Biokimiyaning qisqacha tarixi

Biokimiyaning qisqacha tarixi.

Biokimiyo biologiya va kimiyo fanlari oralig’idagi bir soha bo’lganligi uchun, u shu ikki fanning ma’lumotlari va g’oyalariga asoslanadi. Biokimiyo alohida fan sifatida biologiyavaximiyafanlariningma’lumrivojlanishbosqichidapaydobo’lgan. Biokimiyo haqidagi dastlabki tushuncha mashhur fransuz olimi Lavuaze (1743— 1794) ning XVIII asr oxirlarida olib brogan tajribalaridan boshlangan deb hisoblanadi. Uning oksidlanish va bu jarayonda kislorodning roli haqidagi klassik tadqiqotlari tanadagi «yonish» hodisasining kimiyaviy asosini aniqlashga olib keladi. Lavuaze bu reaktsiyada kislorod yutilib, karbonat angidrid ajiralib chiqadi va issiqlik hosil bo’ladi degan xulosaga kelgan edi.

Biokimiyaning boshlang’ich tarixi organik kimiyaning paydo bo’lishi va ximiklarning o’simlik hamda hayvonlardan turli moddalar ajratib olishdagi muvaffaqiyatlari bilan bog’liq. Ma’lumki, bu ishlar Vyoler (1800— 1882) tomonidan tanada azot almashinuvining oxirg mahsuli siydikchil (mochevina)ni sintez qilishdan boshlandi. Bu muhim kashfiyot tufayl ihayvo mahsulotlari tabiatdan tashqari qandaydir kuchlar ta’sirida paydo bo’ladi, deb da’vo qilib kelgan vitalizm nazariyasiga qattiq zarba berildi va shu bilan organik kimiyo tarixining birinchi sahifalari ochildi. Ana shu davrda Libix (1803— 1873) barcha o’simliklarning oziq manbai plastik ahamiyatga molik bo’lgan oqsil, uglevod,yog’ va mineral moddalardan tashkil topishini qayd etdi. Organik kimiyaning bundan keying erishgan yutuqlari, xususan, SHevrel (1786— 1889) tomonidan yog’lar tuzilishining o’rganilishi, rus olimi A. M. Butlerov (1828— 1886) va nemis olimi Emil Fisher (1852— 1919) ning uglevodlar, Kossel (1853— 1927) va Fisherning nukleoproteidlar hamda oqsillar ustidagi ishlari oziq moddalar va hujayralarning tarkibiy qismlarini aniklashga imkon berdi. XIX asrning ikkinchi yarmida o’simliklar va hayvonlar fiziologisiyasini o’rganishsini o’rganishda ham katta muvaffaqiyatlarga erishildi: fiziologik tadqiqotlarda organizmning kimiyaviy tarkibiy qismlari va ulardagi kimiyoviy jarayonlarni tekshirishishlari ko’lami kengayib bordi. Mashhur fransuz olimi Lui Paster (1822— 1895) achish jarayonining tabiatini, I. P. Pavlov (1849— 1936) hayvonlar oziqlanishining fiziologiyasini, K. A. Timiryazev (1843— 1920) o’simliklardagi fotosintez jarayonini o’rganishi bunga misol bo’la oladi. Byuxner (1860— 1917) achish bilan bog’lik hodisalarni tekshirib, hayotjarayonlarining haqiqiy tezlatuvchilari — hujayraning katalizatorlari bo’lgan fermentlar (enzimlar.) to’g’risida hozirgi zamon kontseptsiyasini yaratdi. Ovkatlanish va ovqat moddalar tarkibida kandaydir noma’lum omillarning yetishmasligi bilan bog’lik kasalliklarni tekshirish asosida vitaminlar hakidagi ta’limot paydo bo’ldi.

XIX asrning oxiri va XX asr boshlarida fizikkimiyoning asosiy tushunchalari — elektrolitik dissotsiatsiya, vodorod ionlari kontsentratsiyasi — pH, oqsillarning colloid tabiati, oksidlanish-kaytarilish potentsiali va ularning biologik hodisalarga tatbiqi haqida asosiy ma’lumotlar olindi. SHu yillarda viruslar va ularning nukleoproteid tabiati, ichki sekretsiya bezlari hamda ularning moddalar almashinuvini boshqarishda asosiy rol o’ynaydigan gormonnomli biologik faol kimiyoviy mahsulotlari aniqlana boshlandi. Varburg (1883— 1970), Viland (1877— 1957), A. N. Bax (1857— 1946), V. N. Palladin (1859— 1922), Keylin (1887— 1963) vaTeorell ishlari asosida hujayraning oksidlanish jarayonlari hakidagi dastlabki nazariyalar maydonga keldi. SHu davrda birinchi biokimiyo kafedralari tashkil etildi, darsliklar va jurnallar nashr qilina boshlandi. Keyingi yillarda biokimiyoning tez sur’atlar bilan taraqqiy etishiga shu davrdagi tadqiqot ishlarini olib boorish uchun bir qato rapparat (asbob) lar va yangi usullarning kashf etilishi halqiluvchi ahamiyatga ega bo’ldi. Bular qatorida to’kimalarning nafas olishin itekshirish uchun Barkfort — Vargburgning qimmatli manometrlik apparati, Svedbergning ultratsentrifugasi, Tizeliusning elektroforez apparat iva keyinroq izototslar usuli hamda 1908 yilda rus olimi T Svet kashf etgan xromatografiya usulining modifikatsiyasi — kog’oz xromatografiyasining biologic va kimiyaviy tekshirishlar uchun tatbiq qilinishi muhim o’rinni egalladi.

Hozirgi zamon biokimiyasi Meyergof va Xillning kisqaruvchi muskullar dasut (laktat) kislota hosil bo’lishi bilan kislorod yutilishi va issiklik ajralishi orasidagi korrelyatsiya (kelishilgan bog’lanish) ni aniqlashdan boshlangan deb hisoblanadi. Bu kashfiyot kimiyaviy reaktsiyaning ayrim fiziologik funktsiya bilan bog’lanishi yo’lidagi dastlabki qadam edi. Substrat (ma’lum bir jarayonning borishi uchun zarur bo’lgan modda yoki struktura) va uning fermentlarini muskulekstraktidan ajratib olinishi glikogen (yokiglyukoza) bilan sutkislota orasidagi birin-ketinkimiyaviy reaktsiyalarni oraliq bosqich sifatida qaytatiklash (rekonstruktsiy aqilish) imkoniyatini tug’dirdi. Bujarayon (glikoliz) hayvon organizmining boshqa to’kimalarida, shuningdek, achitqilar va bakteriyalarda (achish) ham tasdiqlangandan so’ng uning fundamentalah amiyati yaqqol ko’rindi. Glikoliz hamda achish jarayonlari uglevodlarning muskullar va mikroorganizmlarda o’tadigan anaerob (kislorodsiz) sharoitda parchalanishidan iborat bir xil jarayonning o’zi ekanligini va ularning oralik bosqichlarini aniqlanishi hujayra metabolizmi (moddalar almashinuvi) ni tushunishda yangi sahifa bo’ldi.

Hozirgi zamon bioximiyasining yaratilishida hujayra nafas olishining fermentlari va kofaktorlari (fermen tfaoliyatida ishtirok etadigan qo’shimcha moddalar) kashf etilishi, har bir oksidlanish reaktsiyasi vodorod hamda electron tashishni o’zichiga oladigan bir qancha bosqichlardan iborat va shu tufayli hujayra energiyan ikichi kulushlarda ajratish xususiyatiga ega bo’ladi, degan fikrning ilgari surilishi ham muhim o’rintutadi. Aerob (kislorodli) sharoitda ADF (adenozindifosfat)ning ATF (adenozintrifosfat)ga aylanishi va Lipman tomonidan ATF terminal (oxirgi) pirofosfatbog’larining energiya saqlovchi rezervuar ekanligining aniqlanishi biokimiyaning organizmda energiya almashinuviga oid quyidagi asosiy printsipini belgilab berdi: fotosintez jarayonida o’simliklar tomonidan yutilgan va ularda oziq moddalarning sintez qilinishi uchun sarf bo’lgan quyosh nurlari energiyasi hayvonlar organizmida oksidlanish jarayonining vodorod vae lektron tashish bosqichlari davrida ATFning terminal pirofosfat gruppalari bog’lariga aylanadi. ATF ning pirofosfat bog’lari tarzida to’plan ganenergiya tirik organnzmda energiyaning sarf bo’lish ibilan yuz beradigan barcha jarayonlar, xususan, oqsillar sintezi, muskullarning qisqarishi, nerv impulslarining o’tkazilishi, hujayralarning bo’linishi, differeitsiatsiyalanishi uchun birdan-bir qulay, universal energiya manbai bo’lib xizmat qiladi. Hujayra metabolism initushunish uchun piruvat kislotaning aerob oksidlanishini aniqlash halqiluvchi ahamiyatga ega bo’ldi. Krebs yoki uch karbon kislotalar sikli (halqasi) deb ataladigan, birin-ketin keladigan o’nta bosqichdan iborat aylanma reaktsiyalar yig’indisi faqat piruvat kislotaning oksidlanishidan emas, balki yog’ kislotalari va aminokislotalarning oksidlanishidan hosil bo’lgan oraliq mahsulotlarni ham o’z doirasiga oladi. Ana shu yo’l bilan hujayrada uglevodlar, yog’lar hamda oqsillar almashinuvini integratsiyalaydi, ya’ni bir butun sistemaga soladi. Bu sikl barcha oziq mahsulotlarining umumiy oksidlanish yo’li, ulardan energiya ajratib chiqaradigan umumiy mexanizmdir. Keyingi yillarda uch karbon kislotalar sikli, vodorod hamda elektronlarni tashuvchi sistema va bu jarayonlarda ajraladigan erkin energiyani ATF shaklida bog’lovchi reaktsiyalar ma’lum tartibda maxsus subtsellyulyar (xujayradanpast, kichik) struktura — mitoxondriyalarda joylashganligi tasdiqlanib, mitoxondriyalar hujayralarning «elektrstantsiyasi» funktsiyasini bajarishi aniqlandi.

So’nggi yillarda biokimiyoning bir qancha sohalarida ajoyib muvaffaqiyatlar qo’lga kiritildi. Jumladan, biologic makromolekulalarning ikki asosiy sinfi — oqsillar va nuklein kislotalarning strukturasi, biologik sintezi va funktsiyasi aniqlandi, bu biologiya va umuman, fan, amaliyot uchun alohida ahamiyatga ega. SHu sohaga oid b irinchi ishlar Sendjerning oqsil gormon — insulin tarkibida aminokislotalarning tartibin to’la o’rganishi va DyuVino tomonidan gipofizning orqa qismida ishlab chiqariladigan gormonal oktapeptid (sakkizta aminokislotadan tuzilgan peptid) strukturasining bevosita sintez yo’li bilan aniqlanishi bo’ldi. Bundan 10— 15 yillar avval juda murakkab bo’lib ko’ringan bu muammoning kutilmagan darajada tez hal qilinishi oqsillarni tekshirish usullarining takomillashtirilishi bilan bog’liq edi. Bu usullar orasida qog’oz va kolon kaxromatografiyasi, ionalmashtiruvchismolalardan foydalanish, materiallarni avtomatik analiz qilish va fraktsiyalarni alohida-alohida ajratib olish, to’plash asboblaridan birgalikda foydalanish muhim rol o’ynaydi. Bu texnika aminokislotalarning tarkibini to’la aniqlash imkoniyatini yaratadi (Steyn va Mur); ko’p vaqt o’tmay, yana ham murakkab oqsillar — ribonukleaza fermenti, tamaki mozaikasi virusining oqsili, muskul gemoglobini — mioglobin va bir qator boshqa faol proteinlarning aminokislota tartibini aniqlashga muvaffaq bo’lindi. SHu bilan birga, oqsil va nuklein kislotalarning fazodagi ikkilamch istrukturasini aniqlash usullari ham belgilandi. Shunday qilib, uch xil asosiy biologic faol oqsil molekulalar — ferment , gormon va viruslarning tuzilishiga oid juda ham muhim ma’lumotlar olindi. Nuklein kislotalarning tuzilishi, biosintezi va biologik funktsiyalarini aniqlashda ham katta yutuklarga erishildi. Uotson va Krik taklif etgan DNK ( dyezoksiribonukl yein kislota ) molekulasining juft chatishgan shaklida bo’lish haqidagi gipoteza tasdiqlandi. Ochoa tomonidan RNK (ribonuklein kislota) va Kornberg tomonidan DNK fermentative yo’l bilan sintez qilindi. Nihoyat, oqsillar sintezi mexanizm ham hal bo’ldi.