Ростовые факторы

Ростовые факторы. Для идентификации и количественного определения факторов роста и витаминов вначале проводились исследования на молочнокислых бактериях. После этого С. Орла-Йенсен (1936) сообщил о потребности в рибофлавине молочнокислых бактерий, а Э. Снелл описал в Мэдисоне в промежутке с 1936 по 1951 год потребность в пантотеновой, никотиновой, фолиевой кислотах, производных перидоксаля и биотине; кроме того, он открыл тесную связь авидина и биотипа. Эти открытия явились существенным вкладом в общую биохимию.

Антибиотики и антиметаболиты

Исследования антибиотиков стимулировали развитие молекулярной биологии. Наблюдения антибиотического эффекта возвращают нас ко времени Роберта Коха. Открытие пенициллина Александром Флемингом (1881-1955) в 1928 году и систематические исследования Говарда Флори (1898-1968) и Эрнеста Чейна (1906-1979) подготовили победоносное движение антибиотиков. Были очищены и изучены тысячи антибактериальных соединений. Но только малая часть этих антибиотиков могла быть использована как терапевтическое средство. Исследование механизмов действия дало плодотворные импульсы для молекулярной биологии, особенно изучения механизма репликации ДНК, транскрипции и трансляции РНК и функционирования мембран.

Стратегия борьбы с инфекционными заболеваниям и раневыми инфекциями с помощью микробных метаболитов исходит из исследований промежуточного обмена у бактерий. С 1910 по 1914 год Л. Михаелис наблюдал конкурентные отношения между ингибиторами и продуктами реакции ферментативного разложения углеводов. В 1927 году Ю. Г. Квестел и В. Р. Вулдридж показали, что активность сукцинатдегидрогеназы конкурентно подавляется малонатом. Решающие открытия последовали вслед за тем, как Герхард Домак (1885-1964) экспериментально исследовал пневмококковую инфекцию на животных и получил положительный эффект пронотозила in vitro и in vivo (1935) от сульфаниламидных компонентов молекулы. То, что сульфаниламид действует как структурный аналог или антиметаболит 4-аминобензойной кислоты, впервые было обнаружено Д. Д. Вудсом в Оксфорде в 1940 году. С тех пор концепция подавления или контроля биохимических процессов структурными аналогами метаболитов стала основополагающей в исследованиях по биологии клетки и для создания хемотерапии, бактериостатических веществ, многочисленных биологически активных веществ, гербицидов.

Хемиосмотическая теория

Пониманию того, как макроорганизмы могут быть поражены бактериями, служит хемиосмотическая гипотеза. Питер Митчелл (1920-1992) разработал эту концепцию в Кембридже и развил ее, полностью обновив, в Эдинбурге, куда он переселился в 1955 году. Объектами, на которых он проверял свою гипотезу, были суспензии бактерий, такие как Streptococcus pyogenes, Micrococcus luteus, Paracoccus denitrificans и Escherichia соli, а также митохондрии живых крыс. С 1953 года уже было известно о субстратной специфичности бактерий, а также обсуждались вопросы о мембранных и барьерных белках и пермиазах и возможности применения законов кинетики ферментов и термодинамики к обмену веществ. Было установлено, что процессы поглощения и выделения энергетически зависимы, но о процессах превращения энергии при дыхании ничего не было ясно. Первые работы Митчелла по транспорту фосфатов были посвящены изучению транспорта фосфатов через клеточную стенку Streptococcus pyogenes (1953). Работы на бактериях привели и 1957 году к созданию общей теории транспорта через мембраны, процесса, обозначаемого до 1958 года как групповая транслокация.

Понятие «хемиосмотический» впервые было использовано Митчеллом в 1957 году и впервые предано гласности в 1960 году. Понятия симпорт и антипорт, движущая протон сила и протоновый потенциал пыли настолько революционны, что не принимались почти 20 лет. Идеи Митчелла представляли собой действительный прорыв в биологии. Они дали первые убедительные доказательства того, что бактериальная клетка не является «мешком с ферментами», куда их складывают биохимики, но представляет собой высокоорганизованное структурированное образование. Эта концепция оказалась очень плодотворной для понимания окислительного фосфорилирования при дыхании и светопоглощающем транспорте электронов при фотосинтезе.

Контрольные вопросы.

44. Открытие процессов брожения вне клетки.

45. Открытие коферментов и их изучение.

46. Фитохимическая редукция дрожжей.

47. Теория О. Варбурга. Изучение гемина.

48. Сущность концепции «Биохимическое единство».

49. Гетеро- и автотрофная фиксация СО₂.

50. Ростовые факторы. Антибиотики и антиметаболиты.

51. Хемиосмотическая теория.