих химических реакциях, протекающих в организме. Его можно считать кладовой ферментов. Другими словами, без него невозможно зарождение и сохранение Жизни. Он играет важную роль в обмене жиров и белков. Чем больше их употребляет человек, тем больше требуется витамина В (как и витамина С). Более того, конечным продуктом при усвоении пищи является щавелевая кислота. Но если в организме мало витамина В6, один из ферментов (трансаминаза) блокируется, а без него щавелевая кислота не может преобразовываться в растворимые соединения. И тогда щавелевая кислота соединяется с кальцием и образует оксалаты, которые осаждаются в виде песка и камней в почках. Больше всего содержится витамина В6, так же как и остальных витаминов группы В, в дрожжах, печени, проросшей пшенице, отрубях и неочищенном зерне. Много его в картофеле (220 - 230мкг/100 г), патоке, бананах, свинине, в сыром желтке яиц, капусте, моркови и сухой фасоли (550мкг/100 г)

55 Распад белков до аминокислот происходит путем гидролиза - присоединяется H₂O по месту расщепления пептидных связей под действием протеолитических ферментов. Протеолитические ферменты называются ПРОТЕИНАЗАМИ или ПРОТЕАЗАМИ. Существует много разных протеиназ. Но по структуре каталитического центра все протеиназы делят на 4 класса:

1. СЕРИНОВЫЕ ПРОТЕИНАЗЫ - у них в каталитическом центре содержатся аминокислоты серин и гистидин.

2. ЦИСТЕИНОВЫЕ ПРОТЕИНАЗЫ - в каталитическом центре цистеин и гистидин.

3. КАРБОКСИЛЬНЫЕ ПРОТЕИНАЗЫ (АСПАРТИЛЬНЫЕ) в каталитическом центре содержат 2 радикала аспарагиновой кислоты. К ним относится пепсин.

4. МЕТАЛЛОПРОТЕИНАЗЫ. В каталитическом центре этих ферментов находятся гистидин, глутаминовая кислота и ион металла (карбоксипептидаза ”А”, коллагеназа содержат Zn²⁺).

Все протеиназы различаются по механизму катализа и по условиям среды, в которой они работают. В каждой молекуле белка имеются десятки, сотни и даже тысячи пептидных связей. Протеиназы разрушают не любую пептидную связь, а строго определенную.

Пептидные связи отличаются только тем, какие аминокислоты участвуют в их образовании.

Структура адсорбционного центра такова, что она позволяет распознать радикал той аминокислоты, СООН-группа которой образует эту связь. В некоторых случаях для субстратной специфичности имеет значение аминокислота, аминогруппа которой образует гидролизуемую связь. А иногда обе аминокислоты имеют значение для определения субстратной специфичности фермента.

56 Митохондрии имеют две высокоспециализированные мембраны — наружную и внутреннюю, кольцевую молекулу ДНК, а также собственные системы транскрипции и трансляции. Каждая клетка содержит несколько сотен митохондрий. В них осуществляется ряд важных биохимических цепей реакций, из которых особенное значение для энергетического обмена клетки имеет окислительное фосфорилирование. В результате этого процесса образуются молекулы АТФ (аденозинтрифосфат) — основного источника энергии во многих биохимических превращениях. В митохондриях также содержатся ферменты, участвующие в биосинтезе пуринов, в цикле трикабоновых кислот, мочевины, окисления пирувата и т.д.

Дыхательная цепь митохондрий состоит из 5 мультифер-ментных комплексов, субъединицы которых кодируются как ядерными, так и митохондриальными генами. В переноске электронов участвуют коэнзим Q10 и цитохром с. Электроны поступают от молекул NAD*H и FAD'H и переносятся по дыхательной цепи. Высвобождаемая энергия используется для транспорта протонов к внешней мембране митохондрий, а возникающий электрохимический градиент — для синтеза АТФ с помощью комплекса V дыхательной цепи митохондрий. Как уже отмечено, митохондрии имеют собственную ДНК, в каждой митохондрии содержится 10 и более молекул ДНК. Геном митохондриальной ДНК (мтДНК) полностью расшифрован. Он включает 16 569 нуклеотидов, которые образуют двунитевую кольцевую молекулу. В митохондриаль-ном геноме есть гены для двух рибосомальных РНК, 22 тРНК и 13 полипептидов, участвующих в реакциях окислительного фосфорилирования (рис. 6.1); мтДНК не содержит интронов. Митохондриальные белки, вовлеченные в окислительное фосфорилирование, включают компоненты комплекса I (субъединицы NADH-дегидрогеназы: ND1—ND6), комплекса III (цитохром b), комплекса IV (субъединицы цитохромок-сидазы I, II, III) и комплекса V (субъединицы 6 и 8 митохон-дриальной АТФазы). Все другие гены, кодирующие митохондриальные белки (примерно 1100), транскрибируются в ядре, транслируются в цитоплазме, затем импортируются митохондриями. Нарушение взаимодействия между митохондриальным и ядерным геномами служит причиной разнообразной митохондриальной патологии.

57 Гормоны – это биологически активные вещества, вырабатываемые различными железами организма. Они способны оказывать огромное влияние на процессы жизнедеятельности человека и являются необходимой составляющей каждой из внутренних систем. Так, именно гормоны осуществляют контролирующую функцию над генетическим аппаратом человека, кроме того, они обеспечивают развитие тканей, адаптацию к условиям внешней среды, организацию психической деятельности. Также гормоны ответственны за размножение человеческого индивидуума и правильное развитие его потомства. Следует заметить, что эти вещества эффективны даже в самых незначительных концентрациях.

Перечислим основные гормоны: адреналин, ангиотензин, гастрин, глюкагон, дофамин, инсулин, мелатонин, окситоцин, секретин, тестостерон, тироксин, эстрогены. Некоторые гормоны вырабатываются одновременно в разных органах. Так, инсулин образуется не только в желудочно-кишечном тракте, но и в центральной нервной системе.

Гормоны различаются по своей химической природе, но механизмы их воздействия на организм обычно похожи. Так, например, все гормональные реакции бывают начальными, ранними и поздними, а последствием действия любого гормона является активизация процессов внутриклеточного кальциевого и энергетического обменов, а также увеличение секреторной функции. Гормоны играют важнейшую роль в физиологических процессах. От них зависят циклы сна и бодрствования, синхронизация суточных процессов метаболизма, способность приспособления к условиям окружающей среды, а также интенсивность роста человеческого организма.

В основном гормоны вырабатываются в щитовидной и околощитовидной железах, центральной нервной системе, эпифизе, надпочечниках, аденогипофизе, гипоталамусе, почках, желудочно-кишечном тракте, крови, печени, яичниках, яичках, плаценте. В организме здорового человека их синтезируется ровно столько, сколько необходимо для нормального его функционирования.

58 Мутагенные и летальные эффекты мутагенов сопровождаются структур-ными повреждениями, которые они вызывают в молекулах ДНК. Например, в геноме человека непрерывно происходят случайные изменения (повреждения), но сохраняются лишь отдельные из них. Причем очень редко. Так из 1000 замен азотистых оснований лишь одна приводит к мутациям. Причина заключается в том, что эти повреждения часто подвержены восстановлению. Процесс рекон-струкции повреждений ДНК называют восстановлением или репарацией ДНК.
Характер и механизмы исправления повреждений наиболее полно изуче-ны в случае повреждений, индуцированных УФ-излучени-ем. Клетки реагиру-ют на УФ-излучение тем, что в их ДНК образуются повреждения, главные из которых представляют собой фотохимические изменения в пиримидиновых ос-нованиях, переходящие в пиримидиновые димеры, в частности в тиминовые. Последние образуются за счет ковалентного связывания соседних тиминовых оснований в одной и той же цепи молекулы посредством присоединения угле-рода одного тимина к углероду другого тимина. Помимо тиминовых димеров в ДНК облученных клеток происходит формирование также цитозин-тиминовых и цитозин-цитозиновых димеров, однако частота их является меньшей. Диме-ризация фланкирующих оснований в гене сопровождается ингибированием транскрипции и репликации ДНК. Она ведет также к мутациям. В результате этого клетка может погибнуть или подвергнуться малигнизации.
Один их механизмов восстановления повреждений ДНК действует у мно-гих видов организмов, включая человека, и состоит в том, что экспонирование в видимом свете клеток, предварительно обработанных УФ-излучением, при-водит к снижению летального эффекта в несколько раз, т. е. к фотореактивации функций облученных клеток. Это реактивирующее действие видимого света связано с расщеплением (мономеризацией) пиримидиновых димеров, причем этот процесс обеспечивается светозависимыми фотореактивирующими фер-ментами. Второй механизм удаления димеров пиримидиновых оснований из ДНК облученных клеток получил название темновой репарации или вырезания-восстановления. Так же, как и фотореактивация, он представляет собой фер-ментативный процесс, но более сложный, притом проходящий в темноте (рис. 121). Этот механизм заключается в том, что тиминовые димеры с помощью ДНК-репариру-ющих нуклеаз, осуществляющих гидролиз фосфодиэфирных скелетных связей между нуклеотидами с повреждениями (со стороны 5' от ти-минового димера) и нормальной частью молекулы ДНК, подвергаются «выре-занию» из цепи ДНК, в которой после этого остаются бреши. Затем происходит «залатывание» брешей восстановительным синтезом ДНК при участии ДНК-полимеразы, связывающейся с 3'-концом поврежденной цепи ДНК, и использо-вании противоположной (нормальной) цепи в качестве шаблона. Удаление пи-римидиновых димеров из ДНК облученных клеток путем «вырезания» и «зала-тывания» брешей завершается смыканием вновь реплицированного участка ДНК с соседними поврежденными участками и «замазыванием» («сшиванием») сахарофосфатных скелетных связей с помощью ДНК-лигазы. Таким образом, реализация этого механизма обеспечивается тремя репарирующими фермента-ми.

Третий механизм восстановления повреждений ДНК называют пострепликационным, или рекомбинационным восстановлением (рис. 122). Он заключается в том, что синтез ДНК в УФ-облученных клетках идет с нор-мальной скоростью вдоль хромосомы лишь до димера, перед которым он замедляется на несколько секунд, после чего начинается вновь, но уже на другой стороне димера. Поскольку ДНК-полимераза перескакивает через димер, то в дочерней цепи ДНК образуется брешь. Вследствие этого район, содержащий димер в одном дуплексе, будет интактным в сестринском дуплексе, т. е. в дочерних молекулах ДНК одна цепь будет содержать пиримидиновые димеры, тогда как другая будет иметь бреши, которые фактически являются вторичными повреждениями. Следовательно, район, содержащий димеры в одном дуплексе, полностью сохраняется в сестринском дуплексе. Этот процесс заканчивается рекомбинацией вдоль молекулы ДНК после ее репликации, при которой дочерняя цепь, несущая в каком-либо участке брешь, спаривается другой дочерней цепью (комплементарной), несущей брешь в другом месте. Это спаривание позволяет восстановительный синтез, который обеспечивает восстановление правильной последовательности района в каждой бреши. В качестве шаблона используется соответствующий интактный район другой дочерней цепи. Рекомбинационные события на уровне каждой бреши приводят к реконструкции интактной молекулы ДНК, способной к дальнейшей репликации. Рекомбинационное восстановление ДНК обес-печивается рядом белков-рекомбиназ.
В ходе эволюции у клеток выработалась способность синтезировать ре-парирующие ферменты, которые синтезируются, когда начинают возникать по-вреждения ДНК. Например, у Е. coli открыта так называемая SOS-репарация, которая заключается в том, что любое повреждение ДНК, сопровождающееся нарушением ее репликации, ведет к усилению транскрипции большого количе-ства генов (более 15), кодирующих репарирующие белки. Этот процесс сопро-вождается повышением выживаемости клеток. Известно также, что существу-ют репарирующие системы, которые активируются, если в ДНК образуются метилированные нуклеотиды. Подобные индуцированные системы репарации существуют, вероятно, и у эукариотических клеток

59 БИОХИМИЯ (биологическая химия) – биологическая наука, изучающая химическую природу веществ, входящих в состав живых организмов, их превращения и связь этих превращений с деятельностью органов и тканей. Совокупность процессов, неразрывно связанных с жизнедеятельностью, принято называть обменом веществ.

овременная биохимия как самостоятельная наука сложилась на рубеже 19 и 20 вв. До этого времени вопросы, рассматриваемые ныне биохимией, изучались с разных сторон органической химией и физиологией. Органическая химия, изучающая углеродистые соединения вообще, занимается, в частности, анализом и синтезом тех химических соединений, которые входят в состав живой ткани. Физиология же наряду с изучением жизненных функций изучает и химические процессы, лежащие в основе жизнедеятельности. Таким образом, биохимия является продуктом развития этих наук и её можно подразделить на две части: статическую (или структурную) и динамическую. Статическая биохимия занимается изучением природных органических веществ, их анализом и синтезом, тогда как динамическая биохимия изучает всю совокупность химических превращений тех или иных органических соединений в процессе жизнедеятельности. Динамическая биохимия, таким образом, стоит ближе к физиологии и медицине, чем к органической химии. Этим и объясняется то, что вначале биохимия называлась физиологической (или медицинской) химией.[3]

Как всякая быстро развивающаяся наука, биохимия вскоре после своего возникновения начала делится на ряд обособленных дисциплин: биохимия человека и животных, биохимия растений, биохимия микробов (микроорганизмов) и ряд других, поскольку, несмотря на биохимическое единство всего живого, в животных и растительных организмах существуют и коренные различия в характере обмена веществ. В первую очередь это касается процессов ассимиляции. Растения, в отличие от животных организмов, обладают способностью использовать для построения своего тела такие простые химические вещества, как углекислый газ, вода, соли азотной и азотистой кислот, аммиак и др. При этом процесс построения клеток растений требует для своего осуществления притока энергии извне в форме солнечного света. Использование этой энергии первично осуществляют зелёные аутотрофные организмы (растения, простейшие, ряд бактерий), которые в свою очередь сами служат пищей для всех остальных так называемых гетеротрофных организмов (в том числе и человека), населяющих биосферу. Таким образом, выделение биохимии растений в особую дисциплину является обоснованным как с теоретической, так и с практической сторон.

Развитие ряда отраслей промышленности и сельского хозяйства (переработка сырья растительного и животного происхождения, приготовление пищевых продуктов, изготовление витаминных и гормональных препаратов, антибиотиков и т.д.) привело к выделению в особый раздел технической биохимии.

При изучении химизма различных микроорганизмов исследователи столкнулись с целым рядом специфических веществ и процессов, представляющих большой научно-практический интерес (антибиотики микробного и грибкового происхождения, различные виды брожений, имеющие промышленное значение, образование белковых веществ из углеводов и простейших азотистых соединений и т. д.). Все эти вопросы рассматривают в биохимии микроорганизмов.

В 20 веке возникла как особая дисциплина биохимия вирусов.

Потребностями клинической медицины было вызвано появление клинической биохимии.

Из других разделов биохимии, которые обычно рассматриваются как достаточно обособленные дисциплины, имеющие свои задачи и специфические методы исследования, следует назвать: эволюционную и сравнительную биохимию (биохимические процессы и химический состав организмов на различных стадиях их эволюционного развития), энзимология (структура и функции ферментов, кинетика ферментативных реакций), биохимию витаминов, гормонов, радиационную биохимию, квантовую биохимию (сопоставление свойств, функций и путей превращения биологически важных соединений с их электронными характеристиками, полученными с помощью квантово-химических расчётов).

Особенно перспективным оказалось изучение структуры и функции белков и нуклеиновых кислот на молекулярном уровне. Этот круг вопросов изучается науками, возникшими на стыках биохимии с биологией и генетикой.[4]

История развития биохимии.

Можно выделить основные этапы развития биохимической науки.

1. «Протобиохимия». Концепции процессов жизнедеятельности и их природы, развиваемые в древности, античности, в период средневековья. Концепции жизнедеятельности в Эпоху Возрождения, привлечение их для описания и объяснения химических процессов.

2. Экспериментальное изучение процессов жизнедеятельности в 17-18 вв. Первые химические теории и объяснения процессов дыхания, пищеварения, брожения.

3. «Новая химия» и изучение методами химии живых организмов и процесс жизнедеятельности. Первый кризис методологии в области взаимодействия химии и биологии.

4. Формирование биологической химии в рамках редукционистских программ биологии второй половины 19 века.

5. Развитие классической биологической химии.

6. Прогресс биохимии и революция в биологии во второй половине 20 века – формирование физико-химической биологии. Методологические, эмпирические и теоретические основы этого процесса. Интегрирующая роль физико-химической биологии в системе биологических наук.

60. Все биохимические процессы, совершающиеся в организме, тесно связаны друг с другом. Взаимосвязь обмена белков с окислительно-восстановительными процессами осуществляется различным образом. Отдельные биохимические реакции, лежащие в основе процесса дыхания, происходят благодаря каталитическому действию соответствующих ферментов, т. е. белков. Вместе с тем сами продукты расщепления белков — аминокислоты могут подвергаться различным окислительно-восстановительным превращениям — декарбоксилированию, дезаминированию и др.

Так, продукты дезаминирования аспарагиновой и глутаминовой кислот — щавелево-уксусная и a-кетоглутаровая кислоты — являются вместе с тем важнейшими звеньями окислительных превращений углеводов, происходящих в процессе дыхания. Пировиноградная кислота — важнейший промежуточный продукт, образующийся при брожении и дыхании,— также тесно связана с белковым обменом: взаимодействуя с NH₃ и соответствующим ферментом, она даёт важную аминокислоту a-аланин. Теснейшая связь процессов брожения и дыхания с обменом липидов в организме проявляется в том, что фосфоглицериновый альдегид, образующийся на первых этапах диссимиляции углеводов, является исходным веществом для синтеза глицерина. С др. стороны, в результате окисления пировиноградной кислоты получаются остатки уксусной кислоты, из которых синтезируются высокомолекулярные жирные кислоты и разнообразные изопреноиды (терпены, каротиноиды, стероиды). Т. о., процессы брожения и дыхания приводят к образованию соединений, необходимых для синтеза жиров и др. веществ.