... РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
ИНСТИТУТ ИСТОРИИ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ II ТЕХНИКИ
А.Н.ШАМИН
ИСТОРИЯ
БИОЛОГИЧЕСКОЙ
ХИМИИ
ФОРМИРОВАНИЕ БИОХИМИИ
МОСКВА
s НАУКА» 1993
Л * * - * • *» « ' JV

УДК 577.1-vOOl
История биологической химии: Формирование биохимии /
А. Н. Шамнн. - М.: Наука, 1993. 262 с. - ISBN 5-02-004126-2.
Книга посвящена истории формирования классической биохимии в период
с середины XIX в. до 20-х годов XX в., становлению исследований белков,
углеводов, лип идо в, биокатализаторов, основного обмена веществ, истокам
биоэнергетики, открытию и изучению гормонов, витаминов, нуклеиновых кислот. В ней
прослежено возникновение основных концепций биохимии, уточнение ее
предмета. Книга является продолжением монографии «История биологической химии:
Истоки науки», но представляет самостоятельный интерес.
Для историков науки, биологов и химиков.
Ил. 69. Библиогр.: 436 назв.
History of Biological Chemistry: The Formation of Biochemistry /
A. N. Shamin. - M.: Nauka, 1993.
This monograph describes the process of the formation of the classic
biochemistry: the second stage of the evolution of the structure of zone of interrelation
of biology and chemistry. During the stage the cell theory was created and the cell
became the main object of chemical study. Though the unity of the biological world
had been chemically proved at the previous stage (the obligatory presence of
protein in all living organisms), it was realized only the basis of the cell theory. It
created conditions for the formation of the true biochemistry. This volume follows
the monograph A. N. Shamin. History of Biological Chemistry: The Emergence of
the Science. Moscow: Nauka. 1990.
Ответственный редактор
академик А. С. СПИРИН
Рецензенты
член-корреспондент РАН,
академик ВАСХНИЛ И. Г. АТАБЕКОВ,
доктор биологических наук М. А. БЕЛОЗЕРСКИЙ
Редактор издательства О. Л. Оболонская
«»;'
¥„ 1401020000-315 „. 0, тт
Ш 042(02)-93 221~91' П по™ие
© Коллектив авторов, 1993
ISBN 5-02-004126-2 © Российская академия наук, 1993

ПРЕДИСЛОВИЕ
Предлагаемая вниманию читателей монография является
второй книгой многотомного издания «История биологической химии»
и посвящена формированию биологической химии как
самостоятельной научной дисциплины.
В открывающей издание книге «История биологической
химии: Истоки науки» 1 было прослежено, как на протяжении
столетий, вплоть до середины XIX в., протохимические, а затем
химические представления и методы влияния на объяснение фено-
хмена жизни. Была изучена история протобиохимичееких знаний,
эволюция алхимических и иатрохимических концепций в биологии
и медицине средневековья и Возрождения, история пневмохимии
и проникновение методов новой химии в биологической
эксперимент.
Особое внимание было обращено на исследование механизма
взаимодействия химии и биологии после создания метода
органического анализа сжиганием.
Результатом исторической реконструкции ранних этапов
взаимодействия химии с биологией и медициной было критическое
рассмотрение концепции, согласно которой простое использование
методов одной науки для изучения объектов другой влечет за собой
формирование промежуточной (переходной) науки. При этом
было отмечено, что подобная трансляция методов в случае
взаимодействия химии с биологией и медициной отнюдь не привела
к формированию биологической химии. Первоначально
образовался комплекс наук, каждая из которых в отдельности не могла
именоваться переходной. Это позволило разобраться в достаточно
запутанной системе наименований биохимических наук, часть из
которых исчезла, сохранив лишь историческое значение, часть
принципиально трансформировалась, сохранив старое
наименование. Это позволило проложить историческую демаркационную
1 Шамин А. Н. История биологической химии: Истоки науки. М.: Наука, 1990.
392 с.
3

линию между физиологической химией (термин сохранился и
поныне) и подлинной биологической химией (термин «биохимия»
появился в 1858 г. и был использован для обозначения лишь
структурного фрагмента физиологии).
Намеченная демаркационная линия определялась полностью
структурными изменениями в зоне взаимодействия химии с
биологией и медициной, но самое главное — изменениями самого
объекта и соответственно предмета биологической химии.
Редукционистские программы экспериментальных биологических наук
содействовали тому, что ключевым объектом биохимии стала
клетка, именно клетка, а не целостный организм, оставшийся
центральным объектом физиологии.
Это позволило предложить нам рабочее определение биохимии,
которое мы использовали при историческом анализе формирования
дисциплины. В соответствии с этим определением биологическая
химия — это наука, изучающая процессы обмена веществ как
системы сопряженных биокаталитических реакций. Это
определение, естественно, тоже историческое. Оно отражает, положение
биохимии в период ее формирования как самостоятельной научной
дисциплины.
Настоящая монография посвящена изучению возникновения
классической биохимии. Она охватывает период с середины XIX в.
до 20-х годов XX в. За эти годы произошел принципиальный
поворот в развитии исследований процессов жизнедеятельности.
Лобовая атака химиков, оперирующих представлениями до-
структурной химии, позволила решить лишь исходный круг
вопросов.
Основным достижением было признание биокаталитических
процессов процессами химическими по своей природе, отказ от
виталистических концепций (далеко не окончательный, как
показала последующая история биологии), признание познавательной
ценности результатов, получаемых при изучении биологических
объектов химическими методами.
Дальнейшие события оказались связанными с освоением
методов химии (при этом сознательным и творческим освоением)
самими биологами и учеными-медиками. Это обстоятельство
создало новую ситуацию во взаимоотношении когнитивных и
социальных (прежде всего институциональных) структур развивающейся
биологической химии. Произошла когнитивная, а затем и
социальная институционализация биологической химии. Она не только
4

сформировалась окончательно как дисциплина, но и приобрела
статус профессии, что сопровождалось созданием
специализированных кафедр и научно-исследовательских центров (институтов
и лабораторий). Этот процесс был неоднозначным и совсем
неодинаковым в условиях различных государств.
В данной монографии предпринята попытка показать общие
закономерности развития биологической химии. Они имеют общее
значение. Биохимия была первым подлинно междисциплинарным
образованием. Процесс ее формирования был типичен скорее для
взаимодействия наук XX в., чем конца XIX в. Кроме того, без
изучения закономерностей ее образования невозможно понять
механизм формирования современного естествознания,
интегрировавшего науки об органической и неорганической природе. Таким
образом, изучение истории биохимии становится обязательным для
понимания процессов формирования структуры современного
естествознания в целом.
Столь же широкое значение история биохимии имеет для
изучения проблем методологии науки, в особенности структуры
эксперимента. Специфика биологического эксперимента до сих пор
изучена еще совершенно недостаточно, вместе с тем интерпретация
биологического эксперимента приобретает исключительное
значение в связи с экологизацией знания.
Работа выполнена в соответствии с исследовательской
программой (1989 — 1991 гг.) Комитета по истории биохимии
Международного биохимического союза.

ВВЕДЕНИЕ
Изучение процессов взаимодействия химии с биологией и
медициной сейчас чрезвычайно актуально, но и очень затруднено
благодаря стремительному прогрессу биологического знания и
быстрому формированию совершенно новых областей его
практического использования. Этот прогресс прежде всего обусловлен
формированием и развитием физико-химической биологии —
системы наук в зоне взаимодействия химии, физики и математики
с биологией. В целом это было результатом и частным проявлением
необычайно быстрого развития всех наших представлений о
физической природе окружающего нас мира.
Интереснейшие открытия, сделанные за те десятилетия,
которые прошли с момента, когда поняли, что атом состоит из ядра
и окружающих его электронов, неузнаваемо преобразили знания
об атомах и молекулах. Методы исследования более или менее
просто устроенных молекул стали постепенно использоваться для
изучения сложнейших молекулярных систем, составных элементов
живых организмов. Методы классической химии, вызвавшие
к жизни органическую, а затем физическую химию, все шире
применялись для изучения состава организмов, а впоследствии
исследования суммарных эффектов тех или иных химических
процессов, протекающих в них. Расширение и углубление этих
исследований привело к созданию достаточно детальных
представлений о совокупности обменных процессов в организмах. Изучение
строения важнейших компонентов клетки — белков и природы
отдельных реакций, протекающих с их участием как
биокатализаторов, а затем нуклеиновых кислот, привело к тому, что объектами
биологических исследований стали молекулы и надмолекулярные
системы, а не только организмы и клетки.
Эти сложные преобразования привели прежде всего к тому, что
биология самым тесным образом сомкнулась с химией.
Сформировалась выдающаяся по своему значению пограничная наука —
биологическая химия, замкнувшая мост между иерархиями систем
неорганического и органического мира. Однако классическая
биологическая химия, пришедшая на смену химии «физиологической»
и интегрировавшая весь комплекс наук, развивавшихся в XVIII в. —
первой половине XIX в. в зоне взаимодействия химии с биологией
и медициной, во второй половине XX в. начала
трансформироваться снова в сложный комплекс биохимических по своему
генезису наук — физико-химическую биологию.
Таким образом, классическая биологическая химия —
междисциплинарная область с четкими границами, с достаточно опреде-
6

ленными объектом и предметом — заполнила исторически важный
период. В первый период (до середины XIX в.) дифференциация
биохимических направлений была обусловлена множественностью
объектов, к изучению которых прилагали методы химии.
Следующий же за классическим периодом третий период знаменовал
дифференциацию в зоне взаимодействия биологии с химией,
физикой и математикой, вызванную междисциплинарными
взаимодействиями высшего порядка, обусловленными комплексностью
исследований процессов жизнедеятельности и явления жизни вообще.
Однако период классической биохимии также распадается
на два достаточно определенных этапа. Причем это деление
обусловлено не только общеисторическими и социальными причинами
(первая мировая война и Октябрьская революция), но и
структурными изменениями в самой биохимии.
Первый этап — это формирование биологической химии как
самостоятельной науки, второй — реализация программ изучения
обмена веществ.
Но все же формирование и развитие классической
биологической химии отражало общую тенденцию, еще в начале XX в.
отмеченную К. А. Тимирязевым для физиологических наук в
целом. Он писал: «Главной характеристикой успехов физиологии
в смысле ее сближения с общими науками — физикой и химией —
можно считать торжество в ней экспериментального метода,
подчинение ее числу и мере, этому лучшему критерию вступления
известной отрасли знания в область точной науки. Можно сказать,
что все блестящие успехи физиологии были тесно связаны с
распространением на нее и нередко талантливым
усовершенствованием в применении к ее более сложным и тонким задачам
экспериментальных методов физики и химии» [1, с. 253].
Для правильного понимания процессов формирования
биологической химии важно, что именно в конце XIX в. началась новейшая
революция в естествознании. В физике наука перешагнула
границы микромира. В химии появление теории строения
органических соединений, создание периодического закона,
формирование химической термодинамики, а затем кинетики как основ
учения о химическом процессе, так же как прогресс органического
синтеза, привели к появлению совершенно новых возможностей
описания и объяснения всех процессов обмена веществ,
протекающих в живых организмах. Эти революционные процессы
в химии и физике не могли не влиять и на развитие биологии.
Таким образом, история научных направлений,
формирующихся и развивающихся в зоне взаимодействия химии и биологии,
должна предусматривать введение сложной периодизации. Обычно
выделение того или иного периода в науке представляется
условным. По М. Джуа, «разделение на периоды не следует
переоценивать, потому что науку нельзя расчленять в ее историческом
развитии, а также и потому, что отдельные периоды сливаются
с предыдущими либо с последующими, а иногда и с теми, и с
другими одновременно» [2, с. 15]. Но в то же время наука, оставаясь
7

нерасчленяемой, непрерывно меняется, и поэтому задача историка
науки прежде всего и состоит в поисках целостных исторических
конструкций, подобно тому, как делал А. Тойнби, выделяя свои
«монады», или Т. Кун — парадигмы, а затем в раскрытии в них
конкретного состава и системности.
Даже беглый взгляд на подобную задачу позволяет заметить,
что главной трудностью при ее решении является именно
преодоление противоречия между целостной динамичной системой
эволюционирующей науки и достаточно жесткими временными срезами,
в рамках которых могут быть описаны конкретные системы.
Однако данное противоречие может быть обойдено, если к
проблеме подойти через изучение смен структур науки в процессе
ее развития, используя последнее как метод исторической
реконструкции. Постановка подобного вопроса закономерна, если
учитывать, что «структура (процесса познания. — Л. III.), а значит,
и структура науки, означают взаимосвязь последовательно
проходимых ступеней познания, двигающихся от непосредственных
явлений к раскрытию сущности изучаемого предмета и
проникающих все глубже и глубже в эту сущность» [3, с. 54]. В данном
определении отражена идея неисчерпаемости исследуемого
объекта. Однако, поскольку отображение объекта в концептуальной
системе всегда характеризуется ограничением этой
неисчерпаемости, научное исследование имеет дело с относительно
ограниченным и теоретически выделенным материалом.
Понимая структуру как инвариантный аспект системы,
выявляющийся в познании на разных уровнях исследования объекта,
мы можем представить себе последовательность подобных
инвариантов как смену определенных исторических периодов в развитии
той или иной отрасли знания и условно представить, что эволюция
структуры сводится к последовательной замене соответствующих
элиминированных структур; подчеркнем попутно условность
использования понятия «эволюция структуры»: эволюционным
может быть представлен лишь процесс смены подобных структур.
Таким образом, периодизация в истории науки может быть
охарактеризована как определение времени доминирования той или
иной структуры — инвариантного аспекта всей системы
(развивающейся науки) в целом. Подобный подход может быть
использован как при определении крупных периодов, требующем учета
многочисленных факторов и описания сложных, многоэлементных
структур, так и при «микропериодизации» в истории изучения
того или иного объекта или при описании изменений,
претерпеваемых тем или иным научным направлением или даже научной
теорией.
Предлагаемый подход предусматривает конкретный анализ
элементов структуры и взаимоотношенир! связей, коммуникаций
между ними для данной отрасли естествознания (научного
направления, научной дисциплины) в отдельные моменты ее
исторического развития и определение моментов замены одной структуры
другой, предусматривающей новые ограничения и новые возмож-
8

ности взаимодействия элементов в рамках данной системы. При
этом за основные элементы структуры естествознания в целом
или отдельного научного направления можно принять методы
(методические элементы структуры) научного исследования,
данные и факты, полученные с их помощью (эмпирические элементы
структуры), а также гипотезы, теории и законы, привязанные
к данной совокупности фактов (теоретические элементы
структуры). Эти элементы необходимо дополнить входящим в
содержание науки ее практическим приложением (прикладные элементы
структуры) [4].
С помощью этих основных элементов может быть достаточно
полно описана когнитивная структура науки. Для описания
социальной структуры науки эти элементы должны быть соотнесены
с иным ее срезом — с представлением об исследовательской
области (сферы деятельности ученых по получению нового знания).
В ней описанные элементы могут быть привязаны к
институциональным элементам с соответствующей системой связей либо
к иным элементам социальной структуры с соответствующими
коммуникациями. В этой книге мы ограничились только
анализом когнитивной структуры формирующейся классической
биохимии.
Какова же должна быть макро- и микропериодизация истории
физико-химической биологии, а следовательно, прежде всего
выполняющей интегрирующую функцию, биологической химии?
Как мы уже описывали (см.: Шамин А. Н. История
биологической химии: Истоки науки. М.: Наука, 1990. 392 с), существуют
две различные точки зрения на процесс возникновения и развития
биологической химии.
Высказывались суждения, что следы протобиохимии можно
найти даже в трудах античных авторов. Такой точки зрения
придерживались ряд авторитетных историков науки, среди них
Д. Р. Партингтон [5], а также М. Флоркен [6] и Г. Лестер [7].
Историки химии чаще пытались обосновать точку зрения, что
корни биологической химии уходят в глубину XVII или даже
XVI столетия, к периоду развития иатрохимии [8]. Некоторые
авторы считают, что истоки отдельных проблем биохимии следует
искать в работах флогистиков и пневмохимиков XVII—XVIII вв.
[9 — 11]. Среди историков химии распространена также точка
зрения, что до работ А. Лавуазье или по меньшей мере до
разграничения неорганической и органической химии вообще не имеет
смысла касаться вопроса о возникновении биохимии [12].
Нам представляется обоснованным взгляд на биологическую
химию как науку, уходящую корнями в глубокую древность, или
по крайней мере как на науку с двухсотвековой историей.
Последнее обычно выражается в сближении истории биохимии с историей
физиологии или с изучением брожений, а следовательно, с
формированием достаточно общих (или количественно суммарных)
представлений о процессах жизнедеятельности, или с подчеркиванием
неразрывной связи формирования биологической химии с хими-
9

ческой линией развития: алхимия — иатрохимия — пневмохи-
мия — «новая химия» А. Лавуазье.
Высказываются суждения и иного характера. Подчеркивается
тот факт, что современная биологическая химия, не говоря уже
о физико-химической биологии во всей совокупности ее
направлений, отличается от органической или физиологической химии
прошлого века четко направленной тенденцией изучать методами
химии и физики самые глубокие, скрытые процессы обмена
веществ, превращения каждого отдельного соединения (обязательно
физиологически активного), судьбу отдельных молекул в
организме, стремлением создать ясные представления о всех деталях
реакций обмена веществ, его энергетики и т. п. во всей их
сложности. Особо подчеркивается направленность на изучение
биосинтезов, прежде всего тех, которые обеспечивают функционирование
наследственных механизмов клеток, механизма сохранения и
самовоспроизведения структур клеток и организмов. Так, большинство
авторов учебников, включая в их текст те или иные исторические
пассажи, предпочитают не углубляться в древность и ведут отсчет
истории биохимии с рубежа XIX—XX вв. (или немного ранее),
с создания фундаментальных представлений классической био-
хихмии [13—15].
Этой концепции следуют и некоторые историки биохимии,
преследуя цель написания структурно единой истории развития
этой науки. Отметим, что подобные подходы дают наиболее строгие
и концептуально органичные реконструкции истории
взаимодействия химии и биологии при переходе из XIX в. в XX в., как,
например, книга Д. Фрутона [16]. Наиболее общий подход нашел
отражение в энциклопедических формулировках, подобных
следующей: «Биохимия сформировалась как самостоятельная наука
в конце XIX в., хотя истоки ее относятся к далекому прошлому»
[17, с. 370].
Слабости или ограничения перечисленных подходов уже
частично разбирались нами в книге «История биологической химии:
Истоки науки». Во всяком случае, исторический процесс
взаимодействия химии с биологией и медициной привел к формированию
совершенно определенных когнитивных структур, попыткам их
классификации и приведению в системные соответствия уже
в XVI — XVIII вв. Некоторые общие представления о природе
жизнедеятельности были перенесены в научную химию из
античных и средневековых систем. В XVII—XVIII вв. уже сложились
методические, эмпирические и теоретические элементы,
образовавшие последовательности доступных анализу систем. Этот
анализ с полной очевидностью показал, что взаимодействие химии
с биологией и медициной привело к возникновению конгломерата
(системы) наук, в которых использование методов химии не было
ориентировано ни на изучение общебиологических проблем, ни на
создание общебиологических представлений. Тенденция к
созданию таких общебиологических представлений впервые проявилась
в стремлении разработать чисто химическую концепцию дыхания.
10

Но аналогия между горением и дыханием, достаточно общая,
чтобы стать объединяющей химической идеей для общей биологии,
должна была быть привязана к идее единства биологической
организации. Реально же идея химического единства живых
организмов опережала идею их биологического единства (единства
биологических принципов организации), что и было причиной
возникновения ряда «наук», в которых методы химии
использовались для изучения биологических объектов и процессов.
Применение методов химии (аналитических, препаративных,
препаративно-аналитических) для решения достаточно общих, но
также и частных задач биологии и медицины в XVII в. — первой
половине XIX в. привело к появлению наук, заполнявших области,
пограничные между химией и биологией и химией и медициной.
После создания метода органического анализа А. Лавуазье
в зоне взаимодействия химии с биологией (и только опосредованно
через биологию — с медициной) сформировалась и стала
доминировать органическая химия. Наличие органической химии как
промежуточного или междисциплинарного образования в зоне
взаимодействия химии и биологии часто забывается (или
подразумевается как самоочевидное) историками науки. Вместе с тем
образование органической химии именно как результат
приложения методов химии для изучения биологических объектов —
необычайно важный исторический момент, позволяющий значительно
более точно разобраться в формировании как классической
биохимии, так и в судьбе многих направлений, сложившихся в зоне
взаимодействия химии с биологией и хмедициной. Часть этих
направлений выполнила свою роль и исчезла или неузнаваемо
изменилась, часть существует, развивается и эволюционирует
поныне.
Отметив историческую роль органической химии в процессе
взаимодействия химии с биологией, необходимо помнить, что ее
возникновение было результатом использования аналитических
методов для изучения биологических объектов, а органический
синтез превратил ее в самостоятельную область — химию
соединений углерода, отделив ее от ее «биологическо-органической»
основы.
Однако на полтора столетия ранее для изучения
биологических объектов стали использовать и воспроизводимые
препаративные методики. Этот процесс был результатом развития фармации,
«врачебного веществословия», исходным моментом формирования
фармацевтической химии. Но за некоторыми формальными
совпадениями (то, что эти методы использовали прежде всего
фармацевты и аптекари; то, что основными объектами приложения этих
методик были лекарственные растения; то, что выделяемые
вещества дифференцировались по физиологическим — «лечебным»
эффектам) нельзя не видеть центральную органохимическую
линию развития фармацевтической химии с самостоятельной целевой
медицинской направленностью.
Результатом этих сложных процессов было формирование к
И

середине XIX в. сложного конгломерата научных направлений,
развитие которых определило дальнейшие пути углубления
взаимодействия химии с биологией и медициной, поле логических
возможностей для формирующейся классической биохимии уже
как современного междисциплинарного направления (см. рис. 1 и
[18]).
В этот конгломерат входила прежде всего органическая
химия, в рамках которой сформировались зоо- и фитохимия, а также
химия природных соединений (позднее — как результат
дальнейшей трансформации органической химии). Далее в него входила
медицинская химия, включающая патологическую и клиническую
химию. Медицинская химия на этом этапе развития в значительно
большей степени была связана с прогрессом «новой химии» А.
Лавуазье, нежели с иатрохимическими корнями. Своеобразным
мостом между органической и медицинской химией была
фармацевтическая химия. Важнейшим элементом этого конгломерата,
превратившим его в систему наук, была физиологическая химия —
наука, использовавшая методы химии для изучения суммарных
эффектов физиологических процессов. Сравнительно малое
распространение получил термин «химическая физиология», хотя ее
выделение имело определенные, исторически веские когнитивные и
социальные (институциональные и профессиональные)
предпосылки.
В данной системе наук на выполнение центральной
методологической (и мировоззренческой) функции претендовала
физиологическая химия. Методические (прежде всего аналитические)
возможности органической химии применительно к решению ряда
биологических проблем были мгновенно оценены химиками.
Методы химии открывали перспективы изучения не только
тончайшего устройства живых организмов, но и важнейших жизненных
функций, прежде всего пищеварения и дыхания. Прямой заслугой
А. Лавуазье (хотя нельзя забывать и П. Лапласа, Л. Спалланцани и
многих других) было проведение первых анализов важнейших
химических компонентов живых организмов (это были сахара),
приведение аналогии между горением и дыханием в прямую
связь с получением организмами энергии для осуществления
процессов жизнедеятельности. Созданная им теория радикалов
послужила идейной и методологической основой для возникновения
первых химических концепций распада и новообразования
веществ в организме — предпосылки формирования учения об
обмене веществ. Однако органическая химия не смогла сразу
дать удовлетворительного объяснения сущности жизненных
явлений как таковых — концепция биокатализа допускала
двойственное истолкование. Витализм предполагал существование
непреодолимой грани между органическим и неорганическим миром.
Другие науки, включенные в эту систему, не поднимались до
столь широких обобщений. Фито- и зоохимия, а затем химия
природных соединений сосредоточивали свое внимание на изучении
состава, а позднее и строения вновь выделяемых из различных
12

Органическая химия
Фитохимия
Химия
природных
соединений
Зоохимия
Фармацевтическая
химия
Биохимия
Клиническая Медицинская
/химия
Патологическая
Физиологическая
химия
Структура научных направлений в области взаимодействия химии с биологией и медициной
к середине XIX в.
13

организмов соединений. Даже проблему изучения
физиологической активности они оставляли фармации и фармацевтической
химии, причем в весьма специфической форме.
Необходимо учитывать и наличие феномена натуралистической
химии. Что мы понимаем под этим термином? Если мы обратимся к
истории органической химии не как к ретроспекции современной
химии (ведь именно так написаны все наиболее фундаментальные
исследования по истории органической химии), а проанализируем
реальные соотношения исследований, направленных на развитие
теоретических основ этой науки, и исследований, посвященных
накоплению химических характеристик различных объектов
органического мира, то удельный вес последних окажется
значительно выше. Эта диспропорция была постепенно
ликвидирована к середине XIX в. после возникновения
органического синтеза, а также прогресса работ в области теории
строения.
Комплекс наук, охватываемый медицинской химией, не
поднимался в первой половине XIX в. выше попыток создания весьма
общих концепций болезни. Патологическая и клиническая химия
были ориентированы на разработку вообще прикладных вопросов:
скорее диагностики, чем лечения — (патологической химии еще не
была противопоставлена нормальная биохимия). Общие
представления медицинская биохимия полностью заимствовала в этот
период у физиологической химии и физиологии.
Вместе с тем ко второй половине XIX в. все более заметное
влияние на процесс взаимодействия химии с биологией и
медициной стали оказывать факторы, ограничивающие возможности
физиологической химии. Это были факторы как когнитивного, так и
социального характера. К числу первых относится тот химический
теоретический багаж, который могли использовать химики для
физиолого-химических построений. Доструктурные теории
органической химии и развиваемые на их основе представления о
превращениях органических соединений содействовали
формированию упрощенных представлений об образовании и распаде
веществ в организмах. В основном они представлялись одноактными
и сложность химических реакций, протекающих в организмах,
объяснялась суммированием таких реакций, а не сложными цепями
последовательных превращений. В одноактных реакциях искали и
решения физиологических проблем, прежде всего дыхания, затем
пищеварения, фотосинтеза (на первых этапах его изучения),
вообще новообразования веществ (особенно в растениях).
К факторам социального характера надо отнести преобладание
химиков 1 над биологами и врачами в тех конкретных научных
сообществах, которые содействовали реальному процессу переноса
химических методик и представлений в сферу биологического
эксперимента. Это обстоятельство сыграло, безусловно,
положительную роль на начальных стадиях этого процесса. Экспери-
В число химиков мы включаем аптекарей и фармацевтов.
14

менты А. Лавуазье, А. Фуркруа, Л. Н. Воклена, первых мастеров
органического анализа привели к быстрому накоплению знаний о
составе живых организмов, подведению химических основ под
важнейшую аналогию между горением и дыханием, открытию
каталитической природы биохимических процессов,
формированию первых представлений об обмене и круговороте веществ.
Однако этот социальный фактор содействовал и описанному выше
торможению процесса взаимодействия химии и биологии —
специалисты-химики уходящего поколения оказались носителями
методологических принципов, в рамках которых дальнейшее
использование преимуществ химических методик и теорий для
развития представлений о сущности процессов жизнедеятельности
уже было невозможно.
Достижения первого этапа отвергнуты не были. Неуклонно
развивалась химия природных соединений, которой уступили
место фито- и зоохимия, натуралистический принцип их вычленения
должен был уступить место подлинно химической классификации.
Химия природных соединений превращалась не только в
связующий элемент между биохимией и органической химией, но в
подлинный полигон развития методов изучения строения и синтеза
сложных органических соединений различных классов. Развитие
представлений о дыхании как основном обменнном процессе
продолжало развиваться по пути накопления знаний о процессах
биологического окисления. Неуклонно увеличивались знания о
биокатализаторах: их изучение позволило выдержать и преодолеть,
кроме всего, натисквиталистических идей.
Однако определенный кризис претерпело развитие
представлений об обмене веществ, а именно эта проблема стала центральной
для всей области взаимодействия химии с биологией. Дальнейшее
развитие зависело от прогресса химии, прежде всего органической.
Возникновение органического синтеза, создание теории строения
органических соединений обусловили возникновение
принципиально новых условий для интерпретации результатов
биохимических экспериментов.
Прогресс органической химии был первым условием,
обеспечившим формирование классической биологической химии.
Вторым условием были революционные открытия в биологии,
прежде всего создание клеточной теории. Редукционистские
методологические принципы, определявшие прогресс биологической
химии, могли быть реализованы только на уровне клетки.
Использование в качестве объектов физиолого-химических исследований
целых организмов, отдельных органов или тканей было
препятствием в реализации важнейшего методологического принципа
единства организации живой материи, он отражал единство
клеточной организации живых организмов. Показательны в этом
смысле первые этапы развития гисто- и цитохимии. Их
направленность на получение морфохимических характеристик была
обусловлена задачами классификации тканей, т. е. подчеркивания
различий, а не единства принципов организации.
15

Таким образом, к рубежу XIX —XX вв. совершенно четко
ощущалась потребность в формировании особой, достаточно
интегрированной и достаточно ограниченной области знания,
которая заполнила бы разрыв между миром живого и миром
неорганическим. У. Стэнли и Э. Веленс писали, характеризуя создавшееся
положение: «В конце XIX в. были известны живые организмы
всевозможных размеров — от мельчайших бактерий до огромного
кита. Были известны также химические молекулы
разнообразнейшей величины, начиная от больших молекул сложных белков и
кончая самой малой молекулой, состоящей из двух атомов, —
молекулой газообразного водорода. Но между этими двумя группами
объектов — живыми организмами, которые изучались биологами, и
инертными молекулами, которые изучались химиками,
существовал разрыв; не было известно ничего живого, что было бы меньше
самого маленького микроорганизма — возбудителя крупозного
воспаления легких величиной приблизительно 150 миллимикрон;
не было известно ни одной химической молекулы, которая была бы
больше 22 миллимикрон. Мир биолога и мир химика были четко
разграничены» [29, с. 18—19].
Однако преодоление этой границы заключалось не в простом
открытии организма более мелкого, чем любая бактерия. Уже в
1892 г. Д. И. Ивановский открыл удивительный мир
болезнетворных факторов не бактериальной и не протозойной природы,
названных впоследствии вирусами. Граница не была преодолена и с
выделением молекул, превышающих по размерам молекулы всех
известных химических соединений и соизмеримых с мельчайшими
организмами. Это было сделано значительно позднее, в 30-х годах
XX в., когда впервые были изучены неполимеризованные молекулы
нуклеиновых кислот.
Суть преодоления границы состояла в интерпретации тех
химических процессов, которые протекали в клетке и в организме
как клеточной системе и к которым, и в этом заключался самый
главный философский вопрос, возможно, сводились процессы
жизнедеятельности.
В таком контексте история формирования биохимии выполняет
ключевую функцию в когнитивной истории естествознания, вне
зависимости от того, как она будет представлена: или как история
исследования определенных проблем, или как развитие концепций,
или как эволюция системы знаний.
Мне представляется, что в этой ситуации когнитивная история
определяла институциональную историю, хотя существует
достаточно крайняя точка зрения на соотношение когнитивных и
социальных элементов в истории науки, причем именно в истории
биохимии. Ее высказал Р. Колер, исследовавший дисциплинарную
историю биохимии, вопросы ее становления как социального
института. Он утверждал: «Я не считаю, что отдельные теории
играют причинную роль в создании дисциплинарных институтов»
[20, с. 3]. Он утверждал, что «различные программы и направления
сформировались в биохимии в результате адаптации к
определенному институциональному контексту» [20, с. 1].
16

Я думаю, что такая категоричность ошибочна и является
результатом изолированного, внеисторического и внерепюнального
рассмотрения формирования биохимии — в отрыве от
предшествующих этапов этого процесса, с одной стороны, и
недостаточного учета того обстоятельства, что сам процесс институционали-
зации науки, ее профессионализации зависел от вполне
определенной критической массы когнитивного оснащения, — с другой,
функционирование кафедр зависело не только от потребности
готовить профессиональных ученых или людей, способных
реализовать научные достижения в практике, но и от наличия суммы
знаний, оправдывающей необходимость ее закрепления, от
существования научных достижений, практическое использование
которых требует профессионального обслуживания. Кроме того, в
разных странах институционализация осуществлялась в иных
соотношениях с когнитивной историей. Поэтому в России,
например, Институт экспериментальной биологии возник раньше, чем
аналогичные государственные научные учреждения в Германии
или США, а первый специализированный институт биохимии был
организован в молодой Советской России в 1921 г.
(Биохимический институт Наркомздрава РСФСР) — и в том, и в другом
случае явно для реализации совершенно определенных программ.
Без совокупной инерционной массы когнитивных и
социальных структур то, что Р. Колер называет «научной
инфраструктурой, воплощенной в университетских факультетах,
профессиональных обществах и неформальном рынке взаимоотношений,
существующем между производителями и потребителями научного
знания», просто не могло сформироваться. Вместе с тем исследование
деятельности ученых, наложенной на историю формирования
системы знаний (как результат разработки конкретных проблем,
формирования концепций, осуществления экспериментов,
ведущих к накоплению эмпирических фактов, выдвижению
гипотез и утверждению теорий), является реализацией
своеобразного «принципа дополнительности», ведущей к достаточно полной,
если не адекватной, реконструкции истории науки.
Напомним также, что У. Уэвелл ввел в употребление слово
«ученый» только в 1840 г., и изменения в организации научного
образования — важнейшая предпосылка той фазы институциона-
лизации, которая вела к формированию научно-исследовательских
центров, в XIX в. последовательно охвативших все области
естествознания, а не только биохимии. При этом профессионализация
началась в «натуралистической» сфере, к которой в XVII в.
примыкала и медицина — подчеркнуто эмпирическая дисциплина,
эмпиризм которой переносился ее лучшими представителями и на
химию (Г. Бургаве). Эти обстоятельства усугублялись
национальными особенностями формирования биохимии, которые при
ближайшем рассмотрении также выявляли давление когнитивных
факторов, опосредованное как через особенности структуры всего
естествознания в данном регионе, так и через особенности струк-
2 A. H. Шамин
17

туры биохимии в частности. Естественно, что эти особенности
были взаимозависимы с институциональной структурой или со
структурой преподавания. Но в не меньшей мере они были
связаны с деятельностью научных школ, часто международных, и с
конкретными носителями совершенно определенных когнитивных
элементов, которые генерировали данные школы.
Таким образом, для понимания основных процессов,
сопровождающих формирование биохимии как науки, необходима
реконструкция изменений, которые претерпевала ее когнитивная
структура в сочетании с изменениями ее институциональной
структуры. Но как бы мы ни увлекались социальной историей науки,
сколько бы фундаментальными ни были выводы, полученные с ее
помощью, нельзя забывать, что лишь в когнитивной сфере мы
обретаем понимание того, что нам следует изучать, имея в виду
определение «наука». Д Фрутон подчеркнул это следующими словами:
«Когда оглядываешься назад на взаимодействие химии и биологии,
начиная с 1800 г. и до 30-х годов XX в., возможно, самой
удивительной чертой является степень, с которой ограничения молекулярных
объяснений химических явлений зависели от состояния
химического знания того времени» [21, с. 332]. Дополним это
высказывание напоминанием о поразительном и непонятном на первый
взгляд скепсисе и равнодушии, которое проявляли на рубеже
XIX—XX вв. биохимики к цитологии. Лишь очень редкие,
периферийные работы занимались подбором (экспериментальных поисков
по сути не велось) объяснений химической природы протоплазмы.
Только эмпирическим в основном был поиск в области методов
фиксации и окрашивания гисто- и цитологических препаратов.
Но ведь, в сущности, именно биохимики закладывали
методологические основы наиболее полного объяснения того, что
происходит в клетке в процессе ее жизнедеятельности. Эти чисто
когнитивные нюансы невозможно понять из анализа
институциональной истории науки, даже дополненной изучением
ассоциированных с теми или иными научными центрами научных программ,
которые по определению элиминированы от конкретных (причем
принципиально непредсказуемых) результатов.
Именно поэтому мы сначала рассматриваем когнитивную
историю формирования классической биохимии, а в следующую книгу
вынесем специальный анализ процессов ее институционализации.

ГЛАВА I
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
И БИОХИМИЯ
ПОДХОДЫ К ИЗУЧЕНИЮ СЛОЖНЫХ ПРИРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
В 1806 г. Й- Я. Берцелиус определил органическую химию как
«часть физиологии, которая описывает состав живых тел вместе
с химическими процессами, которые в них происходят» [1, с. 6].
В этом определении достаточно жестко запрограммированы те
направления, которые характеризовали область взаимодействия
химии и биологии на всем протяжении XIX в. Стоит подчеркнуть,
что задача «описания состава живых тел» не сводилась только к
элементному анализу, а относилась к более старой
фармацевтической традиции, положившей начало препаративной биохимии.
Работы по выделению новых природных веществ уже в XVII в.
вошли в систему методических элементов научных направлений,
складывающихся в зоне взаимодействия химии и биологии
благодаря тому, что к выделяемым веществам последовательно
применялся важнейший критерий: химическая чистота —
центральная философская концепция химии (см.: [2]).
Препаративная химия природных соединений привела к
формированию еще одного понятия, которое оказало определяющее
воздействие на развитие представлений о происходящих в живых
организмах химических процессах. Это понятие об «основных
составных частях» растений и животных, т. е. таких веществах,
которые не только реально присутствуют в живых организмах, но и
определяют важнейшие свойства последних. Поэтому для их
выделения должны были быть разработаны методы, не нарушающие
их «естественность», «нативность» в процессе выделения. Это
понятие просуществовало почти до наших дней и, как оказалось,
имело под собой определенные основания.
В первой половине XIX в. требование химической чистоты
выделяемых природных соединений создало определенные
ограничения при изучении важнейших компонентов живых организмов.
Во всяком случае, лишь относительно Сахаров, которые можно было
выделить в кристаллическом виде, не существовало сомнении в их
химической чистоте. Значительно сложнее обстояло дело с
жирами и белковыми веществами. И те и другие считались
«сложными телами». Определение «сложное тело» в середине XIX в.
применительно к веществам природного происхождения
понималось скорее как указание на то, что химик имел дело со смесью,
а не с чистым веществом. Вместе с тем существовали достаточно
надежные методы определения содержания, например, жиров в
различных образцах, причем методов препаративных по своей сути,
так как количественным анализам предшествовали процедуры
19

отделения жиров, экстракции и т. п. Эти методы были
достаточны для изучения новообразования жиров, кризис исследований
которых был связан отнюдь не с трудностями аналитического
характера. Кроме того, работы М. Э. Шевреля, как полагали, дали
достаточно полное представление о том. что представляют собой
жиры.
Следует упомянуть еще одно обстоятельство, которое оказывало
воздействие на весь ход исследований основных компонентов
живых организмов: отсутствовала уверенность, что их перечень
ограничивается углеводами, жирами и белками. Собственно и сам
этот перечень не рассматривался как абсолютный, так как все
чаще стали проводить линию раздела между понятиями «живое
вещество» и «живой организм». Указанные вещества были
безусловно обязательными компонентами организмов, но, насколько
они были обязательны для проявления жизнедеятельности
вообще и нет ли еще каких-либо веществ или факторов, столь же
обязательных для того, чтобы живое вещество, живая материя
оставались живыми, эти вопросы еще требовали детального изучения.
Во всяком случае, в начале описываемого периода были открыты
нуклеиновые кислоты (хотя их значение далеко не сразу было
оценено), а в конце было сделано открытие витаминов, точнее,
незаменимых компонентов питательных веществ, а затем и
гормонов (значение этих соединений оценили практически сразу).
Исследования белков после отказа от теории протеина казались
практически бесперспективными: критериев чистоты их
препаратов не существовало, элементный анализ указывал лишь на их
очень большую сложность и многообразие. Хотя работами А. Бра-
конно и Ю. Либиха, открывших аминокислоты в составе
белковых веществ, был заложен новый подход к исследованиям этих
веществ, реализовать этот подход еще не представлялось
возможным. При этом прогресс в изучении белков зависел не только от
прогресса органической химии в целом. Препаративная химия
белков должна была предварительно дать надежный метод получения
их чистых препаратов.
Созданию такого метода, хотя и с ограниченными
возможностями, содействовало открытие способности белков к
кристаллизации. В 1849 г. К. Б. Рейхерт наблюдал образование кристаллов
гемоглобина и изучил их микроскопически. Но это был особый
случай — белки были наиболее сложными из всех известных
природных веществ. А в середине XIX в. вся химия природных
соединений претерпевала кризис. Он был порожден существенным
разрывом между все нараставшим потоком открытий новых
природных веществ и трудностями их классификации. Это
противоречие было проявлением расхождения эмпирических исследований
органических соединений и крепнущими работами в области
теории органической химии. По существу, к середине века
теоретические экспликации касались лишь ограниченного круга
органических соединений. Соответственно классификационные принципы
позволяли построить лишь ограниченное число рядов, в которых
20

прослеживалось скоординированное изменение состава и свойств
соединений. Представления о гомологических, гетерологических и
изологических рядах были практически единственным ориентиром,
позволявшим намечать подходы к классификации природных
соединений. Но фактически эти подходы ограничивались только
выделением новых классов веществ, из которых было более или менее
ясно положение лишь двух-трех самых простых — далее картина
становилась совершенно туманной.
Во всяком случае, типичным было положение, которое
зафиксировал Ш. Жерар в своем «Курсе органической химии» (1854 —
1860 гг.) [3], а типичной оценкой этого положения —
высказывание Э. Горуп-Безанеца: «Если номенклатура неорганических
соединений до сих пор страдает недостатком начал, безвкусием и
часто бывает сбивчива, запутанна, то в номенклатуре органических
соединений все это имеет место в высшей степени. Здесь царствует
совершенная анархия, названия часто совершенно произвольны и
выбираются варварски» [4, цит. по рус. изд., с. 64].
Прогресс в этом направлении зависел от развития
теоретической органической химии, прежде всего от формирования четких
представлений о структуре органических соединений. Й. Я. Берце-
лиус ясно понимал, что понятия «состав» недостаточно для
объяснения свойств и бесконечного качественного разнообразия
органических соединений. Он распространил свою дуалистическую
теорию на органические соединения в 1815 — 1825 гг., представив
последние как объединение двух разноименно заряженных атомов
или атомных группировок в устойчивый комплекс, существующий
как химический индивид.
Открытие радикалов после 1832 г. (открытие бензоила Ю. Ли-
бихом и Ф. Вёлером) укрепило дуалистическую гипотезу, которая
выдержала (именно благодаря теории радикалов) давление
«теории замещения» Ж. Б. Дюма (1834 г.).
Важным шагом вперед, который приоткрыл возможности
разобраться в сложностях классификации сложных органических
соединений, была унитарная теория Ш. Жерара, включившая идеи
разработанной им теории типов и теории радикалов. В. И. Кузнецов
отметил, что «унитарная теория была органически связана с
такими выдающимися результатами работ Жерара, как: а)
предсказание и затем открытие многих новых органических
соединений; б) открытие гомологии в качестве общей закономерности,
связывающей состав, структуру и свойства органических
соединений; в) создание классификации органических соединений; г)
создание системы эквивалентов и отграничение понятий атома,
молекулы и эквивалента» [5, с. 80].
Вместе с тем попытки классифицировать углеводы в рамках
теории радикалов (от А. Фуркруа до Ю. Либиха) к успеху не
привели. Ш. Жерар, следовавший теории типов, также не сумел
разобраться в классификации этих столь определенных веществ
(ряд Сахаров был получен в кристаллическом состоянии, а их
21

состав точно установлен). Это показывает, что в рамках дострук-
турных теорий разобраться в сложностях мира природных
соединений было невозможно.
Однако все же теория типов Жерара позволила обнаружить
методологическую брешь, которая не вела прямо к решению всех
вопросов, связанных со строением и функциями природных
соединений, но позволила начать сбор эмпирических данных,
впоследствии использованных для создания представлений об их
строении (или принципах строения, как это было в случае белков).
В таком методологическом прорыве решающую роль сыграли
не теоретические построения, а создание органического синтеза.
Переход от чисто аналитических исследований к попыткам
представить, какими функциональными группами обладают те или
иные природные соединения, был осуществлен усилиями плеяды
европейских химиков в середине XIX в. Решающая роль в этом
принадлежала М. Бертло.
Сначала прогресс был достигнут в области химии жиров.
В 1855 г. М. Бертло опубликовал сообщение о том, что ему удалось
доказать принципиальное сходство между жирами и
синтетическими глицеридами.
Почти 20 лет прошло после синтеза мочевины Ф. Вёлером,
когда в 1846 г. Г. Кольбе и Э. Франкланд синтезировали из
элементов столь несомненное органическое соединение, как уксусная
кислота. А в 1851 г. Бертло, пропуская пары уксусной кислоты
через раскаленную трубку, получил бензол, фенол и нафталин.
Стало ясно, что понятие «органическая химия» должно
толковаться исключительно в расширительном смысле как химия
соединений углерода.
Для сферы биологической химии более важными были синтезы
тех соединений, которые несомненно накапливались в организмах
или образовывались в процессе обмена веществ. Именно поэтому
большой резонанс вызвало сообщение Бертло (1853 г.) о синтезе
им глицеридов путем конденсации жирных кислот и глицерина и
аналогии между синтетическими глицеридами и природными
жирами [6].
Такие синтезы, как и синтез таурина А. Штреккером в 1854 г.
из этилена, "серной кислоты и аммиака [7]
Hi>SO, NHo
СН2 - СН2-^—tCH3CH2S03OH i
CH3CH2SO3ONH4 -£ NH2CH2CH9S03OH,
содействовали принципиальному изменению подхода к изучению
не только строения природных соединений, но и обмена веществ,
они ориентировали на поиск реакций превращения веществ
в организме, вели к концепции «промежуточных продуктов», хотя
до этого было еще далеко.
22

марселей бертло
(1827-1907)
Затем Бертло перешел к
изучению особенностей свойств
Сахаров.
В 1855 г. он смог показать,
что глицериды и некоторые
синтезированные им органические
вещества, в частности салицин и
популин, являются аналогами
по некоторым свойствам.
Прежде всего при соединении с
кислотами они образовывали
жирные вещества. Бертло удалось
получить уксусные, масляные,
пальмитиновые, олеиновые и
другие производные с рядом
Сахаров: дульцитом, маннитом,
кверцитом, подтвердив, что они
являются многоатомными
спиртами. Самое важное, что
подобную, притом обратимую
реакцию ему удалось провести с
глюкозой. Этим было
окончательно утверждено
представление о сахарах как многоатомных
спиртах, что следовало еще из
открытия в 1839 г. Э. Пелиго
способности Сахаров давать с основаниями соединения, подобные
алкоголятам.
В 1862 г. М. Бертло обобщил свои заключения о природе
Сахаров в фундаментальном «Руководстве по сладким сахаристым
веществам» [8]. В ней он прямо указал, что к пониманию того, что
сахара являются многоатомными спиртами, он пришел в
результате экспериментов 1854—1855 гг. Бертло не удалось определить,
сколько спиртовых групп содержат молекулы различных Сахаров.
Однако в 1856 г. А. Вешан, занимаясь вопросами производства
пироксилина, достаточно подробно изучил образование нитропро-
изводных инозита — многоатомного спирта, изомерного с
глюкозой. В нем при образовании нитроинозита замещалось шесть
гидроксильных остатков. Это позволило Бертло высказаться в
пользу представлений о шестиатомности глюкозы. Но он полагал,
что глюкоза может быть и первым альдегидом маннита, т. е.
содержать пять «алкогольных атомностей».
Этот вопрос в течение полутора десятков лет находился в центре
внимания химиков разных стран. Он, безусловно, был важен для
уяснения функций Сахаров, определения их поведения в
химических реакциях, а также для понимания того, что с ними
происходит в организме. Отметим, что именно эта проблема была доступна
теоретическим интерпретациям в системах доструктурных теорий
органической химии, прежде всего теории типов.
23

Такие интерпретации давали не так уж мало, хотя никак нельзя
сопоставить их с поистине революционными преобразованиями
органической химии после создания теории строения органических
соединений. Но знание тех формул, в которые трансформировались
простые эмпирические формулы после создания представлений о
радикалах, а затем о типах органических соединений, позволило
впервые достаточно точно нащупать не только пути превращения
органических соединений в процессе синтеза, но и подходы к
биохимическим функциональным характеристикам природных
соединений.
Как это реализовалось при изучении Сахаров, видно из
разработки идей Бертло относительно количества гидроксильных
групп в молекулах глюкозы. Г. Шифф в 60-х годах XIX в.
придерживался взгляда на глюкозу как на первый альдегид
шестиатомного спирта. Этот взгляд разделял А. Наке, что заслуживает
особого внимания, так как его курс химии в 1869 г. был переведен
на русский язык. П. П. Алексеев разделял этот взгляд, причем если
Наке шел от экспериментов Э. Горуп-Безанеца по получению
глюкозы окислением маннита, то Алексеев — от критики
представлений Р. Фиттига, основанных на очень туманных данных
П. Шютценберже о глюкозе как ангидриде семиатомного спирта.
Г. Шифф провел ряд синтезов с целью получения популина, в
результате которых он укрепился в своей точке зрения и
предложил следующую формулу для глюкозы [9]:
СбН7{(ОН)5.
Не все разделяли эту точку зрения. Так, А. Кекуле (в общем
без достаточных оснований) допускал шестиатомность глюкозы,
приписывая ей формулу [10, с. 230]:
нб/°6-
Для этих исследований было характерно два момента:
стремление (хотя и малоуспешное) выстроить сахара в некие ряды, а
также обсуждение вопроса о наличии у Сахаров «двойственных
функций» (существование помимо спиртовых также альдегидных
групп). В целом эти исследования и гипотезы были типичны для
этапа, предшествующего созданию теории строения, но уже когда
химия природных соединений перешла в область синтетических
опытов.
АМИНОКИСЛОТЫ И БЕЛКИ
Подобные представления распространялись, причем более
успешно, и на химию аминокислот, что соответствовало фазе
накопления эмпирических данных для решения проблемы строения
белка.
24

В 1850 г. было известно пять аминокислот, из которых три —
глицин, тирозин и лейцин — были открыты в гидролизатах
белковых веществ, а цистин и аспарагиновая кислота были выделены из
объектов иной природы (см.: [11]).
Отдельные факты, которые вели к установлению природы
аминокислот, накапливались уже в 40-х годах XIX в. В 1846 г.
Ш. Жерар предложил формулы нескольких органических
соединений, в том числе гипотетическую формулу глицина. Годом
раньше В. Дессень уже пытался представить конституцию
глицина, основываясь на аналогии с конституцией бензойной и гип-
пуровой кислот. В 1848 г. Р. Пириа показал, что аспарагиновая
кислота может быть превращена в яблочную.
Переломным в развитии химии аминокислот оказался 1850 г.
Впервые была синтезирована новая аминокислота, и это
знаменовало возникновение синтетической химии аминокислот, а также
привело к утверждению ряда важных представлений об этой
группе соединений. Современные химики, вооруженные
знаниями о строении известных к тому времени аминокислот, которого
не знали ученые первой половины XIX в., могут оценить
прозорливость исследователей, не только объединивших аминокислоты в
один класс соединений, но и пытавшихся построить их
гомологические ряды.
Первый синтез в ряду аминокислот осуществил А. Штреккер
[12]. Синтез был случайным — Штреккер пытался получить
молочную кислоту из ацетальдегида и муравьиной кислоты, исходя
из наблюдений Ю. Либиха, заметившего выделение бензальдегида
при окислении миндальной кислоты (СеНз-СЩОН) -СООН).
Гидролизуя избытком соляной кислоты продукт взаимодействия
ацетальдегида с аммиаком, а затем с синильной кислотой,
Штреккер получил новое вещество, точнее, его солянокислый раствор.
При удалении соляной кислоты в виде хлорида свинца и избытка
свинца — сероводородом, а затем при выпаривании раствора
полученное вещество кристаллизовалось. Желая отметить альдегидное
происхождение нового вещества, Штреккер назвал его аланинОхМ.
Исследовав свойства нового вещества и определив состав,
Штреккер установил, что из аланина можно получить молочную
кислоту, к синтезу которой он стремился. Одновременно он
обнаружил, что новое вещество амфотерно. На основании этих в целом
немногих данных Штреккер отнес аланин к гомологическому ряду
соединений, содержащих глицин в качестве первого члена, а
лейцин — в качестве пятого.
Новый метод синтеза, ставший впоследствии основой
известного циангидринного метода синтеза новых соединений этого ряда,
был сразу оценен Штреккером как возможный общий метод
синтеза аминокислот.
Таким образом, появились основания для признания
аминокислот новым и, возможно, весьма обширным и важным классом
органических соединений Г. Кольбе в 1862 г. узаконил
представление об аминокислотах («амидокислотах», как называли их до
25

ФРИДРИХ ВЁЛЕР ЭУГЕН ФОН
(1800-1882) ГОРУП-БЕЗАНЕЦ
(1817-1878)
конца XIX в.), изучив конституцию аспарагиновой кислоты
и распознав в аланине Штреккера аминопропионовую кислоту [ 13].
Эти исследования были гораздо ближе к генеральной линии
развития именно органической химии, а не только химии
природных соединений как таковых. С середины XIX в. не прекращались
попытки представить свойства аминокислот с более общих позиций.
К этому времени были накоплены достаточно подробные знания
о ряде аминопроизводных и некоторых других близких
соединениях.
Мочевина была впервые выделена в чистом виде в 1808 г.
И. Г. Валлериусом, а в 1812 г. Г. Дэви впервые синтезировал
мочевину, действуя на фосген аммиаком. В 1824 г. Ф. Вёлер
осуществил свой знаменитый синтез:
(CN) 2+2NH3+H20 >СО (NH2) 2+NH4CN,
однако идентифицировал образующуюся при этом мочевину только
в 1828 г. [14].
В 1849 г. Ш. А. Вюрц открыл «летучие органические
основания» — алифатические амины, а А. В. Гофман, получив
первичные, вторичные и третичные амины, отнес их к «типу
аммиака». Их работы послужили одной из предпосылок создания
жераровской теории типов. Все это было базой для интенсивного
изучения свойств и природы аминосодержащих соединений,
к которым относились и аминокислоты, исследования которых
26

были, таким образом, прямо связаны с важнейшими
теоретическими исследованиями развивающейся органической химии,
предпосылкой эволюции ее структуры и отхода от
«натуралистического» этапа.
Однако после синтеза аланина понадобилось еще 6 лет, чтобы
расширить список известных аминокислот. В 1856 г. Э. Горуп-Беза-
нец опубликовал результаты длительных исследований
содержания аминокислот в экстрактах различных желез [15]. Эта работа
интересна как образец развития препаративной химии
аминокислот, а также как первый случай целенаправленного выделения
нескольких аминокислот из одного объекта (хотя первым случаем
выделения двух аминокислот из одного объекта надо считать
выделение глицина и лейцина из гидролизатов белков, но тогда
полагали, что происходит выделение «частей сложного тела», а не
свободных аминокислот, как это вполне ясно понимал Э. Горуп-
Безанец).
Горуп-Безанец сознательно искал аминокислоты в экстрактах
тканей желез. Экстракты, очищенные от примесей белков
нагреванием, он обрабатывал Ва(ОН)2 и фильтрат упаривал. В зобной
железе им был обнаружен лейцин, который он затем нашел в
щитовидной и поджелудочной железах, печени и селезенке. В
поджелудочной железе он, помимо лейцина, обнаружил тирозин и
новую аминокислоту с составом C10H11NO4 (исходя из атомного веса
углерода, равного 6), т. е. C5H11NO2. Это вещество он сразу отнес
к гомологическому ряду глицина, аланина и лейцина, но доказать,
что это действительно аминокислота (это был валин), он смог
только в 1867 г. [16]. В работе Горуп-Безанеца есть указание на то,
что в биологических объектах могут быть открыты и новые,
возможно, многочисленные аминокислоты: «Кипячение в этиловом
эфире труднорастворимых веществ показало, что они состоят
в основном из гомологов лейцина и. . . имеется много подобных
веществ» [16, с. 381].
В 1858 г. О. Каур сделал правильный вывод о природе глицина;
указав на его сходство с уксусной кислотой, он со всей
определенностью определил новые соединения как аминокислоты жирного
ряда, аналогичные аминобензойной кислоте. Он считал глицин
аминоуксусной кислотой, аланин — аминопропионовой и т. д. [17].
Эта работа стимулировала исследования У. Перкина,
продолжившего начатое Штреккером изучение синтетической химии
аминокислот. Работы Каура и Перкина были первым шагом к
накоплению данных, полученных уже на основании синтеза, а не
анализа и приведших впоследствии к установлению строения
аминокислот. Каур показал, что глицин может быть получен
обработкой аммиаком монохлоруксусной кислоты, а при обработке
глицина азотистой кислотой образуется гликолевая кислота. На
основании этого он сделал вывод, что глицин — аминоуксусная
кислота. Этому выводу предшествовали типичные для доструктур-
ной органической химии теоретические рассуждения. Каур
предположил, что аналогично образованию аминобензойной кислоты
27

при восстановлении нитробензойной глицин должен
образовываться при восстановлении нитроуксусной кислоты. Однако в то
время нитроуксусная кислота еще не была синтезирована и
проверить гипотезу Каура было невозможно. Поэтому он прибег к
косвенному доказательству, которое было подкреплено работой У. Пер-
кпна и Б. Даппа.
В 1850 г. В. Дессень получил аспарагиновую кислоту из
аммонийных солей яблочной, фумаровой и малеиновой кислот.
Открытое им одновременно явление «сбраживания» аспарагиновой
кислоты в янтарную имело большое историческое значение, но не
по своим непосредственным результатам, а благодаря тому, что
привлекло внимание Л. Пастера, не пропускавшего ни одного
исследования веществ, обладавших оптической активностью.
Здесь необходимо вернуться к изучению Сахаров и напомнить,
что в 1818 г. Ж. Био открыл оптическое вращение растворов
тростникового и свекловичного Сахаров, а в 1835 г. — инверсию
тростникового сахара под действием кислот. В 1846 г. О. Дюбранфо
открыл явление мутаротации растворов кристаллической глюкозы.
Оптические методы в то время не дали ничего для
теоретических заключений о наличии и природе функциональных групп
в сахарах, но послужили важным дополнением к аналитическим
и препаративным методам, содействуя открытию ряда новых
Сахаров: в 1852 г. Т. Пелуз открыл сорбозу в соке рябины, а в 1856 г.
Л. Пастер открыл галактозу, образующуюся вместе с виноградным
сахаром при гидролизе молочного.
Пастер заметил, что и яблочная и аспарагиновая кислоты
обладают способностью вращать плоскость поляризации, а фумаровая
кислота этой способности лишена. Он считал, что если синтез
Дессеня трактуется правильно, то невозможно объяснить
образование оптически активной аспарагиновой кислоты из фумаровой. Но
синтетическая аспарагиновая кислота у Дессеня была
неактивной.
Пастер внимательно изучил химические и оптические свойства
активной и неактивной аспарагиновой и яблочной кислот. Он
сравнил яблочную кислоту, полученную из аспарагиновой, с
естественной [18]. При этом он нашел, что диамид яблочной кислоты
был изомерен, но не идентичен аспарагину. Оксаминовая кислота
и оксамид под воздействием щелочи при нагревании выделяли
азот, в то время как аспарагин при такой же обработке выделял
в виде аммиака только половину своего азота. Аспарагиновая
кислота и вовсе не выделяла его. Таким образом, вопрос о строении
аминокислот оказался далек от решения, но положил начало
стереохимии аминокислот.
Следующим рубежом в развитии химии аминокислот была
работа Э. Крамера 1865 г. [19]. Он изучал свойства
необработанного шелка и открыл, что шелк, состоящий из фиброина, сверху
покрыт тонким слоем белого вещества, названного им серицином.
Гидролизат серицина содержал тирозин и вещество, сначала
принятое Крамером за глицин. Однако изучение медных солей
28

очищенного перекристаллизацией вещества показало, что это не
глицин. Крамер назвал новое вещество серином и занялся
подробным изучением его свойств и положением среди известных
органических соединений.
Работу Крамера следует признать классической для дострук-
турной химии не только аминокислот, но вообще природных
соединений. Из полученного им препарата он сумел получить максимум
информации и на основании полученных им результатов сделал
много важных и совершенно правильных выводов. Проведя
образцовый по точности анализ, он сразу правильно определил
эмпирическую формулу серина: СбН7Ж)б (С=6, 0=8).
Он указал, что новое вещество содержит лишь на один
эквивалент больше кислорода, чем аланин, и имеет с последним много
общего в химических свойствах. Так как уже было известно, что
аланин близок к молочной кислоте, Крамер предположил, что
серии должен быть аналогом глицериновой кислоты. Он доказал
это, превратив в нее серии действием азотистой кислоты. Он
даже предположил, что серии можно перевести в аланин
восстановлением, но этой реакции он не провел. Мало того, Крамер
отметил сходство серина с цистином, который еще не был обнаружен
в белковых гидролизатах.
Работа Крамера выделялась по своей завершенности среди
работ доструктурного периода развития химии аминокислот.
Характерно, что серии уже не привлекал внимания исследователей
вплоть до работ Э. Фишера в начале XIX в.
Таким образом, в середине XIX в., в 50 —70-х годах в химии
аминокислот были достигнуты существенные успехи, этот класс
соединений был достаточно определенно охарактеризован,
установлены принципиальные особенности аминокислот. Существенно
продвинулись вперед и исследования, связавшие химию
аминокислот и химию белковых веществ. Однако этому предшествовали
исследования белков как индивидуальных веществ, которые на
первых порах столкнулись с рядом методических и
методологических трудностей.
В 1849 г. К. Б. Рейхерт, работавший в то время в Дерптском
(ныне Тартуском) университете, сделал важное открытие. Он
обнаружил, что белковое вещество — гемоглобин со всей
определенностью способно кристаллизоваться. Впервые кристаллы
гемоглобина Рейхерт наблюдал в 1847 г. у беременной морской
свинки на поверхности последа и на слизистой оболочке матки,
прилегающей к последу. Сообщение об этом он опубликовал
в 1849 г. [20, 21].
Открытие Рейхерта было, по существу, достижением гистолога,
физиолога и микроскописта, нежели химика. Кристаллы
гемоглобина образовывались в естественных условиях, а не в пробирке.
Сам Рейхерт считал способность белков к кристаллизации скорее
«наведенным» свойством, обусловленным наличием в них
загрязняющих веществ.
Но очень важно, что открытие Рейхерта не прошло незамечен-
29

ЭРНСТ ФОН БРЮККЕ КАРЛ БОГУСЛАВ
(1819-1892) РЕЙХЕРТ
(1811-1883)
ным, в том числе химиками, которые увидели в нем важное
доказательство того, что белки могут изучаться как
индивидуальные химические соединения, что можно стремиться получить их
в чистом виде в результате тех или иных препаративных процедур,
включая кристаллизацию, если это удастся проводить в
необходимых масштабах. В 1851 г. О. Функе показал, что гемоглобин
действительно может быть выделен в кристаллической форме
и что по природе своей он представляет собой соединение гемина,
красного красящего пигмента, со специфическим белком. В 1853 г.
гемин впервые исследовал Л. Тейхман. Почти одновременно
были открыты кристаллические белки растительного
происхождения. В 1855 г. появилось сообщение Т. Хартига о наблюдаемых
им белковых кристаллах в клетках растений. Эти образования он
назвал «кристаллоидами» и не всегда считал их белками. В 1858 г.
О. Машке получил искусственные кристаллы белка из
американского ореха, соответствующие описаниям Хартига. Л. Радлькофер
в специальной монографии подтвердил белковую природу
полученных такими способами кристаллов (см.: [22]).
Однако сразу эти открытия не привели к использованию в
препаративных целях способности белков к кристаллизации. Это
было связано и с малыми количествами таких кристаллов, и с
неумением очищать их перекристаллизацией, как это делали с
кристаллами неорганических соединений. Но, пожалуй, наиболее
важными были сомнения в том, что кристаллы являются
истинными белками. Долгое время было распространено мнение, что
30

белковые реакции, которые проявляли эти кристаллы, связаны
с незначительными примесями белковых веществ, но не с
веществом самих кристаллов.
Но новые препаративные методы получения чистых белков все
же появились. В 1858 г. П. Дени доложил Парижской академии
наук результаты работ, которые в дальнейшем привели к созданию
целого направления препаративной биохимии белков. Дени, изучив
растворимость белков растительного и животного происхождения
в растворах нейтральных солей, обнаружил их способность
осаждаться в солевых растворах различных концентраций [23]. Этот
метод выделения и очистки белков стал широко применяться
в лабораториях после опубликования работ Т. Вейля с
сотрудниками в 1876—1880 гг. Большое значение для совершенствования
методов очистки белков имел метод их экстракции растворами
солей, предложенный Г. Риттхаузеном в 1868—1881 гг. [24, 25].
Риттхаузен начал систематические исследования растительных
белков, которые продолжил Т. Б. Осборн (его труды относились
уже к следующему периоду истории биохимии).
Однако все эти исследования мало что давали для развития
представлений об устройстве белковых частиц. Размеры их не
были известны даже приблизительно. Вместе с тем это не только
тормозило развитие концепций питания, но, самое главное, не
позволяло заполнить разрыв между химией и морфологией в
представлениях о клетке. Во второй половине XIX в. в исследованиях
строения белковых частиц получила развитие своеобразная
редукционистская методология.
В 40-х годах XIX в. Л. Миаль наблюдал образование очень
близких по свойствам веществ в процессе переваривания самых
различных белков. В 1850 г. К. Леман предложил называть
продукты переваривания белков пепсином пептонами [26]. Поскольку
этот термин был предложен им в учебнике, получившем очень
широкое распространение, он не только сразу укоренился, но
и получил мощный импульс к развитию исследования
происхождения пептонов.
Особо широко распространилось изучение продуктов
расщепления белков после того, как в 1859 г. Э. Брюкке [27], авторитетный
австрийский физиолог, успешно повторил и признал верными
основные идеи исследования процессов пищеварения и
переваривания белков желудочным соком, выполненные Г. Мейснером
(исследования Г. Мейснера были также опубликованы в 1859 г.
[28, 29]). Он пытался дифференцированно подойти к
классификации пептонов. Г. Мейснер предположил, что часть их является
промежуточными продуктами разложения белков, а основная
часть — конечными продуктами переваривания, готовыми для
всасывания стенками кишечника.
Это была не только новая физиологическая гипотеза, но
и утверждение новой методологии исследований природы белков
и новой концепции обмена веществ — идеи о трансформации
каких-то единых по природе продуктов во все многообразие
компонентов живых клеток и тканей. Мейснер обнаружил среди осколков
31

белковой молекулы, остающихся после переваривания пепсином,
такие, которые были устойчивы к дальнейшему действию
фермента. Эта находка открыла путь для идентификации каких-то
определенных фрагментов белковых молекул (хотя само
существование белковых молекул еще далеко не было признано). Она
привела и к последующему соединению исследований пептонов
с поисками аминокислот среди продуктов разложения белков.
Работы Мейснера и Брюкке вызвали множество подражаний.
Главным направлением исследований стали предпринятые впервые
Мейснером попытки классифицировать и описывать пептоны.
Развивать эти исследования стали преимущественно физиологи
и врачи, а не химики по профессии; с изучением пептонов стали
связывать надежды на познание механизмов пищеварения.
Первые повторения опытов Мейснера и Брюкке привели к
созданию многочисленных, в основном спекулятивных схем процессов
всасывания пептонов стенками кишечника и переноса их током
крови и даже участия в новообразовании белковых веществ. Первые
подобные попытки предпринял еще Л. Миаль, однако он считал,
что белки и первичные продукты их превращений являются просто
изомерами и лишь в дальнейшем происходит их разложение.
Поэтому неудивительно высказывание К. Лемана в его учебнике:
«Эти тела (белки. —А. Ш.) встречаются в животном организме
в столь разнообразных формах и с такими разнообразными
химическими качествами, что при невозможности представить их в
чистом, отдельном виде мы находимся еще в сомнении, имеем ли мы
дело с изомерными или с полимерными изменениями, или с
различными соединениями одного и того же основного вещества,
или же только с телами сходного состава» [30, с. 36].
Позднее именно с исследованиями процессов разложения
белков и образованием пептонов были связаны первые гипотезы
о полимерном строении белков. Их высказали А. Я. Данилевский
в 1871 г. [31] и Р. Херт в 1878 г. [32], которые полагали, что
белки — это полимеры пептонов. При этом Херт считал, что
денатурация белков начинается с их деполимеризации, а новообразование
белков связано с обращением этих процессов. Данилевский также
пришел к идеям об обратимости процессов расщепления белков как
объяснению механизмов их синтеза в организме. Отвергая
представление об агрегатном строении белковых частиц, Данилевский
писал А. М. Бутлерову: «Мне кажется необходимым принять
связь химическую, в чем она состоит — я не хочу решать. Но если
вообще принять связь химического характера, то понятие агрегата
уже неприложимо. Я не нахожу иного термина более подходящим,
как слово «полимер» в широком смысле» [31, с. 296].
Однако до 80—90-х годов XIX в. велись интенсивные
исследования протеоз (этот термин был введен по аналогии с углеводами)
и пептонов, полученных как с помощью протеолитических, или,
как их тогда называли, пищеварительных ферментов, так и при
химических воздействиях (гидролизе кислотами и щелочами).
Основной методологической предпосылкой этих исследований было
32

допущение, что белки — это
сложные комплексы
относительно просто устроенных
образований и что распад молекулы
или частицы белка подчиняется
достаточно определенным
закономерностям. Но эти работы
привели к большой путанице в
терминологии и усложнили
поиски критерия истинности
полученных результатов.
Непреодолимым препятствием оказалась
неопределенность строения
получаемых фрагментов белковых
частиц, разделять которые тогда
не было возможности.
Вместе с тем практически
каждый из исследователей,
получавший тот или иной набор
пептонов, стремился к их
классификации, распространяя свои
схемы на все белки. Уже в то карл леман
время, в 1878 г., Г. Бунге, круп- (1812-1863)
нейший физиолог и биохимик,
прекрасно разбиравшийся в методологии физиолого-химических
исследований, очень скептически отозвался об исследованиях
пептонов, сделав интересное социологическое наблюдение: «К
сожалению, — писал он, — за эту область исследований берутся не только
лица, наиболее призванные к этому делу. Я давно уже сделал одно
наблюдение: чем меньше физиолог знает в химии, тем более его
тянет приступить к исследованию как раз самых трудных
химических объектов — ферментов и белков. . . Авторы эти создали
литературу, которую одолеть никто не в состоянии и которая для
науки представляет излишний балласт, путы! Истинный химик
по призванию не так легко осмеливается приступить к
исследованию белков» [33, с. 20].
Тем не менее, несмотря на отсутствие надежных методов
разделения продуктов распада белков, удалось установить ряд
принципиальных фактов. В 70-х годах XIX в. Ф. Гоппе-Зейлером
и Ш. А. Вюрцем были разработаны теории образования пептонов.
Эти теории, хотя они относились скорее к области формирующейся
энзимологии, так как были направлены на создание представлений
о механизме действия протеолитических ферментов, имели
принципиальное значение для последующих исследований строения
белков. Гоппе-Зейлер и Вюрц показали, что пептоны — результат
гидролитического разложения белков. А. Хеннингер в очень
трудоемких экспериментах доказал правильность этих гипотез,
а представление о том, что основным путем разложения белков
является гидролиз, было принято всеми химиками и в дальнейшем
Л А. Н. Шамин
33

оказало решающее влияние на изучение образования аминокислот
в процессе разложения белков.
Пептонная методология просуществовала очень долго. Даже
после создания теории строения она привлекалась не только для
изучения процессов пищеварения, но и для создания
представлений о том, как устроена белковая частица. Наибольшую
известность получила гипотеза строения белка, разработанная В. Кюне,
крупным немецким физиологом и биохимиком. Его работы не
только привлекли пристальное внимание, но послужили
материалом для многих позднейших построений, главным образом
физиологических (теории голодания, например).
Гипотеза В. Кюне, по мысли автора, должна была учесть
практически все достижения физиолого-химического направления
белковой химии. Однако Кюне весьма плохо представлял
сложность белковых молекул, даже суждения о размерах которых еще
были далеки от действительности. Два основных недостатка
обусловили в конечном счете химическую нежизненность гипотезы Кюне.
Во-первых, исследованию подвергались белковые препараты,
которые совершенно не отвечали критерию чистоты,
предъявляемому к гомогенным веществам. Во-вторых, Кюне весьма мало
опирался на достижения значительно продвинувшейся вперед
теоретической органической химии. И хотя его работы относились по
временам уже к тому этапу, когда химия природных соединений
начала энергично перестраиваться в соответствии с новыми
представлениями (и даже для истолкований процессов образования
пептонов стали привлекать теорию строения органических
соединений), по духу своему она относилась к кругу идей доструктурной
органической химии. Г. Виккери и Т. Б. Осборн сурово оценили
гипотезу Кюне, написав, что связанные с ней исследования
«с исторической точки зрения представляют большой интерес,
но не более чем урока, так как они учат судьбе спекуляций,
которые основаны на недостаточно точных или не целиком
понятых наблюдениях» [34, с. 393].
Кюне в своей идее опирался все же на ряд существенно новых
фактов. В 1876 г. он показал, что вещества, устойчивые к действию
пепсина, могут быть атакованы трипсином и при этом
распадаются на тирозин, «лейцин Мульдера» и комплекс веществ,
устойчивых к действию трипсина. Для объяснения этого явления Кюне
предположил, что в белковой молекуле (белковой частице)
содержатся группы или комплексы двух различных типов. Фрагменты,
устойчивые к действию ферментов, он назвал антигруппой, а
фрагменты, распадающиеся при протеолизе с образованием
аминокислот или низкомолекулярных веществ, — гемигруппой. Это
положение легло в основу представлений об устройстве белковых
частиц: отличаясь деталями строения, они должны были в качестве
основы содержать фрагменты этих двух типов.
Гипотеза Кюне пояснялась схемами распада белковых молекул,
которые существовали в нескольких вариантах, разработанных
самим автором, а затем совершенствуемых его учениками и
последователями.
34

Эти схемы предусматривали последовательное образование
ряда продуктов распада, точнее, неполного распада белковых
веществ, для которых была разработана классификация, достаточно
сложная и мало определенная. Однако в результате этих работ
укоренились и получили широкое хождение термины: синтонин,
протеозы (этот термин шел еще от Л. Миаля. пытавшегося
провести аналогию между расщеплением белков и углеводов), аль-
бумозы, наконец, анти- и гемипептоны. Распространению этих
схем и классификаций содействовало и то, что Кюне был главой
большой физиологической школы, в его лаборатории работало
много студентов и стажеров-иностранцев. Схему Кюне, в частности,
развивали и усложняли Р. Неймейстер и Р. Читтенден, лидеры
формирующейся биохимии в США, куда они перенесли идеи
своего учителя.
Для того чтобы понять причины жизненности гипотезы Кюне,
надо учесть, что в первую очередь она была ориентирована на
объяснение действия протеолитических ферментов и лишь затем —
на уточнение представлений о строении белковых частиц.
Методологические предпосылки изучения действия протеолитических
ферментов (к последней четверти XIX в. их было известно всего
три, но протеолитическая активность была найдена в значительном
числе объектов) сводились к постулированию химической
определенности осуществляемого ими процесса. Вместе с тем для
белковых веществ допускалась возможность расщепления любых по
природе связей в процессе протеолиза. Признание того, что про-
теолитические ферменты действуют лишь на один тип связей,
могло иметь существенные последствия для классических
построений.
Но именно этого избегали физиологи — в последней четверти
XIX в. механистические объяснения биологических процессов
(или просто опасения таких объяснений) вызвали волну
неовиталистических представлений, с одной стороны, а также усиленное
подчеркивание физиологичности такого процесса, как
пищеварение, а следовательно, роли организма в целом или по меньшей
мере регулятивных функций органов пищеварения и т. п. — с
другой. В связи с этим то или иное толкование результатов
конкретных исследований протеолитического акта приобретало
немаловажное значение. Допущение факта, что действие
протеолитических ферментов на каждый конкретный белок не может быть
сведено к системе простых химических реакций, рассматривалось
как путь к возможному допущению отсутствия общности процессов
биологических и химических и признанию исключительной роли
ферментов в процессах обмена веществ.
Эти истолкования, что показательно, мало интересовали самих
специалистов химиков или физиологохимиков, занимающихся
конкретными исследованиями. Но воздействие определенного
«социального*, а также методологического заказа они, безусловно,
испытывали: ведь их деятельность протекала, как мы это покажем
в дальнейшем, в среде физиологов и врачей, с оценкой которых
они не могли не считаться.

Положительное значение исследований Кюне и его учеников
оказалось также и в том. что они привели к укреплению
представлений о сложности белковых молекул и расчистили путь для
изучения сложных, или, как их называли на рубеже XIX—XX вв.,
конъюгированных, белков. Существенно было также и то, что они
расширили эмпирическую основу для исследований механизма
действия протеолитических ферментов да и энзимологии в целом.
Для исследования строения белковых веществ и создания
представлений о принципах организации их молекул самым
существенным в работах Кюне было то, что они обратили внимание на
обязательное присутствие в гидролизатах белков аминокислот, что
усилило интерес к последним как важнейшим компонентам (или
продуктам распада) белковых веществ.
Исследования аминокислот к тому времени также
продвинулись вперед, хотя и не были предметом столь массированных
атак, как изучение процессов пищеварения. Прежде всего
расширился список аминокислот, которые были обнаружены среди
продуктов гидролиза белков.
Аминокислоты в 60 —80-е годы XIX в. привлекали внимание
химиков (изучение их свойств и строения, а также химический
синтез), физиологов и врачей (аминокислоты в процессе обмена
веществ, в процессах пищеварения и т. п.). Особый интерес
последних привлекла давно известная аминокислота тирозин.
Тирозин достаточно быстро признали не только обязательным
компонентом белковых гидролизатов, но и отнесли его к ряду
глицина и лейцина, несмотря на анохмальный состав. В 1857 г. К. Викке
четко определил место тирозина в существующих системах
органических соединений. Он писал: «Одновременное выделение
тирозина и лейцина при разложении белковых веществ, в некотором
отношении сходные их формулы и легкая растворимость обоих в
кислотах и щелочах дают возможность предположить, что тирозин
обладает строением, сходным с лейцином, и может стоять в ряду
ароматических кислот, как лейцин в ряду жирных кислот» [35,
с. 314].
При изучении тирозина был использован новый для
физиологической химии методологический прием — первый шаг к ее
трансформации в подлинную биологическую химию. Речь идет о
сопоставлении некоторых конечных продуктов обмена веществ и
предполагаемых продуктов расщепления сложных органических
соединений в организме (предполагаемых промежуточных продуктов
обмена веществ).
Для этого стали использовать метод введения в организм
чужеродных соединений с характерными свойствами с целью
проследить их превращения — принцип биохимической метки. Так,
Э. Бауман и К. Прёйссе в 1881 г. провели убедительные
эксперименты по введению собакам бромбензола и превращению его
в организме в бромфенилмеркаптановую кислоту [36, 37]. Этими
работами были заложены основы для определения строения ци-
стина, о чем речь пойдет дальше. Но главным было создание реаль-
36

ЭУГЕН БАУМАН ГЕЙНРИХ РИТТХАУЗЕН
(1846-1896) (1826-1912)
ных экспериментальных подходов к выявлению промежуточных
цепей сложных обменных процессов.
Аналогичным образом были получены данные о продуктах
обмена веществ, связанных с тирозином. При изучении свойств
тирозина и его распространенности в организме, что также
представляло новый аспект изучения аминокислот, были проведены
первые патологохимические исследования в этой области. В 1883 г.
Ф. Фрерихс и Г. Штеделер обнаружили образование тирозина
в больной печени, а затем в моче и крови при ряде заболеваний.
Позднее Й. Нейком обнаружил лейцин и тирозин в органах и
тканях людей, умерших от различных заболеваний. Сейчас эти
наблюдения представляются случайными, однако в конце XIX в. они
стимулировали поиски коррелирующих между собой соединений,
что в конце концов привело к попыткам связать их между собой
генетически.
Наиболее важное открытие в этой области было сделано в 1861 г.
К. Бедекером, который заметил появление 2,5-диоксифенилуксус-
ной кислоты (гомогентизиновой) в моче при алкаптонурии после
введения в организм тирозина. В дальнейшем изучение этого
явления стало одним из исходных пунктов развития учения об
азотистом обмене [38].
Показательно, что эти исследования повлияли на решение
вопроса о свойствах тирозина и отнесении его к ряду аминокислот,
предположение о чем высказал в 1859 г. Г. Штеделер. Однако
37

строение тирозина было окончательно выяснено значительно
позднее в результате его синтеза.
Во всяком случае, в доструктурный период представления
о природе тирозина пытались утвердить лишь на основании
аналогии с уже известными соединениями. Так, в 1865 г. Р. Шмидт
и О. Нассе предположили, что тирозин близок салициловой
кислоте. Л. Барт, детально изучив свойства тирозина, отверг в 1875 г.
это предположение.
Продолжались работы и по синтезу аминокислот. В 1879 г.
Э. Позен прямым аминированием бромгидрокоричной кислоты
синтезировал фениламинопропионовую кислоту — фенилаланин.
Полученные им характеристики синтезированного вещества
свидетельствовали, что он получил именно фенилаланин, но
ошибка в определении точки плавления (120—121 °С вместо
истинной точки плавления 284 °С с разложением) привела к тому,
что первооткрывателями фенилаланина считают Э. Шульце
и Й. Барбиери, выделивших его из белковых гидролизатов.
Но главным направлением исследований аминокислот были все
же попытки выделения их из гидролизатов белков. В этом была
определенная логика: для широкого развития исследований
свойств аминокислот их было известно слишком мало, синтезы
именно их были на периферии интересов химиков-органиков. Для
развития химии аминокислот решающим стало утверждение
представления о них как об основных компонентах белковых
молекул или по крайней мере как о принципиально важных
компонентах.
После открытия Крамером серина в составе белковых веществ
список аминокислот, открытых в белковых гидролизатах,
непрерывно рос и к 1900 г. их число достигло тринадцати (не считая
открытого в 1896 г. Э. Дрекселем 3,5-дийодтирозина, или йодо-
горгоевой кислоты). Новые открытия, как это ни парадоксально,
усложнили понимание положения аминокислот среди других
групп органических соединений. Новые аминокислоты были
достаточно разнообразны, они прямо не выстраивались в
гомологический ряд, их сопоставление было затруднительно.
Возможности теории типов в описании их свойств оказались исчерпанными.
В 1886 г. Г. Вертер, профессор минералогии Кенигсбергского
университета, опубликовал результаты исследования переданного
ему Г. Ритхаузеном для кристаллографического анализа вещества,
выделенного последним из пшеничного белка глутина. Это
оказалась одноосновная азотсодержащая кислота, формулу которой
Вертер определил очень дотошно (CioHgNOs при С=6 и 0=8,
т. е. C5H9NO4 в нормальных атомных весах). Вертер назвал это
соединение глутаминовой кислотой.
Г. Риттхаузен показал не только высокое содержание
глутаминовой кислоты в белках пшеницы (в глиадине до 30 %), но и то,
что она содержится во многих растительных белках.
В 1873 г. Г. Глазиветц и Й. Габерман впервые использовали
для гидролиза белка соляную кислоту в присутствии хлорида
38

олова и показали, что глутаминовая кислота содержится и в
животных белках (в казеине) [39]. Глазиветц и Габерман, хорошие
химики, впервые обратили внимание на избыточный аммиак,
образующийся при гидролизе белков, и связали его образование
с наличием в них аспарагиновой и глутаминовой кислот. Они
совершенно правильно предположили, что этот аммиак в белках
принадлежит аминам — аспарагину и глутамину, которые при
гидролизе переходят в соответствующие кислоты.
В 1886 г. Г. Риттхаузен открыл в белковых гидролизатах асна-
рагиновую кислоту [40]. Работы Риттхаузена интересны тем,
что он в отличие от стратегии ученых, исследовавших процессы
образования протеоз и пептонов, намеренно искал новые,
сравнительно просто устроенные вещества во фракциях, которые
оставались после выделения тирозина, лейцина и глутаминовой
кислоты. Раньше эти фракции выбрасывали. При этом Риттхаузен
был вынужден разрабатывать новые методы осаждения
аминокислот и подыскивать новые осадители. В результате им был
открыт способ осаждения аспарагиновой кислоты спиртом из
обработанных углекислым барием растворов. Этот метод,
усовершенствованный позднее, сыграл важную роль в развитии
аналитической химии аминокислот под названием метода Форемана.
Аспарагиновая кислота в белках животного происхождения
(в казеине и яичном белке) была найдена В. Крайслером
.в 1869 г.
Доказательство присутствия аланина в белках было получено
не сразу. В 1888 г. Т. Вейль обнаружил его в гидролизатах белков.
Но еще в 1875 г. П. Шютценберже имел все возможности доказать,
что аланин содержится в белковых гидролизатах. Эта работа
представляет собой пример некорректного использования
методологии, ориентированной не на получение максимальной
информации об образующихся в процессе гидролиза белков соединений,
а на выделение пептонов, т. е. продуктов промежуточного,
неполного распада белка. П. Шютценберже и А. Буржуа подвергали
шелк гидролизу Ва(ОН)2 в автоклаве при 150—200 °С.
Впоследствии такой прием успешно использовался в работах различных
ученых, в том числе Н. Д. Зелинского (с различными гидроли-
зующими агентами). Этот метод был применен французскими
учеными с целью доказательства предложенной Шютценберже
так называемой уреидной теории строения белка (см. след.
параграф). Но гидролиз этот плохо контролировался, проводился так,
что белок явно не был гидролизован до конца. Кроме того, он
вел к образованию многих побочных продуктов, что авторы метода
не учли и до конца не выяснили. В результате это привело к
множеству ложных открытий аминокислот и других азотсодержащих
соединений, якобы присутствующих в составе белков.
При гидролизе шелка Шютценберже и Буржуа нашли в гидро-
лизате тирозин (10 %), смесь глицина и аланина (60 %), «амино-
масляную кислоту» (10%) и «аминоакриловую кислоту» (20%).
Но два последних вещества никогда позже не были выделены
39

ЭРНСТ ШУЛЬЦЕ
(1840-1912)
в чистом виде и
идентифицированы. В 1879 г. Шютценберже
опубликовал статью, в которой
сообщил итоги изучения
гидролиза яичного альбумина
баритовой водой под давлением. Им
были получены при этом
кристаллические фракции,
подвергнутые затем анализу. Одна из
фракций содержала вещество,
лишь на 0,2 % отличающееся от
состава аланина. Однако
Шютценберже не сопоставил его
с аланином. Из-за небрежности
оформления результатов и
непоследовательности в
проведении опытов Шютценберже
лишился чести первооткрывателя
валина в белковых гидролиза-
тах. В цитируемой выше работе
он сообщил об открытии им
в гидролизате яичного
альбумина аминовалериановой кислоты.
Его «буталанин» имел состав
СбНцЗЧОг, но тождественность
его с валинохМ никак не была подтверждена.
Выделивший в 1888 г. аланин из белковых гидролизатов
Т. Вейль либо не знал о работах Шютценберже и Буржуа, либо
не придал им значения.
В 70—80-х годах XIX в. медленно укоренялось представление
о том, что знания о продуктах гидролиза белков несут важную
информацию о строении белковой молекулы. Уже в 1870 г. русский
химик Н. Н. Любавин, работавший в лаборатории Ф. Гоппе-Зей-
лера, обратил внимание на аминокислоты в белковых гидролизатах
и подчеркнул взаимозависимость их свойств и свойств исходных
белков. Он писал: «Белковые вещества и пептоны сильно
напоминают аминокислоты, и их уже известные продукты распада являются
только аминокислотами (гликоколлом, лейцином, тирозином, аспа-
рагиновой и глутаминовой кислотами)» [41, с. 470]. Он
предполагал, что гидролиз белков должен в конце концов приводить
к образованию только аминокислот, другие же продукты имеют
неопределенное строение, их происхождение можно объяснить
различными вторичными процессами или загрязнением
препаратов.
Таким образом, уже в 70-х годах XIX в. имелись предпосылки
для развития химии аминокислот как важнейших составных частей
белков (т. е. как одного из направлений химии белка). Мощный
стимул получили попытки выделения новых аминокислот из
белковых гидролизатов. Список их все увеличивался. В 1879 г.
Э. Шульце и Й. Барбиери открыли в составе белковых гидроли-

затов фенилаланин [42]. Немногим ранее, в 1873 г.. Г. Глазиветц
и Й. Габерман ^ разработали новый метод гидролиза белков
соляной кислотой. Но именно в эти годы результаты изучения
образования аминокислот в процессе гидролиза белков получили
несколько необычную трактовку. Она была попыткой сохранить
рассыпающиеся концепции познания свойств белков, основанные
на изучение пептонов. Предполагалось, что в белках содержится
лишь ограниченное число аминокислот, а именно лейцин, тирозин,
аспарагиновая и глутаминовая кислоты. Все остальные
аминокислоты, а также многие другие еще не идентифицированные
вещества стали рассматриваться как осколки пептонов или как
их самые ближайшие производные, самообразование которых
допускалось в результате вторичных процессов. Лишь в 1885 г.
Э. Шульце и Й. Барбиери поколебали эти представления, доказав,
что фенилаланин — нормальный и часто встречающийся продукт
распада многих белков.
Однако гипотеза об основной роли аминокислот в построении
белковых веществ не развивалась до 1889 г., когда Э. Дрексель
провел скрупулезные исследования как процессов гидролиза
белков, так и детальные анализы образующихся при этом продуктов.
Но вместе с тем работы Дрекселя привели к появлению нового
ложного ориентира в исследованиях белков, который оказал
влияние на построение их структурных формул, что
последовало после создания теории строения органических соединений
и начала осмысления накопленных данных в новых системах
координат.
Этот неверный ориентир был связан с работами Дрекселя,
приведшими к открытию лизина, которое было результатом
многочисленных попыток выделить и очистить неизвестное основание,
а также идентифицировать его с уже известными соединениями.
Такие попытки были безуспешными и привели к обнаружению
среди продуктов распада белков мочевины [43]. Это открытие
посчитали чрезвычайно важным, если не ключевым, для выяснения
строения молекулы белка — впервые мочевина была получена
из белка простым гидролизом.
Для того чтобы разобраться, что же все-таки обнаружил
Дрексель, потребовались усилия всей его лаборатории в Лейпциге,
особенно его учеников: М. Зигфрида, С. Хедина и Э. Фишера.
В конце концов удалось выделить лизин (название предложено
Э. Фишером) и доказать его идентичность с тем веществом,
которое впервые выделил Дрексель в 1889 г.
Открытие лизина окончательно изменило представление
о белковых аминокислотах как определенной группе органических
соединений, образующих гомологический ряд и обладающих
близкими свойствами. Выделенный позднее аргинин (в этой работе
также принимали участие все ученики Дрекселя, причем особую
роль сыграл С. Хедин) окончательно перечеркнул этот
упрощенный подход.
Открытие основных аминокислот оказало существенное влия-

ние на создание первых гипотез строения белка уже на
основании теории химического строения.
Открытие аргинина произошло в 1866 г., когда Э. Шульце
и Э. Штейгер обнаружили его в экстрактах из этиолированных
проростков люпина [44]. Шульце на связывал аргинин с
белковыми веществами, но открытие Дрекселем лизина заставило его
пересмотреть свои выводы. Он по-новому взглянул на место
аргинина среди веществ растительного происхождения. Шульце
предположил, что при прорастании семян белки превращаются
в вещества, содержащие аргинин. Таким образом утверждалась
прямая связь аргинина с процессами превращения белков. Эти
идеи получили потом творческое развитие в трудах русских
биохимиков Д. Н. Прянишникова, А. Р. Кизеля и др.
С. Хедину удалось показать, что аргинин — нормальный
компонент белковых гидролизатов. При этом Хедин открыл еще
одну новую кислоту — гистидин [45]. Правда, честь открытия
ему пришлось разделить с А. Косселем.
Открытие гистидина показало, насколько к концу XIX в.
оказались тесно переплетены химия аминокислот и химия белков.
По существу, это открытие было предопределено открытием
в 1874 г. Ф. Мишером нового класса белков — протаминов.
Коссель сразу заметил необычное свойство протаминов —
основная масса их гидролизатов осаждалась фосфорновольфрамо-
вой кислотой, т. е. имела ясно выраженный основной характер.
Это наблюдение подтвердило заключения первооткрывателей
протамина Ф. Мишера и Ж. Пикара.
Коссель из сернокислотного гидролизата стурина получил
ранее не известное основание, которое предложил назвать гисти-
дином. Новое вещество было получено в виде кристаллов, была
определена его элементная формула.
Коссель опубликовал результаты своего открытия в трудах
Прусской академии наук в Берлине, публикация была датирована
9 мая 1896 г. Хедин представил свою более «классическую» работу
с описанием аналогичной аминокислоты в белках в «Zeitschrift
fur physiologische Chemie» Нмая 1896 г.
Оценивая открытие гистидина, Г. Виккери и К. Шмидт писали:
«Одновременное открытие гистидина двумя отдаленными друг
от друга лабораториями, проводившими исследования в
совершенно различных направлениях, представляет особый интерес.
Хедин нашел лучший метод выделения, чем Коссель, его
препараты были чище, а аналитическая работа незаурядна. Кроме
того, исследование протекало логически. В то же время Коссель
был исследователем другой области. Это была его первая работа
в этом направлении, и после этого его имя стало крепко связано
с ним» [46 с. 242]. Но здесь различие было и в другом. Коссель,
хотя это было мало заметно на данном конкретном примере,
вступил в область подлинно биохимических исследований белков,
когда их свойствам, специфическим особенностям стали придавать
больше значения, чем классической последовательности строго
42

химических доказательств. С этого времени начинает
вырабатываться собственная система доказательств в биохимии, для химика
она часто выглядела как дань интуиции, а не строгое
доказательство. Но биохимики выработали новую систему продвижения
вперед, основанную на получении перекрестных или косвенных
свидетельств, которые для них были достаточны. Точность таких
систем доказательств была обусловлена тем, что биохимия
вступила, начав изучать клетку как свой основной объект, в новую
системную сферу, со специфическим соединением элементов,
гораздо более сложным и жестким, а потому более определенным,
чем в органической химии, системе с иным сочетанием общности
и индивидуальности.
Однако на истории открытий аминокислот эти
методологические особенности рождающейся биохимии оказались не сразу.
Во всяком случае, открытие следующей аминокислоты
происходило еще в русле старых традиций. Оно было своего рода
сенсацией — была открыта аминокислота, содержащая йод, —
дийодтирозин, или йодогоргоевая кислота.
Данные о содержании йода в морских водорослях были
получены еще в первой половине XIX в. В 90-х годах XIX в. стало
известно о его важной физиологической роли, а в 1895—1897 гг.
Э. Бауман открыл, что йод содержится в ткани щитовидной железы.
Вслед за этим Дрексель выделил новую йодосодержащую
аминокислоту. Он сделал это открытие во время работы на Морской
зоологической станции в Неаполе, своего рода биологической
Мекке конца XIX в. — начала XX в.
Дрексель предположил, что роговидная масса, из которой
состоит скелет некоторых кораллов, является белком. В гидролизате
этого вещества он действительно обнаружил лейцин, тирозин,
лизин, а также нестойкое вещество, содержащее йод. Его должно
было быть в белке очень много, так как сухой белок содержал
7,89 % йода. Очистка этого вещества привела к получению
кристаллического соединения, которое оказалось йодсодержащей
аминокислотой. Определить точно его формулу сразу не удалось, но
Дрексель предположил на основании исследований этого
вещества Ф. Хундесхагеном, которому он передал методику его
выделения, что оно широко распространено во многих белках.
Эти открытия укрепили предположение о преобладающей
роли аминокислот в построении молекулы белка. В том случае,
когда аминокислота была открыта в каких-либо других объектах,
сразу начинались направленные поиски ее в белковых гидроли-
затах, и они обычно заканчивались успешно. Вместе с тем
оставалась одна аминокислота, открытие которой в белковых гидроли-
затах должно было сильно повлиять на представления о свойствах
и строении белков. Это была единственная серусодержащая
аминокислота — цистин.
Хотя уже в 1865 г. Э. Крамер провел аналогию между алани-
ном, серином и цистином, а о наличии серы в белках говорили
уже в начале века, только в 1884 г. Э. Кюльц заинтересовался при-
43

сутствием серы в белках и вопросом, связана ли она с цистином.
Эти исследования он вел со своим племянником и ассистентом
Р. Кюльцем, но последний через год умер, и результаты их
исследований не увидели света до 1890 г., когда Э. Кюльц их
опубликовал [47]. Э. Кюльц и Р. Кюльц обнаружили, что гидролизаты
фибрина содержат цистин, им удалось выделить его в виде
характерных кристаллов. Но они воздержались от утверждения, что
данный цистин происходит из белка. Попытки А. Эммерлинга,
Ф. Зутера и Э. Баумана прояснить этот вопрос не привели к
однозначным результатам 1. Только в 1899 г. К. Мёрнер сумел с
определенностью доказать, что цистин действительно содержится в
гидролизатах белков.
Таким образом, к 1900 г. из всех открытых к тому времени
аминокислот только валин еще не был найден в белковых
гидролизатах, но и это открытие было не за горами.
Дальнейший прогресс химии аминокислот, белков и вообще
природных соединений был связан с успешным распространением
на исследования всех этих веществ достижений теории строения
органических соединений.
ХИМИЯ ПРИРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
ПОСЛЕ СОЗДАНИЯ ТЕОРИИ СТРОЕНИЯ
Теория строения органических соединений позволила внести
ясность в вопросы строения основных компонентов живых
организмов. Это привело к решающему повороту в развитии
представлений о химизме обмена веществ. Распространение теории
строения на исследования химических процессов в живых
организмах было одним из двух решающих факторов формирования
подлинной биологической химии, другим было признание клетки
основным полем таких исследований.
Первые попытки представить структуру молекулы были
предприняты для Сахаров. В 1858 г. А. Купер попытался графически
изобразить строение глюкозы (среди ряда других органических
соединений). В статье «О новой химической теории» он предложил
формулу, которая, однако, представляла правильную структурную
формулу маннита (т. е. многоатомного спирта), а не глюкозы
(см.: [48]).
Не случайной, скорее всего, была попытка А. М. Бутлерова,
одного из создателей теории строения, синтезировать сахаристое
вещество в 1861 г. [49]. Э. Фишер в 1894 г. в своей лекции «Химия
углеводов и ее значение для физиологии» дал оценку этому
событию: «С тех пор как Вёлер на примере знаменитого превращения
циановокислого аммония в мочевину показал возможность полу-
Хорошо спланированные опыты Ф. Зутера сыграли определенную роль в истории
структурной химии цистина, о чем см. в след. параграфе.
44

чения веществ из элементов,
химики при изучении природных
соединений всякий раз видели
свою конечную цель в синтезе.
Но сначала должны были быть
проведены аналитические
исследования, конечным
результатом которых является
определение структуры. Мы знаем, что
первые попытки синтеза
углеводов начались еще до того, как
эти вопросы были решены.
Пользы от них было мало, так как
они оказались недостаточно
подготовленными. Среди всех
искусственных сахарообразных
продуктов, о которых
химическая литература сообщала до
1887 г., только один выдержал
проверку временем. Это сладкий
сироп, полученный Бутлеровым
в результате реакции извести Александр Михайлович
и формальдегида, известного во Бутлеров
врачебных кругах под назва- (1828-1886)
нием формалина» [50, с. 126].
Хотя было ясно, что полученный Бутлеровым сироп не
является чистым препаратом, во всяком случае, он нашел, что
формальдегид при каталитическом действии известковой воды
конденсируется в бледно-желтый сладкий сироп, дающий характерные
реакции на сахара, но не сбраживающийся. Данные анализа были
ближе к формуле СбН^Об, чем к предложенной им самим формуле
С7Н14О6. Реакция Бутлерова была многократно повторена,
и О. Лёв нашел, что сироп может образовываться уже при
комнатной температуре.
Соотношение работ по синтезу веществ природного
происхождения и распространения теории строения претерпевало
определенную историческую эволюцию. Во всяком случае, результаты
многих синтезов, выполненных до создания теории строения, были
впоследствии быстро и эффективно использованы для
установления структурных формул различных, иногда достаточно сложных
соединений. При этом часто заметен прямой переход от
исследований по определению функциональных групп различных
соединений к установлению их структурных формул. Этот путь, по
существу, превращался в формирование новой традиции.
Для углеводов прямой переход был достаточно четко выражен.
Исследования 60—70-х годов XIX в., выполненные Р. Фиттигом
и А. Байером, решали одновременно две задачи — постулировали
наличие в составе молекулы моносахаридов определенной
функциональной группы, а именно альдегидной. Одновременно они
45

развивали представления о структуре молекул моносахаридовс
Наличие альдегидной группы было очень важно как для
проявления химических свойств моносахаридов, так и для
осуществления их чисто биологических превращений: брожения, разложения
в процессе прорастания и т. п. Во всяком случае, Р. Фиттиг
интересовался (с 1869 г.) чисто химическим аспектом этой
проблемы, а Байер — вопросом судьбы или поведения углеводов при
брожениях.
В 1871 г. Р. Фиттиг развил свои взгляды в брошюре «О строении
так называемых углеводов», в которой им были обобщены и
критически рассмотрены данные о строении этих соединений.
Фиттиг предложил структурную формулу виноградного сахара.
К этой формуле он подошел в результате анализа превращений,
которые должен был претерпевать предельный углеводород СбНм
или производный от него семиатомный спирт СбН7(ОН)7. Но
последний, по Фиттигу, не мог существовать (из-за наличия двух
гидроксилов у одного углеродного атома) и распадался на воду
и ангидрид СбН?(ОН)5, который и является виноградным
сахаром. Он также может терять воду и вновь переходить в ангидрид.
При этом выделение воды из двух молекул виноградного сахара
ведет к образованию тростникового, молочного сахара и т. д.
Выделение одной молекулы воды ведет к образованию крахмала,
клетчатки и т. п. Этим самым химия моносахаридов оказалась
основой химии углеводов в целом.
Таким образом, по Фиттигу, продуктом окисления маннита
является декстроза с формулой СбН^Об- В зависимости от того,
где происходит окисление, образуется либо кетон, либо альдегид.
Но Фиттиг отметил, что восстановительная способность декстрозы
характеризует ее как альдегид. И он предложил следующую стук-
турную формулу виноградного сахара:
О
НС СНОН -СНОН.СНОН.СНОН.СН2ОН.
Первым, кто подверг сомнению мысль о шестиатомности глюкоз,
был русский химик А. А. Колли. В магистерской диссертации
«О виноградном сахаре» [51] в 1869 г. он утверждал, что декстроза
является пятиатомным спиртом.
На примере исследований моносахаридов можно проследить,
какие принципиально новые возможности открываются в
результате выяснения деталей строения природных соединений.
Изучение строения углеводов, белков, жиров, а затем всего разнообразия
более простых природных соединений, а также промежуточных
продуктов обмена веществ было первым шагом с созданию
реальной картины их возникновения и превращений в организме. Сам
опыт изучения их структурных формул, а также попытки синтеза
создали совершенно новые условия для этого — начала
формироваться подлинная биологическая химия.
Первая фаза исследований углеводов в основном была связана
46

с решением вопроса о том, как устроен углеродный скелет
моносахаридов, а также вопрос о характере и расположении
функциональных групп. Первоначально неясно было даже
представляющееся сейчас очевидным единство принципов организации
моносахаридов. Но все же в самом начале исследований определились
важные методологические принципы их исследований. В 1862 г.
Э. Линнеман предположил, что восстановление глюкозы приведет
к образованию маннита, при этом Линнеман считал, что
источником маннита в инвертированном сахаре является фруктоза. Здесь
Фиттиг с ним резко разошелся. Он допустил существование
совершенно другого углеродного скелета у фруктозы, которая,
как он предположил, происходит из шестиатомного спирта
следующего строения:
сн2он.снон.сон.снон.сн2он.
СН2ОН
После этих публикаций стало ясно, что проблема
функциональных групп поглощается проблемой структуры. Однако стиль
некоторых исследований 70—80-х годов XIX в. (К. Шайблер,
Э. Пелиго) следовал стилю исследований середины века —
структурные представления в них выглядели механической заменой
доструктурных построений. Преимущества теории строения в этих
исследованиях еще не были оценены. Именно поэтому первые
структурные формулы углеводов выглядели как результат
комбинаторики предполагаемых или достаточно определенных
функциональных групп. В результате попыток проверить или
уточнить построения Фиттига—Байера накопилось столько
противоречащих друг другу фактов, что, несмотря на поддержку
Я. Вант-Гоффа, который вместе с Ф. Германом и И. Виелицену-
сом высказывался в пользу формулы Фиттига, внимание химиков
стали привлекать и иные объяснения свойств моно- и дисахаридов,
ведущие к другим структурным формулам 2.
В 1880 г. Т. Цинке и А. Брауэр, изучая свойства ацетил- и бен-
зоилкарбинолов, высказали предположение, что многие
соединения, которым приписывалось наличие альдегидоспиртовой группы
(СНОН-СОН), на самом деле содержат изомерную ей кетоспирто-
вую группу (СО-СНгОН). Это предположение распространялось
на сильно восстанавливающую глюкозу [52].
Эти представления Т. Цинке перенес и на другие группы
соединений, в частности производные стирола. В статье,
посвященной свойствам этих соединений, он, однако, снова обратился
к сахарам, предложив уже конкретные формулы левулёзы и
2 В частности, глюкоза характеризовалась лишь частью альдегидных реакций,
не давая, например, характерной реакции с фуксинсернистой кислотой. Эта
реакция на альдегиды и сахара была открыта в 1867 г. Г. Шиффом. Она заключалась
в том, что интенсивно окрашенный раствор фуксина, обесцвеченный сернистым
ангидридом, при действии альдегидов снова принимал первоначальный цвет.
47

декстрозы:
СН2ОН • СО • СНОН • СНОН • СНОН • СН2ОН
декстроза
СН2ОН-СНОН-СО-СНОН-СНОН-СН2ОН.
левулеза
Но и эти формулы не могли объяснить все известные факты,
поэтому вновь требовали корректировки. Эволюция представлений
о структуре основных моносахаридов показывает формирование
новой логики интерпретаций усложняющихся систем фактов. Эта
логика, реализуемая в рамках теории строения, предвосхищала
развитие представлений о судьбе углеводов в процессах обмена
веществ.
Разработка и проверка идей Цинке между тем следовали
той же схеме, что и проверка альдегидных формул. Г. Килиани
в 1880 г. провел тщательные исследования инулина [53]. При
этом он получил ряд новых фактов, которые заставили его
отвергнуть предположения как Цинке, так и Фиттига, по крайней мере
для фруктозы. На основании данных об окислении инулина и
глюкозы, с одной стороны, и фруктозы — с другой, он сделал
вывод, что виноградный сахар — это альдегид, а фруктоза — кетон
маннита. Для фруктозы от допускал, таким образом, две
следующие формулы:
СН2ОН - СО • СНОН • СНОН - СНОН - СН2ОН
I
СН2ОН. СНОН - СО - СНОН. СНОН - СН2ОН.
II
Для того чтобы показать, какая из формул правильна, он
с помощью HCN перевел фруктозу в нитрил, а затем в
соответствующую карбоновую кислоту. Если бы в результате этих реакций
была получена этилпропилуксусная кислота, то прав был бы
Цинке и фруктоза имела бы формулу II. Но Килиани получил
метилбутилуксусную кислоту, соответствующую формуле I.
Эта работа интересна тем, что благодаря ей как бы соединились
две традиции — старая, ориентированная на определение
функциональных групп прежде всего, и новая, ориентированная на
структурные закономерности. И проверка, предпринятая Э. Бернштейном
и А. Герцфельдом, была уже основана на новой методологии:
они приняли формулу фруктозы, предложенную Килиани,
опираясь на законы окисления кетонов, открытые А. М.
Бутлеровым и А. Н. Поповым [54].
В то же время Килиани, отвергнув формулу Цинке, принимал
(но с оговорками) формулу Фиттига—Байера, так как считал,
что реакции окисления объясняются с точки зрения альдегидной
теории.
Разработка структурных формул Сахаров в этот период услож-
48

нялась и тем, что для многих Сахаров еще не были с полной
достоверностью определены даже элементные формулы. Поэтому
заслугой Килиани было открытие пентоз. Он сделал это, доказав,
что открытая К. Шайблером в 1869 г. арабиноза содержит только
пять углеродных атомов и имеет брутто-формулу С5Н10О5. Большое
значение для развития химии углеводов явилась также
разработанная Килиани реакция, легшая в основу циангидринного синтеза.
Сахара, содержащие альдо- и кетогруппы, при прямом
присоединении HCN образовывали циангидрины. Омыление последних
вело к образованию кислот, имеющих на один атом углерода
больше, чем исходный сахар. Реакция Килиани до сих пор является
одним из универсальных методов наращивания цепи альдоз [55].
Однако гипотезы Фиттига—Байера, Цинке и Килиани,
пытавшихся выяснить взаимное расположение функциональных групп
в молекулах Сахаров, так и не внесли ясности в вопросы их
структуры. Необходим был новый подход, возможность реализации
которого давала теория строения органических соединений.
Этот новый подход нашел выражение в допущении
существования мобильных структур, которые обеспечивали бы проявление
различных функциональных свойств в зависимости от условий
проведения реакции. Этот выход предложил русский химик
А. А. Колли, который впервые допустил, что в молекулах Сахаров
существуют циклические структуры — кислородные мостики.
В диссертации, о которой мы упоминали, Колли отверг и
альдегидные и кетонные структуры. Он писал: «Предположениям о кетон-
ной и альдегидной натуре декстрозы противоречит тот факт, что
она не реагирует со свободными галоидами, которые, как известно,
с легкостью взаимодействуют как с альдегидами, так и с кето-
нами» [51, с. 51].
В 1870 г. сразу в двух французских журналах Колли
опубликовал статью «О действии свободных галоидов и некоторых хлоридов
на глюкозу» [56]. В ней Колли пришел к выводу, что «скелет
глюкозы должен иметь строение, аналогичное окиси этила» [57,
с. 377], а следовательно, описываться следующей формулой:
Н
сн2он-снон.снон-снон.сн—с—он.
1 Qj
Эти идеи не были забыты, они получили поддержку А. Франши-
мона ( в 1879 г.) и Э. Липмана ( в 1882 г.)
В 1883 г. Б. Толленс развил эту идею в статье «Об отношении
виноградного сахара к аммиачному раствору окиси серебра» [58].
Толленс решительно попытался примирить казавшиеся
взаимоисключающими концепции Фиттига—Байера и Цинке. Он указал,
на следующие противоречия этих теорий: теория Фиттига—Байера
не объясняла отсутствие реакций глюкозы с фуксинсернистой
кислотой; теория Цинке давала очень искусственные объяснения
образованию глюконовой кислоты, а также механизму окисления
левулёзы в гликолевую кислоту. Толленс отверг альдегидные
и кетонные формулы и предложил окисноспиртовую структуру
4 A. H. Шамин 49

Сахаров, при которой допускалось существование кислородного
мостика между двумя атомами углерода. Для декстрозы и
левулёзы он предложил следующие формулы:
СН.-СНОН-СНОН-СНОН-СНОН-СНОН
!_ О 1
СНоОН-СНОН-СН-СНОН-СНОН-СНОН
I—о 1
два варианта структуры декстрозы
сн,он-сн.снон-снон-сон-сн2он.
I о 1
левулеза
Преимуществом таких формул было то, что при отсутствии
альдо- и кетогруппы в молекуле сахара можно было объяснить
появление таких групп при присоединении и отщеплении
молекулы воды. Благодаря первой формуле Толленс смог объяснить
образование глюконовой кислоты, благодаря второй — образование
молочной кислоты.
Эти формулы легко объясняли и образование тростникового
сахара:
г °" 1
СН>-СНОН-СНОН -СНОП -СИОН -СИ
I
СНоОН-СИ-СНОН-СНОН-С-СНгОН
' «J I
Интересно, что формулы Толленса были использованы им
и для объяснения явления мутаротации.
Обсуждение гипотезы Толленса свидетельствовало о переходе
исследований природных соединений на новый уровень. Стало
ясно, что возникли принципиально новые возможности для
объяснения поведения различных природных соединений в процессах
обмена веществ. Под влиянием чисто химических представлений
пошатнулись взгляды об участии в обмене веществ различных
соединений как целостных образований (молекул, частиц).
Отвергнутым оказалось и упрощенное представление о радикальном
характере процессов обмена. На примере изучения структуры
Сахаров это проявилось особенно ясно.
Примером обсуждения гипотезы Толленса, вскрывающего
сложные функциональные особенности углеводов, является
опубликованная в 1887 г. в Казани книга В. И. Сорокина «Анилиды
и толуиды глюкоз» [59]. Критикуя отдельные частные положения
гипотезы, Сорокин отдает должное идее о возможности существо-
50

вания в молекуле глюкозы лактонного кольца. Но характерно,
что Сорокин обращает внимание не только на проявление одной,
хотя и основной функции — альдегидной или кетонной. Он
отмечает, что лактонная модель позволяет объяснить различный
характер гидроксильных групп в молекуле глюкозы. В частности,
он указывает, что гидроксил, находящийся в соединении с атомом
углерода и атомом кислорода, должен обладать скорее кислотными,
чем алкогольными функциями. Это было подмечено еще в 1869 г.
Г. Шиффом, который отметил, что таким должен быть наиболее
удаленный от альдегидной группы гидроксил.
«Все эти факты находят себе объяснения в лактоновой формуле
строения глюкоз, в которой два водных остатка связаны с атомами
углерода, составляющими лактоновое кольцо, остальные же два
стоят вне его, — писал Сорокин. — Изложенные соображения
подводят меня к тому убеждению, что все свойства и превращения
глюкоз удовлетворительнее всего объясняются принятием для них
лактоновой формулы строения» [59, с. 58].
Дальнейший прогресс химии углеводов был связан с открытием
различных по свойствам, но идентичных по строению
моносахаридов. «Изомерия, отличная от структурной» стала предметом
стереохимии, разработка которой началась в 1874 г. работами Я. Вант-
Гоффа и А. Ле Беля (см.: [60]), а также экспериментальными
находками Л. Пастера (см.: [61]). Я. Вант-Гофф и А. Ле Бель
сразу отметили, что многие сахара обладают асимметрическими
атомами углерода.
Решающую роль в развитии стереохимии углеводов сыграли
работы Э. Фишера, начавшиеся в 1884 г.
Э. ФИШЕР И ВОЗНИКНОВЕНИЕ
БИООРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ
«Эмиль Фишер входит в число выдающихся представителей
классической органической химии конца XIX—начала XX в., —
пишет Ю. А. Овчинников. — Мастер эксперимента, ученый с
легендарной интуицией, которая покоилась на далеко продуманной
стратегии исследований, он оставил огромное научное наследство.
Хотя им разрабатывались разнообразные области органической
химии, его труды представляют собой вызывающее восхищение
логическое единство» [62, с. 3]. И далее он подчеркивает: «Работы
Э. Фишера, посвященные изучению строения белков и углеводов,
а также важнейших свойств биокатализаторов — ферментов,
были началом формирования биоорганической химии. Он первым
понял и сформулировал в четких химических категориях два
основополагающих постулата биоорганической химии:
возможность существования химических веществ — биополимеров с
биологической индивидуальностью (благодаря способности
полипептидов образовывать бесчисленное множество изомеров) и
специфичность биокаталитического действия ферментов» [62, с. 3].
До начала работ Э. Фишера были известны четыре четко
4*
51

ЭМИЛЬ ФИШЕР
(1852-1919)
идентифицированных сахара,
имеющих эмпирическую
формулу СбНцЮе и обладающих
оптической активностью: ^/-глюкоза,
d-галактоза, ^/-фруктоза и Z-cop-
боза. Для описания этих
соединений было предложено
большое число формул, но ни одна из
них не фиксировала стерео-
химические особенности их
молекул и в силу этого не могла
быть использована для
предсказания их химического
поведения и свойств. Ожидалось, что
список подобных Сахаров может
увеличиться. Но и само по себе
явление представляло важную
проблему.
Приступив к разработке
химии углеводов, Э. Фишер понял,
что ключом для решения всех
вопросов является
использование стереохимической теории.
Новый методологический
подход позволил Фишеру внести не
только огромный вклад в
развитие органической химии в целом, но и вызвать принципиальные
сдвиги в биологической химии, прежде всего в учении о
биокатализаторах, в энзимологии, о чем речь пойдет в следующей главе.
Благодаря именно его исследованиям строения углеводов энзимо-
логия впервые получила химическое обоснование.
Э. Фишер полагал, что прогресс химии углеводов в
значительной мере зависит от развития методов их синтеза, включая методы
синтеза стереоизомеров Сахаров, как встречающихся в природе,
так и в природе не встречающихся, в том числе антиподов
природных форм.
Для доказательства строения Сахаров Э. Фишер с блеском
использовал открытый им в 1874 — 1875 гг. фенилгидразон —
универсальный реактив для идентификации углеводов. С его
помощью он доказал, что глюкоза является альдозой, так как,
подобно альдегидам, образовывала характерный фенилгидразон.
В результате Фишер с максимальной достоверностью разделил
сахара на альдозы и кетозы. Он заложил основы их классификации,
предложив их деление по числу углеродных атомов: триозы,
тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы и т. д. Он начал поиски
объяснений существования одинаковых по структуре, но явно
отличающихся стереохимическими особенностями углеводов. Синтезы
Сахаров Фишера были серьезной систематической проверкой
только что родившейся стереохимии.
В 1887 г. Э. Фишер и Ю. Тафель разработали метод синтеза
52

углеводов на основе глицерина (см. [63]), который переводили
в альдегид. Последний превращали в дибромид. переходящий
в сахаристый сироп при добавлении баритовой воды. Из этого
сиропа с помощью фенил-гидразина были выделены два углевода,
названные а- и Р-акрозами. Первая оказалась рацемической
фруктозой, вторая — гулозой. Была доказана также
тождественность р-акрозы с одной из составных частей метиленитана —
синтетического углевода А. М. Бутлерова, признанного Э.
Фишером пионером синтетической химии углеводов.
С использованием фенилгидразина Э. Фишер получил новые,
ранее не известные углеводы из соответствующих спиртов,
в частности, из маннита он получил маннозу. Вслед за этим был
осуществлен синтез всех веществ группы маннита. Он открыл,
что манноновая кислота является оптическим изомером арабино-
зокарбоновой кислоты. Э. Фишер установил, что манноза —
альдопроизводное маннита, а следовательно, имеет такое же
строение, как и глюкоза, которую можно перевести в маннит.
Благодаря доказательству, что глюкоза и манноза являются
эпимерами, стало возможным объяснение изомерии в группе
Сахаров в целом. Основываясь на экспериментах с фенилгидрази-
ном, Фишер показал, что изомерия маннозы и глюкозы обусловлена
положением гидроксила у первого асимметрического атома
углерода. Фенилгидразоны этих двух углеводов переходили в один
и тот же фенилозазон, в котором имелись уже только три
асимметрических атома. Манноза не являлась прямым антиподом
глюкозы, так как оба углевода обладали тремя одинаковыми
структурами у трех асимметрических атомов.
Создание классификации углеводов с учетом их стереохимиче-
ских особенностей позволило Фишеру предсказать существование
неизвестных ранее Сахаров, в частности cf-сорбита.
В 1889 г. Э. Фишер сделал важнейший шаг в области синтеза
Сахаров. Используя циангидринную реакцию Килиани, он
разработал метод восстановления лактонов гексоновых кислот
в соответствующие альдозы. Он применил этот метод для
наращивания углеродных цепей углеводов различных типов. Наиболее
эффективным было получение не встречающейся в природе
/-глюкозы из Z-арабинозы через промежуточное образование
Z-глюконовой кислоты.
В 1891 г. Э. Фишер разработал схему определения стереохими-
ческих формул моносахаридов в соответствии с теоретическими
положениями теории Вант-Гоффа—Ле Беля и собственными
экспериментальными данными. Эти работы стали не только
основополагающими в теоретической химии углеводов, но и
первыми фундаментальными стереохимическими обобщениями,
послужившими образцом для создания аналогичных схем для
других групп соединений, обладающих асимметрическими
углеродными атомами. Э. Фишер сам позднее распространил их на
область аминокислот.
Этим вклад Фишера в химию углеводов не ограничился. Он
53

стал основоположником синтетической химии оптически активных
соединений. В начале XX в. его интересы сместились в область
химии гликозидов, а затем в неизведанную новую область — химию
ферментов. Исследования гликозидов были начаты им еще в
1893 г. синтезом а-метилглюкозида. На следующий год В. Альберда
ван Экенштейн получил его изомер — р-глюкозид. Для этих двух
глюкозидов была доказана циклическая структура. Изучение
гликозидов привлекло внимание Фишера к разнообразным
оптически активным природным веществам. Эти знания позволили
ему позднее перейти к попыткам получить синтетическим путем
оптически активные аминокислоты.
Исследования Э. Фишера в области химии углеводов привлекли
внимание во всем мире. Немецкие, английские, американские,
голландские химики стали осваивать еще не обработанные участки
огромного поля исследований, намеченного Э. Фишером. 3. Скрауп,
например, разрабатывал проблему таутомерии углеводов. Были
сделаны открытия новых углеводов. В. Альберда ван Экенштейн
и Й. Бланксма открыли 1-рибозу, Ф. Левин и У. Джекобе
обнаружили d-рибозу как постоянный компонент нуклеиновых кислот.
Значение исследований Э. Фишера в области химии углеводов
было исключительно высоко оценено во всем мире. В 1902 г. ему
была присуждена Нобелевская премия — вторая в истории химии
(первым лауреатом Нобелевской премии по химии был Я. Г. Вант-
Гофф, получивший ее в 1901 г.). Э. Фишер открыл, таким образом,
обширный ныне список биохимиков — Нобелевских лауреатов.
Однако следующий цикл его исследований — изучение принципов
строения белков и химии аминокислот и пептидов, а также
исследования ферментов — можно смело назвать вершиной
теоретической и экспериментальной органической химии рубежа
XIX—XX вв., а также одним из краеугольных камней
формирующейся биологической химии.
Э. Фишер начал свои исследования белков по широкому,
четко продуманному плану. Проанализировав все данные по химии
белков, накопленные его предшественниками, он сделал допущение
об аминокислотном строении белков.
Попытки представить структурные формулы белков
предпринимались уже в 60—70-х годах XIX в. сразу вслед за созданием
теории строения органических соединений. Одним из первых это
сделал русский биохимик А. Я. Данилевский. Его гипотеза
строения белка, получившая название «теории элементарных рядов»,
также исходила из представлений об аминокислотах как
важнейших (но не единственных) компонентах белковых молекул.
Данилевский начал свои исследования еще в 1860-х годах.
Основным путем для изучения строения белков Данилевский избрал
детальный анализ особенностей биуретовой реакции — важнейшей,
по его мнению, пробы на белки, которую к тому же давали и
некоторые продукты их распада. Эта реакция в 1857 г. польским
химиком Г. Петровским была отнесена к числу специфических
реакций на белок [64].
54

\ыш*~
АЛЕКСАНДР ЯКОВЛЕВИЧ
ДАНИЛЕВСКИЙ
(1838-1923)
Основное внимание
Данилевский обратил на изучение
продуктов неполного распада
белков — протеоз и пептонов,
пытаясь доказать, что
устойчивые к различным
гидролитическим воздействиям осколки
белковой молекулы содержат
структуру, которую он
назвал «углеазотным комплексом»
(_N_-C-N-C-N-C-). В
простейшем виде этот комплекс
мог быть изображен, по
Данилевскому, следующей
формулой:
R'-NH-CO-NH-CO-R".
Этот комплекс, как он думал,
обеспечивает биуретовую
реакцию, а к нему присоединяются
аминокислотные остатки,
обусловливая индивидуальные
свойства белков.
В процессе своих
исследований Данилевский сделал
важное допущение. На основании
определений содержания серы в белках он вывел следующую
эмпирическую формулу белка:
С?2бН1 171 N194O214S3.
Эта формула резко изменила представления о размерах
белковой молекулы и поставила вопрос о существовании именно
молекул белка, а не неких неопределенных «частиц»,
«комплексов» или представлений о том, что вся протоплазма клетки
может являться одной гигантской молекулой белка.
Основная ячейка белковой молекулы («мономер»), по
Данилевскому, имела следующее строение:
R—NH—CO—NH—CO—NH—CH2—СООН.
L—биурет h- =rL глицин 1
Вместо глицина могла быть любая другая из известных тогда
аминокислот. Такие «углеазотные ряды» могли соединяться
с образованием связей двух типов: в результате взаимодействия
или двух карбоксильных групп, или амино- и карбоксильной
группы. Последнее допущение привело к неправильному
утверждению, что Данилевский открыл «пептидную связь».
Структурная теория была использована и в создании других
теорий строения белков (уреидная теория П. Шютценберже,
1876 г.; теория «киринов» М. Зигфрида, 1903 г.). Однако эти
55

гипотезы были гораздо хменее обоснованны, чем даже теория
Данилевского.
Непосредственным предшественником Э. Фишера, пытавшимся
представить устройство белковой молекулы, был А. Коссель,
крупнейший специалист по препаративной химии белков на
рубеже XIX—XX вв. Изучая основные белки — протамины и гисто-
ны, он склонялся к мысли об исключительной роли в построении
молекулы белка аминокислот. Он высказал также интересные
соображения об общем принципе устройства белковой молекулы:
о наличии в ней «ядра», окруженного достаточно лабильно с ним
связанными аминокислотными остатками.
Э. Фишер учел данные своих предшественников, однако первое,
что он сделал, это наметил наиболее вероятные связи, которыми
могли быть соединены аминокислоты в молекуле белка. Из них он
выбрал амидный тип связи, наиболее отвечавший всем имеющимся
данным, и на доказательстве амидного соединения аминокислот
сосредоточил все свое внимание.
План Фишера при исследовании проблемы строения белка
сводился к решению четырех основных задач: 1) качественному
и количественному определению конечных продуктов полного
гидролиза белковых веществ; 2) установлению строения этих
конечных продуктов; 3) соединению аминокислот в возможно
большее число разнообразных белковоподобных соединений
со связями амидного типа; 4) сравнению таких синтетических
соединений с природными белками и продуктами их частичного
разложения.
Первая и вторая задачи представляли собой, по существу,
создание аналитической и синтетической химии белковых веществ.
Все задачи Э. Фишер решал практически одновременно, хотя
они и представляли собой некую логическую последовательность.
Наиболее элементарной из перечисленных проблем казалась
задача исследования строения аминокислот, но она была
элементарной лишь в сравнении со всей проблемой химии белка. Основной
трудностью, стоявшей перед химиками, было отсутствие надежных
и достаточно простых методов получения определенных
оптических изомеров аминокислот для синтеза и идентификации
природных соединений. Оптические изомеры могли быть получены из
рацематов либо путем сбраживания природной формы (но тогда
в руках исследователей оставался только неприродный изомер),
либо путем механического разделения кристаллов изомеров —
классический метод Л. Пастера. Но этот путь был ограничен
способностью веществ давать достаточно крупные и хорошо
сформированные кристаллы.
Фишер попытался создать подходы к синтезу стереоизомеров
аминокислот. Он впервые использовал для разделения стерео-
изомеров принцип диастереоизомерии. В основе этого метода
лежала способность оптических антиподов соединяться с
оптически активным алкалоидом. Здесь Фишеру и пригодился опыт
работы с оптически активными углеводами и гликозидами.
56

Однако в случае аминокислот метод был достаточно удобным
и практически осуществимым. В частности, Фишер использовал
для разделения бензоилированные производные аминокислот,
которые лучше соединялись с алкалоидами. Метод бензоилирова-
ния аминокислот оказался не менее важным для развития химии
аминокислот и пептидов, чем для разделения стереоизомеров
(см.: [11, 22]).
Освоив метод разделения стереоизомеров аминокислот,
Э. Фишер приступил к созданию общих и частных хметодов их
синтеза. При этом он проявил себя мастером модификаций
известных методов. Но, в сущности, ему пришлось создавать специальные
методы для синтеза всех аминокислот: общие методы обладали
рядом существенных недостатков и решить с их помощью
поставленные задачи Фишер не мог. Особенные трудности ему
пришлось преодолеть при синтезе диаминокислот. Обычный
способ, аминирование бромпроизводных, которым всегда
пользовался Фишер, здесь оказался неприемлем, так как дважды
бромированные жирные кислоты образовывали циклические
соединения. Фишер смог обойти эти трудности и синтезировать
лизин, а, б-диаминовалериановую кислоту, используя фталильную
защиту, которую в конце синтеза снимал нагреванием с соляной
кислотой. В результате аминирование в а-положении проводилось
обычным образом — замещением брома, а образование б-группы
происходило при снятии защитной группы.
Оригинальные методы были разработаны им для синтеза
лизина, серина и ряда других аминокислот. Доказательством
связи серина с цистином и аланином (это было повторение уже
на структурном уровне работы Э. Крамера) было подготовлено
важное заключение, что основная масса аминокислотных остатков,
входящих в белковую молекулу, оптически активна и имеет общую
конфигурацию (/-форму) у а-углеродного атома.
При изучении продуктов разложения белков Э. Фишер
разработал принцип, определивший исследования
аминокислотного состава белков на все последующие десятилетия. Он считал,
что имеет смысл изучать только процесс полного распада белков,
но так, чтобы конечные продукты распада (аминокислоты)
не претерпевали существенных изменений.
Главной трудностью было разделение продуктов конечного
гидролиза белков и выделение этих продуктов для количественных
характеристик. Попытки провести фракционированную
кристаллизацию для разделения продуктов гидролиза, предпринятые до
Фишера, потерпели неудачу. Фишер прибег к фракционированной
перегонке эфиров аминокислот. Для этого хлоргидраты
аминокислот, полученные по методу Т. Курциуса, обработкой
концентрированной щелочью на холоду Фишер переводил в свободные
эфиры, которые заметно не омылялись. В эфиры переходили все
аминокислоты, за исключением растворимого в щелочи тирозина.
Возможность разгонки эфиров впервые сделал реальным полный
анализ всех продуктов распада белковых веществ. С этих работ
57

ТЕОДОР КУРЦИУС АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ
(1857-1928) ВЫШНЕГРАДСКИИ
(1851-1880)
Э. Фишера началась подлинная аналитическая химия белков
и аминокислот.
Впервые эфирный метод для анализа белков Э. Фишер
применил в 1901 г. С его помощью он определил аминокислотный
состав казеина: (см.: [63]). Насколько новый метод был
плодотворен, показывает тот факт, что с его помощью Фишер в короткий
срок открыл в составе белков несколько новых аминокислот,
и прежде всего аминокислоты пролин и оксипролин.
Использование эфирного метода позволило впервые понять, из каких
основных компонентов построены белки. Их аминокислотная
природа уже не подвергалась сомнению, а «пептонная» методология
ушла в прошлое.
Следующей проблемой стал принцип строения самой белковой
молекулы. Для ее решения Э. Фишер применил метод
экспериментального синтеза модельных соединений, основными
компонентами которых были бы аминокислотные остатки, соединенные
амидной связью (Э. Фишер ввел для нее название «пептидная
связь»). При этом он намеревался сравнить синтетические
пептиды с природными, выделенными из белковой молекулы при
ее частичном гидролизе.
В классической органической химии синтез рассматривался
как метод доказательства строения соединения. В химии белка
положение было иным. Строение белков было неизвестно даже
в принципе. Поэтому Фишер сделал синтез главным орудием
58

выяснения именно принципа строения этого важного природного
биополимера. Он прекрасно понял (и написал об этом статью
«Изомерия полипептидов», см.: [63, 346]), что молекула белка
обладает исключительной особенностью: являясь химическими
индивидами, белки в тоже время в силу способности к
образованию неисчислимого количества изомеров могут обладать
также биологической индивидуальностью. Каждый организм,
каждая клетка могут содержать белки, неповторимые по
строению, но функционально близкие.
Первые попытки получить амидопроизводные аминокислот
и синтезировать соединения, которые мы сейчас называем
пептидами, предпринял в 1882 г. Т. Курциус. Его работы не были
связаны с исследованиями белковых веществ, поэтому он не придавал
особого значения факту, что все синтезированные им пептиды
были замещенными по аминогруппе бензоильнымн группировками.
Свободных пептидов Курциус выделить не смог.
Фишер использовал опыт Курциуса, но для получения
свободных пептидов. В 1901 г. им (совместно с Э. Фурно) был получен
первый свободный дипептид в результате частичного
расщепления циклического производного — дикетопиперазина. Этим было
положено начало химии пептидов. В 1903 г. Фишер перешел
к попыткам создания общего метода синтеза пептидов. Этот метод
сводился к получению карбэтоксипроизводных этилового эфира
аминокислот — ключевого соединения для синтеза. Чтобы
обеспечить течение реакции в нужном направлении, он вводил защитную
группировку, которая препятствовала реакции аминогрупп с
карбоксилами. Подбор такой защитной группировки был достаточно
сложен: нужно было, чтобы она легко удалялась после завершения
наращивания пептидной цепи до желаемой длины.
Одновременно Фишер начал поиски метода, который позволял
бы соединять аминокислоты без защиты аминогруппы. Это было
связано с тем, что первый метод, получивший название хлорангид-
ридного, не оправдал ожидаемых надежд, так как не позволял
получать пептиды более или менее значительной длины, а также
благодаря плохому омылению N-карбэтоксила. Метод без защиты
был применен для синтеза глицилглицилглицина при
взаимодействии этилового эфира глицилглицина с хлорацетилхлоридом.
Но этот метод был пригоден только для аминокислот, способных
образовывать кристаллические хлоргидраты хлорангидридов
аминокислот при встряхивании суспензии аминокислот с пяти-
хлористым фосфором в ацетилхлориде.
Наибольших успехов Э. Фишер достиг, совершенствуя
разработанный им совместно с Э. Отто галогенацильный метод
синтеза пептидов. Применительно к удлинению пептидной цепи
эта реакция выглядела так:
PCL
X — CHRCOOH *Х — СНРСОС1
59

NH9CHR'COOH HC1
-^X - CHRCO - NHCHR'COONa-^
NaOH
NH
-+X — CHRCO - NHCHR'COOH—-i-
NHoCHRCO - NHCHR'COOH.
Вместо аминокислоты и пептида в реакцию можно было вводить
два пептида, и Э. Фишеру удалось таким образом получить пептиды
значительной длины, в том числе знаменитый октокайдекапеп-
тид — 18-членный пептид. В 1905 г. Э. Фишер со своим
сотрудником О. Варбургом, впоследствии лауреатом Нобелевской премии,
известным биохимиком, синтезировал оптически активный а-1-
бромпропионилхлорид. Это было сделано в связи с попытками
синтезировать пептиды из оптически активных аминокислотных
остатков. Впоследствии Фишер смог получить /-аланилглицин.
Э. Фишер внес и еще одно существеннейшее нововведение
в исследования пептидов. Однако оно настолько опережало свое
время, что получило развитие только в конце 40 — начале
50-х годов XX в. в работах Ф. Сенгера, приведших к расшифровке
строения первого белка — инсулина. Фишер предложил принцип
определения последовательности аминокислотных остатков в
пептидах, состоящий из различных аминокислот. Он метил концевую
аминогруппу каким-нибудь трудно отщепляемым маркером,
а затем, подвергнув пептид гидролизу, выделял ту аминокислоту,
с которой оставался связанным маркер. Это и была аминокислота,
расположенная в N-конце пептида. В качестве такого метчика
концевых N-аминокислот Э. Фишер использовал |3-нафталинсуль-
фонильную группу. Этим методом Фишер впервые сумел
расшифровать структуру выделенного им из гидролизата фиброина
шелка пептида, оказавшегося глицилаланином.
Суммируя результаты исследований Э. Фишера в области
аминокислот, полипептидов и белков, необходимо отметить ряд
важных обстоятельств.
Во-первых, особая роль, которую придал Э. Фишер синтезу.
Он использовал его не для доказательства определенного в
результате аналитических исследований строения, а как метод
проникновения в тайну строения. Кстати, ему удалось решить только
проблему принципов строения белков — до выяснения строения
индивидуальных белковых молекул должно было пройти еще
полвека.
Э. Фишер интуитивно, а затем уже с определенных
эмпирических и теоретических позиций учитывал принципиальное отличие
белков от всех известных в то время классов соединений. Он понял,
что наиболее важным является не установление деталей строения
какого-либо отдельного белка, а принципиальное решение:
действительно ли белки являются представителями особого
химического класса веществ с единым типом химической организа-
60

дни? Именно поэтому он настойчиво обращал внимание ученых
на изомерию пептидов. Ведь в то время господствовали взгляды,
согласно которым специфические свойства белковых веществ
относили за счет их физико-химической, в частности коллоидной,
природы, игнорируя химическое строение или даже считая,
что белки — вообще смеси различных, биологически не
индивидуализированных веществ.
Таким образом, Э. Фишер показал, что в биологию начинает
проникать принципиально новое мышление. До полной реализации
возможностей этого биохимического мышления было еще очень
далеко. Мало того, вопрос о возможности редукционистских
подходов к решению фундаментальных биологических проблем,
связываемых биологами с функционированием целого организма,
а в вопросах наследственности, как многие считали, вообще
выходящих за пределы возможностей морфологического, тем более
химического анализа, подвергался сомнению, рассматривался
как крайнее противопоставление витализму, механистическое по
своей сути.
Исследования Э. Фишера, прежде всего использование
необычным образом метода синтеза, должны рассматриваться как важное
решение новой хметодологической проблемы, которое было
использовано уже через несколько лет для решения проблем строения
другого класса биополимеров, а именно нуклеиновых кислот.
Причем именно робость в использовании того арсенала
методологических приемов, которые разработал Э. Фишер, не позволила
заметить биологическую индивидуальность нуклеиновых кислот —
важнейшее обстоятельство, открытие которого резко изменило
в середине XX в. ход развития химии и биологии, а затем и всего
естествознания.
Во-вторых, работы Э. Фишера, определившие тип строения
белковых веществ, подвели науку и к решению вопроса о первичной
структуре белковых веществ. Однако эти работы были реализованы
в конце 40 — начале 50-х годов XX в. Не меньшее значение для
последующей истории химии белка и биологии имели и
стратегические принципы, впервые разработанные Э. Фишером в его
синтетическом цикле пептидных исследований. Речь идет о
разработке таких приемов, которые позволили бы перейти к
направленному синтезу пептидов определенного строения. Это тоже
стало практикой сегодняшнего дня.
В результате работ Э. Фишера оказались установленными
следующие основополагающие факты. Оказалось, что все белки
состоят из остатков приблизительно двадцати аминокислот,
соединяющихся между собой в самых разнообразных сочетаниях,
что белки могут, таким образом, существовать в виде необозримого
числа изомеров. Фишер показал, что наиболее вероятная, а
возможно, и единственная форма связи аминокислотных остатков
между собой — это амидная, или пептидная, связь. Таким
образом, белки представляют собой длинные полимерные цепочки
из мономеров — аминокислот.
61

Вот это последнее положение и оказалось подвергнуто ревизии
практически сразу после работ Э. Фишера. Среди продуктов
гидролиза белков химики (в том числе и сам Фишер) обнаруживали не
только аминокислоты, но также циклические структуры, в которых
аминокислоты были соединены друг с другом двумя амидными
связями. Такие структуры получили название дикетопиперазинов.
Многие химики не могли примириться (точнее, понять
возможности) с представлением о белках как длинных цепочках. Им
казалось, что белки должны быть гораздо более компактными
соединениями и в их молекулах циклы должны играть гораздо большую
роль. Поэтому началась длительная проверка так называемой
дикетопиперазиновой гипотезы строения белка, главными
сторонниками которой стали ученик Э. Фишера Э. Абдергальден и
русский химик Н. Д. Зелинский. Однако их работы относятся уже
к следующему периоду развития биологической химии. А в начале
XX в. был проведен ряд исследований, целью которых было
доказательство того, что дикетопиперазины представляют собой
вторичные продукты, образующиеся при гидролизе белка. Причиной их
образования считали высокую реакционную способность
аминокислот и их повышенную способность к циклизации. Проверялась,
и очень тщательно, способность дикетопиперазинов
расщепляться протеолитическими ферментами. Они оказались
устойчивыми к действию таких ферментов, и для Фишера это было главным
аргументом против дикетопиперазиновой теории строения белка.
Об исследованиях Э. Фишера по ферментам мы подробнее
расскажем в следующей главе. Отметим лишь, что Э. Фишер
уделял много внимания и низкомолекулярным природным
соединениям. Последним циклом его исследований было изучение
строения дубильных веществ, очень трудной для исследования
группы соединений. Изучая химию гидролизуемых дубильных
веществ, Э. Фишер открыл новый класс соединений — депсиды,
являющиеся составными частями дубильных веществ. Он
синтезировал многие депсиды по следующей схеме:
НО-СбН4-СООН+НО-СбН4-СООН -
-НО-СбН4-СО-0-СбН4-СООН.
Исследуя дубильные вещества, он расшифровал гликозидную
природу таннина, предложив формулу, рассматривающую таннин
как пента-м-дигаллоилглюкозу:
CHOR-CHOR-GHOR~CHOR-CH-CH2OR,
! О 1
где Р-СО-СбН2(ОН)2--0-СО-СбН2(ОНз), т. е. радикал ле-ди-
галловой кислоты.
Эти работы — пример того влияния, которое оказало
распространение на область химии природных соединений, а через нее
на биохимию выводов и достижений теории строения органических
соединений.
На примере исследований алкалоидов и терпенов — давно из-
62

ФРАНЦ ГОФМЕЙСТЕР ИВАН ЯКОВЛЕВИЧ
(1850-1922) ГОРБАЧЕВСКИЙ
(1854-1942)
вестных групп природных соединений — удобно показать, как
изменялось соотношение органической химии и биохимии, как
формировалась подлинная химия природных соединений со своими
задачами и предметом, а также как модифицировались
взаимоотношения формирующейся биохимии с фармацией, фархмакологией.
Представить строение алкалоидов попытался А. Н. Вышнеград-
ский. Он предположил, что алкалоиды — производные пиридина
или хинолина, более простых органических оснований. Это
позволило А. Пикте ввести представление о «протоалкалоидах», что
показывает ход мысли химиков, начавших понимать, что
разнообразный мир природных соединений может быть сведен к основным
структурам, которые сами по себе совсем не обязательно нормально
присутствуют в растительных или животных организмах.
Вывод Вышнеградского оправдался лишь частично, однако
он сыграл важную роль в работах по синтезу алкалоидов. Так,
в конце XIX в. А. Ладенбург осуществил синтез кониина на
основании предложенного Вышнеградским метода восстановления
пиридина и его гомологов металлическим натрием в присутствии
спирта. В 1895 г. был синтезирован теофиллин, в 1897 г. — кофеин,
в 1898 г. — теобромин, а в 1903 г. — хинин. В этих работах также
важная роль принадлежит Э. Фишеру, особенно в первых трех
синтезах. Они положили начало прикладному выходу химии
природных соединений: начались разработки промышленных
синтезов алкалоидов. В России разработку технологии получения
алкалоидов начал в 1915 г. В. М. Родионов [65].
63

Анатомия химии алкалоидов заслуживает самостоятельного
исследования (см. работы В. Н. Рыжикова [65]). Во всяком
случае, исследования их строения и синтезы сыграли
исключительную роль в формировании ряда направлений органической химии
как таковой, прежде всего химии азотсодержащих гетероциклов.
Изучение структуры открытого в 1809 г. в табаке Л. Н. Вокленом
никотина, а также установление строения и синтезы кокаина,
выделенного в 1860 г. А. Ниманом из листьев коки, содействовали
прогрессу химии пиперидина (см.: [2]).
Изучение группы пурина было логическим сочетанием
развития химии мочевины и мочевой кислоты и исследований пуриновых
алкалоидов. Как много зависело в понимании генетических
соотношений отдельных, даже достаточно просто устроенных
природных веществ от точного знания их структуры, показывает
история синтезов мочевины. Еще в 1842 г. Ш. Жерар отрицал
возможность перехода от мочевины к мочевой кослоте. Но
И. Я. Горбачевский в 1882 г. осуществил первый синтез мочевой
кислоты именно на основе мочевины. При этом он не знал
структурной формулы ни мочевины, ни мочевой кислоты, которую он
получил сплавлением мочевины и глицина [66]. Правильная
структурная формула мочевой кислоты была предложена в 1885 г. Э.
Фишером. При этом Фишер считал синтез Горбачевского случайностью,
а значение формулы для синтеза отрицал, говоря, что она «не дала
мне при моих исследованиях ни одной определенной идеи для
опытов. Даже наоборот, все решающиеся факты были обнаружены
путем эмпирического наблюдения или же они исходили из более
старых экспериментальных данных» [67, с. 241].
Но картина резко менялась, когда тот же Фишер и его ученики
перешли к изучению строения и синтеза пуриновых алкалоидов.
Э. Фишер выполнил классические исследования по пуриновым
основаниям, причем после того как черновая работа была
проделана рядом опытных химиков: А. Штреккером, установившим
ряд отношений между пуриновыми основаниями, и
алкалоидами — теобромином, кофеином; Л. Медикусом, предложившим
формулу пуриновых оснований из которых ошибочной
впоследствии оказалась только формула гуанина. Э. Фишер в качестве
исходного вещества, при окислении которого получают мочевую
кислоту и родственные соединения, принял пурин, для которого
постулировал структурную формулу:
:{^
N X NH
I II I
В 1895 г. он вместе с Л. Ахом синтезировал теофиллин, исходя
из двуметилированной мочевой кислоты. Фактически это был
синтез и кофеина, так как было известно, что метилирование
64

теофиллина ведет к кофеину. Теобромин был синтезирован им
позднее в 1897 г., а в 1898 г. был синтезирован пурин, и это был
уже переход от классической химии природных соединений
к общей органической химии.
В этих работах Фишер как бы опроверг самого себя, свое
критическое отношение к теоретическим возможностям структурной
химии. Скептическое отношение к интерпретации синтеза
мочевины, возможно, было результатом лишь основанной на гигантском
опыте интуиции ученого. Для нового же поколения химиков
и биохимиков теория строения стала обязательной лоцией, без
которой дальнейшее движение вперед было уже немыслимым.
Примером такого теоретического подхода к решению вопроса
о строении белков следует назвать работу Ф. Гофмейстера [68],
который одновременно с Э. Фишером выдвинул гипотезу об амид-
ной связи как главной в соединении аминокислотных остатков
в белковой молекуле. Его работа не была подкреплена никакими
экспериментальными доказательствами, но он настолько хорошо
разобрал все трудные вопросы химии белков, что его считали
наравне с Э. Фишером создателем пептидной теории строения
белка. Однако заслуги Э. Фишера безусловно предпочтительнее не
только потому, что он принял на себя все бремя доказательств
правильности пептидной теории, но и потому, что он оценил весь
объем этих доказательств. Без них же пептидная гипотеза осталась
бы остроумной спекуляцией. Поэтому именно Э. Фишер с полным
правом считается основателем химии белковых веществ.
5 А. Н. Шамин

ГЛАВА II
ФОРМИРОВАНИЕ ЭНЗИМОЛОГИИ
ПРОБЛЕМА ПРИРОДЫ БИОКАТАЛИТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Изучение химических процессов, протекающих в организмах,
к середине XIX в., было прежде всего сосредоточено на попытках
выяснить характер достаточно общих проявлений
жизнедеятельности: дыхания и пищеварения, а также брожения и гниения.
Сложились представления, согласно которым пищеварение и особенно
дыхание рассматривались как процессы, обеспечивающие
жизнедеятельность — снабжение организмов пластическими
материалами и энергией. Дыхание прямо трактовалось как явление,
аналогичное горению (медленное горение). Брожение и гниение
рассматривались как некие модели более общих по своим
характеристикам процессов, приводящих к тем или иным химическим
превращениям веществ под воздействием биологических факторов.
Существовали точки зрения, отделяющие процессы брожения
и гниения от процессов жизнедеятельности, рассматривающие
их как чисто химические явления, осуществляющиеся только
в специфических условиях в присутствии живых организмов.
Процессы новообразования веществ в организмах, или, как мы
назвали бы теперь, биосинтезы, оказались отодвинуты на второй
план и поставлены в зависимость от решения более общей
проблемы: какова природа вообще всех процессов, протекающих в
организмах.
После создания Ю. Либихом теории ферментации стало ясно,
что решение общего вопроса о природе жизнедеятельности
находится в зависимости от признания химической природы как ка-
талитических,так и биокаталитических процессов. При этом вопрос
приобретал конкретный характер: на данном этапе он зависел от
того, как будет решен вопрос о природе возбудителей брожений.
К 1856 г. к исследованиям природы брожения приступил
Л. Пастер. Итоги своих первых экспериментов и размышлений
он доложил через год «Обществу науки, сельского хозяйства
и искусства» в г. Лилль, а еще через год появился его «Мемуар
о молочнокислом брожении» [1]. Показательно, что Пастер
подчеркнул вступление в область физиологической химии: «То, что я
начал изучение вопроса физиологической химии, далекого на
первый взгляд от моих прежних исследований, может вызвать
некоторое удивление. Однако оно связано с моими прежними
исследованиями самым непосредственным образом» (цит. по [2, с. 20]).
В своих работах, посвященных брожениям, Л. Пастер развил
три положения. Во-первых, он высказал идею, что живой организм
является «модификатором химического сродства». Во-вторых,
66

он подчеркивал, что таким модификатором всегда является
целостный организм — бактериальный или дрожжевая клетка.
В-третьих, он считал, что главным признаком такого целостного
организма-модификатора является «организация». В этом контексте,
как правило, он использовал термин «фермент», понимая под ним
живой одноклеточный организм — возбудитель того или иного
типа брожения. Иное употребление термина «фермент» всегда
сопровождалось пояснениями.
Главный тезис, который отстаивал Пастер, сводился к
следующему: «На данном этапе моих исследований. . . я
придерживаюсь того мнения, что брожение проявляется всегда с жизнью,
с организацией глобул (т. е. микроорганизмов. — .4. ZZ7.), а не
в связи со смертью, с гниением этих глобул. Брожение не является
контактным (т. е. каталитическим. — А. Ш.) процессом, при
котором превращение сахара происходит в присутствии фермента,
ничего ему не давая и ничего от него не беря. Это последнее
утверждение, как мы увидим вскоре, противоречит опыту» [1, с. 17].
Это было энергичным отрицанием положений Берцелиуса,
Либиха и других химиков, придерживающихся взглядов на
каталитические и соответственно биокаталитические процессы как
контактные явления, и, безусловно, требовало серьезных
экспериментальных подтверждений. При этом Пастер прежде всего
сосредоточил внимание на условиях развития
организмов-модификаторов. Он показал, какого рода «питание» для них требуется,
в частности, независимость их роста от присутствия органического
азота, заменив его на виннокаменнокислый аммоний. Он точно
определил, какие изменения претерпевает сбраживаемое вещество,
показав, в частности, и избирательную сбраживаемость стерео-
изомеров некоторых веществ (чем впоследствии пытался
воспользоваться Э. Фишер) в своих асимметрических синтезах). Однако
Пастер в своих взглядах оставался на позициях именно
физиологической химии, а не современной биологической химии. В
традициях физиологической химии он изучал суммарные химические
эффекты физиологических процессов, протекающих в целостном
организме. Было лишь две особенности: первая — организм был
одноклеточным, вторая — эти суммарные эффекты проявлялись
в виде видоизменения среды.
Таким образом, первая фаза дискуссии, в которой
противостояли друг другу Ю. Либих и Л. Пастер, разворачивалась в
декорациях физиологической химии. Основным вопросом ее, однако,
была методологическая проблема. Методология Либиха не
закрывала путь к изучению деталей химических процессов,
протекающих в живых, подчеркиваю, живых организмах. Это была
редукционистская методология, ведущая к формированию биохимии.
Методология эта основывалась на фундаментальном утверждении:
все процессы жизнедеятельности — суть каталитические
процессы, химические по своей природе. Проникновение в тайны
жизни на путях реализации этой методологии не исключало,
а делало вполне закономерным изучение отдельных таких реак-
5*
67

ЛУИ ПАСТЕР МОРИЦ ТРАУБЕ
(1822-1895) (1826-1894)
ций, выяснение сочетания их в системы большей или меньшей
степени сложности. Методология Паетера, по определению, была
ограниченной. Смерть организма, гибель клетки делали
бессмысленными любые заключения о взаимодействии любых включенных
в эту клетку веществ. Понятия «организации», «организованного
фермента» делали бессмысленным химическое моделирование
жизненных процессов.
Ю. Либих считал бесплодным и смехотворным, почти
знахарским, объяснение Пастером различных процессов, происходящих
в органических средах, действием специфических
микроорганизмов. Он считал, что это даже худшее объяснение, чем простое
упоминание «каталитической», или «жизненной силы», как чего-то,
обеспечивающего жизнедеятельность, но не объясняемого в химических
категориях. Он не мог себе представить, чтобы столь хорошо
изученная химическая реакция, как, например, окисление спирта
в уксусную кислоту, могла быть определена как проявление
жизнедеятельности микроорганизмов без каких-либо иных
конкретных химических объяснений. Он не мог также согласиться
с тем, что микроорганизмы могут осуществлять процессы,
недоступные химии.
Он был в этом не одинок, и стремительный прогресс
органического синтеза показывал, что деятельность химиков была
ориентирована на овладение теми возможностями «творения»,
которыми обладала природа. Поэтому ни на Либиха, ни на его последо-
68

вателей не производили впечатления и рассуждения о «диссиммет-
рии» и т. п. Химия в лице Вант-Гоффа и Ле Беля уже вступила
на путь познания этих явлений, а не за горами были и попытки
асимметрического синтеза. Крупнейший историк органической
химии Г. В. Быков писал так: «В рассматриваемый период
необычайное развитие по сравнению с пионерскими работами Пастера
приобрел асимметрический синтез, особенно в 90-х годах (Э.
Фишер, Марквальд, Маккензи и др.)» [3, с. 297].
И хотя Либиха следует относить к числу крупнейших
представителей последних этапов физиологической химии, а не к числу
основоположников современной или классической биохимии,
именно он в это время был очень близок к правильному
объяснению процесса, которое было дано только в конце XIX в. после
работ Э. Бухнера. Он писал: «Возможно, это только корреляция
между физиологическихМ процессом и явлением брожения,
проявление деятельности в живой клетке веществ, которые, благодаря
некоторым специфическим действиям, аналогичным
производимым эмульсином на салицин и амигдалин, вызывают разложение
сахара и других органических молекул. В соответствии с такой
точкой зрения физиологический процесс должен быть неизбежно
порождением этого вещества, но не должен связываться с
брожением» [4, с. 6].
Это было написано Либихом незадолго до смерти, в 1870 г.,
но уже в 1858 г. М. Траубе, а в 1860 г. М. Бертло высказывали
и очень четко мысль, что результаты жизнедеятельности в той или
иной форме следует рассматривать как результат деятельности
специфических ферментов, вырабатываемых или содержащихся
в организме. Это положение было очень важным развитием двух
линий познания процессов жизнедеятельности. Первая —
углубление представлений К. Бернара о сложности процессов,
протекающих в организме, вторая — углубление представлений о
природе ферментативных, биокаталитических процессов. Оно было
очень важно еще и потому, что предполагало реализацию четкой
методологической линии: исследование таких изолированных
процессов совершенно аналогично тому, как это делалось в случае
химических реакций. Правда, все эти рассуждения касались
только реакций, связанных с распадом, разложением веществ.
Кроме того, общие представления о катализе совершенно не были
подкреплены какими-либо экспериментальными данными о
действии внутриклеточных ферментов. Это надо учитывать, оценивая
тот факт, почему взгляды Ю. Либиха, М. Траубе и X. Шёнбайна
(см. [5, 6]) получили столь ограниченное распространение среди
биологов. М. Стефенсон писала: «Физиологический подход
Пастера к проблемам микробиологии оказался столь успешным,
а гипотеза Траубе, построенная на понятиях химии энзимов,
столь же правильная и значительно более исчерпывающая, успеха
не имела» [7, с. 17]. Действительно, работы Пастера отвлекли
внимание от публикаций мало известного тогда немецкого химика
Морица Траубе, которому биохимия обязана упорядочением
69

многих представлений, легших в основание учения о биокатализе,
а также введением термина «окислительный фермент».
В 1858 г. М. Траубе дал первое краткое изложение своей
теории действия ферментов [8], затем развил ее в специальной
монографии [9].
Траубе значительно более определенно, чем все его
предшественники, определил ферменты как индивидуальные химические
вещества, которым он приписывал белковую природу. Он
отказался от представлений Лнбиха о том, что ферменты — это тела
в состоянии разложения, индуцирующие процессы расщепления
в организмах. Но он пошел значительно дальше гипотезы
Т. Шванна, получившей абсолютное развитие в трудах Л. Па-
стера, о том, что ферментативная активность — результат
действия целостных живых организмов. Траубе подчеркивал, что
ферменты, скорее всего, являются причиной наиболее важных
биохимических процессов, причем их активность далеко не
ограничивается низшими формами жизни, а свойственна всему
живому.
Он впервые задумался над тем, как образуются ферменты
в организме. Он полагал, что активные ферменты в основной
массе своей являются продуктами превращений белков,
обусловленных окислением последних. Действие ферментов было связано,
по его представлениям, в первую очередь также с окислительными
процессами, к которым так или иначе можно было свести многие
превращения в организме. В то же время Траубе допускал, что
в живых клетках в определенных условиях роль ферментов могут
играть и другие органические и неорганические вещества. К эти*м
факультативным биокатализаторам он относил те вещества, на
которые обращал внимание уже Шёнбайн. К ним он причислил
металлы, такие, как платина, медь и т. п., а также органические
соединения, способные переносить кислород с одного соединения
на другое.
Он был настолько уверен, что природа биокаталитических
процессов не отличается от природы обычных реакций, что создал
целую серию модельных систем, исследование которых должно
было помочь пониманию течения процессов в организме.
Процессы, аналогичные брожению, он пытался воспроизвести в
системе индиго—серная кислота. Процессы разложения сахара он
пытался воспроизвести в присутствии платиновой черни и воды.
Создание первой общей теории ферментативного действия было
использовано Траубе и для создания первой классификации
ферментов. Эта классификация была основана на упомянутом
выше принципе — допущении возможности сведения всех
биокаталитических реакций к окислительным.
Траубе делил ферменты на три класса: «ферменты тления»,
непрочно соединяющиеся с кислородом и способные передавать
кислород другим, трудно окисляющимся веществам; «ферменты
гниения», вызывающие процессы, связанные с восстановлением
некоторых соединений в результате выделения водорода из под-
70

вергающихся гниению веществ, и * восстановительные ферменты*,
соединяющиеся с кислородом воды одновременно с образованием
водорода, вызывающего восстановление особо устойчивых
соединений. Наибольшее значение Траубе придавал понятию
«ферменты тления». К этой группе он относил все ферменты,
катализирующие реакции окисления в организме. При этом он различал
реакции, включающие кислород воздуха или кислород, связанный
с различными веществами, например углеводами. Это был гораздо
более перспективный путь к познанию процессов анаэробиоза,
чем тот, который разрабатывал Пастер. Лишь соединение этих
двух путей привело к блестящим работам С. П. Костычева. Траубе
различал также реакции переноса, разложения и окисления,
которые он отделял от брожения, рассматривая последнее как
процесс более сложный, по меньшей мере двухфазный. В то же время
Траубе ввел подразделение ферментов на «живые» и
«гнилостные», подразумевая, что первые действуют в живом организме
на вещества в процессе обмена, вторые лишь разлагают ткани
умерших организмов.
Траубе пытался получить систему экспериментальных
подтверждений своей теории. Он изучал каталитическую активность
тканей растений, рассматривая все ферментативные процессы
как химические. Изучая вытяжки из тканей картофеля, он
пытался выделить индивидуальные ферменты экстрагированием
и очистить их переосаждением спиртом, что ему частично удалось:
полученные им препараты обладали биокаталитической
активностью.
В 1874 г. он писал: «Ничто не противоречит предположению,
что протоплазма растительных клеток сама. . . содержит
химические ферменты, которые вызывают спиртовое брожение сахара»,
и далее, что «активность этих ферментов проявляется лишь тогда,
когда они связаны в клетке и, таким образом, нет средств
обнаружить их в настоящее время изоляцией ферментов из клеток без
разрушения последних. В присутствии воздуха ферменты
окисляют сахар, перенося кислород с одной атомной группы молекулы
сахара на другую, давая спирт как продукт восстановления и
двуокись углерода как продукт окисления» [10, с. 886].
Точка зрения Пастера сразу вызвала резкие возражения
химиков, которые видели более глубокие возможности в
редукционистских программах биохимии. В 1859 г. как крайне
виталистическую охарактеризовал позицию Пастера крупнейший химик,
создатель органического синтеза М. Бертло [11]. Это послужило
началом продолжительной дискуссии между ними, которая имела
серьезное значение для утверждения в науке представлений о
биокаталитических процессах как химических реакциях. При этом,
как это ни парадоксально, Пастер, который был прав относительно
конкретного предмета спора, объективно сыграл отрицательную
роль в утверждении правильных представлений в этой области,
а Бертло, заблуждавшийся в толковании экспериментов Пастера,
оказался на более правильных позициях в общей оценке явлений.
71

Начиная с 1860 г. М. Бертло тщательно проверял все те
утверждения Пастера, которые касались толкования химических
механизмов изучаемых процессов. В 1860 г. он проверяет утверждение,
что инверсия тростникового сахара при брожении не вызывается
янтарной кислотой — побочным продуктом реакции, т. е. является
процессом чисто химическим, а не связанным с действием
«организованного фермента». Это был удар в самое чувствительное
место построений Л. Пастера, в его рассуждения о важной роли
диссимметрии живого вещества в возбуждении различных стерн-
ческих эффектов. Этому Пастер приписывал самое важное,
характеризующее значение в проявлениях жизнедеятельности.
ДИСКУССИЯ Л. ПАСТЕРА с М. БЕРТЛО и К. БЕРНАРОМ
М. Бертло принадлежит первая вполне осознанная программа
решения возникших противоречий. Он понял, что если удастся
доказать наличие в клетках растворимых ферментов, которые
смогут вне ее в выделенном виде осуществить хотя одно из
превращений, относящихся к категориям брожений, то концепция
Пастера рухнет. Поэтому он стремился получить из клеток дрожжей
бесклеточный экстракт, который мог бы быть очищен
переосаждением спиртом без потери ферментативной активности. Это было
важное указание на то, что дрожжи, живые они или не живые,
содержат растворимые ферменты помимо тех нерастворимых,
которые, как считал Бертло, осуществляют брожение. На
основании этих экспериментов он утверждал, что нельзя ставить знак
равенства между ферментом и живым микроорганизмом.
Пастер весьма энергично отстаивал противоположную точку
зрения и возражал Бертло. Он, в свою очередь, возмутился
распространением термина «фермент» на растворимые вещества,
способные инвертировать сахар. Пастер писал: «Что касается меня,
когда речь идет о тростниковом сахаре или пивных дрожжах,
я называю ферментом только то, что вызывает брожение сахара,
другими словами, что приводит к образованию спирта, двуокиси
углерода и т. д.» [12, с. 1083]. В другом сообщении он писал,
что называет спиртовым брожением то брожение, которому сахар
подвергается под действием фермента, носящего наименование
пивных дрожжей. Следует иметь в виду эти высказывания Пастера
и отдавать себе отчет в том, что споры в те годы носили и
терминологический оттенок. Научная терминология нового
направления — энзимологии еще не существовала, как не существовало
еще и самого направления и термина «энзим», введенного только
в 1878 г.
Энергичная деятельность Пастера и его сторонников привела
к появлению новой, по существу, первой после создания научной
химии классификации ферментов, которая просуществовала
вплоть до конца XIX в. Ферменты стали делить на две группы:
«организованные», или нерастворимые, ферменты, которыми
считались сами живые организмы, способные вызывать процессы
72

КЛОД БЕРНАР
(1813-1878)
брожения, и
«неорганизованные», растворимые, ферменты,
такие, как диастаз, эмульсин,
пепсин. Классификация М. Тра-
убе распространялась именно на
последние.
В процессе
экспериментальных исследований, проводимых
обеими сторонами,
вырабатывалась рациональная точка зрения
на те процессы, которые в
пробирке или в бродильных чанах
исследовались как химиками,
так и биологами. Обобщение
этих представлений позволило
распространить чисто
химическое толкование процессов,
происходящих в живых
организмах, на клетку. Л. Пастер
писал: «Мы были вынуждены
допускать, что образование
спирта и углекислого газа из
сахара, одним словом, спиртовое
брожение — это химическое
действие, связанное с
растительной жизнью клеток (курсив наш. — A. ZZ/.), которое может очень
различаться по своей природе, и что это имеет место в момент,
когда эти клетки, утратив способность свободно поглощать
материал для питания их, с помощью дыхательного процесса. . .
продолжают жить, используя окисленные вещества, которые, подобно
сахарам или другим неустойчивым веществам, выделяют тепло
при их разложении. Характер фермента представляется нам,
таким образом, не как специальная частная сущность и не как
частный орган, но как общее свойство живой клетки» (цит. по: [13,
с. 85]).
Таким образом, разногласия касались объяснения скоордини-
рованности действия ферментов в клетке, которое было не только
недостижимо для химии того времени (кинетика химических
реакций еще не существовала), но и которое трудно было даже
себе представить на основании скудных данных, которыми
располагала наука. С этим связано и то, что Пастер не видел
принципиального отличия брожения от дыхания, хотя и дал выдающееся
определение аэробных и анаэробных процессов.
Объяснениями Пастера были неудовлетворены не только
химики. Теорию Пастера не принял крупнейший физиолог того
времени Клод Бернар. Выступление К. Бернара [14] оказало
существенное влияние на дискуссию между Пастером и Бертло.
Для Пастера это был сильный удар, для Бертло — существенная
поддержка, тем более что исходила она от биолога, а не химика,
73

которых традиционно уже обвиняли в непонимании
«биологической специфики» проблемы, «механицизме» и т. п. Это был очень
эмоционально окрашенный эпизод в дискуссии, но, по существу,
точка зрения К. Бернара отражала неудовлетворенность общими
концепциями природы ферментативных процессов в большей
мере, чем итогами конкретных исследований Пастера и его
последователей.
Проблема ферментативного действия в течение многих лет
привлекала К. Бернара. Он считал, что она тесно связана с
несколькими важными проблемами общей биологии и полагал, что
ее решение является ключОхМ к познанию сущности важнейших
процессов обмена веществ в организме, но главное — к
постижению их сложности и многоступенчатости.
Бернар критиковал концепцию Й. Я. Берцелиуса, считая
«каталитические силы», «каталитические действия» словесными
объяснениями, не проясняющими общую картину. Он полагал,
что ферхмент (биокатализатор) должен отличаться от катализатора
по самому главному признаку: фермент не должен быть
безразличен к реакциям, которые он осуществляет. В чем должно
выражаться это «небезразличие», по мнению К. Бернара? В чисто
химических категориях: в нарушении стехиометричности участия
фермента в реакции. Он полагал, что свидетельством правильности
этой точки зрения являются описания «истощения активности»
диастаза, с одной стороны, и увеличение активности дрожжей
в процессе спиртового брожения — с другой.
Наиболее полно эта точка зрения Бернара была выражена
им в 1875 г., когда была опубликована лекция, в которой он
сопоставил физиологические процессы с их физико-химическими
толкованиями. При этом он, хотя его исходная посылка об
исключении ферментов из числа внестехиометрических агентов была
неверна, сделал прозорливое заключение о том, что на ряд вопросов
биологической науки не может быть дан «физиологический»
ответ. К числу таких вопросов он отнес и брожения как процессы,
тесно связанные с проблемой действия ферментов. Он считал,
что этот вопрос требует изучения химического строения
дрожжевых клеток, для того чтобы внутри них найти вещества, которые
обладают свойством сбраживать сахар. Другими словами, он
ратовал за отыскание химической, а не физиологической
причины ферментативных явлений, учитывая, что все продукты
различных ферментативных процессов могут быть получены
с помощью химических реакций [15]. Это была наиболее ясно
сформулированная программа формирования биологической
химии, ценность которой увеличивалась благодаря тому, что
принадлежала она крупнейшему представителю эксперименталь-
биологии середины XIX в.
Обращение К. Бернара к этим проблемам произвело
чрезвычайно сильное впечатление на его современников. Это
впечатление было усилено следующим событием. 10 февраля 1878 г. К.
Бернар умер, а через несколько дней, разбирая бумаги покойного
74

учителя, А. д' Арсонваль нашел среди них наброски плана
экспериментальных исследований по этому вопросу. Хотя то были
лишь наброски, значение их было столь велико, что ученики
решили опубликовать их, а М. Бертло снабдил введением [16].
Опубликование этих материалов укрепило позиции Бертло и
сильно задело Пастера, так как основное их содержание нельзя
было рассматривать иначе, чем призыв к пересмотру наиболее
общих результатов исследований Пастера по ферментам и фермен-
тациям. Дискуссия между Пастером и Бертло разгорелась вновь.
При этом, хотя непосредственно она касалась частных вопросов
трактовки тех или иных химических процессов, происходящих
при брожениях, по существу, она все более сводилась к
признанию существования внутри клетки ферментов, способных
осуществлять столь важные реакции, как брожения различных типов.
Напомним, что химики, более искушенные в возможностях
химического эксперимента, отдавали себе отчет в сложности
протекания любой химической реакции. Этот рано
сформировавшийся подход позволил X. Шёнбайну еще в конце 1860-х годов
высказать одну из наиболее правильных точек зрения на
разногласия между Пастером и его противниками. Его утверждение,
что «несравненно важнее знание относительно изменений, какие
испытывают простые вещества во время этих (промежуточных. —
Л. Ш.) актов, чем знание их конечных результатов, т. е.
полученного соединения или разделения материи» [17, с. 10], является
первым шагом к программе исследований химической статики
и динамики организмов.
Пастер не смог удержаться от возражений на посмертную
публикацию Бернара, хотя даже многие его друзья считали это
неэтичным. Пастер провел серию экспериментов и опубликовал
заметку под названием «Критическое изучение посмертного
письма Клода Бернара относительно брожения» [18]. После этой
публикации спор между Пастером и Бертло принял форму
обвинений и опровержений, методично публикуемых противниками.
Бертло настойчиво искал возможность дать чисто химическое
толкование механизмам процессов брожения. Он, в общем
обоснованно, считал, что можно создать «химическую модель» этого
да и любого обменного процесса. Пастер отрицал саму мысль
о необходимости существования растворимых ферментов,
участвующих в брожении. «В настоящее время я не вижу никакой
необходимости ни в существовании этих ферментов, — писал он, —
ни в полезности их функционирования в этом типе брожения.
Почему мы должны действие диастаза, которое является лишь
явлением гидратации, смешивать с действием организованных
ферментов или наоборот? Но я не вижу, что присутствие этих
растворимых веществ, если оно подтвердится, сможет как-либо
изменить заключения, следующие из моей работы. . . даже если
спирт образуется с помощью электролитического действия» [18,
с. 128]. Пастер считал, что различия между «типами брожений»
носят принципиальный характер, не допуская мысли, что это лишь
75

различия в деталях или конечных фазах принципиально общих
механизмов обменных процессов. Химики же были полностью
готовы к восприятию такой точки зрения.
Спор был-закончен 10 февраля 1879 г., когда в речи на
собрании Парижской академии наук Пастер обратился к Бертло со
словами: «Как может быть, что мой ученый друг не понимает, что
выводы, которые сделаны из работ того или другого из нас,
не могут служить предметом дискуссии до тех пор, пока новые
факты, появившись, не опрокинут их? Как может быть, что г.
Бертло не понимает, что только время — судья в этом споре и притом
высший судья? Как может быть, что он не признает, что приговор
времени я никогда не оспорю?» [19, с. 261].
Д. Кейлин в своем историческом исследовании проблем
клеточного дыхания отметил потом, что если бы Пастер испытывал
безграничное доверие к приговору времени, он вряд ли был бы
озабочен публикацией книги более чем в 130 страниц для защиты
своей позиции против нескольких рассеяных заметок умершего
К. Бернара (см.: [13]).
Спор остался не решенным: ни Пастер, ни Бертло не обладали
решающими доказательствами своей правоты. Однако появление
работ X. Шёнбайна (см.: [20]), М. Траубе (см.: [21]) и др.
укрепляло представление о биокаталитических процессах как
разновидности процессов химических.
ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ХИМИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ
БИОКАТАЛИТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
В последней четверти XIX в. исследования ферментов все
больше связываются с химическим изучением катализируемых
ими реакций. Эти исследования совпали с подъемом
виталистических воззрений, точнее, с их новой волной — неовитализмом.
Наиболее полно система неовитализма была изложена Г. Дришем
[22] и основана на открытом им механизме эмбриональных
регуляций. Однако почва для восприятия неовиталистических идей
была подготовлена у части биологов уже во времена дискуссии
Л. Пастера с М. Бертло и К. Бернаром. Именно во взглядах Па-
стера можно найти истоки органицизма и холизма в их
противопоставлении «механицистским», как утверждали его сторонники,
устремлениям биохимиков, хотя даже некоторые биохимики
(примером может служить Г. Бунге) разделяли
неовиталистические концепции. Слишком сложным казался живой организм,
слишком трудным — переход от молекулы к клетке в объяснении
жизненных явлений. Поэтому многие биологи, а применительно
к методологическим возможностям биохимии — большинство,
с симпатией принимали утверждение о специфических
особенностях живой материи, буквально понимали тезис о
«несводимости» явлений жизни к явлениям химическим и физическим.
Надо учитывать, что сильной стороной неовитализма была
критика механистических взглядов на биологическую причинность.
76

Поэтому решающим было накопление эмпирического
материала, новьпс фактов, которые могли бы помочь продвинуться
вперед. Особое место в этом процессе накопления эмпирического
материала занимали исследования природы биокаталитических
процессов. На решение этого вопроса влияли следующие
обстоятельства. Объектом изучения были процессы, протекающие в
организме, или процессы, так или иначе связанные с
жизнедеятельностью. Значение организации во времени и пространстве для
осуществления таких процессов неоднократно подчеркивалось,
прежде всего тем же Пастером (см.: [2]), но возможности
объективно оценить значение такой организации еще не было.
Несопоставимыми считались данные, полученные при изучении
«организованных ферментов» (дрожжей, микроорганизмов) и
«неорганизованных ферментов» (пепсина, диастаза, эмульсина и т. п.).
В 1878 г. В. Кюне приводил следующие мотивы введения термина
«энзим»: «Мы не намереваемся выдвигать какую-либо особую
гипотезу, а только констатируем, что в дрожжах имеется что-то,
что обладает той или иной ферментативной активностью. Это
название, однако, применимо не только к инвертину дрожжей. Оно
должно подчеркнуть, что более сложные организмы, из которых
можно получить такие ферменты, как пепсин, трипсин и т. д.,
не столь резко отличаются от одноклеточных организмов, как это
принято думать» [23, с. 194]. Ясно, что такая оговорка — лишь
маскировка. Кюне поддерживает (не выдвигает!) весьма
определенную гипотезу, и она в корне отличается от взглядов Пастера.
Вместе с тем другой биохимик Р. Грин почти в то же время писал:
«Платиновая чернь и энзимы представляют два настолько
различных тела, что их свойства никак нельзя рассматривать как
идентичные» [24, с. 402].
Вот в эту сферу переместилась частично дискуссия между
Пастером и Бертло. Однако решена эта проблема была и прямым
доказательством неправоты Пастера. Другими словами, в конце
XIX в. решение вопроса о химической природе действия
ферментов требовало доказательств двоякого рода. Во-первых, это должны
были быть биологические доказательства, позволившие бы
окончательно решить вопрос о различиях между «организованными» и
«неорганизованными» ферментами. Во-вторых, это должны были
быть химические доказательства, убедительно показывающие, что
ферментативные и химические каталитические реакции
подчиняются одним и тем же каталитическим, химическим законам.
Однако убедительность доказательств того и иного рода была
различна для различных групп ученых. Вопрос о природе
биокаталитических реакций имел важное значение для развития биологии.
В силу этого биологические доказательства, которые безоговорочно
приняли бы биологи, были решающими, хотя в ретроспективном
анализе можно признать, что принципиально вопрос о химической
природе биокаталитических реакций был решен химическими
методами раньше, чем была доказана возможность бесклеточного
брожения.
77

Характерно, что именно в эти годы, когда неовиталистические
концепции вообще исключали возможность существования
изолированных (или выделяемых) ферментов и их самостоятельного
функционирования, появились физические теории
ферментативного действия, объективно отрицающие материальную природу
ферментов или необходимость признания их индивидуального
существования. Л. де Пегер. возрождая старую, уже отброшенную
биохимиками концепцию, что ферменты действуют, передавая
разлагаемым ими телам собственные колебательные движения,
допускал, что ферменты — это не определенные индивидуальные
вещества, но сами колебания. Другими словами, он предложил
рассматривать ферменты не как вещества, но как их физические
свойства. Ферментативные превращения сводились к химическим
превращениям, вызываемым физическими силами без всякого
воздействия какого-либо определенного вещества [25]. Эта теория
поддерживалась М. Артю, который настойчиво указывал на то
обстоятельство, что попытки выделить ферменты оканчивались
неудачей, что бесконечно малые количества фермента могут
превратить бесконечно большие количества вещества и т. д.
(см.: [26]).
С. Аррениус, который увлекся проблемами биохимии, так
характеризовал сложившееся положение: «После того как в
биологической химии были открыты некоторые соотношения, подобных
которым не было известно в общей химии, естественно стали
утверждать, что основные законы, действующие в обеих этих
областях, различны; физиологи держались по преимуществу этого
направления. Но гораздо лучшим приемом исследования являются
поиски аналогичных явлений в общей химии. Если таковые в ней
находятся, они оказываются в большинстве случаев гораздо легче
объяснимыми; а после того, как для них бывает найдено
удовлетворительное объяснение, вполне естественным является его же
применение к биохимическим проблемам, которые тем самым
оказываются выясненными до конца» [27, с. 13].
Неудивительно, что одной из первых попыток, притом
успешных, подойти к доказательству химической природы
биокаталитических реакций были работы химика Г. Таммана, начатые им
в 1888 г. в Тартуском университете (см.: [28]). Г. Тамман очень
четко определил смысл своей работы: «Настоящая статья имеет
целью более отчетливое установление различия между реакциями
бесформенных ферментов и реакциями, вызываемыми
веществами, состав которых определен» [29, с. 698]. Эта цитата из статьи,
опубликованной в 1892 г. в «Журнале Русского
физико-химического общества».
В 1895 г. с изменениями и дополнениями статья была
опубликована в «Zeitschrift fur physikalische Chemie» В. Оствальда и
Я. Вант-Гоффа. Расшифровывая поставленную задачу, Тамман
писал: «1. В литературе встречаются многочисленные показания
о бесформенных ферментах, часто противоречащие друг другу,
относительно вопроса: разлагают ли бесформенные ферменты все
78

ГУСТАВ TAMMAH СВАНТЕ АРРЕНИУС
(1861-1938) (1859-1927)
количество вещества, подлежащего их действию, как при
аналогических реакциях, производимых водными кислотами, или же
остается часть вещества неразложенною? 2. Насколько можно
заключить из недостаточного экспериментального материала,
ход реакций ферментов значительно уклоняется от хода
аналогических реакций, производимых кислотами. 3. Известно, что
скорость реакций ферментов увеличивается только до известной
температуры, до 40—50°, при дальнейшем же увеличении
температуры скорость реакции уменьшается. Мы не знаем, в какой мере
максимум действия зависит от количества ферментов и от других
условий. 4. Наконец, было бы поучительно сравнить влияние
температуры на одну и ту же реакцию, производимую раз
бесформенным ферментом, а другой раз кислотою» [29, с. 699].
Мы привели подробную цитату, чтобы показать программное
значение этой работы. Только то обстоятельство, что она была
опубликована в журналах, которые читали в основном физико-
химики, а не биохимики, привело к тому, что она не была оценена
и продолжена, а позднее и вовсе была забыта.
Ясно, что речь шла не столько о поисках различий в характере
ферментативных и общих каталитических реакций (в данном
случае реакций гидролиза), сколько о доказательстве, что между
ферментативными и химическими каталитическими реакциями
нет принципиальной разницы. Кроме того, Тамман ставил задачу
установления закономерностей течения ферментативных реакций,
79

для чего использовал самые новейшие для того времени
представления только что рождающейся химической кинетики. Это был
важный и принципиальный вклад.
Впервые математическое выражение основного закона
протекания химических реакций во времени дал в 1850 г. Л. Вильгельми
(кстати, на примере скорости инверсии тростникового сахара
в присутствии кислот в качестве катализаторов). Первое
специальное кинетическое исследование ферментативной реакции было
предпринято в 1890 г. К. О'Салливаном и Ф. Томпсоном [30].
Таким образом, Тамман был одним из пионеров развития кинетики
ферментативных процессов.
Применяя формулу Л. Вильгельми, Тамман пытался дать
характеристику реакциям, катализируемым эмульсином и инвер-
тазой, а также исследовать процессы торможения
биокаталитических реакций продуктами реакции и характер некоторых
физических воздействий на течение этих реакций. Правда, Тамман не
предложил собственной кинетической интерпретации
ферментативных реакций, но факт использования кинетических
представлений важен сам по себе.
Тамман дал интересные характеристики ферментативных
процессов, обратив внимание на их сложность: «Продукты
расщепления, образующиеся во время реакции, — писал он, —
препятствуют действию ферментов (превращая их) при замедлении
реакции частью, а при прекращении реакции вполне в
недействующее соединение, которое, однако, может вновь превратиться
в действующее. Прибавление продуктов расщепления перед
началом реакции значительно замедляет все реакции ферментов,
наоборот, удаление продуктов расщепления во время реакции
действует ускоряющим образом. Не следует, однако,
рассматривать остановку реакции ферментов как состояние подвижного
равновесия», — указывает в конце Тамман [29, с. 712]. Это
важный вывод, который подводит к рассмотрению проблемы
биосинтезов, которую как раз в эти годы считали решенной за счет
допущения существования обратимых реакций, и биосинтез
белка, скажем, объясняли обращением гидролитических процессов
его разложения. Работа Таммана показала, что это совсем не такой
простой вопрос.
«Общий вывод будет таков, — писал Тамман, — что
неорганизованные ферменты ускоряют гидролитические реакции так же,
как и кислоты, но действие первых отличается от действия вторых
следующими характерными обстоятельствами: кислоты ускоряют
все гидролитические реакции, ферменты только некоторые. Если
одна кислота ускоряет какой-нибудь гидролиз, то и другие
кислоты также действуют. Действие, производимое некоторыми
ферментами, в большинстве случаев не может быть вызвано
другим ферментом» [29, с. 717].
Этот вывод, подкрепленный данными о характере протекания
некоторых ферментативных процессов, предвосхищает
представления о специфичности ферментативного действия, которые были
80

1111
МОД MEHTEH
(1879-1960)
развиты Э. Фишером и
впоследствии стали фундаментальными
представлениями всей энзимо-
логии.
Работы в области кинетики
ферментативных процессов
означали принципиальный сдвиг
в подходах к изучению
ферментов. Для любого химика было
ясно, что если скорости
биокаталитических реакций
подчиняются тем же количественным
закономерностям, что обычные
каталитические реакции, то
биокатализаторы скорее всего
являются химически
индивидуальными соединениями. Первые
кинетические исследования
проводились в основном на ин-
вертазе: выбор ферментов для
проведения экспериментов был
очень ограничен.
К. О'Салливан и Ф. Томпсон
показали, что скорость
ферментативной инверсии
тростникового сахара может быть представлена кривой, которая «на
практике является тождественной с указанной Харкуром; она
выражает химическое превращение, при котором не изменяется
ничего кроме уменьшения подлежащего изменению вещества»
[30, с. 834]. Таким образом, инверсия сахара описывается
уравнением мономолекулярной реакции. И хотя через несколько
лет Э. Дюкло показал, что это заключение было не совсем
корректным, сам подход был очень важен. Из этой работы
следовал еще один вывод, который, однако, был принят лишь
несколько лет спустя, — о возможности образования
фермент-субстратного комплекса.
Эти идеи были подхвачены А. Брауном и В. Анри, но
окончательное развитие получили в классической работе Л. Михаэлиса,
выполненной им совместно с молодой женщиной-биохимиком
из Канады М. Ментен [31]. Они развили теорию, согласно которой
механизм ферментативной реакции сводится к образованию
фермент-субстратного комплекса, который затем распадается
с образованием продукта реакции и молекулы фермента,
пригодного для повторения нового цикла. Они вывели математическую
формулу, описывающую этот процесс:
V + s
V == U -L- с '
где и — скорость реакции, s
концентрация субстрата, V — пос-
6 A. H. Шамин
81

тоянная, зависящая от количества фермента, принимающего
участие в реакции, а К — константа, характеризующая данную
фермент-субстратную пару. Эта константа получила название
константы Михаэлиса и является важнейшей характеристикой
любого фермента.
Работа Л. Михаэлиса и М. Ментен стала одним из
краеугольных камней формирующейся энзнмологии.
Однако перелом наметился лишь после того, как к
исследованиям ферментов приступил Э. Фишер.
ИССЛЕДОВАНИЯ Э. ФИШЕРА ПО ФЕРМЕНТАМ
Работы Э. Фишера в области химии ферментов были
логическим развитием исследований структуры Сахаров и их
производных. Изучая гликозиды, он впервые начал сознательно
использовать ферменты для доказательства природного происхождения тех
или иных веществ, для препаративных целей (получение
неприродных изомеров сбраживанием рацематов), для аналитических
целей. Исследуя разложение гликозидазами различных
синтетических гликозидов, Э. Фишер впервые сформулировал основные
положения энзимологии как науки, химической в своей основе:
представление о специфичности ферментативного действия,
зависимость проявления ферментативной активности от строения
вещества, на которое действует фермент.
Фишер установил, что
ферменты расщепляли гликозиды
точно так же, как и живые
дрожжевые клетки. Но
ферменты по-разному действовали на
оптические антиподы углеводов
и гликозидов. Фишер считал,
что ферменты, как и вообще
живая материя, оптически
деятельны, и между ферментом и
веществом, превращение котог
рого он катализирует,
должно существовать определенное
пространственное соответствие.
По образному выражению Э.
Фишера, они должны были
соответствовать друг другу как ключ
замку. Это было важнейшее
положение, оставившее глубокий
след в истории науки. Оно
определяло энзимологические
исследования в течение более
чем полувека. Лишь недавно мы
приблизились к пониманию
его сущности на молекулярном
уровне. Причем к современ-
Эмиль Фишер. Барельеф в аудитории
им. Э. Фишера Берлинского университета
им. В. Гумбольдта
82

ным концепциям представления Фишера были гораздо
ближе, чем к качественным построениям Л. Пастера. При этом он
в своих экспериментах исходил из строгой химической логики.
В 1894 г. в лекции, посвященной химии углеводов и ее
значению для физиологии, Э. Фишер внятно выразил свое отношение
к работам и концепциям Л. Пастера. Он говорил: «Тот, кто хочет
понять принципы ассимиляции, должен рассмотреть также
специальный вопрос: почему растения вырабатывают только
оптически активный сахар, в то время как химический синтез дает
неактивные соединения. Это различие казалось Пастеру, создавшему
учение о молекулярной асимметрии, таким глубоким, что он
считал приготовление активных веществ прямо-таки привилегией
живого организма. Благодаря прогрессу науки у когда-то
высокочтимой жизненной силы отобрали и это химическое прибежище,
и мы теперь в состоянии получать искусственным образом
подобные активные субстанции без всякой помощи живых существ,
синтезом» (см.: [32, с. 134]). При этом Фишер намечает четкое
методологически весьма перспективное решение для задачи, или
тайны, асимметрического синтеза. Он говорил далее:
«Стереохимия углеводов дает этому факту такое объяснение, которое
полностью снимает с него покров таинственности. Если к какому-
либо активному сахару с помощью синильной кислоты
присоединяется новый атом углерода, то, как показывает опыт, синтез
также протекает асимметрическим образом» [32, с. 134]. Он
прекрасно понимал, что наличие асимметрических соединений в фото-
синтезирующей клетке может дать вполне корректное объяснение
всех асимметрических синтезов в природе.
Это положение он последовательно развил и для объяснения
механизма действия ферментов и открытого им явления
специфичности ферментативного действия.
В 1898 г. в статье «Значение стереохимии для физиологии»
(см.: [32, с. 137]) Э. Фишер сформулировал ряд теоретических
положений, которые суммировали достижения развиваемого
им направления. Э. Фишер был химик по образованию и опыту
работы, однако он постоянно пытался оценить именно
биологические последствия своих открытий. Однако прежде всего он отмечал
значение исследований ферментов и достигнутого прогресса
для развития биохимии.
Прежде всего он понял, что ферменты являются мощным
методическим орудием, позволяющим осуществлять гораздо более
тонкие эксперименты, чем это удавалось с помощью химических
реактивов. «Именно узко ограниченная сфера деятельности
обусловливает пригодность этих веществ для изучения живых
организмов и для экспериментальных химических исследований», —
подчеркивал он [32, с. 151]. Под «узко ограниченной сферой»
он подразумевал специфичность ферментативного действия,
его приспособленность к субстрату. Он тут же привел несколько
примеров, прямо указывая на новые возможности в
препаративной биохимии: «Характерным примером того, насколько полез-
6*
83

ПАУЛЬ ЭРЛИХ СЕРЕН СЁРЕНСЕН
(1854-1915) (1868-1939)
ным они могут стать при препаративных работах, является
проведенное мной расщепление амигдалина дрожжевыми ферментами
на сахар и миндальный нитрилглюкозид» [32, с. 151]. Особо
он отметил значение ферментов для разделения стереоизомеров
«сбраживаемых соединений». Это было проявление совершенно
противоположного пастеровскому методологического мышления.
Фермент, выделенный из клетки, становился орудием
проникновения в тайны этой клетки.
Э. Фишер отдавал должное и идее асимметрии в
осуществлении ферментативных процессов. Однако это была молекулярная
асимметрия, а не асимметрия «организованных ферментов» Па-
стера, полностью относимая к «биологическому уровню»
организации. «Хотя эти вещества (ферменты. — А. Ш.) еще не известны
в чистом состоянии, — писал Э. Фишер, — но их сходство с
белковыми веществами настолько велико и их образование из
последних настолько вероятно, что их, несомненно, следует считать
оптически активными и, следовательно, асимметричными
молекулярными образованиями (курсив наш. — А. III.). Это привело
к следующей гипотезе: между конфигурацией ферментов и
конфигурацией объекта, на который они воздействуют, должно
существовать сходство. Только в этом случае происходит реакция.
Чтобы эта идея стала понятнее, я использовал сравнение с замком
и ключом» [32, с. 152].
Но Фишер этим не ограничился, он рассмотрел вопрос в более
84

широком биологическом плане. «Если теперь перенести эти
отношения на более развитые организмы, то представляется, что в тех
общих превращениях, при которых белковые вещества
функционируют как активные массы, как это, несомненно, имеет место
в случае протоплазмы, конфигурация молекулы часто играет
такую же большую роль, как и ее строение. Поэтому не стоит
удивляться, когда из двух стереоизомерных веществ одно сильно
действует на наши органы чувств, например на вкус, обоняние или
на центральную нервную систему, в то время как другое
совершенно индифферентно или вызывает только очень слабую
реакцию», — эти слова Э. Фишера предвосхищают концепцию
рецепции на много десятилетий. Он делит первенство в этом с П. Эрли-
хом, который в 1897 г. опубликовал статью «Изучение активности
дифтерийной сыворотки и ее теоретическое значение» (см.:
[33]). В этой статье Эрлих изложил теорию иммунитета,
получившую название теории боковых цепей. Он же в 1900 г. совместно
с Ю. Моргенротом ввел термин «рецепция». Комплементарные
идеи Фишера и Эрлиха (одна трактовала рецепторный механизм
как молекулярный, другая — как морфологический) воссоздали
на новом уровне мост между химией и морфологией. А это была
центральная биологическая проблема в изучении организма
как такового, т. е. центральная проблема общей биологии.
Для формирования же классической биохимии из работ Э.
Фишера по химии углеводов и ферментов следовал важнейший
вывод — возможность последовательных превращений молекул
Сахаров с укорочением длины их углеводной цепи, разрывом ее,
но также и наращиванием, удлинением. То был путь к созданию
представлений о последовательных, скоординированных реакциях
обмена веществ. Сам Фишер не разрабатывал эти чисто
биохимические вопросы. Но он совершенно ясно представлял значение
своих работ и работ своих учеников и последователей для
решения на новом, биохимическом уровне проблемы брожения. Он
писал, например: «Я обращаю внимание на то, что процесс
образования молочной кислоты из виноградного сахара посредством
нагревания с сильной щелочью. . . можно сравнить с некоторыми
подобными процессами, происходящими с соединениями, которые
содержат несколько спиртовых групп. . . Промежуточные стадии
этого процесса в основном нам известны. Однако насколько гладко
и легко могут развиваться подобные процессы, доказывает лучше
всего пример спиртового брожения, причем оно имеет место и при
образовании молочной кислоты, которую ведь также следует
считать карбоновой кислотой этилового спирта» [32, с. 155].
И, наконец, он делал общий вывод: «Имеющиеся сейчас данные
позволяют сделать новые и обоснованные выводы и об
ассимиляции углекислоты, которая, как известно, в растительных
организмах ведет исключительно к активным сахарам, ибо
исследование группы Сахаров показывало, что искусственный синтез
протекает асимметричным образом, если в нем участвуют оптически
активные вещества. Это же справедливо и для ассимиляции,
85

так как превращение углекислоты в сахар происходит, очевидно,
под действием оптически активных веществ, содержащихся в
хлорофилловых зернах. Благодаря этому исследованию, которое
я ранее подробно описал, счастливым образом устранены
казавшиеся принципиальными противоречия между искусственным
и природным синтезом асимметрических углеродных соединений»
[32, с. 155].
Открытия Э. Фишера были подкреплены работами Э.
Армстронга по изучению специфичности торможения ферментативной
активности аналогами субстрата. Работы С. Сёренсена,
показавшего зависимость активности ферментов от величины рН [34],
окончательно поставили ферментативные реакции в один ряд
с многочисленными химическими реакциями.
Почти одновременно с этим, в 1897 г., было получено и
биологическое доказательство правоты тех, кто отстаивал
представление о ферментах как составных компонентах живых организмов,
не зависящих в своих функциях от их жизнедеятельности. Э. Бух-
нер сумел выделить «ферментный препарат» — бесклеточный
экстракт, который был способен осуществлять сбраживание сахара
[35]. О работах Бухнера подробнее речь пойдет дальше, отметим
лишь, что после его опытов стало ясно, что процессы брожения —
результат действия биокатализаторов-ферментов и они могут
быть осуществлены в отсутствие живых клеток —
«организованных ферментов» Пастера.
В дискуссии с Либихом сторонники холистического подхода
выступали как борцы против крайностей механистического
приложения некоторых химических концепций для объяснения
биологических, в первую очередь биокаталитических процессов.
Поэтому они поддерживали Пастера и использовали его прочную
экспериментальную базу. Но позиция Пастера была позицией
уходящего дня: это была физиологическая химия — изучение
суммарных химических эффектов физиологических процессов,
особенностью которых было лишь то, что организм, изучаемый
Пастером, был одноклеточным. Будущее было за
редукционистскими программами биохимиков, считавших, что с помощью
химических методов можно не только вторгаться внутрь клетки,
но и создать систему методов, которые позволят вскрыть
тончайшие механизмы процессов обмена веществ в их стройности и
организованности. Сторонники этой программы предполагали, что все
достижения химии можно переносить на объяснения
внутриклеточных процессов, специфика которых связана с химической
организацией их морфологических структур.
Важность открытия Э. Бухнера была высоко оценена научной
общественностью — в 1907 г. ему была присуждена Нобелевская
премия.
Однако и на этом этапе прямой перенос некоторых химических
принципов в область биологии оказался методологически ложен.
Прогресс химической кинетики, идеи химической динамики
привели к заключению, что проблема биосинтезов может быть решена
8(5

введением чисто динамических представлений. Клетка,
протоплазма стали рассматриваться как химическая колба, где
направленность химических процессов определяется чисто
динамическими и кинетическими закономерностями. Изменение
концентрации веществ, как стали считать некоторые биохимики и физиологи,
достаточно для сдвига ферментативных реакций от гидролиза,
распада, к синтезу, новообразованию.
Характерно, что большое значение поискам условий обращения
ферментативных процессов придавал Я. Г. Вант-Гофф [36].
После появления публикаций А. Крофт Хилла, показавшего
возможность обратимых ферментативных процессов [37], Вант-
Гофф написал: «Из теоретических соображений следует, что если
фермент не претерпевает во время своего действия никаких
изменений, то должно быть достигнуто некоторое положение
равновесия, а не полное разложение субстрата, и что, следовательно,
синтетическая реакция также должна была ускоряться.
Основываясь на теории равновесия, мы вправе задать себе вопрос, не
может ли под влиянием зимазы при некотором превышающем
известный предел давлении углекислоты из спирта и углекислоты
образовываться глюкоза; или не окажется ли трипсин в
состоянии при условиях, предусматриваемых теорией равновесия,
образовывать белки из тех продуктов гидролиза, которые он дает
при обычных условиях» [36, с. 2].
И действительно, А. Я. Данилевский создал теорию пластеи-
нов, согласно которой биосинтез белка сводился к обращению
протеолитических реакций. Он смог получить ряд интересных
результатов, когда действительно в гидролизате белков начиналось
накопление в присутствии протеаз веществ большего
молекулярного веса, очень напоминавших белки или самые начальные
продукты их деструкции (см.: [38]).
Однако это было возвращение к уже не оправдавшим себя
методологическим принципам, прямолинейному использованию
представлений химии для объяснения значительно более
сложных биохимических процессов.
ИЗУЧЕНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ БИОКАТАЛИЗАТОРОВ
Во второй половине XIX в. решение вопроса о химической
природе биокатализаторов оказалось переплетено с решением ряда
важных методологических вопросов. Всплеск неовитализма сделал
актуальной разработку правильных методологических подходов
к изучению процессов жизнедеятельности. Изучение природы и
механизма действия ферментов выдвинулось на первый план.
При этом, во-первых, успехи цитологии и знакомство с
потрясающей сложностью живых клеток и многообразием их функций
вызвали, с одной стороны, отрицание возможностей познания
закономерностей жизненных процессов на основе изучения их
физических и химических «механизмов», с другой — все больше спо-
87

собствовали отходу от представлений об организме как абсолютно
целостной системе. Автономность, суверенность
функционирования клеток, многие данные эмбриологии ставили большое
число вопросов, ответов на которые не было, и не было ясно,
возможно ли их получить в обозримом будущем.
Во-вторых, кроме противоречий в подходе к неорганической
и органической природе в целом непреодолимая грань, как
казалось, лежала между представлениями об относительной
однородности объектов и их составляющих в неорганическом мире и
представлениями о безусловной индивидуальности объектов в мире
живого. Речь шла о невозможности использования понятий
химической индивидуальности для характеристики компонентов живых
организмов. Между тем опыт химии давал основание надеяться,
что изучение и классификация возможно большего числа
химических индивидов из биологических объектов и в первую очередь
химических индивидов, обладающих биологической активностью,
послужит основой для самых широких обобщений.
Все это относили к развитию учения о биокатализаторах. Во
второй половине XIX в. с познанием природы ферментов все чаще
начинают связывать «разгадку тайны жизни». Открытие Бухнера
окончательно подтвердило, что ферменты — активные вещества,
которые следует искать внутри клетки. Таких конкретных веществ,
способных осуществлять биокаталитические акты, было к середине
века получено несколько. Ни у кого не было сомнений, что это
именно вещества, выделенные из живых тканей, или вещества,
экскретируемые специальными тканями или клетками.
Сторонникам «организменного» подхода удавалось какое-то время
обходить эти факты, в основном с помощью ссылок на единичность,
нетипичность таких открытий. Иногда утверждалось, что
ферменты — вещества, которые обеспечивают лишь процесс
пищеварения.
Кроме того, если диастаз был выделен в качестве более или
менее определенного препарата, то с протеолитическими
ферментами дело обстояло иначе. Пепсин был выделен из желудочного
сока и очищен только в 1861 г. Э. Брюкке. Первым протеолити-
ческим ферментом, выделенным в виде специфического препарата,
был трипсин, полученный Л. Корвизаром в 1857 г. Но препарат
трипсина, полученный Корвизаром, был сильно загрязнен. Первые
успехи в очистке ферментов были достигнуты Э. Брюкке, а также
А. Я. Данилевским, использовавшим метод адсорбции для
разделения ферментов из одного источника [38]. Работа Данилевского
была важна также тем, что ему удалось доказать содержание в
одном органе двух различных ферментов — это было аргументом
против идеи о полифункциональности ферментов. Разделенные им
трипсин и панкреатическая амилаза действовали на совершенно
разные субстраты, тогда как до этого высказывались
предположения, что в зависимости от субстрата один и тот же фермент
поджелудочной железы способен проявлять то протеолитическую, то
амилолитическую активность. Данилевский развил приемы, кото-
88

АЛЕКСАНДР ШМИДТ ЛУИ МИАЛЬ
(1831-1894) (1807-1886)
рые нащупывал его учитель Э. Брюкке. Последний предполагал,
что можно извлечь пепсин из раствора адсорбцией на каком-нибудь
индифферентном осадке. В качестве адсорбирующего вещества
он использовал фосфорнокислый кальций. Однако очистка на этом
не заканчивалась. Препарат перерастворяли в разведенной соляной
кислоте и проводили повторную адсорбцию пепсина на
холестерине. Последний отделяли от фермента растворением в эфире.
А. Я. Данилевский использовал для разделения трипсина
и панкреатической амилазы более совершенную методику
адсорбции на коллодии.
Протеолитические ферменты были не единственными
ферментами, открытыми в тканях животного организма. После того как
в 1831 г. Э. Лейке открыл диастатическое действие слюны, в
1845 г. Л. Миаль, обрабатывая слюну спиртом, получил осадок,
осахаривающий крахмал. В 1845 г. «животный диастаз» был
обнаружен Г. Бушарда и К. Сандра в панкреатическом соке.
Однако сомнения в существовании этого ферхмента продолжались
вплоть до очистки его Данилевским. Они были связаны с
допущением полифункциональности панкреатического протеолитического
фермента.
В 1860 г. М. Бертло выделил инвертазу из дрожжей. Это
открытие было сделано в связи с дискуссией между Бертло и Пастером.
Поскольку тростниковый сахар подвергался сбраживанию только
после того, как был инвертирован, до Бертло этот акт (инверсия)
объяснялся действием содержащейся в дрожжах кислоты. Пастер
89

специально пытался доказать, что инвертирующим агентом
является янтарная кислота, образующаяся при брожении. Бертло,
однако, показал, что инверсия может вызываться также слабой
щелочью или растворимым веществом, содержащимся в
промывных водах дрожжей, которого там находилось до 1,5 %. Бертло
осадил его спиртом в виде беловатых хлопьев, которые после
растворения обнаруживали интвертазную активность. Бертло
назвал это вещество ferment glucosique pi полагал, что тезис Пастера
таким образом отвергнут.
В 1864 г. А. Бешан показал, что открытый Бертло фермент
широко распространен в растительном мире, его содержали многие
грибы, но также лепестки и окрашенные листья многих растений.
В 1875 г. по предложению Э. Доната это вещество было названо
инвертином.
В первоначальном утверждении Бертло было лишь одно
уязвимое место, которое как бы оставляло в силе положение Пастера об
«организованных ферментах»: вещество, открытое Бертло, можно
было считать ферментом, который секретируется клетками подобно
пищеварительным ферментам — пепсину, трипсину, амилазе и
т. д., а не подлинным ферментом брожения. Работы Вешана не
сняли до конца эти сомнения. Однако работа продолжалась, и
список вновь открываемых ферментов стал быстро расти.
В 1852 г. Э. Шунк открыл «эритрозим», фермент, гидро-
лизующий открытый Шунком же гликозид рубиан (подробнее об
открытиях ферментов см.: [39]). Это был первый фермент,
который привлек к себе внимание избирательностью действия. Он
действовал только на рубиан и был неактивен по отношению к другим
гликозидам. В 1879 г. был открыт первый протеолитический
фермент растительного происхождения. Давно было известно, что сок
дынного дерева при добавлении к мясу делает его более мягким при
варке. Ш. А. Вюрц обнаружил, что сок дынного дерева обладает
способностью расщеплять белки. Осаждение спиртом сока дынного
дерева приводило к получению не очень чистого осадка,
обладающего высокой протеолитической активностью и получившего
название папаин. Это была не первая попытка получить из
растений протеолитические ферменты. В 1874 г. Э. Горуп-Безанец
получил из семян вики фермент, обладающей «пептонизирующей»
активностью, аналогичные препараты были получены им из семян
льна, конопли и ячменя. Но эти работы были подвергнуты критике
со стороны К. Крауха. Последний считал неубедительным
избранный Горуп-Безанецом метод доказательства присутствия фермента
в полученном им препарате — по биуретовой реакции. Белки еще
не однозначно сопоставляли с ферментами, и, хотя Горуп-Безанец
в конце концов оказался прав, к критике Крауха прислушались
многие ученые.
В 1872 г. О. Гаммарстен получил препарат химозина, или
сычужного фермента, выделить который из-за его значимости для
производства сыров пытались в течение 30 лет. Первую попытку
выделить сычужный фермент предпринял в 1840 г. Ж. Дешан.
90

Гаммарстен разработал сложный путь осаждения фермента
углекислым магнием или раствором свинцового сахара. При этом
удавалось отделить пепсин от химозина, который осаждался медленее.
В 1869 — 1872 гг. в Тарту А. Шмидтом были выполнены работы,
которые начали принципиально менять представления о функциях
ферментов в организме. Изучая процесс свертывания крови, он
разработал оригинальную гипотезу о ферментативной природе
этого процесса [40] 1. Уже в середине века сформировалось
представление, что фибрин образуется из какого-то особого вещества.
Это вещество — фибриноген — впервые выделил А. Шмидт,
модифицировав метод высаливания. Предположив, что свертывание
крови заключается в соединении фибриногена с фибринопласти-
ном, катализируемым особым ферментом, Шмидт попытался
выделить фибринофермент из сыворотки крови, осаждая ее спиртом.
Ему удалось получить препарат, вызывающий быстрое
свертывание растворов фибриногена, которые, сами по себе способностью
свертываться не обладали.
Протеолитические ферменты стали предметом подробных
исследований. Кроме Э. Брюкке и А. Я. Данилевского их изучали
Авг. Шмидт, Ю. Конгейм, Г. Хюфнер, Р. Мали, М. Барт и др.
Наиболее интересными были работы В. Кюне, который впервые
исследовал глубину гидролиза протеолитическими ферментами, в
частности трипсином. Кюне также впервые попытался ввести
в систему терминологию и как-то классифицировать ферменты.
Так как после работ Пастера возникло деление ферментов на
«организованные» и «неорганизованные», причем под первыми
подразумевались различные микроорганизмы, возникли
многочисленные терминологические затруднения. Нередко споры велись
не по существу вопроса, а именно вокруг понимания тем или иным
исследователем термина «фермент». Часто происходила путаница
из-за использования термина «фермент» в одной и той же работе
в двух смыслах.
В. Кюне предложил наиболее логичный выход из создавшегося
положения. Он считал, что биокатализаторы должны быть
терминологически отделены от живых организмов, что это группа веществ,
а не существ и что сохранение терминов «организованный» и
«неорганизованный» применительно к ферментам вызовет лишь
дальнейшее усложнение положения. Кюне в 1876 г. предложил
для внутриклеточных ферментов новое наименование «энзим»,
от греческого ev gujur] (в дрожжах) [42].
Как же менялись представления о природе биокатализаторов?
Предположения, что биокатализаторы являются веществами
белковой природы были высказаны уже в начале XIX в. Одним из
первых утверждавших это был Ж. Ж. Колен, в 1826—1828 гг.
изучавший брожения с химической точки зрения [43]. Это
утверждение можно встретить во многих руководствах по химии (Г. Муль-
дера, Л. Ж. Тенара, И. Симона и др.). В основе таких высказываний
1 О предшественниках А. Шмидта см.: [41]
91

лежали лишь спорадически описываемые факты проявления
биокаталитической активности препаратами клейковины, белков
сыворотки крови и т. п. Впоследствии, когда к биокатализатора*м
стали применять цветные реакции на белки, прежде всего кеанто-
протеиновую, было показано, что практически все препараты
биокатализаторов (правда, как правило, очень сомнительной
чистоты) давали реакции на белки. Но и эти реакции не были
специфичны на все сто процентов. Поэтому сомнения в
правильности утверждений, что ферменты — вещества белковой природы,
не угасали.
В основе таких сомнений лежали следующие соображения.
Прежде всего операции по очистке ферментов, которые
применялись на заре препаративной энзимологии, как правило,
приводили к стремительному снижению, а часто и полному исчезновению
биокаталитической активности. При этом часто потерь белкового
материала в препарате не происходило. Во-вторых, возникали
сомнения в чистоте препаратов. Сама возможность получения чистого
препарата фермента стала казаться проблематичной. Прежние
сомнения, связанные с преувеличением роли «организации», стали
просыпаться вновь. Неовиталистические взгляды многих авторов
подталкивали их к выводам, что ферментативная активность — это
проявление «жизни», что химическое воздействие приводит к ее
утрате, что биокаталитическую активность в силу этого совершенно
напрасно стараются связать с каким-то веществом и т. д.
Одновременно с этими откровенно неовиталистическими воззрениями
стали высказываться соображения о том, что, вероятнее всего,
биокаталитическая активность не связана с белками, а лишь
сопутствует им. Сами же биокатализаторы — либо вещества
неорганической природы (металлы, соли и т. п.), либо
органические соединения, не известные ранее науке. Наиболее важным
критерием при выделении ферментов стали считать саму
биокаталитическую активность. За проявлением и величиной этой
активности следили на всех этапах выделения ферментов. Одновременно
стали все более настойчиво изучать природу неорганизованных
ферментов — энзимов.
Типичными были утверждения, что ферментативная активность
скорее физическое, чем химическое свойство, что ферменты — это
коллоиды, но совсем не обязательно белки или другие органические
соединения. То, что ферменты — вещества небелковой природы,
скорее всего новый класс органических соединений, одним из
первых высказал А. Я. Данилевский. Он писал: «Натуральный
и искусственный преджелудочные соки обнаруживают вне
организма, нормальным образом, три специфические физиологические
реакции: а) они превращают крахмал в сахар; б) растворяют
характерным образом створоженное белковое тело (фибрин);
в) разлагают нейтральные жиры (на соответствующие жирную
кислоту и глицерин). Каждая из этих реакций зависит от
особенного специфического вещества» [38, с. 61]. В данном случае речь
шла об амилазе, трипсине и липазе поджелудочной железы.
92

Относительно химической природы этих веществ Данилевский
писал так: «Оба специфические тела (амилаза и трипсин, липаза
еще не была открыта. —Л. ZZ7.), соответствующие первым двум
реакциям, по всей вероятности, — тела небелковые. Оба эти
специфические вещества суть тела коллоидальной группы» [38, с. 62].
Таким образом, в 1860—1870-х годах образовался разрыв
между достаточно далеко ушедшими вперед исследованиями
природы биокаталитических процессов и очень скудными
знаниями о природе самих биокатализаторов. Лишь в последней
четверти XIX в. начались систематические исследования природы
ферментов. На первых порах эти исследования не простираются
дальше попыток использования цветных реакций и проведения
элементных анализов состава ферментных препаратов. Однако
сравнение элементарных формул ферментов мало что давало, так как
точных совпадений получить было невозможно ни с белками, ни
с иными органическими соединениями. В 1883—1885 гг. Ю. Виз-
нер пытается разработать специфическую цветную реакцию
непосредственно на ферменты. В качестве специфического
реактива он предложил спиртовой раствор орцина для обработки
фермента в присутствии уксусной кислоты [44]. При этом он
утверждал, что различные ферменты дают окрашивание различного
оттенка и построение соответствующей цветовой шкалы может
помочь их идентификации. Но этот метод оказался, естественно,
совершенно неспецифичным, и от него отказались сразу же, так же
как и от предложений распространить гваяковую пробу X. Ф. Шён-
байна на все ферменты, а не только на окислительные (см.: [41]).
Но поиски в этом направлении продолжались и в начале 1890-х
годов. Л. Гиньяр пытался частично реабилитировать метод Виз-
нера. Он считал, что обработка только соляной кислотой уже
достаточна для построения шкалы цветов, по которым можно
было бы определять те или иные ферментные препараты. Он
утверждал, что орцин лишь ввел в заблуждение Визнера. Все
известные ему препараты он кипятил с соляной кислотой и получал
окрашенные растворы. При этом трипсин давал зеленовато-желтую
окраску, папаин — оранжевую, эмульсин — фиолетовую,
диастаз — красную. Предложенный им метод Гиньяр считал
возможным использовать и для гистохимических проб на ферменты,
по крайней мере в растительных тканях.
Но проверки работ Визнера и Гиньяра, а также их
подражателей показали, что предложенные реакции дают самые различные
препараты и вытяжки из живых тканей. Реакцию с орцином
давали углеводы, окрашивание при кипячении с соляной кислотой
было типичным для самых разнообразных белков, даже и не
проявляющих ферментативную активность. На основании этих
реакций можно было сделать лишь более или менее правильные
выводы о вхождении в состав ферментов тех или иных
органических компонентов или даже радикалов. Но и здесь было много
противоречий. На основании орциновой пробы предположили, что
ферменты обладают углеводной природой. При этом, поскольку
93

уже были известны некоторые полисахариды, способные давать
коллоидные растворы или образовывать студни, в этом видели
лишнее подтверждение правильности заключений об углеводной
природе ферментов.
Однако проверки показали, что все-таки ферментные
препараты, как правило, дают те или иные пробы на белки. Но на
основании этого были сделаны также очень противоречивые
выводы. Либо полагали, что смесь белков и углеводов является
коллоидным носителем ферментной активности, которая связана
с малыми примесями каких-то простых веществ, либо утверждали,
что белки и углеводы только загрязняют препараты ферментов,
присутствие которых ничтожно в силу их высокой активности.
Утрата активности таких препаратов рассматривалась как
достижение предельной степени разведения таких препаратов.
Картину существенно изменило открытие в 1874 г. Р. Гейден-
гайном проферментов, или зимогенов, неактивных форм
ферментов, переходящих при известных условиях в активную форму [45].
Сначала он обратил внимание на то, что из поджелудочной железы
собаки можно при определенных условиях получить не
обладающие протеолитической активностью препараты, которые в процессе
выделения можно активировать, воздействуя на измельченную
ткань кислородом. В проверке предположения о существовании
таких проферментов приняли участие русские биохимики,
учившиеся или стажировавшиеся у Гейденгайна [46], среди которых
были С. А. Подолинский, С. В. Левашов. Однако работы
Гейденгайна и его учеников не дали ответа на вопрос о механизме
активации зимогенов. Ответ был получен только в 1899 г. Н. П. Шепо-
вальниковым, под руководством И. П. Павлова изучавшим
активирующее действие желудочного сока.
Н. П. Шеповальников показал, что «в кишечном соке есть
особенный, ему только одному принадлежащий фермент, главной
функцией которого является активирование ферментов
панкреатического сока. Это, так сказать, фермент фермента» [47, с. 159].
И. П. Павлов в 1899 г. в речи, прочитанной на торжественном
заседании Общества русских врачей и посвященной памяти С. П.
Боткина, предложил назвать фермент, открытый Шеповальниковым,
«энтерокиназой» [48]. В 1886 г. Д. Ленглей и Д. Эдкинс открыли
пепсиноген [49] и практически одновременно с ними в 1885 —
1887 гг. В. В. Подвысоцкий выполнил ряд работ, в которых доказал
существование неактивной формы пепсина [50]. В том же 1886 г.
А. Я. Данилевский высказал совершенно независимо мысль о
возможности существования ферментов, которые действуют не на
составные части пищи, а на сами ферменты [51].
В эти же годы начались интенсивные исследования некоторых
физико-химических свойств ферментов. Изучение температурных
пределов проявления их активности, изучение процессов
инактивации ферментов как будто бы подтверждали заключение, что
ферменты — белковые вещества. Было показано, что ферменты
инактивируются при той же температуре, при которой сверты-
94

РУДОЛЬФ ГЕЙДЕНГАЙН ИВАН ПЕТРОВИЧ
(1834-1897) ПАВЛОВ
(1849-1936)
ваются белковые вещества. Но при таких же температурах
деструктивные изменения происходили и с продуктами частичной
деградации белков — пептонами. Это послужило основанием для
появления гипотезы О. Лёва о том, что ферменты — вещества, близкие
по природе к пептонам.
В связи с этим интерес представляла работа К. О' Салливана
и Ф. Томпсона [30], выделявших и пытавшихся очистить инвер-
тазу. Для получения фермента они осаждали дрожжевой сок
70 %-ным спиртом, доводя концентрацию спирта до 47 %.
Полученный осадок промывали и после высушивания считали его
полностью очищенным от органических и неорганических примесей.
Дальнейшая обработка препарата спиртом и кислотой приводила
к образованию ряда продуктов, названных СГ Салливаном и
Томпсоном инвертанами. Пытаясь получить продукты частичного
разложения фермента, они придерживались принципов, разработанных
для белковых веществ. Они следовали, в частности, схеме
получения геми- и антигрупп В. Кюне. Анализ инвертанов показал,
что в них происходит резкое по сравнению с исходным дрожжевым
соком снижение содержания азота. На этом основании авторы
пришли к выводу, что инвертаза — соединение белков с
углеводами, причем основой его является не белковая, а иная часть
молекулы.
Наиболее чистый препарат трипсина, который удалось
получить В. Кюне, имел элементный состав: С — 47,22—48,09 %,
95

H - 7,15-7,44. О - 29,2-31,31, N - 12.59-13,41 и S - 1,73-
1,86 °о [52]. Эти величины были близки получаемым для белков,
но для утверждения, что ферменты — по природе белки, этого уже
было мало. Основным возражением, которое выдвигалось против
этого, было утверждение, что ферменты подвергаются чрезвычайно
сильным изменениям в процессе очистки. Сейчас очень трудно
понять основания для такого утверждения. Но во второй половине
XIX в. еще очень мало знали не только о том, как получить и
охарактеризовать чистые препараты ферментов, но также и белков.
Не существовало даже критериев чистоты белковых препаратов.
Столь же неопределенными были и качественные цветные
реакции, которые пытались разработать для идентификации
ферментов. Хотя это был период, когда использование органических
реактивов привело к возникновению гисто- и цитохимии, цветные
качественные реакции на белки и ферменты вызывали множество
сомнений: различные препараты вели себя по-разному. В 1867 г.
М. Фостер получил из естественных осадков мочевой кислоты
препарат, который к удивлению проявлял диастатическую
активность. При этом он давал реакцию на белки, но после промывания
эту способность терял. Сейчас трудно сказать, насколько можно
верить этим результатам, но в течение по крайней мере четырех
десятилетий они не подвергались серьезным сомнениям. Многие
авторитетные и опытные ученые (среди них Э. Врюкке и О. Гам-
марстен) считали, что процедура очистки приводит к исчезновению
способности белков давать цветные реакции.
Имелись и другие наблюдения, которые были обусловлены тем,
что было известно лишь очень немного ферментов. Поэтому
заключения об их свойствах делались очень широкие, но на самом деле
они были типичны лишь для отдельных и, как потом выяснилось,
далеко не типичных ферментов. Например, далеки от всеобщности
были определенные кривые растворимости в спирте или растворах
некоторых солей. Также особый случай представляла собой
фоточувствительность некоторых ферментов (диастазы), которую
Р. Грин попытался приписать всем ферментам.
Однако эти факты истолковывались как доказательства
небелковой природы ферментов. Этой точки зрения придерживалось к
концу XIX в. большинство химиков и физиологов. Однако гипотеза
о белковой природе ферментов отвергнута не была. При этом
некоторые ученые, утверждая это, отходили от догматических
взглядов на белки, основанных на традициях элементного анализа.
К. Линтнер, например, показав, что диастаз имеет несколько
необычный для белков состав (по азоту и кислороду), сделал вывод,
что диастаз — белок, но отличный по составу от обычных белков.
Э. Бухнер также не сомневался в том, что выделенная им зимаза —
белок. Он исходил из того, что зимаза инактивировалась при
той же температуре, при которой свертывались дрожжевые белки,
а также под действием протеолитических ферментов. А это уже
был очень важный и, главное, классически биохимический
аргумент. Через несколько лет подобные свидетельства будут призна-
96

ваться решающими для доказательства ферментативной
природы исследуемых процессов и именно ферментативной, а не
просто белковой, природы вызывающих их агентов. Белковая
природа ферментов будет признана уже очевидной. Пока же
авторы, хотя и отдавали должное гипотезе о белковой природе
ферментов, довольствовались не прямыми утверждениями. Даже
Бухнер говорил, что зимаза — вещество, находящееся в теснейшей
связи с дрожжевыми белками, и изучал ее свойства в прямой
связи с белками.
Эти представления были суммированы в конце XIX в. Р. Грином
в следующих выражениях: «Ни одно из приведенных до сих пор
исследований не дает нам бесспорного доказательства в пользу
белкового характера энзимов. Все явления точно так же можно
объяснить и предположением, что энзим, вероятно, находится в
тесном соединении с белком. Уже несколько раз было указано,
что растворимые энзимы очень легко увлекаются вызываемыми
в растворах энзима осадками. Далее, принимая во внимание то,
что, во всяком случае, очень небольшие количества их способны
превратить очень большие массы соответствующих других
соединений, мы, вероятно, вправе предположить, что подобное
соединение с белком очень трудно обнаружить при помощи
аналитического метода расщепления. В то же время не невозможно, чтобы
они были белковыми телами, которые нельзя еще было выделить,
так как наличное очень небольшое количество их весьма легко
могло ускользнуть при выделении их из смеси с другими
белковыми телами» [53, с. 373]
Окончательный ответ могли дать лишь специальные
эксперименты с очищенными препаратами ферментов. Для их получения,
что постепенно стало главным направлением исследований, был
использован опыт, накопленный препаративной биохимией белков.
Парадокс заключался в том, что главной примесью, от которой
стремились очистить ферментные препараты, считались именно
белки. В этом была большая доля истины, так как препаративные
методы выделения ферментов все чаще стали сводиться к методам
разделения многих белков. Но в то же время попытки очистить
препараты ферментов от белков приводили чаще всего к полной
потере ферментативной активности.
На рубеже XIX—XX вв. образцами стандартной чистоты
ферментных препаратов были полученная В. Осборном инвер-
таза [54] и выделенный по методу К. Пекельхаринга пепсин [55].
Именно они были подвергнуты наиболее тщательным
исследованиям на предмет установления их химической природы. Потерю
активности в процессе очистки ферментов чаще всего объясняли
либо нестойкостью самих ферментов, либо вымыванием
необходимых для проведения реакций основных или дополнительных
веществ, определяющих появление биокаталитической активности.
Последнее утверждение было подкреплено открытием,
сделанным французским биохимиком Г. Бертраном, показавшим, что
для проявления активности в отдельных случаях фермент требует
7 А. Н. Шамин
97

присутствия определенного дополнительного фактора. Эти
факторы Бертран предложил называть «коферментами». Однако в
работах Бертрана роль коферментов приписывалась ионам
некоторых металлов [56] 2. Однако именно ионы металлов, как полагали,
легче всего теряются при повторных процедурах промывки и
переосаждения ферментных препаратов.
В результате исследований очищенных препаратов ферментов
и попыток «отделить» от ферментов белки был сделан вывод, что
ферменты — это вещества небелковой природы. В монографии
У. Бейлиса наиболее крупной сводке, посвященной проблемам
энзимологии, даже один из разделов был озаглавлен: «Энзимы не
представляют собой белки» [58]. При этом Бейлис приводит уже
знакомый набор доказательств: отсутствие цветных реакций на
белки, аномалии растворимости, сохранение белковой природы,
но утрата ферментативной активности в процессе очистки
и т. д.
Одновременно возникли гипотезы, допускавшие, что
ферменты — это сложные «тела», состоящие из белковой части,
соединенной с каким-то другим комплексом. Открытие нуклеиновых
кислот (или «нуклеинов», как их первоначально называли)
привело к попыткам представить ферменты как нуклеоальбумины.
Термины «нуклеоальбумины», «нуклеопротеины» на рубеже
XIX—XX вв. использовались для обозначения довольно
неопределенного класса фосфорсодержащих соединений, в который иногда
включали даже казеин. Однако все эти «нуклеопротеины», скорее
всего, являлись смесями белков, углеводов и других клеточных
компонентов с нуклеиновыми кислотами, а иногда и с
фосфорсодержащими белками. Их лишь с большой натяжной можно
отождествить с истинными нуклеопротеиновыми комплексами.
Гипотеза о «нуклеиновой» природе ферментов продержалась
довольно долго и исчезла лишь после работ Э. Фишера и отказа от
протеозно-пептонных схем, на которых она основывалась. Ее
поддержали цитологи, которые, изучая функции клеточных ядер,
пытались использовать представления о ферментативной
активности для объяснения некоторых функций клеток, особенно клеток
некоторых желез.
Появились также гипотезы, представлявшие ферменты
коллоидными образованиями, где коллоид (природа которого
считалась не имеющей отношения к каталитическим свойствам)
являлся носителем ионов металлов, которые и обеспечивали
биокаталитическую активность.
Но все же самым важным итогом этого этапа работ было не
создание гипотез о природе и строении ферментов, а накопление
эмпирических данных об отдельных конкретных ферментах.
2 Г. Бертран в 1896 г. установил, что активность фермента находится в зависимости
от строения субстрата. Открытый и изученный им окислительный фермент лак-
каза не был строго специфичен, но катализировал окисление некоторых
органических кислот, которые образовывали ряд по способности к окислению [57].
98

Оказалось, что помимо ферментов, которые так или иначе
связывали с осуществлением процессов пищеварения, имеется
множество иных ферментов, которые разлагают различные углеводы,
гликозиды, действие которых очень специфично и которым очень
трудно найти место в схемах пищеварительных процессов. Было
обнаружено множество окислительных ферментов,
катализирующих достаточно разнообразные окислительные реакции как
в растительных, так и в животных тканях. Все чаще ставился
вопрос о роли ферментов в новообразовании различных веществ
в организме — начала формироваться проблема биосинтезов.
Учение о ферментах все более приобретало формы
специального научного направления, даже особой науки о ферментах —
энзимологии. В конце XIX в. возникла необходимость
усовершенствования номенклатуры ферментов — еще один формальный
признак формирования научного направления. Э. Дюкло в 90-х
годах XIX в. предложил называть ферменты по субстрату,
превращение которого они катализировали, с добавлением окончания
-аза. Этот принцип был принят практически без оговорок, за
исключением сохранения некоторых традиционных названий
(пепсин, трипсин, папаин и т. п.). Принятие новой системы названий
было облегчено тем, что для ряда «ферментов разложения» были
ранее предложены близкие названия — амилаза, диастаза и т. п.
Что же касается классификации ферментов по
функциональным признакам, то здесь дело обстояло сложнее: фактически было
известно лишь три группы ферментов — вызывающие
расщепление белков, вызывающие расщепление углеводов и
катализирующие окислительные процессы. Особое положение занимала
липаза — фермент, расщепляющий жиры. Были известны лишь
два-три препарата липаз, они не могли различаться на уровне
знаний того времени, и липазу считали универсальным, а не
специфическим ферментом. Имелись также так называемые
свертывающие ферменты. К ним, кроме сычужного фермента, относили
тромбазу — фермент свертывания крови, пектазу, очень
неопределенный фермент, образующий «растительные студни» при
действии на некоторые растительные углеводы.
Наиболее широкой и хорошо изученной была группа,
вызывающая превращения углеводов. Именно на них была хорошо
показана специфичность действия ферментов, они даже
подразделялись нередко только по этому признаку. Эти ферменты делились на
несколько подгрупп: переводившие нерастворимые углеводы в
растворимые (диастаз, инулаза, цитаза), вызывающие
расщепление гликозидов (эмульсин, мирозин, амигдалин и др.)> ферменты,
разлагающие олигосахариды (инвертаза, глюказа, мальтаза
и т. д.). В группе оксидаз было более или менее хорошо изучено два
фермента: лакказа и тирозиназа, однако их препараты еще не были
получены. Вместе с тем было зафиксировано множество случаев
проявления окислительной активности явно биокаталитической
природы. Было очень интересно, являются ли эти проявления
общим свойством различных тканей или же в каждом случае
7*
99

можно ожидать открытия специфического окислительного
фермента (см. гл. III).
Перелом в исследованиях ферментов наступил после работ
Э. Фишера и Э. Бухнера. Исследования Фишера показали, что
возможен строго химический подход к изучению как самих ферментов,
так и реакций, которые они катализируют. Это был путь к
познанию механизмов биокаталитических реакций. Одним из
важнейших достижений, развивающих это направление, было создание
основ кинетики ферментативных процессов Л. Михаэлисом. Работа
Э. Бухнера показала, что необходим планомерный поиск
внутриклеточных ферментов, которые, по-видимому, обусловливают
осуществление всех процессов обмена веществ в клетке, буквально
всех реакций.
Изменился весь подход к изучению процессов обмена веществ.
Началось четкое деление биохимии на статическую и
динамическую. Выделение новых веществ, поиски и идентификация
возможных промежуточных продуктов обмена веществ, изучение
физиологической активности тех или иных новых соединений —
все это превратилось в весьма наглядную методологическую
систему, продолжавшую на уровне уже отдельных молекул
инвентаризацию клеточного содержимого. Возникла цепочка:
цитология — гисто- и цитохимия — биохимия. В этой системе наук
изучение состава клеток, химическая природа отдельных
клеточных органелл, локализация отдельных веществ в клетке
составляли комплекс проблем, дающих исходный материал для
заключений о функционировании клетки как морфохимической
целостности. При этом ее изучение еще не выходило за пределы
описания всей сложной картины происходящих в клетке процессов.
При этом в подобной методологической системе имелась важная
особенность: подразумевался приоритет структурной,
морфологической организации клетки, химия оказывалась привязанной
к клеточной организации. Это был как бы реванш, но на
принципиально иных методологических принципах, воззрениях,
отстаиваемых в свое время Л. Пастером.
Однако одновременно стала формироваться иная
методологическая система, применение которой не противоречило
предыдущей, но конкретное использование которой (особенно химиками)
не избежало крайностей. Прогресс физической химии, появление
химической термодинамики, химической кинетики, учения о
химической статике и динамике довольно своеобразно преломились в
изучении внутриклеточных обменных реакций. Сложность
организации клетки, ее правильное восприятие, осознание того факта,
что клеточная морфология должна иметь прямой переход к
молекулярной организации — все это было делом будущего. Пока же
химики и те физиологи, которые лучше других восприняли
новейшие достижения именно физической химии и стали их (причем
небезуспешно, скорее наоборот) применять для познания
внутриклеточных процессов, перенесли в биохимию представления о
фазах, границах их раздела как одной из вероятных сцен, на
100

которых разыгрываются важнейшие, возможно, определяющие
жизненные процессы. В результате к клетке стали, иногда
буквально, применять представление о колбе, в которой протекают
многочисленные химические реакции, направление и скорость
которых зависят от изменения, причем часто локального,
концентраций исходных и конечных продуктов биокаталитических
реакций, установления равновесий и т. п. При этом чисто
цитологические заключения принимали курьёзный (с современной точки
зрения, конечно) характер. Например, вакуоли считали
важнейшим клеточным образованием — именно они больше всего
походили на те «колбы*, в которых осуществлялись обменные процессы.
Весьма туманными в этом контексте стали рассуждения об
энергетике биологических реакций.
Все это отразилось и на изучении ферментов и
биокаталитических процессов. Относительно природы биокаталитических
реакций Бейлис даже писал: «К этому вопросу надо подходить
не столько со стороны статики, сколько со стороны динамики:
следовало бы больше заниматься изучением скоростей реакций,
чем подбиранием ключей к замкам* [58, с. 171]. Здесь
противопоставление статического — фишеровского и динамического —
михаэлисовского подходов доведено до абсолюта. На самом деле
это противопоставление было условным: без понятия
специфичности ферментативной активности бессмысленной становилась
константа Михаэлиса. Без анализа скоростей течение отдельных
биокаталитических процессов, особенно связанных с выделением
энергии, невозможно было представить организацию
последовательностей реакций не только во времени, но и в пространстве.
Именно на этом пути было будущее классической биохимии,
будущее, которое очень быстро начало реализовываться.
Однако вопрос о природе биокатализаторов оставался
нерешенным. Мало того, в него оказались внесены некоторые
усложнения, связанные именно с достижениями препаративной биохимии
ферментов — важнейшего направления энзимологии начала XX в.
Первое осложнение было вызвано проблемой коферментов.
Представление о них было создано Г. Бертраном в 1897 г., который
в золе окислительного фермента лакказы обнаружил марганец,
каталитические способности которого применительно к ряду
органических кислот и масел были известны. Бертран предположил,
что биокаталитическая активность лакказы обусловлена наличием
в ней марганца. Установив, что различные препараты оксидаз
обладают различной окислительной активностью, он стал строить
графики зависимости этой активности от содержания в препаратах
марганца. Определенную корреляцию, как он полагал, ему удалось
обнаружить. Подчеркнем все же, что в то время не существовало
даже достаточно определенных единиц для измерения
ферментативной активности. Сам Бертран был одним из пионеров
введения аналитических методов в энзимологию.
Но все же он с бесспорностью (и это было подтверждено
другими авторами) доказал, что добавление марганца в определенных
ни

ГАБРИЭЛЬ БЕРТРАН АРТУР ГАРДЕН
(1867-1962) (1865-1940)
концентрациях повышает биокаталитическую активность
препаратов окислительных ферментов. Бертран заключил, что марганец —
обязательный компонент окислительных ферментов и заменить
его на другие элементы или органические вещества нельзя. Этот
факт послужил основой для разработки Бертраном первой
специальной теории окислительной ферментативной активности
[59, 60]. В соответствии с этой теорией оксидазы представляли
собой белковые соединения марганца, в которых последний был
связан с белковым носителем солеобразно. В водных растворах
такой комплекс должен был распадаться на «белковую кислоту»
и закись марганца. Этот распад, по представлению Бертрана, и
определял каталитическую активность оксидаз, которую Бертран
связывал с марганцем, а не белковым носителем.
Для солей марганца в этом процессе Бертран предложил
название «кофермент», чтобы подчеркнуть обязательность этого
компонента для осуществления биокаталитического акта. Термину
«кофермент» Бертран сразу придал обобщающее значение. Он
употреблял его по отношению к другим солям, которые, как он
полагал, принимают участие в других каталитических актах, —
к солям кальция в случае пектазы, например.
Сам Бертран не развивал дальше эти исследования, однако
идея о добавочных факторах, определяющих ферментативную
активность, скоро возродилась, но уже на иной экспериментальной
основе, гораздо более весомой и убедительной.
102

В начале XX в. А. Гарден и У. Юнг предприняли попытки
максимально очистить препарат зимазы Э. Бухнера ([61—63]. см.
также: [64]). При этом они отметили необъяснимый факт:
фильтрация дрожжевого сока, полученного по методу Бухнера и
содержащего активную зимазу, через желатиновый фильтр приводила
к исчезновению активности. Уже привыкли считать, что ферменты,
если это даже не белки, то по крайней мере коллоиды, а
желатиновый фильтр задерживал все коллоиды. Вместе с тем ни на фильтре,
ни в лишенном коллоидов фильтрате исходной активности
обнаружить не удавалось. Простая манипуляция (не химическое и не
физическое воздействие) приводила к резкому и
воспроизводимому биологическому эффекту. Потеря активности происходила
и при диализе активного дрожжевого сока. Активность в процессе
диализа снижалась постепенно до полного исчезновения.
Рассуждения А. Гардена были такими же, как у Бертрана:
зимаза Бухнера является сложным соединением, в состав которого
входит коллоидный носитель и низкомолекулярная диализируемая
группировка, обеспечивающая активность только в соединении
с носителем. Таким образом, оба фрагмента неактивны, но вместе
образуют активное, но непрочное соединение, которое при диализе
разрушается. Для проверки к коллоидному остатку на фильтре
добавляли немного фильтрата — активность немедленно
восстанавливалась.
А. Гарден и У. Юнг занялись изучением низкомолекулярной
диализируемой части фермента. Этот компонент оказался
термостабильным, однако при автолизе дрожжевого сока довольно
быстро разлагался. Прибавление небольших доз диализата к
неактивному компоненту, остающемуся после диализа, довольно долго
поддерживало сбраживающую активность последнего.
Низкомолекулярный фактор был назван «козимазой». Это был первый фактор
из новой группы биологически активных веществ, за которыми
закрепилось бертрановское название «коферменты».
Козимаза была открыта в 1904 г., и после этого проблема
химической природы ферментов претерпела существенные изменения.
Основные успехи в изучении ферментов стали связывать не только
с задачами получить максимально чистый, а следовательно,
максимально активный ферментный препарат. Теперь эта задача
усложнилась: надо было не только выделить фермент, отделить
его в максимальной степени от примесей, но и установить, какова
его химическая природа или природа составляющих его
компонентов. При этом получила распространение точка зрения, что
именно в коферментах скрыта тайна биокатализа. Поэтому
дальнейшие работы по выделению и очистке ферментов, составлявшие
основу энзимологических исследований начала XX в., оказались
ориентированы как на изучение активного фермента целиком,
причем точка зрения, что белки играют центральную роль в их
образовании, оставалась главной, так и на изучение коферментов,
причем сформировалось представление, что именно они являются
определяющим компонентом, а природа носителя —
второстепенное дело.
103

Одновременно с этим в энзимологии возникли новые проблемы,
изучение которых постепенно стало превращаться в ее основную
задачу. После работ С. Сёренсена, показавшего зависимость
активности ферментов от величины рН, и работ Л. Михаэлиса,
развившего основы химической кинетики, началось изучение процесса
взаимодействия фермента и субстрата как ключевого акта
биологического катализа. Представление о фермент-субстратном взаи-
хмодействии прямо следовало из кинетических исследований
Михаэлиса. В основе этих представлений лежала идея, что соединение
с ферментом вызывает определенную «активацию» субстрата.
Эта идея в частном случае для окислительных процессов была
развита еще X. Ф. Шёнбайном, но она явно имела общее значение.
Еще до развития кинетики ферментативных процессов
высказывались гипотезы относительно взаимодействия фермента и
субстрата. Одна из первых таких гипотез была высказана У. Бейлисом
в 1904 г. f65]. Концепция Бейлиса была чисто физической, она не
просто не учитывала, но игнорировала химические механизмы.
Бейлис считал, что ускорение ферментативной реакции
вызывается увеличением активной массы благодаря физической
адсорбции ферментом реагирующих веществ и происходящему при этом
концентрированию их на поверхности фермента. Теория Бейлиса
была отвергнута даже без значительной экспериментальной
проверки. Но идея о «сгущении», «концентрации» реагентов в порах
фермента или в каких-то активных центрах продолжала
обсуждаться и сыграла в дальнейшем существенную роль в развитии
ряда представлений о механизмах каталитических актов. Главным
недостатком теории Бейлиса было то, что с ее помощью невозможно
было объяснить специфичность ферментативного действия.
Таким образом, к началу XX в. и в его первые десятилетия
проблема природы биокатализаторов не была решена, а, напротив,
превратилась в одну из стержневых проблем энзимологии — новой
науки о биокатализаторах. И, несмотря на то, что стали
формироваться и другие задачи, принципиальные не только для
энзимологии, но и для формирующейся классической биохимии в целом
(о природе фермент-субстратного взаимодействия и механизме
ферментативных реакций вообще, о значении и регуляции
скоростей ферментативных процессов в клетке и др.), без решения этой
задачи остальные могли получить только частичное решение.
Но проблемой из проблем для биохимии стал вопрос: каждая ли
химическая реакция в сложной системе обменных процессов
катализируется собственным ферментом или только какие-то
отдельные, ключевые? Остальные же, ординарные, протекают в
организме по общим химическим законам, так как это происходит в
пробирке. То был не простой вопрос, так как условия протекания
химических реакций в организме лимитировались
физиологическими условиями — температурой тела, величинами рН. Очень
сложные процессы и сравнительно простые, например
гидролитические, протекали в организме с удивительной легкостью.

ГЛАВА III
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ]
ХИМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ В ИЗУЧЕНИИ ДЫХАНИЯ
В середине XIX в. первую теорию биологических
окислительных процессов разработал X. Ф. Шенбайн. Ее отличала широта
подхода: Шенбайн стремился объяснить сущность окислительных
процессов вообще, рассматривая окислительные процессы в
организме как частный случай более общего явления. Его теория
впервые представила биологическое окисление как
каталитический процесс. Это было важнейшим вкладом Шенбайна в
развитие представлений не только об окислительных реакциях в
организме, но вообще о всех процессах, протекающих в живых тканях
и клетках. Другим не менее важным достижением Шенбайна
было создание представлений об активировании кислорода в
процессах биологического окисления как обязательном условии их
протекания.
Применительно к процессам окисления вообще эти работы
послужили основой для развития многих физических и
химических идей, примером которых может служить теория образования
озона, предложенная Р. Клаузиусом [1]. Открытие озона Шенбай-
ном было одним из главных аргументов в пользу представлений
о существовании активизированного кислорода (см.: [2]).
Шенбайн впервые экспериментально проверил предложенную им
гипотезу. При этом корректировка его представлений на основе новых
экспериментальных данных составила первый, очень важный
этап развития исследований процессов дыхания и биологического
окисления (см.: [3]).
В последней четверти XIX в. успехи химии и прогресс
физиологии настоятельно требовали пересмотра представлений о
процессах дыхания и прежде всего совершенствования теорий
биологического окисления.
Прежде всего значительное развитие получила химия
кислорода и озона. Работы Р. Клаузиуса и X. Шенбайна уже не
укладывались в систему новых данных, полученных Ж. Соре, У. Одлин-
гом, Т. Эндьюсом, Д. Тейтом, а особенно Б. Броди. Успехи
физической химии в изучении катализа создавали новые
благоприятные условия для усовершенствования идей Шенбайна. Его
концепция активирования кислорода под воздействием
биокатализаторов хорошо укладывалась в самые новые для того времени
идеи о взаимодействии фермента и субстрата.
1 Глава написана С. С. Кривобоковой.
105

Развитие идей о биологическом окислении требовалось и для
приведения их в соответствие с новыми данными о функциях
крови, о субстрате биологического окисления, о месте и условиях
протекания окислительных процессов в организме. Ф. Мажанди,
изучая происхождение углекислого газа в организме, допустил,
что окислению кислородом подвергаются углеродистые
соединения, переносимые венозной кровью. Вместе с тем развитие в
биохимии представлений о том, что главнейшие обменные процессы
осуществляются в клетках, требовали соотнесения их с
представлениями о биологическом окислении: здесь мог пролечь
водораздел между возможным существованием химических по
сути, но физиологических по проявлению процессов и процессов
подлинно биохимических, типичных для каждой клетки,
унифицированных по этому признаку.
Для изучения процессов биологического окисления все
большее значение приобретали данные по физиологии и биохимии
растений — данные о дыхании растений, о фотосинтезе. Наконец,
очень важным было развитие физиологии микроорганизмов после
работ Л. Пастера и дискуссии о природе брожений, о роли
кислорода для проявления жизнедеятельности микроорганизмов —
о «жизни без кислорода», анаэробных процессах, исследованных
Пастером.
В физиологии растений трудами А. Майера (1874), Г. Боннье
и Л. Манжена (1884), И. Крайслера (1888) и особенно В. И. Пал-
ладина (1889) были точно определены максимальная и
минимальная границы давления и температуры, в которых осуществлялось
дыхание растений. Большой цикл работ был проведен по
определению влияния на дыхание растений изменения содержания
кислорода в атмосфере (П. Дегерен, 1874, И. П. Бородин, 1881, В. Иоган-
сен, 1885, У. Уилсон, 1885), парциального давления углекислого
газа, зависимости интенсивности дыхания от количества
дыхательного материала и т. д. (работы К. Бернара, 1884). Были
проведены исследования дыхательных коэффициентов (Г. Боннье
и Л. Манжен, 1886, В. И. Палладии, 1886-1894). П. Бер провел
интересные эксперименты по дыханию во время подъема на
большую высоту. Открытие Л. Пастером анаэробного дыхания и
выводы из перечисленных выше работ со все большей очевидностью
свидетельствовали о том, что дыхательный процесс или вообще
процессы, направленные на выделение энергии в организме,
могут не исчерпываться окислительными реакциями с участием
кислорода воздуха.
Начиная с 1875 г. в основном благодаря работам Э. Пфлюгера
начинает распространяться точка зрения, что окислительные
процессы (или энергетические процессы вообще) происходят не
в крови или легких, а связаны с тканями и клетками любых
организмов. «Белковая теория дыхания» Пфлюгера в истории
исследований биологического окисления занимает особое место. Он
развил в ней представления о многофазности, многоступенчатости
превращений дыхательных субстратов. Он ввел представления
106

о предварительных, «подготовительных» изменениях
биологических субстратов и отделил их от конечного этапа окисления.
Он, правда, свел эти конечные этапы к освобождению легкоокис-
ляемых частей молекул, окисление которых приводило к распаду
белка и выделению энергии. Освобождение же этих частей он
рассматривал как результат «диссоциации живого белка»
протоплазмы.
Эта теория экспериментальных подтверждений не получила,
но методологически она значила довольно много. Отделив
химические превращения дыхательного материала от конечного
окислительного акта, Пфлюгер создал предпосылки для обобщенного
анализа превращений органических веществ в процессе их
усвоения и диссимиляции клеткой, т. е. общего обмена веществ, и
обобщенного подхода к изучению окислительного акта. После Пфлю-
гера относительная независимость исследований процессов обмена
веществ и дыхания в организме от исследований биологического
окисления определили характер и направленность эксперимента
в этой области.
Такое положение еще больше укрепилось после работ В. Пфеф-
фера [4] и И. Бёма [5], впервые различившего «кислородное» и
«внутреннее» дыхание.
Сложилось два четко разделенных направления. В первом
изучались природа и изменения дыхательного материала. Во
втором — механизмы окислительных реакций, причем с участием
кислорода воздуха. Исследования, проводящиеся в первом
направлении, привели к расшифровке комплексов реакций брожения
и дыхания. Второе направление привело к созданию схем
терминального биологического окисления. Был очень важный
объединяющий момент, который не сразу нашел решение, — вопрос
о выделении и использовании в организме энергии. Исходным
пунктом для развития представлений о биологическом окислении
послужила теория активирования кислорода, развитая X. Ф. Шен-
байном.
Законченную форму гипотеза об активировании кислорода
в результате расщепления двухатомной молекулы кислорода
на две электрически нейтральные «полумолекулы» впервые
приобрела в теории биологического окисления Ф. Гоппе-Зейлера,
предложенной в 1878 г.
Но прежде чем перейти к изложению этой теории и других
теорий активирования кислорода, развиваемых в конце XIX —
начале XX в., надо отметить особенности всех теорий
биологического окисления 70—80-х годов XIX в.
Во-первых, идея Шенбайна об определяющем значении
окислительных и восстановительных реакций во всех процессах
жизнедеятельности считалась столь очевидной, что все, кто следовал
за ним, полагали, что развитие этих представлений будет иметь
наиболее широкое значение для развития основных проблем
биохимии.
Во-вторых, основные доказательства, как и в работах Шен-
107

байна, основывались на модельных химических экспериментах.
Возможности проведения биохимических экспериментов только
осваивались. Но самое главное, «дыхательные явления
принимались за тип чисто химических», — писал в 1875 г. К. Бернар
[6, с. 16]. Это, кстати, ставило вопрос о природе
биокатализаторов биологического окисления в плоскости, отличной от
исследований биокатализаторов обменных биологических процессов
вообще.
Именно поэтому предпосылками исследований Ф. Гоппе-Зей-
лера, помимо его собственных исследований функции крови,
процессов брожения и гниения, послужили модельные опыты
О. Лёва [7] и Г. Фудаковского [8], выполненные в 1870 — 1873 гг.
Выводы этих опытов совпадали с воззрениями Шенбайна и Клау-
зиуса: активированный кислород — нейтральные активные атомы.
ЭВОЛЮЦИЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ ОБ АКТИВИРОВАНИИ КИСЛОРОДА
Изучая окислительную активность форменных элементов
крови, Ф. Гоппе-Зейлер пришел к выводу, что при медленном
окислении активация кислорода происходит параллельно с
активацией водорода. Последний во всех подобных процессах должен
был присоединять к себе атом кислорода с образованием молекулы
воды. Другой атом кислорода должен был выделяться в свободном
состоянии и выполнять окислительную функцию:
н2; »н*+н*
#+Н+02 »Н20+0*
R+O* >RO,
где R — соединение, в обычных условиях не реагирующее с
молекулярным кислородом.
Теория Гоппе-Зейлера развивала и распространяла на
биологическую сферу идею А. Де-ла-Рива о единстве (сопряженности,
как бы мы сказали теперь) окислительных и восстановительных
процессов [9]. Схема Гоппе-Зейлера показывала, что реакции
восстановления содействуют образованию в живой клетке или
тканях большого числа легко окисляющихся веществ. В
отдельных случаях происходило накопление и активного атомарного
водорода. Это нашло место для объяснения особенностей
анаэробных процессов и гниения. Позднее Гоппе-Зейлер показал, что
такой водород отличался от активированного кислорода, но был
активным, так как обладал способностью восстанавливать
некоторые вещества, молекулярным водородом не восстанавливаемые.
Примером таких процессов Гоппе-Зейлер считал декарбоксилиро-
вание органических кислот, реакцию, еще мало изученную
химиками, но очень важную с точки зрения биологических процессов.
Но центральной идеей гипотезы Гоппе-Зейлера было то, что
образующийся атомный водород in statu nascendi обладал
способностью расщеплять молекулу кислорода на электрически
нейтральные активные атомы. Механизм медленного, т. е. биологиче-
108

ФЕЛИКС ГОППЕ-ЗЕЙЛЕР
(1825-1895)
ского, окисления, по Гоппе-
Зейлеру, выглядел так: один из
свободных атомов кислорода
немедленно вступал в
окислительные реакции либо с
органическими соединениями,
образуя их окиси, либо с водородом,
образуя воду. Другой атом
кислорода оставался свободным,
являясь собственно
активированным кислородным атомом. Этот
активированный кислород
обладал способностью окислять тру-
дноокиеляемые вещества или
же в качестве резервной
реакции переводил воду в перекись
водорода, или, соединяясь с
кислородом, образовывал озон.
Эта схема [10] была
приложена Гоппе-Зейлером к
конкретному механизму
биологического окисления в тканях при
участии открытого им в 1867 г.
гемоглобина [11]. Но построена
она была не на основе
биологических экспериментов, а на аналогии с чисто химическими
моделями, в частности на работах Г. Озанна, который в 1853 г.
наблюдал восстановление соединений серебра в растворе
разведенной серной кислоты при электролизе с
углеродно-платиновыми электродами. В 1865 г. восстановление меди в присутствии
платины наблюдал Н. Н. Бекетов, а в 1866—1868 гг. Т. Грехем
изучал активацию водорода в присутствии платины или палладия.
Подобные опыты проводил и Гоппе-Зейлер, пытаясь
разобраться в чисто химических механизмах реакции. Он обнаружил,
что свежеприготовленный гидрид палладия восстанавливал
сульфат меди в металлическую медь, превращал хинон в
гидрохинон, обесцвечивал индиго и, что самое главное, переводил окси-
гемоглобин в метгемоглобин [12].
Гоппе-Зейлер считал, что его гипотезу подтверждают опыты
по образованию воды из молекулярного кислорода в присутствии
активного водорода. Крахмальный клейстер, насыщенный
воздухом и смешанный с раствором йодистого калия, при контакте
с платиновой фольгой и водородом окрашивался в синий цвет
в течение нескольких секунд, что свидетельствовало об
интенсивном окислении йодистого калия. Этот опыт не удавался, если
фольгу предварительно прокаливали для удаления водорода.
Гоппе-Зейлер обнаружил целый ряд аналогичных систем.
Важной особенностью всех работ этого этапа, особенно
связанных с идеей активирования кислорода, было сопоставление с экс-
109

периментальными данными Шенбайна. Им было осуществлено
столько экспериментов в самых различных химических и
биологических системах, что множество идей проверялось простым
сопоставлением с его данными. Научное наследие Шенбайна было
рекордным для XIX в. — он опубликовал более 400 статей.
Поэтому и Гоппе-Зейлер считал необходимым истолковать
количественные эксперименты Шенбайна с позиций своей
гипотезы. Одним из таких экспериментов было образование перекиси
водорода при окислении некоторых металлов: свинца, железа.
Особенно Гоппе-Зейлера интересовало железо, входящее в состав
молекулы гемоглобина. Факт образования эквивалентных
количеств кислорода, образующего перекись водорода, и кислорода,
входящего в окислительную реакцию, который Шенбайн объяснял
образованием эквивалентных количеств озона и антозона (см.:
[3] ), Гоппе-Зейлер истолковал с помощью своей схемы
следующим образом:
Fe+0=0+ H20^Fe0+ H202.
Однако, по данным Гоппе-Зейлера, такая реакция была
возможна только в присутствии насыщенного водородом палладия.
Его он рассматривал в качестве прототипа агента, ответственного
за биологическое окисление.
Эти предположения Гоппе-Зейлер пытался привязать к
конкретным биологическим процессам. Свидетельством в их пользу
он считал наблюдения, что при гниении без доступа воздуха
отмечалось повышение восстановительной активности, а при доступе
воздуха — резкий рост окислительной активности [13].
Схема биологического окисления в общем виде, по Гоппе-Зей-
леру, могла быть изображена следующим образом:
А=А, + Н-Н
Н-Н+02=Н20+0
0+В=ВО
0+НоО=Н202
0+Ъ2=0з,
где А — вещество, выделяющее водород, В — вещество, способное
окисляться только активированным кислородом.
Но эта схема обладала рядом серьезных недостатков,
заставляющих сомневаться в правильности ее именно химической
интерпретации.
Схема Гоппе-Зейлера исходила из допущения полной
идентичности атомов кислорода, образующихся при активировании его
молекулы. Но это было отступлением даже от позиций Шенбайна
и Клаузиуса. Было непонятно, почему один из атомов,
совершенно не отличающийся от другого, вместо того чтобы вступать
в реакцию со всегда присутствующим избытком индуцирующего
вещества, образует озон или перекись. Ведь уже было известно,
что и та и другая реакции требуют затрат энергии. В случае биоло-
110

гического окисления, когда единственно оправданным процессом
должно было быть окисление органических легкоокисляемых
веществ, необходимо было допустить существование различий
между активными атомами кислорода и объяснить их природу.
Однако в силу некоторых обстоятельств, о которых пойдет речь
в следующем разделе, она была использована для объяснения
действия окислительных ферментов.
В 1895 г. впервые была предпринята попытка дать идее
активирования кислорода как результата расщепления его молекулы
на два атома убедительное количественное обоснование. Это
попытался сделать Я. Г. Вант-Гофф, для чего вновь возродил идею
о неравноценности активных электрически заряженных атомов
кислорода. Вант-Гофф построил свои рассуждения на основе
теории электролитической диссоциации. Это было достижением,
так как вводило в оборот новейшие идеи физической химии. Но
в результате основные положения этой теории делали
необязательным включение окислительных процессов в разряд
каталитических. Поэтому теория Вант-Гоффа не представляла интереса для
биологов и для объяснений процессов биологического окисления.
Я. Г. Вант-Гоффа предположил, что в свободном кислороде
в норме имеются в небольших количествах противоположно
заряженные ионы кислорода: 0+ и О" [14]. Общая схема
окислительных процессов при этом должна была выглядеть так:
09=0+ + 0-
А— 0~=А0
В+0~=ВО.
Эта схема объясняла некоторые процессы, которые
рассматривали как модельные для биологического окисления, например
окисление индиго в изатин в присутствии фосфора. Однако
гипотезы Ф. Гоппе-Зейлера и Я. Г. Вант-Гоффа были последними,
развивающими представления об активировании кислорода в
результате разрыва его молекулы. Параллельно стали
разрабатываться другие идеи, исходящие совершенно из других положений.
Еще до исследований Вант-Гоффа было высказано новое
оригинальное соображение о форме активированного кислорода.
Оно принадлежало М. Траубе, разрабатывавшему еще с 1858 г.
теорию ферментативного действия, а «по существу, химической
активности всех клеток, замечательную охватом всех знаний
того времени и предвидением позднейших открытий», — как
писала М. Стефенсон [15, с. 20].
Гипотеза Траубе не отделяла представления о механизме
окислительных реакций от активности ферментов в клетке [16].
Это была фактически теория ферментативного катализа,
включающая и очень детально рассматривающая вопрос о
биологическом окислении.
М. Траубе предложил отказаться от мысли о том, что
активирование кислорода всегда связано с разрывом его молекулы.
111

Он допустил, что в процессах биологического окисления молекула
кислорода не распадается на отдельные атомы, а действует как
целое. Эта мысль придала развитию представлений о
биологическом окислении, а затем и вообще представлениям о
биокаталитических реакциях в организме совершенно новое направление.
Помимо этого Траубе высказал и химически обосновал еще
одно существенное положение. Обнаружив, что в отсутствие
воды, по-видимому, не идут никакие окислительные процессы
(в абсолютно сухом кислороде даже металлический натрий
сохраняет свой блеск), Траубе предположил, что одним из
основных факторов любого окислительного процесса, а тем более
процесса биологического окисления является вода.
Но это было не все — Траубе ввел в теорию биологического
окисления новый, хотя и давно известный элемент, а именно
перекись водорода.
Все эти положения опирались на экспериментальные данные,
накопленные еще предшественниками М. Траубе, химиками
и биологами. Об образовании перекиси водорода в процессах
медленного окисления было известно Шенбайну. Также давно
было известно, что суспензия порошкообразного цинка в воде
при пропускании воздуха или кислорода медленно окисляется
с образованием заметных количеств перекиси водорода. Траубе
тщательно изучил различные реакции, приводящие к образованию
перекиси водорода. Он установил несколько интересных фактов.
Перекись водорода в заметных количествах образовывалась на
катоде при пропускании электрического тока через кислород или
воздух, но никогда не образовывалась при взаимодействии
молекулярного водорода с кислородом, выделяющимся на аноде. Траубе
получал перекись водорода в пламени окиси углерода, горящей
в поддуваемом кислороде.
Все это послужило основой для разработки им гипотезы
окисления. Для этого им были сделаны следующие допущения.
Во-первых, при всех процессах самоокисления (это понятие
ввел Траубе) молекула кислорода целиком соединяется с
окисляемым веществом (или водородом воды под влиянием
окисляющегося вещества), образуя перекись. При горении водорода на
воздухе основным продуктом окисления должна была быть перекись
водорода, а вода образовывалась в результате вторичного процесса
окисления добавочной молекулы водорода перекисью:
2Н+02=Н202
Н202+2Н=2Н20.
Во-вторых, вода активно участвует во всех или в подавляющем
большинстве окислений, а главным продуктом таких процессов
является также перекись водорода.
В-третьих, явление переноса кислорода, которое со времени
Шенбайна носило отвлеченный характер, в гипотезе Траубе
приобрело совершенно определенный смысл. Оно заключалось в пере-
112

носе кислорода с первично окисляющегося вещества на вторично
окисляющееся вещество — акцептор. Переносчиком, таким
образом, являлось первично окисляющееся вещество.
В-четвертых, из построений Траубе следовало, что распадается
не молекула кислорода, а молекула воды, причем образуется
атомарный водород, с которым может соединяться молекулярный
кислород, образуя перекись водорода:
А+НО • н+°2-^А(°н)2+Н202 А+0=0+Н2О^АО+Н202
(схема М. Траубе) (схема Ф- Гоппе-Зейлера)
Теория Траубе выгодно отличалась от теории Гоппе-Зейлера,
так как объясняла образование перекиси не сомнительным
окислением воды, а результатом основного окислительного процесса
и в то же время вполне реально объясняла образование воды
распадом перекиси водорода. Теория Траубе, как отмечал
А. Н. Бах, дала «точное выражение тому основному
установленному Шенбайном факту, что при медленном сгорании столько же
кислорода фиксируется окисляемым веществом, сколько
появляется в активном состоянии» [17, с. 57].
Хотя теория Траубе объясняла механизм окислительных
процессов вообще, но создавалась она им с совершенно
конкретной целью истолкования процессов обмена веществ в организме.
По Траубе, биологическое окисление, брожение, другие
химические процессы в организме осуществлялись с помощью веществ
белковой природы, имеющих определенный состав. Эти вещества,
сами не изменяясь, определяли все жизненные процессы у высших
и низших организмов. Утверждая, что окисление спирта или
аммиака происходит путем переноса кислорода сначала на фермент,
а затем на окисляющееся вещество, Траубе первый предугадал
общую схему ферментативных процессов, но еще не раскрыл
правильно их сущность. Однако основанная на понятиях еще
не сложившейся химии биологического катализа теория Траубе
успеха не имела и оказалась забытой, заслоненная трудами Л. Пас-
тера. Но там, где она касалась не общих схем обмена веществ,
а конкретных проблем биологического окисления, она вызвала
оживленные дискуссии и стимулировала многочисленные
исследования.
Вместе с тем появились и критические замечания в ее адрес.
После 1877 г., когда М. Траубе в общих чертах сформулировал
свою теорию, стали высказываться сомнения в ее правильности,
основанные как на новых экспериментальных фактах, так и на
некоторых теоретических рассуждениях.
Прежде всего при многих самоокислениях не удалось
обнаружить образования перекиси водорода. Правда, эти работы
относились к явлениям коррозии металлов, а не биологическому
окислению, но в те годы требованию всеобщности теории
окисления придавалось большое значение и понималось оно буквально.
Траубе отверг эти возражения, указав, что перекиси практически
8 A. H. Шамин
113

мгновенно могли разлагаться после своего возникновения под
действием самых различных веществ.
Теоретические возражения требовали определенной
корректировки теории. Так, А. Н. Бах, признавая частичную
правильность построений Траубе, отмечал, что водород in statu nascendi
должен был соединяться с гидроксилом воды и дать новую
молекулу воды, а водород воды должен был прореагировать с
молекулярным кислородом с образованием перекиси водорода:
О2+Н20+2Н=Н20+Н202.
Здесь по отношению к водороду высказывались те же
сомнения, которые выдвигали при критике теорий расщепления
кислорода в процессе активирования: почему водород был
неравноценен в проявлении своей реакционной способности? В ответ
Траубе предположил, что в отдельных случаях молекулярный
кислород реагирует с окисляемьши веществами в отсутствие воды.
Но это было уже отступлением от одного из его основных
принципов.
Возникла дискуссия Траубе с Гоппе-Зейлером. Первый считал,
что важнейшие биохимические процессы не только у низших,
одноклеточных, но и у высших организмов осуществляются только
благодаря биокатализаторам-ферментам, поэтому важнейшей
основой дальнейших исследований все же должна быть химически
правильная теория ферментативного действия [18]. Гоппе-Зейлер
считал возможным в основу своих доказательств помещать лишь
модельные эксперименты, привязывая к ним биохимические
опыты и наблюдения [19]. При этом в модельных опытах можно
было, естественно, добиться большего совпадения с
постулированными механизмами, подбирая соответствующие условия. Но,
насколько эти условия соответствовали тому, что происходит в
тканях или клетках, оставалось неясным.
Поэтому если Ф. Гоппе-Зейлер верно трактовал результаты
модельных опытов, то представления М. Траубе о роли и природе
ферментов, участвующих во всем комплексе биологических
окислительных процессов, были более прозорливыми и близкими
к истине.
А. Н. Бах, которому предстояло сделать следующий шаг в
развитии представлений о биологическом окислении, так оценил
теорию Траубе: «Если Траубе и не удалось дать всеобъемлющую
теорию процессов медленного сгорания, то его мысль о том, что
в этих процессах молекула кислорода действует как целое, а не
в виде свободных атомов, является чрезвычайно важным шагом
вперед по пути выяснения этого вопроса. Установленному Шен-
байном факту, что в процессах медленного сгорания половина
кислорода, вступающего в реакцию, появляется в активном виде,
Траубе дал химическое объяснение, допустив первоначальное
образование перекиси водорода из молекулярного кислорода
и водорода воды. Оставалось только прийти к теории,
охватывающей все процессы медленного сгорания при посредстве молеку-
114

лярного кислорода, расширить эту концепцию в том смысле,
что все окисляемые вещества первоначально присоединяют к себе
целые молекулы кислорода с образованием перекисей» [17, с. 57].
Во всяком случае, появление теории М. Траубе поставило
дальнейшее развитие представлений о биологическом окислении
в прямую связь с прогрессом знаний о катализаторах
биологического окисления — окислительных ферментах, оксидазах.
ИССЛЕДОВАНИЯ ОКИСЛИТЕЛЬНЫХ ФЕРМЕНТОВ
Вероятно, впервые процесс биологического окисления
наблюдал в 1810 г. парижский аптекарь Л. Планш (см.: [3]). Он
заметил, что цвет гваяковой настойки меняется при добавлении
к ней вытяжки из корней некоторых растений !. Позднее
изменение цвета гваяковой настойки наблюдали при добавлении
пшеничной муки и выделенного из нее белка — «зимома» Л. Таддеи
в 1819 г., тот же Л. Планш в 1820 г. под действием
неустановленного термолабильного агента, названного им «цианогеном»,
позднее М. Лодибер, Ж. Пеллетье и многие другие. Система с
гваяковой настойкой была излюбленным объектом изучения
окислительных процессов X. Ф. Шенбайном.
Шенбайновские «переносчики» и «возбудители» кислорода
очень трудно было отличить от того, что понимали под
«катализаторами биологического окисления», или «оксидазами», в конце
XIX в.
Первым, кто ввел термин «окислительный фермент», был
М. Траубе. К середине XIX в. еще не очень четко представляли
себе природу ферментов, особенно применительно к
биокатализаторам окислительных процессов. Считалось, что это могут быть
как органические, так и неорганические тела, особенно металлы.
Неясны были и принципы ферментативного действия. М. Траубе
сразу отказался от представлений Ю. Либиха о том, что
ферменты — это тела в состоянии разложения. Он не признавал
и точку зрения Т. Шванна, последовательно проводимую Л. Пас-
тером, что ферменты — это живые организмы. Траубе
предположил, что ферменты в основной своей массе являются
продуктами окислительного распада белков и имеют достаточно
разнообразное строение. При этом основные окислительные процессы
он не отделял от ферментативных процессов вообще, полагая,
что действие ферментов принципиально связано с
окислительными реакциями.
Наиболее принципиальным положением его теории,
отражавшим существовавшие тогда воззрения, было следующее. Он считал,
что роль ферментов в организме могут выполнять самые
разнообразные органические и неорганические вещества и в первую
1 Гваяковая смола была привезена в Испанию из Санто-Доминго в 1508 г. Консоль-
вусом Ферраном как средство лечения сифилиса и впервые описана Ульрихом
фон Гуттеном в 1519 г.
8*
115

очередь те, которые уже известны как катализаторы различных
процессов, происходящих вне организма. Таким образом,
ферментами могли быть органические соединения, переносящие кислород
с одного соединения на другое, а также такие металлы, как
платина, железо, медь.
На основе предложенной им теории ферментативного действия
Траубе разработал классификацию ферментов, разделив их на три
класса по характеру действия: «ферменты тления»,
«восстановительные ферменты» и «ферменты гниения» (см. гл. II).
Понятию «ферменты тления» М. Траубе придавал очень
широкое значение. Он включил в эту группу все ферменты,
осуществляющие окислительные реакции, различая перенос кислорода,
окисление и разложение. Последнее он противопоставлял
брожению, полагая, что при разложении кислород для
окисления берется из воздуха, а при брожении — из воды.
Одновременно Траубе подразделял эту группу на ферменты «живые»
(vital) и «гнилостные» (faulig), полагая, что и те и другие
способны разлагать органический материал.
В первоначальном варианте своей теории Траубе использовал
шенбайновское представление о «кислородпереносящих
ферментах», но после 1874 г. он употреблял термин «окислительный
фермент» [20]. В дискуссии с Гоппе-Зейлером Траубе пользуется
только этим термином, подразумевая под ним именно катализатор
биологического окисления.
Свою исходную теорию ферментативного действия [21, 22]
Траубе пытался доказать с помощью биологических
экспериментов. Однако он не ставил задачу выделения ферментных
препаратов, ограничившись, так же как и его предшественники, изучением
биологической активности вытяжек или жидкостей тела. Он
изучал действие вытяжек из картофеля на гваяковую настойку.
Доказав, что циклы появления и исчезновения окраски при
повторном насыщении воздухом можно повторять многократно в
течение двух недель после приготовления вытяжки, Траубе сделал
вывод о существовании в картофеле постоянно действующей
системы переноса активированного кислорода на органические
ьещества тканей. Эта система была термолабильная, так как при
нагревании до 80°С ее переносящая способность полностью
терялась. Катализатор можно было сконцентрировать, приготовив
спиртовую вытяжку. Аналогичные свойства Траубе приписывал
красящему веществу крови, полагая, что мышечная активность
обеспечивается окислительными процессами, поставляющими
энергию.
Первые окислительные ферменты в виде более или менее
определенных препаратов были получены в 1880-х годах. Это было
связано с работами X. Йошида, изучавшего свойства сока лакового
дерева. В Японии существует традиционное производство лака
из сока лакового дерева Rhus vermicifera. Для изготовления лака,
славящегося своей прочностью, блеском и прозрачностью, сок
лакового дерева высушивали и выдерживали на воздухе до полного
116

затвердения. При этом он темнел, становясь черным, и в конце
концов получался знаменитый полупрозрачный японский лак.
В 1883 г. Йошида тщательно исследовал состав сока лакового
дерева и изучил изменения, которые с ним происходили в процессе
приготовления лака. Он установил, что основными компонентами
этого сока являются органическая кислота, названная им «урусе-
вой кислотой», смолистая камедь и азотистое вещество типа^
диастаза, способное катализировать превращение урусевой кислоты
в оксиурусевую в присутствии кислорода воздуха [23]. Вещество
это теряло активность при нагревании свыше 63°С, а также при
действии сильного окислителя (распространенного фиксирующего
средства гистологических препаратов) — хромовой кислоты.
Работа Йошида представляла собой первую целенаправленную
попытку получить ферментный препарат,
идентифицированный как катализатор биологических процессов.
Исследования X. Йошида получили развитие только через
12 лет в работах Г. Бертрана. Последний, повторив опыты Йошида,
нашел, что изменения сока лакового дерева действительно
вызываются окислительным ферментом, названным Бертраном лакказой.
Для проявления его активности необходимо было присутствие
кислорода воздуха [24, 25]. Бертран заинтересовался
субстратом — урусевой кислотой, названной им лакколом. Он обнаружил
сходство лаккола с некоторыми полифенолами. В дальнейшем
он изучил действие лакказы на некоторые полифенолы и близкие
им соединения. Все они окислялись лакказой при тех же условиях,
при которых происходило окисление сока лакового дерева. Раствор
гидрохинона (1 %-ный), который сам по себе не реагирует с
кислородом, в присутствии лакказы за 3 ч поглощал значительные
количества кислорода и превращался в хинон и хингидрон.
Особенно интересны, по мнению Бертрана, были опыты с таннином
и пирогаллолом, так как при их окислении было замечено
выделение небольших количеств углекислого газа. Кроме того, Бертран
нашел, что знаменитый реактив — гваяковая настойка — является
одновременно прекрасной пробой на лакказу. С ее помощью
в 1887 г. Бертран провел важные эксперименты, показав, что
«лакказной активностью» обладают соки многих растений:
картофеля, турнепса, люцерны, спаржи, яблок, гороха, клевера,
каштана и др. [26]. Хотя эти работы в дальнейшем многократно
корректировались и пересматривались, они содействовали
утверждению представлений о широком распространении окислительных
ферментов в природе и их важной роли в жизнедеятельности
организма.
Обширные исследования Г. Бертрана и его сотрудника Э. Бур-
кло показали, что биохимия столкнулась с одним из самых
важных ферментов органического мира или с целым классом
важнейших ферментов, играющих центральную роль в процессах
жизнедеятельности организмов.
Г. Бертран и Э. Буркло открыли и изучили оксидазную
активность в тканях различных грибов, на основании чего был сделан
117

вывод, что окислительные ферменты распространены не только
в зеленых, но и бесхлорофилльных растениях. Бертран полагал,
что лакказа — только первый более или менее изученный фермент
из нового класса биологических катализаторов, которому он
предложил присвоить групповое название оксидаз. При этом Бертран
исходил из принципа, оказавшего серьезное влияние на
дальнейшее развитие энзимологии и биохимии в целом. Он обратил
внимание на взаимосвязь между строением окисляемых хромогенов
и активностью различных препаратов окислительных ферментов.
В 1896 г. в статье «О соотношениях, которые существуют между
химическим строением органических соединений и способностью
их к окислению под действием лакказы» [27] и в
предшествовавшей ей заметке, опубликованной на несколько месяцев раньше
[28], он предложил ввести в энзимологию принцип
классификации ферментов по субстратам. Этот принцип, получивший
прочное экспериментальное обоснование в работах Э. Фишера,
открывшего специфичность ферментативного действия, стал важной
вехой на пути формирования современной биологической химии.2
Бертран и Буркло детально изучили свойства лакказы и
установили, что лакказа грибов не совсем идентична лакказе лакового
дерева. В частности, окисляемый первой хромоген отличался
от лаккола. Бертран выделил этот хромоген и назвал его болетолом.
Изучая характер окраски (ткани грибов на воздухе приобретали
синюю, а не коричневую окраску), Бертран обнаружил, что
окислению в грибах подвергаются тирозин или вещество, содержащее
тирозин. В 1896 г. он специально исследовал действие лакказы
на тирозин и выяснил, что она не способна катализировать его
окисление, тогда как препараты грибов энергично его окисляли.
Это тоже было свидетельством в пользу введения группового
наименования для окислительных ферментов. Бертран писал:
«Я предлагаю применять общий термин ,,оксидазы" к растворным
окислительным ферментам для отличия их от истинных диастаз,
осуществляющих процессы ускоренного разложения с
присоединением воды» [27, с. 791]. Именно после этой статьи Бертрана
термин «оксидаза» утвердился в науке.
Введение термина «оксидаза» встретило противодействие.
Предложение Бертрана рассматривалось как нарушение самого
принципа, предложенного Э. Дюкло, согласно которому
окончание «аза» добавлялось к основе, произведенной от названия
субстрата. Однако к этим возражениям не прислушались, так как уже
были прецеденты: термины «интертаза», «диастаза» производили
от названия оказываемого ими действия.
Э. Буркло дал общую характеристику оксидаз и отнес их
условно к группе катализаторов биологического происхождения.
2 Предшественниками Г. Бертрана в изучении зависимости характера
окислительных реакций полифенолов от строения последних были изобретатели
кинематографа братьи О. и Л. Люмьер [29]. Они использовали полифенолы при проявлении
кинопленки.
118

Основным их свойством он считал способность осуществлять
окисление неограниченных количеств органического * материала
с помощью небольших количеств фермента. Он указал также
на физические параметры действия фермента, а именно наличие
температурных максимума и минимума. Оксидазы, по Буркло,
должны были быть нерастворимы в спирте, растворимы в воде,
должны были адсорбироваться коллоидами и не иметь
способности к диализу. Вызывать окисление они могли с помощью как
газообразного, так и растворенного в воде кислорода.
Эти работы вызвали всплеск интереса к оксидазам. Э. Дюкло
обобщил данные о них в своем руководстве по микробиологии [30].
В. Бидерман создал критерии характеристики оксидаз животного
происхождения [31]. Начались интенсивные поиски оксидаз
животного происхождения. Б. И. Словцов открыл оксидазное
действие слюны [32]. Ж. Абелу и Г. Биарне обнаружили
окислительную способность гемолимфы раковых опухолей — одна из первых
работ по патобиохимии рака [33]. Была обнаружена окси-
дазная активность в моче. Расширение числа объектов, из которых
выделяли оксидазы, привело к попыткам их дальнейшего
упорядочения. В 1897 г. Э. Буркло предложил разделить оксидазы
растений на четыре класса: озон; озониды; истинные оксидазы;
косвенные оксидазы. Но это была фактически не классификация оксидаз,
а классификация окислительных агентов. Она реставрировала
взгляды Шенбайна, лишь привязанные к данным Бертрана
и Буркло [34].
Поэтому попытки создать новую классификацию
продолжались. В 1898 г. И'. Грюсс предложил новую классификацию
оксидаз. Он различал: прямые оксидазы (а=оксидазы); оксидазы,
действующие только в присутствии перекиси водорода (0=окси-
дазы); оксидазы, обладающие как окислительными, так и
гидролитическими свойствами (7=оксидазы). Эта классификация была
основана не только на препаративных критериях (способы
разделения оксидаз из одного источника), но и на старых, ставших
уже классическими характеристиках тканей, а не препаратов.
Грюсс дополнил свою классификацию, распределив оксидазы
по их отношению к реактивам, используемым в качестве
окисляемого вещества. Он заметил, что отдельные оксидазы, окисляя
гваяковую смолу, не окисляют парафенилендиамин. На этом
основании он выделил «гваяко-оксидазы» и «амино-оксидазы».
Появились сообщения об открытии новых оксидаз из самых
различных источников, катализирующих окисление самых разных
соединений. В 1881 г. О. Шмидеберг обнаружил способность
тканей животных окислять салициловый альдегид. А. Жаке
предположил, что этот процесс носит биокаталитический характер
и связан со специфическим ферментом, который получил
название альдегидазы. Л. Линде открыл малоксидазу, была описана
эноксидаза из осадков, образующихся в вине, спермаза, оксидин
Л. Бутру, люцифераза Р. Дюбуа (не имеющая ничего общего
с ферментной системой, носящей теперь это название), была
описана оксаза Д. Толомеи и индофенолоксидаза. Классифициро-
119

вать эти ферменты оказалось невозможно, настолько непохожими
были их свойства.
Г. Бертран снова вернулся к поискам общих принципов
действия оксидаз, считая, что их познание позволит разобраться
в сложностях классификации. Эти работы привели к открытию
коферментной роли марганца. При этом данные о корреляции
между содержанием марганца и окислительной активностью
были накоплены в сериях сравнительных исследований ферментов
из различных источников. Так, содержание марганца в препаратах
фенолоксидазы из люцерны было невелико, соответственно
окислительная активность этого фермента была ниже в сравнении
с активностью ферментов из других источников.
Для объяснения функций марганца в биологических
окислительных процессах Г. Бертран развил теорию оксидазного
действия — первую специальную теорию действия окислительных
ферментов [35]. По Бертрану, оксидазы представляли собой
белковые соединения марганца солеобразного типа. В
водных растворах эта «соль» могла распадаться с образованием
«белковой кислоты» и закиси марганца. Такой распад, как считал
Бертран, непосредственно связан с началом окислительной
реакции и с каталитическим актом. Закись марганца расщепляет
молекулу кислорода, активируя ее. Один из активных атомов
кислорода присоединяется к марганцу, а второй окисляет
гваяковую настойку, гидрохинон или их аналоги в тканях и клетках.
Образовавшаяся вновь двуокись марганца соединяется с
белковым носителем — фермент реактивируется.
Схематически весь процесс был изображен следующим
образом:
R-Mn+H20=R-H2+MnO
диссоциация
Мп0-+-02=Мп02-+-0 — первичное окисление
активация
МпОг+R—H2=R—Мп+НгО+О — вторичное окисление
регенерация
Бертран положил в основу этой схемы гипотезу Гоппе-Зейлера,
конкретизировав ее, связав с экспериментальными данными
изучения определенных ферментов. До работ Бертрана
химические теории к конкретным энзимологическим данным не
прилагались. Это был знаменательный поворот, связанный с тем,
что расширение знаний о конкретных оксидазах, о
распространенности окислительных систем в различных тканях потребовало
выхода за круг тех соединений, которые ранее использовались
в модельных опытах при разработке теорий биологических
окислительных процессов.
Но все же наиболее важным результатом исследований Г.
Бертрана, Э. Буркло и их последователей в 90-х годах XIX в. было
открытие нового класса ферментов — оксидаз, катализаторов
120

биологического окисления. Было привлечено внимание к
специфичности их действия. Хотя существовали и иные точки зрения.
Так, крупный физиолог растений М. Рациборский считал, что ок-
сидазы в растениях выполняют функции, аналогичные
гемоглобину в крови животных, поэтому представление о существовании
многочисленных и специфических оксидаз излишне и
методологически ошибочно [35].
Работы Бертрана были важны также введением представлений
о коферментах, получивших позднее развитие в совершенно
ином направлении.
Вместе с тем сами гипотезы Бертрана развития не получили:
и представление об исключительной роли марганца оказалось
преувеличенным, и химическая схема отставала от уровня
разработки общих понятий о механизме окислительных процессов.
Появление новой теории — перекисной теории А. Н. Баха и К. Эн-
глера — привело к забвению и теории Гоппе-Зейлера, и теории
Бертрана, основанной на положениях последней.
Но исследование оксидаз имело самостоятельное значение для
дальнейшего развития представлений о биологическом окислении.
Без учета новых критериев, связанных с изучением конкретных
ферментов, которые, как стало ясно, представляют собой
индивидуальные химические вещества, без таких критериев, как
биологические границы действия, специфичность и т. п., стала
невозможной дальнейшая теоретическая разработка проблемы.
Зарождение энзимологии окислительных ферментов наметило новые
линии развития проблемы, которые определялись уже не только
познанием химических основ окислительных процессов, но и
пониманием их места среди процессов обмена веществ.
ПЕРЕКИСНАЯ ТЕОРИЯ
БИОЛОГИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ
Создать новую теорию биологического окисления (а в
сущности, окисления вообще), защищенную от всех критических
замечаний, которые высказывались в адрес теорий Ф.
Гоппе-Зейлера, Я. Г. Вант-Гоффа и М. Траубе, попытались в 1897 г.
одновременно и независимо друг от друга А. Н. Бах и К. Энглер. В
качестве отправной посылки они избрали одно и то же допущение,
что «все окисляемые вещества первоначально присоединяют к себе
целые молекулы кислорода с образованием перекиси» [36, с. 1].
А. Н. Бах и К. Энглер разными путями пришли к
формулированию этого положения, которое дополняло и расширяло теорию
М. Траубе, впервые допустившего образование перекиси в
процессах окисления как обязательного элемента.
В ноябре 1896 г. в докладе Обществу естествоиспытателей
в Карлсруэ К. Энглер и В. Вильд высказали следующее
соображение: «При действии обыкновенного кислорода может случиться,
что вся молекула кислорода целиком вступит во взаимодействие
121

КАРЛ ЭНГЛЕР АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ
(1842-1925) БАХ
(1857-1946)
и что при этом она образует перекись, которая затем половину
своего кислорода перенесет на другое тело (. . .которое затем
отдаст один атом кислорода)» [37, с. 71], и поэтому авторы
выдвинули тезис, что обыкновенный кислород при окислении
действует как ненасыщенный комплекс (—0—0—) и сначала целиком
участвует в образовании перекиси. Энглер и Вильд подвергли это
утверждение эксперментальной проверке, результаты которой
были опубликованы в 1897 г. [38].
Работы Энглера не были направлены на расшифровку
механизмов биологического окисления, а критически рассматривали
гипотезу Я. Вант-Гоффа, но в то же время существенно дополняли
теорию М. Траубе, так как допускали прямое каталитическое
включение кислорода в процессы окисления.
Теория Энглера сводилась к следующим положениям.
1. Самоокисление — это присоединение молекулы кислорода
к окисляемому телу (по Траубе, — кислорода к водороду).
2. Первичным продуктом самоокисления является не перекись
водорода, а различные продукты, зависящие от природы
окисляющегося вещества; перекись водорода могла быть частичным
конечным продуктом реакции.
Эти положения были подтверждены экспериментами по
окислению терпентинного масла и триэтилфосфина. Перекись водорода
при этом была вторичным продуктом взаимодействия с водой
первоначально образующейся перекиси окисляющегося вещества.
122

А.Н. Бах, в отличие от К. Энглера, с самого начала своей
исследовательской деятельности все внимание сосредоточил на
основных процессах жизнедеятельности: ассимиляции и дыхании,
начальной и конечной точках превращения органических веществ
у животных и растений. Особое внимание он обращал на различия
этих превращений в сравнении с аналогичными процессами,
осуществляемыми in vitro. Учитывая специфику процессов обмена
веществ в организме, А. Н. Бах придавал важное значение
изучению их химических механизмов, а также роли
биокатализаторов в этих процессах.
Созданию теории биологического окисления предшествовали
работы А. Н. Баха по изучению механизма ассимиляции
углекислоты зелеными растениями и разработка химической теории
медленного окисления. Работая над этими проблемами, А. Н. Бах
проникся убеждением в большом значении сопряженных
окислительно-восстановительных реакций (термин «сопряженные
реакции» ввел Н. А. Шилов, открывший и изучивший их в модельных
экспериментах). Одновременно А. Н. Бах пришел к выводу о
возможном участии перекисей в обмене веществ. В своих
исследованиях он опирался на традиции русской химической школы, но,
работая за рубежом во Франции и Швейцарии, он был хорошо
знаком с последними достижениями ведущих биохимических
лабораторий Европы и США (см.: [39]).
Начиная с 1885 г. Бах проводит систематические
исследования процесса ассимиляции углекислоты зелеными растениями.
Эти работы отличаются широтой подхода и пониманием
взаимосвязи круговорота углевода с энергетикой обмена веществ и
процессами окисления в организме.
Ассимиляцию углекислоты А. Н. Бах не рассматривал как
результат ее восстановления с отщеплением молекулы кислорода
(схема А. Байера [40]):
С02+Н20=02+СН20.
Образовавшийся при этом формальдегид, как предполагали,
в соответствии с экспериментами А. М. Бутлерова должен был
конденсироваться в сахар.
А. Н. Бах критически отнесся и к схеме Р. Эрленмейера [41],
в соответствии с которой углекислота в присутствии хлорофилла
под воздействием света гидратировалась и сразу спонтанно
разлагалась с образованием муравьиной кислоты и перекиси
водорода:
С02+2Н2О=СН202+Н2О2.
Муравьиная кислота через стадию образования формальдегида
также должна была включаться в биосинтез Сахаров.
А. Н. Бах сформулировал новую гипотезу, в соответствии
с которой углекислота участвовала в реакциях обмена веществ
в виде Н2С03, а не С02 + Н20. Он предположил также, что
разложение углекислоты — многоступенчатый процесс. Последнее по-
123

ложение было совершенно новым и наиболее важным. Бах писал:
«В настоящее время известна только одна категория соединений,
способных разлагаться при комнатной температуре с выделением
кислоты: это перекисные соединения. Для того чтобы углекислота
могла разлагаться на кислород и формальдегид, следовательно,
необходимо, чтобы образовывалась, прямо или косвенно, в
качестве промежуточного продукта перекись» [42, с. 401].
Таким образом, мысль о важном значении перекисей
разрабатывалась Бахом для гораздо более широких объяснений
механизмов обмена веществ, а не только для биологических
окислительных процессов. Бах считал, что и восстановление органических
веществ в организме может приводить к образованию перекисей,
причем не только перекиси водорода, но и перекисей органических
соединений. По Баху, именно перекиси при вторичном
разложении выделяют молекулярный кислород. Для случая
восстановления углекислоты это положение вело к принятию принципиально
нового допущения о происхождении кислорода при
фотосинтезе — из воды, а не из углекислоты.
Таким образом, допущение существования сопряженных
окислительно-восстановительных реакций и образования в процессах
восстановления лабильных перекисей позволило А. Н. Баху
по-новому подойти к решению проблемы биологического окисления.
В то же время Баха не удовлетворяла чисто химическая
трактовка процессов биологического окисления, основанная на полной
аналогии между дыханием и самоокислением. Эта аналогия не
затрагивала собственно биологического механизма дыхания. Но так
как Бах предлагал новую теорию окисления вообще, ему
предстояло не только оформить гипотезу, но и найти
экспериментальные пути ее проверки.
Уже в 1884 г. Бах начал изучать методы определения
перекисей в растительных тканях, но только в 1894 г. он сумел
разработать реакцию для обнаружения перекисей в зеленых растениях.
Применив систему — двухромовокислый
калий—анилин—щавелевая кислота, Бах доказал существование в растительных тканях
свободной перекиси водорода, содержание которой, хотя и
незначительное, зависело от температуры и интенсивности освещения
[43].
В 1897 г. в «Журнале Русского физико-химического общества»
была опубликована работа А. Н. Баха «О роли перекисей в
процессах медленного окисления» [44], где были изложены основы
новой теории окисления, получившей впоследствии название
перекисной теории Баха—Энглера. Эта работа была доложена
П. Шютценберже Парижской академии наук почти одновременно
с опубликованием статьи Энглера в 1897 г.
О биологических истоках работы ясно говорило введение к
статье: «При изучении процесса ассимиляции углерода растениями
мне пришлось между прочим уяснить себе вопрос о
предполагаемой аналогии между хлорофиллом и гемоглобином. . . Разбирая
данные, которые мы имеем в настоящее время относительно хи-
124

мической природы и физиологических функций хлорофилла и
гемоглобина, я пришел к заключению, что никакой аналогии не
существует между этими веществами. Как я показал в другом месте,
аналогия эта, если бы даже и существовала, не имеет никакой
связи с механизмом образования муравьиного альдегида в
растениях. Да и вообще если она и представляет некоторый интерес,
то разве только в том смысле, что может быть рассматриваема как
отдаленное доказательство общего происхождения животного
и растительного царств. Ознакомление с физиологической
функцией гемоглобина привело меня к изучению механизма
окислительных процессов, совершающихся в животном организме, и
процессов медленного окисления вообще. Таково происхождение
предлагаемой работы» [44, с. 375].
Таким образом, перекисная теория медленного окисления была
не чисто химической, но целенаправленно разрабатывалась Бахом
в качестве основы для создания специальной теории
биологического окисления. Однако для этого ему пришлось решать и общие
вопросы. Прежде всего он дал определение понятию
«самоокисление», ограничив его только теми процессами, которые
осуществляются без притока энергии извне. Он писал: «В процессах
медленного сгорания. . . энергия, необходимая для выведения
молекулярного кислорода из его состояния, получается не извне,
а доставляется самим окисляемым веществом. Поэтому между
прочим только вещества, обладающие свободной энергией, и
способны соединяться с молекулярным кислородом при
обыкновенной температуре» [36, с. 21]. Но для того чтобы такое
соединение стало реальным, необходимо, чтобы кислород был
активирован.
Механизм активирования Бах представлял следующим
образом:
«1. В процессах медленного сгорания молекула кислорода
0=0 частично диссоциируется под влиянием свободной энергии
окисляющегося вещества и вступает в реакцию в виде группы
-0-0-.
2. Все способные к окислению вещества, независимо от их
химической природы, присоединяют к себе такие группы — О—
О — , образуя первоначально перекиси
R' - О - О — R" или R'" |
"^0
3. Образующиеся таким образом перекиси содержат половину
присоединенного кислорода в слабосвязанном „активном"
состоянии и потому легко уступают его другим веществам, т. е. действуют
как более или менее сильные окислители» [44, с. 23].
Эти выводы строились пока на чисто химическом
экспериментальном материале: изучении образования перекисей в процессе
окисления спиртов, альдегидов, кетонов, органических кислот,
аминов, амидов, фенолов, углеводородов, летучих масел,
алкалоидов, а также фосфора, металлов и водорода в момент выделения.
125

В дальнейшем создатели переписной теории окисления
работали в разных направлениях. К. Энглер приступил к
систематическим исследованиям окисления различных групп веществ,
стремясь установить общие закономерности окислительных
процессов. Он лишь эпизодически и скорее описательно обращался
к чисто биологическим вопросам в своих работах. Но все же его
работы имели существенное значение для продолжавшего развитие
теории биологического окисления А. Н. Баха. Это было серьезное
модельное и экспериментальное подтверждение ряда его чисто
химических положений. Работы Энглера и его сотрудников
способствовали, таким образом, более быстрому утверждению и
распространению специальной теории биологического окисления сразу же
после того, как она была сформулирована в 1903 г. А. Н. Бахом
и Р. Шода.
Успешному распространению теории Баха —Энглера на
биологические окислительные процессы способствовали и успехи в
изучении окислительных ферментов. Так, одним из возражений
против перекисной теории биологического окисления было давно
известное ядовитое действие перекисей. Со времен Шенбайна
это возражение снималось рассуждениями о том, что
единовременное содержание перекисей в тканях очень незначительно, что
они постоянно расходуются и не накапливаются в тканях и
клетках, немедленно включаясь в окислительные процессы или
разлагаясь. Но в 1898 г. Ж. Линоссье в клетках гноя открыл фермент,
действующий на перекиси [45]. Этот фермент получил
наименование пероксидазы. Вслед за этим открытием последовало еще
одно, более важное. В 1901 г. О. Лёв показал, что процесс
разложения перекиси водорода тканями растительного и животного
происхождения носит биокаталитический характер. Специальный
фермент, разлагающий перекись водорода, получил название
каталазы [46].
После этого многие физиологи восприняли идею о
промежуточном образовании перекисей при окислительных процессах. Сам
Бах в 1903 г. отметил: «Образование перекисей в качестве
неизбежной фазы окисления свободным кислородом принадлежит к числу
постоянных факторов, которые, как свет, теплота и т. д., играют
определенную роль в жизни клетки и к которым живая клетка
должна определенным образом приспосабливаться. Это
приспособление к перекисям происходит таким образом, что клетка
создает ферменты, посредством которых образование перекисей
может быть использовано, а в случае необходимости — сделано
безвредным» [36, с. 19].
В соответствии с этим К. Энглер постулировал возможность
непрямого каталитического окисления:
I. Прямое окисление:
А + 02^А02 + Н20-^А
оксидаза изопероксидаза
126

II. Непрямое окисление:
ps + XA^PsX + А,
А, + 0,-^А,02.
вторичная или непрямая
оксидаза
III. Дальнейшие переносы кислорода супероксидазами:
А02 + В -> АО + ВО
супероксидаза акцептор оксидаза окисленный
продукт
АО, + 2В^ А +2ВО
супероксидаза нормальная
оксидаза
А02 + А -> 2АО
супероксидаза оксидаза оксидаза
как акцептор
В этой схеме были представлены три типа оксидаз, существенно
различных по свойствам. Первичная оксидаза (А) должна была
активировать кислород. Супероксидаза (АОг) должна была быть
не только катализатором, но и донором неактивного кислорода
в разнообразных вторичных окислениях. При этом могла
образовываться окисленная форма оксидазы (АО), выбывающая из
дальнейших окислительных реакций. Первичная оксидаза, таким
образом, была данью не биологическим, а физико-химическим
концепциям, развиваемым в то время В. Оствальдом. Хотя в схеме была
предусмотрена возможность регенерации активной первичной
оксидазы, однако не было исключено и полное ее исчезновение.
Псевдооксидаза (Ps) была дополнительным катализатором для
объяснения образования непрямой оксидазы (Ai). В соответствии
с этим Энглер разработал схемы вторичного переноса кислорода.
IV. Вторичный перенос:
А02 + ТО -+ Т02 + АО
переносчик вторичная
(пероксидаза) супероксидаза
2Н,0, + КТ -+■ 2Н,0 + КТ + О,.
каталаза
Для каталазы Энглер предполагал образование
промежуточного продукта:
Н202 + КТ -> КТН2 + 02
КТН2 + Н202 -+ КТ + 2Н20 .
Гипотеза Баха об образовании перекисей как носителей
активированного кислорода основывалась на предположении, что для
127

разрыва одной связи в молекуле кислорода надо меньше энергии,
чем для образования свободных атомов кислорода. Поэтому уже
в самом начале работы над своей теорией Бах четко определил
первый этап медленного окисления, представив его в виде реакции:
У0
А + Оо= А+-0-0-=А^ |
При этом Бах учел все известные факты и истолковал все
созданные до него гипотезы в системе фактов, подтверждающих
его концепцию.
Исследования механизма перекисного окисления, хотя и не
получили в дальнейшем подтверждения, не потеряли своего
значения до настоящего времени, так как они оказались справедливы
для объяснения механизмов горения и взрыва и сыграли
немаловажную роль в развитии учения о цепных процессах (см.: [47]).
Но они имели огромное историческое значение для утверждения
в науке фундаментальнейшего принципа, одного из краеугольных
камней классической биохимии.
Речь идет о принципе, объясняющем всю сложность обменных
процессов в организме с позиций сопряженных
биокаталитических процессов. Этот принцип был введен в биохимию А. Н. Бахом
и позволил создать совершенно новую основу для истолкования
динамики обменных реакций, открыв пути для объяснения их
организации во времени и пространстве.
А. И. Опарин писал: «Новейшие достижения физической
химии, данные последних лет убедительно показывают, что пере-
кисный механизм первых этапов окисления лежит в основе ряда
разнообразных реакций: окисления неорганических соединений,
окисления углеводородов, спиртов, альдегидов, ароматических
веществ и т. д. Он лежит в основе теории холодного пламени,
явлений детонации и используется в ряде других областей
теоретической и прикладной химии. Но сам А. Н. Бах видел главнейшее
значение своей теории в том, что она позволила ему разобраться
в химизме дыхания, приблизиться к познанию жизненного
процесса. Именно на этом этане своих исследований А. Н. Бах и
встретился с учением о ферментах, с энзимологией. . .» [48, с. IX].
Распространяя свою перекисную теорию на процессы
биологического окисления, Бах, в отличие от Энглера, считал, что
успешная разработка этой проблемы в полной мере зависит от того,
насколько новые представления будут соответствовать всей
картине обмена веществ. Понимал он и роль эволюционных процессов
в создании совершеннейших систем химических реакций,
реализуемых в живых организмах. «Если позволительно из реакций,
которые мы получаем in vitro, заключать о реакциях, которые
происходят в живых организмах, — писал он, — то не надо
забывать, что наши лабораторные приемы в высшей степени грубы
и несовершенны и что результаты, которые мы получаем, даже
отдаленно не приближаются к результатам, достигаемым живыми
128

организмами. Дело в том, что в своей эволюции в течение сотен
лет живые организмы неизбежно должны были выработать
наиболее благоприятные — оптимальные условия для тех химических
реакций, которые лежат в основе их жизненных отправлений»
[44, с. 376].
В 1902 г. было опубликовано первое сообщение А. Н. Баха
из серии исследований роли перекисей в химии живой клетки
[49]. Здесь Бах отметил и энергетический (фактически
становящийся главным для биохимии обмена веществ) аспект проблемы:
«Перекиси, образующиеся первично в клетке, используются двумя
путями: как окислители, в собственном смысле этого слова, для
трудноокисляемых составных частей клетки и как переносчики
химической энергии, превращающие ее в теплоту» [49, с. 1276].
Но самое главное, гипотеза А. Н. Баха предусматривала для
осуществления процессов биологического окисления определенную
внутриклеточную организацию: «Пероксидаза, а следовательно,
и процессы сгорания, по-видимому, должны быть локализованы
в менее чувствительных частях клетки. В этом случае каталаза
не может оказывать обычного действия на перекись водорода,
так как она разрушается при объединенном действии пероксидазы
и перекиси... В более чувствительных частях клетки, которые
могут разрушаться под действием диффундирующей перекиси,
выявляются функции каталазы. При каталитическом разложении
перекисей не только защищаются чувствительные части
протоплазмы, но имеет место превращение в теплоту химической
энергии, содержащейся в перекисях. Таким образом, использование
перекисей в живой клетке регулируется комбинированным
действием каталазы и пероксидазы» [49, с. 1277].
Такова была предварительная гипотеза Баха о процессах
биологического окисления с перекиеным механизмом.
Поиски ферментов, обеспечивающих этот механизм,
действительно привели Баха и Шода к получению не одного препарата
оксидазы, а двух фракций, которые могли быть разделены
дифференцированным осаждением спиртом [50]. Изучив поведение этих
фракций в окислительных процессах, Бах предположил, что
первая из них ответственна за образование активных перекисей
и действует как переносчик кислорода (курсив наш. — С. К.).
Она была названа «оксигеназой». Второй препарат, как считал Бах,
был истинной пероксидазой, активирующей перекиси.
Таким образом, общая схема процесса биологического
окисления в окончательном варианте приобрела следующую форму:
/°
А + 02 = А Н О -О — = Av I,
А + Q2 оксигеказа д^
Это было выдающееся по своим последствиям заключение.
Хотя сам этот механизм в дальнейшем не получил буквального
подтверждения, Бах ввел в биохимию важнейший принцип: он
9 A. H. Шамин
129

сделал допущение, что в основе реакций обмена веществ лежит
цепь ферментативных реакций, последовательно сменяющих друг
друга. Иными словами, он предложил схему обмена веществ как
системы сопряженных биокаталитических реакций.
Сейчас мы знаем, что все схемы обмена веществ, знаменитые
карты метаболических путей воспроизводят этот принцип. Схема
Ваха была первым звеном, на основе которого потом создавались
подобные цепи.
Перекисная теория биологического окисления была встречена
молчаливым признанием. Она удовлетворительно объясняла все
известные экспериментальные факты, вопрос о химизме
биологических окислительных процессов стал казаться исчерпанным.
Вместе с тем чисто химические аспекты теории Ваха —Энглера
вызывали возражения, в основном в свете вновь открываемых
фактов. Были предприняты попытки скорректировать ее или даже
заменить. Они были предприняты в 1900 г. Ф. Габером,
предложившим теорию «безводного самоокисления», а в 1905 г. У. Вони
и У. Уилером, предложившим так называемую гидроксильную
теорию. Это были чисто химические теории, к тому же не столь
исчерпывающе истолковывающие факты, как перекисная теория
Баха.
Таким образом, теория Баха в первом десятилетии XX в.
оставалась единственной теорией биологического окисления, принятой
большинством биохимического научного сообщества. Она была
также первой подлинно биохимической теорией, основанной на
представлениях о сложной организации обменных процессов.
Однако торжество перекисной теории совпало с появлением
совершенно новых концепций биологического окисления, которые
ознаменовали следующий этап в развитии знаний о процессах
дыхания.
ВОЗНИКНОВЕНИЕ КОНЦЕПЦИИ АКТИВИРОВАНИЯ ВОДОРОДА
Развитие теории Ваха-Энглера совпало с формированием
классической биологической химии. Переход был обусловлен как
внутренними факторами, принципиально новыми открытиями,
углублением общих знаний о химических изменениях,
происходящих в клетках, достижениями энзимологии и т. д., так и внешними,
связанными с борьбой механистических и неовиталитических
воззрений, реализацией редукционистских и холистских принципов
изучения живой материи, прогрессом техники, включая технику
эксперимента. Значительную роль в происходящих переменах
стали играть процессы взаимодействия различных наук и
научных направлений, тенденции к междисциплинарным
исследованиям, которые получили полное развитие уже в XX в.
Для развития представлений о биологическом окислении эти
тенденции имели первостепенное значение. Введение
количественных методов в энзимологию, успехи препаративной биохимии,
открытие многих новых ферментов и биокаталитических процес-
130

сов позволили совершенно по-
новому взглянуть на химизм
обмена веществ в целом.
Одновременно появились условия для
гораздо более углубленного и
детализированного изучения
отдельных систем и реакций.
Широтой подхода
отличалась деятельность физиолога
растений и биохимика В. И. Пал-
ладина. Для него было
характерно «стремление выйти за
пределы собирания мелких
фактов и искать глубокие связи
между, казалось бы,
разнородными процессами,
протекающими в едином живом
организме», — писал его ученик
С. Д. Львов [51, с. 7].
Создание новых
представлений о механизме биологического
окисления В. И. Палладиным
стало результатом его
многолетних исследований механизма
дыхательного процесса у
растений. Изучение этой проблемы, одной из наиоолее сложных в
физиологии и биохимии растений, он начал в 1901 г. после
вступления в должность заведующего кафедрой физиологии растений
Петербургского университета.
Идеология В. И. Палладина в отношении трактовки
дыхательных процессов нашла свое отражение в работе 1907 г., которая
называлась «Дыхание растений как сумма ферментативных
процессов». В ней как бы сгруппировались взгляды, с которыми он
подошел к изучению процессов биологического окисления. Он
полагал, что имеется ряд фаз дыхательного процесса, причем
«основной» фазе предшествует «подготовительная», но все эти фазы
биокаталитические по своей природе и скоординированы.
Таким образом, общий замысел исследований Палладина
охватывал большую область физиологии растений, куда вопрос о
механизме биологических окислительных процессов входил как
составная часть (см.: [52]). Однако его предыдущие исследования
процессов анаэробного дыхания и дыхания растений должны
были привести его к вопросу о характере действия окислительных
ферментов.
В. И. Палладина интересовали процессы окисления конкретных
субстратов и прежде всего тех, которые подвергаются окислению
в организме. Это определило и его подход к модельным
экспериментам: его менее всего интересовали модельные схемы, далекие
по своему составу от тех, которые могли реально существовать
в организме.
9* 131
ВЛАДИМИР ИВАНОВИЧ
ПАЛЛАДИИ
(1859-1922)

Согласно переписной теории, процесс дыхания должен
воспроизводить процесс медленного горения: активированный кислород
окисляет углеродистые соединения до СОо, а водород параллельно
окисляется до воды. Но эксперименты очень скоро показали, что
многие из выделяемых оксидаз не способны к окислению
основного дыхательного материала: углеводов клеточного сока или
ближайших продуктов их распада. Следовательно, оксидазы далеко
не всегда были способны разорвать — С— С-связи в окисляемых
молекулах. Кроме того, был обнаружен большой круг оксидаз,
которые действовали на довольно специфические по своему
строению вещества, относящиеся прежде всего к группе полиолефннов.
С трудом можно было представить себе эти реакции включенными
в нормальные процессы окисления в организме — они выглядели
как вторичные: окисление пирогалловой кислоты до пурпуро-
галлина, лаккола в черный лак и т. п. Палладии довольно быстро
установил, что большинство оксидаз обладают ограниченной
окислительной способностью, которая проявляется при образовании
пигментов [53].
Все это требовало каких-то существенных изменений теории
окислительных процессов в организме, хотя на первый взгляд
и не затрагивало ее пероксидазной основы. Палладии писал:
«Ход окислительных процессов я представляю себе следующим
образом. Атмосферный кислород при содействии оксидаз (лакказа,
тирозиназа, пероксидаза) переносится только на хромоген. Этим
задача дыхательных оксидаз исчерпывается» [54, с. 458].
Это была принципиальная мысль: окислительные процессы
подразделялись, выделялся особый этап — конечное окисление,
который рассматривался как сложный процесс, включающий
не одну, а несколько ферментативных реакций.
Исследования хромогенов в растениях, а также обратимых
окислительных реакций с участием хромогенов позволили Пал-
ладину предложить новую схему окислительных процессов в
организмах. Он сделал вывод, что «роль дыхательных оксидаз состоит
в поглощении кислорода воздуха и передаче его дыхательному
хромогену. Одни оксидазы (лакказа) делают это самостоятельно,
другие же (пероксидаза) нуждаются в присутствии перекиси
(оксигеназа) » [54, с. 458]. Окисленные хромогены, по Палладину,
служат непосредственными переносчиками кислорода к
окисляемым веществам.
Таким образом, схема окисления, по Палладину, выглядела так:
02 + 2А оксидаз|, 2АО; АО+ (сахар) -+ С02+Н20+А
или
оксигеназа
02 + А ™>А02,
AQ2 + В neP0KC^a3i во + АО,
АО + (сахар) -+ С02 + Н20 + А .
132

Такая скорректированная схема находилась в согласии с
новыми фактами. Но по-прежнехму биологическое окисление
представлялось аналогичным медленному горению в атмосфере кислорода.
Центральной реакцией было активирование кислорода, который
переносился навстречу окисляемому веществу — лишь путь его
становился сложнее и удлинялся на одну ступень.
Палладии продолжил изучение распространения хромогенов
в растениях и их свойств. Хромогены он предложил называть
дыхательными пигментами, так как все больше убеждался в их
важной роли в процессах дыхания. При этом Палладии и его
сотрудники обнаружили необъяснимое с точки зрения уже
сложившихся представлений о дыхательных пигментах явление. Попытка
переключить пивные дрожжи со спиртового брожения на
кислородное дыхание добавлением в среду избытка дыхательных
пигментов оказалась неудачной, хотя логически такое переключение
должно было происходить [55]. Однако такой же эксперимент
в токе водорода дал неожиданный результат: темные окисленные
хромогены быстро светлели, а затем вновь темнели при
перенесении опытной смеси в атмосферу кислорода. Последнее могло быть
истолковано как восстановление окисленных кислородсодержащих
пигментов (АО на схеме) в бесцветные хромогены (А) в
результате отнятия у них кислорода. Но к тому времени были уже
известны многочисленные доказательства обесцвечивания многих
окрашенных соединений, в том числе аналогичных пигментам
Палладина, в результате совсем иной реакции — отнятия водорода.
Все это заставило Палладина и С. Д. Львова провести
контрольный опыт с метиленовым синим, образование лейкоформы которого
происходило в результате отнятия водорода [56]. Результат был
однозначен: метиленовая синь в анаэробных условиях
обесцвечивалась, но восстанавливала свою окраску в атмосфере
кислорода.
Эксперименты с обратимым обесцвечиванием хромогенов и
некоторых красителей послужили основой для кардинальной
перестройки взглядов на природу окислительных процессов в
организме.
В 1912 г. В. И. Палладии сделал заключение, знаменовавшее
переход к новому этапу исследований биологического окисления.
Он писал: «Так как метиленблау не содержит в себе кислорода,
то при работе с этой краской становится вполне ясно, что
происходящие при ее содействии окисления происходят вследствие
отнятия водорода. Следовательно, роль дыхательных пигментов
в окислительных процессах состоит в отнятии водорода от веществ,
подлежащих окислению» [57, с. 440].
Палладии предложил считать дыхательные пигменты, которые
он полагал ключевыми веществами, переносчиками не
кислорода, а водорода в процессах биологического окисления. Таким
образом, и весь процесс биологического окисления представлялся
уже не как перенос кислорода к окисляемому веществу, а как
перенос водорода от окисляемого вещества к кислороду или дру-
133

тому веществу, но именно образование воды рассматривалось
конечной стадией процесса.
На этом основании Палладии стал отождествлять оксидазы
с пигментообразующими ферментами. Он считал, что «вода,
образуемая во время дыхания, — анаэробного происхождения. . .
Окисление глюкозы при помощи дыхательного пигмента идет при
участии воды. Окисление во время дыхания находящегося в
глюкозе углерода идет наполовину за счет кислорода усваиваемой
во время дыхания воды. Во время дыхания вода не только
выделяется, но также и усваивается» [57, с. 441].
Результатом этих исследований была новая схема
биологического окисления:
(сахар) + R РедУктаз| rh2 + (продукты окисления).
На этой схеме R — хромоген. Прежняя схема Палладина
видоизменилась: обесцвеченный хромоген (А) соответствовал теперь
бесцветной лейкоформе хромогена (RHq), а окрашенный
хромоген (АО) — окрашенному акцептору водорода (R).
Появление новой схемы биологического окисления привлекло
внимание исследователей к восстановительным процессам с
участием водорода и отодвинуло оксидазы как основные катализаторы
окисления на второй план. Сам Палладии, однако, в дальнейшем
сконцентрировал внимание не на исследованиях химических
элементов этих «редуктазных» процессов, а перешел к общим
уравнениям дыхания и исследованиям путей превращения углеводов
и образования углекислоты. Это соответствовало новой логике
исследований. Очевидным было уточнение всех деталей процессов
окисления органических соединений, так как различные
соединения, теперь это уже не вызывало сомнений, должны были быть
приведены в некое единое, унифицированное состояние,
позволявшее ввести в действие заключительный окислительный механизм.
Кроме того, все более остро стоял вопрос об энергетике
биохимических процессов, форм перераспределения энергии.
Новая теория биологического окисления первоначально
основывалась лишь на физиологических экспериментах. В отличие
от теории активирования кислорода, где формулированию общих
представлений о биологических окислительных процессах
предшествовали многочисленные и кропотливые химические
исследования и модельные построения, теория активирования водорода была
создана биохимиком и прямо приспособлена к решению
конкретных задач расшифровки обменных процессов.
Теоретико-химические основания она позаимствовала из уже накопленных данных
органической и физической химии.
Вообще тенденция к «биохимизации» методологии стала
характерной чертой решения и других задач биологической химии.
Вырабатывалась собственная для биохимии система доказательств,
134

*z
/?. ""pf*"^*
&1а4а Л
h
•// 4*j
W««6f*40«j£*M****««*£* Г/*»»&*/******& 0ттш4>щ*£%Ш*шчф* Я
4ti^2L/^ii "* £> 3£Х*Ь«************ тт^Шт^т ■ «ft Г.
Рукопись В. П. Михайлова «Исторический очерк сведений о студенистом состоянии
белковых веществ» (архив А. Н. Шамина)
отличная от привычной химической, но столь же точная и
корректная. Одним из новых элементов этой новой системы доказательств
стали методы утверждения тех или иных промежуточных реакций
обмена веществ. Их наличие признавалось на основании открытия
промежуточных продуктов, которые подвергались превращениям.
Из таких все открываемых и открываемых новых соединений
135

стали выстраиваться цепочке
реакций обмена веществ,
приведшие к созданию карт
метаболических путей. Но возникла
возможность и иного пути
признания наличия той или иной
реакции — открытие
соответствующего фермента.
Первым примером могли
стать исследования ферментов,
катализирующих реакции
дегидрирования. На возможность
существования этих ферментов
указал в 1913 г. Г. Виланд,
ученый, в дальнейшем
развивший и углубивший теорию
активирования водорода. Он
предположил, что окислительные
ферменты должны быть дегидроге-
николай Павлович назами и что их действие заклю-
кравков чается в активировании не кис-
(1865—1924) лорода, а водорода. Виланд
начал свои исследования с
модельных экспериментов. Он провел окисление типичных для оксидаз
субстратов путем дегидрирования в отсутствие кислорода с
помощью палладия в качестве катализатора. Однако другое
доказательство у него было чисто биологическое — окисление спирта
в уксусную кислоту уксуснокислыми бактериями, но в отсутствие
кислорода.
Но Виланд считал, что оксидаза может играть роль редуктазы
в зависимости от условий. В этом важном утверждении решающую
роль сыграл подход Виланда к исследуемым процессам как к
случаям типичных химических равновесных процессов. В
соответствии с этим он пытался доказать возможность гидрирования
молекулярного кислорода так называемым ферментом Шардин-
гера, который в то время считался типичной редуктазой. Виланд
исследовал дегидрирование салицилового альдегида в
присутствии молекулярного кислорода под действием свежего молока,
содержащего фермент Шардингера. Салициловой кислоты в этих
опытах образовывалось на 30 % больше, чем в контроле.
Взгляды и эксперименты Виланда вызвали возражения
А. Н. Баха [58]. Он считал теорию дегидрирования гораздо более
узкой, чем перекисная теория, а доказательства Виланда не всегда
убедительными. Однако Бах вынужден был признать, что
акцепторы водорода играют какую-то роль в окислительных процессах,
косвенно допустив тем самым возможность дегидрирования как
нормального процесса в биологических окислительных системах.
Однако первые убедительные исследования специфического
действия дегидрогеназ были проведены только в 20-х годах XX в.
136

В изучении оксидаз были внесены изменения, обусловленные
прогрессом препаративной энзимологии. Дальнейшему
усовершенствованию подвергся классический метод высаливания. В России
для этого много сделали В. П. Михайлов, а позднее Н. П. Кравков
и его ученики и сотрудники. Усовершенствования в методы
выделения индивидуальных оксидаз внесли также А. Н. Бах и
Р. Шода. Соединение методов Кравкова [59 — 60] с методом
Баха — Шода с целью выделения пероксидазы из хрена привело
к выдающемуся открытию.
По методу Ваха — Шода пероксидазу из корней хрена выделяли
следующим образом: определенное количество корней превращали
в кашицу и смешивали с равным объемом 80%-ного спирта.
Смесь очищали от эфирных масел, отжатую массу промывали
спиртом, а промывные воды смешивали с фильтратом и осаждали
5 — 6 объемами смеси спирта и эфира в соотношении 10 : 1. Осадок
фильтровали и высушивали. Полученные таким образом препараты
пероксидазы были исключительно активными по сравнению с
препаратами, полученными иными методами. При этом Бах и Шода
разработали новый метод определения ферментативной
активности пероксидазы, который затем стали широко использовать
для определения каталитической активности других
окислительных ферментов.
Этот метод был подхвачен русскими учеными и привел к
получению первого кристаллического ферментативного препарата
оксидазы из корней редьки [61], который получил в лаборатории
Н. П. Кравкова в 1906 г. А. Д. Розенфельд [62, 63].
Розенфельд выделял кристаллическую оксидазу в два этапа.
Сначала он получал растворы препарата фермента по методу
Баха —Шода, а затем
кристаллизовал из них
фермент. Для этого 2 кг
тертой редьки он настаивал
в 2,5 л. 95%-ного спирта
в течение 10 дней при
частом взбалтывании.
Полученный экстракт
промывал 40%-ным спиртом
и вновь выдерживал 10
дней в растворе 40%-ного
спирта. Вторичный
экстракт после фильтрации
Розенфельд сгущал в
вакууме при температуре 30 —
40 °С и осаждал 4—5
объемами спирта (но без
эфира). Было получено около
2,5 г препарата, которые
РозенфеЛЬД ПОПЫТаЛСЯ Пе- Кристаллы оксидазы, подученные
рекрИСТаЛЛИЗОВаТЬ. А' Д Р°зенфельдом
137

Для получения кристаллов оксидазы 0,2—0,3 г препарата
растворяли в 100—150 см3 дистиллированной воды. Раствор
фильтровали и добавляли к нему 2—3 капли нашатырного спирта.
Этот раствор оставляли на 24 ч, затем снова фильтровали, сгущали
в вакууме и вновь осаждали 5 — 6 объемами спирта. Осадок еще
2—3 раза перерастворяли и в результате получали около 0,2 г
кристаллического фермента, имевшего под микроскопом форму
шестигранных призм.
Розенфельд всесторонне изучил полученные им препараты.
Повторное растворение кристаллов и их многократная
перекристаллизация не влияли на ферментативную активность.
Проводя качественные реакции на белки в растворах кристаллического
фермента, Розенфельд не решился сделать заключение о его
белковой природе. Он полагал, что выделенная им кристаллическая
оксидаза состоит из носителя оксидазной активности и фосфорно-
кальциевой соли. «Последняя, — писал Розенфельд, — весьма
слабо связана с окисляющим энзимом: щелочи и даже кипячение
отщепляют фосфаты. По-видимому, присутствие фосфорнокаль-
циевой соли в оксидазе имеет важное биологическое значение.
С одной стороны, фосфорнокальциевая соль уменьшает
растворимость оксидазы и делает ее более устойчивой по отношению к
температуре. С другой стороны, фосфорнокальциевая соль
увеличивает, по-видимому, и силу действия оксидазы» [62, с. 379].
В 1908 г. другой сотрудник Кравкова К. М. Кульпсон занялся
изучением физико-химических свойств оксидазы Розенфельда
и обнаружил, что ее растворы дают выраженную белковую
реакцию [64]. В результате элементных анализов он показал, что
оксидаза Розенфельда содержала железо. Но и Кульпсон не
сделал никаких конкретных выводов о природе кристаллической
оксидазы.
Работа А. Д. Розенфельда представляет несомненный интерес,
так как в ней задолго до получения кристаллических ферментов
Д. Самнером указана возможность получения их совершенно
определенным и воспроизводимым методом. К сожалению, работа
Розенфельда, прокладывающая новый методологический путь
в исследованиях индивидуальных ферментов, была опубликована
в редко читаемом биохимиками медицинском журнале на русском
языке и не получила продолжения.
Работы В. И. Палладина были продолжены уже после первой
мировой войны в исследованиях Г. Виланда, создавшего общую
теорию дегидрирования, а также в интенсивном изучении
ферментов дегидрирования — дегидрогеназ.
Таким образом, если на ранних этапах своего развития теория
биологического окисления была значительно более химической
по своему характеру, то после работ Палладина наступает быстрый
переход к исследованиям чисто биохимическим. К 20 —30-м годам
XX в. решение проблемы все больше начинает зависеть от
состояния биохимических знаний об обмене веществ и о месте
окислительных процессов среди других обменных процессов в клетке.
138

ГЛАВА IV
химия и клкткл
ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ КЛЕТКИ
Работы Л. Пастера и вызванные ими дискуссии вновь обострили
интерес к методологическим проблемам. Созданная им физиология
микроорганизмов — одноклеточных существ — потребовала на
новом уровне решения вопроса о возможностях и пределах
химической" методики и методологии в изучении живой материи,
процессов жизнедеятельности, жизни как явления.
В 50-х годах XIX в. эта проблема для физиологии казалась
решенной — методология физики и химии считалась основой
физиологических исследований. Однако в оценке методических
и методологических возможностей химии среди физиологов имели
место существенные расхождения. Они хорошо прослеживаются
в позициях основателей трех крупнейших физиологических школ
середины века: Я. Э. Пуркине, К. Бернара и К. Людвига.
Я. Пуркине, создавая концепцию общей и специальной
физиологии в соответствии с традициями классической немецкой и
венской медико-физиологических школ, разделил физиологию на ряд
разделов, которые предполагали или допускали разделение и
методологических подходов. По Пуркине, общая физиология
представляла собой науку о жизни в ее специфических проявлениях.
Специальная физиология, помимо физиологической морфологии
и психологии, включала физику и химию тканей. Как особый
раздел физиологии Пуркине рассматривал динамическую
физиологию, изучавшую процессы обмена веществ. Этот принцип
подразделения физиологии просуществовал более полувека, полностью
удовлетворяя физиологов, так как реализация редукционистских
принципов оказалась разделенной: физика и химия тканей и
динамическая физиология полностью укладывались в методологические
рамки физиологической химии [1]. Вспомним как пример первое
руководство, где был употреблен термин «биохимия», —
«Компендиум по биохимии» В. Клетцинского (см.: [2]). В нем до конца
реализован принцип методологического деления именно той
области, которую Пуркине назвал физикой и химией тканей.
Так называемая механистическая концепция К. Людвига была
значительно ближе к эволюции, которую претерпевала
формирующаяся биохимия. Однако у Людвига и его учеников набор
исследуемых проблем был классически физиологичным — он был
ориентирован на истолкование функций организма [3]. Лишь в одном из
направлений его редукционизм мог выйти на «биохимический
139

уровень» — в исследованиях процессов пищеварения. Он и
реализовался его учениками [4]. Но изучение пищеварения на этом
этапе истории биологии представало ориентированным на
внеклеточные процессы.
Вместе с тем именно внедрение методов физики и химии
в изучение физиологических процессов привело к успеху
механистического направления в физиологии, хотя и здесь имели место
определенные нюансы. Они были связаны с развитием целого
спектра научных дисциплин и направлений, для которых редукция
(в системном, методологическом, смысле) была единственным
способом решить задачи строения и функционирования
исследуемых объектов. Для физиологии такими направлениями стали
микроскопическая анатомия, гистология, а затем гистофизиология.
Возникли гисто- и цитохимия. Внедрение методов физики и химии
было недвусмысленным вызовом концепциям общей физиологии.
В связи с этим существенный интерес представляла позиция
крупнейшего физиолога середины XIX в. К. Бернара. Она была
особенно интересна тем, что он был в числе тех физиологов,
которые содействовали преодолению кризиса физиологической химии,
указав формирующейся биохимии методологический путь
истолкования сложных переплетений процессов обмена веществ. Роль
физиологии К. Бернара в формировании биологической химии
была предметом специальных исследований, среди которых следует
отметить фундаментальную работу Ф. Холмса [5]. Несколько
линий развития биохимии начинается трудами К. Бернара —
достаточно вспомнить открытие гликогенобразующей функции
печени, формулировку понятия внутренней секреции и многое
другое [6]. Но все же он оставался на позициях четкого, прежде
всего методологического, разделения общей физиологии и той
области приложения физики и химии к изучению жизненных
процессов, которую связывали со специальной физиологией, но
которая даже генетически представляла собой гораздо более
сложную область, нежели просто раздел экспериментальной
физиологии.
К. Бернар неоднозначно относился к решению
методологических проблем физиологии. Но в его высказываниях, даже в линии
его поведения во время дискуссии между Пастером и Бертло,
можно найти понимание новой ситуации в изучении живой
материи и живых организмов, которая формировалась под влиянием
стремительного прогресса химии и ее методов. Он понимал, что
ряд морфологических проблем не может быть решен с помощью
классической биологической методологии, но, самое главное, ряд
функций организма или его органов и систем может быть понят
только на уровне ткани или клетки, а следовательно, потребует
не прямых наблюдений, а косвенных, прежде всего
количественных экспериментов, где методы физики и химии будут играть
решающую роль.
Отсюда его утверждение, которое он счел нужным включить
в свой курс общей физиологии, что организм представляет собой
140

сложное «соединение простых существ, которые суть
анатомические элементы и которые живут во внутренней жидкой среде»
[7, с. 97]. Он выражался и более определенно: «Самая простая
из форм, в которых может являться живая материя, есть клетка»
[8, с. 294]; «Клетка есть действительное изображение высшего
организма» [8, с. 304]. Последовательно проводя идею единства
биологического мира, Бернар подразделял жизненные явления на
функциональные (разрушающие) и пластические (процессы
органического синтеза). Но при этом, давая характеристики жизни,
он не включал в них важнейшую — обмен веществ. Вместе с тем,
рассуждая о том, что в организме «имеется две силы: сила
законодательная, метафизическая, и сила исполнительная,
физико-химическая» [9, с. XIV], он сознательно разводил явления, которые
изучали физиологи и биохимики: «Мы принуждены допустить
наличие трех классов явлений в организованных телах, которые,
несмотря на тесную взаимосвязь и влияние, оказываемое ими
друг на друга, существуют сами по себе и не должны быть
смешиваемы. Они следующие. 1. Нервные явления, которые охватывают
все механические отправления жизни. 2. Явления каталитические,
охватывающие различного рода процессы ферментации. 3.
Явления гистологические, к каковым относятся все результаты
клеточной эволюции или общего процесса развития» [10, с. 45].
На этом фоне реализовывалось распространение методов химии
на изучение клетки. Оно явно подразделялось на изучение ее
строения и на функциональный подход. Первый путь: развитие гисто- и
цитохимии как продолжение классического описательного подхода,
как максимальная реализация возможностей прямого наблюдения
с перемещением в область более специального физиологического,
в том числе гистофизиологического, эксперимента. Этот путь
реализовывался без методологических осложнений. Однако второй
подход ознаменовался рядом бурных дискуссий и
принципиальным расколом в среде биологов. Дискуссии, примером которых
была дискуссия между Пастером и Бертло, по сути своей отражали
классический «физиологический» подход к изучению клетки.
Но в позиции Пастера имело место методологическое замещение:
он изучал одноклеточные организмы и для них создавал свою
систему толкований. Принципиально она не отличалась от
толкований, которые использовали представители физиологической
химии, обращавшие внимание лишь на суммарные эффекты
физиологических процессов. Но, кроме того, большинством
биологов разделялась точка зрения на химические методы как методы
деструктивные, которые настолько нарушают организацию клетки,
что на их основании делать выводы о процессах
жизнедеятельности принципиально невозможно.
По существу, это была центральная методологическая
проблема, от которой зависело формирование биологической химии
как таковой: либо ее должны были признать экспериментальной
биологической наукой, методы которой позволяют делать
однозначные выводы о принципах функционирования изучаемых ею био-
141

логических объектов любого уровня, включая клеточный, либо ее
роль сводилась к чисто химическим задачам определения состава
входящих в клетки веществ и изучению их химических функций.
Как это ни парадоксально, но положительный ответ на вопрос
о возможности использовать методы химии при изучении строения
клетки и функций клеточных органелл был получен очень рано,
в 60-х годах XIX в.. но оценен был явно недостаточно. Этот ответ
был дан швейцарским ученым Ф. Мишером, открывшим
нуклеиновые кислоты.
ОТКРЫТИЕ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ
Ф. Мишер происходил из семьи Мишер-Гис, которая дала
Швейцарии многих известных людей. Среди них был известный
гистолог и физиолог В. Гис, который приходился Ф. Мишеру
родным дядей. Из всей семьи именно он оказал наибольшее
влияние на Мишера. который избрал профессию физиолога и
впоследствии сменил В. Гиса на кафедре анатомии и физиологии
Вазельского университета.
В. Гис был также тем человеком, кто первый и в полной мере
оценил выдающееся значение трудов своего племянника. Он писал:
«Преклонение перед Мишером и его работами с течением времени
не исчезнут, и факты, найденные им, а также его продуманные
замыслы станут семенами, которые в будущем дадут богатый
урожай» [11, с. III].
Для понимания того, на чем базировалась методология Мишера,
важно, что, получив медицинское образование, он стажировался
по химии в Геттингене в лаборатории Ф. Велера. Затем после
работы практикующим врачом он иод влиянием В. Гиса увлекся
гистохимией.
В. Гис считал, что проблемы развития тканей и их морфологии
следует и можно решать только на химической основе. Он обратил
внимание Ф. Мишера на важность изучения ядра клетки и убеждал
его, что изучать его надо в изолированном виде, так же как
происходило изучение клетки. Однако технических приемов для таких
исследований еще не существовало. Поэтому Мишер стремился
найти лабораторию, где можно было бы наладить эти исследования.
Он выбрал Тюбинген, где в 1865 г. в университете был впервые
открыт естественнонаучный факультет. Это было важное событие,
так как благодаря этому произошло формальное отделение
физиологии от медицины в процессе преподавания. В Тюбингенском
университете было и еще одно нововведение: Ф. Гопие-Зейлер
организовал там первую в мире специализированную лабораторию
физиологической химии, сделав важный шаг в сторону
профессионализации биохимии.
Мишер решил поработать именно в этой лаборатории, причем
с совершенно определенными планами: начать изучение клеток
химическими методами. Он понимал трудности этих планов и
предварительно поработал в том же университете у А. Штреккера —
прекрасного химика-методиста.
142

ВИЛЬГЕЛЬМ ГИС ФРИДРИХ МИШЕР
(1831-1904) (1844-1895)
Сама мысль применить методы химии для изучения живой
клетки, а тем более попытаться использовать методы химии в
препаративно-биохимических целях (Мишер рассчитывал, что ему
удастся выделить из клетки ядра, а может, и другие клеточные
органеллы) многим в то время казалась абсурдной,
противоречащей важнейшим методологическим принципам. Клетка считалась
коллоидным образованием (см. след. разд.):
протоплазмой-коллоидом, окруженной оболочкой. Ядро также многими считалось
коллоидной капелькой, плавающей в протоплазме. Поэтому
большинство биологов, включая опытных цитологов, считали, что любое
химическое вмешательство просто разрушит тонко
организованное образование — протоплазму: все «биологическое» будет при
этом безвозвратно потеряно.
Это были времена, когда в биологии был практически
непререкаем авторитет Л. Пастера. В 1857 г. он доказал, что
брожение — результат деятельности различных организмов — микробов.
Его концепция сильно ограничивала редукционный путь
развития цитологии, сводя цитохимию к определению, притом чаще
качественному, входящих в состав клетки веществ или
приблизительного состава клеточных органелл.
Ф. Мишер противостоял, таким образом, не только
непониманию со стороны большинства биологов, но рисковал своей научной
репутацией. Поэтому он, не имея права на ошибку, стремился
солидно вооружиться методически.
143

После работы у Штреккера Мишер сумел выбрать объект
исследований и окончательно уточнил тему: выделение ядер из
лейкоцитов. Для этого он использовал гной, который собирал
с повязок, получаемых из хирургической клиники университета
(см.: [12]). Материал был неприятный и не очень удобный.
Но Мишер освоил приемы очистки гнойных клеток,
экстрагирования их без нарушения структуры ядра, разработал методы
микроскопического контроля.
Сама попытка получить ядра с похмощью более или менее
простых процедур промывки и экстрагирования с последующим
осаждением и очисткой была привычна для специалистов по
препаративной биохимии, но чем-то совершенно новым с точки
зрения цитологии. Этот новый прием основывался на постулате:
дальнейшее проникновение в тайны функционирования и
устройства клетки возможно только методами химии. Но, выбрав, для
выделения ядер лейкоциты, Мишер оказался не совсем прав.
Он думал, что это наиболее просто устроенные клетки, но это
было не так.
Раньше клетки лейкоцитов пытались экстрагировать
физиологическим раствором. В основе было простое рассуждение:
то была среда, близкая по концентрации солей протоплазме.
Но в физиологическом растворе лейкоциты слипались, разбухали
и что-либо выделить из них в неповрежденном виде было уже
невозможно. Мишеру пришлось подбирать новый растворитель.
Он использовал сернокислый натрий (позднее он пользовался
и сернокислым аммонием — оба эти растворителя потом широко
использовали для препаративно-биохимических целей. Этот
раствор легко смывал лейкоциты с бинтов, они не лопались и
отделялись от плазмы крови, что позволяло накапливать их в больших
количествах.
В начале Мишер провел классические анализы общего состава
лейкоцитов. Обрабатывая их различными растворителями и экстра-
гентами, он сумел выделить из них ряд осадков-фракций. Эти
осадки были похожи на мышечные белки — фибрин и миозин.
Такие вещества ранее выделял Ф. Гоппе-Зейлер. Мишер освоил
его методику экстракции солевыми растворами и получил миозино-
подобные вещества из лейкоцитов.
Мишер считал, что если не белки, то белковые комплексы,
основа пронизывающих протоплазму тяжей. Но препараты мио-
зиноподобных веществ были на самом деле первыми в истории
науки препаратами нуклеиновых кислот (а именно — ДНК).
Но ни Мишер, ни Гоппе-Зейлер этого не знали и никогда не узнали.
Это выяснили гораздо позднее, когда были изобретены
препаративные центрифуги (в 1942 г.) и когда было показано, что именно
солевые растворы являются лучшими растворителями для
экстрагирования полимеризованной ДНК.
Но Мишер не стал чистить и изучать эти вытяжки — его целью
было выделение ядер клеток. Он рассчитывал, что в ядрах клеток
ему удастся найти какие-либо новые соединения, к тому же
144

связанные с функцией этого важнейшего клеточного
образования. При экстрагировании лейкоцитов щелочными растворами
Мишер получил какой-то осадок, который выглядел гораздо более
гомогенным и плотным, чем миозиноподобные препараты. При
слабом подщелачивании этот осадок вновь переходил в раствор.
Выделение такого препарата было совсем не случайным: Мишер
стремился выделить клеточные ядра. Никто не знал, что из себя
представляет ядерный материал. Никто не знал, можно ли
выделить ядра химическим путем практически целыми. Но Мишер
стремился провести исследование возможно более корректно и
разработал чрезвычайно важный прием — микроскопический
контроль. При таком контроле он смог удостовериться, что экстракция
позволяет выделить именно ядра. При этом они практически
не менялись, иногда лишь слегка деформировались,
сморщивались. Это был принципиальной важности факт: впервые было
показано, что ядро — организованная, а не коллоидная структура.
В отличие от методов окрашивания здесь легко можно было
доказать, что артефакты, т. е. переход коллоидного раствора в
осадок, не имеют места.
Это было важнейшее открытие, на которое практически не
обратили внимания, что в какой-то мере объяснимо двумя
обстоятельствами. В момент выполнения работы она, опубликованная в мало
известном сборнике трудов лаборатории Гоппе-Зейлера [13],
осталась известной лишь очень малому кругу лиц. При этом среди
них доминировали физиологи, а не цитологи. Позднее, когда работа
Мишера привлекала внимание уже с исторической точки зрения,
гораздо большее значение придавали факту открытия им
нуклеиновой кислоты, но то, что препарат нуклеиновой кислоты был
фактически получен в виде препаративно выделенных ядер, а затем
уже подвергнут химическому анализу, было забыто или оставлено
без внимания.
Однако открытие Мишера означало, что в биологии появились
новые горизонты в изучении сокровеннейших тайн живой материи.
Был сделан принципиальный шаг в реализации редукционистской
программы изучения жизненных явлений, причем наиболее
важных в общебиологическом отношении.
Внедрение этих методов было первым шагом к построению
структуры новой междисциплинарной области — биологической
химии. Для того чтобы этот процесс приобрел определенную
форму, должны были быть определены новые объекты,
адекватные возможностям новых методов. Выделенное Мишером ядро —
несомненная специфическая структура клетки — первый
подобный объект.
Таким образом, открытие Мишера знаменовало начало
подлинного перехода к формированию биологической химии.
Но на этом он не остановился. Он поставил задачу очистить
ядра клеток от содержащегося в них белка и изучить
составляющую их «строму». Это тоже был шаг в неизведанную область.
Дело в том, что уровень знаний цитологии и физиологической
10 A. H. Шамин
145

химии того времени не позволял представить себе обширный
набор химических структурирующих начал. В ядре таким
наиболее вероятным структурирующим началом мог быть белок. Поэтому
освобождение ядер от белка могло привести просто к растворению
их, но если они не распадутся, то это должно было означать, что
в них содержится специфическое ядерное вещество.
Мишер чистил ядра, обрабатывая их разбавленной соляной
кислотой. Кроме этого, он обрабатывал их экстрактом из тканей
желудка свиньи, т. е. неочищенным препаратом пепсина. Это
гарантировало полное удаление белка, но ядра при этом не
растворялись и не разрушались. Они лишь сморщивались, что тоже было
проконтролировано Мишером микроскопически.
Полученные таким образом лишенные белка ядра Мишер
использовал для определения химического состава. Им было
установлено, что очищенные ядра содержат 13—14 % азота и около
2,5 % фосфора. Эти данные сильно отличались от результатов
анализов белков и других химических соединений, обычно
обнаруживаемых в клетке. Мишер сделал вывод, что ядра клеток
содержат вещество новой, до этого не известной природы, возможно,
вещество нового класса. Это вещество Мишер назвал «нуклеином»
(от латинского nucleus — ядро).
Ф. Гоппе-Зейлер подверг работу Мишера строгой
перекрестной проверке, поручив провести аналогичные эксперименты на
других объектах своим ученикам (среди которых был будущий
профессор химической технологии Московского университета
Н. Н. Любавин). Правота Мишера была полностью доказана —
он действительно открыл новый класс соединений.
В дальнейшем работы Мишера и его многочисленных
последователей пошли по двум разным направлениям. Первые были
ориентированы на открытие нуклеинов во все новых объектах.
Вторые — на изучение возможных функций нуклеинов в клетках.
Они образовали две достаточно независимые линии развития
исследований нуклеиновых кислот. Исторически они оказались
разделенными и слились воедино лишь почти через сто лет, дав
начало молекулярной биологии, молекулярной генетике, а затем
способствовали рождению мощного направления —
физико-химической биологии.
После работ Мишера начался настоящий «нуклеиновый бум» —
число работ по нуклеинам быстро увеличивалось. Изучали их
химический состав, пытались определить строение. Наличие
фосфора в нуклеиновых кислотах ввело в заблуждение ученых.
Нуклеин стали путать с фосфорсодержащими белками, даже
с казеином (множество работ было посвящено «нуклеинам»
молока). Активно изучали питательную ценность нуклеинов.
Внимание на них обратили врачи — было выполнено много
интересных, но не всегда достоверных и отвечавших должному уровню
работ, в том числе по повышению сопротивляемости организма
различным инфекциям под действием нуклеина, по лечению
ожогов, малокровия и даже злокачественных заболеваний.
146

После возвращения в Базель Мишер приступил к проведению
самой блестящей своей работы — изучению нуклеиновых кислот
и других веществ, содержащихся в сперме лосося. Ядра в
сперматозоидах лосося^содержали 9/ю всей массы клеток: это был гораздо
более удобный объект для изучения нового вещества, чем
лейкоциты. В своей работе Мишер усовершенствовал методику
выделения и изучения нуклеина, определив характер исследований на
ближайшие годы.
Для осаждения клеток он подкислял суспензию
сперматозоидов, обрабатывал осадок соляной кислотой для удаления избытка
белка и получал таким образом органическое основание, которое
отличалось высоким содержанием азота. Около четверти веса
сперматозоидов приходилось на новое вещество основного
характера, которое Мишер назвал протамином и который оказался
одним из новых, интересных и по свойствам и по составу, а
позднее и по функциям белков клеточного ядра. Это было второе
важное открытие Мишера в области ядерных белков. Он отличал
протамин от других белков, но не смог сделать заключение о том,
что этот белок не известной ранее новой группы.
После отделения протамина Мишер экстрагировал остаток
спермы щелочью и получил нуклеин, который составлял в
очищенном виде почти половину веса сперматозоидов (до 49 %). Мишер
показал, что обнаруженный им нуклеин — многоосновная кислота.
Он считал, что эта кислота образует своеобразную соль с
протамином. Мишер впервые попытался, изменяя условия, нарушить
равновесие в системе нуклеин —протамин.
Исследования нуклеина методами, разработанными Мишером
и подвергавшимися непрерывным усовершенствованиям,
продолжали многие ученые. Особенно точные анализы провел Р. Альтман,
который подтвердил все выводы Мишера и в 1899 г. ввел для
нуклеина название «нуклеиновая кислота»», которое сохранилось
до настоящего времени. Мишер одобрил новое название.
Р. Альтман разработал новые методы выделения нуклеиновых
кислот и сумел получить препараты, несколько отличающиеся от
препаратов Мишера. Как потом оказалось, Мишер получил де-
полимеризованную ДНК. Альтман не только выделил ДНК, но и
получил нуклеиновую кислоту, позднее названную
рибонуклеиновой, - РНК.
Изучая протамин, Мишер заинтересовался, как он говорил,
«физиологическим вопросом» — судьбой протамина в процессе
развития лосося и его полового созревания. Он провел первые
сравнительно-биохимические исследования содержания
протамина в молоках других рыб, пытался выделить протамин из тестикул
быка. Он нашел, что протамин «исчезал» в незрелых молоках
лосося. Поэтому Мишер посчитал, что он содержится только
в зрелых молоках лосося. Лишь приблизительно через 10 лет
с усовершенствованием препаративных методик А. Коссель
открыл второй основной белок в ядрах клеток — гистон, и было
доказано их постоянное присутствие в клеточных ядрах.
10*
147

АЛЬБРЕХТ КОССЕЛЬ ЕКАТЕРИНА ФЕДОРОВНА
(1853-1927) КОВАЛЕВСКАЯ-ЗАЗЕРСКАЯ
(1874-1958)
Для Мишера других возможностей оценить химическую
индивидуальность нуклеиновых кислот, как провести их возможно
точные элементные анализы, не было. Никаких суждений о
структуре нуклеиновых кислот он сделать еще не мог. Мишер видел
лишь, что присутствие фосфорнокислотных остатков в нуклеине
придает ему кислый характер и делает его принципиально
отличным от белков.
Но все же первые успехи в расшифровке строения
нуклеиновых кислот были сделаны школой А. Косселя [14]. В изучении
состава и строения нуклеиновых кислот в 1910 — 1911 гг.
принимала участие первая русская женщина-профессор Е. Ф. Кова-
левекая-Зазерская, работавшая у Г. Штейделя [15]. Ее
исследования дрожжевых нуклеиновых кислот являются типичным
примером методических возможностей того времени.
Хотя Мишера занимали чисто химические характеристики
нуклеиновых кислот, он пытался представить себе и их функции
в клетке. Напомним, что в 70—80-х годах XIX в, ничего
определенного о функциях ядра в клетке не знали. В. Гофмейстер
в 1867 г. установил, что ядро перед началом деления клетки
растворяется. В 1879—1882 гг. В. Флеминг описал
последовательность процесса непрямого деления, чем содействовал
окончательному установлению представлений о митозе. Он уже знал о
существовании хроматина и дал ему наименование. В 1888 г.
В. Вальдейер ввел термин «хромосомы», и в том же году В. Ру
148

разработал теорию митоза и дал биологическую трактовку этого
процесса. Тем самым закладывались основы для соединения
данных цитологии с представлениями о составе ядра,
накапливаемыми биохимиками. Но Мишер был далеко от того, чтобы
связать функции нуклеиновых кислот с этими процессами. Однако
он связал их с близкой проблемой — проблемой
оплодотворения.
Он пытался изучить механизм оплодотворения химическими
методами. Мишер придавал особое значение ответу на вопрос:
не являются ли нуклеиновые кислоты веществом, которое
служит причиной оплодотворения, или в клетке имеются еще
какие-то пока не познанные вещества, выполняющие эти функции?
Он думал о том, не снабдила ли природа сперматозоид и
яйцеклетку своеобразной системой со «спусковым крючком» и не
имеет ли этот спусковой крючок молекулярную природу?
Определенные основания если не для обоснованных гипотез,
то для достаточно серьезных размышлений уже имелись. Были
накоплены достаточные данные о ферментах, или энзимах,
которые обладали глубоко индивидуализированными свойствами. Хотя
концепция Пастера наделяла лишь клетку свойством, которое
понималось под словом «жизнедеятельность», Мишер считал, что
в рамках этих представлений можно допустить существование
нефункционирующих механизмов в клетке, которые
пробуждаются в процессе жизнедеятельности на каких-то стадиях
развития. Можно было проверить подобную «ферментную» гипотезу
оплодотворения.
В начале 1890-х гг. Мишер попытался подвести под
объяснение сущности процесса оплодотворения стехиометрическое
обоснование. Он опирался на сделанное им открытие (как оказалось
ложное) специфического вещества в головке сперматозоидов,
которому он собирался отдать роль «спускового крючка». Это
вещество он предлагал назвать «кариогеном». Работы не были
продолжены из-за смерти Мишера в 1895 г. Но все же характерно,
что в 1893 г. в одном из писем Мишер упоминал о возможностях
привлечения стереохимических представлений для решения
вопросов фундаментального биологического значения, в том числе
вопроса о соотношении химической и биологической
индивидуальности. Он определенно связал возможности образования
бесчисленного множества изомеров (при этом он прямо говорил
о молекулах белка) с существованием бесчисленного
многообразия биологических форм. Он также упоминал и вопросы
наследственности. Но сказано им это было в частном письме, ни в одной
из опубликованных работ Мишер обсуждать эти вопросы не
решился.
Но в 1881 г. Э. Захариас, изучая хромосомы, показал, что они
построены из нуклеина. Правда, свои заключения он строил на
основании экспериментов с применением специфических
красителей. Эта техника была достаточно хорошо к тому времени
разработана, но все же полной специфичности она не гарантировала.
149

ВАЛЬТЕР ФЛЕМИНГ ЭДУАРД СТРАСБУРГЕР
(1843-1905) (1844-1912)
Кроме того, еще не было реактивов, обладающих достаточно
высокой чувствительностью. Но все же Захариас решился сделать
свой вывод и оказался прав [16]. Он доказал, что поглощающие
красители структуры в ядре, названные хроматином, содержат
нуклеин, и доказал это не только прямыми определениями, но и
обработкой клеток смесью пепсина и соляной кислоты, что не
приводило к разрушению ядер. Такие ядра сохраняли способность
окрашиваться специфическими к нуклеину красителями. Однако
при их обработке щелочью способность ядер к окрашиванию
исчезала, а слабая щелочь удаляла именно нуклеин. Захариас
изучил множество препаратов, и везде хроматин содержал
нуклеин.
Ведущие цитологи того времени, прежде всего В. Флеминг,
полностью приняли выводы Захариаса. В 1884—1885 гг.
появилось четыре обзора, авторами которых были Э. Страсбургер
(ботаник), А. Вейсман, А. Кёлликер и О. Гертвиг (зоологи).
Все они отметили исключительно важное значение утверждения,
что наследственность связана с хромосомами. О. Гертвиг прямо
заявил, что есть все основания связать наследственность с
нуклеином. Он писал: «Я думаю, что мои результаты, по крайней мере
с большой степенью вероятности, указывают на то, что нуклеин
отвечает не только за оплодотворение, но и за передачу
наследственных признаков. . . Нуклеин должен находиться в
организованном состоянии до, во время и после оплодотворения, и мы мо-
150

жем рассматривать
оплодотворение одновременно и как
морфологический, и как
физико-химический процесс» [27, с. 290—
291]. Но еще раньше Гертвига
предположение о том, что
нуклеин может быть генетическим
материалом, высказал Ю. фон
Сакс.
Эти статьи привлекли
внимание цитологов к нуклеину. Во
всяком случае, в биологии
утвердилось мнение, что именно
ядро является носителем
наследственности и что химические
методы могут быть плодотворно
использованы для его изучения.
История открытия и
изучения нуклеиновых кислот
показала, какие большие
возможности таят биохимические
методологические подходы. Но этот
эпизод был в определенном
смысле изолированным. Общее
развитие химических
концепций функционирования
клетки опиралось во второй половине XIX в., как правило, на
гораздо менее точные или определенные эксперименты и
теоретические положения.
ОСКАР ГЕРТВИГ
(1849-1922)
ХИМИЧЕСКИЕ КОНЦЕПЦИИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
КЛЕТКИ
Взаимодействие химии с гистологией и цитологией, а также
с сравнительно обособленным направлением — изучением
протоплазмы происходило по нескольким направлениям. Первое
из них — использование методов химии, прежде всего методов
окрашивания, для прямого изучения клетки. Второе — развитие
микрохимии, в особенности микроанализа, также для изучения
клетки, но с большими возможностями в области количественных
оценок. Наконец, третье направление (они названы здесь не
в хронологическом порядке появления или формирования)
связано с общим влиянием физико-химических представлений
(коллоидной химии, теории растворов, представлений о процессах
на границах раздела фаз и др.) на описание клетки как физико-
химической, прежде всего коллоидной, системы.
Формирование более или менее определенного взгляда на
клетку и протоплазму, на их функции и строение зависело
от многих причин, от уровня как биологических, так и
химических знаний. При этом обрисовались две крайние точки зрения
151

на возможности химии и биологии в познании строения и
функций клетки: сторонники биологических подходов считали, что
детали позволяют получать химические методы, биология же
оставляет за собой право истолковывать и обобщать факты. Сторонники
физико-химических объяснений функций клетки стояли на
противоположных позициях — они полагали, что метод наблюдения,
применяемый биологами, исчерпал себя, а биологический
эксперимент не распространялся на химические построения.
В 1861 г. Т. Грехем сформулировал основы коллоидной
концепции организации клетки [18]. Его взгляды были наложены
на концепции протоплазмы, которые развивали Я. Э. Пуркине,
а с 1835 г. особенно активно Г. фон Моль, предложивший сам
термин «протоплазма». Г. фон Моль наблюдал в протоплазме
какие-то тягучие структуры, говорил о клейкой массе,
заполняющей клетку, но никаких заключений о составе протоплазмы
не сделал, допустив только, что она состоит из какого-то особого
вещества (или включает его в себя) [19]. В 1846 — 1851 гг. он
опубликовал ряд работ, в которых уже подошел к интерпретации
своих наблюдений и предположил, что протоплазма состоит из
растворов, содержащих белок или белки, которые являются
важнейшими ее компонентами [20, 21]. Это намечало линию
исследований, направленную на изучение состава протоплазмы, выявление
входящих в ее состав веществ и определение их функций через
химические свойства. В 1850 г. это направление энергично
поддержал Ф. Кон, указывая на белковоподобное содержимое
клетки [22]. Эти вопросы обсуждались многими учеными, прежде
всего цитологами и физиологами, причем к 70—80-м годам XIX в.
еще не было устоявшейся точки зрения на то, что же является
важнейшими компонентами протоплазмы. В 1862 г. Ю. фон Сакс
считал, что протоплазма паренхимных клеток не содержит
белка [23].
Концепция Грехема отодвигала на второй план эти
качественные интерпретации, сосредоточив внимание на физико-химической
организации протоплазмы. Попытки представить строение
протоплазмы на основе представлений рождающейся коллоидной химии
в конце XIX —начале XX в. оценивали по-разному. Существовала
точка зрения, что они мало что дали для понимания процессов,
происходящих в клетке, а также и для понимания ее структуры
или морфологии. М. Флоркен оценил этот период резко
отрицательно, назвав его «мрачными годами биоколлоидологии» [24].
Действительно ли все было так? Согласиться с таким
утверждением скорее всего нельзя, так как развитие именно этого
направления исследований, значительно расширившееся в
результате прогресса физической химии, но уже за пределами
отмеченного периода, привело к созданию многих теоретических
представлений, которые позволили разобраться в фундаментальных
представлениях о надмолекулярной организации клетки, привело
к появлению современной мембранологии. Это не означает, что
наши современные знания о строении и функциях многих суб-
152

ТОМАС ГРЕХЕМ ГУГО ФОН МОЛЬ
(1805-1869) (1805-1872)
клеточных образований, играющих существенную роль в
организации протоплазмы, были основаны на развитии только коллоидно-
химических представлений. Знание их конкретного химического
состава было не менее важно. Помимо этого в наших
представлениях об организации и функциях клетки произошли
принципиальные перемены, так как биохимики стали учитывать
исключительное значение высокой степени индивидуализированности
многих важнейших образований благодаря тому, что
определяющими их строение и функции соединениями были нуклеиновые
кислоты и белки, включая огромное множество сложных белковых
образований — соединений с углеводами, липидами, многими
иными веществами.
Однако М. Флоркен неправильно, с нашей точки зрения,
обрывает развитие этих представлений на 1920-х годах и прямо
указывает, что несостоятельность биоколлоидных представлений,
основанных на изучении неактивных или загрязненных препаратов,
стала ясна уже в 1920-е годы. При этом он отмечает, что в
определенных кругах такие представления держали на вооружении
вплоть до 1940-х годов и что если «в любой заслуживающей
доверия книге по биохимии, изданной после второй мировой войны,
такие термины, как „коллоид4', „золь", „гель", даже не
упоминаются, то в учебнике Гортнера „Основы биохимии4' 1 они встре-
1 Книга Р. Гортнера вышла в США в 1929 г., была переведена на русский язык
в 1933 г. и издана в четырех книгах [25—28]. Кроме первой части, посвященной
153

чаются на каждом шагу и все изложение базируется на
коллоидной теории» [24, с. 283]. Он ссылается при этом на
«устаревшие», по его мнению, высказывания ученых 20-х годов XX в.
К. Роджерса, Ф. Вле, на первое (немецкое) издание «Химии
протоплазмы» А. Р. Кизеля [29—31], особенно на книгу Л. Гейль-
бронна [32], где он отрицал существование митохондрий.
Т. Грехем свои исходные представления о коллоидах (он
ввел термин, произведя его от греческого хоЯЯа — клей) развивал
в прямой связи с необходимостью объяснения явлений жизни
с принципиально новых позиций. В своей первой работе 1961 г.
он написал следующее: «Коллоидное состояние материи есть
динамическое состояние, кристаллическое же есть статическое
или состояние покоя. Коллоид обладает энергией (выделено
автором. — А. Ш.). Он может быть рассматриваем как вероятный
первичный источник силы, действующей в явлениях жизни)
[18, с. 183]. эти слова, кстати, вынес в эциграф первой части
своей книги Гортнер.
Грехем определил коллоиды как вещества, которые не могут
проникать через некоторые мембраны, способны медленно
диффундировать и не поддаются кристаллизации. Коллоиды, к
которым он относил белки, составляют основу веществ,
участвующих в жизненных процессах. При этом они являются основой
пластических веществ организмов животных. Коллоидное
состояние материи вело, таким образом, к построению концепции
образования морфологии любых живых образований — через
агрегацию коллоидов.
Поскольку уже было известно, что часть белков способна
образовывать кристаллы, Грехем не стал делать между
кристаллической и коллоидной формами материи четкого разделения.
Он писал о так называемых кровяных кристаллах О. Функе
(скорее всего, это были кристаллы гематина, см. гл. I): «В так
называемых кровяных кристаллах Функе мягкое желатиноподобное
альбуминоидное тело принимает кристаллические очертания. Этот
факт с максимальной наглядностью подтверждает ту истину, что
в природе нет резких переходов и различия между классами
никогда не бывают абсолютными» [18, с. 185].
Обычно развитие идей Грехема применительно к
биохимическим проблемам прямо связывают с дальнейшим развитием
коллоидной химии как раздела физической химии, т. е. работами
В. Оствальда, Дж. Гиббса и т. д. При этом подчеркивается, что
они встретили негативное отношение со стороны некоторых
биохимиков, прежде всего со стороны тех, кто, казалось бы, должен
был приветствовать ее выводы, — специалистов по пептонам и
другим неиндивидуализированным продуктам расщепления
белков. Но в этот момент (90-е годы XIX в.) идеология этих
исследований стала смещаться в сторону изучения точно идентифицируе-
коллоидной организации живой материи, остальные три части посвящены
классической биохимии и химии природных соединений.
154

мых продуктов протеолиза. Поэтому коллоидную химию и ее
приложение к решению биохимических проблем отверг Р. Неймей-
стер [29]. Однако постепенно идеи коллоидной химии привлекали
внимание все большего числа исследователей. Наметился
определенный раздел между теми исследователями, которые считали,
что коллоидная химия позволяет объяснять морфологические
особенности строения клетки (протоплазмы), и теми, кто полагал,
что представления о коллоидах позволяют объяснять и сами
«жизненные свойства». При этом лабильность коллоидов и
переходы гель—золь связывали с биокаталитической активностью,
способность к агрегированию клали в основу морфообразователь-
ных процессов, очень неопределенные заключения об энергетике
коллоидных систем связывали с энергетическими процессами
в клетках и механизмом утилизации энергии, выделяющейся
в процессе обмена веществ. Появился ряд фундаментальных
монографий, развивающих, большей частью умозрительно, эти
идеи. Среди них книги О. Люмьера, А. Готье, Й. Розенталя.
А. Де Грегорио Роказолано [30—33]. П. Тома полагал, что
коллоидное состояние объясняет механические свойства тканей [34].
Э. Мэтьюз писал: «Именно коллоиды белковой, липоидной или
углеводной природы, формирующие субстрат клетки,
обусловливают локализацию химических реакций, коллоиды создают основу
организации клетки, ее структуры, без них было бы не что иное,
как гомогенное скопление реакций» [35, с. 38].
В этих мыслях было и некое рациональное зерно, но оно
не могло быть реализовано на том уровне знаний о конкретной
химии субклеточных образований. Были и иные идеи, которые
также получили определенное развитие на рубеже XIX—XX вв.,
идеи о воспроизводимости клеточных структур на основе
осуществления переходов: коллоидное состояние—кристаллоидное
состояние. Это очень важный момент, так как с идеей
кристаллизации связывали единственный мыслимый в то время механизм
воспроизведения вещества в реализации процессов
наследственности. Они нашли выражение в идеях ряда ученых (М. Кассовица
и др.). Идеи образования студней вели к многочисленным
попыткам интерпретаций ряда биохимических процессов — прежде
всего свертывания крови, вообще процессов превращений
белковых веществ и т. п. Детальное изучение этого вопроса провел,
например, В. П. Михайлов, ученик Д. И. Менделеева, оставивший,
кстати, первый исторический очерк изучения процессов остудне-
вания [36].
«Биоколлоидология» развивалась под сильным влиянием
прогресса физической химии, ее методических и теоретических
элементов. Часто «биоколлоидологию» трудно отделить от приложения
к исследованию процессов, происходящих в клетках, теории
растворов, представлений об электролитах, об осмотических и
электроосмотических явлениях. Иногда на развитие тех или иных
положений «биоколлоидологии» влияли и фундаментальные
физические исследования.
155

Все это содействовало формированию множества новых методов
изучения физико-химического состояния протоплазмы,
определения физико-химических характеристик составляющих ее веществ
или входящих в нее образований, возникновению новых подходов
к количественной оценке многих явлений клеточного обмена
и внутриклеточных процессов.
Далеко не всегда количественные методы приводили к
однозначным выводам уже в изучаемый период формирования
классической биохимии. Как правило, эти методы нашли применение
в дальнейшем, в 20—50-х годах XX в., в период развития
классической биохимии. При этом они вызывали существенные сдвиги
в аналитической биохимии, но содействовали развитию и новых
препаративных методик, прежде всего центрифугирования и
особенно ультрацентрифугирования.
На рубеже XIX—XX вв. конкретный вклад этих исследований
в разработку новых теоретических и методических элементов
был ограничен. Вместе с тем и он был существен. В качестве
примера надо сослаться на развитие представлений о концентрации
водородных ионов — концепцию рН и на разработку ряда
практических рекомендаций: прежде всего использование буферных
растворов, изучение оптических свойств коллоидных систем
(создание ультрамикроскопа) и т. п. Особое значение имело изучение
явлений поверхностного натяжения, образования мембран на
границах раздела фаз, но выводы их этих работ сказались даже
еще позднее, чем другие исследования физико-химических и
коллоидных свойств клеточного содержимого, — в 50—70-х годах
XX в., когда возникла и сформировалась мембранология.
История же «биоколлоидологии» на рубеже XIX—XX вв.
предстает скорее не как ряд изолированных направлений развития,
а как формирование четкой структуры. Однако этот процесс
привел к созданию нескольких фундаментальных идей и
представлений, точнее, к распространению фундаментальных идей и
представлений физики, физической и коллоидной химии на область
биохимии.
После работ Грехема внимание исследователей привлекло
явление, известное с 1827 г., когда ботаник Р. Броун (точнее —
Браун) заметил под микроскопом, что пыльцевые зернышки,
взвешенные в жидкости, находятся в непрерывном беспорядочном
движении. Для того чтобы понять, не связано ли это движение
с жизнедеятельностью спор или пыльцы, он извлек из гербария
споры и пыльцу, которые хранились там более ста лет, приготовил
из них взвесь в воде и убедился, что их подвижность ничуть не
меньше свежих, живых спор. Позже было установлено, что это
броуновское движение характерно для всех микроскопических
взвешенных в жидкости частиц. Поскольку в середине века
цитологи практически всегда в живых клетках наблюдали
движение протоплазмы и каких-то взвешенных в ней образований,
то было высказано предположение, что броуновское движение
частиц протоплазмы каким-то образом связано с
жизнедеятельностью клетки.
156

Это явление очень активно исследовали в 80—90-х годах
XIX в. и в начале XX в. и очень детально охарактеризовали его
с физической и физико-химической точки зрения. История этих
исследований была изложена Э. Ф. Бартоном [37]. Определенных
выводов относительно связи броуновского движения с
жизнедеятельностью сделано не было, скорее наоборот, его детальная
физическая характеристика свидетельствовала об обратном. Однако
эти исследования наравне с рядом других поставили вопрос о
размерах коллоидных частиц, а следовательно, о размерах и
молекулярной массе белковых молекул, которые, как предполагали,
обусловливают коллоидное состояние протоплазмы. Решение этого
вопроса имело прямое отношение к чисто химическим выводам
о строении белков. Даже Э. Фишер предполагал, что
молекулярная масса белковых молекул не превышает 10 к Да. Он думал, что
синтезированные им пептиды, чья молекулярная масса
приближалась к 5000 Да, уже близки к настоящим белкам. Определения
молекулярных весов белков на основании уточненных анализов
их брутто-формул привели к появлению формул-монстров.
Эмпирическая формула гемоглобина, по Данилевскому, выглядела так:
С72бН 1171N194O214S3.
Но и эти формулы не давали представления об истинных
размерах белковых молекул. Отметим и следующее обстоятельство:
в конце XIX в. само реальное существование отдельных молекул
еще ставилось под сомнение — требовалось прямое доказательство
их существования как физических сущностей, а не олицетворения
«паевых соотношений», следовавших из химических теорий и
стехиометрических правил.
Изучение броуновского движения вело к расчетам, которые
позволяли сделать ряд заключений о величине коллоидных частиц.
Исследования М. Смолуховского и А. Эйнштейна привели к
заключению, что коллоидные системы подчиняются газовым законам и
что каждая частица дисперсной фазы ведет себя как простая
молекула. Исходя из этого, Ж. Б. Перрен определил вес частиц
в золе гуммигута (он не совсем правильно употреблял понятие
«молекулярный вес» частиц). Эти работы были одним из
оснований дальнейших исследований Т. Сведберга.
Важные характеристики белковых растворов были получены
при изучении осмотического давления коллоидных систем. С. Сё-
ренсен изучал осмотическое давление растворов яичного белка
и обнаружил, что белок находится в них в мономолекулярной
форме. Отсюда он делал вывод, что белковые коллоидные золи
содержат мицеллы, каждая из которых — очень большая молекула
белка вместе с гидратной оболочкой [38]. Эти исследования,
получившие развитие на следующих этапах развития биохимии,
позволили дать истолкование явлениям диализа, а также
фильтрации и ультрафильтрации коллоидных систем. Имеет смысл
отметить лишь исключительно интересные для того времени случаи
применения методов диализа и ультрафильтрации.
157

Аппарат Д. Обела для вивидиффузии
Так, в начале XX в. получила распространение так
называемая вивидиффузия. Сначала она рассматривалась как метод
исследования кристаллоидов, находящихся в крови живых
организмов. Д. Обел, Л. Раунтри и В. Тернер сконструировали аппарат
для диализа крови (ультрафильтр) [39]. Он представлял собой
стеклянный цилиндр, в котором помещались трубочки с
коллодием. Через торец цилиндра эти трубочки соединялись с сонной
артерией изучаемого животного, а выводной конец их — с
бедренной веной. Авторы вели прокачку крови через такой ультрафильтр
в течение длительного времени. Жидкость, омывающая коллодие-
вые трубочки, могла быть дистиллированной водой или
физиологическим раствором. В случае дистиллированной воды
происходило быстрое вымывание неорганических солей из крови.
Эксперименты с введением животному салициловой кислоты показали,
что за определенный отрезок времени через аппарат могло быть
удалено до 19,1 % введенного вещества, тогда как через почки
за тот же период удалялось только 17,5 %. Таким образом, этот
аппарат был прообразом искусственной почки [40].
Исследование вязкости различных биоколлоидов также
содействовало выяснению ряда вопросом. Во-первых, изменения
вязкости пытались использовать для изучения и характеристики
процессов свертывания белков. В годы перед первой мировой
войной ряд исследований был выполнен В. Оствальдом и Э. Гатчеком.
Их работы были направлены на изучение общих закономерностей
поведения коллоидных растворов и проблем застудневания.
Однако системы, которые они изучали, были природными: яичный
белок, плазма крови. Впервые были выведены формулы
соотношения между вязкостью лиофильных коллоидов, к которым
относились биоколлоиды, и количеством коллоидного вещества. Изучая
158

вязкость суспензии кровяных телец, впервые такую формулу
(приближенную) установил Гатчек:
Уф
л/Ф-1
где rj' — вязкость лиофильного золя, т] — вязкость
дисперсионной среды, Ф — отношение объема всей системы к объему
дисперсной фазы [41].
Интересно, что именно эти работы послужили мостиком,
связывающим труды А. Эйнштейна с биохимическими
исследованиями. В своих статьях 1906 — 1911 гг., посвященных вопросам
определения размеров молекул [42, 43], Эйнштейн
усовершенствовал формулу Гатчека:
Г)'=Т|(1 + КФ),
где К — постоянная, которую Эйнштейн определил равной 2,5,
а Гатчек — 4,5. В дальнейшем эту формулу применительно именно
к решению физиолого-биохимических проблем уточнил М. Ку-
нитц [44]:
I + 0,5Ф
Г] = —*- г.
(1-Ф)4
Это были важные работы, так как они приближали
биохимиков к пониманию реальных размеров молекул и, следовательно,
содействовали решению принципиального и давнего вопроса:
в каком реально соотношении находятся химические и
морфологические образования, сколько молекул белков необходимо для
того, чтобы возникло внутриклеточное образование, различимое
в микроскоп.
В связи с этим одним из важных направлений по своим
последствиям именно для решения кардинальных проблем биохимии,
уточнения реального облика мельчайших биологических объектов
и регистрации находящихся на грани прямого видения явлений
было изучение оптических свойств коллоидных систем. Это
направление начинает свою историю с наблюдения в 1869 г.,
сделанного Д. Тиндалем. Он отметил рассеяние солнечного света
молекулами атмосферы и объяснил, почему небо голубого цвета. Это
рассеяние (явление Тиндаля) М. Фарадей изучил в золях.
В результате возникли приборы для определения интенсивности
рассеянного света, очень удобные для определения мутности среды
и получившие название тиндалометров, или нефелометров.
Г. Ф. В. Зидентопф и Р. Зигмонди в 1903 г., основываясь
на принципе явления Тиндаля, изобрели щелевой
ультрамикроскоп. При его помощи можно определять размер частиц,
образующих коллоидный раствор. Он был тут же сразу после изобретения
159

ДЖОН ТИНДАЛЬ
(1820-1893)
использован для обнаружения
ультрамикроскопических
частиц и
«ультрамикроскопических бактерий» [45]. С этим
прибором связывали очень
большие надежды в изучении
тонкого строения протоплазмы.
Однако одним из наиболее
перспективных, что было
понято только при ретроспективном
анализе, направлений стало
изучение поверхностных
явлений, пленок, образующихся на
границах раздела фаз и т. д.,
которое было начато в годы
перед первой мировой войной и
продолжалось интенсивно в
20-30-е годы XX в.
Одной из крупнейших фигур
в этих исследованиях был
И. Лэнгмюр. Важнейшие
обобщающие исследования начала
века, монографии и руководства
вышли из печати в 20-х годах,
однако уже в 1913—1918 гг. был опубликован ряд важных работ
И. Лэнгмюра, У. Харди, У. Харкинса и др.
Наиболее интересными были работы, развивающие
высказанную впервые У. Харди в 1912 г. идею об определенной ориентации
молекул, располагающихся в поверхностных пленках. Эту идею
Харкинс и Лэнгмюр независимо друг от друга развивали в
различных направлениях. Харкинс изучал вопрос о поверхностной
энергии разделов между жидкостями, а Ленгмюр — жидкие
пленки. Оба они сделали вывод, что поверхностное натяжение
характеризуется ориентацией молекул в поверхностном слое и что
силы, которые приводят к возникновению этого явления, — силы
растворения и поверхностного натяжения. Хотя эти явления
исследовались на системах модельных, далеких от встречающихся
в природе (вода—бензол, спирт—масло и т. п.), полученные
результаты, а главное, наглядные схемы строения
мономолекулярных пленок позволили приступить к многочисленным спекуляциям
(в позитивном смысле этого слова — как предпосылке создания
строго научно обоснованных гипотез) относительно строения
биологических мембран.
Наконец, к исследованиям протоплазмы как коллоидного
раствора примыкали работы, которые прямо не относятся к
коллоидной химии, но в ряде случаев теснейшим образом переплетаются
с коллоидно-химическими исследованиями, хотя имеют и
непосредственное научное и историческое значение. Это работы,
связанные с изучением растворов, роли ионов в проявлении тех или
1В0

иных свойств протоплазмы или отдельных биокаталитических
систем. Возникновение представлений об электролитической
диссоциации, выдвинутых в 1887 г. С. Аррениусом, лежали в основе
идеи о диссоциации воды. Соответственно концентрации ионов
Н+ и ОН- в растворе должны были существенно влиять на
протекание любых химических процессов в клетке. Концентрация
водородных ионов в общей форме может быть представлена
уравнением:
I = [А*]
М /CJHA]
логарифмируя которое можно получить следующее выражение:
! 1 I } I I И']
^ И Ка [НА] '
где А'а — константа ионизации для кислоты типа НА. С. Серенсен
обратный логарифм концентрации ионов водорода (левая часть
уравнения) обозначил символом рН [46]. Применил он этот
показатель при изучении активности ферментов и ее зависимости
от кислотности или щелочности среды.
Большое внимание в конце XIX в. было обращено еще на одно
явление, связанное с действием ионов, а именно различие ионов
в способности осаждать золи. Ф. Гофмейстер исследовал это
явление впервые в конце 1880-х годов [47, 48]. Он выяснил влияние
ряда анионов и катионов на белковые системы. В результате им
были построены так называемые лиотропные ряды, которые
к концу века выглядели приблизительно так:
цитрат > тартрат > сульфат > ацетат > хлорид > нитрат > бро-
мид>иодид>роданид (для анионов) и Th>Al>H>Ba>Sr>
>Ca>K>Na>Li (для катионов).
Эти ряды показывали уменьшение осаждающего действия.
В те годы с этим явлением связывали надежду на объяснение
регуляции многих фундаментальных проявлений жизни.
Изучение зарядов коллоидных частиц привело как к созданию
теоретических построений (не всегда верных, что и определило,
в частности, отношение М. Флоркена к биоколлоидологии),
например теории коллоидного поведения белков Ж. Лёба, так и
к созданию новых методов исследования, оказавшихся необычайно
продуктивными в последующие годы, прежде всего
электрофореза.
Столь же важным было изучение явлений адсорбции, в том
числе в коллоидных системах. Хотя явление адсорбции изучалось
с самых общих позиций и привлекало интерес и внимание
физиков и химиков гораздо в большей степени, чем внимание
биологов, характерна, однако, тесная связь между изучением
адсорбционных явлений и решением биологических и биохимических
проблем. Достаточно отметить создание метода хроматографии
М. С. Цветом в 1901 г. [49, 50], одного из величайших достижений
11 A. H. Шамин
161

химии и биохимии рубежа XIX—XX вв., определившего развитие
биохимии на многие десятилетия и обусловившего крупнейшие
методологические перемены в биохимии начиная с 50-х годов
XX в. Но специалистами в области биологии решались и многие
общие вопросы теории адсорбции, а общие представления об
адсорбционных явлениях привлекались для объяснения частных
биохимических проблем.
Отметим, что одно из самых занимательных и наглядных
описаний процесса адсорбции, имеющее, можно сказать
социологический оттенок, было сделано американским физиологом, врачом
и биохимиком Э. Р. Мэтьюзом: «Чтобы пояснить, что разумеют
под адсорбцией, я могу привести типичный случай, который всем
известен и происходит в столь большом масштабе, что
подробности его легко может наблюдать каждый. Мы и наша обстановка
суть части системы. Всякое изменение в окружающем производит
изменение в нас, и всякое изменение в нас влияет на окружающее.
Таким образом, мы с окружающей обстановкой составляем то, что
известно как система, состоящая из двух фаз, и одна из них —
мы сами. Имея две фазы, мы наблюдаем систему неоднородную.
Каждое утро, когда мы одеваемся, одежда, распределенная
в окружающей нас среде, как бы диспергирована в ней и
концентрируется на поверхности наших тел, или, выражаясь
технически, — на пограничной поверхности составных фаз системы,
так что здесь концентрация одежды становится больше, чем
в окружающей нас комнате. Это процесс положительной
адсорбции. Одеваясь, мы всякий раз как бы адсорбируем одежду. Ночью
процесс обращается. Концентрация одежды в комнате становится
больше, чем на поверхности нашего тела, одежда уходит из
промежуточной фазы, и мы имеем случай отрицательной адсорбции.
При желании это объяснение ношения платья как процесса
адсорбции можно выразить математически, показывая, что
адсорбированное количество есть функция температуры; что оно
приходит в состояние равновесия; что оно бывает больше при низких,
чем при высоких температурах; что это явление обратимо и не
сопровождается химическим изменением в одежде; что оно
специфично, так как некоторые виды одежды адсорбируются с большей
жадностью (сродством. — А. Ш.), чем другие; что некоторые
адсорбенты (люди) адсорбируют лучше, чем другие, и, наконец,
мы смогли бы доказать, что одежда переносится на
поверхностную пленку в силу второго закона термодинамики и в силу
термодинамического потенциала в согласии с принципом Бильярда
Гиббса. Другими, словами, процесс одевания является во всех
отношениях типичных случаем адсорбции» (цит. по.: [25, с. 129—
130]).
Однако, насколько конструктивно идеи коллоидной химии
сочетались с экспериментальными исследованиями цитологов в
начале века, пытавшимися представить морфологическую
организацию протоплазмы, можно видеть из следующей цитаты,
принадлежащей Н. К. Кольцову: «Каким образом в клетке одно-
162

временно сочетаются признаки жидкого и твердого агрегатного
состояния, т. е. каким образом возможно, что при несомненно
жидких свойствах своей протоплазмы клетки обладают
определенной, иногда очень сложной формой? Предлагаемое мной
разрешение этой проблемы заключается в следующем: каждая клетка
или каждая часть клетки, наружная форма которой отступает
от шарообразной, обладает твердым скелетом, который придает
определенную внешнюю форму жидкой протоплазме. Клеточный
скелет может быть представлен или непрерывной твердой
оболочкой, как у растительных клеток, или внутренним твердым
скелетом (твердые раковинки корненожек), или, наконец, он может
состоять из растяжимых эластичных волокон» [51, с. 334—335].
К этому высказыванию Кольцов сделал показательное примечание
(к словам, выделенным курсивом): «Термин „твердый" я
употребляю в старом ньютоновском смысле, т. е. как синоним
«эластический"; в современной физике под „твердыми" понимаются
часто только анизотропные тела. В употребляемом мной смысле
твердые тела отличаются от жидкостей тем, что они
сопротивляются изменению формы, т. е. перемещению их частиц. Известны
также и жидкости с различным, иногда значительным трением.
Но протоплазма, по крайней мере сократимая, является скорее
легко подвижной, чем вязкой жидкостью. Сравнение с «жидкими
кристаллами» мало может нам помочь, так как, по-видимому,
это сложные двухфазные образования и они сами состоят из
жидких капель и твердых формоопределяющих скелетных элементов.
По современным воззрениям, мы представляем себе протоплазму
как смесь различных коллоидов. По моему представлению, она
состоит из легко подвижных жидких солов и из твердых желов,
образующих скелеты определенной формы и определенной
эластичности. В дальнейшем изложении термины „твердый» и
„жидкий" будут употребляться, как приблизительно равнозначные
терминам „желы" и „солы"» [51, с. 334—335].
Мы привели эти пространные цитаты для того, чтобы показать,
сколь мало были применимы достижения коллоидной химии к
обрисовке конкретных клеточных и плазменных структур. Вместе
с тем логика развития и описательной, и экспериментальной
билологии требовала все более точных знаний о структуре и
функциях клетки.
ЦИТОХИМИЯ И БИОХИМИЯ
И ПРОБЛЕМА ОРГАНИЗАЦИИ КЛЕТКИ
Термин «протоплазма» обязан своим появлением Лоренцу
Окену. «Протоплазма» — перевод на греческий введенного им
понятия «первичная слизь» (см.: [52]). Этот перевод был впервые
употреблен Г. Молем. Однако со времени его исследований и
описаний Ф. Дюжарденом [53] протоплазмы инфузорий под
названием «саркоды» и «gelee vivante» (1835 г.) внимание уже
к середине века сместилось в сторону попыток познания внутрен-
п*
163

ней сложной организации клетки. Еще в 1830 г. Ф. Распайль
опубликовал монографию «Исследование микроскопической
химии в приложении в физиологии», первую систематическую
сводку микрохимических методик в приложении к гистологии.
Развитие микроскопических исследований гисто- и цитопре-
паратов с использованием методов химии приобрело более или
менее систематический характер с 60-х годов XIX в. Оно было
стимулировано прогрессом гистологии, с одной стороны, и появлением
синтетических органических красителей — с другой.
Гистологи добились больших успехов в изучении с помощью
микроскопической техники различных тканей. При этом были
разработаны многочисленные приемы приготовления их
препаратов, прежде всего методы фиксации, специфические методы
химической обработки. В 1859 г. Г. Мюллер предложил «мюл-
леровскую жидкость» — раствор смеси двухромовокислого калия
и сернокислого натрия в дистиллированной воде. В 1865 г.
М. Шульце применил один из важнейших фиксирующих
реактивов — осмиевую кислоту, в 1878—1888 гг. А. Ланг и Р. Гейденгайн
стали обрабатывать гистологические срезы сулемой, а в 1879 г.
М. Флеш начал фиксировать препараты смесью осмиевой и
хромовой кислот. Эта смесь послужила в конце 1870-х годов для
создания В. Флемингом «флеминговской жидкости», одного из
самых распространенных фиксаторов. Последним из
«классических* фиксирующих средств, который был введен в
гистохимическую практику, был формалин. Его начал в 1893 г. использовать
химик и фармацевт Ф. Блум.
Уже введение фиксирующих препаратов породило
методологическую проблему артефактов. Эта проблема значительно
актуализировалась после введения в гистохимическую практику
органических красителей, прежде всего анилиновых.
Анилин был открыт в 1826 г. О. Унфердорбеном в продуктах
перегонки оленьих рогов. В 1834 г. Ф. Рунге открыл анилин в ка-
менноугольрюй смоле и назвал его «кианолом». В 1841 г. Н. Н. Зи-
нин синтезировал новое вещество, которое оказалось идентичным
веществу Унфердорбена и кианолу Рунге. За короткий срок
в 50—70-х годах XIX в. было синтезировано много органических
веществ и красителей, среди которых для прогресса гисто- и
цитохимии особо важными были открытия фуксина Э. Вергеном
в 1850 г. и фенилгидразина Э. Фишером в 1875 г. [54].
Практика использования органических красителей в
гистохимической практике началась в досинтетический период, когда
препараты просто вымачивали в спиртовых вытяжках некоторых
растений. При этом возникла идея поисков специфических
красителей, удобных для обнаружения каких-либо определенных
структур на микроскопических препаратах. Введение анилиновых
красителей в практику гистохимии в 60—90-х годах XIX в. (особо
надо отметить роль А. Боша) с различным сродством к отдельным
химическим компонентам клеток позволило развернуть изучение
различных клеточных структур и поставить вопрос об определе-
164

нии состава компонентов протоплазмы с помощью окраски
специфическими красителями. Возникла реальная возможность
определять локализацию различных веществ в клетке.
Последняя задача почти не встречала возражений. Но многие
биологи стали выражать сомнения в реальности открываемых
цитохимическими методами внутриклеточных структур. Как раз
исследования в области коллоидной химии, изучение процессов
остудневания и свертывания белков, знания о значительной
реакционной способности или неустойчивости различных природных
соединений — все это заставляло многих биологов сомневаться
в том, что методами химической обработки гисто- и цитопрепара-
тов можно сохранить истинные протоплазматические
структуры, — скорее наоборот, полагали, что при такой обработке они
безвозвратно теряются — клетка умерщвляется.
Проблема артефактов требовала ответа на ряд вопросов (см.
[55]): 1) соответствует ли расположение исследуемого вещества
в фиксированном препарате его расположению in vivo, 2)
является ли данный метод фиксации и окраски специфическим для
данного вещества; 3) какое количество вещества разрушается
в процессе обработки и является ли это разрушение равномерным
или оно происходит избирательно; 4) появляется ли окраска,
связанная с данным методом, в фиксированном препарате именно
в месте локализации исследуемого вещества in vivo.
Химики и наиболее хорошо подготовленные химически врачи,
использовавшие гистохимические методики в патологоанатомиче-
ских исследованиях, где актуальны были не столько задачи
сохранения прижизненных структур, сколько задачи
классификации тканей, достаточно хорошо понимали возможности проведения
специфических реакций окрашивания. Однако имелся ряд
объективных трудностей, обусловленных уровнем развития химии,
которые трудно было обойти. Во-первых, еще не имелось данных
о многих компонентах живых организмов (напомним, что
нуклеиновые кислоты были открыты только в 1869 г.). Во-вторых,
ряд реакций, которые считались специфическими, не обладали
должной чувствительностью, а чувствительные реакции не были
достоверно специфичны для исследуемых веществ (особенно это
касалось белков). В-третьих, в клетке вещества входили в состав
сложных комплексов и их поведение в реакциях было трудно
предсказать.
В соответствии с этим сформировались три подхода к
использованию цито- и гистохимических методик. Первый был
эмпирическим. Его развитие было обусловлено все новыми
возможностями, представляемыми химией, в том числе синтетической
химией красителей. Работы этого направления были
многочисленны и успешны в открытии новых структур. В результате
это направление превратилось в полуэмпирическое, так как
накопленный опыт позволял достаточно удачно и
целенаправленно подбирать условия обработки препаратов, а также
реактивы.
165

Примером второго направления являлись исследования П. Эр-
лиха. Он в каждом конкретном случае пытался строго
контролировать химическую реакцию, избранную для цито- или
гистохимического анализа. Эрлих разработал специальную теорию
окрашивания гистологических препаратов. Эти попытки вызвали
много подражаний, тем более что в 1869 г. К. Либерман и К. Гребе
впервые исследовали зависимость между цветом и строением
органических красителей, а в 1876 г. О. Витт предложил
хромофорную теорию, в соответствии с которой окраску органических
соединений обеспечивали группы, отличающиеся определенными
особенностями структуры. На этом основании Эрлих объяснял
специфические реакции окрашивания солеобразным соединением
хроматофоров с локализованным в клетке веществом. Эрлих
считал носители хроматофоров либо кислотами, либо основаниями
либо нейтральными солями. В соответствии с этим он
классифицировал красители как базофильные, ацидофильные или нейтро-
фильные. Но сам Эрлих установил, что некоторые красители
реагировали в клетке не по ионному, а ковалентному механизму,
но в этом случае происходила химическая реакция и
образовывалось новое химическое соединение. Так было в случае
образования индофенолового синего при обработке тканей а-нафтолом и
72-фенилендиамином. Окраска появлялась в активно дышащих
тканях, что потом рассматривалось как указание на открытие
П. Эрлихом цитохромоксидазы.
Третье направление было связано с попытками проникнуть
в механизм процессов, протекающих в клетках, оно собственно
и являлось путем к формированию подлинной цито- и
гистохимии.
Прежде чем сказать несколько слов об этом направлении,
разберемся во взаимоотношениях гисто- и цитохимии с
формирующейся классической биохимией и другими биологическими
дисциплинами. Генетически они были связаны с гистологией,
через нее с анатомией и патанатомией, а в процессе своего
развития тесно сплетались с гистофизиологией. Гистология была
весьма относительно связана с биохимией. Лишь в начале XX в.
эта связь начала укрепляться благодаря наметившемуся еще
в 80-х годах XIX в. изучению тканей ряда желез внутренней
секреции. Цитохимия была связана с углублением
цитологических исследований, первоначально цитоморфологических, но затем
все более сдвигавшихся в область изучения функциональных
особенностей исследуемых клеточных структур. На рубеже XIX—
XX вв. в этой области, правда, мало чего удалось достичь, но
первые шаги были сделаны.
Что касается изучения механизмов процессов, протекающих
в клетках, то в основном удалось накопить данные об активности
тканевых оксидаз (см.: [56]). Гваяковую настойку, или раствор
гваяковой смолы, стали использовать для окраски клеточных
препаратов с 60-х годов XIX в. В 1868 г. Э. Клебс, а в 1872 г.
Г. В. Струве использовали этот реактив для окраски лейкоцитов.
166

КАРЛ ФОН КУПФЕР САНТЬЯГО РАМОН-ИКАХАЛЬ
(1829-1902) (1852-1934)
При этом они окрашивались в интенсивный синий цвет? что
свидетельствовало об их дыхательной активности. В 1868 г. Р. Гейден-
гайн показал, что в эргастоплазме клеток секретирующих желез,
базофильном по природе образовании, при обработке уксусной
кислотой в качестве констрастирующего компонента происходит
осаждение какого-то вещества. Позднее полагали, что Гейденгайн
наблюдал в клетках РНК; сама РНК была открыта позднее,
в 1889 г., Р. Альтманом.
Биохимические реактивы в гистохимических исследованиях
стали также использовать в 60-х годах. В 1861 г. Л. С. Бил, изучая
нервные волокна, попытался очистить нервные клетки от
остатков мышечной ткани, используя желудочный сок как протео-
литический агент.
Цитохимические методики окрашивания к концу XIX в.
позволили накопить достаточно много данных о ядре клетки, но очень
запутали представления о строении протоплазмы. Хотя в 1861 г.
Э. Брюкке решительно высказался в пользу предположения
о сложном строении протоплазмы, так как только в этом случае
она могла обеспечить выполнение сложных функций клетки как
элементарного организма. Эта точка зрения была развитием идей
К. Бернара [57].
Но были и противоположные точки зрения. В 1875 г. К. фон
Купфер изобрел методику прижизненного окрашивания клеток и
тканей при введении в кровяное русло подопытных животных
различных красителей [58]. При этом изучению подвергались
167

КАМИЛО ГОЛЬДЖИ КАРЛ ФОН НЕГЕЛИ
(1843-1926) (1817-1891)
клетки печени и почек. Фон Купфер пришел к заключению
о гомогенном строении протоплазмы, но при этом полагал, что
она пронизана тончайшими канальцами.
В результате к 90-м годам XIX в. в представлениях о строении
протоплазмы и об ее функциях наступил кризис. Гистологи и
гистофизиологи классического направления склонялись к
представлению о ячеистом строении протоплазмы. Р. Альтман даже
полагал, что как ткани построены из клеток, так и клетки должны
быть построены из более мелких структурных образований, он
назвал эти гипотетические тельца биобластами. Но многие физиологи
и физиолого-химики склонялись к чисто химическим трактовкам
строения протоплазмы, пытаясь таким образом получить
возможность химических же объяснений ее функциональных
особенностей.
Поэтому использование химических методик для изучения
тканей и клеток также дифференцировалось. Сохранилось и
упрочилось направление, связанное с изучением отдельных типов клеток
и тканей, прежде всего нервных. Основоположником направления
гистохимии, связанного с созданием методик специфического
окрашивания определенных типов тканей и клеток, называют
Л. А. Ранвье, французского гистолога, изучавшего особенности
клеточного строения костной, мышечной, соединительной и
нервной тканей. Но он лишь усовершенствовал приемы получения
хороших гистологических препаратов. Из цитохимических
методов он разработал только прием «золочения» нервных молекул.
168

Но главным стимулом для формирования гистохимии скорее были
не его работы, хотя его учебник по гистологии был очень
распространен и даже переведен на русский язык в 1876 г. Событием
оказалось создание в 1884 г. Ф. Нисслем, тогда студентом
медицинского факультета Мюнхенского университета, метода
специфической окраски нервных тканей. Метод Ниссля заключался
в фиксации нервных клеток спиртом и окрашиванием щелочным
раствором анилинового красителя [59].
Но главной фигурой в изучении нервных тканей и клеток был
испанский гистолог и нейрофизиолог С. Рамон-и-Кахаль,
создавший классические методы окраски нервных клеток хлорным
золотом и азотнокислым серебром [60]. Подобные исследования вел
в 1880—1885 гг. и К. Гольджи, который также создал методы
избирательной окраски нервных тканей.
Другим направлением стало создание гипотез о строении
протоплазмы как химического образования, даже гигантской
химической молекулы.
Представление о тождестве протоплазмы и «живого белка»
развивалось с 1875 г. немецким физиологом растений и ботаником
Э. Пфлюгером [61]. Идея о существовании «живых молекул»,
«живых частичек», «живых волокон» существовала уже в начале
XIX в., но она не шла далее констатации необходимости
существования неких «носителей жизненности». Эта идея получала как
виталистическое, так и чисто материалистическое толкование.
Наличие таких частичек трактовалось либо как объяснение
процессов жизнедеятельности, далее которого идти не имело смысла,
либо выдвигалась программа поиска и расшифровки природы
таких «носителей».
После распространения представлений о белках как главных
компонентах протоплазмы, во всяком случае, как веществах,
определяющих ее важнейшие свойства, эти идеи стали сопоставляться
с данными о химической природе и физиологических функциях
белков. Часто все идеи о структуре протоплазмы, развиваемые
во второй половине XIX в., выстраивают в один ряд, перечисляя
«физиологические единицы» Г. Спенсера, «пластидулы» Э. Гек-
келя, «биоплассоны» Л. Эльсберга, «плассоны» Э. ван Бенедена,
«мицеллы» К. Негели, «биопласты» Р. Альтмана, «биофоры»
А. Вейсмана, «пласомы» Р. Гертвига, «биогены» М. Ферворна или
«пангены» Г. де Фриза. Однако среди этих гипотез следует
выделить по крайней мере два, а именно построения К. Негели и
гипотезу Р. Альтмана, чтобы вскрыть разницу между более
ранними, морфологическими построениями и гипотезами,
пытавшимися связать химию и морфологию (см. [62]).
К. Негели в середине 70-х годов XIX в. развил теорию
строения клеточных структур и прежде всего клеточной оболочки
из кристаллических мицелл. Негели считал, что его мицеллы
должны быть образованиями, большими по размерам, чем
молекулы, но, однако, подобно кристаллам, являются агрегатами
однотипных молекул, и имеют определенную форму. Он полагал,
169

что размеры мицелл не позволяют их наблюдать с помощью
микроскопа, но, поскольку он приписывал им анизотропные
свойства, их присутствие можно косвенно определить по
двойному лучепреломлению клеточных оболочек, мышечных волокон
и т. п. [63].
Негели считал, что ассоциации мицелл, разбухающие, с
наполняемыми водой промежутками между мицеллами образуют
основу уже различимых под микроскопом структур. При этом Негели
не приписывал своим мицеллам специфические «жизненные
свойства» — как модель мицелл он рассматривает гель
кремниевой кислоты. Другими словами, теория Негели была
распространением на объяснения особенностей строения клеток
биоколлоидных воззрений.
Взгляды Р. Альтмана, Ю. Визнера, М. Гейденгайна, развитые
в 1890—1900 гг., были результатом неудовлетворенности
клеточной теорией жизни, представлений о клетке как элементарном
носителе жизненных свойств. Они развили представления о
существовании «жизненных отдельностей», по выражению А. Р. Ки-
зеля, которые могли быть меньше размеров клетки [64, 65].
М. Гейденгейн развил идею о существовании мельчайших
жизненных единиц, которые он назвал «протомерами». Он считал,
что эти невидимые образования обладают всеми характерными
свойствами жизни, утверждая, что клетка потеряла значение
элементарной форменной единицы. При этом он выдвигал очень
показательное утверждение в пользу своих построений —
невозможность доказать, что даже «переходящие за границу
видимости» живые существа следуют целлюлярному принципу
организации. Поэтому он допускал, что носителями жизни являются его
протомеры, мельчайшие комплексы молекул, обладающие не
только рядом признаков самостоятельности, но и способностью
к самовоспроизведению. Подобные построения могли быть
выстроены в ряд от наиболее оматериализованных глиод —
предложенных в 1908—1911 гг. Ф. Ботацци образований, по
свойствам аналогичных протомерам, представлявших собой комплекс
из нескольких соединенных неопределенным образом молекул,
до биогенов М. Ферворна, которые были ближе к представлениям
Э. Пфлюгера, так как были направлены на обоснование именно
клеточной организации, положенной в основу его целлюлярной
физиологии. «Целлюлярная физиология, — сказал он в речи на
открытии X Нидерландского конгресса естествоиспытателей
в 1905 г., — на мой взгляд, не может быть ничем иным, кроме как
физикой и химией клетки. Пользуюсь ли я при этом микроскопом
или нет, представляется мне вполне безразличным. Я делаю это,
когда он мне нужен, а как известно, необходимость его ощущается
не всегда. Но, что с перенесением физиологической проблемы
в клетку перестанут существовать физика, химия и применение
физических и химических методов и что вместе с применением
микроскопа, по словам Гертвига, мцентр тяжести
физиологического исследования сводится со своей законной почвы", — всего
170

ЭДУАРД ПФЛЮГЕР
(1829-1910)
этого я не понимаю. . . Я не
вижу также причины, почему
физиология должна остановиться
у клетки и передать изучение
ее жизни морфологу» [66, с. 42].
Однако идея полностью
связать объяснения процессов,
протекающих в' протоплазме с
химическими изменениями
составляющих ее молекул, впервые
была высказана Э. Пфлюгером.
Придерживаясь учения о
самопроизвольном зарождении
жизни. Пфлюгер рассматривал
протоплазму как основной носитель
жизненных функций.
Проявление этих функций он связал
с превращениями белковых
веществ. Пфлюгер различал
«мертвый» белок, подобно тому,
который содержится в курином
яйце, и «живой» белок, из
которого построена протоплазма. По
его мнению, эти две формы белка
были коренным образом
различны, так как только живой белок был, по Пфлюгеру, в соответствии
со старыми концепциями Ю. Либиха способен к саморазложению.
Он предполагал, что всякое живое вещество способно к
ограниченному саморазложению как само по себе, так и в результате
воздействия внешних факторов [67].
Представления Пфлюгера не были принципиально новыми.
В 1867 г. Л. Герман предложил гипотезу обмена веществ
мышечной ткани. В ней было сформулировано представление о
присутствии в белке мышц интрамолекулярного кислорода как
основного фактора, способствующего «саморазложению» активного
мышечного белка [68]. Пфлюгер воспользовался этими
представлениями Германа, но распространил их на очень широкую область
явлений, а главное, привязал их к объяснению молекулярной
организации протоплазмы.
Положение о том, что интрамолекулярный кислород,
постоянно возобновляемый при дыхании, способствовал
саморазложению белка, Пфлюгер подкреплял рассуждением о том, что
окись углерода не могла образоваться при прямом окислении
углерода. Он объяснял этот процесс внутримолекулярными
перегруппировками. Различие «мертвого» и «живого» белка он видел
в наличии у последнего циановых группировок. Прямого
доказательства существования таких группировок ни в белке, ни в
протоплазме Пфлюгер не имел, а заключение такое сделал на основе
попыток свести к радикальным конструкциям балансовые фор-
171

мулы белков и объяснить принцип включения в белок азота.
Он считал, что наиболее характерные продукты разложения
белков в организме (а именно мочевую кислоту, мочевину, креатин
и т. п.) нельзя получить при искусственном, химическом
разложении мертвого белка. Между тем продукты разложения
«живого» белка либо сами содержали циан, либо могли быть получены
из цианистых соединений, а следовательно, по Пфлюгеру, были
близки естественным продуктам распада белков.
Несостоятельность этих рассуждений была достаточно быстро
доказана. Но главным было то, что Пфлюгер задумался над рядом
принципиальных вопросов, среди которых были и проблемы
получения энергии клеткой, и вопросы новообразования белков
в клетке, т. е. проблема биосинтезов. Процесс образования
«живого» белка Пфлюгер представлял следующим образом:
«При образовании клеточного вещества, т. е. „живого44 белка,
из питательного белка происходит изменение последнего,
сопровождаемое, вероятно, значительным поглощением тепла
вследствие того, что атомы азота образуют цианистые соединения
с атомами углерода» (цит. по: [69, с. 16]). Пфлюгер предполагал,
что с введением циановых группировок в живую материю вводится
«момент сильного внутреннего движения». Этим Пфлюгер
объяснял большую способность к саморазложению «живого»
белка, факт избирательного поглощения кислорода, вторичные
процессы, приводящие к образованию углекислоты, а
следовательно, внутриклеточное дыхание и многие другие свойства
протоплазмы.
Именно эта концепция лежала в основе тех представлений,
которые в той или иной форме существовали вплоть до М. Фер-
ворна.
Теория образования богатых энергией белков в 80-х годах
XIX в. разрабатывалась также О. Левом [70, "71]. Однако он
исходил из других механизмов, а именно допускал конденсацию
в белки аминоальдегидов, в частности диальдегида аспарагиновой
кислоты. Он исходил из близких Пфлюгеру систем доказательств,
в частности из присутствия в протоплазме альдегидных групп.
Но эти химические теории не удовлетворяли ни химиков,
ни биологов. Первые не восприняли их потому, что химия белка
очень быстро продвинулась вперед и к началу XX в. стал ясен
принцип построения белковых молекул, а следовательно,
оказались снятыми все спекуляции, построенные на иных, нежели
пептидный, принципах. Биологи были неудовлетворены, так как
эти конструкции оставляли в стороне огромное количество
вопросов, начиная от объяснения механизмов новообразования веществ
клетки, которые не отделялись биологами от объяснений
механизмов морфообразования, кончая вопросами самовоспроизведения
клеточных структур или просто тех же самых молекул, из которых
строилась родительская клетка. Эти проблемы также не
отделялись от проблем морфообразования. Между тем никаких мостиков
между достаточно быстро прогрессирующей эмбриологией и био-
172

химией еще не было, кроме тех, которые обеспечивала цитохимия,
сама достаточно независимая от биохимии, развивавшаяся скорее
как методический раздел цитологии (подобно гистологии и
гистохимии). В науке же о наследственности идеи Г. Менделя, высказы-
занные им почти одновременно с открытием нуклеиновых кислот
ф. Мишером, оказались не просто забыты, а неизвестны и
переоткрыты только в самом начале века.
Поэтому определенным потенциалом обладали идеи, лежащие,
в частности, в основе концепции К. Негели. Но истоки этих идей
уходили достаточно глубоко. А. Галлер, например, полагал, что
в основе построения тканей лежат процессы «слипания» каких-то
«глобул», а Ж. О. Де ла Метри прямо говорил о кристаллизации
как важном механизме образования организмов [72]. Сравнение
образования клеток с процессом кристаллизации можно найти
у Т. Шванна.
Сравнений кристаллических и живых форм не избежал и
К. Бернар, чьи высказывания на этот счет часто цитируют. Однако,
ему принадлежит следующая мысль: «Необходимо. . . отличать
в живом существе материю и форму. Живая материя,
протоплазма, не имеет в себе морфологии» [73, с. 243]. И еще более
подробно он поясняет свою мысль далее: «Основное явление
органического созидания состоит в образовании этого вещества,
в химическом синтезе, посредством которого составляется это
вещество из материалов внешнего мира. Что касается
морфологического синтеза, который сообщает форму этой протоплазме,
то он есть уже, так сказать, вторичное явление, последующий
акт, одна ступень в этой бесконечной серии дифференцировок,
которые ведут к самым сложным формам; словом, это только
осложнение существенного явления» [73, с. 168].
И хотя рассуждения об оппозиции молекул в процессе
воспроизведения наследственных форм уже начали встречаться на
рубеже XIX—XX вв. (М. Кассовиц), и хотя идея
ориентированного соединения молекул лежала в основе ряда гипотез действия
ферментов и направленных биосинтезов (Л. Троленд, 1917 г. [74]),
смысл они приобрели только в 1928 г. в работах Н. К. Кольцова,
предложившего первую схему матричного биосинтеза белка [75].

ГЛАВА V
ФОРМИРОВАНИЕ
БИОХИМИИ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И БИОХИМИЯ
Рубеж XIX—XX вв. ознаменовался бурным развитием методов
аналитической и синтетической химии, которые активно
использовали для решения разнообразных биохимических проблем.
Прогресс методов был одним из мощных факторов формирования
классической биохимии. Э. Гьельт так охарактеризовал этот процесс:
«Интерес к биохимии проявляется в различных направлениях,
имеющих целью внести ясность в биосинтетические и
биоаналитические процессы в организме и изучить такие явления, которые
вызываются продуктами органической жизни, в первую очередь
действием энзимов. Благодаря этим исследованиям органическая
химия вновь проникла в область физиологической химии, с
которой она была тесно связана еще в начале своего развития»
[1, с. 297]. Это важное свидетельство, так как сделано оно
историком химии, подводящим итоги развития органической химии в
начале XX в.
В конце XIX в. действительно все обычные методы
аналитической, органической и неорганической химии начинают широко
использоваться как для выделения и изучения строения отдельных
соединений, входящих в состав клеток и тканей, так и для
изучения процессов, протекающих в клетках. На новый уровень
переходят знания о функциональных особенностях отдельных
соединений. Все большее распространение получает мысль о том, что
физиологическая активность — свойство, присущее большинству
веществ, входящих в состав клеток, если не всем без исключения.
Одним из самых выдающихся открытий в области
аналитической химии было создание в 1900—1906 гг. М. С. Цветом,
использовавшим адсорбцию для разделения растительных пигментов,
метода хроматографии [2]. Характерно, что в публикации о новом
методе Цвет прямо указал на его ориентированность на
«биохимический анализ» [3]. Ф. Сабадвари и А. Робинсон в своей истории
аналитической химии так оценивают вклад Цвета: «Его статью,
опубликованную в 1903 г., можно, по существу, рассматривать
как введение в хроматографию» [4, с. 242].
М. С. Цвету удалось создать наглядный и точный метод. Он
испробовал различные адсорбенты, способы и условия промывки.
В одном из опытов он использовал инулин, в дальнейшем —
карбонат кальция. В 1906 г. Цвет опубликовал свой метод в немецком
журнале, после чего он приобрел широкую известность [5]. Он
174

МИХАИЛ СЕМЕНОВИЧ
ЦВЕТ
(1872-1919)
так описал процедуру
разделения хлорофилла: «Если
хлорофилл, растворенный в петро-
лейном эфире, фильтруют
через адсорбент, помещенный в
колонку (я использую главным
образом суспензию карбоната
кальция, которой плотно
заполняю стеклянную трубку),
пигменты распределяются по
колонке сверху вниз в соответствии
с их адсорбционной
способностью, образуя различным
образом окрашенные зоны. Сильно
адсорбирующиеся вещества
вытесняют слабее
адсорбирующиеся все дальше и дальше,
вниз колонки. Разделение будет
почти полным, если вслед за
пигментом через колонку
пропустить растворитель. Как
солнечный луч, проходя через
призму, разделяется на
составляющие его лучи, так и смеси
пигментов разделяются на
отдельные компоненты, проходя
через колонку, заполненную карбонатом кальция, вследствие чего
их можно определять качественно и количественно. Полученная
картина называется хроматограммой, а сам метод —
хроматографией. Необходимо заметить, что метод пригоден не только для
исследования смесей пигментов, поскольку можно ожидать, что
все окрашенные и неокрашенные химические соединения
распределяются в такой же последовательности» [5, с. 316].
Хроматография была принципиально новым методом, все
возможности которого полностью раскрылись только в XX в. и в
значительной мере подготовили и обусловили методическую
революцию в биохимии в 60—80-х годах XX в. Но и классические методы
аналитической химии, совершенствуясь, получали
распространение в биохимических исследованиях. Объемный анализ
значительно расширил свои возможности после введения органических
синтетических индикаторов. Сама история введения индикаторов
органического происхождения является частью истории
биологической химии. Еще в древности было известно, что многие
растительные экстракты меняют цвет под воздействием определенных
веществ. Введение Р. Бойлем лакмуса (экстрактов роцеллы
красильной) в 1664 г. — одна из вех этой истории. То же самое можно
сказать и о гваяковой настойке. Первым синтетическим
индикатором была салициловая кислота, которую использовал Г. Вайске в
1875 г. при определении хлорида двухвалентного железа. Особую
175

Юхан Кьельдаль (1849—1900) в своей лаборатории
роль синтетические индикаторы сыграли в работах С. Сёренсена
при установлении водородного показателя рН. Он исследовал
более ста индикаторов, впервые изучил белковый и солевой
эффекты и связанные с ними ошибки. Развитие получили методы
анализа белков, Сахаров. В начале века были разработаны
различные количественные методы, сыгравшие важную роль в истории
биохимии.
Среди них были различные методы, позволявшие точно
определять содержание отдельных функциональных групп в белках и
других веществах. Особенно важным был метод определения
аминного белка, созданный в 1911 — 1912 г. Д. Ван Слайком,
создавшим свой знаменитый аппарат Ван-Слайка, являвшийся
обязательным атрибутом любой биохимической лаборатории на
протяжении нескольких десятилетий [6, 7]. Метод формольного
титрования карбоксильных групп разработал С. Сёренсен, внеся новый
вклад в развитие химии белка [8]. Быстрый метод титрования
карбоксильных групп белка предложил Ф. Фореман [9].
После появления спектроскопа Р. Бунзена и Г. Кирхгофа
начали развиваться инструментальные методы анализа.
Большинство из них оказали влияние на уровень биохимических
исследований позже. Кроме спектроскопии появилась колориметрия.
В 1853 г. был сконструирован «дополнительный колориметр»
А. Мюллера, а в 1870 г. — знаменитый колориметр Д. Дюбоска —
колориметр погружения (уравнивания). Работы по созданию
полярографии были начаты Я. Гейровским в Праге в годы первой
мировой войны.
176

Все достижения химии, дополненные совершенствующимися
методами препаративной биохимии, оказались обращены на
решение одной из наиболее фундаментальных задач биохимии —
определение того, каким образом при разложении белков,
углеводов и жиров, поглощаемых с пищей, выделяется энергия,
необходимая для жизнедеятельности, каким путем осуществляется это
разложение. Исследования биологического окисления показали,
что этот процесс далеко не так прост, как полагали во времена
Либиха, что пути обмена веществ могут быть достаточно
сложными и включать множество различных реакций.
Однако прежде чем ответить на вопросы о деталях обменных
процессов биохимии, пришлось решать некоторые общие
проблемы, связанные с энергетикой живого организма.
ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИЯ
В 1840—1841 гг. Ю. Р. Майер, немецкий врач, принял участие
в плавании на о. Яву. Во время него, исполняя обязанности
корабельного врача, он обратил внимание на то, что цвет
венозной крови матросов в тропиках значительно светлее, чем в
северных широтах. Это наблюдение привело его к мысли, что существует
связь между образованием тепла и потреблением вещества. Он
установил, что количество окисляемых во время работы
продуктов в организме возрастает с увеличением выполняемой
человеком работы. На этом основании Майер предположил, что теплота
и механическая работа могут взаимопревращаться. Этот вывод он
сделал в 1840 г., а результаты своих наблюдений изложил в двух
работах: «О количественном и качественном определении сил»
(написана в 1841 г., опубликована в 1881 г.) и «Замечания
относительно сил неживой природы» (написана в 1841 г.,
опубликована в 1842 г.) [10]. В этих работах Майер сформулировал
закон сохранения энергии, а также теоретически вычислил
эквивалент теплоты. Подробно этот закон он изложил в работе
«Органическое движение в его связи с обменом веществ» (1845).
Таким образом, один из важнейших законов физики был открыт
в связи с изучением обмена веществ живого организма и
непосредственно объяснил, как «сгорание» органических соединений в теле
(медленное окисление) обеспечивает выделение необходимой
организму теплоты.
Работа Майера поставила по меньшей мере два вопроса. Первый
из них был связан с установлением общих закономерностей
энергетики обмена веществ, определением энергетических затрат
организма, а также энергонасыщенности (калорийности)
основных продуктов питания.
Эти исследования связаны с именами М. Петтенкофера и К. Фой-
та (учеников Ю. Либиха) и М. Рубнера (ученика К. Фойта и К.
Людвига). Их исследования вначале были связаны с продолжением
дискуссии, начавшейся еще в первой половине XIX в. и
посвященной проблеме происхождения жиров в организме (см.: [И]).
12 A, H. Шамин
177

ЮЛИУС РОБЕРТ МАЙЕР МАКС ФОН ПЕТТЕНКОФЕР
(1814-1878) (1818-1901)
В начале 1860-х годов в Физиологическом институте
Мюнхенского университета М. Петтенкофер сконструировал большую
респирационную камеру, в которую можно было поместить
человека или животное на достаточно длительный срок для изучения
обмена веществ. С помощью этой камеры К. Фойт и М. Петтенкофер
начиная с 1861 г. проводили исследования проблем питания и
обмена веществ, в которых они достигли выдающихся
результатов [12].
Работами Либиха, которые он выполнил во время дискуссии с
Ж. Б. Буссенго и Ж. Дюма, было показано, что жиры в
организме образуются из углеводов.
Хотя к тому времени было накоплено достаточно много
данных, которые свидетельствовали как будто в пользу того, что белки
могут разрушаться с образованием весьма разнообразных
соединений, в качестве источников жира в организме их не
рассматривали. Это было обусловлено по меньшей мере двумя
соображениями. Во-первых, при расщеплении белков при действии щелочей
могли образовываться жирные кислоты, но с короткой
углеродной цепочкой. Никогда не образовывались кислоты типа
стеариновой, пальмитиновой или олеиновой, т. е. тех жирных кислот,
которые входили в состав природных жиров. Во-вторых, точно не
было известно содержание белков в пищевых рационах и разных
типах кормов животных. Травоядные, которые резко наращивали
жировую ткань при откорме, не могли, как полагали, образовы-
178

<v
Щь
КАРЛ Ф0ЙТ
(1831 — 1^08)
вать жир из белков, так как
последних в травяной массе, в
корнеплодах, составляющих основу
корма, было очень мало. Однако
уже Ж. Б. Буссенго отмечал,
что введение в рацион
азотсодержащих кормов увеличивало
жирность молока.
Создание закона сохранения
энергии придало этим
экспериментам новое направление.
В 60-х годах XIX в. стали
высказываться соображения,
что углеводы служили для
получения тепла организмом,
поэтому, быстро сгорая, они
предохраняли жир, превращая его
в запасной энергетический
материал. В 1865 г. К. Фойт
высказал, однако, иную точку
зрения. На основании
экспериментов с собаками, получавшими
обезжиренное мясо, он сделал
вывод, что жир образуется из
азотсодержащих веществ. Фойт
стал рассматривать белки как
главный источник новообразующегося жира в организме.
Этот вывод был подкреплен экспериментами, проведенными им
совместно с М. Петтенкофером на собаках. Выводы
основывались на балансовых определениях азота, получаемого организмом
и выводимого с мочой, фекальными массами. Одновременно очень
точно определялся баланс углерода. Было показано, что часть
углерода задерживается в организме, как полагали ученые, для
образования жира. Правда, добавление углеводов к такому корму
приводило к повышению отложения жира.
Возражения Ю. Либиха, который лично присутствовал, когда
были доложены эти результаты, сводились к тому, что
недопустимо выводы, полученные на плотоядных животных, переносить на
травоядных. Сын Ю. Либиха Германн опубликовал после этого
статью с этнографическими выкладками, в которой полнота
русских женщин связывалась с потреблением хлеба и зелени, а
худоба пастухов предгорий Кавказа — с потреблением вяленого
мяса и сыра.
Однако медицинская наука, в том числе наука о питании,
составлявшая в тот период важный раздел гигиены, переживала,
как говорил Р. Вирхов, «великую реформу», которая связывалась
им с переходом от догматической медицинской науки к
естественнонаучной, построенной на наблюдении и эксперименте, причем
наблюдение не принималось без доказательств.
12*
179

Эта реформа была обусловлена также введением в оборот
представлений об энергетике живого организма — это было первое
важное обстоятельство. Вторым обстоятельством было постепенное
распространение понимания, что поглощаемые с пищей вещества
в процессе обмена веществ разлагаются или, во всяком случае,
претерпевают серьезные изменения. И лишь затем из продуктов
их разложения синтезируются вещества организма. Прежняя
«радикальная» схема, сводящаяся к простым перегруппировкам
радикалов в процессе обмена веществ, уступала место осознанию того,
что к изучению обмена веществ биохимия только еще приступает.
Понимание этих двух обстоятельств оказалось в первую очередь
связано с изучением новообразования жира. Физиологи, причем
априорно, без накопления убедительных экспериментальных
данных, в свои учебники и руководства стали включать
рассуждения о том, что «для образования жирных веществ присутствие
в организме таких же тел совершенно не обязательно» и т.п.
Это можно встретить и у К. Людвига, и у О. Функе, и у других
уважаемых авторов учебников по физиологии 60—70-х годов
XIX в. Метаболизм стали рассматривать как сочетание
катаболизма — распада веществ в организме и анаболизма — построения
веществ тела из каких-то промежуточных продуктов обмена
веществ. Но в то же время это была непрерывная линия развития,
начиная с экспериментов А. Лавуазье и П. Лапласа, работ
К. Шмидта и Ф. Биддера, определивших, что весь азот пищи может
быть обнаружен в моче и экскрементах, балансовых схем Либиха.
Привело же это к созданию представлений о клетке как хемодина-
мической машине, другими словами, и в этой области,
значительно более «физиологичной», чем прямое изучение промежуточных
продуктов обмена веществ или внутриклеточных ферментов, также
произошла эволюция: от генерального объекта (организма) —
к клетке.
В целом работы Петтенкофера и Фойта были посвящены чисто
гигиенической проблеме — установлению норм питания. Но для
решения этой практической задачи им пришлось провести
фундаментальные исследования обмена веществ. Изучение химических
превращений пищевых веществ в организме Фойт начал с
установления некоторых общих принципов, на которые он мог бы
уверенно опираться в своих количественных экспериментах,
связанных как с определением общего равновесия обмена веществ,
так и его энергетики. В 1857 г. он пришел к выводу о
справедливости наблюдений Биддера и Шмидта о полном выведении азота
из организма в процессе нормального (без увеличения веса тела)
обмена веществ. Он вывел так называемое правило об азотистом
равновесии [13]. Для этого он провел опыт по кормлению
собаки, продолжавшийся 58 сут. За это время собаке было скормлено
29 кг мяса, содержащего 986 г чистого азота. Выделение азота
за этот же период составило 982,8 г (39,1 г в фекалиях и 943,7 г с
мочой).
В 1862 г. Фойт сконструировал респирационный аппарат для
180

изучения газообмена и начал проведение последовательных
количественных экспериментов по обмену белков, углеводов и жиров в
организме животных.
Но эти уже энергетические по сути исследования
проводились Петтенкофером и Фойтом параллельно с решением
затянувшейся дискуссии о происхождении жиров.
В экспериментах по газообмену Фойт и Петтенкофер измеряли
количество выдыхаемой углекислоты, которое в течение суток
значительно варьировало и так же, как образование мочевины,
казалось находящимся в прямой зависимости от изменений в
условиях питания. Подобные колебания в свое время не позволили
сделать правильные заключения о количественных соотношениях
между выделением мочевины и интенсивностью азотистого
обмена учителю Фойта Т. Л. Бишофу. Фойт и Петтенкофер, однако,
установили, что собаки, находящиеся на чисто мясной диете,
выдыхали меньше углерода, чем поступало его с пищей, тогда как
азот выделялся полностью. Это привело их к заключению, что
часть белка используется для образования жира.
После усовершенствования своего аппарата они смогли
учитывать выделяющуюся воду и соответственно количество
выделяющегося и поглощаемого кислорода. Эти работы, начавшиеся с
1863 г., позволили прямо измерять поступление и выведение
элементов в процессе обмена веществ в организме, а не выводить
их путем сложных расчетов [14]. Тем самым исследования по
физиологии и биохимии питания и энергетике обмена веществ
переводились на более высокий уровень. Петтенкофер и Фойт
получили возможность объединить в одном эксперименте
измерение количества поглощенной пищи и измерение выделения
отдельных элементов как в экскрементах, так и при дыхании.
Правда, респирационные опыты были очень сложны — их было
трудно вести непрерывно даже в течение нескольких часов, тогда
как эксперименты по поглощению пищи и контролю за
выделениями требовали, как правило, нескольких дней. Трудности
удавалось обходить благодаря удачной конструкции аппарата Петтен-
кофера, позволявшей проводить эксперименты с исключительной
для того времени точностью, а также тщательность, с которой
проводил многодневные наблюдения и замеры Фойт, занимавшийся
анализами вводимых и выводимых веществ. В результате ими были
проведены опыты, которые раньше невозможно было проводить на
одном животном. В результате ими был накоплен огромный
фактический материал.
По гипотезе Фойта, в организме существовало два типа белков.
Первый тип — запасной белок (циркуляционный), второй —
составляющий основу тела, его органов (конституционный). Первый
тип поступал с пищей, легко расщеплялся, вступал в обменные
процессы и превращался в разнообразные соединения, в том числе
в жир, который мог откладываться в организме. Ежесуточный
распад циркуляционного белка мог доходить до 70 % от общего
поступления.
181

Труднее, чем белковые вещества, расщеплялись углеводы, еще
труднее — жиры как пищевые, так и «обменные», образовавшиеся
в процессе обмена веществ. Фойт придерживался точки зрения,
что образование жиров в организме происходит исключительно
за счет пищевых белков. Углеводы, по его мнению, могли играть
лишь ничтожную роль, причем в исключительных случаях, при
откорме свиней, например.
Эта позиция остаивалась Фойтом и Петтенкофером
буквально — они полагали, что жирообразование за счет белков —
биологический закон. Углеводы могли играть лишь протекторную
роль — при их избытке они легко разрушались и поставляли
основную энергию организму, защищая жир от включения в
энергетический обмен. В результате он накапливался в организме, но
это был, по Петтенкофферу —Фойту, непрямой процесс. При
недостатке углеводов энергия в организме начинала поступать от
разложения запасных жиров — их накопления не происходило,
а содержание могло даже падать [15].
Эти работы Петтенкофера и особенно Фойта содействовали
укреплению в среде биохимиков еще одного принципиального
положения: идеи единства процессов обмена веществ по крайней
мере у животных, т. е. прекращения жесткого деления их по
этому признаку на травоядных и плотоядных. О. Функе в своем
учебнике физиологии прямо писал: «С того времени как химия
показала тождество или по крайней мере близкое химическое
сродство существенных элементов тканей и соков в растениях и
животных, с тех пор исчезло выставляемое в прежние времена
различие питательного процесса животных травоядных и
плотоядных» [16, с. 228]. Это было продолжение интегративных
традиций химии по отношению к биологии, которые были начаты еще
работами Я. Б. Беккари, с его «животно-растительными
веществами» — белками, которые он еще в первой половине XVIII в. считал
элехментом, связывающим в то время безусловно разделяемые
царство животных и царство растений. И это было одной из важных
предпосылок формирования классической биохимии, которая
иначе лишалась общетеоретической базы.
Дальнейшее развитие исследования проблемы отложения и
новообразования жиров получили в 70-х годах XIX в. В 1872 г.
в лаборатории К. Фойта Ф. Гофман доказал возможность
прямого отложения жира в организме. За 30 дней голодания
добились полного истощения у собаки собственных запасов жиров,
после чего ее стали кормить салом с небольшими прибавками
мяса, и через пять дней у нее накопилось 1353 г жира.
Эти работы получили подтверждение в опытах русских
ученых В. А. Субботина, Н. П. Чирвинского. Субботин показал,
что не только природные, но даже искусственные или
измененные жиры и жирные кислоты могли откладываться в тканях
животных.
После 80-х годов XIX в. жесткие концепции Фойта начали
пересматриваться. Стали накапливаться данные о том, что жиры
182

могли образовываться из различных источников, не только из
белков, но и отвергнутых углеводов, не говоря уже о
собственно жирах. Эти взгляды не только поддерживались
накапливающимися экспериментальными данными, но и испытывали
воздействие развивающейся новой биохимической идеологии. Влияние
последней было опосредованно и связано с развитием
исследований по расщеплению углеводов и созданием первых схем
скоординированных реакций, ведущих к образованию возможных
предшественников жирных кислот. Накопление же
экспериментального материала было связано с развитием исследований по
физиологии животных, посвященных вопросам образования жира
у домашных животных, повышению жирности молока у дойных
коров и т. д. С биохимией эти исследования связывали точные
методы анализа, получившие развитие в работах Ф. Сокслета,
а также Э. Мейссля и Ф. Штрёмера, а также нашего
соотечественника физиолога и зоотехника Н. П. Чирвинского.
Ф. Сокслет продолжал работу мюнхенской школы,
продолжавшей традиции Бишофа, Петтенкофера, Фойта.
Экспериментами с кастрированными боровами он получил достаточно
убедительные доказательства прямого усвоения жира, пробив брешь в
жестких выводах Фойта. Н. П. Чирвинский работал в
Петровской (ныне Тимирязевской) сельскохозяйственной акадеАмии, где
существовал хорошо оборудованный зоотехнический кабинет,
имевший респирационный аппарат, с которым он выполнял свои
опыты. Он использовал в качестве подопытных животных свиней.
На основании своих анализов Чирвинский сделал вывод:
«Белковых веществ было недостаточно, чтобы доставить материал для
получения новообразованного жира. Оба мои опыта говорят в
одном и том же смысле, говорят за участие углеводов в
процессе образования жира и против гипотезы К. Фойта» [17, с. 93].
Чирвинский знал об экспериментах Сокслета и считал, что они
полностью подтверждают его собственные выводы: «Результаты
опыта (Сокслета. — А. Ш.) должны быть рассматриваемы как
прекрасное доказательство в пользу прямого участия углеводов
в образовании жира» [17, с. 98]. По свидетельству Е. И. Богданова,
Чирвинский большую часть своих экспериментов провел до
опубликования работ Сокслета. Кроме того, работа Чирвинского была
более аккуратной именно с зоотехнической точки зрения: он
более тщательно подбирал животных, следил за точной
дозировкой корма, для чего сконструировал даже специальную кормушку,
исключавшую потерю корма в опыте. Поэтому неправильны
утверждения, что он просто пытался оправдать старые утверждения
Либиха, с одной стороны, или повторял опыты Сокслета — с
другой.
В 90-х годах XIX в. проверку природы источника жира в
организме предпринял Э. Пфлюгер. Анализируя методологию и
методику Петтенкофера и Фойта, Пфлюгер нашел в них чисто
биохимические огрехи. Действительно, это были опыты физиологов,
трактовка которых входила в сферу проблем биохимических.
183

Пфлюгер нашел самое уязвимое место в работах Петтенкофера и
Фойта. Он показал, что прямых доказательств образования жира
из белков они так и не получили. Он критиковал их за
неверные расчеты балансовых схем, так как Фойт не знал точного
элементного состава нежирного мяса, используемого им в опытах.
Он исходил из ограниченного числа анализов. Вычисленные
Фойтом средние величины отличались от других подобных
расчетов, а главное, не согласовывались с данными элементного
анализа белков, углеводов и жиров отдельно и в пробах мясных
продуктов, а такие анализы к тому времени были проведены в
больших количествах, в том числе в России, они получили
особое распространение в трудах ученых сельскохозяйственных
институтов и гигиенистов Военно-медицинской академии [18]. Однако
сам Пфлюгер убедительных экспериментов не проводил.
Появились работы других авторов, причем часто очень авторитетных,
которые подтверждали правоту критики Пфлюгера (И. Я.
Горбачевский и др.)- Фойт в полемику не вступал, но безразличным
к ней все же, по-видимому, не был, так как разрешил (или
инициировал) проведение проверочных опытов М. Крамера в
собственной лаборатории. Крамер подтвердил возможность
образования жира за счет пищевого белка, но к тому времени уже
утверждалось представление, что жир может образовываться из
различных пищевых компонентов и что механизм
жирообразования носит биохимический, а не физиологический характер.
Однако проблема жирообразования носила частный характер
по отношению к исследованиям мюнхенской школы в области
энергетики обмена веществ. Изучая азотистое равновесие,
влияние на обмен веществ различных рационов питания, процесса
голодания, добавок поваренной соли, Фойт установил, что
большая часть энергии в организме образуется за счет жиров и
углеводов и лишь небольшая часть (10—16 % всей энергии) —
за счет белков [19]. В своих экспериментах он опирался на
многие наблюдения и выводы Петтенкофера. В частности, он успешно
применял как показатель интенсивности азотистого обмена
выделение азота с мочой. Эти работы изменили характер
клинических методов анализа мочи, получивших распространение в эти
годы (см.: [20]).
Однако завершение работ, начатых А. Лавуазье и П.
Лапласом, по характеристике энергетики химических процессов,
сопровождающих дыхание человека и животных, принадлежало
ученику Петтенкофера и Фойта М. Рубнеру. Он определил
количественные (калориметрические) показатели обмена веществ в организме
животных. При этом он сделал важнейший шаг, который не
удалось завершить Р. Майеру, — он доказал применимость закона
сохранения энергии к биологическим системам. Сформулировав
закон изодинамики пищевых веществ, он в 1894 г. показал,
что накопление энергии в живом организме зависит от питания
и от обмена веществ [21]. Майер начал определение
калорийности различных типов пищи и разработал вопросы теплообразо-
184

МАКС РУБНЕР МИХАИЛ НИКОЛАЕВИЧ
< 1854-1932) ШАТЕРНИКОВ
(1870-1939)
вания и теплоотдачи человеческого организма. Работы Рубнера
получили развитие в трудах Ф. Лоланье, У. Этуотера и др.
Опыты с применением респирационных камер и аппаратов
получили и иное развитие, связанное, в частности, с проверкой
гипотез и заключений Э. Пфлюгера. Примером таких работ,
которые смыкались также с изучением газообмена русскими
(И. М. Сеченов) и французскими физиологами (П. Бер и др.),
были исследования М. Н. Шатерникова, выполненные в
оригинальной респирационной камере, принцип которой был предложен
Сеченовым и усовершенствован в процессе изготовления Шатер-
никовым. Камера Сеченова—Шатерникова находилась на кафедре
физиологии Московских высших женских курсов, где Шатерни-
ков провел эксперименты, свидетельствующие в пользу
представлений Пфлюгера о зависимости газообмена от активности
клеточных элементов, а не от содержания кислорода в атмосфере [22].
Исследования М. Рубнера связали физиологию и биохимию
обмена веществ с основными законами энергетики. Поскольку
первоначально неясно было, в какой форме происходит
утилизация энергии обмена веществ, и считалось, что главным при этом
было, как и в процессе горения, выделение теплоты, большое
внимание привлекли некоторые положения рождающейся
термохимии, которые начали применять для описания биохимических
процессов. Основным стало рассмотрение приложения к живым
организмам принципа Бертло. Однако очень быстро начали по-
185

нимать, что проводить аналогию между живым организмом и
тепловой машиной (паровой машиной, например), где
химическая энергия сначала превращается в тепло, а затем
трансформируется в работу, нельзя. Для элементарных частиц живой
материи — отдельных клеток — эта аналогия была совершенно
неприемлема. Поэтому уже в 1893 г. А. Фик рассматривал клетку
как хемодинамическую машину. Но все же принцип Бертло по
меньшей мере полвека господствовал в физиологии, оказывая,
таким образом, воздействие и на развитие биохимических
концепций энергетического обмена. Начавшиеся сдвиги были связаны
как с углублением в детали обменных процессов в клетке, так
и с началом биохимических исследований обмена веществ
работающей мышцы.
ОТ «ЭФФЕКТА ПАСТЕРА»
К БИОХИМИИ АНАЭРОБНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ УГЛЕВОДОВ
В 1861 г. Л. Пастер впервые сообщил о способности некоторых
микроорганизмов жить в отсутствие кислорода [23]. Это открытие
в корне подрывало концепцию «нет жизни без кислорода»,
требовало альтернативных биологическому окислению объяснений
принципиального хода обменных процессов. Поглощение кислорода,
дыхание, медленное горение, выделение энергии — эта система
понятий была привычной для любого химика. Новое открытие
касалось самой сущности природы жизни. Возникновение
понятий «аэробиоз» и «анаэробиоз» усложнило и без того
казавшийся тупиковым вопрос о природе биокатализаторов и
принципах познания механизмов внутриклеточного обмена веществ.
Л. Пастер обнаружил в 1861 г., что «фермент маслянокисло-
го брожения не только живет без воздуха, но воздух смертелен
для него» [23, с. 138]. Под «ферментом маслянокислого брожения»
Пастер понимал микроорганизм, вызывающий это брожение. Так
был открыт анаэробиоз. Позднее Пастер обнаружил, что пивные
дрожжи способны жить не только без воздуха, но и активно
поглощая кислород [24]. Изучая это явление, он открыл
способность дрожжей интенсивно размножаться в присутствии воздуха,
но при этом их бродильная активность практически исчезала.
При этом Пастер подчеркивал, что, теряя свойства «фермента»,
такие дрожжи отнюдь не меняют своей природы. Изменение
характера обмена дрожжей в присутствии и отсутствии кислорода
получило наименование «эффекта Пастера», а способность жить
как в присутствии кислорода, так и в его отсутствие —
факультативного анаэробиоза.
Таким образом, возник вопрос о том, как происходит
энергоснабжение микроорганизмов, способных жить без кислорода.
Другими словами, это была фундаментальная проблема для
биохимии: может ли брожение заменять кислородное дыхание. Она
влекла за собой и другой вопрос: как у таких организмов
осуществляется биологическое окисление.
186

Пастер первый сформулировал ответ (тогда еще
экспериментально не подкрепленный) на этот вопрос. Он писал: «Энергичное
усвоение пивными дрожжами свободного кислорода доказывает,
что он необходим им для жизни и, следовательно, они должны
его брать у сбраживаемого вещества, когда к ним прекращают
доступ кислорода в свободном виде. . . Дыхание их клеток
сопровождается нарушением равновесия молекул сахара вследствие
того, что у последних изымается кислород. Это и влечет за
собой разложение сахара, а растение (т. е. микроорганизм. —
А. Ш.) приобретает свойства фермента» (цит. по: [25, с. 111]).
Здесь на первый план выдвинулась одна из центральных
проблем формирующейся классической биохимии — проблема
интрамолекулярного дыхания. Она стала одним из определяющих
факторов этого процесса, так как именно через изучение
интрамолекулярного дыхания и попытки доказать возможность
бесклеточного брожения реализовывалась "программа превращения
клетки в главный объект биохимических исследований.
Первоначально, со времен А. Лавуазье, процессы
биологического окисления связывали с кровью. Исходным пунктом для
этих построений была концепция Ж. Л. Лагранжа, согласно
которой окисление углерода и водорода, приносимых кровью,
осуществляется в легких при контакте крови с кислородом. Эта
концепция Лагранжа в изложении последователя Лавуазье
А. Гассенфратца просуществовала до начала 70-х годов XIX в.
К этому времени она трансформировалась в концепцию тканевого
обмена (кровь рассматривалась как один из типов тканей, а
не клеток!)
В начале 1870-х годов она подверглась серьезной
экспериментальной проверке в лаборатории К. Людвига в Лейпциге. В
распоряжении Людвига и его учеников был наиболее богатый для
своего времени арсенал методов, собранный в одном месте. Для
изучения тканевого дыхания они использовали новейшие методы
исследования газообмена. Для анализа дыхательной активности
тканей они использовали метод погружения изолированных тканей
в дефибринированную кровь (см.: [26] ). Людвиг и его
сотрудники считали, что образование углекислого газа происходит в
крови, а не в тканях.
Однако эти эксперименты опроверг Э. Пфлюгер, показав, что
они связаны с чисто методическими упущениями (идущими от
X. Ф. Шёнбайна) — предположениями о содержании в крови
озона, наличии перекиси водорода в некоторых использованных
реактивах и т. п. Хотя сам он не провел доказательных
экспериментов, но сумел оценить значение тканей в осуществлении
дыхательного процесса. Д. Кейлин так оценил его концепцию:
«В двух своих основных работах, опубликованных в 1872 и 1875 гг.,
он ясно сформулировал проблему локализации дыхательной
цепи и установил раз и навсегда, что дыхание —
внутриклеточный процесс. Он обнаружил, что это в равной мере относится
и к растениям, и к животным, причем к животным как однокле-
187

ГЕРМАН ФОН ГЕЛЬМГОЛЬЦ
(1821-1894)
Р^ч-^>4 *ШЫ&& точным, так и высшим. Но
лучше всего его выводы можно
было проследить на примере
насекомых, трахейные пути
которых, заполненные воздухом,
проникают непосредственно в
ткани и клетки и снабжают их
кислородом. Он считал, что
насекомые — бесценный
экспериментальный материал,
предоставленный нам природой, и его
важность трудно переоценить»
[27, с. 240].
Сотрудники Пфлюгера
между тем провели тщательные
исследования функций крови в
процессе дыхания. Они
показали, что эти функции сводятся к
переносу кислорода и кровь не
обладает приписываемыми ей
окислительными способностями
[28, 29]. В это же время работы
ряда исследователей, главным
образом физиологов, среди
которых был П. Вер (см.: [30]),
обнаружили, что повышение парциального давления кислорода не
повышает дыхательные способности организма.
В работах Пфлюгера было поразительно именно упоминание
о клетках как центрах, где осуществляется процесс дыхания.
В работе 1875 г. он прямо указывал на регулирующую функцию
клетки в процессе поглощения кислорода [30].
Однако большинство физиологов понимали эти положения
несколько иначе — они признавали тканевое дыхание как
противопоставление старой концепции о дыхательной функции крови и
только. Так воспринял это и К. Бернар, который много сделал
для того, чтобы положение Пфлюгера получило максимальное
признание и распространение, написав о его взглядах в своей
книге о животной теплоте [31].
Чисто физиологическое подтверждение концепции тканевого
дыхания было получено значительно раньше, но не вышло за
рамки энергетических экспериментов. В 1847 г. Г. Гельмгольц
обнаружил выделение тепла в изолированной мышце при
искусственно вызываемом сокращении [32].
Однако окончательно представление о клеточном дыхании
могло утвердиться только в результате прямого доказательства
существования внутриклеточных ферментов, т. е. решения вопроса
о возможности существования бесклеточного брожения и
бестканевого гликолиза.
188

ОТКРЫТИЕ БЕСКЛЕТОЧНОГО БРОЖЕНИЯ
Концепции Пастера, помимо работ К. Бернара и М. Бертло,
противостояли практически не обоснованные экспериментально
гипотезы Э. Пфлюгера, К. Негели и О. Лёва, в которых
разрабатывались некоторые чисто химические представления о
внутриклеточных механизмах энергетического обмена веществ. Пфлюгер так
представлял себе процесс жизнедеятельности на клеточном
уровне: «Жизненный процесс — это интрамолекулярное движение
крайне неустойчивых молекул, которые, разлагаясь, дают
углекислоту, воду и амидоподобные вещества; последние, в свою
очередь, подвергаются беспрерывному восстановлению и росту
посредством полимеризации. . . Источником жизни я считаю сильное
интрамолекулярное движение в живых белковых молекулах»
[33, с. 343].
Четыре года спустя, в 1879 г., К. Негели опубликовал
монографию, в которой, отрицая в целом возможность
осуществления бесклеточного брожения, однако отметил: «В связи с тем,
что в дрожжевых клетках наряду с другими веществами,
имеются и такие, которые действуют как фермент, химики должны
искать новые объяснения механизму брожения» [34, с. 12].
В конце концов он отошел от полного отрицания
бесклеточного брожения и вместе со своим учеником О. Левом
попытался выделить из дрожжевых клеток фермент, осуществляющий
превращение сахара в спирт. Но выделить им удалось только
инвертазу, которую уже выделял Бертло [35]. Дальнейшие
попытки спекуляций относительно химической сущности брожения у
Негели не ушли далеко вперед от представлений Пфлюгера и
рассуждений о «перенесении движения» от одних структур на
другие.
О. Лёв, однако пошел дальше своего учителя. Он допускал
существование самостоятельных образований в клетке, которые
проявляют активность различного характера: одни обеспечивают
рост и формирование структур клеток, другие осуществляют
бродильную деятельность [36]. При этом последний «зимослой»,
как называл его Лёв, можно попытаться извлечь из клетки
аналогично хлорофилловым зернам зеленого листа.
Но эти, так сказать теоретические, работы вызывали столь
много возражений и сомнений, что лишь способствовали
укреплению позиций Пастера и его сторонников.
Опровергнуть эти представления могло лишь прямое выделение
фермента, способного осуществлять брожение вне клетки.
Впервые эти вопросы начали обсуждаться еще в 40—50-х
годах XIX в. Ф. Людерсдорф был, по-видимому, первым, кто
поставил вопрос, можно ли осуществить брожение в присутствии
не целых дрожжевых клеток, а растертых в гомогенную массу
[37]. Растерев стеклянным пестиком дрожжи, он смешал
полученную массу с сахарным раствором. Брожения ему таким образом
вызвать не удалось, и он сделал вывод, что для осуществле-
189

ния брожения нужны неповрежденные клетки. В 1846 г. К. Шмидт,
профессор Тартуского университета, во время стажировки в Гис-
сене и Геттингене также пытался осуществить бесклеточное
брожение. Он этого тоже не сумел сделать, но он критически
рассмотрел результат Людерсдорфа, указав, что длительное
растирание и контакт с воздухом могли вызвать серьезные
изменения в клеточной массе. Шмидту удалось осуществить
превращение сахара не в спирт и углекислоту, а в молочную кислоту.
Он считал, что это происходит в результате видоизменения
фермента в процессе разрушения клеток [38].
Известна попытка получить разрушенные дрожжевые клетки,
сохранившие способность сбраживать сахар М. М. Манасеиной,
работавшей в 1870-х годах в Вене в лаборатории Ю. Визнера.
Она подвергала клетки термической обработке. Разрушенные
таким образом клетки вызывали спиртовое брожение [39]. Работа
эта привлекла внимание, но затем подверглась резкой критике
из-за длительности экспозиции и отсутствия микробиологического
контроля. Она была опубликована в 1872 г. в сборнике трудов
лаборатории Визнера, а ее более успешное повторение — в 1897 г.
в «Докладах Немецкого химического общества» [40]. О работах
Манасеиной Э. Бухнер отозвался так: «Не наша вина, если мы
при данных обстоятельствах вынуждены сделать вывод, что
заслуживающая похвала для своего времени работа, по всей
видимости, доказывает, что русская исследовательница, подобно
М. Траубе и М. Бертло, была субъективно уверена в
существовании особого фермента брожения, однако объективные
доказательства правильности ее вывода отсутствуют и этот вывод при
состоянии знаний и методов того времени вряд ли мог быть
сделан» [41, с. 212]. Основанием для этих сомнений была
термолабильность «бродильного фермента» — при термической
обработке, использованной Манасеиной, он должен был быть
разрушен. Кроме того, стерильность раствора сахара не
соблюдалась — сбраживание могло быть вызвано попавшими в него
микроорганизмами.
Однако бесклеточное брожение все же было открыто и сделано
это открытие было случайно. Г. Бухнер, изучая некоторые
проблемы иммунитета, создал гипотезу, согласно которой в
клеточной протоплазме должны были образовываться токсины и
парализующие их вещества. Г. Бухнер считал, что разрушает
токсины специальный фермент или какой-то иммунологически
активный белок. Его-то он и попытался выделить, обратившись за
содействием к своему брату Э. Бухнеру, имевшему опыт
химических исследований, но умевшему работать и с
бактериальными клетками.
Исследование Г. и Э. Бухнеров детально описал Р. Колер
[42]. Они добавляли к дрожжевым клеткам антисептики — толуол
и соединения мышьяка, которые убивали клетки. Но к их
удивлению, антисептики, добавленные к дрожжевому соку, не повлияли
на брожение.
190

ЭДУАРД БУХНЕР
(1860—1917)
Это противоречит концепции
«организованных ферментов»,
но Г. Бухнер все же высказал
предположение, что
специализированные функции, например
брожение, клетка осуществляет
не с помощью своей
протоплазмы, а с помощью
протоплазменного вещества, специально
образуемого для этой цели [43].
Сообщение об этих результатах
подверглось серьезной критике,
причем со стороны очень
крупных авторитетов — К. Фойта и
гистолога и эмбриолога К. Куп-
фера.
Проверкой этого
наблюдения занялся Э. Бухнер,
который в 1897 г. сумел
обоснованно ответить на критику [44].
Он показал, что дрожжевой сок
может быть упарен в вакууме
до порошкообразного
состояния, но при этом сохраняет
способность сбраживать сахар.
Бухнер сумел также получить препарат «бродильного начала»,
обрабатывая дрожжевой сок спиртом. Ему удалось также
показать, что можно высушить дрожжевые клетки, после чего
они утрачивали всякую способность к росту и размножению.
Такие клетки можно было нагреть до 100 °С, но при этом они не
утрачивали способности сбраживать сладкий сироп. Бухнер сделал
категорический вывод: брожение обусловлено не «живой
протоплазмой», а химическими веществами, обладающими
сбраживающей активностью. За этой работой последовала серия
публикаций Э. и Г. Бухнеров с сотрудниками, посвященная
бесклеточному спиртовому брожению. В 1903 г. результаты этих работ
были обобщены Э. и Г. Бухнерами и М. Ганом в монографии
«Зимазное брожение. Исследование содержимого дрожжевых
клеток и биологическое значение проблемы брожения» [45].
Работы Бухнеров вызвали бурную реакцию. Открытие это было
немаловажным для пивоварения, поэтому оно подверглось
тщательной проверке прежде всего специалистами, обслуживающими
пивоваренную промышленность Германии. Сомнения в
существовании зимазы (так назвали Бухнеры вызывающий брожение
фермент) высказали М. Дельбрюк, А. Штевенхаген, А.
Фишер в Германии, Д. Р. Грин в Великобритании, М. Бейеринк
в Голландии. Особенно яростной критике работу Бухнеров
подверг К. Вемер, собравший всю критическую литературу по этому
вопросу [46].
191

Р. Колер обращает внимание на обстоятельства, сопутствующие
этой критической атаке (см.: [42]): в 1870—1880-х годах Пастер
обучил пивоваров распознавать микроскопические примеси
вредных микроорганизмов в бродильном сусле. Благодаря этому
практики-микологи добились больших успехов в выведении и
культивировании новых штаммов, соблюдении условий стерильности
заквасок и т. п. При этом в практике бродильных производств
не было ничего такого, что стимулировало бы изучение или
практическое применение каких-то неизвестных в обращении
бесклеточных препаратов ферментов. Поэтому технологи были стражами
наиболее консервативных положений пастеровской
микробиологии. А именно химики в 1890-х годах оказались тем научным
сообществом, которое не только восприняло результаты Бухнеров,
но и оказалось готово к восприятию новых, связанных с этим
открытием идей. Химическая аудитория (Немецкое химическое
общество) с интересом воспринимала новые данные. Это изменило
позицию и пивоваров: в многих прикладных лабораториях не
отмахнулись от работы Э. Бухнера после получения первых
отрицательных проверочных результатов, а стали повторять работу
снова. В результате уже в 1898 г. активную зимазу получили в
лаборатории Дельбрюка (Г. Ланде), затем Р. Грин выделил
настолько активный препарат, что дрожжевая масса поднималась как
бродящее тесто. Р. Колер обращает внимание и еще на один факт,
который показал, что ученые быстро поняли, в сколь сложную
методически область они вторгаются: попытки повторения опыта
Бухнера лишь в опытных руках и не всегда сразу приводили к
успеху.
Открытие Бухнера показало, что в новой области могут
ожидаться и практические результаты — опыт прикладной энзимо-
логии к тому времени уже имелся (см.: [47, 48]). Поэтому в
1898 г. он стал профессором Берлинского сельскохозяйственного
училища, а также директором Института бродильной
промышленности. Он даже пытался наладить получение «ферментативного
пива», но к 1901 г. стало ясно, что это направление использования
ферментных препаратов не имеет перспектив.
В 1907 г. Э. Бухнер был награжден Нобелевской премией,
увеличив список биохимиков — Нобелевских лауреатов.
Его открытие вместе с открытием Ф. Мишера, впервые
выделившего внутриклеточное образование — ядро химическими
методами, и работой А. Н. Баха, утверждавшего, что процессы обмена
веществ представляют собой сопряженные биокаталитические
процессы, легло в основание классической биохимии.
Открытие Бухнера было с пониманием воспринято и в среде
ближайших учеников Пастера. Восторженно откликнулся Э.
Дюкло [49]. Реакция Дюкло показала, насколько изменилось
отношение к оценкам методологических перспектив физиологии
микроорганизмов и формирующейся биохимии. В 1897 г. Дюкло
приветствовал «открытие нового мира» Бухнером и предсказывал,
что воспоследуют многочисленные открытия все новых внутрикле-
192

точных ферментов. Полным отказом от пастеровских концепций
звучали слова: «Несомненно, что механизм в обоих случаях
(имеются в виду внутриклеточные ферменты и белковые
токсины. — А. Ш.) является химическим. Я знак^ что недавно были
попытки объяснить действие ферментов и токсинов жизненной
силой, порожденной организмами, которые их создали. Но это
чистая мистика. Из этого следует вывод, что становится все более
настоятельно необходимым усиливать химические исследования
ферментов» [50, с. 287].
Еще через год, в 1898 г., Э. Ру, один из наиболее известных
учеников Пастера, в юбилейной лекции, посвященной Пастеру и
прочитанной в г. Лилле, также отметил методологическое значение
открытия бесклеточного брожения. Он сказал: «Учение о
бродильных веществах и о микробах сводится к изучению химических
реакций, большей частью обусловленных ферментами. . .
Несомненно, что открытие спиртового фермента имеет такое значение,
которое никогда не померкнет. Правда ли, как говорят некоторые,
что это начинает новую эру, разрушая пастеровскую теорию
брожения? Конечно, брожение, вызываемое алькоголазой (так Ру
предлагал назвать зимазу Бухнера. — Л. ZZ7.), является чисто
химическим процессом, но, однако появление фермента
представляет собой виталистический акт, поскольку фермент производят
живые дрожжи. . . Но не исключено, что когда-нибудь мы тоже, как
и дрожжи, сможем создать синтетическую алькоголазу» [51, с. 16].
Э. Ру, так же как и Г. Бухнер и другие последователи иммуно-
химического направления П. Эрлиха, отмечали близкое сходство
энзимов, бактериальных токсинов и антитоксинов.
Р. Колер так описал ситуацию в пастеровской школе к концу
XIX в.: «Если технологи придерживались консервативной части
учения Пастера, то медики-пастеровцы занимали значительно
более прогрессивные позиции. Работы Пастера по ферментации,
инфекционным заболеваниям и иммунитету привели его на порог
нового биохимического мира ферментов, токсинов и
антитоксинов. Здесь Пастер остановился — он не мог или не хотел
перешагнуть его. Но его ученики сделали это. Дюкло был
основоположником физической химии ферментов и продуктивно работал с
ферментами микроорганизмов. Под его руководством Институт
Пастера стал центром зарождающейся биохимии» [42, с. 327].
Действительно, в эти годы там начались работы по кинетике
ферментов (В. Анри), там работал над оксидазами Г. Бертран, Дюкло
одним из первых высказал мысль, легшую в основу идеологии
формирующейся классической биохимии, что все процессы
жизнедеятельности должны быть биокаталитическими.
Исследования Бухнера получили поддержку и со стороны
крупной школы экспериментальной физиологии растений, основанной
Ю. Саксом, сторонником объяснения жизни растений на основе
понятий физической химии. Ученик Сакса В. Пфеффер
предсказал существование внутриклеточных ферментов в своей
монографии «Ботаническая физиология» за несколько лет до работ Бух-
13 A. H. Шамин
193

ВИЛЬГЕЛЬМ ПФЕФФЕР
(1845-1920)
нера. Во втором издании книги
он дополнил свое предсказание
ссылкой на только что
сделанное открытие Бухнера [52].
При этом он решительно
высказался по поводу наиболее
распространенного среди
физиологов аргумента против
вообще всех попыток изучать
расчлененную химическими
методами клетку: «Совершенно
необязательно с физиологической
точки зрения допускать, что в
отжатом соке присутствуют
ошметки протоплазмы» [53].
Этот аргумент был
остаточным явлением уходящей
физиологической химии, для которой
более приемлемыми казались
холистические установки и
которая основывалась на поисках
эффектов деятельности
отдельных организмов, тканей или
даже целых организмов.
Поэтому еще живучими были мнения о том, что такое явление, как
биокатализ, не может быть обеспечено одним «веществом»,
а лишь каким-то более сложным образованием — комплексом
разных веществ, несколькими белками.
Типичной была точка зрения Р. Неймейстера, одного из
последних представителей уходящей физиологической химии (хотя
логика его собственных исследований белков вела его к
методологии классической биохимии). Он, не опровергая результатов
Бухнера, все же рекомендовал поискать к*акой-то комплекс белков,
которые даже после отделения их от протоплазмы сохраняют
остатки ее активности, а не обладают собственной активностью.
Р. Неймейстер вскоре перестал заниматься наукой, а стал
практикующим врачом и одним из апологетов, хотя и не глубоких
неовиталитических взглядов. Таким образом, он просто переносил
представление о непознаваемости сущности жизненных явлений
с протоплазмы на какие-то еще более неопределенные белковые
комплексы — носителей жизни, биокаталитических свойств и т. д.
Кроме того, он полагал, что брожение —- это не функция целой
протоплазмы, а определенный вид ферментативных процессов.
Р. Колер обращает внимание на сближение взглядов
неовиталиста Неймейстера и наиболее передовых биохимиков того
времени [см.: [42]). Но это совпадение — результат недостатка
фактов: работа Бухнера была первым шагом к изучению
внутриклеточных ферментов.
Среди оппонентов Бухнера надо назвать А. Макфейдена, учи-
194

теля А. Гардена. Работая в Листеровском институте в Лондоне,
он повторил опыты Бухнера, но использовал дрожжи верхового
брожения, в отличие от немецких биологов, которые пользовались
дрожжами низового брожения. Он обнаружил очень высокий
уровень самоброжения, а также то, что при добавлении глюкозы
какая-то часть ее остается не разложенной до спирта и двуокиси
углерода. Он посчитал, что это свидетельствует в пользу того,
что брожения — функция протоплазмы. Он давал такую картину
брожения: глюкоза включается в протоплазму и в ней разлагается.
Самоброжение происходит в результате того, что протоплазма
разлагает свою собственную глюкозу. Это было очень близко
концепциям Э. Пфлюгера, особенно Э. Пфеффера.
Критические замечания в адрес Бухнера, связанные с оценкой
открывающихся перспектив использования новой методологии,
появились очень быстро. Это был знаменательный факт, не менее
знаменательный, чем положительная оценка открытия зимазы
учениками Пастера. Первой попыткой углубить находку Бухнера
была работа А. Вроблевского, до этого интенсивно пытавшегося
выделить и изучить инвертазу, которую он пытался осадить
спиртом из солода. Он повторил опыты Бухнера и полностью
подтвердил их [53]. Но он решил выяснить, что же представляет из
себя зимаза Бухнера. Он использовал те же методы, которые
он пытался внедрить в изучение инвертазы. Он считал, что
зимаза, безусловно, белок, и стремился выяснить, как действуют на
нее различные реактивы. Наиболее интересным (но с
ретроспективной точки зрения) было активирующее действие фосфата на
зимазу. Сам Вроблевский не понял значения этого факта. Оценил
его позднее А. Гарден, который связал стимулирующее действие
фосфата с образованием фосфорного эфира глюкозы.
Интересна и следующая деталь: Бухнер очень болезненно
воспринял появление публикации Вроблевского, он считал это
вторжением в его область. Возможно, это косвенное свидетельство,
что Бухнер планировал проведение аналогичных исследований.
То, что работа Вроблевского была «определенно биохимической»
по характеристике Колера [42], показывает, как быстро начался
переход к подлинно биохимическим исследованиям брожения.
Показательна также новая концепция протоплазмы, которую
предложил Вроблевский. Он на основании своего анализа высказал
принципиально новую и весьма крамольную с «физиолого-хи-
мических» позиций мысль о существовании множества
ферментов в клетке. Он утверждал, что дрожжевой сок Бухнера
содержит по меньшей мере 7 ферментов и еще 21 различное вещество.
На этом основании он утверждал, что живое вещество должно
обладать пространственной организацией, что этой организацией
являются паутинообразные нити протоплазмы, к которым
(наподобие имунных тел Эрлиха) прикреплены активные
биокаталитические элементы, каждый из которых катализирует свою,
отдельную реакцию. Продукты обмена веществ образуют в протоплазме
равновесную динамическую систему и именно это динамическое
13*
195

равновесие — суть процессов жизнедеятельности [54, 55]. Правда,
характеристика зимазы и других ферментов, типа их связи с
протоплазмой и условий проявления активности внутри клетки
и в изолированном виде вытекали из старых идей
организации протоплазмы; так, зимаза считалась активной только
потому, что она сохраняла обрывки протоплазмы. Но идея эта уже
не исчезала и аналогичные мысли независимо стали развивать
другие биохимики. Наиболее известной схемой стало описание
клетки, данное в 1901 г. Ф. Гофмейстером [56]. Он представил
клетку фабрикой, оборудованной инструментарием, роль которого
играли ферменты. Однако идея, что истинными катализаторами
брожения являются ферменты, а протоплазма лишь является
биосинтезирующей их средой, исходила от Вроблевского.
Колер считал, что, продолжай он активно работать, он стал" бы
одним из родоначальников биохимии.
По существу, дискуссия вокруг зимазы Бухнера носила скорее
философский характер. Это была последняя попытка осуждения
«механических», «примитивно редукционистских» концепций,
которые несла собой биохимия в сферу экспериментальной
биологии, как считали не только неовиталисты, но и многие вполне
материалистически настроенные биологи, которым было не по себе
от мысли, что великая тайна жизни может быть распрепариро-
вана и истолкована с чисто химических позиций.
Необыкновенный взлет физиологии на рубеже XIX—XX вв., прогресс в
изучении нервной системы, убеждение, причем хорошо
подкрепленное фактами, что функционирование высших организмов не может
быть понято без выяснения принципов деятельности нервной
системы, что переводило на совершенно новый уровень
представления о значении целостности организма, — все это убеждало многих
биологов в правильности осторожного отношения к
редукционистским поползновениям всех обращавшихся к биохимическим
методам исследования в приложении к вопросам общей биологии.
Примеров противоречий в высказываемых в этот период
положениях множество. Особо большой резонанс получили подходы к
решению фундаментальных проблем общей физиологии Э. Дю-
буа-Реймона и М. Ферворна. Их можно рассматривать как
пример нового витка размышлений, берущих свое начало от А. Гал-
лера, Й. Мюллера и К. Бернара, как реакцию на скорее мнимый,
нежели реальный механицизм школы К. Людвига (см. [57] ).
Речи Э. Дюбуа-Реймона «Семь мировых загадок» и «О границах
познания природы» часто приводят как пример пропаганды
«физического редукционизма». Однако сведение Дюбуа-Реймоном
познание живой природы к механике атомов имело введенные им
же самим ограничения: психические явления. Эти взгляды
послужили стимулом для разработки методологических принципов
клеточной физиологии М. Ферворном, который также'писал, что
«с тех пор как существует материалистическое воззрение, оно не
объяснило ни одного самого простого ощущения движением
атомов» [58, с. 12J.
196

Однако приложение этих познавательных принципов к
изучению жизнедеятельности на клеточном уровне объективно вело к
формированию целлюлярно-аналитического направления в
экспериментальной биологии. И это направление вело к
парадоксальным с точки зрения дискуссий между материалистически
настроенными учеными и неовиталистами результатам. Оно привело к
успехам в изучении проблем формообразования, проблем
интеграции физиологических процессов на уровне организма, и в то же
время к жесткому переходу к редукционистским программам
в изучении внутриклеточного обмена веществ.
В этом смысле скорее актом самоутверждения, нежели
действительно методологическим спором была полемика между Бухнером
и одним из его последних критиков — Гуго Фишером. Фишер даже
не критиковал Бухнера, а «корректировал». Он просто
распространил все неовиталистические представления о протоплазме на
полученные внутриклеточные ферменты. Он считал, что все, что
утверждал Бухнер с чисто методической точки зрения, правильно.
В серии статей он развил в целом очень правильные и
четкие представления о функционировании ферментов в
протоплазме. Он призывал к более широкой точке зрения на
ферментативные процессы в клетке. Он считал, что вполне можно
рассматривать протоплазму как «пристанище различных ферментов»,
осуществляющих брожение, дыхание, и более общие реакции, из
которых слагается вся сумма обмена веществ: окисление,
восстановление, гидролиз, синтез. Он полагал, что протоплазма такие
реакции выполнять не может, для этого нужна определенная
«специализация» [59, 60]. Но дальше начинались нюансы, которые
уходили корнями и в физиолого-химические построения и
являлись своеобразным «биохимическим неовитализмом». Фишер
считал, что физиологические события могут объясняться с точки
зрения физики и химии, но биокатализаторы — это и есть те
«носители жизни», которые занимают в неовиталистических
конструкциях место «живой протоплазмы». При этом он прямо
обосновывал эти чисто виталитические утверждения ссылками на
Л. Пастера и проводил различе между биохимическим и
физиологическим актами.
Бухнер резко критиковал Г. Фишера, обвиняя его в подмене
понятий — придании ферменту признаков «живой протоплазмы».
Это было не совсем верно, так как в высказываниях Фишера
было, скорее всего, лишь довольно типичное для биологов того
времени стремление сохранить представление о биологической
специфике, которую якобы отрицали и уничтожали набиравшие
силу биохимики и их последователи из различных областей
экспериментальной биологии.
Открытие внутриклеточных ферментов, катализирующих
превращение углеводов в процессе обмена веществ, открыло путь к
изучению конкретных путей таких превращений. Проблема
превратилась в комплекс проблем, которые ранее были предметом
различных конкретных исследований: энергетику биохимических
197

процессов, вопрос о субстратах отдельных обменных реакций и
вопрос о биохимическом единстве клеточной организации.
Здесь исследования брожений оказались переплетены с
изучением энергетических процессов, протекающих в тканях, и
азотистого обмена, который опирался на работы по калорийности пищи,
и определения энергетической обеспеченности организмов. Эти
исследования предшествовали изучению биохимических процессов,
протекающих в мышцах. В расшифровке этих процессов видели
ключ к пониманию действия «мышечной хмашины».
Однако истоки этих работ уходили еще дальше, к открытию
К. Вернаром гликогенсинтезирующей функции печени.
ИЗУЧЕНИЕ МЫШЕЧНОГО ГЛИКОЛИЗА
Представление о сахарах как субстрате «медленного горения»,
главном источнике энергии в организме, опиралось на в общем-то
никем не доказанное положение, что животные лишь «сжигают»
углеводы, поглощаемые с пищей. Поставщиком углеводов
считались растения с их фотосинтезирующей способностью.
Поэтому открытие гликогенообразующей функции печени
К. Вернаром (подробнейший анализ его сделан М. Д. Грмеком
[61, 62]) было не просто сенсацией, но шагом к изменению
мировоззрения. Именно в процессе этих исследований К. Вернар,
заинтересовавшись, что происходит в организме с различными
пищевыми веществами, впервые восстал против центральной
методической схемы физиологической химии — стремление
представить происходящие в организме процессы на основе суммарных
анализов конечных и исходных продуктов обмена веществ.
Именно тогда, в своем «Введении в изучение экспериментальной
медицины», он написал, что такой метод подобен попытке описать,
что происходит в доме, наблюдая за тем, что вносят в дверь и что
выходит наружу через дымоход [63, с. 228].
Он начал свои эксперименты, инъецируя в вену
экспериментального животного сахар и определяя его количество в моче.
При этом он обнаружил, что разные углеводы ведут себя в
организме по-разному. При введении в вену тростникового сахара,
он обнаруживал его в моче, если же вводили глюкозу, то ее в моче
не оказывалось [64].
К. Бернар в соответствии с общепринятой точкой зрения
считал, что глюкоза «сгорает» в организме, он заинтересовался
вопросом: где это происходит? Здесь его подстерегала первая
неожиданность: он обнаружил, что в норме сахар содержится в
крови — до этого считали, что сахар в крови — признак болезни.
В опытах, проведенных совместно с Ш. Л. Барвилем, К. Бернар
нашел, что из печени животных может быть экстрагирован сахар
даже в том случае, если животные не получали с пищей
углеводов, а питались исключительно мясом (см.: [65]).
После этого Бернар заинтересовался уже не местом образо-
198

вания или разложения сахара в организме, а тем, как и откуда
он образуется в печени.
Для этого он разработал следующую схему опыта: чтобы
установить, какие изхменения претерпевают питательные вещества при
прохождении через печень, надо исследовать химический состав
крови до поступления ее в печень (т. е. из портальной вены) и
после прохождения крови через нее (из печеночной вены).
Прижизненные эксперименты такого рода в те годы еще не умели
проводить, поэтому Бернар определял'сахар в крови подопытных
животных в портальной и печеночной венах после смерти. Для этого
животному перерезали спинной мозг под черепом, тут же
вскрывали, перевязывали воротную вену близ печени (для
предотвращения обратного тока крови), нижнюю полую вену над входом
печеночной вены, затем вскрывали грудную полость и
перевязывали нижнюю полую вену над диафрагмой. Всю печень с
перевязанными сосудами затем извлекали из брюшной полости и
раздельно брали кровь из портальной и печеночной вен для определения
содержания сахара.
Из этого описания видно, насколько условным было деление
на физиологический и физиолого-химический эксперименты и как
в рамках физиологии реализовывалась редукционистская
программа использования химических методов изучения процессов
жизнедеятельности: от организма к органу, а далее к тканям — переход
к гистофизиологии и гистохимии и к клеткам — переход к
цитохимии. Это был, так сказать, «нормальный» путь развития
биологического эксперимента. Он принципиально отличался от
биохимического эксперимента, где методы химии предполагались как
методы проникновения в клетку, а не только простой фиксации
происходящих химических изменений.
Опыты К. Бернара включали в себя тщательный контроль.
Животные питались самой различной по составу пищей (обычной,
лишенной углеводов, лишенной крахмала, мясной и т. д.). И во всех
случаях в портальной вене К. Бернар не находил сахара, тогда как
в печеночной вене кровь содержала значительные его количества.
[66]. Этот факт он, естественно, объяснил образованием сахара
в печени.
Таким образом, Бернар впервые получил доказательство того,
что печень, по-видимому, является источником сахара для
организма. Он сделал вывод, что печень обладает двумя секреторными
функциями. Во-первых, она выделяет желчь в кишечник — это
внешняя секреция. Во-вторых, она выделяет непосредственно
в кровяное русло образуемый сахар — это внутренняя секреция.
Для сахарообразующей функции К. Бернар ввел термин «глико-
генезис» и предположил, что в печени есть вещество — гликоген,
которое является источником образования сахара. Таким образом,
он считал печень органом, обеспечивающим энергоснабжение
организма: она накапливала углеводы, а затем выделяла их в виде
глюкозы в кровь.
199

К. Бернар показал также, что характер питания
обусловливает отложение гликогена в печени — при питании сахаром или
другими углеводами печень обогащалась гликогеном, при голодании
гликоген расходовался. В дальнейшем он доказал реальное
существование «животного крахмала» — гликогена, выделив его в
чистом виде и определив его основные физические и химические
свойства.
Из этих работ вытекало два существенных для дальнейших
биохимических исследований следствия. Во-первых, был
установлен новый принцип: организм не утилизирует готовые пищевые
продукты или входящие в их состав вещества, а сначала
преобразует их в запасное вещество, удобное для дальнейшего
использования и включения в обмен веществ. Во-вторых, печень выполняет
важную регуляторную функцию. По определению Бернара, она
представляет собой наполненный сахаром шприц, который
постепенно, по мере надобности, вводит свое содержимое в кровяное
русло, поддерживая необходимый физиологический уровень сахара
в крови. Нарушение этого содержания — причина или симптом
какой-то патологии. Это было важно и для дальнейших
биохимических исследований, так как наглядно демонстрировало динамику
обменных процессов по крайней мере в отдельном органе или в
тканях. Последовавшие гистофизиологические исследования и
гистохимические пробы — попытки определить, в каких именно клетках
осуществляются те или иные секреторные процессы, создавали
предпосылки для перевода этих представлений на уровень клеток.
Окончательно доказательство гликогенобразующей функции
печени было доказано К. Бернаром с помощью совершенно нового
эксперимента. Эта методика появилась случайно. Обычно К.
Бернар проводил контрольное измерение содержания сахара в
печеночной ткани. Для контроля бралось два кусочка печени. Однажды
из-за недостатка времени содержание сахара было определено
лишь в одном образце, а второй был оставлен на ночь. К удивлению,
во втором образце содержание сахара было значительно выше, чем
в первом.
Тогда К. Бернар стал повторять эксперимент уже сознательно:
из взятых одновременно образцов ткани один анализировали на
сахар тотчас же, а второй — на следующие сутки. Содержание
сахара во всех случаях увеличивалось со временем.
Решающий опыт К. Бернар проводил следующим образом:
печень промывалась в течение 40 мин сильной струей воды через
воротную вену. После этого ни в промывных водах, ни в ткани
печени сахар не обнаруживался. Через 24 ч оставленная в
питательной жидкости печень обнаруживала большое количество саха-
ра [67].
Эти работы оказывали влияние на трактовку всех концепций
обмена веществ. Особый интерес вызвала судьба белков в
организме, так как именно белки подвергались наибольшим превращениям
в процессе' обмена. Если жиры достаточно прямолинейно
рассматривались как вещества-энергоносители, то белки, безусловно,
200

должны были выполнять самые разнообразные функции.
Исследования Фойта и Петтенкофера показали, что они используются при
образовании жира, т. е. довольно серьезно трансформируются.
В то же время еще недостаточно объяснена была их роль в обра-
зовании протоплазмы, ее органелл, т. е. определенная морфообра-
зующая функция. Следует отметить, что исследования К. Бернара
повысили доверие к методу определения содержания конечных
(как полагали) продуктов обмена веществ как показателей
интенсивности обменных функций и как указание на их возможный
механизм.
Для белков уже достаточно давно в процессе попыток выяснить
их природу и строение подыскивали азотистые соединения,
которые явно образовывались бы в процессе распада белков и
определение которых в моче, крови, лимфе и т. д. могло помочь понять
пути превращения белков в организме. Таким образом,
исследования белкового обмена явились скрещением разных направлений.
Одно направление шло еще от Ю. Либиха и было связано с
анализом (в том числе для составления балансовых уравнений)
некоторых азотистых соединений, которые рассматривали либо как
продукты распада белков, либо, позднее, как возможные
предшественники их образования. В число таких веществ входили мочевина,
мочевая кислота, таурин и т. п. Эти работы оказались сближенными
с исследованиями в области химического синтеза азотсодержащих
соединений: некоторые синтетические процессы рассматривали
как возможные пути образования этих веществ в организме
(особый интерес вызывала мочевая кислота — работы И. Я.
Горбачевского, Э. Фишера). Другая линия также шла от Либиха через
Петтенкофера и Фойта, но под влиянием новых теоретических и
методологических разработок, связанных с реализацией научной
программы Фойта, значительно трансформировалась. Основная
структура этого направления была прослежена в имеющих большое
значение книгах учеников К. Фойта, Г. Луска и Э. Кеткарта [68, 69].
Отметим также, что через третьего ученика Фойта М. Рубнера эта
линия позднее получила развитие в трудах Р. Шёнхаймера, одного
из пионеров применения меченых атомов в биохимических
исследованиях [70].
К. Фойт придерживался концепции двух форм существования
белков в организме. Это была достаточно старая концепция, истоки
которой можно видеть в трудах Ю. Либиха, Г. Мульдера и
некоторых физиологов. Согласно ей существовал белок «инертный»,
отлагающийся в тканях, образующих мышцы и т. п., и белок
«активный», или «циркулирующий». Последний, по Фойту, переносился
током крови (после того как пища всасывалась и белок пищи
проникал в кровь) и активно разлагался в клетках. Однако взгляды
Фойта не остались чисто умозрительными, как это было у его
предшественников. Он провел измерения скорости распада белков
в организме и установил, что при голодании организм теряет
ежедневно около 1 % тканевых белков. Однако если белки поступают
с пищей в определенных количествах (до 1/10 общего содержания
201

белков в организме), то распад белков интенсифицируется в 10—
15 раз. Отсюда он сделал вывод, что включение в обмен
«циркулирующих» белков происходит значительно активнее, чем белков
«тканевых».
Однако одновременно существовала и прямо противоположная
точка зрения. Э. Пфлюгер считал, что активнее распадаются
«тканевые» белки, причем большая их лабильность обусловлена
химическим строением, а именно наличием в них циановых
группировок.
Спор мог быть решен только в одном случае: если бы удалось
каким-то образом доказать прямую связь того или иного типа
белков с интенсификацией катаболических процессов. Здесь на
первый план выдвинулись работы по определению в моче общего азота
или мочевины. В 1903 г. К. Шпек попытался именно с таких
позиций провести грань между «активными» и «тканевыми» белками.
Эти различия, по Шпеку, были чисто обменными. Часть белков
пищи использовалась для построения «тканевых» белков. Другая
часть включалась в обмен и распадалась. При этом образовывались
азотсодержащие фрагменты, которые давали быстрый прирост
мочевины в моче. Безазотистая часть белков включалась в
процессы образования жиров или превращалась в углеводы или какие-то
их предшественники, включаясь таким образом в энергетический
обмен.
Гипотезы Фойта и Шпека пытался проверить О. Фолин,
разработавший ряд методов определения азота в биологических
объектах. По указанию Фойта ряд экспериментов по белковому обмену
провел Б. Шёндорф. Кровь голодающей собаки пропускали через
печень и систему сосудов нижних конечностей собаки, получавшей
нормальное питание. При этом концентрация мочевины в крови
возрастала. При обратной комбинации увеличения мочевины в
крови не происходило. Фолин опроверг эти выводы на основании своих
точных измерений содержания мочевины в крови и азота в моче при
различных физиологических состояниях подопытного животного.
Опроверг он и представления Пфлюгера.
Проведя большое число анализов мочи людей, получавших
постоянные диеты, обогащенные или обедненные белковыми
веществами, он во всех случаях обнаружил образование пуринов,
креатина и креатинина. Он также обнаружил, что независимо от
содержания в пище больших и малых количеств белка содержание
отдельных веществ в моче оставалось неизменным, прежде всего это
касалось креатинина. Но если количество белка в пище
увеличивалось, то увеличивалось и содержание мочевины. Фолин высказал
предположение, что не существует двух типов белков в организме,
но существует два типа обмена белков: экзогенный и эндогенный.
Первый дает обнаруживаемые колебания, второй — постоянные
показатели. Первый как бы нивелирует возникающие дисбалансы
в результате изменений в белковом питании, второй (тканевый)
обеспечивает постоянное превращение белков.
Теория Фолина просуществовала довольно долго и была отверг-
202

OTTO ФОЛИН
(1867-1934)
нута на основании данных о
реальных последовательностях
обменных реакций в организме.
Было показано, что креатинин
образуется не из белков, а
является продуктом распада
креатина, что мочевина продукт
не расщепления белков, а
обмена нуклеиновых кислот. Кроме
того, было установлено, что
белки в процессе усвоения
организмом расщепляются до
аминокислот, а не встраиваются
целиком в белки организма в тех
или иных органах и что они,
естественно, не переносятся
током крови.
Здесь линия исследований
обмена белков подошла к
изучению промежуточных продуктов
обмена — идеи «прямой
ассимиляции», господствовавшие в
течение полувека, оказались
опровергнутыми.
Механизм же последовательных превращений веществ в
процессе обмена веществ, переход от одной молекулы к другой был
впервые обнаружен при изучении расщепления углеводов в мышце.
В 1859 г. Э. Дю Буа-Реймон сообщил об открытом им выделении
молочной кислоты при мышечном утомлении и трупном
окоченении [71]. Это открытие было сразу сопоставлено с открытием гли-
когенобразующей функции печени, и все крупнейшие
специалисты, включая и Дю Буа-Реймона и Бернара, согласились с тем,
что молочная кислота образуется из гликогена. Это было одно из
первых конкретных предположений о превращении одного
химически индивидуального вещества в другое в процессе обмена
веществ. Странно, что уже в то время его не попытались описать
с помощью каких-либо химических реакций и не заинтересовались,
носит ли такое превращение биокаталитический характер.
Объяснить это можно лишь тем, что факт образования молочной кислоты
был признан не сразу, последовали опровержения, и только в
1907 г. появление молочной кислоты было окончательно доказано
У. Флетчером и Ф. Г. Гопкинсом.
Объяснение механизма образования молочной кислоты в
процессе разложения углеводов в мышце смогли дать лишь после
1912 г. Г. Эмбден и О. Мейергоф, перенесшие на гомогенаты из
мышечной ткани методику выделения внутриклеточных
ферментов, впервые отработанную Г. Бухнером на дрожжевом соке.
В 1912 г. Г. Эмбден провел первые эксперименты по выявлению
каталитической активности сока растертой мышечной ткани. Он
203

нашел, что такой сок способен количественно переводить в
молочную кислоту не гликоген и глюкозу, а фосфорный эфир гексоз [72].
Исследования роли фосфора в процессах трансформации энергии
при «медленном сгорании» углеводов в организме были важным
шагом на пути формирования классической биохимии —
последовательной реализацией принципов биохимического единства живой
природы.
Первые наблюдения о какой-то неясной роли фосфора в
осуществлении жизненных процессов были сделаны в начале XIX в.
Физиологические функции фосфора отмечали А. Фуркруа,
Л. Н. Воклен. П. Курбе, открывший его высокое содержание в
тканях мозга, написал: «Я долго колебался, не следует ли
предположить, что фосфор может играть роль в функциях мозга. Я считаю,
что прежде всего следует выяснить, не принимает ли фосфор
участие в функционировании нервной системы и вообще всего
организма? Даже как простое неорганическое вещество он представляет
собой изумительное явление природы. Теперь следует решить,
каковы могли бы быть его свойства, если бы он был связан с
другими веществами живого организма» [72, с. 160].
На значение фосфора при брожении указал в 1865 г. А. Вешан,
который обнаружил факт истощения запасов фосфора в
дрожжевых клетках и отметил выход фосфора из клеток в окружающую
среду при культивировании дрожжей в сахарной среде.
Э. Бухнер уже в первой своей работе отметил, что фосфор, по-
видимому, каким-то образом связан именно с ферментом
бесклеточного брожения. В 1910 г. он уже был уверен в том, что фосфаты
необходимы для осуществления бесклеточного спиртового
брожения, что их добавление оказывает на такое брожение
стимулирующее действие.
Первую биохимическую теорию анаэробного углеводного
обмена создал А. Гарден, в 1929 г. получивший совместно с Г. Эйлером
Нобелевскую премию за выяснение роли фосфора в спиртовом
брожении. В 1903 г. А. Гарден в сотрудничестве с У. Юнгом начал
детальные исследования состава зимазы Бухнера и свойств открытой
Гарденом козимазы. Совершенствуя методику определения
активности ферментных препаратов и их очистки, Гарден и Юнг
показали, что помимо термолабильного компонента активность зимазы
обеспечивают еще два термостабильных фактора: козимаза и
неорганический фосфат.
Сам Гарден прекрасно понял значение своего открытия. Позже,
в 1930 г., он писал: «Таким образом, начался новый этап в изучении
брожений вообще и спиртового брожения в частности, положивший
начало изучению тончайшего механизма этого сложного процесса,
имеющего весьма широкое распространение в природе. В
результате исследований в этом направлении в конечном итоге
вырисовалась та основная принципиальная схема, которая составляет
смысл всех биохимических преобразований углеводов, с различием
лишь в самых конечных продуктах» [73, с. 40].
204

А. Гарден заинтересовался не только функцией козимазы, но
и механизмом включения неорганического фосфата в процесс
брожения. Представления о внестехиометрическом участии фосфора
в брожении были отвергнуты практически сразу на основании
экспериментальных данных, указывающих на наличие в бродящей
жидкости особой формы неосаждаемого фосфора. Гарден и Юнг
в 1905 г. писали: «Форма, в которой этот неосаждаемый фосфор
действительно присутствует в бродящей жидкости, а также в
жидкости, которая была прокипячена и отфильтрована, пока еще не
определена с достоверностью. Однако опыты, которые мы
продолжаем, дают основание думать, что он существует в форме
фосфорного эфира сахара» [74, с. 310]. Позднее они представили
суммарную реакцию, описывающую включение фосфата в процесс
брожения следующим образом:
2C6Hi206 + 2NaHP04 =
= C6H,o04(P04Na2)2 + 2Н20 + 2С02 + 2С2Н5ОН.
С этого уравнения началась детальная расшифровка процессов
углеводного обмена, которая включала уже исследования не только
брожения, но и мышечного гликолиза.
В 1905—1907 гг. в изучение процессов углеводного обмена
включилось значительное число лабораторий в разных странах
мира. Одним из первых, кто подтвердил образование фосфатов
Сахаров в процессах брожения, был ученик К. А. Тимирязева
Л. А. Иванов. Он сделал это на другом объекте — растениях, чем
внес важный вклад в понимание общебиологической значимости
этого явления. Правда, он предполагал, что фосфор включается не
в виде фосфатов сахара, а в виде «нуклеопротеидного»
соединения [75]. Однако через год Иванов изменил свою первоначальную
точку зрения и начал утверждать, что при сбраживании раствора
сахара «зимином» до 90 % неорганического фосфата, введенного
в среду, переходит в форму фосфорилированного углеводного
соединения. При этом Иванов сделал важный шаг в направлении
поисков промежуточных продуктов превращений Сахаров: он допустил,
что не они сами, а именно их продукты разложения вступают в
реакцию с фосфором, образуя обнаруживаемые производные, скорее
всего эфиры.
Для проверки этого предположения Иванов провел тщательный
анализ образующихся органических соединений фосфора. Он
нашел, что в состав этих соединений включаются альдо- и кетосахара,
что фосфорная кислота образует эфиры с трехуглеродными
продуктами распада Сахаров. Он думал, что это может быть либо диокси-
ацетон, либо глицероза, либо метилглиоксаль. Все эти соединения
легко сбраживались бесклеточными препаратами дрожжей с
образованием углекислоты и спирта, причем фосфат отщеплялся.
Почти одновременно начались работы по расшифровке
превращений углеводов в мышечной ткани. В 1907 г. У. Флетчер и
Ф. Г. Гопкинс показали, что в работающей мышце, а также при
205

отравлении или • повреждении ткани в ней образуется хмолочная
кислота. В 1913 г. Я. О. Парнас и Р. Вагнер изучили исчезновение
углеводов в мышце и параллельное накопление молочной
кислоты [76]. Наконец в 1915 г. Г. Эмбден открыл участие фосфорных
соединений в распаде углеводов в мышце [77]. Этот опыт,
проведенный им совместно с В. Грисбахом и Ф. Лакером, заключался
в инкубировании измельченной отпрессованной мышцы с
углеводами. При этом было установлено, что углевод сначала
количественно переходит в фосфорный эфир, который, в свою очередь,
сбраживается до молочной кислоты, причем происходит обратное
выделение неорганического фосфата. Открытое ими органическое
фосфорсодержащее соединение они назвали лактацидогеном и провели
прямую аналогию с образованием гексозодифосфата при
спиртовом брожении у дрожжей: «Лактацидоген в мышцах при
интрамолекулярном разложении углеводов играет роль, сходную с ролью
гексозодифосфата при алкогольном брожении. Подобно тому, как
алкогольное брожение виноградного сахара начинается с синтеза
гексозофосфата, разложение сахара в организме животного
начинается с образования лактацидогена и завершается
образованием молочной кислоты» [77, с. 145].
Эти два открытия — образование фосфорных соединений
углеводов при брожении и при гликолизе — открыли путь для изучения
анаэробного разложения углеводов как единого физиологического
процесса, механизм которого унифицирован в своих основных
звеньях. Это был важный этап утверждения биохимического
единства органического мира.
В то же время вновь привлекла интерес грандиозная общая
проблема: соотношение основных процессов накопления
энергетических материлов в живой природе и их использование
в процессах жизнедеятельности. Снова обратили внимание на
великий цикл: фотосинтез—дыхание.
Стало очевидным, что достижения биохимиков ставят на
очередь объяснение соотношения всех фаз этого глобального процесса.
Его можно было представить после работ Ю. Майера в виде схемы:
свет (энергия) + углекислый газ + вода
фотосинтез^
1
дыхание
углеводы (пища) -f- кислород
Уже в 1845 г. Ю. Р. Майер в своей работе «Органическое
движение в его связи с обменом веществ» написал: «Природа поставила
себе задачей перехватить на лету притекающий на Землю свет и
превратить эту подвижнейшую из сил в твердую форму, сложив
ее в запас. Для достижения этой цели она покрыла земную кору
организмами, которые, живя, поглощают солнечный свет. . . Этими
организмами являются растения» (цит. по: [78, с. 314—315]).
Но этот великий цикл должен был быть расчленен: необходимо
206

СЕРГЕЙ ПАВЛОВИЧ
КОСТЫЧЕВ
(1877-1931)
было показать связь между
брожением и дыханием или
отсутствие такой связи. В последнем
случае в приведенной выше
общей схеме параллельно стрелке
«дыхание» должна была быть
указана еще одна, а возможно,
и несколько стрелок,
допускающих, что единому процессу
накопления энергии в
органическом мире противостоит ряд
процессов ее использования. Это
был принципиальный момент —
опять, в который раз, возникала
проблема единства
органического мира. Если
биохимического единства не существовало, то
из этого следовал ряд выводов
общебиологического значения.
Здесь впервые решающее
значение приобрел сравнительно-
эволюционный подход к
интерпретации результатов
биохимических исследований (см.
[79]).
Решающую роль в утверждении ряда принципиальных
положений формирующейся биохимии сыграли работы С. П. Костыче-
ва, в самом начале XX в. заинтересовавшегося проблемой
генетической связи между брожением и дыханием (см.: [80]). С самого
начала он полагал, что нельзя проводить резкую грань между этими
процессами, при этом он опирался на исследования Д. И.
Ивановского и Н. Н. Худякова, показавших, что спиртовое брожение
может происходить и при доступе кислорода.
Впервые детализировать свои соображения Костычев начал
в 1907 г., при этом он опирался на соображения эволюционного
характера. Он писал: «Можно с уверенностью сказать, что многие
организмы или органы высших растений в целом длинном ряде
поколений не имели случая испытать анаэробиоз; между тем при
искусственном лишении кислорода эти объекты выделяют
значительное количество СОг. Неужели такой сложный
физиологический процесс создается совершенно внезапно?» [81, с. 31]. И
Костычев делал вывод, что акт анаэробного дыхания лежит в основе
всего дыхательного процесса.
Костычев вместе с тем прекрасно понимал, насколько важным
является подобное утверждение, чтобы его можно было принять
без серьезных экспериментальных доказательств. Поэтому
следующие годы он посвятил, по-существу, доказательству
биохимического единства процессов дыхания у растений и
микроорганизмов. Но еще в 1911 г. он писал: «Несмотря на заманчивость пер-
207

спективы представлять себе дыхание всех растительных
организмов в виде одного неизменного процесса, к попыткам такого
полного объединения приходиться относиться с известной
осторожностью» [82, с. 13]. Все же на основании экспериментов со
шляпочными грибами он сформулировал положение о генетической
связи аэробного и анаэробного дыхания и предложил схему
процесса окисления гексоз, общую для всего растительного мира.
Молекулярный кис.юрод
Первичные перекиси
(оксигеназы)
Вторичные перекиси
(включение пероксидазы)
С02 и Н20
В дальнейшем эта схема приобрела более точное и общее
начертание.
СбН^Об
Промежуточные продукты
Брожение! ^Дыхание
2С02+2С2Н5ОН 6С02+6Н20
В исходной и в конечной схеме, однако, уже с полной
определенностью фигурировали промежуточные продукты. Это было
признание сложности организации реакций обмена веществ во
времени: последовательности реакций признавались строго
регламентированными — только после образования одного, совершенно
определенного, продукта могло происходить образование
следующего и т. д. Любое нарушение этой последовательности должно
было быть оправдано и объяснено. Вместе с тем появился новый
принцип доказательства, сыгравший в последующие годы в
биохимии исключительную роль: выводы о наличии тех или иных
реакций основного обмена веществ, полученные в экспериментах
с одним организмом, стало возможным прилагать и ко всему
органическому миру. Это повлекло за собой мощнейшие
методологические сдвиги.
Дрожжевые клетки или ткани мышцы или печени стали
рассматриваться как модельные объекты, выводы из изучения которых
стали принимать как общие, причем иногда без достаточных
оснований. Химическая строгость доказательств в биохимии стала
заменяться новой, основанной на признании наличия
определенных систем реакций обмена веществ, в которые должны
вписываться вновь открываемые и изучаемые процессы. Началась
длительная фаза предсказания и поисков промежуточных продуктов
обмена веществ. Возникла проблема контролирования изменений
отдельных соединений. Это путь привел в конце концов к созданию
ряда новых методов, среди которых исключительную роль сыграл
метод меченых атомов, а также к созданию схем метаболических
Гексозы
Промежуточные ирод\ кгы
брожения
C2Hs<JH и С02
208

путей, среди которых центральное место занимал «цикл трикарбо-
новых кислот», или «цикл Кребса».
Это был магистральный путь, методологический и
теоретический, формирования классической биохимии.
Первым шагом к детализации химического механизма
расщепления углеводов в процессе дыхания и брожения стали работы
А. Байера, выполненные в 1870 г. Гипотеза Байера исходила из
интрамолекулярных перегруппировок — перемещения гидрокси-
лов в молекуле сахара с последующим ее расщеплением. При этом
продуктом расщепления был ангидрид молочной кислоты,
который, присоединяя воду, превращался в молочную кислоту,
являющуюся, по Байеру, прямым предшественником спирта. Здесь
важно допущение существования именно промежуточных этапов
превращения сахара —- положение, которое привносили в исследования
обмена веществ химики нового, следовавшего за либиховским
поколения, уже освоившие преимущества структурных истолкований.
Кстати, Э. Бухнер полагал, что его результаты как раз
подтверждают гипотезу Байера: он говорил об этом в 1904 г. в статье,
опубликованной с Я. Мейзенхаймером, в которой разбирался
возможный механизм образования спирта [83].
Существовали и другие гипотезы, например схема А. Воля,
предположившего, что сахара расщепляются на глицериновый
альдегид и метилглиоксаль [84]. Эти гипотезы подвергались
экспериментальной критике. Так, в 1912 г. А. Слэтор отрицал
образование молочной кислоты при спиртовом брожении, считая ее
побочным продуктом при некоторых аномалиях процесса [85].
На этом фоне разворачивались исследования мышечного
гликолиза (Г. Эмбден, А. Хилл, Ф. Г. Гопкинс, Я. О. Парнас и др.),
где судьба молочной кислоты представлялась центральной
проблемой, и исследования брожений, фундаментальный вклад в которые
внес К. Нойберг, соединивший химические трактовки со строгими
энзимологическими экспериментами.
Эпопея с лактацидогеном в конце концов (уже за пределами
описываемого нами периода) привела Эмбдена к выделению гексо-
зодифосфата и гексозомонофосфата. Позднее открытие АТР
привело к тому, что гипотеза лактацидогена была отброшена.
В 1914 г. А. Хилл показал, что чисто калориметрические
соображения исключают использование молочной кислоты в качестве
окисляемого субстрата в восстановительной фазе мышечного
сокращения. В результате была создана гипотеза ресинтеза
гликогена из молочной кислоты. Я. О. Парнас опроверг эти
предположения.
На дальнейший ход развития представлений о процессах
разложения углеводов большое влияние оказали работы К. Нойберга.
Он начал как химик, изучив очень подробно химию глицеринового
альдегида. Затем он приступил к изучению схемы спиртового
брожения. Нойберг отталкивался от гипотезы Воля, но при этом
впервые признал, что все химические построения должны проверяться
энзимологическими данными. Хотя он не очень хорошо понимал,
14 A. H. Шамин
209

как весь сложный комплекс реакций обмена веществ
обеспечивается оиокаталнтически, он полагал, что по крайней мере отдельные
обменные реакции отличает биологическая специфичность. Этот
подход, переносящий в сферу изучения обмена веществ идеи о
специфичности гидролитических ферментов, развитые Э. Фишером,
позволил Нойбергу создать новый метод изучения этой
специфичности, не отделяя ее от обменных процессов в тканях и клетках.
Суть метода заключалась в избирательном подавлении отдельных
биокаталитических реакций клеточными ядами. Позднее этот метод
был интерпретирован как блокировка функциональных групп
ферментов специфическими ингибиторами.
Методология Нойберга показывала, насколько можно уйти
вперед в изучении функционирования клетки как целостной
системы, если отказаться от противопоставления физиологического
и биохимического подходов. Исходя из идеи, что каждая реакция
в процессе разложения углеводов катализируется своим
ферментом, Нойберг создал схему последовательности реакций в процессе
брожения. Эта схема была опубликована в 1913 г. Она
основывалась на понимании роли и природы акцепторов водорода в
окислительно-восстановительных реакциях, протекающих при брожении.
Схема корректировалась и существует четыре ее модификации.
Нойберг признал, что метилглиоксаль является непосредственным
предшественником пировиноградной кислоты. Такая гипотеза
просуществовала очень долго и стимулировала многочисленные
исследования в этом направлении. Хотя впоследствии метилглиоксале-
вая схема была экспериментально отвергнута, она подтолкнула
мысль биохимиков к поискам новых возможных промежуточных
продуктов образования спирта.
Среди тех, кто успешно работал над разработкой подобных
схем параллельно с Нойбергом, надо назвать П. Бойзен-Иенсена,
предположившего, что промежуточным продуктом образования
спирта является диоксиацетон, и, особенно, А. Н. Лебедева (см.:
[86]).
Работы Лебедева, выполненные накануне первой мировой
войны и напечатанные в полном виде в трудах Донского
политехнического института, мало доступном издании, не были оценены
должным образом. Вместе с тем они предшествовали схемам Гар-
дена-Юнга. А. Н. Лебедев в 1913 г. предложил схему брожения,
которая учитывала и расщепление гексоз на трехуглеродные
промежуточные продукты, и образование фосфорных эфиров в
качестве промежуточных продуктов, ведущих к конденсации и
образованию гексозодифосфата, который и превращался в спирт:
2СбН120б=2СН2 • ОН-СН. ОН - СНО+2СН2ОН-СО-СН2ОН
2CH2OH-CO-CH2OH+2HRP04=2C3H5RP04+2H20
2C3H502RP04=C6Hio04 (RPO4) 2
гексозодифосфат
C6Hio04(RP04)2+H20=C2H50H+C02+C3H5RP04+RHP04.
210

Основную роль в этой схеме играл диоксиацетон, но в фосфо-
рилированном виде. Его конденсация приводила к образованию
гексозодифосфата, последний, нагруженный двумя фосфорными
группами, легко подвергался гидролитическому'расщеплению на
спирт и углекислоту с образованием нового диоксиацетонфосфата.
Введение Гарденом и Юнгом новой суммарной схемы
спиртового брожения, а также введение в практику исследований
бесклеточных препаратов позволило им развить представления о
конкретных промежуточных соединениях, образующихся в этом процессе.
Гардену и Юнгу удалось идентифицировать гексозодифосфат. Они
считали, что он существует в форме фруктозодифосфата. Это
соединение получило наименование «эфир Гардена—Юнга», фруктозо-
1,6-дифосфат, который, однако, не привлек внимания
исследователей. Гораздо более перспективны для объяснения процессов
разложения углеводов казался открытый в 1916 г. Р. Робисоном глюко-
пиранозо-6-фосфат, получивший наименование «эфир Робисона».
Однако в 1918 г. Нойберг показал, что если в процессе выделения
фруктозо-1,б-дифосфата из дрожжевого экстракта последний
подкислить, то вместо эфира Гардена—Юнга происходит выделение
другого эфира — фруктофуранозо-6-фосфата, который назвали
«эфир Нойберга».
Таким образом, к 20-м годам XX в. исследования процессов
анаэробного и аэробного разложения углеводов опирались на
достаточно прочную концептуальную систему — представления об
образовании трехуглеродных промежуточных продуктов
распада и фосфорных эфиров промежуточных продуктов различного
строения. Кроме того, они опирались на растущий методический
арсенал. Помимо препаративных методов выделения различных
компонентов зимазного комплекса, развитие получил метод
диализа, который привел к открытию коферментов. Использовались
ингибиторы обменных процессов — йодуксусная кислота и
различные фториды, избирательно подавляющие разные ступени
процесса. Суммарные схемы расчленялись на все более и более
достоверные последовательности отдельных реакций.
Дальнейшая расшифровка деталей этих процессов происходила
уже после первой мировой войны, на следующем этапе развития
биохимии.
Однако еще одно принципиальное достижение в изучении
углеводного обмена было связано с формированием представлений об
участии коферментов как обязательных компонентов ряда
ферментативных процессов, причем компонентов универсальных,
типичных как для брожений с участием дрожжевых или
бактериальных клеток, так и для гликолиза в мышечной ткани.
После того как в 1906 г. А. Гарден и У. Юнг показали, что
фильтрованием через свечу Шамберлана зимазу Бухнера можно
разделить на два компонента, каждый из которых утрачивал
активность, но при соединении вновь обретал ее, термостабильный
фильтрат привлек пристальное внимание сразу многих биохимиков.
Это соединение, в 1923 г. по предложению Г. Эйлера и К. Мюрбека
14*
211

СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ
ВИНОГРАДСКИЙ
(1856-1953)
названное козимазои, вызвало
поток исследований,
изменивших представления о природе и
характере ферментов вообще и
усложнивших проблему
брожений, так как участие кози-
мазы требовало специальных
объяснений.
В 1915 г. Эмбден из
мышечного гомогената выделил
ферментный препарат, который
катализировал превращение гек-
созодифосфата в молочную
кислоту. После этого идея
параллельного изучения процессов
образования спирта при
брожении и молочной кислоты при
гликолизе в мышцах получила
практически повсеместное
признание. В 1917 г. она получила
и энзимологическое
подтверждение. О. Мейергоф показал, что
для превращения гликогена в
молочную кислоту при помощи
мышечного сока также
необходим кофермент, близкий по своим свойствам козимазе Гардена —
Юнга.
Эти исследования были продолжены уже на новом этапе и на
новом методическом и теоретическом уровне. Они укрепили
тенденцию поисков унифицированных систем и структур,
обеспечивающих жизнедеятельность в самом широком понимании. Поиски
биохимического единства как одного из закономерных
проявлении клеточной организации имели важные общебиологические
последствия. Оказалось, что объяснение потрясающей
индивидуальности всех представителей мира живого, необычайного
разнообразия его форм функционально может быть уложено в
достаточно ограниченную систему общих схем обмена веществ.
Это положение устраивало далеко не всех биологов. Опять начали
получать распространение суждения об «упрощениях», которые
привносят в биологию биохимики.
Свидетельством в пользу этих взглядов считали некоторые
открытия, в дальнейшем, однако, прекрасно вписавшиеся в
унифицированные биохимические схемы. Но в момент своего появления
они воспринимались как возможное доказательство того, что мир
живого и чисто химически устроен сложнее, чем это следовало из
работ биохимиков конца XIX в.
Главнейшим из таких открытий было открытие С. Н. Виноград-
ским явления хемосинтеза в 1887 г. Работая в ботанической
лаборатории Страсбургского университета под руководством А. де
212

Бари, пользуясь методом монокультуры, он детально изучил
цитологию, морфологию и физиологию серо- и железобактерий (см.:
[87]). При этом он объяснил исчезновение-капелек серы из клеток-
серобактерий ее окислением, что обеспечивало жизнедеятельность
клеток. Он писал: «Энергетика серобактерий основывается на
окислении серы. . . Окисление серы. . . сопровождающееся
образованием серной кислоты, эквивалентно по энегетике дыхательному
акту» [88, с. 46—47]. Виноградский назвал этот способ получения
энергии клеткой «минеральным дыханием», а в 1922 г. заменил
его на термин « аноргоксидация». В последующем употреблялись
термины «хемосинтез» — по аналогии с фотосинтезом, «хемоавто-
трофия», «литотрофия» и др.
Однако явление «минерального дыхания» очень быстро
оказалось включенным в биохимические конструкции. В 1916 —
1917 гг. О. Мейергоф получил данные, которые подтверждали
физиологическую аналогию между окислением минерального
соединения в клетке и окислением органического субстрата. При этом
Мейергоф, основываясь на разработанной им в 1913 г. концепции
энергетики обмена веществ, изучение «минерального дыхания»
сразу связал биоэнергетическим процессом. Мейергоф также
без колебаний выдвинул идею общности биохимических
механизмов всех центральных процессов обмена веществ.
Концепция единства клеточной организации не только открыла
путь к поискам «многообразия единства», но позволила, опираясь
на допущение распространения данных, полученных на
филогенетически и онтогенетически удаленных типах клеток, на всю
систему клеточной организации, создать единую, глубоко
детализированную схему обмена веществ — главнейшее достижение
классической биохимии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Использование методов химии для изучения биологических
объектов привело прежде всего к развитию органической химии
и химии природных соединений. Во-первых, в первой половине
XIX в. поток работ, связанных с выделением, идентификацией,
установлением элементного состава различных природных
соединений, был столь велик, что привел к возникновению феномена
«натуралистической» химии. В рамках этого направления
возможности химических методов позволяли осуществлять только
приблизительную «натуралистическую» классификацию природных
соединений. Лишь несколько групп были очерчены достаточно точно.
Во всяком случае, их выделение в дальнейшем было подтверждено
данными об их химической структуре. Основная же масса
классификационных ячеек была заполнена не столько на основании
четких химических характеристик веществ, сколько на внешних
совпадениях свойств их препаратов. При этом и критерии чистоты
этих препаратов не всегда были выдержаны достаточно строго.
Во-вторых, методы химии были использованы для
характеристики важнейших физиологических процессов, прежде всего
дыхания, затем пищеварения. Однако данные характеристики были
связаны лишь с суммарными эффектами этих процессов, без учета
их сложности и многоступенчатости.
В-третьих, методы химии в соответствии с достаточно прочными
иатрохимическими традициями использовались для решения
медицинских проблем. Кроме того, эти направления смыкались с
фармацией и фармацевтической химией, вместе с тем они обрели новые
возможности.
В результате в зоне взаимодействия химии с биологией и
медициной сложился комплекс научных направлений, формирование
которых было обусловлено прогрессом химии, с одной стороны,
и задачами биологии (прежде всего физиологии) и медицины —
с другой. Решающим фактором были теоретические и
практические достижения химии. Замена теории флогистона на
кислородную теорию создало условия для правильного истолкования
процессов горения и соответственно дыхания. Кислородная теория
позволила создать метод органического анализа сжиганием, что
открыло путь к установлению элементного состава органических
соединений. Создание доструктурных теорий органической химии
создало предпосылки для истолкования химических превращений,
которым подвергаются питательные и пластические вещества в
живых организмах. Возникли исходные представления о
фотосинтетических процессах, была стерта грань между царством растений
214

и царством животных на основе утверждения их химического
единства.
Однако прогресс химии и прямолинейное приложение ее
достижений к решению биологических и медицинских проблем не всегда
приводили к успеху. Более того, такое прямолинейное приложение
химических теорий к объяснению физиологических процессов
в ряде случаев вело в тупик. Прежде всего это касалось обменных
процессов. Теории радикалов, типов, унитарная теория
подталкивали к представлениям о химических процессах в организме как
одноактных превращениях. Теоретическая химия первой половины
XIX в. еще могла служить основой для создания представлений
об обмене веществ как сложной системе биокаталитических
процессов.
Однако дальнейший прогресс всех направлений в области
взаимодействия химии с биологией и медициной тормозился и по
чисто биологическим причинам. Существовало принципиальное
противоречие между универсальностью методов химии и
многоплановой индивидуализированностью биологических объектов.
Интегративные воздействия химических методик расплывались
при попытках обобщений из-за поражающего воображение
многообразия биологических объектов и форм.
Это противоречие было снято созданием клеточной теории.
Однако и возможности химии принципиально изменились.
Создание теории строения органических соединений открыло путь
к истолкованию промежуточных процессов обмена веществ.
Помимо этих важнейших принципиальных изменений прогресс
методов химии (развитие аналитической химии, возникновение
органического синтеза и т. д.), а также успехи экспериментальной
биологии содействовали модификации структуры всей области
взаимодействия химии и биологии.
При анализе происходящих структурных изменений важно
проследить, имела ли место преемственность между
сложившимися к середине века биохимическими направлениями и
структурными единицами той биохимии, которую мы определяем как
классическую.
Важнейшим результатом применения методов химии для
исследования биологических объектов было изучение химического
состава последних, выделение и анализ входящих в них химических
веществ. Подобного рода исследования составили в начале XIX в.
одно из важнейших направлений именно органической химии.
Позднее началось разделение органической химии и собственно
химии природных соединений. Если в органической химии
«натуралистическая» компонента постепенно замещалась проблемами
теоретическими, а также главным образом вопросами
превращения одних органических соединений в другие (что стало
методологической основой органического синтеза), то в химии
природных соединений «натуралистические» подходы приобрели
новое содержание. Изучение природных соединений стало
самостоятельной задачей, но химия природных соединений сохранила
215

структурные связи с биологией. В дальнейшем эти связи
подвергались достаточно самостоятельным перегруппировкам уже вне
зависимости от органической химии. Последняя
трансформировалась в химию соединений углерода, сохранив лишь
иерархическую связь с биологией.
Однако в самой структуре химии природных соединений
произошли существенные изменения, прежде всего в самой
классификации природных соединений. Весь ряд веществ, входящих в состав
различных живых организмов, стал подразделяться по разным
принципам. Первоначально наибольшее внимание привлекали
две группы веществ. Первая — вещества наиболее типичные для
живых организмов вообще, наиболее широко распространенные,
классифицируемые внутри собственных групп. К ним относились
белки, углеводы, жиры. Вторая группа представляла собой
достаточно пестрый набор соединений, очень разных по своей природе,
которые накапливались в различных организмах, органах или
тканях растительного или животного происхождения. Наличие этих
веществ рассматривали как дополнительную химическую
характеристику объектов, из которых их выделяли.
Однако уже с середины XIX в. среди веществ, полученных из
живых организмов, особое внимание стали обращать на
соединения, которым отводили наиболее важную роль в осуществлении
тех или иных физиологических функций. Примером может
служить изучение красящего вещества крови. В 1853 г. Л. Тейхман,
экстрагируя высушенную кровь хлористым натрием и ледяной
уксусной кислотой, получил кристаллы красящего вещества крови,
которое он назвал «гемином». Это было важное открытие, так как
к тому времени сложилось представление о красящем веществе
крови как о сложном белке. Во всяком случае, так считал Й. Я. Бер-
целиус, вводя термин «гематоглобулин», и Л. Леканю,
называвший белок крови «гематозином». Эти предположения были
основаны на наблюдениях К. Б. Рейхерта, открывшего гемоглобин
и кристаллические белки вообще, а также Ф. Л. Хюнефельда
и О. Функе.
На протяжении 1862 — 1864 гг. Ф. Гоппе-Зейлер и Д. Стоке
показали, что окрашенный белок крови представляет собой
сложное тело, состоящее из белковой части и неизвестного по природе
окрашенного соединения, которое и было гемином Тейхмана.
Гоппе-Зейлер и Стоке обнаружили, однако, что функция переноса
кислорода выполняется гемоглобином посредством обратимого
окисления и восстановления его гематинового компонента. Это
привлекло особое внимание химиков к гемину, и в 1913 г. В. Кюс-
тер установил его эмпирическую формулу, окончательно
подтвердив, что в его состав входит железо.
Между тем к 1870 г. идея о переносчике кислорода, функцию
которого должен был выполнять железосодержащий белок —
гемоглобин, была окончательно принята. Именно в этот период для
изучения окрашенных соединений начали широко использовать
созданный Г. Кирхгофом и Р. Бунзеном спектроскоп. И уже в 1884 г.
216

Ч. Мак-Манн открыл новые соединения, которые, как оказалось
много позднее, играют не менее важную роль в дыхании, чем
гемоглобин. Он описал еще вещества, которые назвал гисто- и миоге-
матином. Лишь через десятилетия Д. Кейлин показал, что гисто- и
миогематин Мак-Манна были цитохромами.
История изучения этих соединений показывает, насколько
менялась химия природных соединений на протяжении второй
половины XIX в., смыкаясь с классической биохимией через
задачу истолкования функций тех или иных соединений в клетке
и организме. Через биохимию она обогатилась новым важнейшим
понятием: физиологическая (или биологическая) активность.
Введение этого понятия создало иную ситуацию. Некоторые
новые вещества были открыты по признаку их биологической
активности. Попытки выделения или идентификации некоторых
веществ были предприняты на основании лишь того факта, что
в организме проявлялась активность отдельных соединений,
близкая «лечебному эффекту» фармацевтических препаратов.
Наиболее впечатляющим было открытие витаминов. Идея, что
в пищевых продуктах должны помимо белков, углеводов и жиров
содержаться еще какие-то дополнительные вещества, сложилась
уже в конце XIX в. Однако ее окончательному оформлению мешали
представления о «дефицитах солей». Но после работ Н. И. Лунина,
который в 1881 г. установил, что диета, состоящая из белков, жиров
и углеводов, даже при добавке всех необходимых солей (таковым
он считал набор солей молока) не является полноценной, вопрос
о существовании каких-то неизвестных, скорее всего органических
соединений, присутствие которых обязательно для нормального
функционирования организма, уже не снимался.
Поэтому в 1890-х годах открытие К. Эйкмана, что болезнь бери-
бери связана с неполноценной пищей и что вещество, необходимое
организму, содержится в оболочке риса, фактически стало
исходным пунктом новой программы — выделения этого
физиологически активного вещества (или поиска и выделения всех подобных
физиологически активных веществ). Эта программа успешно
реализовалась Ф. Г. Гопкинсом, который в 1911 г. сформулировал
теорию о «дополнительных факторах питания». Очень важно, что
Гопкинс в число дополнительных факторов включил хорошо
известные к тому времени аминокислоты — вещества, из которых
строились белки. Он показал, что некоторые из них отдельные
организмы не могут синтезировать, а должны получать с пищей.
Тем самым теории «дополнительных факторов питания» был
придан достаточно общий характер. Это необходимо подчеркнуть,
так как одновременно с работами Гопкинса польский ученый
К. Функ, работавший в Лондоне, сформулировал концепцию
витаминов и ввел новое понятие — авитаминоз.
Гопкинс, безусловно, не только был пионером в новой области.
К его заслугам можно отнести и создание более общего
принципа — понятия о дополнительных факторах питания. Однако
Функ, автор терминов «витамины» и «авитаминоз», приобрел го-
217

раздо большую известность. Он активно работал потом в
сфере витаминной промышленности, для которой сделал очень
много. Кроме того, уже за рамками изучаемого нами периода
были выполнены работы, показавшие, что имелись глубокие
основания для выделения в особую группу тех веществ,
которые Функ и назвал витаминами. Они обладали специфической
физиологической активностью, обеспечивая, в частности,
нормальное функционирование ряда ферментных систем.
Другим направлением, которое также привело к открытию
необычайно важных физиологически активных соединений, было
изучение желез внутренней секреции и вообще секреторных
процессов в организмах, с одной стороны, и причин возникновения
некоторых «загадочных» болезней — с другой.
Термин «внутренняя секреция» был введен К. Бернаром в
1853 г. и сразу был связан с выделением специальными органами
определенных химических веществ — в конкретном случае
глюкозы в кровь. Однако изучение ряда заболеваний, особенно Т. Ад-
дисоном в 1855 г. заболевания, получившего название «аддисоно-
вой болезни», привело к мысли, что некоторые заболевания
вызываются нарушением функций отдельных желез, которые
анатомически были изучены достаточно хорошо, но физиологическая
функция которых оставалась неясной. Ряд открытий (Ш. Броун-
Секара, У. Галла, Т. Кохера, В. Хорсли, М. Шиффа и др.) привел
к заключению, что железы внутренней секреции явно обеспечивают
нормальное функционирование организма, а нарушение их
деятельности ведет к тем или иным патологическим проявлениям,
что очень важно — весьма характерным и даже воспроизводимым
в эксперементе (при удалении соответствующих желез).
Утверждению концепции, что эти изменения обусловлены какими-то
конкретными химическими соединениями, мешала получившая в те
годы широчайшее распространение теория микробной природы
болезней. В то же время в свете этих наблюдений должна была
получить объяснение и теория, рассматривающая в качестве
причины болезней токсические вещества. Обе эти теории
были очень хорошо подтверждены многочисленными
наблюдениями, в принципе они были верны. Однако сам уровень развития
биохимии требовал еще формулировки понятия об обменных
патологиях. И работы по нарушению функций желез внутренней
секреции были важным шагом в этом направлении.
Представления о том, что болезни, связанные с нарушением
функций желез внутренней секреции, обусловлены нарушением
выделения каких-то химических соединений, была высказана
М. Шиффом еще в 1858 г. Но прямо физиологическое
(подчеркнем — не химическое) "подтверждение этому было получено лишь в
1891 г. Д. Мурреем, который лечил микседему вытяжками
щитовидной железы овец.
Постепенно накапливались данные о функциях других желез.
О. Минковский и Й. фон Меринг в 1889 г. сделали первые
шаги в изучении функций поджелудочной железы, сделав важные
218

наблюдения, связывающие возникновение диабета с их
нарушением. Здесь характерна одна деталь, показывающая условия, в
которых утверждалась редукционистская методология и идеология
рождающейся биохимии. Минковский и Меринг связали
возникновение диабета не с прямым нарушением функций
поджелудочной железы, а с повреждением нервных центров ее во время
эксперимента. Этот вывод привел к попыткам и другие анологичные
случаи объяснить не с биохимических позиций, а физиологически,
связывая их с системными нарушениями в целом организме
(в данном случае, как и в других, с нарушениями нервной
системы).
Сдвиги произошли после изучения Д. Оливером функций
надпочечников. Получив из них экстракт, он с помощью физиолога
Э. Шефера (который позднее стал подписываться Шарпи-Шефер)
показал, что введение этого экстракта в организм приводит
к резкому повышению кровяного давления. В 1894 г. они
опубликовали статью, в которой описали опыты, неоспоримо
доказывающие, что экстракт из коры надпочечников обладает четким
физиологическим действием. Уже в 1901 г. активное начало этого
экстракта было выделено Дз. Такамине и Т. Б. Олдричем. Успех
был обусловлен, вероятно, прежде всего тем, что активное
вещество — адреналин (или эпинефрин) было наиболее простым
среди всех в дальнейшем открытых гормонов. В 1904 г. адреналин
был синтезирован Ф. Штольцем, а в 1905 г. — Г. Дэкином.
Вслед за этими открытиями последовало создание общей
концепции гормональной активности. Она была заложена работой
У. Бейлиса и Г. Старлинга, опубликовавших в 1902 г. классическое
исследование механизма секреции активного начала
панкреатического сока. В 1905 г. Старлинг сформулировал в своей Круниан-
ской лекции идею химического контроля за функциями организма.
Он ввел при этом и термин «гормон».
Однако и открытие гормонов, и изучение дополнительных
факторов питания на первых порах рассматривались скорее как
достижения физиологии, чем биохимии. Подчеркнем вместе с тем,
что они по своим методическим параметрам вписывались в
традиции трансформирующейся, меняющейся химии природных
соединений.
В свете сказанного выше понятной становится судьба двух
очень значимых в первой половине XIX в. направлений, связанных
с использованием методов химии для изучения растительных и
животных организмов, а именно фито- и зоохимии. Хотя их
существование поддерживалось открытием и изучением алкалоидов (для
случая фитохимии), настойчивых, хотя и не всегда
последовательных исследований химического состава крови, лимфы, слюны,
мочи и т. п. (для случая зоохимии), они постепенно оказались
замещенными теми направлениями химии природных соединений,
которые были связаны с выделением и изучением промежуточных
продуктов обмена веществ. Эти направления складывались
постепенно, первоначально вне связи с изучением собственно обмена
219

веществ. Мало того, достаточно долго просуществовало деление
биохимии (именно биохимии, в отличие от химии
физиологической) на статистическую и динамическую биохимию, хотя
термины «статика» и «динамика» в данном контексте понимались
иначе, чем в применении к химии.
Эта трансформация фито- и зоохимии происходила постепенно,
она шла параллельно трансформации физиологической химии.
Однако еще в середине XIX в. ряд открытий знаменовал начало
изменений. Так, в 1841 г. Э. Юри обнаружил, что при введении в
организм с пищей бензойной кислоты в моче появляется гиппу-
ровая кислота, появление которой можно было объяснить только
соединением бензойной кислоты с глицином. Это было первое
свидетельство в пользу возможности синтезов в животном организме.
Ранее полагали, что в организме животного происходит только
расщепление органических веществ. Теперь этот взгляд оказался
поколебленным.
Такого рода наблюдения вызывали повышение интереса ко
всем веществам, которые обнаруживали в тканях организмов.
Возникала возможность сопоставления отдельных веществ с целью
определения их генезиса. И если первоначально такие попытки не
выходили за пределы составления суммарных балансовых схем
обмена, куда включали некоторые относительно просто
устроенные вещества, такие, как мочевина, мочевая кислота или таурин,
с целью сведения баланса в этих уравнениях, то постепенно
все большее внимание обращали на возможности объяснения
появления тех или иных веществ в организмах не только
в процессе разложения, но и в результате синтетических или
обменных реакций.
Агрохимия сохранилась как структурная единица, но изменила
свое содержание в соответствии с описанными выше
перегруппировками в структурах фито- и зоохимии.
Наиболее существенным изменениям подверглась
физиологическая химия. Весьма распространены две точки зрения на ее
историческое положение. Одна рассматривает физиологическую
химию как самостоятельную структурную единицу, которая про-
* должает существовать до настоящего времени, охватывая сферу
знаний о всей совокупности обменных процессов и биохимических
функциях отдельных органов. До сих пор выходят из печати
руководства, называемые «Основы физиологической химии» или
«Курс физиологической химии». Однако при ближайшем
рассмотрении этих курсов, а также даваемых в них определениях
физиологической химии становится ясно, что сейчас провести четкую
грань между тем, что именуется в них физиологической химией
и биохимией, понимаемой как изучение обмена веществ,
представляющего собой систему сопряженных
биокаталитических процессов, практически невозможно. Вместе с тем
лишь условно можно провести историко-логическую линию от
физиологической химии XIX в. к этой современной
физиологической химии.
220

Во всяком случае, понимание физиологической химии XIX в.
как науки о суммарных химических эффектах физиологических
процессов позволяет определить историческое место
последней.
Вторая точка зрения рассматривает физиологическую химию
XIX в. как прямую логическую предшественницу классической
биологической химии. Это также требует определенных оговорок.
Прежде всего та химия, которая использовалась как фундамент
физиолической химии, резко отличалась от химии, легшей в основу
классической биохимии. И дело не только в создании теории
строения органических соединений или возникновения
органического синтеза. Около 1860 г. произошла существенная
трансформация химии в целом: усилиями в основном молодых
химиков-органиков была завершена унификация неорганической и
органической химии. Этот процесс интеграции теоретических основ
естествознания, охватив физику, через химию распространялся в сферу
биологии.
Возникла проблема редукционизма, упорно понимаемая
биологами как проблема сводимости законов биологии к законам физики
и химии, а физиками и химиками оцениваемая с чисто
методологических позиций — они в своей массе рассматривали
редукционистские подходы как эффективный методологический прием. В этих
условиях продолжал свое существование витализм, но на новой
основе: отрицании биологами редукционизма (сводимости) и их
желании иметь «свои», отличные от физических и химических
законы, объясняющие «жизнь» (а не развитие в широком
понимании этого слова).
В этих условиях в область физиологической химии был введен
новый объект — клетка. Это сразу исключило прямолинейные
суммарные подходы, так как суммарный эффект биохимических
процессов, протекающих в клетке, по крайней мере дополнялся
вопросами межклеточного химического взаимодействия. На самом же
деле редукция сразу была распространена на клетку — она стала
рассматриваться как сосуд, колба, в которой могли
осуществляться сложнейшие химические превращения.
Л. Пастер содействовал формированию представления о клетке
как об объекте именно биохимических исследований. Но его подход
был антиредукциони^тский: клетка для него, микробиолога, была
изолированным организмом, и его биохимия осталась
физиологической химией.Он не считал возможным вторгаться внутрь клетки,
полагая, что изучение ее физиологии самодостаточно для
выяснения и ее биохимии.
Эти противоречия служили предметом для размышления
биохимиков начала XX в., осознавших, что физиологическая химия
ушла в прошлое, а на ее месте сформировалась классическая
биохимия, удовлетворявшая требованиям и химиков, и наиболее
прозорливых биологов. Наиболее глубоко прочувствовал это
Ф. Г. Гопкинс, который в 1936 г. выступил с лекцией «Влияние
химического мышления на биологию». В ней он дал развернутую
221

характеристику процессов, протекавших в зоне взаимодействия
химии и биологии на протяжении XIX в.
Он говорил, что гений Либиха заложил основы современной
органической химии. Его большим желанием и руководящим
принципом в работе было стремление поставить химию на службу
физиологии животных и сельскому хозяйству. Это желание при
жизни Либиха не было выполнено в достаточной мере, и это
интересно с точки зрения историка, который должен разобраться,
почему в те годы, когда ум ученых был столь обострен, такая
перспективная область разрабатывалась столь немногими. Гопкинс
полагал, что в разделение химии и биологии вносили вклад
персональные отличительные черты лидеров мысли того времени. Либих,
например, будучи великим химиком, однако не имел биологической
подготовки и, по выражению Гопкинса, биологического чутья.
Когда он с большим энтузиазмом принялся применять свои
химические познания к живым растениям и животным, он часто
приходил к очевидно ошибочным выводам. Многие из его
теоретических положений были инстинктивно и правильно отвергнуты
биологической мыслью. То, что в его учении было действительно
существенно, из-за этого потеряло часть своего значения и
влияния. Может показаться странным, что влияние другой
гигантской фигуры того времени — Пастера вовсе не способствовало
сближению химии и биологии. Если Либих оставался химиком
в слишком большой мере, то Пастер, как только с неоценимой
пользой для науки вошел в биологию, сразу стал слишком
биологом по крайней мере в той степени, в которой он
присоединился к господствующему в то время убеждению, что деятельность
живых организмов можно понять только размышляя об организме
как целом. Все проведенные им анализы целостности были
малополезными. . .
Несмотря на размежевание между химией и биологией, в
последней существовало течение, которое предпринимало
разочаровывающие попытки раскрыть секреты живой клетки химическими
методами. Большинство биологов склонялось к тому, чтобы
отнести внутренние явления метаболизма к иллюзорным свойствам
некой субстанции, неподвластной надежному анализу. . .
Существовало распространенное мнение, что химические
исследования, которые затрагивают общую целостность протоплазмы,
могут иметь разве только химическую значимость. . .
Это был фон, конкретика которого все более определялась
привязкой реальных биохимических процессов к клетке. Прежде
всего это касалось расшифровки процессов дыхания. Если
исходная концепция дыхания — медленного горения, введенного в русло
новой химии А. Лавуазье, обобщенно связывала этот процесс с
целым организмом, то с середины века стало ясно, что дыхание
— это процесс, который локализован химически отнюдь не в
легких или крови, а по меньшей мере в тканях тела. В 1850 г. Георг
Либих, сын Ю. Либиха, показал, что в атмосфере, содержащей
кислород, изолированные мышцы лягушки сохраняют способность
222

сокращаться вдвое дольше, чем в атмосфере, лишенной кислорода.
Он сделал заключение, что это связано с дыханием мышцы, тем
более что способность сокращаться мышца теряла в атмосфере
водорода или диоксида углерода.
М. Траубе со всей определенностью утверждал, что работа
мышцы — это дыхательный акт. Но он определил и другие
функции дыхания, среди которых первой назвал образование клеток,
а затем уже мышечную активность и выделение тепла. Он говорил,
что «история кислорода составляет историю органической жизни».
Далее представления о тканевом дыхании эволюционировали
следующим образом. Обратимся снова к свидетельству Ф. Г. Гоп-
кинса. В 1933 г. в докладе, представленном Британской
Ассоциации содействия науке, он говорил о том, что в 1895 г. М. Фостер,
физиолог со способностью глубокого предвидения, изучавший
тканевое дыхание, и в частности уровень зависимости мышечной
активности от одновременного поступления кислорода,
сформулировал точку зрения того времени, которая выглядела следующим
образом. Кислород, поступающий в мышцу из крови, не
подвергается немедленному включению в окислительный акт, а включается
в вещество мышцы. Оно преобразуется в некоторый
протоплазменный комплекс, который отличает нестабильность. Этот комплекс,
как и все живые субстанции, следует рассматривать как
подвергающийся непрерывным изменениям, происходящим при его
образовании и при его разрушении. В процесах жизнедеятельности
преобладает последний механизм. В случае мышечной
деятельности рассматриваемый комплекс разрушается с выделением
энергии, необходимой для сокращения мышцы.
«Мы пока не можем проследить этапы, — комментирует
Фостер, — которые проходит кислород от того момента, когда он
проникает из крови в вещество мышцы, до того момента, когда он
выделяется, связанный с углеродом в виде углекислоты. Вся тайна
жизни скрыта в этом процессе, но в настоящее время мы должны
довольствоваться только знанием начального и конечного
состояний». И далее Гопкинс продолжает: «Я должен ограничить
обсуждаемую тему и поэтому в последующем остановлюсь на важности
молекулярной структуры для определения свойств живых систем.
Хочу, чтобы вы поверили, что и в этих системах молекулы
проявляют свойства, присущие их структуре, так же как это они делают
в лабораториях химиков-органиков. Эта тема, конечно, не нова,
но ее развитие иллюстрирует, как, впрочем, и развитие других
направлений, но, по моему мнению, лучше, чем другие
направления, прогресс биохимии. Не так давно один известный биолог,
верящий в протоплазму как живую субстанцию, писал: ,,Но
представляется очевидным, что живая протоплазма является не
обычным химическим веществом и поэтому может не иметь
молекулярной структуры в химическом смысле слова44. Такие представления
были широко распространены» 1.
1 Hopkins F. G. Presidental Adress // British Association Leicester Meeting. 1933.
P. 15.
223

Из этой пространной цитаты видно, что в конце XIX в.
центральный процесс обмена веществ — дыхание уже непосредственно
связывали с клеткой, но это делалось весьма своеобразно, Можно
говорить об определенном переходном этапе, когда прежние
представления пытались связать с очевидными, но слабо доказанными
и не всегда ясными фактами. Из цитаты хорошо видно, что
биохимия конца XIX в. еще не могла полностью отрешиться от схемы:
начальное и конечное состояние системы. В данном случае в
качестве такой системы выступала уже клетка, а не целостный
организм, как в золотой век физиологической химии. Вместе с тем
слова Фостера о стремлении проследить этапы, которые проходит
кислород от момента проникновения в клетку до образования
углекислоты, сопровождаются выразительным словом «пока»,
«пока не можем». Далее кислород, как это постулировалось
многими, связывается в протоплазме в некое химическое соединение,
но это соединение — живая протоплазма — «является не обычным
химическим веществом и поэтому не может иметь молекулярной
структуры в химическом смысле слова».
Конкретно Гопкинс имел в виду не Фостера, тот только
суммировал существовавшие представления. Носителями этих
взглядов были прежде всего Л. Герман и Э. Пфлюгер. Они уже
совершенно четко представляли, что химические вещества включаются
в обмен веществ, претерпевая при этом достаточно сложные
превращения. Они знали, что эти превращения обусловливались
химическими реакциями этих веществ и других компонентов
клеток и тканей. Пфлюгер уже в 1872 г. совершенно четко знал,
что количество поглощаемого организмом кислорода не зависит от
активности крови, а регулируется клеткой. Вместе с тем сложность
обмена веществ, с их точки зрения, была ограничена. Они не могли
сразу перейти от суммарных схем Либиха к концепциям,
допускающим, что клетка — это химическая лаборатория или химическая
фабрика с организованным циклом превращений химических
соединений. Вместо этого они допускали, что молекулы хотя и
превращаются в клетке или в «протоплазме», но это превращение
обусловлено гигантскими молекулами, которые как бы адсорбировали
вещество, трансформировали его и выделяли в окружающую
среду. При этом происходили и базовые процессы дыхания:
выделение энергии, необходимой для жизнедеятельности, образование
СОг и воды.
Л. Герман назвал эти молекулы «иногеном», Пфлюгер говорил
о гигантских молекулах, которые увеличиваются путем
полимеризации. Ту же концепцию развил и М. Ферворн, допустив
существование «живой протоплазмы», которую он назвал «биогеном».
Характерно, что и «иноген» Л. Германа, и «гигантские молекулы»
Э. Пфлюгера, и «биоген» М. Ферворна, по допущению создателей
этих гипотез,- были белками или белки по крайней мере играли
в их построении и осуществлении функций центральную роль.
Эти промежуточные концепции были ниспровергнуты тремя
открытиями (хотя темпы их восприятия научным сообществом
224

были разные). Первым из них было открытие Ф. Мишером
нуклеиновых кислот, но не только само по себе (хотя это было эпохальным
открытием), а и по использованной им методике. Он впервые
применил химические методы для выделения внутриклеточного
компонента — ядра. Этим был нанесен мощный удар по
представлениям о неорганизованной протоплазме, или
протоплазме-молекуле.
Вторым было открытие Э. Бухнером бесклеточного брожения.
Оно подорвало убеждение о значении целостной организации
клетки для осуществления обменных процессов, но, главное,
открыло путь для реализации всех преимуществ редукционистских
подходов к изучению обмена веществ в клетке.
Третьим было введение в биохимию представлений о
сопряженности биокаталитических реакций, сделанное А. Н. Бахом. Бах
основывался в своих гипотезах на работах русского химика
Н. А. Шилова, развившего представления о сопряженных
химических реакциях. Бах представил, что в процессах биологического
окисления может действовать подобный механизм — две
сопряженные биокаталитические реакции. Но эта схема имела гораздо
более широкое значение. По существу, все реакции обмена веществ
можно было в соответствии с ней представить как сопряженные
биокаталитические реакции. Тем самым вся конструкция
организации обмена веществ становилась на прочное химическое основание.
Представленная нами краткая реконструкция процесса
перехода от физиолого-химических концепций к подлинным биолого-
химическим не должна, однако, восприниматься как прямолинейно
прогрессивистская. Биохимия как самостоятельная, автономная
область науки стала развиваться именно как реакция на
промежуточные, «протоплазменные» схемы. Однако реальное воздействие
органической химии на эволюцию структуры области
взаимодействия химии и биологии наступило далеко не сразу после создания
теории строения и развития органического синтеза, которые были
лишь предпосылками возникновения классической биологической
химии.
Подлинная реализация возможностей органической химии в
биохимическом эксперименте и в истолковании его результатов
началась только на рубеже XIX—XX вв. после работ Э. Бухнера и
А. Н. Баха. Коснулась она и химии природных соединений,
создав фундамент для биоорганической химии как науки о
функциях физиологически активных соединений, прежде всего белков.
Это было связано с созданием пептидной теории строения белков
и работ Э. Фишера по изомерии полипептидов. Однако и этот
процесс был далеко не прямолинейным. Так, изучение
нуклеиновых кислот, приведшее к установлению их полимерного строения,
к определению входящих в их состав мономеров и структуры
последних, к пониманию различий между дезоксирибонуклеиновои
(тимонуклеиновой) и рибонуклеиновой кислотами, не закончилось
созданием представлений об их изомерии. Ф. Левин и У. Джекобе
в 1912 г. разработали «тетрануклеотидную гипотезу», ни словом
3£l5 A. H. Шамин
225

не обмолвившись о возможности свободного чередования нуклеоти-
дов. Это было тем более удивительно, что Ф. Левин работал в
лаборатории Э. Фишера и, прежде чем приступить к работе с
нуклеиновыми кислотами, много усилий отдал работе с белками. Он,
безусловно, знал о идеях Фишера относительно связи структуры
белков с их возможными биологическими функциями в клетке.
Наши представления о структуре области взаимодействия
химии и биологии в условиях развития клеточной теории будут
неполными, если мы не разберем феномен существования гисто-
и цитохимии как самостоятельных направлений.
Их прямое включение в структуру биохимии не совсем
оправдано исторически. Гисто- и цитохимия были обязаны своим
возникновением прогрессу органической химии красителей,
микроскопической техники, а также формированию цитологии. Но в своем
первоначальном развитии эти направления были гораздо теснее
связаны с гистологией, анатомией или патологической анатомией,
чем с биохимией. Гисто- и цитохимия преследовали сначала
главным образом морфологические, описательные и
классификационные цели. Лишь позднее, пройдя стадию гисто- и цитофизио-
логических исследований, они оказались способны к совмещению
с представлениями далеко продвинувшейся вперед биохимии.
Восприятию результатов гисто- и цитохимических исследований
препятствовала и концепция артефактов, которая резко снижала
доверие к результатам цитохимических экспериментов. Особенно
противились внедрению данных о существовании тех или иных
структур в протоплазме, открываемых с помощью цитохимических
методик, сторонники «биогена» и других подобных схем.
Лишь прижизненные наблюдения воспринимались основной
массой биологов благоприятно, но они, естественно, ничего не
могли дать для биохимических построений.
Однако появление гисто- и цитохимии как самостоятельных
направлений создало дополнительную связь между общей
биохимией и ее медицинскими направлениями.
Но прежде чем перейти к рассмотрению этих структур и
претерпеваемых ими изменений, кратко коснемся соотношения
биохимии с фармацией и фармацевтической химией. Эти
направления были традиционно сближены с органической химией и химией
природных соединений. Формирование классической биохимии
на рубеже XIX—XX вв. непосредственно на эти связи не повлияло.
Однако благодаря усилиям ряда биологов и химиков, среди кото-
* рых центральное место занимает П. Эрлих, была создана химио -
терапия.
Возникновение химиотерапии означало первый шаг к
интеграции биологической химии и фармации через познание механизмов
функционирования клеток и создание препаратов направленного
действия, блокирующих конкретные звенья обмена веществ
микроорганизмов, которые вызывают те или иные заболевания, а также
воздействующих на патологии, связанные с внутриклеточными
процессами в организме. Особое место впоследствии занимали

в этом работы, направленные на борьбу с вирусными
заболеваниями, раком, наследственными болезнями.
В этом направлении и в медицинской химии началось
движение, приведшее к возникновению медицинской биохимии.
Напомним, что медицинский комплекс в зоне взаимодействия химии и
биологии включал помимо медицинской химии также
патологическую и клиническую химию. Все эти три направления имели
специфические задачи.
Медицинская химия, пришедшая на смену иатрохимии на
рубеже XVIII—XIX вв., выполнила важную историческую функцию.
В ее рамках в медицину были введены теоретические основы
новой химии. Были предприняты первые попытки построить
нозологические конструкции, основанные на представлениях о
химических элементах, с применением органического анализа.
В рамках медицинской химии началось использование данных
физиологической химии для объяснения различных патологий.
Ко второй половине XIX в. в медицинской химии были уже
преодолены противоречия, связанные с натурфилософскими
толкованиями причин болезней. В медицинской химии на первый план
выдвинулись рационалистические направления. Это сопровождалось
усилением использования аналитических методов в клинике.
Вопрос о химической диагностике привел к формированию
клинической химии, реальное возникновение которой не было связано
с использованием теоретических представлений физиологической
химии для целей диагностики, а было обусловлено прежде всего
эмпирическими исследованиями. Однако эти исследования с самого
начала имели целевую направленность: методы химии в
клиническую медицину стали вводиться осознанно. Первые попытки в
первой половине XIX в. наладить химические методы диагностики
эпидемических заболеваний не были удачны, однако были
получены данные об обменных болезнях, причины которых до этого
вообще известны не были.
Во второй половине XIX в. клинико-химические исследования
приобрели систематический характер. Отметим при этом, что
некоторые данные, полученные в биохимических экспериментах и
имевшие, как впоследствии оказалось, принципиальное значение
для медицины, не были оценены. Наиболее важным достижением
клинической медицины этого периода следует считать введение
практики систематических клинических анализов. В Германии
Э. Галленворден, в России Д. И. Кошлаков начали разработку
систематических методов анализа мочи с диагностическими
целями. Структурных изменений клиническая химия в этот период не
претерпела, но точность химических методов, введение
определенных патофизиологических концепций нельзя не отметить. Это
относится и к тому направлению, которое получило название
патологической химии и которое фактически частично вошло
в структуры клинической медицины, частично — медицинской
химии. Однако прогресс биохимии в целом еще не сказался на
формировании биохимических концепций болезни. Представления
К»
227

об обменных болезнях, о биохимических изменениях, которые
сопровождали различные заболевания микробного или вирусного
происхождения, еще не получили широкого развития.
Таким образом, этот комплекс претерпел скорее
количественные изменения, нежели качественные: расширилась практика
использования химических методов в клинике, происходило
накопление новых фактов в области медицинской химии. Самым
существенным было «растворение» патологической химии в
смежных направлениях — медицинской и клинической химии.
Подчеркнем, однако, что роль медико-химических
исследований как стимула дальнейшего развития биохимии, а так же как
фактора, существенно влияющего на институционализацию
биохимии, не только не уменьшилась, но скорее возросла.
Таким образом, структура всего комплекса научных
направлений, сформировавшихся в зоне взаимодействия химии с биологией
и медициной, подверглась существенным изменениям.
Центральное, интегрирующее положение в этом комплексе физиологическая
химия уступила биологической химии. Эта центральная структура
объединила ориентированные на решение ее специфических
задач смежные направления. Важнейшими среди них были
органическая химия — теоретическая основа методических структур
биохимии, а также химия природных соединений, в рамках
которой уже были поставлены вопросы о связи химической структуры и
биологической функции отдельных соединений, входящих в состав
живых организмов, т. е. созданы предпосылки для
формирования в будущем биоорганической химии. В этот же комплекс
входили фармация и фармацевтическая химия с химиотерапией.
Возникновение классической биохимии создало условия для
изменения структуры этих направлений благодаря открытию обменных
патологий, а также возможностей связать те или иные эффекты
лекарственных препаратов с биохимическими механизмами или
знанием физико-химического состояния клеток.
Самым существенным было то, что в рамках этой новой
структуры сложилось новое поле логических возможностей для развития
когнитивной структуры, принципиально отличающейся от
когнитивной структуры физиолого-химического комплекса первой
половины XIX в. Это отличие сводилось к появлению собственных
обобщений, собственной методологии, имевших
общебиологическое значение. Прямая зависимость от методов химии как
структурообразующих факторов была существенно трансформирована
дополнением их возможностями, но и ограничениями
биологического эксперимента. Стратегия биохимических исследований
существенно изменилась.
Все эти возможности предопределили дальнейшее развитие
классической биохимии. Структурно реализация этих возможностей
выражалась в нарастании интегративных процессов в достаточно
сложном комплексе наук в зоне взаимодействия химии с биологией
и медициной с заменой объектного структурирования на
последовательную реализацию четкого иерархического принципа.
228

Структура биохимии в начале XX в.
Для того чтобы пояснить тенденции намечавшихся перемен,
рассмотрим структуру биохимии в соответствии с представлениями
Э. Абдергальдена, которые нашли отражение в шестом издании
его учебника, вышедшего в 1931 г. Прежде всего отметим
характерную деталь: он свой учебник называл «Учебником
физиологической химии». Однако мы не найдем в нем прямого определения
этого термина. Знакомство же с первой, вводной, главой курса
показывает, что в термин «физиологическая химия» автор
вкладывает совершенно новый смысл (поскольку первое издание его
учебника появилось еще в конце прошлого века, можно было
подумать, что название — это результат нежелания нарушать
преемственность в последовательных изданиях популярного
руководства, однако далее вы увидите, что это совсем не так).
Так почему же пользуется термином «физиологическая химия»
Абдергальден? Начав с совершенно правильного положения, что
«по всем данным современной науки живые организмы целиком
подчинены действию закона сохранения материи и энергии»,
и раскрыв биохимический смысл этого положения, Абдергальден
229

пишет: «Прием пищи и ее усвоение предполагают наличность
определенных органов. Форма этих органов оказывается
изумительно приспособленной к характеру пищи и ее источникам.
Прежде чем стать составной частью клеток, пища подвергается
целому ряду изменений. Для этого у организмов есть особые
аппараты, чрезвычайно разнообразные».2 Но далее Абдергальден
ставит ряд вопросов, казалось бы уводящих в сторону от прямых
задач учебника: «В физиологии, напротив, до сих пор все еще
слишком мало эволюционизма (курсив Э. А.). Что мы можем
противопоставить филогенезу и онтогенезу морфологии в смысле
соответствующей интерпретации функциональных явлений? В
настоящее время лишь очень немногое. Есть ли в зоологическом
ряду эволюция в отношении сложности клеточных веществ?
Представляют ли, например, белки низших организмов более
простые вещества, чем протеины высших животных?
Усложняются ли те или иные клеточные процессы у высших организмов
по сравнению с низшими или нет? Можно ожидать уже a priori,
что многоклеточному организму для обеспечения определенных
функций нужно гораздо больше аппаратов, чем одноклеточному.
Углубленные сравнительно физиологические исследования,
опирающиеся на химическую и физическую методику, несомненно
могли бы пролить свет на те или иные клеточные процессы. Мы
знаем, что у всех живых существ процессы обмена веществ
в самых различных клетках имеют ряд общих черт. Наряду с
общими чертами есть также и особенности. Какова их роль? Каково
их значение для отдельного организма? В чем сказывается их
действие? Чрезвычайно интересно, например, что у рыб, амфибий
и млекопитающих (и у человека) конечным продуктом белкового
обмена является мочевина, тогда как у пресмыкающихся и у птиц
из тех же исходных материалов образуется не мочевина, а мочевая
кислота. . . Нас не может удовлетворить простое констатирование
факта, что животные одного класса выделяют мочевину, а
животные другого класса — мочевую кислоты. Мы решаем, что должны
существовать какие-то особенности, связанные с местом (или
местами) образования этих продуктов обмена. Как возникли эти
особенности? Мы видим, что вопросы бесконечны» 3.
Этот обширный пассаж показывает, что Абдергальден
стремился подчеркнуть общебиологическое значение биохимических
исследований. Он ощущал, что биохимия не просто мост между
химией и биологией, что она не периферийная наука, что ей по
силам не только решать важнейшие общебиологические проблемы,
но она обязана выдвинуть их в число своих центральных задач.
Другими словами, он отдавал себе полный отчет в том, что на
основе биохимии может быть осуществлен важнейший
интеграционный процесс, который должен объединить биологию, химию и
2 Цит. по: Абдергальден Э. Учебник физиологической химии. М.: Биомедгиз, 1934.
С. 9.
3 Там же. С. 9 — 10.
230

физику в единую систему, что биохимия должна связать в единую
когнитивную структуру органическую и неорганическую ветви
природы.
Но он этот процесс обосновывал теоретическими положениями,
заимствованными из современной ему биологии. Он еще не
предполагал, что сама биохимия сможет сформулировать ряд постулатов,
имеющих общебиологическое значение.
Соответственно и структура биохимии в его учебнике (она
в основном суммировала достижения рассматриваемого нами
периода — до начала XX в. — 20-е годы XX в.) была ограничена
изучением обмена веществ и закономерностей его протекания
в клетке. Структура биохимии, по Абдергальдену, отличается тем,
что она не предусматривает проведения жестких граней между
статической и динамической биохимией. Изучение строения вновь
открываемых составных частей клеток он сразу ставит в прямую
связь с их возможными функциями в системах биокаталитических
обменных реакций. Однако и данные физической химии,
используемые для решения биохимических задач, оказываются
подчиненными цели воссоздания общей картины обмена веществ. Лакуна
между молекулярным уровнем — системами реакций обмена
веществ и клеточным уровнем оказывается не заполненной. Решение
чисто химической задачи — восстановление систем и
последовательностей обменных реакций — оказывается самодостаточным.
Такая биохимия, естественно, более тесно связана с
физиологией, чем с общей биологией или биологией клетки. Это объясняет
и большую ориентированность прикладной биохимии на решение
практических задач медицины, а следовательно, и более тесную
институциональную связь с медициной, чем с общей биологией.
Но исторически это обусловлено необходимостью окончательного
утверждения возможностей и прав редукционистской методологии.
Вез этого вопрос, скажем, биохимии наследственности или вопросы
соотношения биохимии и морфологии (на рубеже XIX—XX вв.
ставился вопрос о соотношении физиологии и морфологии) не
могли быть решены. Период формирования и развития
классической биохимии привносил в область биологии новую методологию,
чем значительно расширил методологический арсенал этой науки.
Однако, как мы только что видели, Абдергальден ставил
перед биохимией эти задачи или, во всяком случае, включал
биохимию в круг наук, обязанных их решать. Но как же реально
мыслилось их решение в рамках биохимии? В более чем 800-стра-
ничном учебнике только одна страница уделена вопросам
биохимических исследований наследственности. Они сводятся при этом
лишь к проверке закона расщепления Г. Менделя со ссылкой на
изучение активности каталазы и содержания витамина А у
некоторых сортов кукурузы и данные по расщеплению этих
биохимических признаков при скрещивании. Трактовка же изменений
наследственности с точки зрения биохимических характеристик
выглядела так: «Мы видим, насколько неправильно рассматривать
отдельные организмы как нечто раз навсегда данное. Конечно,
231

весь обмен в организме и состояние клеток и жидкостей, его
составляющих, подвергаются очень значительной регуляции.
Однако это еще не значит, что невозможны при некоторых
обстоятельствах значительные уклонения от определенного равновесия
в ту или другую сторону даже без того, чтобы это вызвало какие-
либо заметные нарушения его функций» 4. Другими словами,
решение проблем наследственности предполагалось также в
системе представлений о системах обменных реакций. Это было
правильно лишь в том смысле, что основными регуляторами обменных
процессов являются биокатализаторы-ферменты, биосинтез
которых, как мы теперь знаем, определяется генетически. Но в
постановке этого вопроса в то время акцент был перенесен на изменения
обмена, а не на причины этих изменений. Общебиологическая
значимость таких стратегических установок не только была слабо
обоснована, но и ориентированы они были на изучение явлений,
исключенных из эволюционного процесса и связанных с
индивидуальным развитием.
Подходы же к изучению проблем эволюции виделись так:
«Надлежит исследовать, не получат ли наши представления об
эволюционном процессе, устанавливающие определенные
взаимоотношения между отдельными видами, известное
подкрепление также и с точки зрения химического строения
отдельных веществ, входящих в состав клетки, или отдельных
процессов обмена веществ. Не встречаемся ли мы в развитии
отдельного индивидуума с возвратами в структуре строительных веществ
и в процессах обмена, имеющими филогенетическое значение?» 5
Этот подход также нашел в дальнейшем развитие в филогенетике,
а еще позднее в геносистематике.
Здесь на первый план выдвинулись две достаточно
формальные структуры, которые, однако, существуют до сих пор и которые,
хотя это исторически мало оправдано, многие рассматривают как
вытекающие из структур, составляющих содержание фито- и
зоохимии. Это биохимия растений и биохимия животных. Все, что
не укладывалось в структуру общей биохимии, а также многое,
что составляло именно ее элементы, стали относить к области
биохимии растений или животных. Создались и определенные
«силовые линии», сближающие первую с химией природных
соединений и агрохимией, например, а вторую — с общей
биохимией, физиологией и медицинской биохимией. Последняя,
впрочем, может рассматриваться как порождение именно биохимии
животных, с одной стороны, а с другой стороны — задачи
медицинской биохимии нередко перемещались в процессе своего
решения в сферу биохимии животных. Кроме того, начала интенсивно
развиваться биохимия микроорганизмов, превратившаяся
постепенно в важнейшее поле биохимического эксперимента.
Но наиболее важным структурным изменением, затронувшим
4 Там же. С. 717.
5 Там же.
232

непосредственно биохимию, стало формирование энзимологии —
науки о биокатализаторах и биокаталитических процессах.
Насколько глубоко осознавались возможности этого
направления, свидетельствует практически забытая сейчас статья
американского биолога Л. Троленда, опубликованная в 1917 г. и
суммирующая все взгляды исследованного периода. Он прямо указал,
что «концепция энзимного воздействия или специфического
катализа предусматривает определенное общее решение для всех
основных биологических загадок: тайн происхождения живого
вещества, источника его изменений, механизма наследственности
и развития представлений о принципах регуляции в живой
природе» 6.
Характерно, что Троленд основывал свои прогнозы на
достижениях химии и физики, причем насколько далеко простирались
эти прогнозы, показывает следующее его высказывание:
«Очевидно, что общая теория катализа, представленная в общих чертах,
применима к энзимному воздействию, которое определенно зависит
от осаждения или адсорбции реагирующих веществ на поверхности
коллоидных частиц. Такая адсорбция, молекулярный механизм
которой очень понятно представлен Лэнгмюром, будет иметь
тенденцию к специфичности, и чем более специфичной, тем более
сложной является структура элементов, составляющих мозаику
поверхности. Поле молекул, структуры которого находятся в
близком соответствии с полями поверхности, будут стремиться
вытеснять другие, имеющие более грубое соответствие. Это следует
или из электродинамики, или из термодинамики и явно совпадает
с классической концепцией Фишера отношения замка и ключа
между энзимом и субстратом» 7.
На первый взгляд это высказывание кажется туманным, если
не учитывать того обстоятельства, что Троленд говорит здесь
ни много ни мало как о возможности матричного синтеза для
воспроизведения идентичных морфологических структур.
Характерна и следующая деталь: Троленд согласовывал свои взгляды
с современными ему биологами и химиками, в частности, он
опирался на выводы цитолога Э. Минчина. При этом Минчин
также смотрел весьма оптимистично на возможности биохимии.
Он писал: «Биохимик оказывает неоценимые услуги, проливая
свет на химические механизмы живых организмов, но проблема
индивидуальности и специфического поведения, о чем нам
непрерывно говорит мир живого, выходит за пределы его науки, по
крайней мере в данное время. . . Это, может быть, лишь временное
ограничение человеческого знания преимущественно в
определенную историческую эпоху, и в будущем химик сумеет сопоставить
индивидуальность живых существ с их физико-химическими
свойствами» 8.
6 Troland L. Т. Biological enigmas and the theory of enzyme action // Amer. nat. 1917.
Vol. 51. P. 330.
7 Ibid. P. 331.
8 Minchin E. A. The evolution of the Cell // Amer. nat. 1916. Vol. 50. P. 5-39, 106-
119- 233
*0 A U ITTowT.u

ЛИТЕРАТУРА
К ВВЕДЕНИЮ
1. Тимирязев К. А. Основные черты развития биологии в XIX столетии//
Исторический очерк развития естествознания в Европе (1600—1900). М.;
Л.: Соцэкгиз, 1934. С. 237—291.
2. Джуа М. История химии. М.: Мир, 1966. 452 с.
3. Кедров Б. М. Предмет и взаимосвязь естественных наук. М.: Изд-во АН СССР,
1962. 410 с.
4. Овчинников Н. Ф. Категория структуры в науках о природе // Структура
и формы материи. М.: Наука, 1967. С. 11—47.
5. Partington J. R. A history of chemistry. L.: MacMillan, 1970. Vol. 1, pt 1.
370 p.
6. Florkin M. A history of biochemistry. Pt I. Proto-biochemistry. Pt II. From
proto-biochemistry to biochemistry. Amsterdam: Elsevier, 1972. 343 p.
7. Leicester H. Development of biochemical concepts from ancient to modern
times. Cambridge (Mass.): Harvard Univ. press, 1974. 286 p.
8. Толкачевская Н. Ф. Развитие биохимии животных. М.: Изд-во АН СССР. 1963.
99 с.
9. Кривобокова С. С. Биологическое окисление: (Ист. очерк). М.: Наука, 1971.
167 с.
10. Keilin D. The history of cell respiration and cytochrome. Cambridge: Univ.
press, 1966. 610 p.
11. Munro H. N. Historical introduction: the origine and growth of our present
concepts of protein metabolism // Mammalian protein metabolism / Ed.
H. N. Munro. N.: Acad, press, 1964. P. 1—29.
12. Гъельт Эдв. История органической химии с древнейших времен до настоящего
времени. Харьков; Киев: ГНТИ Украины, 1937. 334 с.
13. Ленинджер А. Биохимия: Молекулярные основы структуры и функций клетки.
М.: Мир, 1976. 957 с.
14. Кретович В. Л. Основы биохимии растений. М.: Высш. шк., 1971. 464 с.
15. Овчинников Ю. А. Биоорганическая химия. М.: Просвещение, 1987. 815 с.
16. Fruton J. S. Molecules and life. Historical essay on the interplay of chemistry
and biology. N. Y.: Wiley, 1972. 579 p.
17. Северин С. E. Биохимия // БСЭ. 3-е изд. 1970. Т. 3. С. 369-373.
18. Елина О. Ю. Развитие биохимии в Германии в конце XIX в.—начале 40-х
годов XX в.: Дис. .. . канд. биол. наук. М., 1987. 273 с.
19. Стэнли У., Вэленс Э. Вирусы и природа жизни. М.: Изд-во иностр. лит.,
1963. 268 с.
20. KohlerR. From medical chemistry to biochemistry. Cambridge (Mass.): Cambridge
Univ. press, 1982. 399 p.
21. Fruton J. S. The emergence of biochemistry// Science. 1976. Vol. 192, N 4237.
P. 327-334.
К ГЛАВЕ I
1. Walden P. Von der Jatrochemie zur «Organischen Chemie». Historisches uber
Entstehung und Namenbildung der «organischen Chemie» // Ztschr. angew.
Chem. 1927. Bd. 40. S. 1-16.
2. Walden P. Geschichte der organischen Chemie seit 1880. В.: Springer, 1941.
XIV+946 S.
234

3. Gerhardt Ch. Traite de chimie organique. P., 1856. T. 4.
4. Горуп-Везанец Е. Руководство к органической химии. М.: Лазарев, ин-т, 1860.
5. Кузнецов В. И. Общая химия. Тенденции развития. М.: Высш. шк., 1989. 288 с.
6. Berthelot M. Sur combinaisons de la glycerine avec les acides, et sur la synthese
des principe immediate des graisses des animaux // C. r. Acad. sci. 1853. Vol. 37.
P. 398-405.
7. Strecker A. Recherches sur diverses questions// Ibid. 1854. Vol. 39. P. 49—63.
8. Berthelot M. Lemons sur les principes sucres. P., 1862.
9. Schiff H. Kunstliche Bildung des Populins // Ztschr. Chem. 1869. Bd. 5. S. 1-3.
10. Kekule A. Lehrbuch- der organischen Chemie. Erlangen: Enke, 1866. Bd. 2.
11. Шамин А. Н., Джабраилова Н. А. Развитие химии аминокислот. М.: Наука,
1974. 151 с.
12. Strecker A. Ueber die Kunstliche Bildung der Milchsaure und einen neuen
dem Glycocoll homologen Korper // Ann. 1850. Bd. 75. S. 27.
13. Kolbe H. Ueber chemische Constitution des Asparagins und der Asparagin-
saure // Ibid. 1862. Bd. 98. S. 1.
14. Wolter #. Zur Harnstoffsynthese von Friedrich Wohler // Med. Monatsschr.
1957. 11. Jg., H. 3. S. 173-177.
15. Gorup-Bezanez E. von. Ueber die chemischen Bestandteile einiger Drusensafte //
Ann. 1856. Bd. 98. S. 1.
16. Gorup-Bezanez E. von. Notiz uber Amidovaleriansaure // Ibid. 1867. Bd. 142.
S. 374-382.
17. Cahours A. Recherches sur les acides amides // С. г. Acad. sci. 1858. Vol. 146.
P. 1044.
18. Pastuer L. Nouvelles rechrches sur les relations qui peuvent exister entre
la forme cristalline, la composition chimique te phenomene rotatoire molecu-
laire // Ann. chim. phys. Ser. 3. 1853. Vol. 38. P. 437.
19. Cramer E. Ueber die Bestandteile der Seide // J. prakt. Chem. 1865. Bd. 96.
S. 76-98.
20. Reichert К. В. Beobachtungen uber eiweissartige Substanz in Kristallform //
Archiv. fur Anatomie. Physiologie und wiss. Med. 1849. S. 197.
21. Reichert К. В. Meerschweinchenblutkristalle//Ibid. 1853. S. 71.
22. Шамин А. Н. История химии белка. М.: Наука, 1977. 349 с.
23. Denis P. Memoire sur le sang considere quand il est fluide pendant qu'il se
roagulo el lorsqiril osl roagule. suivi d*iim» notice sur ['application de la methode
d"i\xporimi4tlaliou par les scls a cludi» dv> substances albuminoides: Mem. presente a
PAcademie des sciences la 20 dec. 1858. P., 1859.
24. Weyl T. Beitrage zur Kenntniss thierischer und pflanzlicher Eiweisskorper //
Pflugers Arch. Physiol. 1876. Bd. 12. S. 636.
25. Weyl T. Zur Kenntniss der Seide // Ber. 1886. Bd. 21. S. 1529.
26. Lehmann K. G. Lehrbuch der physiologischen Chemie. Leipzig, 1850.
27. Brucke B. Beitrage zur Lehre von der Verdauung // Wien. Sitzungber. Akad. Wiss.
1859. Bd. 37. S. 131.
28. Meissner G. Untersuchungen uber die Verdauung der Eiweisskorper // Ztschr. rat.
Med. 1859. Bd. 7. S. 1-23.
29. Meissner G. Ueber die Spaltung des Kaseins bei der Verdauung durch Magen-
saft (1859) // Freiburg Ber. 1862. Bd. 2. S. 97.
30. Леман К. Г. Краткая животно-физиологическая химия / Под ред. А. И. Ходнева.
СПб., 1860.
31. Шамин А. Н., Быков Г. В. Письма А. Я. Данилевского А. М. Бутлерову
(1869-1871) //Тр. ИИЕиТ СССР. 1961. Т. 39. С. 288-303.
32. Berth P. Ueber die chemische Natur des Peptons und sein Verhaltnis zum
Eiweiss // Ztschr. physiol. Chem. 1878. Bd. 1. S. 277.
33. Бунге Г. Учебник физиологической и физической химии для врачей и
студентов. Дерпт, 1878.
34. Vicceri И. В., Osborne Т. В. A review of hyrothesis of the structure of proteins //
Physiol. Rev. 1928. Vol. 8. P. 393.
35. Wicke C. Ueber Tyrosin // Ann. 1857. Bd. 101. S. 314.
36. Baumann E. Ueber die schwefelhaltigcMi Dorivate der Eiweisskorper und deren
Beziehungen zueinander// Ztschr. physiol. Chem. 1895. Bd. 20. S. 583.
16*
235

37. Ваитапп Е., Preusse С. Zur Kenntniss dersynthetischen Processe in Thierkorper //
Ibid. 1881. Bd. 5. S. 309.
38. Bodeker С Das Alkapton; ein Beitrag zur Frage: welche Stoffe des Hams konnen
aus einer alkalischen Kupferoxydlosung reducieren? // Ann. 1861. Bd. 117. S. 98
39. Hlasiwetz H.T Habermann J. Ueber Kasein // Ibid. 1873. Bd. 150. S. 169.
40. Ritthausen H. Asparagin und Glutaminsaure, Zerzetzungsprodukte des Legumins
beim Kochen mit Schwefelsaure // J. prakt. Chem. 1869. Bd. 106. S. 445.
41. Lubavin N. Ueber die kunstliche Pepsin-Verdauung des Kasein // Hoppe-Seyler's
med.-chem. Untersuchungen (1866-1871). 1871. S. 463.
42. Schulze £., Barbieri 7. Correspondenzen // Ber. 1879. Bd. 12. S. 1924.
43. Drechsel E. Zur Kenntniss der Spaltungsprodukte der Eiweisskorper // Ibid.
1889. Bd. 39. S. 425.
44. Schulze E., Steiger E. Uber einen neuen stickstoffhaltigen Bestandteil der
Kiemlinge von Lupinus luteus//Ibid. 1886. Bd. 19. S. 1177.
45. Hedin S. G. Ueber die Bildung von Arginin aus Priteinkorper // Ztschr
physiol. Chem. 1895/1896. Bd. 21. S. 155.
46. Vickery H. В., Schmidt C. History of discovery of amino acids // Chem. Rev.
1931. Vol. 9. P. 242.
47. Kulz E. Zut Kenntniss des Cystins // Ztschr. Biol. 1890. Bd. 27. S. 415.
48. Гельман 3. E. Развитие представлений о строении моносахаридов: Дис. . .. канд.
хим. наук. М., 1978. 181+65 с.
49. Boutlerow A. Bildung einer zuckerartigen Substanz durch Synthese // Ann. 1861.
Bd. 120. S. 295-298.
50. Фишер Э. Избранные труды. М.: Наука, 1978.
51. Колли А. А. О виноградном сахаре: Дис, написанная для получения степени
магистра химии. М.: Мамонтов, 1869.
52. Brauer A., Zincke Th. Ueber das Verhalten von Benzoyl- und Acetylcarbinol
bei der Oxydation // Ber. 1880. Bd. 13. S. 635-641.
53. Kiliani H. Ueber Inulin//Ann. 1880. Bd. 205. S. 145-190.
54. Bornstein E., Hertzfeld Al. Ueber Oxydation der Lavulose // Ber. 1885. Bd. 18.
S. 3353-3357.
55. Kiliani H. Ueber das Cyanhydrin der Lavulose // Ibid. 1885. Bd. 18. S. 3066-3072.
56. Colley A. Action des haloides libres et quelques chlorures sur la glucose //
Ann. chim. phys. Ser. 4. 1870. Vol. 21. P. 363-367.
57. Colley A. Action des halpodes libres et quelques chlorures sur la glucose //
C. r. Acad. sci. 1879. Vol. 89. P. 713-714.
58. Tollens B. Ueber das Verhalten der Dextrose zu ammoniakalischer Silberlosung //
Ber. 1883. Bd. 16. S. 921-924.
59. Сорокин В. И. Анилиды и тттуиды глюкоз. Материалы по вопросу о
зависимости вращательной способности производных сахаристых веществ от их
свойства. Казань: Тип. ун-та, 1887.
60. Быков Г. В. История стереохимии органических соединений. М.: Наука, 1966.
372 с.
61. Гутина В. Н. Очерки по истории физиологии микроорганизмов. М.: Наука,
1988. 199 с.
62. Овчинников Ю. А. Предисловие // Фишер Э. Из моей жизни. Автобиография.
М.: Наука. 1988. С. 3-5.
63. Шамин А. Н. Эмиль Фишер. 1852—1919. Очерк жизни и деятельности//
Фишер Э. Избр. тр. М.: Наука, 1979. С. 594-637.
64. Piotrowski G. Eine neue Peaktion auf Eiweisskorper und ihre nahren Abkom-
mlinge // Sitz.-Ber. Akad. Wiss. 1857. Bd. 24. S. 335.
65. Рыжиков В. Н. Основные направления и этапы в развитии химии алкалоидов:
Дис. . .. канд. хим. наук. М.: ИИЕиТ АН СССРТ 1979. 162 с.
66. Быков Г. В. История органической химии. Открытие важнейших
органических соединений. М.: Наука, 1978. 376 с.
67. Тэйх М. К истории синтеза мочевой кислоты (от Шееле к Горбачевскому) //
Тр. ИИЕиТ АН СССР. 1961. Т. 35. С. 212-244.
68. Hofmeister F. Bau des Eiweissmolkules // Ergebn. Physiol. 1902. Bd. 1. S. 159.
236

К ГЛАВЕ II
1. Pasteur L. Memoire sur la fermentation appelee lactique // Oeuvres. 1922 Vol 2
P. 4-17.
2. Гутина В. Н. Очерки по истории физиологии микроорганизмов. М.: Наука,
1988, 199 с.
3. Быков Г. В. История органической химии. Открытие важнейших
органических соединений. М.: Наука, 1978. 376 с.
4. Liebig J. Ueber die Garung und die Quelle der Muskelkraft. 1. Die Alkohoigah-
rung//Ann. 1870. Bd. 153. S. 1-47.
5. Шамин А. Н. История биологической химии. Истоки науки. М.: Наука, 1990.
392 с.
6. Keilin D. The history of cell respiration and cytochrome. Cambridge: Univ.
press, 1966.
7. Стефенсон М. Метаболизм бактерий. М.: Изд-во иностр. лит. 1951. 448 с.
8. Traube M. Zur Theorie der Fermentwirkungen // Poggendorfs Ann. 1858. Bd. 103.
S. 331-334.
9. Traube M. Theorie der Fermentwirkungen. В., 1858.
10. Traube M. Zur Theorie der Fermentwirkungen // Ber. 1874. Bd. 7. S. 885.
11. Berthelot M. Remarques sur la fermentation alcoolique de la levure de Mere //
С. г. Acad. sci. 1859. Vol. 48. P. 691-692.
12. Pasteur L. Note sur la fermentation alcoolique // Ibid. 1860. Vol. 50. P. 1083—1084.
13. Шамин А. Н. Биокатализ и биокатализаторы. Исторический очерк. М.: Наука,
1971. 195 с.
14. Карлик Л. Н. Клод Бернар. М.: Наука, 1964. 270 с.
15. Bernard С. Lecon sur les phenomenes de la vie commune aux animaux et aux
vegetaux. P., 1878-1879. Vol. 1/2.
16. Bernard C. Sur la fermentation alcoolique. Dernieres experiences de CI. Bernard
(Introduction de M. Berthelot) // Rev. sci. Paris. 1878—1879. Vol. 15. P. 49-56.
17. Justus von Liebig und Christian Friedrich Schobein Briefwechsel, 1853—1868.
Leipzig, 1900.
18. Pastuer L. Examen critique d'un ecrit posthume de Claude Bernard sur la
fermentation. P., 1879.
19. Pastuer L. Quartieme response a M. Berthelot // С. г. Acad. sci. 1879. Vol. 88.
P. 255-261.
20. Кривобокова С. С. Биологическое окисление. Ист. очерк. М.: Наука, 1971. 167 с.
21. Кривобокова С. С. Активирование кислорода в процессах биологического
окисления // Развитие представлений в области кинетики, катализа и
реакционной способности. М.: Наука, 1966. С. 181 — 189.
22. Mocek R. Wilhelm Roux, Hans Driesch. Jena, 1974.
23. Kuhne W. Ueber das Vehalten verschiedener organisierter und ungeformter
Fermente//Verh. naturhist.-med. Ver. Heidelberg. 1876. Bd. 1. S. 194-202.
24. Грин Р. Растворимые ферменты и брожение. М., 1905.
25. De Jdger L. Erklarungsversuch uber die Wirkungsart der ungeformten Fermente //
Virchow's Arch. 1890. Bd. 121. S. 182.
26. Arthus M. Nature des Enzymes: These Doct. Med. P., 1896.
27. АррениусС. Количественные законы в биологической химии. М.; Л.: Госиздат,
1925.
28. Шамин А. Н. Вклад Г. Таммана в развитие энзимологии //Из истории
естествознания и техники Прибалтики. Рига: Зинатне, 1970. Вып. 2. С. 185—192.
29. Тамман Г. Реакции бесформенных ферментов // ЖРФХО. Сер. хим. 1892.
Т. 9. С. 698-718.
30. О'Sullivan C\, Thompson F. Invertase; a contribution to the history of an enzyme
or an organised ferment // J. Chem. Soc. 1890. Vol. 57. P. 834.
31. Michaelis L., Menten M. Die Kinetik der Invertinvirkung // Biochem. Ztschr.
1914. Bd. 49. S. 333.
32. Фишер Э. Химия углеводов и ее значение для физиологии // Избранные труды.
М.: Наука, 1979. С. 122-136.
33. Ульянкина Т. И. Судьба идеи рецепторного распознания в иммунологии //
Вопр. истории естествознания и техники. 1989. № 3. С. 43—52.
34. Sorensen S. Enzymestudien. И. Cfber die Messung und die Bedeutung der
237

YVasserstoffionenkonzentration bei enzymatischen Prozessen // Biochem. Ztschr
1909. Bd. 21. S. 131.
35. Buchner E. Ober alkoholische Garung ohne Hefezellen // Ber. 1897. Bd. 30
S. 117.
36. Van't Hoff J. Ueber die zunehmende Bedeutung der anorganischen Chemie //
Ztschr. anorg. Chem. 1898. Bd. 18. S. 1.
37. Croft Hill A. Reversible zymohvdrolysis // Trans. Chem. Soc. 1898. Vol. 73
P. 634.
38. Данилевский А. Я. Избранные труды. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 518 с.
39. Schunk E. Erythrozyme // Philos. Trans. 1854. P. 74.
40. Шмидт А. О волокнине и причинах ее свертывания. III. Онтология свертывания
волокнины // Воен.-мед. журн. 1864. Т. 90. С. 291, 429; Т. 91. С. 35.
41. Bosenfeld L. Origins of clinical chemistry: the evolution of protein analysis.
N. Y.: Acad, press, 1982. XVI11+366 p.
42. Kuhne W. Vereinfachte Darsteliung des Trypsins // Verh. natur.-med. Ver.
Heidelberg. 1876. Bd. 1. S. 48.
43. Colin J. J. Memoire sur la fermentation du sucre // Ann. chim. phys. 1826. Vol. 28.
P. 128.
44. Wiesner J. Ueber das Gummiferment, ein neues diastatischen Ferment // Sitz-
Ber. Akad. Wien. 1885. Bd. 92. S. 40.
45. Heidenhain R. Beitrage zur Kenntniss des Pancreas // Pfluger's Arch. 1875.
Bd. 10. S. 557.
46. Хайдаров А. Роль отечественных ученых в изучении проферментов // Вопр.
истории естествознания и техники. 1980. № 1. С. 109—114.
47. Шеповальников Я. П. Физиология кишечного сока: Дис. .. . д-ра медицины.
СПб., 1899.
48. Павлов И. П. О взаимном отношении физиологии и медицины // Поли. собр.
соч. 2-е изд., доп. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1951. Т. 2, кн. 2. С. 258.
49. Langley J. N., Edkins J. S. On pepsinogen and pepsin // J. Physiol. 1886. Vol. 7.
P. 371-415.
50. Podvysockij W. W. Zur Methodik der Darsteliung von Pepsinextracten // Pflu-
ger's Arch. 1886. Bd. 39. S. 62-74.
51. Kuhne W. Lehrbuch der physiologischen Chemie. Leipzig: Engelmann, 1866.
52. Шамин А. Н. История химии белка. М.: Наука, 1977. 349 с.
53. Грин Р. Растворимые ферменты и брожение. М., 1905.
54. Osborne W. Beitrage zur Kenntnis der Invertins // Ztschr. physiol. Chem. 1899.
Bd. 28. S. 399.
55. Pekelharing С Mitteilungen uber Pepsin // Ibid. 1902. Bd. 35. S. 8.
56. Bertrand G. Sur Taction oxydante des sels manganeux et sur la constitution
des oxydases // С. г. Acad. sci. 1897. Vol. 124. P. 1355.
57. Bertrand G. Sur ies rapports qui existent entre la constitution chimique des
composes organique et leur oxydabilite sous Tinfluence de la laccase // Ibid. 1896.
Vol. 122. S. 1132.
58. Бейлис В. Природа действия энзимов. М.; Л.: Госиздат, 1927.
59. Bertrand G. Recherches sur le latex de Tarbre a laque du Tonkin // Bull. Soc.
chim. Paris. 3e ser. 1894. Vol. 11. P. 718-721.
60. Bertrand G. Sur la latex de l'arbre a laque // С. г. Acad. sci. 1894. Vol. 118.
P. 1215.
61. Harden A. Ueber alkoholische Garung mit Hefe-Presstoff (Buchner's Zymase) bei
Gegenwart von Blutserum // Ber. 1903. Bd. 36. S. 715—716.
62. Harden A., Young W. J. The alcoholic ferment of yeast-juice // Proc. Roy. Soc.
London B. 1906. Vol. 77. S. 405-520.
63. Harden A., Maclean H. On the alleged presence of an alcholic enzyme in animal
tissues and organs//J. Physiol. 1911. Vol. 42. P. 64—92.
64. Harden A. Alcoholic fermentation 3rd ed. L.: Longmans: Green, 1923.
К ГЛАВЕ III
1. Clausius R. Ueber den Unterschied zwischen Aktiven and gewohnlichem Sauer-
stoffe // Zurich. Verh. naturforsch. Ges. 1863. Bd. 8. S. 345—367.
2. Шамин А. Н. История биологической химии: Истоки науки. М.: Наука, 1990.
392 с.
238

3. Кривобокова С. С. Биологическое окисление: Ист. очерк. М.: Наука, 1971. 167 с.
4. Pfefjer W. Die Wirkung der Spektralfarben auf die Kohlensaurevensetzung
in Pflanzen // Bot. Ztschr. 1872. Bd. 30. S. 425-475.
5. Boehm J. Ueber die Respiration von Wasserpflanzen // VVien Akad. Sitz.-Ber.
1875. Bd. 71. S. 694-701.
6. Бернар К. Об отношениях питательных и функциональных явлений. СПб.:
Рус. скоропечатня, 1875.
7. Loew О. On the formation of ozon by rapid combustion // Ztschr. Physiol. Ser. 2.
1870. Bd. 6. S. 609.
8. Fudakowski G. Zur Lehre von dem Aktivirten des Sauerstoffs bei langsame
Oxydationen // Ber. 1873. Bd. 6. S. 106.
9. De la Rive A. Recherches sur ies phenomenes moleculaires qui accompagnent
la production de Fair voltaique entre des pointes conductries//С. г. Acad.
sci. 1846. Vol. 22. P. 690.
10. Hoppe-Seyler F. Ueber die Prozesse der Garungen and ihre Beziehung zum
Leben der Organismen // Abh. Pfluger's Arch. 1876. Bd. 12. S. 1.
11. Hoppe-Seyler F. Ueber Zersetzungsprodukte der Blutfabstoffe // Ber. 1885. Bd. 18.
S. 601.
12. Hoppe-Seyler F. Ueber Garungprozesse // Ztschr. physiol. Chem. 1878. Bd. 2.
S. 1.
13. Hoppe-Seyler F. Ueber die Einwirkung des Sauerstoffs auf Garungen // Stras-
sburg. Festschrift. 1881. S. 27.
14. Van't Hoff J. Ueber die Menge und die Natur des sogenannten Ozons, das sich
bei langsamer Oxydation des Phosphors bildet // Ztschr. phys. Chem. 1895. Bd. 16.
S. 411.
15. Стефенсон М. Метаболизм бактерий. М.: Изд-во иностр. лит., 1951. 448 с.
16. Traube M. Theorie der Fermentwirkungen. В., 1858.
17. Бах А. Н. Химизм дыхательных процессов // Собрание трудов по химии
и биохимии. М.: Изд-во АН СССР, 1950. С. 111-197.
18. Traube M. Ueber Sauerstoffmolekulverbindungen // Ber. 1886. Bd. 19. S. 1115.
19. Hoppe-Seyler F. Erregung des Sauerstoffs durch nascirenden Wasserstoff //
Ibid. 1883. Bd. 16. S. 117.
20. Traube M. Zur Theorie der Fermentwirkungen // Poggend. Ann. 1858. Bd. 103.
S. 331-334.
21. Traube M. Ober die Respiration der Pflanzen // Monatsber. Preuss. Akad. В.,
1860. S. 16-32.
22. Traube M. Ueber chemische Theorie der Fermentwirkungen und der Chemismus
der Respiration // Ber. 1877. Bd. 10. S. 1984.
23. Joshida H. Chemistry of lacquer // J. Chem. Soc. London. Trans. 1883. Vol. 43.
P. 472.
24. Bertrand G. Sur la latex de Tarbre a laque//С. г. Acad. sci. 1894. Vol. 118.
P. 1215.
25. Bertrand G. Recherches sur le sue laitaux de i'arbre a laque de Tonkin // Bull.
Soc. chim. pharm. Ser. 3. 1894. Vol. 11. P. 717.
26. Bertrand G. Sur le laccase et le pouvoire oxydante de cette diastase // С. г.
Acad. sci. 1895. Vol. 20. P. 266.
27. Bertrand G. Sur les rapports qui existent entre la constitution chimique des
composee organiques et leur oxydabilite sous Finfiuence de la laccase // Bull.
Soc. chim. pharm. Ser. 3. 1896. Vol. 15. P. 791.
28. Bertrand G. Sur les rapports qui existent entre la constitution chimique des
composee organiques et leur oxydabilite sous Finfiuence de laccase // С. г. Acad,
sci. 1896. Vol. 122. P. 1132.
29. Lumiere Л., Lumure L. Sous le developpateurs organiques de l'image latente
photographique // Ann. chim. phys. Ser. 7. 1895- Vol. 4. P. 271.
30. Duclaux E. Traite de microbiologic. P., 1898-1902. Vol. 2.
31. Biedermann W. Beitrage zur vergleichenden Physiologie der Verdauunng//
Pfluger's Arch. 1898. Bd. 72. S. 105.
32. Slowzoff B. I. Zur Kenntniss der pflanzlichen Oxydasen // Ztschr. physiol. Chem.
1900. Bd. 31. S. 227.
33. Abelous J. E., Biarnes G. Sur Fexistence chez Mammiferes d'une oxydase globu-
line // Arch. Physiol. 1898. Vol. 16. P. 664.
239

34. Bourquelot E. Remarques sur les matieres oxydantes que l'on peut rencontre
chez les etres vivantes // Mem. Soc. biol. 1897. Vol. 49. P. 402.
35. Bertrand G. Sur Taction oxydante des sels manganeux et sur la constitution
chimique des oxydases // C. r. Acad. sci. 1897. Vol. 124. P. 1355.
36. Бах А. Н. Химизм дыхательных процессов // ЖРФХО. 1912. № 1/2. С. 1.
37. Engler С, Wild W. Ueber das Sauerstoff Superoxyde und Autooxydation //
Verh. naturwiss. Ver. Karlsruhe. 1896. Bd. 13. S. 71.
38. Engler C, Wild W. Ueber die sogenannte «Aktivirung» des Sauerstoffs und
uber Superoxydbildung//Ber. 1897. Bd. 30. S. 1669-1681.
39. Чуприна Г. И., Кривобокова С. С. А. Н. Бах. М.: Просвещение, 1986. 127 с.
40. Baeyer A. Gesammelte Werke. Braunschweig, 1905.
41. Erlenmeyer R. A. Zur Bildung der Brenzweinsaure // Ber. 1885. Bd. 18. S. 994—
996.
42. Bach A. Sur 1'evolution biochimique du carbon // Arch. Sci. phys. natur. 1898.
Vol. 5. P. 401.
43. Bach A. Sur l'existence de l'eau oxygene dans les plantes vertes // Mon. sci.
1894. Vol. 8(4). P. 572.
44. Бах А. Н. О роли перекисей в процессах медленного окисления // ЖРФХО.
1897. Т. 89, № 2. С. 375.
45. Linossier G. Contribution a I'etude des ferments oxydants. Sur le peroxydase
du pus // С. г. Acad. sci. 1898. Vol. 50. P. 373-375.
46. Loew O. Catalase, a new enzyme of general occurence // US Dep. Agr. Rep. 1901.
N 68. P. 47.
47. Эмануэль Н. М., Заиков Г. Е., Крицман В. А. Цепные реакции:
Исторический аспект. М.: Наука, 1989. 335 с.
48. Опарин А. И. Алексей Николаевич Бах // Бах А. Н. Собрание трудов по химии
и биохимии. М.: Изд-во АН СССР, 1950. С. V-XVI.
49. Bach A., Chodat R. Untersuchungen uber die Rolle der Peroxyde in der Chemie
der lebenden Zelle. I. Ueber das Verhalten der lebenden Zelle gegen Hydropero-
xyd // Ber. 1902. Bd. 35. S. 1275.
50. Bach A., Chodat R. Untersuchungen uber die Rolle der Peroxyde in der Chemie
der lebenden Zelle. IV. Ueber Peroxydase // Ibid. 1903. Bd. 36. S. 600.
51. Львов С. Д. Владимир Иванович Палладии, 1859—1922 // Палладии В. И.
Избранные труды. М.: Изд-во АН СССР, 1960. С. 7—20.
52. Фролова Л. А. Владимир Иванович Палладии. М.: Наука, 1986. 177 с.
53. Палладии В. И. К теории дыхания растений // Изв. Акад. наук. Сер. IV. 1909.
Т. 3, № 6. С. 459-478.
54. Палладии В. И. Дыхательные пигменты растений // Там же. 1908. Т. 2,
№ 5. С. 447-459.
55. Палладии В. И. К теории дыхания растений. Вторичные (окислительные)
процессы дыхания растений // Там же. 1909. Т. 3. № 7. С. 519—546.
56. Palladia W., Hubbenet E., Korsakow M. Uber die Wirkung von Methylenblau
auf die Atmung und alkoholische Garung lebender und abgetoteter Pflanzen //
Biochem. Ztschr. 1911. Bd. 35. S. 1-17.
57. Палладии В. И. Значение дыхательных пигментов в окислительных процессах
растений и животных // Изв. Акад. наук. Сер. VI. 1912. Т. 6. С. 437.
58. Bach A. Uber den Mechanismus der Oxydationsvorgange // Ber. 1913. Bd. 46.
S. 3864.
59. Кравков Н. П. Общий способ получения неорганизованных ферментов в чистых
водных настоях // ЖРФХО. Ч. хим. 1887. Т. 19, вып. 6. С. 387—392.
60. Кравков Н. П. К вопросу о неорганизованных ферментах // Там же. 1888.
Т. 20, вып. 8. С. 623-632.
61. Хайдаров А. О выделении кристаллической оксидазы в 1906 г. // Историко-
биологические исследования. М.: Наука, 1983. Вып. 9. С. 158—166.
62. Розеифелъд А. Д. Оксидаза в кристаллическом виде из корня редьки // Тр.
О-ва рус. врачей в СПб. 1906. Т. 73. С. 375—380.
63. Розеифелъд А. Д. Об оксидазе из корня и о влиянии на нее алкалоидов:
Дис. магистра медицины. СПб., 1906.
64. Кульпсои К. М. Материалы к изучению физико-химических свойств оксидаз:
Дис. магистра медицины. СПб., 1908.
240

К ГЛАВЕ IV
1. Шамин А. Н. История биологической химии: Истоки науки. М.: Наука, 1990.
392 с.
2. Кривобокова С. С. Я. Э. Пуркине и русская наука // Jan Evangelista Purkyne
in science and culture. Praha, CSAV, 1988. L. 387—395.
3. Janko J. Vznik a rozklad mechanisticke koncepce ve fyziologii // Prace z dejin
prirodnich ved. T. 5. PrM 1975. L. 1—382.
4. Чеснокова С. А. Карл Людвиг. М.: Наука, 1973. 255 с.
5. Holmes F. L. Claude Bernard and animal chemistry. The emergence of a scientist.
Cambridge (Mass.): Harvard Univ. press, 1974. 541 p.
6. Карлик Л. Н. Клод Бернар. М.: Изд-во АН СССР, 1964. 270 с.
7. Бернар К. Курс общей физиологии: Свойства живых тканей. СПб.: Бакст, 1867.
8. Бернар К. Жизненные явления, общие животным и растениям. СПб., 1878.
9. Bernard С. Lecon de physiologie operatoire. P.: Bailliere, 1879. XVI-j-614 p.
10. Бернар К. Лекции по экспериментальной патологии. М.: Биомедгиз, 1937. 512 с.
11. Шамин А. Н. Фридрих Мишер — 1844—1895 // Мишер Ф. Труды по биохимии.
М.: Наука, 1985. С. 277-313.
12. Мишер Ф. Труды по биохимии. М.: Наука, 1985. 318 с.
13. Miescher F. Ueber die chemische Zusammensetzung des Eiters // Med. chem. Unt.
1871. S. 441-460.
14. Kossel A. Untersuchungen uber die Nukleine und ihre Spaltunsproducte. Stras-
sburg: Trubner, 1884.
15. Сенюшкина Н. Н., Шамин А. H. Е. Ф. Ковалевская-Зазерская — первая
русская женщина профессор химии // Вопр. истории естествознания и
техники. 1975. Вып. 2. С. 107-109.
16. Zacharias Е. Ueber die chemische Beschaffenheit des Zellkerns // Bot. Ztschr.
1881. Bd. 39. S. 169-176.
17. Hertwig O. Das Problem der Befruchtung und der Isotropie des Eies, eine Theorie
der Vererbung//Jena. Ztschr. Med. Natur. 1885. Bd. 18. S. 276—318.
18. Graham T. Chemical and physical researches. Edinburgh: Univ. press, 1876.
19. Mohl H. von. Ueber die Vermehrung der Pflanzenzellen durch Teilung: Diss. В.,
1835.
20. Mohl H. von. Ueber die Saltbewegungs in Innerer der Zelle // Bot. Ztschr. 1846.
N 74. S. 1-53.
21. Mohl H. von. Vegetabile Zelle. В., 1851. 211 S.
22. Cohn F. Die Pflanze. Vortrage aus dem Gebiete der Botanik. Breslau, 1896—
1897. Bd. 1/2.
23. Sachs J. von. Handbuch der experimental Physiologie der Pflanzen. Leipzig, 1865.
24. Florkin M. A history of biochemistry. Pt I. Proto-biochemistry Pt II. From
proto-biochemistry to biochemistry. Amsterdam: Elsevier, 1972. 343 p.
25. Гортнер P. Основы биохимии. Ч. I. Коллоиды. М.; Л.: Снабтехиздат, 1933. 232 с.
26. Гортнер Р. Основы биохимии. Ч. II. Белки. М.; Л.: Снабтехиздат, 1933. 158 с.
27. Гортнер Р. Основы биохимии. Ч. III. Углеводы. М.; Л.: Снабтехиздат, 1934.
112 с.
28. Гортнер Р. Основы биохимии. Ч. IV. Таннины, растительные пигменты,
жиры, биокатализаторы. М.; Л.: Снабтехиздат, 1934. 120 с.
29. Rogers С. G. Textbook of comparative physiology. 3rd ed. N. Y., 1938.
30. Vies F. Precis de chimie physique. P., 1929.
31. Kiesel A. Chemie des Protoplasmas. В., 1930.
32. Heilbrunn L. V. The colloid chemistry of protoplasm. В., 1928.
33. Gregorio de Rocasolano A. Elements de chimie physique colloidale. P., 1920.
34. Thomas P. Cours de chimie biologique. P., 1926. Vol. 1.
35. Mathews A. P. Physiological chemistry. 3rd ed. L., 1924.
36. Струсовская Н. Л. Развитие представлений о студнеобразном состоянии
высокомолекулярных соединений: Дис. ... канд. хим. наук. М., 1979.
271 с.
37. Burton E. F. The physical properties of colloidal solutions. N. Y., 1921.
38. Sorensen S. P. L. Studies of proteins // С r. Lad. Carlsberg. 1915 — 1917. Vol. 12.
39. Abel J. /., Rowntree L. G., Turner B. B. //J. Pharm. Exp. Ther. 1914. Vol. 5.
P. 275.
40. Fritz K. W. Hamodialyse. Stuttgart: Chemie-Verlag, 1966. 228 S.
241

. 41. Hatschek E. // Kolloid. Ztschr. 1920. Bd. 27. S. 163.
12. Einstein A. Eine Bestimraungen der Molekuldimensionen / / д1Ш Phvs 1Qf»fi
Bd. 19. S. 289-306. ' "
'*3. Einstein A. Elementare Theorie der Brownsehen Bewegung // Z. Electrochem.
1908. Bd. 19. S. 235 239.
44. Kunitz ЛГ.//ZtecTir. gen. Physiol. 1926. Bd. 9. S. 715.
45. Fortschritte der Mikrochemie / Hrsg. G. Klein, R. Strebinger. Leipzig; VVien:
Deutike, 1928. 436 S.
46. Sorensen S. P. L. Enzymstudien. II. Ober die Messung und die Bedeutung der
Wasserstoffionenkonzentration bei enzymatischen Processen // Biochem. Ztschr
1909. Bd. 21. S. 131-304.
47. Hofmeister F. Die chemische Organisation der Zelle. Braunschweig: Vieweg
1901.
48. Abernethy J. L. Franz Hofmeister. The impact of his life and research on
chemistry//J. Chem. Educ. 1967. Vol. 44, N 3. P. 177-180.
49. Tswett A. Physikalisch-chemische Studien uber das Chlorophyll die Adsorptio-
nen // Ber. bot. Ges. 1906. Bd. 24. S. 316-332.
50. Сенченкова Е. М. Михаил Семенович Цвет. М.: Наука, 1973. 307 с.
51. Кольцов Н. К. Организация клетки. М.; Л.: Биомедгиз, 1936. 652 с.
52. Шаман А. Н. Химический синтез белка: Исторический очерк. М.: Наука,
1969. 115 с.
53. Dujardin F. Sur les pretendus estomacs des animalcules infusoiries et sur une
substance appele sarcode//Ann. Soc. nat. 1835. Vol. II. P. 1.
54. Быков Г. В. История органической химии. Открытие важнейших
органических соединений. М.: Наука, 1978. 376 с.
55. Музрукова Е. Б. Цитохимические методы в гистологии // Вопр. истории
естествознания и техники. 1980. № 3. С. 97 — 101.
56. Кривобокова С. С. X. Ф. Шёнбайн и его роль в развитии представлений
о биологическом окислении // Вопр. истории естествознания и техники. 1973.
Вып. 1. С. 47-50.
57. Kupffer С. Ueber Differenzierung des Protoplasma an den Zellen thierischer
Gewebe // Schr. Naturwiss. Ver. Schleswig-Holstein. 1875. Bd. 1, H. 3.
59. Danek A., Distel H. 1884: Neue Farbung fur Nervenzellen. Der Student Franz
Nissi erhalt den Preis der Munchener Medizinischen Fakultat // Munchen. med.
Wschr. 1985. Bd. 127, N 7. S. 146-148.
60. Рамон-и-Кахалъ С. Автобиография: Воспоминания о моей жизни. М.:
Медицина, 1985. 271 с.
61. Pfluger E. Beitrage zur Lehre von der Respiration. 1. Ueber die physiologische
Verbrennung in den lebendigen Organismen // Pfluger's Arch. 1875. Bd. 10.
S. 251-369, 641-644.
62. Кизель А. Р. Химия протоплазмы. М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1940. 624 с.
63. Naegeli С. Die Reaktion von Tod auf Starkekorper und Zellmembranen //
Bot. Mitt. 1863. 1. S. 1-48.
64. Altmann R. Die Elementarorganismen und ihre Beziehung zu den Zellen.
Leipzig: Veit, 1890.
65. Heidenhain M. Neue Untersuchungen uber die Zentralkorper und ihre Beziehungen
zum Kern und Zellenprotoplasma // Arch, mikrosk. Anat. 1894. Bd. 43. S. 423—
758.
66. Ферворн М. Речи и статьи. М.: Природа, 1910. С. 34—55.
67. Шамин А. Н. Биокатализ и биокатализаторы: Исторический очерк. М.: Наука,
1971. 195 с.
68. Hermann L. Untersuchungen zur Physiologie den Muscein und Nerven. В.,
1867-1868.
69. Шамин А. Н. История химии белка. М.: Наука, 1977. 349 с.
70. Loew О. The energy of living protoplasm. L.: Kegan, Trench and Trubner, 1896.
71. Loew O. Ueber das «harnstoffbildende» Ferment der Leber // Ztschr. Physiol.
1989. Bd. 25. S. 511-522.
72. Lamettrie /. de. Oeuvres philosophiques. In: 3 vol. P., 1796.
73. Бернар К. Жизненные явления, общие животным и растениям. СПб., 1878.
74. Troland L. Т. Biological enigmas and the theory of enzyme action // Amer.
Natur. 1917. Vol. 51. P. 322-350.
242

К ГЛАВЕ V
1. Гъелът Э. История органической химии с древнейших времен до
настоящего времени. Харьков; Киев: ГНТИ Украины, 1937. 334 с.
2. Цвет М. С. О новой категории адсорбционных явлений и о применении их к
биохимическому анализу // Тр. Варшав. о-ва естествоиспытателей. Отд. биол.
1903. Т. 14. С. 1-20.
3. Сенченкова Е. М. Михаил Семенович Цвет. М.: Наука, 1973. 307 с.
4. Сабадвари Ф., Робинсон А. История аналитической химии. М.: Мир, 1984.
303 с.
5. Tswett A. Physikalisch-chemische Studien uber das Chlorophyll. Die Adsorptio-
nen // Ber. bot. Ges. 1906. Bd. 24. S. 316-323.
6. Van Slyke D. D. A method for quantitative determination of aliphatic amino
group//J. Biol. Chem. 1911. Vol. 9. P. 195.
7. Van Slyke D. D. The quantitative determination of aliphatic amino group.
II // Ibid. 1912. Vol. 12. P. 275.
8. Sorensen S. Enzymstudien // Biochem. Ztschr. 1980. Bd. 7. S. 45.
9. Foreman F. Rapid volumetric methods for estimation of amino acids // Biochem.
J. 1920. Vol. 14. P. 451.
10. Майер Р. Закон сохранения и превращения энергии. Четыре исследования.
М.: Гостехтеоретиздат, 1933.
11. Шамин А. Н. История биологической химии: Истоки науки. М.: Наука,
1990. 392 с.
12. Pettenkojer M., Voit С. Unterschungen uber den Stoffverbrauch des normalen
Menschen // Ztschr. Biol. 1866. Bd. 2. S. 459-573.
13. Voit C. Ueber die Entwicklung der Lehre von der Quelle der Muskelkraft und
einiger Theile der Ernahrung seit 25 Jahren // Ibid. 1870. Bd. 6. S. 303—401.
14. Lusk С The elements of the science of nutrition. Philadelphia; L., 1917.
15. Rotschuh K. Geschichte der Physiologie. В.; Gottingen. 1953.
16. Funke O. Lehrbuch der physiologischen Chemie. В., 1878.
17. Чирвинский Н. П. Об образовании жира в животном организме. М., 1883.
18. Зубайдов У. 3. Химия и биохимия белка: Библиогр. указ. Душанбе: Дониш,
1978. Т. 1. 187 с.
19. Kleiber M. The fire of life. N. Y., 1961.
20. Rosenfeld L. Origins of clinical chemistry: the evolution of protein analysis.
N. Y.: Acad, press, 1982. XVIII+366 p.
21. Foster M. Lectures on the history of physiology. Cambridge; Univ. Press, 1901.
22. Шагерников В. А., Горелова Л. Е. Михаил Николаевич Шатерников. М.:
Наука, 1982. 144 с.
23. Pasteur L. Animalcules infusoires vivant sans gaz oxygene libre et determinant
der fermentation // Oeuvres. P., 1922. Vol. 2. P. 6-138.
24. Pasteur L. Experiences et vues puvelles sur la nature fermentation // Ibid.
P. 142-147.
25. Гутина В. Н. Очерки по истории физиологии микроорганизмов. М.: Наука,
1988. 199 с.
26. Чеснокова С. А. Карл Людвиг. М.: Наука, 1973. 255 с.
27. Keilin D. History of cell respiration and cytochrome. Cambridge: Univ. press,
1966. 327 p.
28 Pfluger E. Uber physiologische Verbrennung in der lebendigen Organismen //
Pfluger's Arch. 1875. Bd. 10. S. 251-367.
29. Pfluger E. Die Physiologie und ihre Zukunft // Arch. ges. Physiol. 1877. Bd.
15. S. 361-365.
30. Фельдман Г. Э., Ефуни С, #., Куренков Г. И. Поль Вер, 1833-1886. М.:
Наука, 1979. 287 с.
31 Bernard G. Lecon sur le chaleur animale, sur les effets de la chaleur et sur la
fievre. P.: Bailliere, 1876. VIII+471 p.
32. Helmholz H. Ueber den Stoffverbrauch bie der Muskelaction // Archiv. Anat.
Physiol. 1845. S. 72-83.
33 Kohler R. The background to Eduard Buchner's discovery of cell-free
fermentation // J. Hist. Biol. 1971. Vol. 4. P. 35-61.
243

34. Ndgeli C. Theorie von Garung // Abh. Akad. Wiss. Munich. 1879. Bd. 13 (2)
S. 77-205.
35. Ndgeli C, Loew 0. Ueber die chemische Zusammensetzung der Hefe // Ann
1878. Bd. 193. S. 322-348.
36. Loew 0. The energy of living protoplasm. L.: Kegan, Trench and Triibner
1896.
37. Ludersdorf F. W. // Ann. Rhys. 1846. Bd. 67. S. 408-411.
38. Schmidt C. //Ann. Chem. 1847. Bd. 61. S. 168-174.
39. Manassien M. Zur Frage von der alkoholischen Garung ohne lebende Hefezellen //
Ber. 1897. Bd. 30. S. 3061-3063.
40. Wiesner I. Mikroskopische Untersuchungen. Stuttgart, 1872.
41. Buchner E., Rapp R. Alkoholische Garung ohne Hefezellen//Ber. 1898. Bd.
31. 209-217, 1084-1090, 1531-1533.
42. Kohler R. The reception of Eduard Buchner's discovery of cell-free
fermentation//J. Hist. Biol. 1972. Vol. 5. P. 327-353.
43. Гутина В. Н. Биохимия анаэробного разложения углеродов: Исторический
очерк. М.: Наука, 1974. 216 с.
44. Buchner Е. Alkoholische Garung ohne Hefezellen // Ber. 1897. Bd. 30. S.
117-124.
45. Buchner E., Buchner #., Hahn H. Die Zymasegarung. Munich: Oldenburg,
1903.
46. Wehmer C. Garung ohne Hefezellen // Bot. Ztschr. 1898. Bd. 65. S. 57-61.
47. Каллитис А. Э. Развитие прикладной энзимологии: Дис. . .. канд. биол.
наук. М., 1986. 252 с.
48. Осипова Т. А. Развитие исследований в области ферментативного катализа
в искусственных гетерогенных системах: Дис. . . . канд. хим. наук. М., 1986.
300 с.
49. Duclaux E. Sur Taction des diastases // Ann. Inst. Pasteur. 1897. Vol. 11. P.
793-800.
50. Duclaux E. Sur Taction des diastases // Ibid. P. 287.
51. Roux E. La fermentation alcoholic et Tevolution de la microbie. Lill, 1898.
52. Pfeffer W. Pflanzenphysiologie. Leipzig, 1897. Bd. 1. S. 503, 559.
53. Neumeister R. Bemerkungen zu E. Buchner's Mitteilung uber Zymase // Ber.
1897. Bd. 30. S. 2963-2966.
54. Wroblewski A. Ueber die chemische Beschaffenheit der Diastase // Ztschr.
physiol. Chem. 1897. Bd. 24. S, 173-223.
55. Wroblewski A. Ueber der Buchner'schen Hefepresssaft // Zentr.-Bl. Physiol.
1899. Bd. 13. S. 284-298.
56. Hofmeister F. Die chemische Organisation der Zelle. Braunschweig: Vieweg, 1901.
57. Janko У. Vznik a rozklad mechanisticke koncepce ve fysiologii // Prace z dejin
prirodnich ved. Pr., 1975. T. 5. L. 1—382.
58. Ферворн М. If Речи и статьи. М.: Природа, 1910. С. 7—34.
59. Fischer H. Ueber den Zustand der lebenden Substanz // Ztschr. physiol. Chem.
1906. Bd. 46. S. 206-208.
60. Fischer H. Meine angebliche Gegnerschaft gegen die Zymaseentdeckung //
Naturwiss. Woch.-Schv. 1908. Bd. 7. S. 610—614.
61. Grmek M. D. First steps in Claude Bernard's discovery of the glycogenic
function of the liver//J. hist. Biol. 1968. Vol. 1. P. 141 — 154.
62. Grmek M. D. Glycogenese et le diabete dans Toeuvre de Claube Bernard //
Commentaires sur dix grands livres de la medecine francaise. P.: Cercle du
livre precieux, 1968. P. 187—234.
63. Bernard С Introduction a T etude de la medecine experimentale. P.: Baillere, 1865.
64. Bernard C. Du sue gastrique et de son role dans la nutrition. P.: Rignout,
1843.
65. Bernard C, Berresuill Ch. De la presence du sucre dans le foie // С. г. Acad,
sci. 1848. Vol. 27. P. 514-515.
66. Bernard С Sur une nouvelle fonction du foie chez Thomme et chez les animaux //
Ibid. 1850. Vol. 31. P. 371-374.
67. Bernard C. Sur le mecanisme de la formation du sucre dans le foie // Ibid. 1855.
Vol. 41. P. 461.
68. Lusk С The element of the science of nutrition. Philadelphia; L., 1917.
244

69. Cathcart E. P. The physiology of protein metabolism. L.: Longmans and Green,
1912.
70. Вланко M. А. Меченые атомы в биохимии: Ист. очерк. М.: Наука, 1988. 119 с.
71. Embden G., Oppenheimer M. Uber den Abbau der Brenztrabensaure in Tiercor-
per//Biochem. Ztschr. 1912. Bd. 45. S. 186—206.
72. Courber P. Du cerveau, considere sous le point de vue chimique et physiologique //
Ann. chim. phys. 1834. Vol. 56. P. 145-181.
73. Harden A. Alcoholic fermentation. L., 1930.
74. Harden A., Young W. The alcoholic ferment of yeast-juice. Pt III. The function
of phosphates in the fermentation of glucose by yeast-juice // Proc. Roy. Soc.
London. 1908. Vol. 80. P. 299-311.
75. Iwanoff L. Ober die Synthese der phosphorganischen Verbindungen in abgetoteten
Hefezellen // Ztschr. physiol. Chem. 1906/1907. Bd. 50. S. 281-288.
76. Parnas /., Wagner R. Ober die Kohlenhydratumsatz isolierter amphibienmuskeln,
und uber die Beziehungen zwischen Kohlenhydratschwund und Milchsaurebil-
dung im Muske. I // Biochem. Ztschr. 1914. Bd. 61. S. 387—427.
77. Embden G., Griesbach W. U., Laquer F. Ober den Abbau von Hexosephosphor-
saure und Laktacidogen durch einige Organpressaf t // Ztschr. physiol. Chem.
1914-1915. Bd. 93. S. 120-151.
78. Тимирязев К. А. Жизнь растения. М.; Л.: ОГИЗ; Сельхозгиз, 1936. 335 с.
79. Мирзоян Э. Н. Развитие сравнительно-эволюционной биохимии в России.
М.: Наука, 1984. 271 с.
80. Костычев С. П. Избранные труды по физиологии и биохимии
микроорганизмов. В 2 т. М.: Изд-во АН СССР, 1956. Т. I — II.
81. Костычев С. П. Исследования над анаэробным дыханием растений // Вотан,
зап. СПб. ун-та. 1907. Вып. 25. С. 1 — 162.
82. Костычев С. П. Физиологические исследования над дыханием растений //
Тр. СПб. о-ва естествоиспытателей. 1911. Т. 42. С. 1 — 170.
83. Buchner E., Meisenheimer /. Die chemische Vorgange bei der alkoholischen
Garung // Ber. 1904. Bd. 37. S. 417-428.
84. Wokl A. Die neuere Ansichten uber den chemischen Verlauf der Garung //
Biochem. Ztschr. 1907. Bd. 5. S. 45—64.
85. Stator A. Ober Dioxyaceton als Zwieschenstufe der alkoholischen Garung //
Ber. 1912. Bd. 45. S. 43-46.
86. Bezkorovainy A. Contribution of some early Russian scientists to the
understanding of glycolysis // J. Hist. Biol. 1973. Vol. 28. P. 388-392.
87. Гутина В. И. Открытие нового типа обмена веществ. К 125-летию со дня
рождения С. Н. Виноградского // Вопр. истории естествознания и техники.
1982. № 1. С. 117-123.
88. Виноградский С. Н. Микробиология почвы. М.: Изд-во АН СССР, 1952.
792 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ
В приложение включены тексты трудов, которые сыграли важную
историческую роль в становлении классической биохимии. Первый — это статья Э. Бух-
нера, изложение экспериментального биохимического исследования, получившего в
конце XIX в. исключительную известность. Эта работа содействовала
утверждению представлений о принципиальной методологической возможности изучения
обменных процессов, протекающих в клетке, с помощью химических методов.
Вторая публикация — фрагменты из статьи Ф. Мишера, открывшего
нуклеиновые кислоты. Однако значение открытия нуклеиновых кислот было оценено
гораздо позже, а в своем общебиологическом значении это открытие вписалось
в историю уже не только биохимии, но и молекулярной биологии. На
формирование же классической биохимии оказала влияние также методология работы
Мишера. Если Бухнер доказал возможность изучения химическими методами
обменных процессов, то Мишер показал, что методы химии могут быть
использованы вообще для изучения клетки, ее компонентов.
Публикуемые тексты сопровождаются необходимыми краткими
комментариями.
Э. Бухнер
Спиртовое брожение без дрожжевых клеток '*
Отделить брожение от живых клеток дрожжей до сих пор не удавалось;
ниже приведено описание метода, в результате которого эта задача была
разрешена.
Для получения прессованных дрожжей 1000 г очищенных, но еще не
смешанных с картофельным крахмалом пивных дрожжей ' тщательно перемешивали с
таким же количеством кварцевого песка 2 и 250 г кизельгура, затем растирали
до тех пор, пока масса не стала влажной и пластичной. К тесту прибавляли
100 г. воды, обертывали в сукно для пресса, помещали в гидравлический пресс
и подвергали постоянному давлению. Жмых повторно разводили водой,
фильтровали и смешивали со 100 г воды; снова обрабатывали в гидравлическом
прессе под таким же давлением и получали 150 см3 прессованных дрожжей. При этом
из 1 кг дрожжей получается также 500 см 3 дрожжевого сока, 300 см 3 которого
составляет содержимое клетки. Для устранения следовых помутнений сок
взбалтывали с 4 г кизельгура и несколько раз пропускали через бумажный фильтр.
Таким образом, полученный сок представлял собой прозрачную, опалес-
цирующую, желтого цвета жидкость с приятным дрожжевым запахом. Удельный
вес оказался равным 1,0416 (при 17 °С). При кипячении происходило сильное
образование коагулята, нерастворимые хлопья которого появлялись уже при
35—40 °С; еще раньше становилось заметным выделение пузырьков газа, как
было установлено — углекислоты, которой, следовательно, была насыщена
жидкость . Дрожжевой сок содержал около 10 % сухого вещества. В более
ранних, менее удачных опытах содержимое сока составляло 6,7 % сухого вещества,
1 Использовали практически обезвоженные дрожжи, так как при сжатии до 25 атм
больше воды не выделялось.
2 Стеклянный порошок менее пригоден из-за своего действия как слабой щелочи.
3 Физиологи растений могли бы ответить на вопрос, связано ли образование
этой углекислоты с окислительными процессами при дыхании.
246

1,15 % золы и, как можно заключить из содержания азота, 3,7 % белковых
веществ.
Интересным свойством сока оказалось то, что он мог сбраживать
углеводы. При смешивании с равным объемом концентрированного тростникового
сахара через У*— 1 ч происходило регулярное выделение углекислоты, которое
можно было наблюдать в течение суток. То же происходило в присутствии
виноградного, фруктового сахара и мальтозы (солодового сахара); брожение не
наблюдалось в смеси дрожжевого сока с насыщенным раствором молочного
сахара, а также с раствором маннита, поскольку эти вещества не
сбраживаются также и живыми клетками пивных дрожжей. Несколько дней находившаяся
в состоянии брожения помещенная в холодную камеру смесь дрожжевого сока
и сахара постепенно мутнела, однако микроорганизмы при этом не
обнаруживались; это подтвердилась и при изучениии при 700-кратном увеличении
довольно многочисленных сгустков белка, появление которых, по всей
вероятности, может быть спровоцировано возникающими в результате брожения
кислотами. Насыщение смеси дрожжевого сока и раствора сахарозы хлороформом
не препятствовало брожению, однако преждевременно приводило к
незначительному выделению белка. Так же мало влияло на брожение фильтрование сока
через стерильный кизельгуровый фильтр, который не пропускает дрожжевые
клетки. Смесь всего чистого фильтрата со стерилизованным раствором
тростникового сахара, оставленная примерно на 1 сут в ледяном шкафу, сама по себе
начинала бродить. При подвешивании наполненного дрожжевым соком
пергаментного мешка в 37%-ном растворе тростникового сахара поверхность мешка
покрывалась множеством крошечных пузырьков. Естественно, наблюдалось также
образование газа и внутри мешка вследствие диффузии туда раствора сахара.
Дальнейшие опыты должны ответить на вопрос, действительно ли носитель
брожения может проникать через пергаментную бумагу, что наблюдалось в
данном опыте. Сбраживающее действие дрожжевого сока со временем
постепенно утрачивалось; хранящийся в течение 4 сут в ледяной воде дрожжевой сок
оказывался неактивным по отношению к сахарозе. Следует отметить, что
смешанный с тростниковым сахаром дрожжевой сок, находившийся примерно 2 нед в
холодной камере, проявлял свое сбраживающее действие. При этом может
показаться, что образующаяся при брожении углекислота оказывает
благоприятное воздействие, захватывая кислород воздуха; однако способствовать
сохранению активных агентов мог также легко ассимилируемый сахар.
С целью получить объяснения относительно природы активного вещества
дрожжевого сока были проведены некоторые опыты. При нагревании сока до
40—50 °С прежде всего наблюдалось образование углекислоты, а затем
постепенное выделение свернувшегося белка. Через час раствор несколько раз
фильтровали. Прозрачный фильтрат в первом опыте обладал лишь слабой
сбраживающей силой в отношении тростникового сахара; при втором — вообще ее утратил.
Активное вещество сообразно этому либо теряло свое действие при этих
поразительно низких температурах, либо свертывалось и выпадало в осадок. Далее
20 см 3 отжатого осадка помещали во вдвое превосходящий по объему
абсолютный спирт. Осадок отсасывали и высушивали над серной кислотой в вакууме.
В результате было получено 2 г сухого вещества, которое при настаивании в
10 см3 воды растворялось лишь незначительно. Фильтрат не обладал
сбраживающим действием на тростниковый сахар. Эти опыты необходимо повторить: прежде
всего должны быть изучены возможности выделения активного бродильного
вещества с помощью сульфата аммония.
Для теории брожения можно сделать следующие выводы. Прежде всего
известно, что для осуществления процесса брожения не нужен такой сложный
аппарат, каким является дрожжевая клетка. Носителем бродильной активности
дрожжевого сока следует считать растворимое вещество несомненно белковой
природы: оно может быть названо зимазой.
Представление о том, что особые белковые тела вызывают брожение, было
высказано в виде энзимной, или ферментной, теории М. Траубе еще в 1858 г.
и позднее защищалось прежде всего Ф. Гоппе-Зейлером 2*, отделение такого рода
энзимов от клеток дрожжей, однако, до сих пор не удавалось.
Пока еще остается вопросом, можно ли причислить зимазу
непосредственно к числу уже давно известных энзимов. Как утверждал еще К. фон Не-
247

гели \ между брожением и действием обычных энзимов существует
значительное различие. Последнее является преимущественно гидролизом и может быть
легко осуществлено посредством простых химических реакций.
А. фон Байер 5, приблизивший нас к пониманию происходящих при
спиртовом брожении химических процессов, исходил из относительно простого
принципа, что разложение сахара до спирта и углекислоты принадлежит к сложным
реакциям; при этом разрываются углеводородные связи, которые другими
средствами воссоздать не удается. Существенное отличие наблюдается также в
тепловом эффекте 6.
Инвертин можно выделить из высушенных сухим жаром (1 ч при 150 °С)
дрожжевых клеток в виде легко растворимого в воде порошка. Вызывающее
брожение вещество подобным образом получить нельзя. В высушенных таким
сильным прогреванием дрожжевых клетках оно вообще не содержится. При
осаждении спиртом, как можно заключить из приведенных выше опытов, оно
переходит в нерастворимую в воде модификацию. Едва ли можно ошибиться в
предположении, что зимаза принадлежит к природным белковым телам и гораздо
ближе стоит к живой протоплазме дрожжевых клеток, чем инвертин.
Сходные взгляды выразил французский бактериолог P. Miquel в связи с
уразой, бактериальным энзимом, вызывающим так называемое мочевинное
брожение. Он охарактеризовал также энзимы как протоплазму, лишенную
клеточной оболочки. Они действуют вне клетки и главным образом поэтому
отличаются от того же клеточного содержимого 7.
Сюда же относятся опыты Э. Фишера и П. Линднера8, связанные с
воздействием дрожжевых грибков Monilia Candida на тростниковый сахара. Этот
растущий грибок сбраживает сахарозу. Однако ни Э. Хансену, ни названным
авторам не удавалось экстрагировать из свежих или сухих дрожжей инвертино-
подобный энзим, который бы осуществил разложение виноградного и
фруктового сахара. Совсем по-другому проходил опыт, когда Фишер и Линднер
использовали свежие дрожжи Monilia, часть клеток которых была разрушена тщательным
растиранием со стеклянным порошком. «Инвертирующий агент в данном
случае оказался нерастворимым в воде энзимом, но составной частью живой
протоплазмы». Сбраживание сахара зимазой может осуществляться лишь внутри
дрожжевой клетки 9, вероятнее, однако, что дрожжевые клетки выделяют это белковое
тело в раствор сахара, где оно и осуществляет брожение 10.
Процесс спиртового брожения затем осуществляют дрожжевые клетки,
которые выделяют зимазу. Негели и О. Лёви указали, что из дрожжевых клеток,
обработанных сначала слабо щелочным Кз(Р04), потом гтановящимся
постепенно нейтральным буферным раствором, при 30 °С уже ч^рез 15 ч значительная
часть свернувшихся при кипячении белковых тел выходит наружу под действи-
4 Nagelei С. von. Theorie der Garung. Munchen, 1879.
5 Ber. Bd. 3. S. 73.
6 Образование тепла при спиртовом брожении с участием дрожжей исследовано
А. Буффардом (С. г. Acad. sci. Vol. 121. P. 357).
7 Необходимо между тем заметить, что так называемое мочевинное брожение,
распад мочевины на аммиак и углекислоту, химически чрезвычайно отличается от
настоящих процессов брожений и поэтому вообще не может рассматриваться как
брожение. Это простой гидролиз, который можно получить при нагревании до
120 °С.
8 Ber. Bd. 28. S. 3037.
9 Диосмотические условия позволяют этому казаться возможным. См. с. 39 в ссылке "
4.
10 Этот же момент поясняют опыты Ж. де Рей-Пелада (С. г. Acad. sci. Vol. 118.
P. 121), который при добавлении к свежим дрожжам виноградного сахара
приготовил слабую (22%-ную) спиртовую вытяжку. При освобождении от
микроорганизмов путем фильтрования через стерильную свечу д'Арсонваля эта
содержащая сахар выжимка в отсутствие кислорода спонтанно выделяла углекислоту.
11 Опыты были повторены с таким же успехом. Оказалось лишь, что они проходят
так же, как в сахарозе, и в растворе лактозы. Процессы диффузии согласно этому
связаны не с бродильной деятельностью, как предполагали названные авторы.
248

Таблица
(Описание экспериментов)
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Дрожжевой
сок
30
50
150
20
30
20
20
30
5
Раствор
углевода, см3
Сахароза
30
Сахароза
50
Сахароза
150
Сахароза
20
Сахароза
30
Сахароза
30
Сахароза
20
Сахароза
30
Мальтоза
5
Процентное
содержание
сахара, %
37
37
37
37
26
37
37
12
33
Температура
опыта
Ледяной шкаф
То же
*
»
»
Комнатная тем
пература
40 °С
Ледяной шкаф
То же
Наблюдения
Через 1 ч четкое
образование газа,
которое не
прекращается 14 сут Слой
пены до 1 см
Сильное
образование газа и
вспенивание.
Первоначально чистый
раствор после
3 дней опалесци-
рует без появления
осадка
Слой пены через
3 сут равен 3/4 см
Через 2 ч явное
образование газа,
которое не
заканчивается и через
14 сут.Вначале
прозрачная
жидкость
обнаруживает к концу лишь
минимальное
помутнение, высота
пены 1,5 см
Образование газа
начинается через
1 день и не
прекращается через 1 нед.
Раствор не совсем
прозрачный
- Через 1 ч
оживленное появление газа;
после 2 нед лишь
редкое
образование пузырьков при
минимальном
помутнении
Через 2 ч высота
пены уже 10 см,
через 1 сут сильное
выпадение осадка,
газообразование
заканчивается
Через 6 сут еще
сильное
образование газа, сильное
помутнение,
которое состоит из
мелких хлопьев
Через 1 ч
начинается образование
газа, которое
продолжается и через
12 сут
17 А. Н. Шамин
249

Окончание таблицы
№

Дрожжевой
сок
Раствор
углевода, см3
Процентное
содержание
сахара, %
Температура
опыта
Наблюдения
10 10 Мальтоза
5
11 10 Глюкоза
10
12 10 Глюкоза
10
13 10 Фруктоза
10
14 10 Фруктоза
10
15 10 Лактоза
10
16 10 Маннит
10
26 » Образование газа
уже через 3 ч
чрезвычайно
сильное
33 » Впервые через 20 ч
сильное
образование газа, которое
продолжается еще
после 12 дней, слой
пены 3/4 см
26 » Уже через 1/2 ч
заметное сильное
газообразование,
которое длится
12 сут, раствор
между тем мутнеет
и выпадает осадок
37 Ледяной шкаф Газообразование
очень сильное уже
через 1/4 ч и через
3 сут еще
оживленное, раствор
остается прозрачным
25 То же Пена заметна уже
через 15 мин и
достигает через 3 дня
1 см
Насыщенный Комнатная тем- Газообразования
раствор пература не происходит, то
же после 6 дней
То же То же Газообразования
не происходит,
то же после 6 дней
ем осмотического давления. На деле оказалось также, как указывает
упомянутый выше опыт, что зимаза проникает сквозь пергаментную бумагу.
Замечание к опыту 1 состоит в том, что выделяющийся газ в течение 4 ч
после начала газообразования пропускали через известковую воду, в результате
чего было установлено, что этот газ — углекислота. В опытах 2 и 3 удалось
определить количество образовавшегося при брожении спирта. Оно составляло
соответственно 1,5 г и 3,3 г этилового спирта. От этих значений надо вычесть то
количество, которое внесено в раствор на поверхности участвовавших в
пивоварении дрожжей. В опыте 2 в процессе получения дрожжевого сока дрожжи
четырехкратно промывали 5 л воды. Было установлено что 2/з всего спирта
получается в результате активности дрожжевого сока. Исходя из этих данных
в использованных дрожжах содержалось 0,3 г спирта.
В опыте 3 использовали очищенные, но еще не смешанные с крахмалом
дрожжи. Содержание спирта, образовавшегося из 150 см3 дрожжевого сока, как
было вычислено, равно 1,2 г. В процессе брожения таким образом
производилось в опыте 2 — 1,2 г, в опыте 3 — 2,1 г спирта. Во всех случаях спирт
определяли по йодоформнои реакции и в заключение высаливали с помощью поташа из
водного раствора. Полученный в опыте 3 осадок выпадал полностью между
79—81 °С (734 мм рт. ст.). Дистиллят представлял собой бесцветную горячую
жидкость и обладал запахом спирта.
250

Микроскопические исследования были проведены в опытах 2 и 3 через 3 дня
после начала процесса, в опыте 8 — через бив опыте 12 — через 12 дней. Во всех
случаях микроорганизмы обнаружены не были, лишь белковый осадок был
причиной более или менее сильного помутнения. В опыте 3 кроме того, с
определенным перерывом на протяжении 3 дней было заложено 6 тарелок для
высевания культур микроорганизмов. Каждый 1 см3 жидкости высевался в 3
кюветах с расплавленным желатиновым пивным суслом и каждый 1 см3 — в 3 кюветах
с мясопептонным желатином.
Через 6 дней в одной кювете с желатиновым суслом было отмечено 11
колоний, две другие остались стерильными. На трех пептоновых желатиновых
пластинках было обнаружено по 50—100 колоний. Принимая во внимание, что в
этих опытах посев проводился большим количество жидкости, можно сделать
вывод, что сбраживающее действие не связано с микроорганизмами, что, впрочем,
можно заключить уже по быстрому появлению внешни* признаков брожения.
И, наконец, в опытах 4 и 5 дрожжевой сок пропускали через стерильный
кизельгуровый фильтр. В опыте 5, кроме того, раствор тростникового сахара
стерилизовали в автоклаве, и затем смесь двух жидкостей обрабатывали с
использованием методов асептики.
Как следует из публикаций по данной теме, приведенные выше методы
с использованием отжима в прессе применяют для получения содержимого
бактериальных клеток. Такие опыты с использованием патогенных бактерий проводят
в Институте гигиены в Мюнхене.
Комментарии
!* Статья опубликована в 1897 г. (см. гл. V) (пер. О. Ю. Елиной).
Эдуард Бухнер родился 20 мая 1860 г. в Мюнхене. Окончил Мюнхенский
университет, где специализировался одновременно в лаборатории А. фон Байера
и в Институте физиологии растений. До этого он уже имел опыт химических
исследований, так как поработал в лаборатории Э. Эрленмейера, а также был
знаком с особенностями бродильных производств, потому что до поступления в
университет работал на консервной фабрике в Майнце.
Бухнер начал свою исследовательскую деятельность как химик, получив
известность благодаря синтезу дийодацетамида, а также открытию пиразола.
В 1893 г. стал профессором Нильского университета, в 1896 г. — Тюбингенского,
а в 1898 г. — профессором Высшей сельскохозяйственной школы в Берлине.
К работе над бесклеточным брожением его привлек брат Г. Бухнер. За
открытие бесклеточного брожения Э. Бухнер в 1907 г. был награжден
Нобелевской премией.
С 1909 г. Бухнер был профессором в университете в Бреслау (ныне
Вроцлав), а с 1911 г. стал профессором в Вюрцбургском университете.
Когда началась первая мировая война, Э. Бухнер, будучи капитаном запаса,
в возрасте 54 лет поступил в армию и принимал участие в боевых действиях.
В феврале 1915 г. его отозвали с фронта для продолжения научной работы,
но в июне 1917 г., когда начались военные действия немецкой армии в Румынии,
он был вновь призван, all августа под Фокшанами был смертельно ранен и умер
на следующий день. Похоронен в Фокшанах на братском кладбище.
2* О теориях ферментативного действия, разработанных М. Траубе и Ф. Гоп-
пе-Зейлером, см. гл. III.
Ф. Мишер
О химическом составе клеток гноя **
Материал, которым мы располагали, состоял из чистых клеток и позволял
наконец-то всерьез заняться вопросом о химическом составе клеточного ядра.
Выше я упоминал, что путем экстракции сильно разбавленным раствором соды
из клеток среди прочих получали вещество в растворе, которое осаждалось
кислотами; оно не растворялось ни в избытке кислоты, ни в солях, однако снова
переходило в раствор в присутствии хотя был следов едкой или углекислой ще-
17*
251

лочи. Исходя из известных гистохимических данных, я должен был бы
приписать это вещество прежде всего ядрам. Мне не удалось, однако, путем
обработки разбавленными кислотами удовлетворительно отделить это вещество от
примеси белка. Оставалось помутнение, которое не отфильтровывалось. Поэтому была
предпринята попытка изолировать ядра.
Для этой цели я сначала обратился к совершенно разбавленной соляной
кислоте, о которой известно, что она при длительном воздействии полностью
растворяет протоплазму, оставляя «голые» ядра. Однако, как уже было отмечено
при описании белков, результат оказался неудовлетворительным. После
многодневной обработки некоторое количество ядер удавалось изолировать, иногда даже
довольно много; однако с большинством ядер даже после 6—10-кратного
отмывания оказались прочно связанными остатки протоплазмы, причем в кислоту
переходили лишь следы белка. При этом осаждение нерастворенных остатков
было неполным; фильтрование требовало большой затраты времени. С уксусной
кислотой результаты были еще хуже.
Воспользовавшись механическим способом, я получил небольшие порции ядер
из клеток, которые обрабатывал по нескольку недель (в условиях зимних
холодов) разбавленной соляной кислотой. Нерастворенный остаток подвергался
длительному и сильному встряхиванию с эфиром и водой; масса клеток,
сохранивших остатки протоплазмы, собиралась на границе между двумя жидкостями,
однако на дне водного слоя через некоторое время можно было видеть осадок
тонкого порошка. Его можно было собрать на фильтр; он состоял из совершенно
очищенных ядер, которые имели ровные контуры, гомогенное содержимое, четко
очерченное ядрышко; по сравнению с исходным объемом они представлялись
несколько уменьшенными. Путем встряхивания с новыми порциями воды из
клеток удавалось получать новые, но всегда очень малые количества ядер. В основе
такого выделения лежит, по-видимому, более высокий удельный вес ядра по
сравнению с протоплазмой.
Полученные таким образом ядра оставались в чистой воде совершенно
неизмененными, однако в сильно разбавленной щелочной жидкости они набухали
и становились бесцветными, бесцветным и невидимым становилось и ядрышко.
Добавление кислоты приводило к восстановлению исходных соотношений. Ядра
несколько набухали также в растворе NaCl. Йод окрашивает их в интенсивно
желтый цвет. Упомянутые выше разбавленные растворы соды извлекали из ядер
желтоватый раствор вещества, которое под действием уксусной кислоты или
НС1 давало нерастворимый в избытке этих кислот осадок, который в чистой воде
вообще не набухал, однако растворялся в ничтожнейших следах едкой или
углекислой щелочи, точно так же, как и в обычном фосфорнокислом натрии,
превращаясь в остающуюся прозрачной при кипячении жидкость; ни в NaCl, ни в других
средних солях растворения не происходило. Если ядра тщательно отмывались,
то этот осадок давал с азотной кислотой ксантопротеиновую реакцию, а с натрием
и медным купоросом — голубой раствор с фиолетовым оттенком. Он растворяется
в дымящей соляной кислоте; осадок, выпадающий при разбавлении, в избытке
воды снова не растворяется. Таким образом, данное вещество представляется
близкородственным истинным белкам, но не принадлежит к ним; эти реакции,
если не считать полного отсутствия набухания или растворимости в
нейтральной среде, соответствуют в какой-то мере присущим муцину Эйхвальда.
На фильтре остается вещество, нерастворимое даже в концентрированном
растворе соды; после высушивания спиртом и эфиром оно отделяется от фильтра
в виде пленки, напоминающей коллодиевую, в которой под микроскопом
различимы контуры ядер и их ядрышек. Эта пленка растворялась, правда, не
моментально, в концентрированной соляной кислоте и крепких вцелочах, однако при
длительном (часами) нагревании с ледяной уксусной кислотой при 140 °С в
запаянной стеклянной трубке совершенно не изменялась (в противоположность керати-
новым веществам). По характеру растворимости можно было заподозрить сходство
с эластическим веществом мышц. Тех минимальных количеств ядер, которые
удавалось получить описанным путем, едва хватало на небольшое число
упомянутых здесь реакций; об элементном анализе нечего было и помышлять.
Я обратился поэтому к средству, энергичная способность которого
растворять белки уже нашла себе применение в химии белков ', — к пепсиносодержа-
щим жидкостям. Были приготовлены отфильтрованные до прозрачности экстракты
252

желудка свиньи, пользуясь для этого раствором соляной кислоты (10 см3
дымящей соляной кислоты на 1 л воды). Прямая обработка свежих отмытых
клеток гноя этой жидкостью при 40° не дала удовлетворительного результата.
Главная масса растворилась, но освободилось некоторое количество масляных
капель, отчасти в результате распада лецитина; эти капли поддерживали нераство-
рившийся остаток в виде суспензии, которая оставалась мутной после
фильтрования. Тогда я произвел многократное, обычно 3—4-кратное, промывание теплым
спиртом, а затем подверг почти полностью освобожденный от лецитина остаток
перевариванию при 37° и 45°. Уже через несколько часов из прозрачной
жидкости выпал тонкий сероватый порошок осадка. Чтобы убедиться в полноте
воздействия, я продолжил переваривание до 18—24 ч и на протяжении этого
времени дважды сливал и менял жидкость. После второй экстракции осадок не
изменялся ни количественно, ни микроскопически. Он состоял и<?ключительно из
изолированных ядер без каких-бы то ни было следов протоплазмы. Иногда
отмечалась примесь единичных мелких интенсивно преломляющих свет зернышек,
которые, однако, при промывании в большинстве своем проходили через фильтр.
Если экстракция спиртом была неполной, то заметны были отдельные масляные
капельки. Осадок снова и снова встряхивали с эфиром для удаления этих
остатков жира. После того как сливали последнюю порцию эфира, ядра легко
было собрать на фильтре; они представляли собой серую плотную массу; сколько
бы потом их ни промывали водой, они больше не изменялись. Промывание
производили до тех пор, пока фильтрат не переставал мутнеть при добавлении
таннина.
Таким образом, это был надежный метод получения ядер клеток лейкоцитов
в любых количествах. Полученные таким методом ядра были совершенно лишены
протоплазмы («голые»), но по крайней мере в большинстве своем оказались
не столь гладкими, как при выделении с помощью одной лишь соляной кислоты.
Хотя по объему они существенно не отличались от последних, выглядели они
несколько сморщенными, неодинаково преломляли свет, у некоторых мембрана
была неравномерно утолщена, а иногда они представляли картину зернистого
помутнения то ли из-за изменения содержимого, то ли за счет сморщенной
и шероховатой поверхности. Контуры у некоторых ядер были гладкими, а у
некоторых как бы слегка изъеденными. Если помутнение было менее выражено,
то ядрышко выступало более отчетливо. Полученную таким образом промытую
массу еще несколько раз обрабатывали теплым спиртом. При первых экстракциях
в спирт переходило небольшое количество рыхлого осадка. По этим свойствам
вещество было ближе всего к лецитину; к сожалению, я упустил возможность
исследовать содержание в нем фосфора. При третьей экстракции уже не было
никаких сколько-нибудь заметных следов упомянутого вещества.
Если не считать микроскопических особенностей, очищенный таким образом
препарат ядер вел себя так же, как и ядра, выделенные путем обработки
разбавленной соляной кислотой. При обработке разбавленным раствором соли они
давали желтоватую жидкость, из которой под действием уксусной или соляной
кислоты выпадал осадок, нерастворимый в избытке кислоты. Кислый фильтрат
не давал помутнения ни при нейтрализации, ни под давлением кровяной соли.
Большая часть вещества оставалась нерастворимой, но растворялась, правда,
медленно, в едких щелочах. О том, что причиной нерастворимости был не спирт
и не кипячение, свидетельствовало совершенно идентичное поведение ядер,
выделенных с помощью соляной кислоты. Изменение микроскопического вида скорее
могло быть обусловлено веществом, которое удаляли экстракцией спиртом; таким
веществом, я думаю, мог быть лецитин. Разные ядра давали неодинаковое
помутнение, так что количество экстрагируемого вещества могло варьировать, возможно,
в зависимости от стадии развития ядер.
Вещества, растворимые в растворе соды, давали муциноподобные реакции,
о которых я упоминал выше при рассмотрении выделения ядер с помощью
соляной кислоты, к которому я сейчас и отсылаю читателя. Мне, однако, никогда
не удавалось получить эти вещества в большом количестве; набухший осадок
1 Kuhne und Rudnew. Zur chemie der amyloiden Gewebsentartung // Virchow
Arch. XXXIII. S. 66.
253

забивал фильтр, а если процедура продолжалась долго, вещество в растворе
изменялось; происходило образование продуктов, осаждавшихся таннином, а не
уксусной кислотой. Полученное небольшое количество я использовал для
определения азота. Поэтому позже я проводил свои опыты на цельных ядрах, отложив
до получения более подходящего материала попытки разделения веществ, которые
я пока без лишних обсуждений буду называть растворимым или нерастворимым
нуклеином 2*.
Комментарии
!* Нами приводится здесь фрагмент статьи «О химическом составе клеток гноя»,
опубликованной Ф. Мишером в сборнике трудов Лаборатории физиологической
химии Тюбингенского университета, издаваемых под редакцией Ф. Гоппе-Зейлера
(Medicinisch-chemische Untersuchungen. 1871. Н. IV. S. 441—460.). Перевод дан по
тексту издания: Фридрих Мишер. Труды по биохимии. М.: Наука, 1985. (Сер.
«Классики науки»). Фрагмент статьи представляет собой часть раздела 5-й
статьи, озаглавленного «Ядра и нуклеин». Само название раздела показывает,
что Мишер был уверен, что выделил какое-то новое вещество, которое входит в
состав ядер клеток. Не сомневался он и в правильности избранной им
методологии: он прямо называл ядро структурой и полагал, что химические воздействия
определенного рода могут привести к выделению этих «структур»
неповрежденными.
2* Таким образом, Мишер посчитал, что выделенное им вещество является
особым веществом ядер. Он отверг представления о неспецифическом характере
«химического строения» клеточных ядер. Его подходы показывали также, что он
отвергает «биоколлоидальную» концепцию строения ядра, а также концепцию об
исключительной роли белков в построении всех функциональных структур клетки
без участия каких-либо иных биологически активных веществ.

ИМЕННОЙ УКАЗАТЕЛЬ
Абдергальден Э. (Abderhalden E.,
1877-1950) 62, 229-231
Абелу Ж. (Abelous J., 1864-1956) 119
Аддисон Т. (Addison Т., 1793—1860)
218
Алексеев П. П. (1840-1891) 22
Альтман P. (Altmann R., 1852—1900)
147, 167-170
Анри В. (Henri V., 1872-1940) 81, 193
Армстронг Э. (Armstrong E., 1878—
1945) 86
Аррениус С. (Arrhenius S., 1859—1927)
78, 161
Артю М. (Arthus N. М., 1862-1945) 78
Ах Л. (Ach L.) 64
Байер А. (Ваеуег А., 1835-1917) 45,46,
48, 49, 123, 209, 248, 251
Барбиери Й. (Barbieri J., 1852—1926)
38, 40, 41
Барвиль Ш. Л. (Barreswil С. L., 1817—
1870) 198
Барт Л. (Barth L., 1839-1890) 38, 91
Бартон Э. (Burton E. F., 1879-1948)
157
Бауман Э. (Baumann Е., 1846-1896)
36, 37, 43, 44
Бах А. Н. (1857-1946) 113, 114, 120-
130, 136, 137, 192, 225
Бедекер К. (Boedeker KM 1815-1895)
37
Бейеринк М. (Beijerinck M., 1851 —
1931) 191
Бейлис У. (Bayliss W., 1860-1924) 98,
101, 104, 219
Бекетов Н. Н. (1827-1911) 109
Беккари Я. Б. (Beccari J. В., 1682—
1766) 182
Бем И. (Boehm J., 1831-1893) 107
Бенеден Э. ван (Beneden E. van, 1846—
1910) 169
Бер П. (Bert P., 1833-1886) 185, 188
Бернар К. (Bernard С, 1813-1878)
69, 72-76, 106, 108, 139-141, 167,
173, 188, 189, 196, 198-201, 203, 218
Бернштейн Э. (Bernstein E.) 48
Бертло М. (Berthelot M., 1827-1907)
22, 23, 69, 71-73, 75-77, 89, 90, 140,
141, 185, 189, 190
Бертран Г. (Bertrand G., 1867-1962)
97, 98, 101-103, 117-121, 193
Берцелиус Й. Я. (Berzelius J. J., 1779 —
1848) 19, 74, 216
Бешан A. (BechampA., 1816-1908) 23,
90, 204
Биарне Г. (Biarnes G.) 119
Биддер Ф. (Bidder FM 1810-1894) 180
Био Ж. (Biot J. В., 1774-1862) 28
Бишоф Т. Л. (Bischoff T. L., 1807-
1882) 181, 183
Блум Ф. (Blum F., 1865-1959) 164
Бойзен-Йенсен П. (Boysen-Jensen P.,
1883-1960) 210
Бойль Р. (Boyle R., 1627-1691) 175
Бонн У. (Bone W., 1871-1938) 130
Боннье Г. (Bonnier G., 1853—1922) 106
Бородин И. П. (1847-1930) 106
Ботацци Ф. (Bottazzi F., 1867-1941)
170
Боткин С. П. (1832-1889) 94
БраконноА. (Braconnot H., 1780—1855)
39, 40
Браун A. (Brown A., 1852-1919) 81
Брауэр A. (Brauer A.) 47
Броди Б. (Brodie В., 1817-1880) 105
Броун (Браун) P. (Brown R., 1773-
1858) 156
Броун-Секар Ш. (Brown-Sequard С,
1817-1894) 218
Брюкке Э. фон (Brucke Е. von, 1819 —
1892) 30-32, 88, 89, 91, 96, 167
Бунге Г. (Bunge G., 1844-1920) 33, 76
Бунзен P. (Bunsen R., 1811-1899)
176, 216
Бургаве Г. (Boerhaave H., 1668-1738)
17
Буржуа A. (Bourgeois H.) 39, 40
Буркло Э. (Bourqueiot E., 1851-1921)
117-120
Буссенго Ж. Б. (Boussingault J. В.,
1802-1887) 178, 179
Бутлеров А. М. (1828-1886) 32, 44, 45,
48, 53, 123
Бутру Л. (Boutroux L., 1851-1921) 119
Бухнер Г. (Buchner H., 1850-1902)
190, 191, 193, 203
Бухнер Э. (Buchner E., 1860-1917)
69, 86, 88, 96, 100, 103, 190-197, 204,
209, 211, 225, 246, 251
Бушарда A. (Bouchardat A., 1806—
1886) 89
Быков Г. В. (1914-1982) 69
Вагнер P. (Wagner R., 1893-1970) 206
Вайске Г. (Weiske PL, 1843-1907) 175
Вальдейер В. (Waldeyer W., 1836-
1921) 148
Ван-Слайк Д. (Van Slyke D. D., 1883-
1971) 176
Вант-Гофф Я. Г. (van't Hoff J. H.,
255

1852-1911) 47, 51, 53, 54, 69, 78, 87,
111, 120, 122
Варбург О. (Warburg О., 1883-1970) 60
Вейль Т. (Weyl Т., 1851-1913) 39, 40
Вейсман A. (Weismann A., 1834—1914)
150, 169
Веленс Э. 16
Велер Ф. (Wohler F., 1800-1882) 21,
22, 26, 44, 142
Вемер К. (Wehmer С, 1858-1935) 191
Вертер Г. (Werther G., 1815-1869) 38
Визнер Ю. (Wiesner J., 1838-1886) 93,
170, 190
Викке К. 36
Виккери Г. (Vickery H., 1893-1978)
34, 42
Виланд Г. (Wieland H., 1877-1957) 136
Вильгельмы Л. (Wilhelmy L., 1812—
1864) 80
Вильд В. (Wild W.) 121, 122
Виноградский С. Н. (1856-1953) 212,
213
Вислиценус Й. (Vislicenus J., 1835—
.1902) 47
Витт О. (Witt О., 1853-1915) 166
Вле Ф. (Vies F.T 1885-1944) 154
Воклен Л. Н. (Vauquelin L. N., 1763-
1829) 15, 64, 204
Воль A. (Wohl A., 1863-1939) 209
Вроблевский A. (Wroblewski A.,
1866-?) 195
Вышнеградский А. Н. (1851-1880) 58,
63
Вюрц Ш. A. (Wurtz Ch. A., 1817-1884)
26, 32, 90
Габер Ф. (Haber F., 1868-1934) 130
Габерман Й. (Habermann J., 1841 —
1914) 38-41
Галленворден Э. (Hallenvorden E.,
1353 1914) 227
Галлер A. (Haller A., 1708-1777) 173,
196
Гаммарстен О. (Hammarsten О., 1841 —
1932) 90 96
Ган М. (Hahn М., 1865-1934) 191
Гарден A. (Harden A., 1865—1940)
102, 103, 194, 195, 204, 205, 211, 212
Гассенфратц A. (Hassenfratz H., 1755—
1827) 187
ГатчекЭ. (Hatschek E., 1868-1944) 158,
159
Гейденгайн P. (Heidenhain R., 1834—
1897) 94, 95, 164, 170
Гейльбронн Л. (Heilbrunn L., 1892 —
1957) 154
Гейровский Я. (Heyrovsky J., 1890—
1967) 176
Геккель Э. (Haeckel E., 1834-1919)
169
Гельмгольц Г. (Helmholtz H. von, 1821 —
1894) 188
Герман Л. (Hermann L., 1838—1914)
171, 224
Герман Ф. (Hermann F., 1848—1913)
47
Гертвиг О. (Hertwig О., 1849—1922)
150, 151
Гертвиг P. (Hertwig R, 1850—1937)
169
Герцфельд A. (Herzfeld A., 1854—
1928) 48
Гиббс Д. (Gibbs J., 1839—1903) 154
162
Гиньяр Л. (Guignard L., 1852—1928) 93
Гис В. (His W., 1831-1904) 142, 143
Глазиветц Г. (Hlasivetz H., 1825 —
1875) 38-41
Гольджи К. (Golgi С, 1843-1926)
168, 169
Гопкинс Ф. Г. (Hopkins F. G., 1861 —
1947) 203, 205, 209, 221-224
Гоппе-Зейлер Ф. (Hoppe-Seyler F.,
1825-1895) 40, 107-111, 113, 114,
116, 119, 121, 142, 144-146, 216, 247,
251, 254
Горбачевский И. Я. (Horbaczewski J.,
1854-1942) 63, 64, 184, 201
Гортнер P. (Gortner R. А., 1885—1942)
153, 154
Горуп-Везанец Э. (Gorup-Besanez E.,
1817-1878) 21, 24, 26, 27, 90
Гофман А. В. (Hofmann A. W., 1818-
1892) 26
Гофман Ф. (Hofmann F., 1843—1920)
182
Гофмейстер В. (Hofmeister W., 1824—
1877) 148
Гофмейстер Ф. (Hofmeister F., 1850—
1922) 63, 65, 161, 196
Гребе К. (Graebe К., 1841-1927) 166
Грехем Т. (Graham Т., 1805-1869)
109, 152-154, 156
Грин P. (Green J. R., 1848-1914) 77,
96, 97, 191, 192
Грисбах В. (Griesbach W., 1888-1968)
206
Грмек М. Д. (Grmek M. D.) 198
Грюсс И. (Gruss J., I860-?) 119
Гьельт Э. (Hjelt E., 1855-1921) 174
Гуттен У. фон (Hutten U. von, 1488—
1523) 115
Данилевский А. Я. (1838-1923) 32, 54,
55, 87-89, 91-94
Даппа Б. (Duppa В., 1828-1873) 28
д'Арсонваль A. (d'Arsonval J., 1851 —
1940) 75
де Бари A. (de Вагу А., 1831-1888)
212
Дегерен П. (Deherain P., 1830-1902)
106
Де-ла-Метри Ж. О. (De La Mettrie J.,
1709-1751) 173
256

Де-ла-Рив A. (De La Rive A. A., 1801-
1873) 108
Дельбрюк М. (Delbruck M., 1850-1919)
191, 192
Дени П. (Denis P., 1799-1863) 31
Дессень В. (Dessaignes V., 1800—1885)
25, 28
де Фриз X. (Vries H. de, 1848-1935) 169
ДешанЖ. (Deschamps J., 1804-1866) 90
Джекобе У. (Jacobs W., 1883-1967)
54, 225
Джуа M. (Giua M., 1889-1966) 7
Донат Э. (Donath E., 1848-1932) 90
Дрексель Э. (Drechsel E., 1843-1897)
38, 41-43
Дриш Г. (Driesch H., 1867-1941) 76
Дэви Г. (Davy H., 1778-1829) 26
Дэкин Г. (Dakin H., 1880-1952) 219
Дюбоск Д. (Duboscq D.) 176
Дюбранфо О. (Dubrunfaut A., 1797 —
1881^ 28
Дюбуа P. (Dubois R., 1849-1929) 119
Дюбуа-Реймон Э. (Dubois-Reymond E.,
1818-1895) 196, 203
Дюжарден Ф. (Dujardin F., 1801 —
1860) 163
Дюкло Э. (Duclaux E., 1840-1904)
81, 99, 118, 119, 192
Дюма Ж. Б. (Dumas J. В., 1800-1884)
21, 178
Жаке A. (Jaquet A., 1865-1937) 119
Жерар Ш. (Gerhardt С, 1816-1856) 64
Захариас Э. (Zacharias G., 1886-1911)
149, 150
Зелинский Н. Д. (1861-1953) 39
Зигмонди P. (Zsigmondy R., 1865—
1929) 159
Зигфрид М. (Siegfried M., 1864-1920)
41, 55, 62
Зидентопф Г. (Siedentopf H., 1872—
1940) 159
Зинин Н. Н. (1812-1880) 164
Зутер Ф. (Suter R, 1870-1961) 44
Иванов Л. А. (1871-1962) 205
Ивановский Д. И. (1864-1920) 16
Иогансен В. (Johannsen W., 1857—
1927) 106
Йошида X. (Yoshida H., 1859-1928)
116, 117
КассовицМ. (KassowitzM, 1842-1913)
173
Каур О. (Cahours A., 1813-1891) 27
Кейлин Д. (Keilin D., 1887-1962)
76, 187
Кекуле A. (Kekule A., 1829-1896) 24
Келликер А. (КбШкег А., 1817-1905)
150
Кеткарт Э. (Cathcart E., 1877-1954)
201
Кизель А. Р. (1882-1948) 42, 154, 170
Килиани Г. (Kiliani H., 1855-1945)
48, 49, 53
Кирхгоф Г. (Kirchhoff G., 1824-1887)
176, 216
Клаузиус P. (Clausius R., 1822-1888)
105, 108, НО
Клебс Э. (Klebs Е., 1834-1913) 166
Ковалевская-Зазерская Е. Ф. (1874 —
1958) 148
Колен Ж. Ж. (Colin J. J., 1784-1865)
91
Колер P. 16, 17, 190-192, 194, 195
Колли А. А. (1840-1916) 46, 49
Кольбе Г. (Kolbe H., 1818-1884) 22, 25
Кольцов Н. К. (1872-1940) 162, 163,
173
Кон Ф. (Cohn F., 1828-1898) 152
Конгейм Ю. (Cohnheim J., 1839-1884)
91
Корвизар Л. (Corvisart L., 1824—1882)
88
Коссель A. (Kossel A., 1853—1927)
42, 56, 148
Костычев С. П. (1877-1931) 71, 207
Кохер Т. (Kocher Т., 1841-1917) 218
Кошлаков Д. И. 227
Кравков Н. П. (1865-1924) 136-138
Крайслер В. 39
Крамер М. (Cramer M., 1863-1902) 184
Крамер Э. (Cramer E.) 28, 29, 38, 43, 57
Краух К. (Krauch К., 1855-1934) 90
Крофт-Хилл A. (Hill, A. Croft, 1863-
1947) 87
Кузнецов В. И. 21
Кульпсон К. М. 138
Кун Т. 8
Кунитц М. (Kunitz M., 1887-1978) 159
Купер A. (Cooper A., 1831-1891) 44
Купфер К. фон (Kupfer К. von, 1829-
1902) 167, 168, 191
Курбе П. (Courbet P.) 204
Курциус Т. (Curtius Т., 1857—1928)
57-59
Кьельдаль Ю. (Kjeldahl J., 1849-1900)
176
Кюльд П. (Kulz P., ?-1885) 44
Кюльц Э. (Kulz E., 1845-1895) 43
Кюне В. (Kuhne W., 1837-1900) 34-
36, 77, 95
Кюстер В. (Kuster W., 1863-1929) 216
Лавуазье A. (Lavoisier A., 1743—1794)
9-12, 15, 180, 184, 187, 222
Лагранж Ж. Л. (Lagrange J. U, 1736—
1813) 187
Ладенбург A. (Ladenburg A., 1842 —
1911) 63
Лакер Ф. (Laqueur F., 1888-1954) 206
257

Ланг A. (Lang A., 1855-1914) 164
Лаплас П. (Laplace P., 1749-1827)
9, 180, 184
Леб Ж. (Loeb J., 1859-1924) 161
Лебедев А. Н. (1881-1938) 210
Ле Бель A. (Le Bel A., 1847-1930)
51, 53, 69
Лев Ж. (Low О., 1844-1941) 45, 95, 108,
126 172 189
Леви'о. (Loewi О., 1873-1961) 248
Левашов С. В. (1857—?) 94
Левин Ф. (Levene P. А., 1869-1940)
54, 225, 226
Лейке Э. (Leuchs E. F., 1800-1837) 89
Леканю Л. (Lecanu L., 1800—1871) 216
Леман К. (Lehmann С, 1812-1863)
31-33
Ленглей Д. (Langley J., 1852-1925) 94
Лестер Г. (Leicester H.) 9
Либерман К. (Liebermann С, 1842—
1914) 166
Либих Г. (Liebig H., 1831-1894) 179,
222
Либих Ю. (Liebig J., 1803-1873) 20, 21,
25, 66-70, 86, 115, 177, 201, 222
Линде Л. (Lindet L., 1857—1929) 119
Линднер П. (Lindner P., 1861 — 1945)
248
Линнеман Э. (Linnemann E., 1841 —
1886) 47
Линоссье Ж. (Linossier G., 1857 — 1923)
126
Липман Э. (Lippmann E., 1857 — 1940)
49
Лодибер Ж. (Lodibert J., 1772-1840)
115
Лоланье Ф. (Laulamer F., 1850—1906)
185
Лунин Н. И. (1853-1937) 217
Луск Г. (Lusk G., 1866-1932) 201
Львов С. Д. (1879-1959) 131, 134
Лэнгмюр И. (Langmuir L, 1881-1957)
160, 233
Любавин Н. Н. (1845-1918) 40, 146
Людвиг К. (Ludwig С, 1816-1875)
139, 177, 180, 187, 196
Людерсдорф Ф. (Ludersdorff F.T 1801 —
1886) 189
Люмьер Л. (Lumiere L., 1864—1948) 118
Люмьер О. (Lumiere A., 1862—1954)
118, 155
Мажанди Ф. (Magendie F., 1783—1855)
106
Майер A. (Mayer A., 1843—1942) 106
Майер Ю. P. (Mayer J. R., 1814-1878)
177, 178, 184, 206
Мак-Манн Ч. (Mac Munn С, 1852—
1911)-217
Макфейден A. (Macfadyen A., 1860—
1907) 194
Мали P. (Maly R., 1839—1891) 91
Манассеина М. М. (1843—1903) 190
Манжен Л. (Mangin L., 1852—1937) 106
Машке О. (Maschke О., 1824—1900) 30
Медикус Л. (Medicus L., 1847 — 1915) 64
Мейергоф О. (Meyerhof О., 1884—1951)
203, 212, 213
Мейзенхаймер Я. (Meisenheimer J
1876-1934) 209
Мейснер Г. (Meissner G., 1829—1905)
31, 32
Мейссль Э. (Meissl Е., 1855—1905) 183
Менделеев Д. И. (1834-1907) 155
Мендель Г. (Mendel G., 1822—1884)
173 231
Ментен М. (Menten M., 1879—1960)
81, 82
Меринг Й. фон (Mering J. von, 1849—
1908) 218, 219
Мернер К. (Morner С., 1864—1940) 44
Миаль Л. (Mialhe L., 1807-1886) 31, 32,
35 89
Микель П. (Miquel P., 1850-1922) 248
Минковский О. (Minkowski О., 1858—
1931) 218 219
Минчин Э. (Minchin E. А., 1866-1915)
233
Михайлов В. П. 135, 155
Михаэлис Л. (Michaelis L., 1875-1949)
81, 82, 104
Мишер Ф. (Miescher F., 1844-1895)
42, 142-149, 192, 225, 246, 251, 254
Моль Г. фон (Mohl H. von, 1805-1872)
152, 153, 163
Моргенрот Ю. (Morgenroth J., 1871 —
1924) 85
Мульдер Г. (Mulder G. J., 1802-1880)
34, 91, 201
Муррей Д. (Murray G., 1865-1939) 218
Мэтьюс Э. (Mathews A. R., 1871-1957)
155, 162
Мюллер A. (Muller А., 1828-1906) 176
Мюллер Г. (Muller H., 1820-1864) 164
Мюллер Й. (Muller J., 1801-1858) 196
Мюрбек К. (Myrback К.) 211
Наке A. (Naquet A., 1834-1916) 24
Нассе О. (Nasse О., 1839-1903) 38
Негели К. фон (Nageli С. von, 1817—
1891) 168, 169, 189, 247, 248
Нейком Й. 37
Неймейстер P. (Neumeister R., 1854—
1905) 35, 194
Ниман К. (Niemann С., 1880-1921) 64
Ниссль Ф. (Nissl F., 1860-1919) 169
Нойберг К. (Neuberg С., 1877-1956)
209-211
Обел Д. (Abel J. J., 1857-1938) 158
Овчинников Ю. А. (1934-1988) 51
Одлинг У. (Odling W., 1829-1921) 105
258

Озанн Г. (Osann G., 1797-1851) 109
Окен Л. (Oken L., 1779-1866) 163
Олдрич Т. Б. (Aldrich Т. В., 1861-1938)
219
Оливер Д. (Oliver G., 1841-1915) 219
Опарин А. И. (1894-1980) 128
О'Салливан К. (O'Sullivan С, 1847—
1907) 80, 81, 95
Осборн В. (Osborne W., 1873—1967) 97
Осборн Т. Б. (Osborne Т. В., 1859—
1929) 31, 34
Оствальд В. (Ostwald W., 1853-1932)
78, 79, 127, 154, 158
Отто Э. (Otto E.) 59
Павлов И. П. (1849-1936) 94, 95
Палладии В. И. (1859-1922) 106, 131 —
134, 138
Парнас Я. О. (Parnas J., 1884-1949)
206, 209
Партингтон Д. P. (Partington J. R.,
1886-1965) 9
Пастер Л. (Pasteur L., 1822-1895)
28, 51, 56, 66-77, 83, 84, 86, 89, 100,
106, 113, 115, 140, 141, 143, 186, 187,
189, 192, 193, 221, 222
Пекельхаринг К. (Pekelharing С,
1848-1922) 97
ПелигоЭ. (PeligotE., 1811-1890) 23,47
Пеллетье Ж. (Pelletier J., 1788-1842)
115
Пелуз Т. (Pelouze J., 1807-1867) 28
Перкин У. (Perkin W., 1838-1907)
27 28
Перрен Ж. (Perrin J., 1870-1942) 157
Петровский Г. (Piotrowski G., 1833—
1884) 54
Петтенкофер М. (Pettenkofer M., 1818—
1901) 177-184, 201
Пикар Ж. (Piccard J., 1840-1933) 42
Пикте A. (Pictet A., 1857-1937) 63
Пириа P. (Piria R., 1815-1865) 25
Планш Л. (Planche L., 1776-1840) 115
Подвысоцкий В. В. (1857-1913) 94
Подолинский С. А. (1850-1891) 94
Позен Э. (Posen E.) 38
Попов А. Н. (1840?-1881) 48
Прейссе К. (Preusse К.) 36
Прянишников Д. Н. (1865-1948) 42
Пуркинье Я. Э. (Purkine J. E., 1787—
1869) 139, 152
Пфеффер В. (Pfeffer W., 1845-1920)
107 193 195
Пфлюгер Э. (Pfluger E., 1829-1910)
106, 107, 169-172, 185, 188, 189, 195,
202, 224
Радлькофер Л. (Radlkofer L., 1829 —
1927) 30
Рамон-и-Кахаль С. (Ramon-y-Cajal S.,
1852-1934) 167
Ранвье Л. A. (Ranvier L. А., 1835—1922)
168
Раунтри Л. (Rowntree L., 1883—1959)
158
Рей-Пелад Ж. (Ray-Pailhade J., 1850-
1936) 248
Рейхерт К. Б. (Reichert К. В., 1811-
1883) 20, 29, 30, 216
Риттхаузен Г. (Ritthausen H., 1826—
1912) 31, 37-39
Робинсон A. (Robinson A.) 174
Роджерс К. (Rogers К.) 154
Родионов В. М. (1878-1954) 63
Розенфельд А. Д. 137
Рыжиков В. Н. 64
Ру Э. (Roux E., 1853-1933) 193
Рубнер М. (Rubner М., 1854-1932)
177, 184, 185, 201
Сабадвари Ф. (Szabadvary F.) 174
Сакс Ю. фон (Sachs J. von, 1832-1897)
151, 152, 193
Самнер Д. (Sumner J. В., 1887—1955)
138
Сандра К. (Sandras С, 1802-1856) 89
Сведберг Т. (Svedberg Т., 1884-1971)
157
Сенгер Ф. (Sanger F.) 60
Сеченов И. М. (1829-1905) 185
Симон Й. (Simon J., 1807-1843) 91
Скрауп 3. (Skraup Z., 1850-1910) 54
Слетор A. (Slator A., 1879-1953) 209
Словцов Б. И. (1874-1924) 119
Смолуховский М. (Smoluchowski M.,
1872-1917) 157
СокслетФ. (SoxhletR, 1848-1926) 183
Соре Ж. (Soret J. L., 1827-1890) 105
Соренсен С. (Sorensen S., 1868-1937)
84, 86, 104, 161, 175, 176
Сорокин В. И. (1848-1919) 50
Спалланцани Л. (Spallanzani L, 1729—
1799) 12
Старлинг Г. (Starling Е. G., 1866-
1927) 219
Стенли У. (Stanley W. М., 1904-1971)
16
Стефенсон М. (Stephenson M., 1885—
1948) 69, 111
Стоке Д. (Stokes G., 1819-1903) 216
Страсбургер Э. (Strassburger E., 1844 —
Г912) 150
Струве Г. В. (Struve H. М., 1822-1908)
166
Субботин В. А. (1844-1898) 182
Таддеи Д. (Taddei G., 1792-1860) 115
Тамман Г. (Tammann G., 1861-1938)
78-80
Тафель Ю. (Tafel J., 1862-1918) 52
Тейт Д. (Tate D.) 105
Тейхман Л. (Teichmann L., 1823-1895)
30
259

Тенар Л. Ж. (Thenard L. J.T 1777-
1857) 91
Тимирязев К. А. (1843-1920) 7, 205
Тиндаль Д. (Tindall J., 1820-1893)
159, 160
Тойнби A. (Toynbee A., 1889-1975) 8
Толленс Б. (Tollens В., 1841-1918)
49, 50
Томпсон Ф. (Tompson F., 1859-1930)
80, 81, 95
Траубе М. (Traube M., 1826-1894)
68-71, 73, 76, 111-116, 121, 122, 190,
223, 247, 251
Троленд Л. (Troland L., 1889-1932)
173-233
Уилер У. (Wheeler W., 1865-1937) 130
Уилсон Э. (Wilson E., 1856-1939) 106
Унфердорбен О. (Unverdorben О.,
1806-1873) 164
Уэвелл У. (Waveli W.) 17
Фарадей М. (Faraday M., 1791-1867)
159
Ферворн М. (Verworn M, 1863—1921)
170, 172, 196, 224
Фик A. (Fick A., 1829-1901) 186
Фиттиг P. (Fittig R., 1835-1910) 24,
45, 46, 48, 49
Фишер A. (Fischer А., 1858-1913) 191
Фишер Г. (Fischer H., 1865-1939) 197
Фишер Э. (Fischer Emil, 1852-1919)
29, 41, 44, 51-53, 56-65, 67, 69,
81-86, 98, 100, 118, 157, 164, 225,
226
Флеминг В. (Fleming W., 1843—1905)
148, 150, 164
Флетчер У. (Fletcher W., 1873-1933)
203, 205
Флеш М. (Flesch M., 1852-1943) 164
Флоркен М. (Florkin M., 1900 — 1979)
9, 152, 153, 161
Фойт К. (Voit С, 1831-1908) 177, 184,
191, 201, 202
Фолин О. (Folin О., 1867—1934) 202,
203
Фостер М. (Foster M., 1836—1907) 223
ФрерихсФ. (Frerichs F., 1819—1885) 37
Франкланд Э. (Frankland E., 1825—
1899) 22
Франшимон М. (Franchimont А., 1844—
1919) 49
Фрутон Д. (Fruton J.) 10, 18
Фудаковский Г. (Fudakowski H., 1834 —
1878) 108
Функ К. (Funk К., 1884-1967) 217
Функе О. (Funke О., 1828-1879) 30,
154, 180, 216
Фуркруа А. Ф. (Fourcroy A. F., 1755 —
1809) 15, 21, 204
Харди У. (Hardy W., 1864-1934) 160
Харкинс У. (Harkins W., 1873-1951)
160
Харкур О. Д. (Harcourt A. S., 1834-
1919) 81
Хартиг Т. (Hartig Т., 1805-1880) 30
Хедин С. (Hedin S., 1859-1933) 41, 42
Хеннингер A. (Henninger A., 1850—
1884) 33
Херт Р. 32
Хилл A. (Hill A., 1886-1977) 209
Холмс Ф. Л. (Holmes F. L.) 140
Хорсли В. (Horsley V., 1857—1916) 218
Худяков Н. Н. (1866-1927) 207
Хундесхаген Ф. (Hundeshagen F.,
1857-1940) 43
Хюнефельд Ф. Л. (Hunefeld F. L.,
1799-1882) 216
Хюфнер Г. (Hufner G., 1840-1908) 91
Цвет М. С. (Tswett M. S., 1872-1919)
161, 174, 175
Цинке Т. (Zincke Т., 1843-1928) 47-
49
Чирвинский Н. П. (1848-1920) 182, 183
Читтенден P. (Chittenden R., 1856—
1943) 35
Шайблер К. (Scheibler С, 1827-1899)
47, 49
Шамин А. Н. 3, 9
Шатерников М. Н. (1870-1939) 185
Шванн Т. (Schwann Т., 1810-1882) 70,
115, 173
Шеврель М. Э. (Chevreul M. E., 1799-
1889) 20
Шенбайн X. Ф. (Schonbein Ch., 1799-
1868) 69, 70, 75, 76, 93, 104, 105, 107,
108, 110, 112-115, 119, 126, 187
Шендорф Б. (Schoendorff В., 1865-
1934) 202
Шенхаймер P. (Schonheimer R., 1898—
1941) 201
Шеповальников Н. П. (1872-1945) 94
Шефер (Шарпи-Шефер) Э. (Sharpey-
Schafer E., 1850-1935) 219
Шилов Н. А. (1872-1930) 123, 225
Шифф Г. (Schiff H., 1834-1915) 24, 47,
51
Шифф М. (Schiff M., 1823-1896) 218
Шмидеберг О. (Schmiedeberg О., 1838 —
1921) 119
Шмидт A. A. (Schmidt A., 1831-1894)
91
Шмидт К. (Schmidt С, 1822-1894)
42, 180, 190
Шмидт P. (Schmidt R., 1864-1938)
38
260

Шода Р. (Chodat R., 1865-1934) 126,
129, 137
Шпек К. (Speck К., 1828-1916) 202
Штеделер Г. (Stadeler G., 1821-1871)
37
Штейгер Э. (Steiger E., 1859-1922) 42
Штейдель Г. (Steudei H., 1871-1967)
148
Штольц Ф. (Stolz F., 1860-1936) 219
Штреккер A. (Strecker A., 1822-1871)
22, 25, 26, 64. 142, 144
Шульце М. (Schultze M., 1825-1871)
164
Шульце Э. (Schulze Е., 1840-1912)
38, 40-42
Шунк Э. (Schunk E., 1820-1903) 90
Шютценберже П. (Schutzenberger P.,
1829-1897) 24, 39, 40, 55, 124
Эдкинс Д. (Edkins J., 1863-1940) 94
Эйкман К. (Eijkman С, 1858-1930)
217
Эйлер Г. фон (Euler H. von, 1879-
1955) 204, 211
Эйнштейн A. (Einstein A., 1879—1955)
157, 159
Экенштейн В. Альберда ван (Ekenstein
W. Alberda van, 1858-1937) 54
Эмбден Г. (Embden G., 1874-1933)
203, 206, 211
Эммерлинг A. (Emmerling A., 1842—
1906) 44
ЭнглерК. (EnglerC, 1842-1925) 121-
124, 127, 128
Эндрьюс Т. (Andrews Т., 1813-1885)
105
Эрленмейер P. (Erlenmeyer R. А.) 123
Эрлих П. (Ehrlich P., 1854-1915) 84,
85, 166, 193, 226
Этуотер У. (Atwater U., 1844-1907) 185
Юнг У. (Young W., 1878-1942) 103,
204, 205, 211, 212
Юри Э. (Ure A., 1778-1857) 220

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 3
Введение 6
Глава I
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И БИОХИМИЯ 19
Подходы к изучению сложных природных соединений 19
Аминокислоты и белки 24
Химия природных соединений после создания теории строения ... 44
Э. Фишер и возникновение биоорганической химии 51
Глава II
ФОРМИРОВАНИЕ ЭНЗИМОЛОГИИ 66
Проблема природы биокаталитических процессов 66
Дискуссия Л. Пастера с М. Бертло и К. Бернаром 72
Доказательства химической природы биокаталитичееккл
процессов 76
Исследования Э. Фишера по ферментам 82
Изучение химической природы биокатализаторов 87
Глава III
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ 105
Химия и физиология в изучении дыхания 105
Эволюция представлений об активировании кислорода 108
Исследования окислительных ферментов . . . 115
Перекисная теория биологического окисления 121
Возникновение концепции активирования водорода 130
Глава IV
ХИМИЯ И КЛЕТКА 139
Химические методы изучения клетки 139
Открытие нуклеиновых кислот 142
Химические концепции функционирования клетки 151
Цитохимия и биохимия и проблема организации клетки 163
Глава V
ФОРМИРОВАНИЕ БИОХИМИИ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ 174
Аналитическая химия и биохимия 174
Обмен веществ и энергия ' 177
От «эффекта Пастера» к биохимии анаэробного разложения
углеводов 186
Открытие бесклеточного брожения 189
Изучение мышечного гликолиза 198
Заключение 214
Литература 234
Приложение 2'П)
Э. Бухнер. Спиртовое брожение без дрожжевых клеток 24(>
Ф. Мишер. О химическом составе клеток гноя 251
ИМЕННОЙ УКАЗАТЕЛЬ 255 .

Научное издание
Шамин Алексей Николаевич
ИСТОРИЯ
• БИОЛОГИЧЕСКОЙ ХИМИИ
ФОРМИРОВАНИЕ БИОХИМИИ
Утверждено к печати
Институтом истории естествознания и техники
Российской академии наук
Редактор издательства
О. Л. Оболонская
Художественный редактор
И. Ю. Нестерова
Технический редактор
Т. А. Калинина
Корректоры
Ф. И. Грушковская, К. И. Келаскина