1. Відкриття ферментів та їхня біологічна роль
Історія науки - це історія ідей, які змінили світ, але які спочатку були висміяна і відкинуті .
Історія відкриття і дослідження ферментів вельми цікава і повчальна. Питання про те, що ж собою
являютьживісистеми, яка природа процесівв живому,
якіхімічніосновиспостережуванихперетвореньречовини, хвилюваливсіх великих хіміків XIX століття.
Процеси, щопротікають за участюферментів, відомілюдині з глибокоїдавнини, адже в
основіприготуванняхліба, сиру, вина й оцту лежать ферментативніпроцеси. Але тільки в 1833
роцівперше з проростають зерен ячменю буловиділено активна речовина, яка
здійснюєперетвореннякрохмалю в цукор і отрималоназвудіастази (ниніцей фермент
називаєтьсяамілазою ( див. Амілаза ) ).Вкінці 19 в. було доведено, щосік, одержуваний при
розтираннідріжджовихклітин, міститьскладнусумішферментів, щозабезпечуютьпроцес спиртового
бродіння. Зцього часу почалосяінтенсивневивченняферментів - їхбудови і механізмудії. Так як роль
біокаталізубулавиявлена при вивченнібродіння, то саме з цимпроцесомбулипов'язані два сталихще
з 19 ст. назви - «ензим» (в перекладі з грец. «з дріжджів») і «фермент». Правда,
останнійсинонімзастосовуєтьсятільки в російськомовнійлітературі, хочанауковийнапрямок,
зайнятевивченнямферментів і процесів з їхучастю, традиційноназиваєтьсяензимології. У
першійполовині 20 ст. буловстановлено, що за хімічною природою ферментиyвляютсябілками, а в
другійполовиністоліття для
багатьохсотеньферментіввжебулавизначенапослідовністьамінокислотнихзалишків, встановлена
просторова структура. У 1969 впершебувздійсненийхімічний синтез ферменту
рибонуклеази. Величезніуспіхибулидосягнуті в розуміннімеханізмудіїферментів.
Ферментиберуть участь у здійсненнівсіхпроцесівобмінуречовин, в
реалізаціїгенетичноїінформації. Переварювання і засвоєнняхарчовихречовин, синтез і
розпадбілків ( див. БІЛКИ (органічнісполуки) ) ,нуклеїнових кислот ( див. НУКЛЕЇНОВІ
КИСЛОТИ ) ,жирів ( див. ЖИРИ ) ,вуглеводів ( див. ВУГЛЕВОДИ ) та іншихсполук в клітинах і
тканинах всіхорганізмів - всіціпроцесинеможливі без участіферментів. Будь-якийпроявфункцій
живого організму - дихання, м'язовескорочення, нервово-психічнадіяльність, розмноження та ін -
забезпечуєтьсядієюферментів. Індивідуальніособливостіклітин, щовиконуютьпевніфункції, в
значітелнойміроювизначаютьсяунікальним набором ферментів,
виробництвоякихгенетичнозапрограмовано. Відсутністьнавіть одного ферменту абоякий-
небудьйого дефект можутьпризвести до серйознихнегативнихнаслідківдляорганізму.
ДНК та її біологічна роль
Сьогодні ми знаємо, що молекула ДНК є носієм коду, який управляє хімізмом всього живого
(див. Центральна догма молекулярноїбіології ), а подвійнаспіральмолекули ДНК стала одним з
найвідомішихнауковихсимволів. Відкриття ДНК, як і практично всівеликівідкриття, не було
результатом роботисамотньогогенія, а увінчало собою
довгийланцюгекспериментальнихробіт.Так, експериментХерші-Чейз продемонстрував,
щоносіємгенетичноїінформації в клітинах є саме ДНК, а не білки . Ще в 1920-і роки
американськийбіохімік родом з РосіїФібусЛевін (PhoebusLevene, 1869-1940) встановив,
щоосновніцеглинки, з якихпобудована ДНК, - цеп'ятиатомнийцукордезоксирибоза (вона
позначеналітерою Д у слові ДНК), фосфатнагрупа і чотириазотистихпідстави - тимін, гуанін,
цитозин і аденін (їхзазвичайпозначають буквами Т, Г, Ц і А). В кінці 1940-х
роківамериканськийбіохімікавстрійськогопоходженняЕрвінЧаргафф (ErwinChargaff, р. 1905)
з'ясував, що у всіх ДНК міститьсярівнукількістьпідстав Т і А і, аналогічно, рівнукількістьпідстав Г
і Ц. Однаквідноснийвміст Т / А і Г / Ц в молекулі ДНК специфічно для кожного виду.