Первые исследования окислительных процессов

Наиболее результативными оказались исследования процессов биологического окисления. Повышенный интерес к этим процессам объяснялся следующими причинами. Во-первых, успехи химии в середине XIX в. способствовали выяснению роли в этих процессах кислорода.

В 30-х годах XIX в. А. М. Филомафитский и И. Мюллер уже считали ошибочным, что акт дыхания ограничивается пределами легких, полагая, что образование углекислоты может происходить в тканях или крови. Какие именно вещества должны были при этом окисляться, оставалось неясным.

Теория горения и дыхания А. Лавуазье создала предпосылки для исследования сущности окислительных процессов, в том числе биологических. Первую обобщающую теорию окислительных процессов развил швейцарский химик X. Ф. Шеп- байн (1845). Его теория, основанная на собственных экспериментах и подкрепленная анализом известных до него фактов, имела целью объяснить сущность окислительных процессов вообще; Шенбайн использовал ее для объяснения окислительных реакций в организме. В его теории биологическое окисление впервые рассматривалось как каталитический процесс. Шенбайн выдвинул представление об активировании кислорода как обязательном и основном условии осуществления окислительных процессов. Создатель перекисной теории биологического окисления А. Н. Бах, отдавая должное работам швейцарского химика, писал: «Потребовалось более полустолетия на более или менее методическую разработку того поля, на котором Шенбайн расставил столько вех» *.

После работ Шенбайна биологическое окисление, как и окисление вообще, стали трактовать как реакцию присоединения активированного кислорода к окисляющимся телам. Немецкий химик Ф. Гоппе-Зейлер (1878) впервые развил представления об окислении атомарным кислородом (с разрывом молекулы) и указал на важную роль воды в этом процессе, а немецкий физиолог М. Траубе (1882) высказал предположение, что активирование кислорода не обязательно сопровождается разрывом молекулы кислорода, а скорее заключается в образовании перекиси водорода.

Важным этапом в создании представлений о механизмах биологического окисления была перекисная теория биологического окисления, разработанная А.

* . л оксигеназа . л

А + 02 ? АОг,

АОа + В "ер0КСИДа3а-> ВО + АО или В02 + А.

Предположение, что биологическое окисление — это процесс, осуществляющийся в результате двух последовательно скоординированных ферментативных процессов, открыло новые пути в толковании химических преобразований, осуществляющихся в организме.

Утверждение выдвинутых еще Шенбайном представлений о каталитической природе окислительных процессов в организме было одним из важнейших результатов теоретической разработки проблемы биологического окисления. До 80-х годов XIX в. катализаторами биологического окисления считали металлы, или специальные «ферменты», природа и

свойства которых оставались неизвестными. Открытие оксидазного действия и выделение первых препаратов биологических катализаторов окисления японским химиком X. Йосидой (1833) и французским физиологом Г. Бертраном (1895) позволило приступить к изучению природы и свойств оксидаз, которые впоследствии были отнесены к классу истинных ферментов.

Параллельное развитие теоретических исследований биологического окисления и оксидаз привело к первым попыткам создания теории оксидазного действия. Это были по существу первые теории ферментативного действия вообще. Наиболее значительными исследованиями в этой области стали работы Г. Бертрана, разработавшего представления о ко- ферментах.

Другие процессы обмена были исследованы гораздо слабее. В течение почти всего XIX в. биологическая химия (вернее, физиологическая химия) не смогла продвинуться дальше изучения суммарных химических эффектов и изменений, т. е. химического изучения еще не расчлененных на отдельные звенья процессов, происходящих в целых организмах или отдельных органах.