Первые успехи в изучении природы биокаталитических реакций. Открытие специфичности действия ферментов

В последней четверти XIX в. было установлено, что некоторые химические реакции, с большой легкостью протекающие в организме, чрезвычайно трудно осуществить вне его. На ранних этапах развития энзи- мологии представление об универсальности ферментативных механизмов оспаривалось вследствие того, что исследования ферментов связывались с отдельными технологическими или физиологическими процессами.

Доказательство того, что ферментативные реакции являются разновидностью химических реакций, имело принципиальное значение в борьбе с витализмом. В 1890 г. Ч. О'Селливан и Ф. Томпсон провели исследование действия дрожжевой инвертазы чисто количественными методами и пришли к заключению, что инверсия следует классическим химическим закономерностям и представляет собой мономолекулярную реакцию. В 1892 г. Г. Тамман сформулировал положение о том, что «неоргани- зованяые ферменты ускоряют гидролитические реакции так же, как и кислоты» *.

Впервые на значение возможности осуществления обратимых биоката- литических реакций указал в 1878 г. А. Я. Данилевский, исследуя ресинтез белков из продуктов их распада в присутствии протеолитиче- ских ферментов. Открытие синтетических возможностей ферментов было подтверждено работами А. К. Хилла, осуществившего ферментативный синтез мальтозы (1898).

Изучая строение сахаров, Э. Фишер начал в 1894 г. ряд исследований, касающихся действия на них ферментов. Он убедился, что разные і

субстраты по-разному атакуются ферментами, а последние в свою оче- |

редь обладают избирательностью при действии на различные субстраты.

В итоге он пришел к открытию специфичности действия ферментов.

Это открытие сделало возможным изучение пределов действия ферментов и внесло гораздо большую определенность в характеристики отдельных катализируемых ферментами реакций и самих ферментных систем.

Исследования Фишера развивали уже сложившуюся тенденцию химического подхода к исследованиям ферментов. Его знаменитый афоризм 0

том, что фермент подходит к субстрату, как ключ к замку, способ

ствовал развитию представлений о стерическом соответствии между ферментом и субстратом. Под влиянием открытий Фишера шло быстрое ,

проникновение достижений химии биологически важных соединений в эн- зимологию, что привело в итоге к радикальной перестройке всей систе-

мы взглядов на методы изучения реакций обмена веществ. |

Ученик Фишера Э. Армстронг в 1904 г. установил, что специфич- і

ность проявляется и при торможении ферментативной деятельности аналогами субстрата. Его работы так же, как и исследования А. Брауна і (1902)

, легли в основу гипотез о механизме действий ферментов и обра- j

зовании фермент — субстратных комплексов, что в свою очередь ПОЗВОЛИЛО |

развить представления о кинетике и механизме действия ферментов задолго до выделения их в чистом виде. Так, В. Анри (1903) впервые вывел кинетические уравнения ферментативной реакции, a JI. Михаэлис и М. Ментен (1913) разработали первую кинетическую теорию действия ферментов.

Успехи органического синтеза после создания А. М. Бутлеровым теории химического строения, возникновение стереохимии и совершенствование органического анализа позволили к концу XIX в. развернуть широкие исследования, в результате которых было открыто строение важнейших химических компонентов организма и заложены основы дальнейшего прогресса в изучении обменных процессов.

На рубеже XIX и XX вв. первые успехи в расшифровке биохимических механизмов жизнедеятельности получили противоречивые истолкования. С одной стороны, их совершенно справедливо рассматривали как важное достижение на пути создания более общих представлений о химических механизмах сложных биологических процессов, как закономерную ступень познания сущности жизни и процессов жизнедеятельности.

С другой стороны, их или истолковывали в виталистическом духе, как это сделал, например, лидер неовитализма Г. Бунге, или рассматривали как свидетельство торжества механистического подхода к изучению живой природы. Однако, если в XIX в. приверженцы виталистических и

механистических концепций пытались найти истину в споре друг с другом, то с начала XX в. решающее значение в определении места химических закономерностей в жизнедеятельности организмов приобрел эксперимент.