БИОХИ́МИЯ

БИОХИ́МИЯ (био­ло­ги­че­ская хи­мия), нау­ка, изу­чаю­щая хи­мич. со­став жи­вых объ­ек­тов, строе­ние и пу­ти пре­вра­ще­ния при­род­ных со­еди­не­ний в клет­ках, ор­га­нах, тка­нях и це­лых ор­га­низ­мах, а так­же фи­зио­ло­гич. роль отд. хи­мич. пре­вра­ще­ний и за­ко­но­мер­но­сти их ре­гу­лиро­ва­ния. Тер­мин «Б.» вве­дён нем. учё­ным К. Ней­бер­гом в 1903. Пред­мет, за­да­чи и ме­то­ды ис­сле­до­ва­ния Б. от­но­сят­ся к изу­че­нию всех про­яв­ле­ний жиз­ни на мо­ле­ку­ляр­ном уров­не; в сис­те­ме ес­теств. на­ук она за­ни­ма­ет са­мо­сто­ят. об­ласть, от­но­ся­щую­ся в рав­ной сте­пе­ни как к био­ло­гии, так и к хи­мии. Б. тра­дици­он­но под­раз­де­ля­ют на ста­ти­че­скую, за­ни­маю­щую­ся ана­ли­зом строе­ния и свойств всех ор­га­нич. и не­ор­га­нич. со­еди­не­ний, вхо­дя­щих в со­став жи­вых объ­ек­тов (кле­точ­ных ор­га­нелл, кле­ток, тка­ней, ор­га­нов); ди­на­ми­че­скую, изу­чаю­щую всю со­во­куп­ность пре­вра­ще­ний отд. со­еди­не­ний (об­мен ве­ществ и энер­гии); функ­цио­наль­ную, ис­сле­дую­щую фи­зио­ло­гич. роль мо­ле­кул отд. со­еди­не­ний и их пре­вра­ще­ний при оп­ре­де­лён­ных про­яв­ле­ни­ях жиз­не­дея­тель­но­сти, а так­же срав­ни­тель­ную и эво­лю­ци­он­ную Б., оп­ре­де­ляю­щую сход­ст­во и раз­ли­чия со­ста­ва и об­ме­на ве­ществ у ор­га­низ­мов, при­над­ле­жа­щих к раз­ным так­со­но­мич. груп­пам. В за­ви­си­мо­сти от объ­ек­та ис­сле­до­ва­ния вы­де­ля­ют Б. че­ло­ве­ка, рас­те­ний, жи­вот­ных, мик­ро­ор­га­низ­мов, кро­ви, мышц, ней­ро­хи­мию и пр., а по ме­ре уг­луб­ле­ния зна­ний и их спе­циа­ли­за­ции са­мо­сто­ят. раз­де­ла­ми ста­но­вят­ся эн­зи­мо­ло­гия, изу­чаю­щая строе­ние и ме­ха­низм дей­ст­вия фер­мен­тов, Б. уг­ле­во­дов, ли­пи­дов, нук­леи­но­вых ки­слот, мем­бран. Ис­хо­дя из це­лей и за­дач, Б. час­то де­лят на ме­ди­цин­скую, с.-х., тех­ни­че­скую, Б. пи­та­ния и пр.

Формирование биохимии в 16–19 вв

Ста­нов­ле­ние Б. как са­мо­сто­ят. нау­ки тес­но свя­за­но с раз­ви­ти­ем др. ес­теств.-на­уч. дис­ци­п­лин (хи­мия, фи­зи­ка) и ме­ди­ци­ны. Су­ще­ст­вен­ный вклад в раз­ви­тие хи­мии и ме­ди­ци­ны в 16 – 1-й пол. 17 вв. вне­сла ят­ро­хи­мия. Её пред­ста­вите­ли ис­сле­до­ва­ли пи­ще­ва­рит. со­ки, жёлчь, про­цес­сы бро­же­ния и др., ста­ви­лись во­про­сы о пре­вра­ще­ни­ях ве­ществ в жи­вых ор­га­низ­мах. Па­ра­цельс при­шёл к вы­во­ду, что про­цес­сы, про­ис­хо­дя­щие в ор­га­низ­ме че­ло­ве­ка, яв­ля­ются хи­мич. про­цес­са­ми. Я. Силь­ви­ус боль­шое зна­че­ние при­да­вал пра­виль­но­му со­от­но­ше­нию в ор­га­низ­ме че­ло­ве­ка ки­с­лот и ще­ло­чей, на­ру­ше­ние ко­то­ро­го, как он по­ла­гал, ле­жит в ос­но­ве мн. за­бо­ле­ва­ний. Я. Б. ван Гель­монт пы­тал­ся ус­та­но­вить, за счёт че­го соз­да­ёт­ся ве­ще­ст­во рас­те­ний. В нач. 17 в. итал. учё­ный С. Сан­то­рио с по­мо­щью спе­ци­аль­но скон­ст­руи­ро­ван­ной им ка­ме­ры пы­тал­ся ус­та­но­вить со­от­но­ше­ние ко­ли­че­ст­ва при­ни­мае­мой пи­щи и вы­де­ле­ний че­ло­ве­ка.

На­уч. ос­но­вы Б. бы­ли за­ло­же­ны во 2-й пол. 18 в., че­му спо­соб­ст­во­ва­ли от­кры­тия в об­лас­ти хи­мии и фи­зи­ки (в т. ч. от­кры­тие и опи­са­ние ря­да хи­мич. эле­мен­тов и про­стых со­еди­не­ний, фор­му­ли­ров­ка га­зо­вых за­ко­нов, от­кры­тие за­ко­нов со­хра­не­ния и пре­вра­ще­ния энер­гии), ис­поль­зо­ва­ние хи­мич. ме­то­дов ана­ли­за в фи­зио­ло­гии. В 1770-х гг. А. Ла­ву­а­зье сфор­му­ли­ро­вал идею о сход­ст­ве про­цес­сов го­ре­ния и ды­ха­ния; ус­та­но­вил, что ды­ха­ние че­ло­ве­ка и жи­вот­ных с хи­мич. точ­ки зре­ния пред­став­ля­ет со­бой про­цесс окис­ле­ния. Дж. При­стли (1772) до­ка­зал, что рас­те­ния вы­де­ля­ют ки­сло­род, не­об­хо­ди­мый для жиз­ни жи­вот­ных, а голл. бо­та­ник Я. Ин­ген­ха­уз (1779) ус­та­но­вил, что очи­ще­ние «ис­пор­чен­но­го» воз­ду­ха про­из­во­дит­ся толь­ко зе­лё­ны­ми час­тя­ми рас­те­ний и толь­ко на све­ту (эти­ми ра­бо­та­ми бы­ло по­ло­же­но на­ча­ло изу­че­нию фо­то­син­те­за). Л. Спал­лан­ца­ни пред­ло­жил рас­смат­ри­вать пи­ще­ва­ре­ние как слож­ную цепь хи­мич. пре­вра­ще­ний. К нач. 19 в. из при­род­ных ис­точ­ни­ков был вы­де­лен ряд ор­га­нич. ве­ществ (мо­че­ви­на, гли­це­рин, ли­мон­ная, яб­лоч­ная, мо­лоч­ная и мо­че­вая ки­сло­ты, глю­ко­за и др.). В 1828 Ф. Вё­лер впер­вые осу­ще­ст­вил хи­мич. син­тез мо­че­ви­ны из циа­на­та ам­мо­ния, раз­вен­чав тем са­мым гос­под­ство­вав­шее до это­го вре­ме­ни пред­став­ле­ние о воз­мож­но­сти син­те­за ор­га­нич. со­еди­не­ний толь­ко жи­вы­ми ор­га­низ­ма­ми и до­ка­зав не­со­стоя­тель­ность ви­та­лиз­ма. В 1835 Й. Бер­це­ли­ус ввёл по­ня­тие ка­та­ли­за; он по­сту­ли­ро­вал, что бро­же­ние – ка­та­ли­ти­че­ский про­цесс. В 1836 голл. хи­мик Г. Я. Муль­дер впер­вые пред­ло­жил тео­рию строе­ния бел­ко­вых ве­ществ. По­сте­пен­но про­ис­хо­ди­ло на­ко­п­ле­ние дан­ных о хи­мич. со­ста­ве рас­тит. и жи­вот­ных ор­га­низ­мов и про­те­каю­щих в них хи­мич. ре­ак­ци­ях, к сер. 19 в. опи­сан ряд фер­мен­тов (ами­ла­за, пеп­син, трип­син и др.). Во 2-й пол. 19 в. бы­ли по­лу­че­ны не­ко­то­рые све­де­ния о струк­ту­ре и хи­мич. пре­вра­ще­ни­ях бел­ков, жи­ров и уг­ле­во­дов, фо­то­син­те­зе. В 1850–55 К. Бер­нар вы­де­лил гли­ко­ген из пе­че­ни и ус­та­но­вил факт его пре­вра­ще­ния в глю­ко­зу, по­сту­паю­щую в кровь. Ра­бо­та­ми И. Ф. Ми­ше­ра (1868) бы­ло по­ло­же­но на­ча­ло изу­че­нию нук­леи­но­вых ки­слот. В 1870 Ю. Ли­бих сфор­му­ли­ро­вал хи­мич. при­ро­ду дей­ст­вия фер­мен­тов (ос­нов­ные её прин­ци­пы со­хра­ня­ют своё зна­че­ние и в на­ши дни); в 1894 Э. Г. Фи­шер впер­вые ис­поль­зо­вал фер­мен­ты в ка­че­ст­ве био­ката­ли­за­то­ров хи­мич. ре­ак­ций; он при­шёл к за­клю­че­нию, что суб­страт со­от­вет­ст­ву­ет фер­мен­ту как «ключ зам­ку». Л. Пас­тер сде­лал вы­вод о том, что бро­же­ние – био­ло­гич. про­цесс, для осу­ще­ст­в­ле­ния ко­то­ро­го не­об­хо­ди­мы жи­вые дрож­же­вые клет­ки, от­верг­нув тем са­мым хи­мич. тео­рию бро­же­ния (Й. Бер­це­ли­ус, Э. Мит­чер­лих, Ю. Ли­бих), в со­от­вет­ст­вии с ко­то­рой сбра­жи­ва­ние са­ха­ров – слож­ная хи­мич. ре­ак­ция. Яс­ность в этот во­прос бы­ла окон­ча­тель­но вне­се­на по­сле то­го, как Э. Бух­нер (1897, совм. с бра­том, Г. Бух­не­ром) до­ка­зал спо­соб­ность экс­трак­та кле­ток мик­ро­ор­га­низ­мов вы­зы­вать бро­же­ние. Их ра­бо­ты спо­соб­ст­во­ва­ли по­зна­нию при­ро­ды и ме­ха­низ­ма дей­ст­вия фер­мен­тов. Вско­ре А. Гар­ден ус­та­но­вил, что бро­же­ние со­про­во­ж­да­ет­ся вклю­че­ни­ем фос­фа­та в со­еди­не­ния уг­ле­во­дов, что по­слу­жи­ло толч­ком к вы­де­ле­нию и иден­ти­фи­ка­ции фос­фор­ных эфи­ров уг­ле­во­дов и по­ни­ма­нию их клю­че­вой ро­ли в био­хи­мич. пре­вра­ще­ни­ях.

Раз­ви­тие Б. в Рос­сии в этот пе­ри­од свя­за­но с име­на­ми А. Я. Да­ни­лев­ско­го (изу­чал бел­ки и фер­мен­ты), М. В. Ненц­ко­го (ис­сле­до­вал пу­ти об­ра­зо­ва­ния мо­че­ви­ны в пе­че­ни, струк­ту­ру хло­ро­фил­ла и ге­мо­гло­би­на), В. С. Гу­ле­ви­ча (био­хи­мия мы­шеч­ной тка­ни, экс­трак­тив­ные ве­ще­ст­ва мышц), С. Н. Ви­но­град­ско­го (от­крыл хе­мо­син­тез у бак­те­рий), М. С. Цве­та (соз­дал ме­тод хро­ма­то­гра­фич. ана­ли­за), А. Н. Ба­ха (пе­ре­кис­ная тео­рия био­ло­гич. окис­ле­ния) и др. Рос. врач Н. И. Лу­нин про­ло­жил путь к изу­че­нию ви­та­ми­нов, экс­пе­ри­мен­таль­но до­ка­зав (1880) не­об­хо­ди­мость для нор­маль­но­го раз­ви­тия жи­вот­ных осо­бых ве­ществ (по­ми­мо бел­ков, уг­ле­во­дов, жи­ров, со­лей и во­ды). В кон. 19 в. сфор­ми­ро­вались пред­став­ле­ния о сход­ст­ве осн. прин­ци­пов и ме­ха­низ­мов хи­мич. пре­вра­ще­ний у разл. групп ор­га­низ­мов, а так­же об осо­бен­но­стях их об­ме­на ве­ществ (ме­та­бо­лиз­ма).

На­ко­п­ле­ние боль­шо­го ко­ли­че­ст­ва све­де­ний от­но­си­тель­но хи­мич. со­ста­ва рас­тит. и жи­вот­ных ор­га­низ­мов и про­те­каю­щих в них хи­мич. про­цес­сов при­ве­ло к не­об­хо­ди­мо­сти сис­те­ма­ти­за­ции и обоб­ще­ния дан­ных. Пер­вой ра­бо­той в этом на­прав­ле­нии стал учеб­ник И. Зи­мо­на («Handbuch der angewandten me­dicinischen Chemie», 1842). В 1842 по­яви­лась мо­но­гра­фия Ю. Ли­би­ха «Die Tierchemie oder die organische Chemie in ihrer An­wendung auf Physiologie und Pa­thologie». Пер­вый отеч. учеб­ник фи­зио­ло­гич. хи­мии был из­дан проф. Харь­ков­ско­го ун-та А. И. Ход­не­вым в 1847. Пе­рио­дич. из­да­ния ре­гу­ляр­но на­ча­ли вы­хо­дить с 1873. Во 2-й пол. 19 в. на мед. фа­куль­те­тах мн. рос­сий­ских и за­ру­беж­ных уни­вер­си­те­тов бы­ли ор­га­ни­зо­ва­ны спец. ка­фед­ры (пер­во­на­чаль­но их на­зы­ва­ли ка­фед­ра­ми ме­ди­цин­ской или функ­цио­наль­ной хи­мии). В Рос­сии впер­вые ка­фед­ры мед. хи­мии бы­ли соз­да­ны А. Я. Да­ни­лев­ским в Ка­зан­ском ун-те (1863) и А. Д. Бу­лы­гин­ским (1864) на мед. ф-те Моск. уни­вер­си­те­та.

Биохимия в 20 в

Ста­нов­ле­ние совр. Б. про­изош­ло в 1-й пол. 20 в. Его на­ча­ло от­ме­че­но от­кры­ти­ем ви­та­ми­нов и гор­мо­нов, оп­ре­де­ле­на их роль в ор­га­низ­ме. В 1902 Э. Г. Фи­шер пер­вым син­те­зи­ро­вал пеп­ти­ды, ус­та­но­вив тем са­мым при­ро­ду хи­мич. свя­зи ме­ж­ду ами­но­кис­ло­та­ми в бел­ках. В 1912 польск. био­хи­мик К. Функ вы­де­лил ве­ще­ст­во, пре­дот­вра­щаю­щее раз­ви­тие по­ли­нев­ри­та, и на­звал его ви­та­ми­ном. По­сле это­го по­сте­пен­но бы­ли от­кры­ты мн. ви­та­ми­ны, и ви­та­ми­но­ло­гия ста­ла од­ним из раз­де­лов Б., а так­же нау­ки о пи­та­нии. В 1913 Л. Ми­ха­эли­сом и М. Мен­тен (Гер­ма­ния) бы­ли раз­ра­бо­та­ны тео­ре­тич. ос­но­вы фер­мен­та­тив­ных ре­ак­ций, сфор­му­ли­ро­ва­ны ко­ли­че­ст­вен­ные за­ко­но­мер­но­сти био­ло­гич. ка­та­ли­за; ус­та­нов­ле­на струк­ту­ра хло­ро­фил­ла (Р. Виль­штет­тер, А. Штоль, Гер­ма­ния). В нач. 1920-х гг. А. И. Опа­рин сфор­му­ли­ро­вал об­щий под­ход к хи­мич. по­ни­ма­нию про­бле­мы воз­ник­но­ве­ния жиз­ни. Впер­вые бы­ли по­лу­че­ны в кри­стал­лич. ви­де фер­мен­ты уреа­за (Дж. Сам­нер, 1926), хи­мот­рип­син, пеп­син и трип­син (Дж. Нор­троп, 1930-е гг.), что по­слу­жи­ло до­ка­за­тель­ст­вом бел­ко­вой при­ро­ды фер­мен­тов и толч­ком для бы­ст­ро­го раз­ви­тия эн­зи­мо­ло­гии. В эти же го­ды Х. А. Кребс опи­сал ме­ха­низм син­те­за мо­че­ви­ны у по­зво­ноч­ных в хо­де ор­ни­ти­но­во­го цик­ла (1932); А. Е. Бра­ун­штейн (1937, совм. с М. Г. Криц­ман) от­крыл ре­ак­цию пе­ре­ами­ни­ро­ва­ния как про­ме­жу­точ­ное зве­но био­син­те­за и рас­па­да ами­но­кис­лот; О. Г. Вар­бург вы­яс­нил при­ро­ду фер­мен­та, реа­ги­рую­ще­го с кис­ло­ро­дом в тка­нях. В 1930-х гг. за­вер­шил­ся ос­нов­ной этап изу­че­ния при­ро­ды ос­но­во­по­ла­гаю­щих био­хи­мических про­цес­сов. Ус­та­нов­ле­на по­сле­до­ва­тель­ность ре­ак­ций рас­па­да уг­ле­во­дов в хо­де гли­ко­ли­за и бро­же­ния (О. Мей­ергоф, Я. О. Пар­нас), пре­вра­ще­ния пи­ро­ви­но­град­ной ки­сло­ты в цик­лах ди- и три­кар­бо­но­вых ки­слот (А. Сент-Дьёр­дьи, Х. А. Кребс, 1937), от­кры­то фо­то­раз­ло­же­ние во­ды (Р. Хилл, Ве­ли­ко­бри­та­ния, 1937). Ра­бо­та­ми В. И. Пал­ла­ди­на, А. Н. Ба­ха, Г. Ви­лан­да, швед. био­хи­ми­ка Т. Тун­бер­га, О. Г. Вар­бур­га и англ. био­хи­ми­ка Д. Кей­ли­на за­ло­же­ны ос­но­вы со­вре­менных пред­став­ле­ний о внут­ри­кле­точ­ном ды­ха­нии. Из мы­шеч­ных экс­трак­тов бы­ли вы­де­ле­ны аде­но­зин­три­фос­фат (АТФ) и креа­тин­фос­фат. В СССР ра­бо­та­ми В. А. Эн­гель­гард­та (1930) и В. А. Бе­ли­це­ра (1939) по окис­ли­тель­но­му фос­фо­ри­ли­ро­ва­нию и ко­ли­че­ст­вен­ной ха­рак­те­ри­сти­ке это­го про­цес­са было по­ло­же­но на­ча­ло совр. био­энер­ге­ти­ке. Позд­нее Ф. Лип­ман раз­ра­бо­тал пред­став­ле­ния о бо­га­тых энер­ги­ей фос­фор­ных со­еди­не­ни­ях, ус­та­но­вил центр. роль АТФ в био­энер­ге­ти­ке клет­ки. От­кры­тие ДНК у рас­те­ний (рос. био­хи­ми­ки А. Н. Бе­ло­зер­ский и А. Р. Ки­зель, 1936) спо­соб­ст­во­ва­ло при­зна­нию био­хи­мич. един­ст­ва рас­тит. и жи­вот­но­го ми­ра. В 1948 А. А. Крас­нов­ский от­крыл ре­ак­цию об­ра­ти­мо­го фо­то­хи­мич. вос­ста­нов­ле­ния хло­ро­фил­ла, зна­чит. ус­пе­хи бы­ли дос­тиг­ну­ты в вы­яс­не­нии ме­ха­низ­ма фо­то­син­те­за (М. Кал­вин).

Даль­ней­шее раз­ви­тие Б. свя­за­но с изу­че­ни­ем струк­ту­ры и функ­ции ря­да бел­ков, раз­ра­бот­кой осн. по­ло­же­ний тео­рии фер­мен­та­тив­но­го ка­та­ли­за, ус­та­нов­ле­ни­ем прин­ци­пи­аль­ных схем об­ме­на ве­ществ и др. Про­гресс Б. во 2-й пол. 20 в. в зна­чит. сте­пе­ни обу­слов­лен раз­ви­ти­ем но­вых ме­то­дов. Бла­го­да­ря усо­вер­шен­ст­во­ва­нию ме­то­дов хро­ма­то­гра­фии и элек­тро­фо­ре­за ста­ла воз­мож­ной рас­шиф­ров­ка по­сле­до­ва­тель­но­стей ами­но­кис­лот в бел­ках и нук­лео­ти­дов в нук­леи­но­вых ки­сло­тах. Рент­ге­но­струк­тур­ный ана­лиз по­зво­лил оп­ре­де­лить про­стран­ст­вен­ную струк­ту­ру мо­ле­кул ря­да бел­ков, ДНК и др. со­еди­не­ний. С по­мо­щью элек­трон­ной мик­ро­ско­пии бы­ли от­кры­ты ра­нее не­из­вест­ные кле­точ­ные струк­ту­ры, бла­го­да­ря ульт­ра­цен­три­фу­ги­ро­ва­нию вы­де­ле­ны разл. кле­точ­ные ор­га­нел­лы (в т. ч. яд­ро, ми­то­хон­д­рии, ри­бо­со­мы); ис­поль­зо­ва­ние изо­топ­ных ме­то­дов да­ло воз­мож­ность по­нять слож­ней­шие пу­ти пре­вра­ще­ния ве­ществ в ор­га­низ­мах и т. д. Важ­ное ме­сто в био­хи­мич. ис­сле­до­ва­ни­ях за­ня­ли разл. ви­ды ра­дио- и оп­ти­че­ской спек­тро­ско­пии, масс-спек­тро­ско­пии. Л. По­линг (1951, совм. с Р. Ко­ри) сфор­му­ли­ро­вал пред­став­ле­ния о вто­рич­ной струк­ту­ре бел­ка, Ф. Сен­гер рас­шиф­ро­вал (1953) струк­ту­ру бел­ко­во­го гор­мона ин­су­ли­на, а Дж. Кен­д­рю (1960) оп­ре­де­лил про­стран­ст­вен­ную струк­ту­ру мо­ле­ку­лы ми­ог­ло­би­на. Бла­го­да­ря усо­вер­шен­ст­во­ва­нию ме­то­дов ис­сле­до­ва­ния бы­ло вне­се­но мно­го но­во­го в пред­став­ле­ния о струк­ту­ре фер­мен­тов, фор­ми­ро­ва­нии их ак­тив­но­го цен­тра, об их ра­боте в со­ста­ве слож­ных ком­плек­сов. По­сле ус­та­нов­ле­ния ро­ли ДНК как ве­ще­ст­ва на­след­ст­вен­но­сти (О. Эве­ри, 1944) осо­бое вни­ма­ние об­ра­ща­ет­ся на нук­леи­но­вые ки­сло­ты и их уча­стие в про­цес­се пе­ре­да­чи при­зна­ков ор­га­низ­ма по на­след­ст­ву. В 1953 Дж. Уот­сон и Ф. Крик пред­ло­жи­ли модель про­стран­ст­вен­ной струк­ту­ры ДНК (т. н. двой­ная спи­раль), увя­зав её строе­ние с био­ло­гич. функ­ци­ей. Это со­бы­тие яви­лось пе­ре­лом­ным мо­мен­том в раз­ви­тии Б. и био­ло­гии в це­лом и по­слу­жи­ло ос­но­ва­ни­ем для вы­де­ле­ния из Б. но­вой нау­ки – мо­ле­ку­ляр­ной био­ло­гии. Ис­сле­до­ва­ния по струк­ту­ре нук­леи­но­вых ки­слот, их ро­ли в био­син­те­зе бел­ка и яв­ле­ни­ях на­след­ст­вен­но­сти свя­за­ны так­же с име­на­ми Э. Чар­гаффа, А. Корн­бер­га, С. Очоа, Х. Г. Ко­ра­на, Ф. Сен­ге­ра, Ф. Жа­ко­ба и Ж. Мо­но, а так­же рос. учё­ных А. Н. Бе­ло­зер­ско­го, А. А. Бае­ва, Р. Б. Хе­си­на-Лу­рье и др. Изу­че­ние струк­ту­ры био­по­ли­ме­ров, ана­лиз дей­ст­вия био­ло­ги­че­ски ак­тив­ных низ­ко­мо­ле­ку­ляр­ных при­род­ных со­еди­не­ний (ви­та­ми­ны, гор­мо­ны, ал­ка­лои­ды, ан­ти­био­ти­ки и др.) при­ве­ли к не­об­хо­ди­мо­сти ус­та­нов­ле­ния свя­зи ме­ж­ду строе­ни­ем ве­ще­ст­ва и его био­ло­гич. функ­ци­ей. В свя­зи с этим по­лу­чи­ли раз­ви­тие ис­сле­до­ва­ния на гра­ни био­ло­гич. и ор­га­нич. хи­мии. Это на­прав­ле­ние ста­ло на­зы­вать­ся био­ор­га­ни­че­ской хи­ми­ей. В 1950-х гг. на сты­ке Б. и не­ор­га­нич. хи­мии как са­мо­сто­ят. дис­ци­п­ли­на сфор­ми­ро­ва­лась био­не­ор­га­ни­че­ская хи­мия.

К чис­лу не­со­мнен­ных ус­пе­хов Б. от­но­сят­ся: от­кры­тие уча­стия био­ло­гич. мем­бран в ге­не­ра­ции энер­гии и по­сле­дую­щие ис­сле­до­ва­ния в об­лас­ти био­энер­ге­ти­ки; ус­та­нов­ле­ние пу­тей пре­вра­ще­ния наи­бо­лее важ­ных про­дук­тов об­ме­на ве­ществ; по­зна­ние ме­ха­низ­мов пе­ре­да­чи нерв­но­го воз­бу­ж­де­ния, био­хи­мич. ос­нов выс­шей нерв­ной дея­тель­но­сти; вы­яс­не­ние ме­ха­низ­мов пе­ре­да­чи ге­не­тич. ин­фор­ма­ции, ре­гу­ля­ции важ­ней­ших био­хи­мич. про­цес­сов в жи­вых ор­га­низ­мах (кле­точ­ная и меж­кле­точ­ная сиг­на­ли­за­ция) и мн. дру­гие.

Современное развитие биохимии

Б. яв­ля­ет­ся не­отъ­ем­ле­мой ча­стью фи­зи­ко-хи­мич. био­ло­гии – ком­плек­са взаи­мо­свя­зан­ных и тес­но пе­ре­пле­тён­ных меж­ду со­бой на­ук, ко­то­рый вклю­ча­ет так­же био­фи­зи­ку, био­ор­га­нич. хи­мию, мо­ле­ку­ляр­ную и кле­точ­ную био­ло­гию и др., изу­чаю­щих фи­зич. и хи­мич. ос­но­вы жи­вой ма­те­рии. Био­хи­мич. ис­сле­до­ва­ния ох­ва­ты­ва­ют ши­ро­кий круг про­блем, ре­ше­ние ко­то­рых осу­ще­ст­в­ля­ет­ся на сты­ке не­сколь­ких на­ук. Напр., био­хи­мич. ге­не­ти­ка изу­ча­ет ве­ще­ст­ва и про­цес­сы, уча­ст­вую­щие в реа­ли­за­ции ге­не­тич. ин­фор­ма­ции, а так­же роль разл. ге­нов в ре­гу­ля­ции био­хи­мич. про­цес­сов в нор­ме и при разл. ге­не­тич. на­ру­ше­ни­ях ме­та­бо­лиз­ма. Био­хи­мич. фар­ма­ко­ло­гия ис­сле­ду­ет мо­ле­ку­ляр­ные ме­ха­низ­мы дей­ст­вия ле­кар­ст­вен­ных средств, спо­соб­ст­вуя раз­ра­бот­ке бо­лее со­вер­шен­ных и безо­пас­ных пре­па­ра­тов, им­му­но­хи­мия – струк­ту­ру, свой­ст­ва и взаи­мо­дей­ст­вия ан­ти­тел (им­му­ног­ло­бу­ли­нов) и ан­ти­ге­нов. На совр. эта­пе Б. ха­рак­те­ри­зу­ет­ся ак­тив­ным при­вле­че­ни­ем ши­ро­ко­го ме­то­дич. ар­се­на­ла смеж­ных дис­ци­п­лин. Да­же та­кой тра­диционный раз­дел Б., как эн­зи­мо­ло­гия, при ха­рак­те­ри­сти­ке био­ло­ги­че­ской ро­ли кон­крет­но­го фер­мен­та, ред­ко об­хо­дит­ся без на­прав­лен­но­го му­та­ге­не­за, вы­клю­че­ния ге­на, ко­ди­рую­ще­го ис­сле­дуе­мый фер­мент в жи­вых ор­га­низ­мах, или, на­обо­рот, его по­вы­шен­ной экс­прес­сии.

Хо­тя осн. пу­ти и об­щие прин­ци­пы об­ме­на ве­ществ и энер­гии в жи­вых сис­темах мож­но счи­тать ус­та­нов­лен­ны­ми, мно­же­ст­во де­та­лей ме­та­бо­лиз­ма и осо­бен­но его ре­гу­ля­ции ос­та­ют­ся не­из­вест­ны­ми. Осо­бен­но ак­ту­аль­но вы­яс­не­ние при­чин на­ру­ше­ний ме­та­бо­лиз­ма, при­во­дя­щих к тя­жё­лым «био­хи­ми­че­ским» бо­лез­ням (разл. фор­мы диа­бе­та, ате­росклероз, зло­ка­че­ст­вен­ное пе­ре­ро­ж­де­ние кле­ток, ней­ро­де­ге­не­ра­тив­ные за­бо­ле­ва­ния, цир­ро­зы и мн. др.), и на­уч. обос­но­ва­ние его на­прав­лен­ной кор­рек­ции (соз­да­ние ле­кар­ст­вен­ных средств, дие­ти­че­ские ре­ко­мен­да­ции). Ис­поль­зо­ва­ние био­хи­мич. ме­то­дов по­зво­ля­ет вы­явить важ­ные био­ло­гич. мар­ке­ры разл. за­бо­ле­ва­ний и пред­ло­жить эф­фек­тив­ные спо­со­бы их ди­аг­но­сти­ки и ле­че­ния. Так, оп­ре­де­ле­ние в кро­ви кар­ди­ос­пе­ци­фич­ных бел­ков и фер­мен­тов (тро­по­нин Т и изо­фер­мент креа­тин­ки­на­зы мио­кар­да) по­зво­ля­ет осу­ще­ст­в­лять ран­нюю ди­аг­но­сти­ку ин­фарк­та мио­кар­да. Важ­ная роль от­во­дит­ся Б. пи­та­ния, изу­чаю­щей хи­мич. и био­хи­мич. ком­по­нен­ты пи­щи, их цен­ность и зна­че­ние для здо­ро­вья че­ло­ве­ка, влия­ние хра­не­ния пи­ще­вых про­дук­тов и их об­ра­бот­ки на ка­че­ст­во пи­щи. Сис­тем­ный под­ход в изу­че­нии всей со­во­куп­но­сти био­ло­гич. мак­ро­мо­ле­кул и низ­ко­мо­ле­ку­ляр­ных ме­та­бо­ли­тов кон­крет­ной клет­ки, тка­ни, ор­га­на или ор­га­низ­ма оп­ре­де­лён­но­го ви­да при­вёл к по­яв­ле­нию но­вых дис­ци­п­лин. К их чис­лу от­но­сят­ся ге­но­ми­ка (ис­сле­ду­ет всю со­во­куп­ность ге­нов ор­га­низ­мов и осо­бен­но­сти их экс­прессии), транс­крип­томи­ка (ус­та­нав­ли­ва­ет ко­ли­че­ст­вен­ный и ка­че­ст­вен­ный со­став мо­ле­кул РНК), про­те­о­ми­ка (ана­ли­зи­ру­ет всё мно­го­об­ра­зие бел­ко­вых мо­ле­кул, ха­рак­тер­ных для ор­га­низ­ма) и ме­та­бо­ло­ми­ка (изу­ча­ет все ме­та­бо­ли­ты ор­га­низ­ма или его отд. кле­ток и ор­га­нов, об­ра­зую­щие­ся в про­цес­се жиз­не­дея­тель­но­сти), ак­тив­но ис­поль­зую­щие био­хи­мич. стра­те­гию и био­хи­мич. ме­то­ды иссле­до­ва­ний. По­лу­чи­ла раз­ви­тие при­клад­ная об­ласть ге­но­ми­ки и про­те­о­ми­ки – био­ин­же­не­рия, свя­зан­ная с на­прав­лен­ным кон­ст­руи­ро­ва­ни­ем ге­нов и бел­ков. На­зван­ные вы­ше на­прав­ле­ния по­рож­де­ны в рав­ной ме­ре Б., мо­ле­ку­ляр­ной био­ло­ги­ей, ге­не­ти­кой и био­ор­га­ни­че­ской хи­ми­ей.

Научные учреждения, общества и периодические издания

На­уч. ис­сле­до­ва­ния в об­лас­ти Б. про­во­дят­ся во мн. спе­циа­ли­зир. н.-и. ин­сти­ту­тах и ла­бо­ра­то­ри­ях. В Рос­сии они на­хо­дят­ся в сис­те­ме РАН (в т. ч. Ин-т био­хи­мии, Ин-т эво­лю­ци­он­ной фи­зио­ло­гии и био­хи­мии, Ин-т фи­зио­ло­гии рас­те­ний, Ин-т био­хи­мии и фи­зи­о­ло­гии мик­ро­ор­га­низ­мов, Си­бир­ский ин-т фи­зио­ло­гии и био­хи­мии ра­сте­ний, Ин-т мо­ле­ку­ляр­ной био­ло­гии, Ин-т био­ор­га­нич. хи­мии), от­рас­ле­вых ака­де­мий (в т. ч. Ин-т био­мед­хи­мии РАМН), ря­да ми­ни­стерств. Ра­бо­ты по Б. ве­дут­ся в ла­бо­ра­то­ри­ях и на мно­го­числ. ка­фед­рах Б. ву­зов. Спе­циа­ли­стов-био­хи­ми­ков и за ру­бе­жом, и в РФ го­то­вят на хи­мич. и био­ло­гич. ф-тах уни­вер­си­те­тов, имею­щих специальные ка­фед­ры; био­хи­ми­ков бо­лее уз­ко­го про­фи­ля – в ме­ди­цин­ских, тех­но­ло­гич., с.-х. и др. ву­зах.

В боль­шин­ст­ве стран су­ще­ст­ву­ют на­уч. био­хи­мич. об­ще­ст­ва, объ­е­ди­нён­ные в Ев­ро­пей­скую фе­де­ра­цию био­хи­ми­ков (Federation of European Biochemical Societies, FEBS) и в Ме­ж­ду­народный со­юз био­хи­ми­ков и мо­ле­ку­ляр­ных био­ло­гов (­International Union of Biochemistry, IUBMB). Эти ор­га­ни­за­ции со­би­ра­ют сим­по­зиу­мы, кон­фе­рен­ции, а так­же кон­грес­сы. В Рос­сии Все­со­юз­ное био­хи­мич. об-во с мно­гочисл. рес­пуб­ли­кан­ски­ми и го­род­ски­ми от­де­ле­ния­ми бы­ло соз­да­но в 1959 (с 2002 Об-во био­хи­ми­ков и мо­ле­ку­ляр­ных био­ло­гов).

Ве­ли­ко ко­ли­че­ст­во пе­рио­дич. из­да­ний, в ко­то­рых пуб­ли­ку­ют­ся ра­бо­ты по Б. Наи­бо­лее из­вест­ны: «Journal of Biologi­cal Chemistry» (Balt., 1905), «Bioche­mistry» (Wash., 1964), «Biochemical Jour­nal» (L., 1906), «Phytochemistry» (Oxf.; N. Y., 1962), «Biochimica et Biophisica Acta» (Amst., 1947) и мн. др.; еже­год­ни­ки: «Annual Review of Biochemistry» (Stanford, 1932), «Advances in Enzymo­logy and Related Subjects of Bioche­mistry» (N. Y., 1945), «Advances in Pro­tein Chemistry» (N. Y., 1945), «Febs Journal» (пер­во­на­чаль­но «European Jour- nal of Biochemistry», Oxf., 1967), «Febs letters» (Amst., 1968), «Nucleic Acids Research» (Oxf., 1974), «Biochimie» (P., 1914; Amst., 1986), «Trends in Bioche­mical Sciences» (Elsevier, 1976) и др. В Рос­сии ре­зуль­та­ты экс­пе­рим. ис­сле­до­ва­ний пе­ча­та­ют­ся в жур­на­лах «Био­хи­мия» (М., 1936), «Фи­зио­ло­гия рас­те­ний» (М., 1954), «Жур­нал эво­лю­ци­он­ной био­хи­мии и фи­зио­ло­гии» (СПб., 1965), «При­клад­ная био­хи­мия и мик­ро­био­ло­гия» (М., 1965), «Био­ло­ги­че­ские мем­бра­ны» (М., 1984), «Ней­ро­хи­мия» (М., 1982) и др., об­зор­ные ра­бо­ты по Б. – в жур­на­лах «Ус­пе­хи со­вре­мен­ной био­ло­гии» (М., 1932), «Ус­пе­хи хи­мии» (М., 1932) и др.; еже­год­ник «Ус­пе­хи био­ло­ги­че­ской хи­мии» (М., 1950).