Кто такой биохимик и чем он занимается?

Что такое жизнь? Однозначного ответа на этот вопрос не существует – даже классическое энгельсовское определение жизни как «способа существования белковых тел» не отражает всей полноты картины. И все же некоторые характеристики живой материи сомнений не вызывают. Любой живой организм – от самой примитивной бактерии до человека – состоит из сложных химических соединений особого рода, основой которых является углерод. Любой живой организм забирает из окружающей среды определенные вещества и перерабатывает их в другие в ходе химических реакций, благодаря этому он получает «строительный материал» для самого себя и энергию для поддержания внутреннего равновесия и взаимодействия со средой (это называется обменом веществ, или метаболизмом). Вот эти характеристики живых организмов – их химический состав и химические реакции, лежащие в основе жизнедеятельности – и являются предметом исследования сравнительно молодой науки, возникшей на стыке биологии и химии – биохимии. Можно сказать, что биохимики исследуют химические основы жизни.

Само название «биохимия» ввел в оборот в 1903 году немецкий ученый К. Нейберг. Этот исследователь изучал такие биохимические процессы, как углеводный обмен, брожение, но назвать его основоположником биохимии все-таки нельзя. Еще в первой половине XIX века английский медик и химик У.Праут разделил все питательные вещества, используемые живыми организмами, на три группы – белки, жиры и углеводы (эта классификация не устарела и по сей день – описание любой диеты начинается с нее). А чуть позже немецкий ученый Ф.Вёлер синтезировал мочевину (органическое вещество, содержащееся в моче, выделяемой живыми организмами) из циановой кислоты и аммиака (неорганических веществ). Это был очень важный шаг: в те времена в науке сильны были позиции витализма – воззрения, согласно которому между неживой и живой природой (как говорил еще Аристотель – «царством минералов и царством животных и растений») лежит непреодолима пропасть, органической материи присуща некая «жизненная сила», принципиально отличающая ее от неорганической. Опыт Ф.Вёлера, по словам самого ученого, «убил прекрасную гипотезу уродливым фактом»: оказалось, что никакой «жизненной силы» не существует, что органические вещества можно получить из неорганических, а значит – в живых организмах действуют те же химические законы, что и везде. Так был открыт путь не только к исследованию биохимических процессов, но и к вопросу о зарождении жизни.

С тех пор биохимия прошла долгий путь развития. Л.Пастер, Э.Бухнер, Э.Фишер, Ф.Гриффит, Дж.Уотсон, Ф.Крик – лишь немногие из тех ученых, которые внесли вклад в ее развитие. Важные вехи – теория пептидного строения белков и, конечно, открытие нуклеиновых кислот, составляющих основу жизни наряду с белками. Это открытие тесно связало биохимию с молекулярной биологией.

Какие методы исследования применяют биохимики? Например, центрифугирование: в специальном аппарате – центрифуге – благодаря быстрому вращению возникают центробежные силы, которые разделяют вещества (например, отделяют твердые частицы от жидкости). Не менее важен метод хроматографии, тоже основанный на разделении веществ по фазам. В настоящее время в биохимических исследованиях очень помогают специальные компьютерные программы, позволяющие моделировать структур молекул и биохимические реакции там, где сложно или даже невозможно провести реальный эксперимент.

Конечно, биохимики работают не только в научно-исследовательских институтах – они решают множество практических задач. Большую роль играют биохимические анализы в медицине: сахарный диабет, различные нарушения функции почек, щитовидной железы и иные гормональные нарушения – это лишь небольшая часть заболеваний, которые диагностируются в биохимической лаборатории.

Но медицина – не единственная сфера применения биохимии. В соответствующих лабораториях биохимическими методами контролируют качество продуктов питания, проводят судебно-медицинские экспертизы, создают удобрения.