БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (СС)

Биогеохимия.Основные понятия биогеохимии сформулированы В. И. Вернадским в 20-х гг. (завершающий основной труд «Химическое строение биосферы Земли и ее окружения» издан посмертно, в 1965); согласно его представлениям, важнейшая задача этой науки — разработка учения об организованности биосферы. Он исследовал роль организмов в миграции химических элементов в биосфере, в формировании среды жизни и влияние её геохимических факторов на эволюцию организмов. Биогеохимия базируется на идее о единстве организмов и геохимической среды. Доказано, что живое вещество является основным фактором круговорота химических элементов в биосфере. По Вернадскому, в результате развития человеческого общества и техники в биосфере возникла техносфера. Биосфера, включая техносферу, всё больше поглощается ноосферой — высшей стадией биосферы, в которой формы организации общества должны разумно управлять развитием жизни в единстве с геохимической средой с целью максимального использования человеком богатств биосферы без ущерба для её экосистем. На основе идей биогеохимии и учения о биосфере сформировалась советская биогеохимическая школа Вернадского. Разработан раздел биогеохимии — палеобиохимия (Я. В. Самойлов). Фундаментальные исследования по химическому элементарному составу организмов моря, по геохимии редких и рассеянных химических элементов в почвах провёл А. П. Виноградов. Он выдвинул идею существования биогеохимических провинций. Разработаны новые разделы — геохимическая экология и система биогеохимического районирования, являющиеся теоретической и методологической основой биогеохимического изучения биосферы. В почвах, кормах, пищевых продуктах изучены пороговые концентрации химических элементов, определяющие основные реакции организмов (изменчивость, нарушение обмена веществ, эндемические болезни). Изучается геохимическая экология многих групп организмов (В. В. Ковальский и др.). Исследования биологического значения многих микроэлементов обобщены в монографиях и монографических сборниках. Определены содержание микроэлементов в организмах, степень их участия в процессах обмена веществ и формы их соединений. Разработка проблем биогеохимии имеет большое народно-хозяйственное значение (применение микроудобрений, подкормка животных микроэлементами, повышающими продуктивность и предупреждающими эндемические заболевания, применение микроэлементов в ветеринарии и медицине).

Исследования ведутся в основном в Биогеохимической лаборатории Института геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского АН СССР (1947).

Биохимия и молекулярная биология.Большое значение для развития биохимии в СССР имели работы А. Н. Баха по исследованию окислит. процессов в животных и растит. организмах; его теоретические положения по химии ферментов нашли применение в технологии пищевых продуктов животного и растит. происхождения. В 1924 А. И. Опариным была выдвинута гипотеза происхождения жизни на Земле, ряд положений которой экспериментально подтвержден в работах советских и зарубежных учёных. Эта проблема вышла за рамки биохимии и приобрела общебиологическое значение.

В 1925—29 A. Р. Кизель доказал несостоятельность широко распространённых в то время представлений о том, что основа протоплазмы всех клеток особый белок — пластин; это заложило основу для последующего изучения функциональной роли отдельных клеточных компонентов. Изучение процесса дыхания клеток позволило В. А. Энгельгардту установить (1930—31) прямую связь этого процесса с образованием эфиров неорганической фосфорной кислоты; тем самым были заложены основы современной биоэнергетики. В. А. Белицер (1939) показал, что процесс фосфорилирования сопряжён с транспортом электронов в дыхательной цепи. В биохимии белка крупное теоретическое значение имеют работы Д. Л. Талмуда и С. Е. Бреслера (нач. 40-х гг.), исследовавших строение глобул белка в растворах. Данные рентгеноструктурного анализа подтвердили правильность высказанной ими гипотезы о специфической ориентации гидрофильных и гидрофобных аминокислотных остатков в молекулах белка.

В биохимии растений и микроорганизмов успехи были достигнуты в исследовании процессов анаэробного обмена углеводов и дыхания у растений. С. П. Костычев в начале 20 в. открыл новые промежуточные продукты брожения, изучал сущность процессов обмена белков и фиксации азота. Ученики К. А. Тимирязева, разрабатывавшие проблемы биологического окисления (В. И. Палладин), азотистого обмена (Д. Н. Прянишников, В. С. Буткевич), обмена аргинина и мочевины, создали крупные биохимической школы. Путём прямого препаративного выделения нуклеиновых кислот у различных групп организмов (Кизель, А. Н. Белозерский и его школа) было окончательно доказано, что ДНК содержится не только в ядрах клеток животных, но и в клетках растений и микроорганизмов, что свидетельствует о единстве состава ядерного материала у всех живых существ. Большое значение имеют начатые в 30-х гг. исследования ферментативных процессов в живой клетке; показано, что их направленность во многом определяется пространственной разобщённостью ферментов и субстратов в протоплазме (Опарин, А. Л. Курсанов, В. Л. Кретович и др.). Исследования ферментного аппарата хлоропластов и механизмов биосинтеза белка в этих органоидах, а также физико-химических особенностей компонентов их белок-синтезирующего аппарата внесли вклад в понимание степени генетической автономии этих субклеточных структур (Кретович, Н. М. Сисакян и др.). Разрабатывались вопросы прикладной биохимии, главным образом промышленной: способы получения новых антибиотиков, методы их очистки, поиски условий, благоприятных для их синтеза, получение биологически активных соединений — витаминов, дефицитных аминокислот, нуклеотидов и т. д. Изучаются проблемы качества растительного сырья, его хранения, правильной обработки и эффективного использования. Достижениями технической биохимии являются: установление биохимических основ внесезонной ферментации табака и его последующей переработки, новая технология получения органических кислот из махорки, создание биохимических методов контроля в чайном производстве, усовершенствование технологии виноделия, разработка биохимических основ хранения и переработки сельскохозяйственных продуктов, создание новых методов извлечения витаминов из растительного, микробного и животного сырья, разработка научных основ получения и применения ферментных препаратов в пищевой и лёгкой промышленности.

В биохимии животных и человека важную роль сыграли работы учеников и последователей А. Я. Данилевского. В. С. Гулевич в 20-е гг. исследовал азотистые небелковые вещества мышц и открыл ряд новых соединений (карнозин, карнитин и др.). Эти работы развиты в трудах С. Е. Северина и его школы. Большое значение имеют работы Я. О. Парнаса с сотрудниками по биохимии мышц и промежуточному обмену (с 30-х гг.). В. А. Энгельгардт и М. Н. Любимова (1939) открыли ферментативную активность актомиозина (расщепление богатой энергией АТФ) и постулировали её роль в мышечном сокращении; эти данные позволили на новой основе начать экспериментальную разработку проблемы использования химической энергии для выполнения механической работы. Впоследствии аналогичная аденозинтрифосфатазная активность была найдена у ряда других сократительных белков. В 1937 А. Е. Браунштейн и М. Г. Крицман открыли процесс переаминирования, один из важнейших путей синтеза аминокислот, и установили роль пиридоксальфосфата в функционировании участвующих в этом процессе ферментов — аминотрансфераз. Важное значение для понимания биохимии нервной системы и нервно-мышечных взаимодействий имели работы А. В. Палладина, Г. Е. Владимирова и Д. Л. Фердмана. Состав липидов нервной системы как в фило- и онтогенетическом аспекте, так и в динамике при различных функциональных состояниях исследовали Е. М. Крепе и его сотрудники (с 40-х гг.). В годы Великой Отечественной войны 1941—1945 проводились работы, имеющие практическое значение, в частности по свёртыванию и консервированию крови (Б. А. Кудряшов, Г. Е. Владимиров С. Е. Северин). К середине 20 в. достигнуты успехи в изучении биохимии крови, её дыхательной функции (Б. И. Збарский с сотрудниками), а также гормонов (Н. А. Юдаев, В. С. Ильин, А. М. Утевский), минеральных веществ, в частности микроэлементов, их распространения в организмах, физиологической роли, механизма действия и регулирующих влияний на ферментативные реакции и процессы обмена веществ (С. Я. Капланский, А. И. Войнар). Важное значение для программы космических исследований в СССР имели результаты анализа специфических изменений физиологических функций и обмена веществ человека и животных в условиях космического полёта, под действием невесомости (В. В. Парин, О. Г. Газенко и др.). С конца 50-х гг. многие традиционно биохимические проблемы разрабатываются также молекулярной биологией и биоорганической химией. Границы между этими дисциплинами часто условны.