Явление биокатализа и развитие эволюционной химии

Основоположник органической химии шведский химик Йенс Якоб Берцелиус первым обратил внимание на исключительную роль биокатализа в химических процессах, протекающих в живой материи. В современной химии активно развивается самое, пожалуй, перспективное направление – эволюционная химия, изучающая процессы самопроизвольного синтеза новых соединений, являющихся более высокоорганизованными, чем исходные продукты. По сути, речь идет об овладении каталитическим опытом природы в целях его использования в химическом производстве.

Изучение химических процессов жизнедеятельности берет свое начало с исследования процессов брожения. Эти исследования составляют предмет ферментологии. Ее основоположником является французский ученый Луи Пастер. Заслуга Л. Пастера состоит в развитии биологической концепции биокатализа – в отличие от химической концепции, которой придерживались представители традиционной химической науки. Прямые наблюдения деятельности молочнокислых бактерий позволили Л. Пастеру выявить способность этих микроорганизмов пополнять запасы необходимой им энергии в процессе брожения. Результатом исследований Л. Пастера стал вывод об исключительной специфике материальной организации ферментов, определяющей принципиальное отличие живой материи от неживой. Это отличие проявляется не только на уровне такой структурной единицы, как клетка, но и на молекулярном уровне. Именно на молекулярном уровне лежат существенные различия механизмов действия катализаторов и ферментов, образования полимеров и биополимеров, структуру которых определяет, как теперь известно, генетический код. Общий же вывод состоит в том, что определенные химические процессы, характерные для живых систем, не происходят в неживой материи.

Возникновение и развитие эволюционной химии связано в первую очередь с исследованиями в области моделирования биокатализаторов.
В процессе этих исследований удалось путем искусственного отбора соответствующих структур смоделировать многие биокатализаторы – ферменты. Однако полученные модели отличаются от своих живых оригиналов тем, что они в ходе реакции достаточно быстро разрушаются. Речь идет о ре акциях, используемых в технической биохимии, т. е. в отраслях промышленности, связанных с производством пищевых продуктов. Сегодня благодаря успехам микробиологии стало возможным получение ферментов существенно более дешевых, чем ферменты животного и растительного происхождения.

Главной же задачей познавательного плана для эволюционной химии, безусловно, является овладение каталитическим механизмом живой природы, познание процессов образования ферментов, клеток и, наконец, живого организма.

Дата добавления: 2015-07-08