Химическая теория функций организма

За прошедшие годы синтезированы тысячи химических соединений и исследовано их биологическое действие. Однако обобщающая теория, которая могла бы четко сформулировать зависимость между химической структурой и фармацевтическим действием, пока отсутствует. Большие надежды возлагаются на биоорганическую химию — новую науку, возникшую в последние годы на стыке органической химии и биохимии и занимающуюся изучением структуры различных биологически активных соединений в связи с их функциями в организме человека. [c.206]

Низкомолекулярные пептиды, в частности пептидные гормоны, как правило, наделены несколькими функциями. В этом отношении они отличаются от белков, которые, за редким исключением, монофункциональны, физиологическое действие отдельного природного пептида часто проявляется в совершенно различных системах организма и по своему характеру настолько разнообразно, что в такой сложной картине подчас трудно увидеть стимулирующее начало одного соединения и обнаружить между многими активностями пептида какую-либо связь. Несмотря на сложность функционального спектра, механизмы всех физиологических действий пептида совершенны по своей избирательности, чувствительности и эффективности. Поэтому при изучении конкретной функции возникает представление о молекулярной структуре пептида как о специально предрасположенной для выполнения только единичного рассматриваемого действия. Природным олигопептидам присуща согласованность двух на первый взгляд взаимоисключающих качеств - полифункциональности и строгой специфичности. Подход к установлению количественной зависимости между строением и биологической активностью олигопептидов, детально рассматриваемый в следующем юме монографии "Проблема белка", включает решение двух структурных задач, названных автором данной монографии [28] прямой и обратной. Прямая задача заключается в выявлении всех низкоэнергетических конформационных состояний природного олигопептида, которые потенциально, как будет показано, являются физиологически активными. Эта задача требует знания только аминокислотной последовательности молекулы и решается на основе теории и расчетного метода, использованных уже в анализе структурной организации многих олигопептидов. Обратная структурная задача по своей постановке противоположна первой. Ее назначение заключается в априорном предсказании химических модификаций природной последовательности, приводящих к таким искусственным аналогам, каждый из которых имеет пространственное строение, отвечающее конформации, актуальной лишь для одной функции исходного соединения. Конечная цель решения обратной задачи, таким образом, состоит в прогнозировании монофункциональных аналогов, которые бы только в своей совокупности воспроизводили полный набор низкоэнергетических конформаций природного пептида и весь спектр его биологического действия (подробно см. гл. 17). [c.371]

Фергюсон начал работать над теорией наркоза [51] еще в 1939 г., когда занимался исследованием пригодности различных хлорированных растворителей в качестве фумигантов для борьбы с амбарным долгоносиком. Сравнение концентраций, при которых наступала биологическая реакция, навело его на мысль, что эти соединения можно разбить на два широких класса 1) производящих на организм химическое действие и могущих оказаться токсичными и 2) вызывающих только физическое действие и способных давать нетоксичный наркоз. Напоминаем, что в интересующем нас смысле наркоз определяется как обратимое торможение любой биологической функции. [c.141]

Понятие информации отражает взаимосвязи в природе, организме, клетке, состояние различных частей функционирующего организма. Информация тесно связана с другим всеобщим атрибутом материи — отражением. В соответствии с материалистической теорией познания любое отражение несет в себе информацию об объекте отражения. Наблюдаемая направленность процессов и реакций в клетке может служить основой количественного выражения потока информации. Высокая активность органелл клетки связана с их строением и химическим состоянием. Каждая группа выполняет свои функции на основе непрерывного взаимодействия со всеми другими физиологически активными центрами клетки. [c.89]

Сильвию принадлежат некоторые открытия и новые идеи в области медицины. Как иатрохимик он значительно усовершенствовал химическую теорию функций организма, частично устранив из нее элементы фантастики и мистики. Сильвий отверг существование пресловутого Архея — правителя пищеварительных процессов и указал на важное значение в пищеварении соков — слюны, желудочного сока и желчи. Он развил также учение Ван-Гельмонта о кислотности желудочного сока и о роли ферментов ЛТро-цесс дыхания, по Сильвию, весьма сходен с процессом горения и зависит от температуры и чистоты вдыхаемого воздуха. [c.158]

Теоретические Т , воззрения ПараЦельса в области химии и алхимии базировались"на признании им трех первоначал алхимиков — ртути, серы и соли. Учение о трех началах он распространил и на область медицины, полагая, что организм также состоит из этих трех начал. Таким образом, в противовес учению Аристотеля, на основе которого лечение производилось веществами с выраженными качествами стихий , составляющих лекарственные препараты (горячительные, охладительные и прочие средства), Па ра елы -выдви-нул химическую теорию лечения болезней, основанную на том, что возникновение болезней связано с нарушением равновесия в организме трех начал алхимиков. Исходя из этого, Парацельс стал применять для лечения различные минеральные вещества, в том числе сильнодействующие ртутные, мыщьяковые и сурьмяные препараты. Большое значение он приписывал золотой тинктуре , т. е. коллоидному раствору золота (питьевое золото — аигит ро1аЬЛе). Главным же лекарством он считал приготовлявшуюся им самим смесь из минеральных и растительных веществ, которую он называл квинт-эссенцией. В своей теории химических функций организма Парацельс отводил видное место фантастическому духу Архею, живущему будто бы в желудке человека и регулирующему пищеварение. Если сам Архей заболевал, то в организме начинался процесс отложения вредных осадков (тартара), подобных винному камню, осаждающемуся на стенках бочек с вином. [c.24]

Не следует забывать, что химия исследует вещество только в одном из аспектов. Изучая состав, химические свойства, способы получения твердых веществ, мы не можем обходиться без представления об их электронной конфигурации, кристаллической структуре, без знания закономерностей, которым подчиняются изменения физических свойств с изменением энергетического состояния вещества, словом без физической теории и без физических экспериментов. Химия, физика твердого тела и молекулярная биология — по определению физика-теоретика айскопфа — являются непосредственным следствием квантовой теории движения электронов в кулоновском поле атомного ядра. Все многообразие химических соединений, минералов, изобилие видов в мире организмов обусловливается возможностью расположения в достаточно стабильном положении сравнительно небольшого количества первичных структурных единиц — атомов — огромным количеством способов, диктуемых пространственной конфигурацией электронных волновых функций. Длина связи, т. е. межатомное расстояние,— это диаметр электронного облака, определяемый амплитудой колебания электрона в основном состоянии. Поскольку масса ядра во много раз больше массы электрона, соответствующая амплитуда колебания ядра во много раз (корень квадратный из отношения масс) меньше. Поэтому, как отмечает Вайскопф, ядра способны образовывать в молекулах и кристаллах довольно хорошо локализованный остов, устойчивость которого измеряется энергией порядка нескольких электронвольт, т. е. долями постоянной Ридберга. Местоположения ядер атомов, образующих остов кристалла, с большой точностью определяются методом рентгеноструктурного анализа. Таким образом, бутлеровская теория строения, структурные формулы в наше время получили ясное физическое обоснование. [c.4]

Способность организмов синтезировать именно те ферменты, которые характерны для родительского организма, имеет чрезвычайно большое значение. Химические механизмы, лежащие в основе передачи такой способности от одного поколения другому, мы рассмотрим в гл. 22. Данную главу мы посвятим изучению ферментов и их функций. Кроме того, мы познакомимся с теорией, которая до некоторой степени объясняет, как они действуют. В связи с этим мы получим общее представление о некоторых витаминах, минеральных веществах и гормо-нах и в заключение коснемся некоторых смертельных ядов, действие которых обусловлено инактивацией ключевых ферментов организма. [c.336]

Восемьдесят пять лет назад Г. Мендель, изучая гибриды между различными видами овощного гороха, создал основу, на которой выросла современная теория наследственности. После вторичного открытия законов Менделя биологи разработали и углубили теорию гена. В настоящее время выявляются и изучаются функции отдельных генов растений и животных. Одним из наиболее удобных экспериментальных объектов для изучения генов является плесневый гриб Ыеигозрога сгазза. Его гены легко искусственно изменять и, наблюдая происшедщие химические изменения, достаточно точно судить о том, какую роль опи играют в обмене клетки. Мы изучаем, из каких веществ состоят гены, как они оказывают свое влияние на живые организмы и как факторы внещней среды в свою очередь действуют на гены и через них на наследственность. Другими словами, изучая гены, биологи приближаются к пониманию самой сущности жизни. [c.155]

Пептидная теория дала ответ на вопрос о типе химического строения белковых веществ. Дальнейщее развитие химии белков было невозможно без рещения новой, не менее трудной задачи — установления деталей строения индивидуальных белков. Точное представление о порядке соединения аминокислот в полипептид-ные цепи, о расположении сульфгидрильных мостиков между такими цепями было необходимо не только как непременное условие подхода к самой заманчивой цели органической химии — синтезу белковых веществ. Развитие биологической химии, в особенности энзимологии и иммунохимии, вызвало возникновение новых проблем, проблем взаимосвязи строения белковых веществ с теми биологическими функциями, которые они выполняют Б организме. Разрешение биохимических проблем не менее настоятельно требовало точного знания деталей строения индивидуальных активных белков. [c.130]

Согласно теории А. И. Опарина (1957) о возникновении жизни, эволюция первичных гетеротрофных организмов, питавшихся органическими веществами абиогенного происхождения, возникшими в результате чисто химических реакций, шла в разных направлениях. Одно из них привело к возникновению автотрофных организмов, нормальное существование которых не связано с необходимостью использования готового органического вещества. Как и во многих других случаях, возникновение новой функции — авто-трофности — не сочеталось с потерей организмами способности [c.5]

Публикация выводов Эйвери, Мак-Леода и Мак-Карти в 1944 г, была принята с большим удивлением и недоверием, так как едва ли кто-либо ранее придавал ДНК такую информационную роль. Существовало предположение, что ДНК выполняет какую-то функцию в наследственных процессах, особенно после того, как Фёльген в 1924 г. показал, что ДНК является основным компонентом хромосомы. Но существовавшие тогда представления о молекулярной природе ДНК делали почти невероятным вывод, согласно которому ДНК могла быть носителем наследственной информации. Во-первых, начиная с 1930 г. существовало общепризнанное мнение, что ДНК представляет собой простой тетрануклеотид, состоящий из остатков адениловой, гуаниловой, тимидиловой и цитидиловой кислот (фиг. 73). Во-вторых, даже когда в начале 40-х годов наконец установили, что молекулярная масса ДНК на самом деле значительно выше, чем это следует из тетрануклеотидной теории, многие еще продолжали верить, что тетрануклеотид служит основной повторяющейся единицей большого полимера ДНК, в котором четыре пуриновых и пиримидиновых основания чередуются, образуя периодическую последовательность. ДНК, следовательно, рассматривалась как монотонно однообразная макромолекула, которая, подобно другим монотонным полимерам, таким, как крахмал (см. гл. II), всегда одинакова, независимо от природы ее биологического источника. Вездесущему присутствию ДНК в хромосомах большей частью приписывали чисто физиологическую или структурную роль. В то же время считали, что именно хромосомный белок придает информационную роль генам, поскольку еще в начале века были определены большие различия в специфичности структуры гетеро-логичных белков одного и того же организма или гомологичных белков различных организмов. Эйвери, Мак-Леод и Мак-Карти понимали во всей полноте трудность обоснования генетической роли ДНК и в заключительной части своей работы высказали следующее утверждение Если результаты представленного исследования о природе трансформирующего начала подтвердятся, то придется признать, что нуклеиновые кислоты обладают биологической специфичностью, химическая основа которой еще не установлена . [c.159]

Есть и другие основания для недовольства липидной теорией в ее классическом виде. В соответствии с ней температурные характеристики липидов (как и (Коллагенов) организма легко адаптируются к температуре среды обитания вида. А мы ищем инвариант — непреодолимые по физико-химическим соображениям обстоятельства, делающие температурный интервал 36—40° универсальной оптимальной зоной условий существования наиболее совершенных животных. Такой системой, свойства которой не подгоняются к температуре существования, а, в известном смысле, определяют ее, являются, по моему мнению, не вообще липиды, а липопротеидные комплексы возбудимых мембран. Состав и свойства предельно совершенных возбудимых мембран клетки жестко детерминированы их главными функциями — способностью к созданию асимметричного распределения ионов и к проведению волны возбуждения. Волны структурной перестройки, волны конформационных изменений в мембране, обеспечивающие проведение возбуждения, с наибольшей легкостью осуществляются именно в зоне равной вероятности двух состояний, т. е. в зоне фазового перехода. Следовательно, скорость расдространениявозбуждения будет наибольшей при температурах и при других условиях, соответствующих зоне фазового перехода. Эта скорость резко падает при температурах, меньших и больших оптимальной. [c.213]

Кроме частных пределов развития, теория предсказывает существование общего предела химической добиологической эволюции каталитических систем, при достижении которого исчерпываются все физикохимические возможности дальнейшей эволюции неживых каталитических систем. Эволюционное преодоление общего предела химической эволюции оказывается возможным только в результате формирования свойства точной пространственной редупликации сложных открытых каталитических систем. При появлении этого свойства каталитическая система превращается в живую систему, а химическая эволюция сменяется биологической. Все свойства каталитических систем, приобретенные в процессе добиалогической эволюции переходят как первичные свойства к живым Открытым системам, а все эволюционные закономерности химической эволюции ложатся в основу аналогичных эволюционных закономерностей живых систем. Это является причиной удивительного сходства основных функций саморазвивающихся каталитических систем, относящихся к мертвой природе, с рядом функций простейших живых организмов, а также причиной существования общих эволюционных закономерностей, что можно отметить, сравнивая данные по эволюции каталитических систем с фактами биологии. Это обстоятельство позволяет обосновать биологические закономерности первичными закономерностями саморазвития неживых каталитических систем и открывает перспективы использования йолюционного катализа для развития теоретической биологии. При этом становится возможным полное теоретическое описание сущности, происхождения и раэвйти жизни на уровне точных наук. [c.6]

Необходимо отметить, что существование перечисленных пределов является объективной закономерностью и вследствие этого развитие ЭОКС оказывается строго детерминированным. Свойства и функции ЭОКС, согласно работам [У—17], развиваются и формируются последовательно, причем преждевременное возникновение новых свойств ЭОКС до приобретения эволюци онно предшествующих обрекает такие ЭОКС на гибель. Ирин цип последовательного формирования все более сложных свойств и функций ЭОКС на разных этапах химической эволюции, впервые сформулированный для процессов предбиологической эволюции Дж. Берналом [2 , дает возможность фундаментального обоснования всех свойств и функций живых организмов, биохимических механизмов и специфических закономерностей биологической эволюции на основе общей теории химической эволюции и биогенеза [13] . [c.28]

Все гетеротрофные организмы получают энергию в результате окислительно-восстановительных реакций, в которых электроны переносятся от доноров-восстановителей к акцепторам-окислителям. Каждый этап дыхания осуществляется при участии нескольких ферментов, связанных близостью функции. С эволюционной точки зрения целесообразность присутствия в клетке системы ферментов, выполняющих одну и ту же или сходную химическую реакцию, обеспечивает надежность прохождения дыхательного путн. Еще в начале столетия В. И. Палладии создал теорию, согласно которой полифенолы играют важную роль промежуточных катализаторов дыхания в растительном организме. Они были названы дыхательными хромогенами, которые обратимо превращаются в хиноны, а использование кислорода для окончательного окисления органического вещества совершается посредством промежуточных медиаторов. Окисление полифенолов и перенос ими кислорода на другие химические соединения происходят при непосредственном участии фермента пероксидазы. [c.20]

Изучение структуры и функций гена — основная проблема генетики. Г. Мендель в 1865 г. доказал, что наследственность дискретна. Он сделал вывод о существовании в половых клетках наследственных задатков, определяющих развитие признаков взрослого организма, и назвал их факторами. В гибридном организме фактор данного признака сохраняется в чистоте, не смешивается с другими факторами, не уничтожается и в неизменгюм виде передается от поколения к поколению. Наука о клетке еще только зарождалась, и поэтому Г. Мендель, естественно, не мог ничего сказать о местонахождении наследственного фактора, его химической природе и механизме влияния на определяемый признак. Но, несмотря на это, учение Менделя о факторах как элементарных, единицах наследственности имело основополагающее значеиие для изучения наследственности и легло в основу теории гена. [c.161]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология