Михаил Ермолаев - Биологическая химия

Рис. 6. Разделение каротиноидов красного перца на колонке

Рис. 7. Схема разделения смеси трех веществ на адсорбционной колонке

Хроматографические методы введены в науку и практику М. С. Цветом. Сущность метода заключается в том, что различные вещества обладают различной способностью адсорбироваться на определенных веществах — адсорбентах. Поэтому, пропуская смесь веществ через стеклянную трубку, наполненную каким-либо адсорбентом (М. С. Цвет использовал для этой цели окись алюминия), вещества распределяются на разных уровнях. На рис. 6 показано разделение каротиноидов из красного перца. Как видно из рисунка, быстрее всех передвигается а-каротин и медленнее других — ксантофилл. Чтобы собрать отдельно каждое вещество, колонку промывают растворителем. Быстрее других будет вымываться то вещество, которое было слабо связано с адсорбентом. На рис. 7 такое вещество расположено в самом конце колонки и обозначено светлыми кружочками. Вещество, прочнее соединенное с адсорбентом (обозначено на рисунке крестиками), будет вымываться последним. Разновидностью колоночной хроматографии является хроматография на бумаге. При этом смесь веществ, подлежащих разделению, наносят на полосу хроматографической бумаги, конец которой помещают в раствор с органическими растворителями (например, со смесью бутилового спирта и уксусной кислоты, фенола, пиридина и др.). В силу различной растворимости вещества смеси распределяются на разных участках полосы бумаги. Окрашивая эти вещества, можно определить состав смеси и их количества. На рис. 8 представлена хроматограмма смеси аминокислот.

Рис. 8. Двухмерная хроматограмма смеси аминокислот

Изучение обмена веществ и энергии на всех уровнях с применением самых различных методов исследований как в норме, так и при патологии, является существенным фактором для дальнейшего развития медицины в борьбе за здоровье человека.

Из органических веществ, входящих в состав живых организмов, наиболее важными в биологическом отношении и наиболее сложными по своей структуре являются белки. С ними мы встречаемся всюду, где имеет место проявление жизни.

Еще в прошлом столетии указывалось на важное значение белков в животном организме. Термин "белки" возник впервые в связи с обнаружением в тканях животных и растений веществ, похожих по некоторым свойствам на яичный белок (при нагревании они свертывались). Эти вещества Мульдер в 1838 г. назвал протеинами (греч. proteous — первый). Оно было основано на представлении о том, что протеины являются важнейшей составной частью живой материи, без которой была бы невозможна жизнь. Теперь определение "белки" стало собирательным понятием для целого класса веществ, которые имеют много общего в составе и свойствах, присутствуют в каждой живой клетке и образуют там главную массу протоплазмы.

Классическое определение роли белков как основы всего живого было дано Ф. Энгельсом [1] Ф. Энгельс. Анти-Дюринг, 1950, стр. 17. . Он писал, что всюду, где мы встречаем жизнь, находим, что она связана с каким-то белковым телом и повсюду, где находится белковое тело, только не в состоянии разложения, всегда без исключения встречаются и с явлениями жизни. Это представление Энгельса не утратило своего значения и до настоящего времени. Теперь, говоря о роли белков, отмечаются их многообразные функции в организме.

Каталитическая функция.В организме протекает множество самых различных химических реакций с очень высокими скоростями, которые невозможно воспроизвести в органической химии. Это обеспечивается за счет ферментов — катализаторов белковой природы, каждый из которых с высокой степенью специфичности ускоряет химическую реакцию, протекающую в организме.

Структурная функция.Анализ человеческого тела показывает, что белок составляет значительную часть организма (табл. 1).

Таблица 1. Состав человеческого тела

По данным таблицы видно, что из всех органических веществ, входящих в состав тела человека, большая часть (20%) приходится — на белок. Белок входит в состав различных органов и тканей, участвует в построении оболочек клеток, составляет основную часть волос, ногтей и т. д. )

Содержание белка в коже составляет 27%, в скелете — 20%, в мышцах — 22%, в жировой ткани — 6%, в печени — 22%, в мозге — 11%.

Энергетическая функция.При распаде белков в организме выделяется значительное количество энергии, которая обеспечивает другие химические процессы, текущие с ее потреблением. При сгорании 1 г белка выделяется 4,1 ккал.

Транспортная функция.Для жизнедеятельности организма необходимо постоянное обеспечение его питательными веществами, которые переносятся по крови соединениями белковой природы. Так, снабжение клеток кислородом и удаление углекислого газа осуществляется сложным белком — гемоглобином; транспорт жирорастворимых веществ (жиров, липоидов, витаминов групп A, D, Е, К и т. д.) обеспечивается липопротеидами — сложными веществами, наружная оболочка которых представлена белками, и т. д.

Функция передачи наследственности.В основе процессов передачи наследственности, в "воспроизводстве себе подобных" лежат сложные белки — нуклеопротеиды, составными частями которых являются нуклеиновые кислоты — ДНК и РНК. ДНК является носителем наследственности, а РНК обеспечивает считывание этой информации и построение белка на этой основе.

Защитная функция.В ходе эволюции животный организм

выработал различные защитные механизмы против неблагоприятных факторов внешней и внутренней среды. Так, кожа предохраняет организм от воздействия резких колебаний температуры, солнечной радиации и т. д. На действие болезнетворных микробов организм отвечает выработкой антител, которые способствуют торможению вредного действия микроорганизмов и их разрушению. Основу этих защитных веществ составляют белки. В составе кожи обнаружен белок кератин, основу антител составляют γ-глобулины и т. д.