Глава 1. Взаимосвязь биологии с химией

Химия и биология долгое время шли каждая своим собственным путём, хотя давней мечтой химиков было создание в лабораторных условиях живого организма.

Сама по себе эта идея возникла ещё в период алхимии и вплоть до XVI века была одной из главных целевых установок. Однако к XVII веку среди учёных утвердилось убеждение о неосуществимости и, следовательно, ложности идеалов алхимии. В результате были дискредитированы такие направления алхимии, как поиски “философского камня” и универсального растворителя. Третий же идеал алхимии - эликсир долголетия, - не потерял своей популярности благодаря применению химических препаратов для сохранения здоровья и лечения болезней.

Химии среди наук, изучающих жизнь, принадлежит основная роль. Именно химией выявлена важнейшая роль хлорофилла как химической основы фотосинтеза, гемоглобина как основы процесса дыхания, установлена химическая природа передачи нервного возбуждения, определена структура нуклеиновых кислот и т.д. Но главное заключалось в том, что объективно в самой основе биологических процессов, функций живого лежат химические организмы. Все функции и процессы, происходящие в живом организме, оказывается возможным изложить на языке химии, в виде конкретных химических процессов.

Эволюция если не целиком, то в значительной мере связана с процессами самоорганизации каталитических систем, которые включали дифференцированный отбор лишь таких химических элементов и их соединений, которые являются основным строительным материалом для образования биологических систем. Такие элементы в химии получили название органогенов.

Из 110 химических элементов основу жизнедеятельности орга-низмов обеспечивает только шесть химических элементов-органогенов. Это углерод, водород, кислород, азот, фосфор и сера. Их суммарная весовая доля в структуре живого организма составляет 97,4%. За ними по степени важности следуют 12 элементов, которые принимают участие в построении многих физиологически важных компонентов биологических систем. Это натрий, калий, кальций, магний, алюминий, железо, кремний, хлор, медь, цинк, кобальт, никель. Их весовая доля в организме составляет 1,6%. Кроме того есть ещё 20 элементов, которые участвуют в построении и функционировании отдельных узко-специфичных биосистем и весовая доля которых составляет около 1%. Все остальные элементы в построении биосистем практически не участвуют.

Общая картина химического мира также весьма убедительно свидетельствует об отборе элементов. В настоящее время химической науке известно около 10 миллионов химических соединений. Из них подавляющее большинство (96%) составляют органические соединения, которые образованы на основе всё тех же 6-18 элементов. А из остальных 95-99 химических элементов природа создала всего лишь 300 тысяч неорганических соединений. Из миллионов органических соединений в построении живого участвуют лишь несколько сотен, из 100 известных аминокислот в состав белков входит только 20, лишь по четыре нуклеотида в ДНК и РНК лежат в основе всех полимерных нуклеиновых кислот, ответственных за наследственность и регуляцию белкового синтеза в любых живых организмах.