Биологическая химия - часть 1

ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ

На протяжении всей истории человечества естествоиспытатели и философы

искали пути к открытию и познанию сущности и происхождения жизни.

Однако многие вопросы этой вечной проблемы живого до сих пор не

решены, несмотря на крупнейшие открытия таких фундаментальных естест-

венных наук, как математика, физика и химия. Неоспоримо положение, что

для познания огромного разнообразия форм жизни и ее сущности перво-

степенное значение имеет определение «химической индивидуальности»

живого организма. Биологическая химия достигла огромных успехов в изу-

чении химического состава живых организмов (включая человека) и приро-

ды химических процессов, происходящих как в целостном организме, так

и в изолированных органах и тканях на клеточном, субклеточном и молеку-

лярном уровнях. Последние два-три десятилетия ознаменовались рядом

выдающихся открытий в биологической химии и в некоторых ее разделах:

энзимологии, биохимической генетике, молекулярной биологии, биоэнерге-

тике и др., выдвинувших ее в разряд фундаментальных научных дисциплин

и сделавших биохимию мощным орудием решения многих важных проблем

биологии и медицины.

Дальнейшее развитие биологии и медицины почти невозможно без

применения методологических принципов современной биологической хи-

мии. Установление способов хранения и передачи генетической информации

и принципов структурной организации белков и нуклеиновых кислот,

расшифровка механизмов биосинтеза этих полимерных молекул, а также

молекулярных механизмов трансформации энергии в живых системах,

установление роли биомембран и субклеточных структур, несомненно,

способствуют более глубокому проникновению в сокровенные тайны жизни

и выяснению связи между структурой индивидуальных химических компо-

нентов живой материи и их биологическими функциями. Овладение этими

закономерностями и основополагающими принципами биологической хи-

мии не только способствует формированию у будущего врача диалектико-

материалистического понимания процессов жизни, но и дает ему новые,

ранее недоступные возможности активного вмешательства в патологиче-

ские процессы. Этими обстоятельствами диктуется необходимость изучения

биологической химии студентами медицинских институтов.

Данный учебник предназначен в первую очередь для студентов медицин-

ских институтов и по структуре и объему в основном соответствует

программе курса биохимии, утвержденной Министерством здравоохране-

ния СССР. Некоторые главы его могут быть использованы студентами

биологических факультетов университетов и других высших учебных заве-

дений, где преподается биохимия.

Главная цель учебника – дать общие представления о фундаментальных

достижениях биологической химии в изучении химических основ жизни.

Поскольку в формировании физиолого-биохимического мышления будуще-

го врача большую роль играет знание строения (структуры) и роли

химических компонентов в осуществлении физиологических функций, пер-

9

вая часть учебника посвящена рассмотрению химического состава живых

организмов. В частности, даны современные представления о принципах

структурной организации белков, нуклеиновых кислот и ферментов, мето-

дах изолирования и очистки белков, определения их первичной структуры

и молекулярной массы, а также применении достижений энзимологии

в медицине. Значительно большее внимание, помимо строения, уделено

биологической роли витаминов, в частности коферментным функциям,

а также практическому значению антивитаминов и антиметаболитов. Суще-

ственно расширена глава о гормонах; включены новые разделы, касающие-

ся структуры и функции гормонов гипофиза, рилизинг-факторов и проста-

гландинов.

Учитывая накопленный опыт преподавания биологической химии в

I Московском ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени

медицинском институте им. И.М. Сеченова, Военно-медицинской ордена

Ленина Краснознаменной академии им. С.М. Кирова и ордена Дружбы

Народов Университете дружбы народов им. П. Лумумбы, а также пожела-

ния многих преподавателей, авторы рассматривают структуру и функцию

углеводов и липидов совместно с их обменом во второй части учебника –

в разделе «Обмен веществ». Такой подход можно считать вполне оправ-

данным еще и потому, что студенты лучше усваивают материал при

одновременном изучении химии и обмена углеводов и липидов после

изучения биоэнергетических аспектов биологического окисления. Послед-

нему вопросу посвящена отдельная глава.

Исключительная важность раздела «Синтез белка» для понимания

и объяснения многих проявлений жизни побудила авторов выделить в само-

стоятельную главу эту стремительно развивающуюся ветвь биохимии

белка. Широко освещена биохимия ряда органов и тканей человека. Вместе

с тем не дается отдельно обмен воды и минеральных веществ, поскольку

многие вопросы, касающиеся значения воды и роли минеральных веществ

в процессе жизнедеятельности, освещены в разделах биохимии почек

и мочи, печени, крови.

В связи с возрастающим значением биохимии для практики здравоохра-

нения особое внимание уделено регуляции и патологии обмена углеводов,

жиров, белков и аминокислот, включая наследственные дефекты обмена,

а также изложению практического использования биохимических тестов

для постановки диагноза заболевания, выбора метода лечения и проверки

его эффективности.

Учебник иллюстрирован рисунками, схемами и таблицами, частично

разработанными авторами и частично заимствованными из других источ-

ников, некоторые из которых были переработаны или упрощены.

За просмотр отдельных глав рукописи и ценные замечания авторы

считают своим долгом принести благодарность академикам АН СССР

С.Е. Северину и А.Е. Браунштейну, академикам АМН СССР В.Н. Орехо-

вичу и А.Н. Климову, члену-корреспонденту АМН СССР Ю.А. Панкову

и профессорам Ю.Б. Филипповичу, Л.М. Гинодману и Г.С. Хачатряну.

Авторы будут весьма признательны за критические замечания, полезные

советы и пожелания по содержанию данного учебника.

ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ

Во втором издании учебника «Биологическая химия» авторы стремились

отразить почти все новейшие достижения этой весьма быстро развиваю-

щейся науки после выхода в свет первого издания в 1982 г. Основываясь на

многочисленных пожеланиях, предложениях и критических замечаниях

советских исследователей, преподавателей, студентов и иностранных кол-

лег, частично опубликованных в журналах «Биохимия», «Украинский био-

химический журнал», «Biochemical Education» (1983, 1984 гг.), благодарные

авторы, солидарные в одних случаях и не согласные с рядом предложений

в других, предлагают на суд научной и педагогической общественности

и студентов данное издание.

В учебнике нашли отражение современные представления о структуре

и функциях молекул белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов.

Разделы по химии биополимеров, как и ферментов, витаминов и гормонов,

объединены по просьбе большинства рецензентов в первой части учебника.

В главах, посвященных витаминам, гормонам и ферментам, представлены

новые сведения о биологической роли и механизме действия этих соедине-

ний. Опущены данные о первичной структуре ряда пептидных и белковых

гормонов, зато приведены новейшие результаты по биогенезу простаглан-

динов и родственных соединений: простациклинов, тромбоксанов и лейко-

триенов. В главе «Ферменты» подробно рассмотрены проблемы медицин-

ской энзимологии, включая некоторые вопросы инженерной энзимологии.

Существенно переработаны в свете новых данных главы, посвященные

обмену веществ. Учитывая все возрастающее значение биохимии для

медицины, особое внимание уделено регуляции и патологии обмена углево-

дов, липидов, белков и аминокислот, включая наследственные нарушения

обмена. Обстоятельно изложены многие вопросы, которым не всегда

уделялось в курсе биологической химии (особенно в учебниках по биологи-

ческой химии, переведенных с английского языка) должное внимание. Это

касается, в частности, особенностей химического состава и процессов

метаболизма в норме и патологии таких специализированных тканей, как

кровь, печень, почки, нервная, мышечная и соединительная ткани.

Авторы стремились максимально облегчить восприятие материала,

ориентируясь на сжатое, четкое и доступное изложение многочисленных

сведений современной биологической химии и перспектив ее дальнейшего

развития. Углубленному изучению и усвоению предмета будет, очевидно,

способствовать, кроме того, богатый иллюстративный материал в виде

сводных таблиц, схем метаболических циклов, графиков и рисунков, боль-

шей частью оригинальных, составляющих единое целое с текстом.

Главы 1–6 и 11–14 написаны Т.Т. ым, а главы 7–10 и 15–20 –

Б.Ф. Коровкиным. Критические замечания, пожелания и предложения по

содержанию второго издания учебника будут встречены авторами с благо-

дарностью.

11

ПРЕДИСЛОВИЕ К ТРЕТЬЕМУ ИЗДАНИЮ

В последнее время получено немало дополнительных доказательств того,

что биохимия является средством выражения понятий и явлений не только

в области фундаментальной биологической науки, но и в области клиниче-

ской медицины. Биохимия, изучающая химические основы жизнедеятель-

ности организмов в норме и при патологии, призвана установить связь

между молекулярной структурой и биологической функцией химических

компонентов живой материи. Авторы не стремились, как и в двух предыду-

щих изданиях, охватить все разделы курса общей биохимии. Главная цель

данного издания – сохранив основные разделы и понятия биохимии, пред-

ставить в сжатой форме новейшие сведения и факты о биогенезе главных

классов органических веществ в организме человека и животных.

Принимая во внимание все возрастающий объем биохимической инфор-

мации, многие разделы пришлось заново написать или существенно пере-

работать: например, о структуре и функциях белков и нуклеиновых кислот,

регуляции экспрессии генов, молекулярных механизмов биогенеза ДНК

и РНК, биосинтеза белка, механизмах регуляции метаболизма и роли

гормонрецепторной системы и вторичных внутриклеточных мессенджеров

в передаче нервного и гуморального сигналов, механизмах ферментатив-

ного катализа, особенностях обмена веществ в нервной ткани (нейрохимия),

печени, мышечной и соединительной тканях и др.

Представлена новая глава «Биомембраны и биоэнергетика», объединяю-

щая прежние две главы учебника: «Обмен веществ и энергии» и «Биологи-

ческое окисление».

Новые сведения о химии углеводов и липидов рассмотрены в первой,

специальной, «химической» части учебника в соответствии с предложе-

ниями ряда коллег и рецензента.

Учитывая основополагающую роль биохимии для теории и практики

медицины, особое внимание в учебнике уделено изложению как регуляции

и патологии обмена веществ, так и молекулярных основ соматических

и наследственных болезней человека. В главе «Ферменты» значительно

расширен раздел медицинской энзимологии. Обсуждаются проблемы энзи-

мопатологии и применения ферментов в качестве диагностических средств

и лечебных препаратов, а также в качестве инструментов при биотехноло-

гическом производстве лекарственных препаратов и пищевых веществ.

Главы 1–4, 7, 8 и 12–15 написаны акад. РАМН Т.Т. ым, главы 5,

6, 10, 11 и 16–22 – чл.-корр. РАМН Б.Ф. Коровкиным, а глава 9 написана

проф. А.А. Болдыревым.

Авторы выражают глубокую признательность многим преподавателям

и студентам за ценные советы и критические замечания, большая часть

которых была учтена при подготовке данного издания. С благодарностью

будут встречены новые предложения, пожелания и замечания.

12