Химия белка. Структура, свойства, методы исследования - Шендрик А.Н. 2022

Предисловие

На стыке устоявшихся и хорошо развитых наук почти всегда рождаются новые идеи. Как правило, такие идеи или гипотезы бывает весьма плодотворными и обеспечивают стремительный прогресс новым областям знаний. Яркими представителями таких детищ современного естествознания является, безусловно, целая группа наук, которые сформировались в последние десятилетия на стыке химии с биологией, медициной, физикой. Лидируют на сегодняшний день в этой группе молекулярная биология и биоорганическая химия.

Успехи молекулярной биологии обязаны стремительному развитию современных физико-химических методов исследования. Особенно большой прогресс достигнут за последние десятилетия в сфере изучения процессов жизнедеятельности на уровне молекулярных структур и молекулярных взаимопревращений с использованием методов меченных атомов, скоростного (ультра-) центрифугирования, различных методов и вариантов хроматографического анализа, методов оптической спектроскопии, ЯМР, масс-спектроскопии, рентгеноструктурного анализа, электронной и сканирующей электронной микроскопии и т.д.

Новые подходы и приемы исследований в молекулярной биологии с использованием современных инструментальных методов эксперимента позволили проникнуть в самые глубинные недра клетки и проследить такие основные этапы ее жизнедеятельности как рост, размножение, развитие, наследственность и изменчивость.

Ключевые позиции в регулировании и протекании всех этих процессов в клетке принадлежат двум классам органических биомолекул (биополимеров): белкам и нуклеиновым кислотам. Именно они составляют главную материальную основу любой живой клетки, органов или организмов. Они ответственны за важнейшие структурные и каталитические функции в процессах жизнедеятельности. Не удивительно, поэтому, что одной из первостепенных задач молекулярной биологии является исследование белков и нуклеиновых кислот, их структуры, свойств и законов функционирования.

Задача эта необыкновенно сложная, прежде всего потому, что каждая отдельная клетка содержит в своем составе порядка 10 молекул. Даже с учетом того, что 98% этих молекул есть вода, доля органических молекул клетки составляет около 400 миллиардов. Примерно половина из них - белки и нуклеиновые кислоты. Выяснение их роли в обеспечении жизнедеятельности клетки - одна из наиболее важных проблем современного естествознания. Что же требуется для решения этой задачи от химии?

Для начала, необходимо установить природу основных компонентов клетки, их химический состав, пространственное строение, функциональную направленность, типы и механизмы, протекающих в клетке химических реакций. Решая эти вопросы, химики используют традиционные приемы: выделение отдельных компонентов клетки и их анализ, с одной стороны, встречный синтез - с другой. При этом, принципиально существенной стороной встречного синтеза при исследованиях биологических объектов является получение биологически активных молекул. Как выяснилось, выполнить синтез белковых компонентов клетки в лабораторных условиях весьма непросто.