Biochemie - rozšíření

  • K porozumění biologickým pochodům přispěla především nová organická chemie. Za počátek biochemie považujeme Lavoisierovy objevy v 18. století. V tomto století byly zjištěny hlavní rysy živočišného a rostlinného metabolismu, pokud jde o uhlík, vodík a kyslík. Trvalo však ještě značnou část 19. století, než byla objevena stejně významná úloha dusíku.
  • Biochemie (fyziologická chemie) jako samostatná moderní věda vznikla počátkem 40. let 19. století a zdědila část problematiky, kterou předtím zkoumala organická chemie. Velký vliv na vývoj biochemie měly práce J. von Liebiga. Ten ve svém spise Chemie a její použití v zemědělství a fyziologii (1840) vysvětlil svou minerální teorii. Liebig se správně domníval, že základem životních pochodů je metabolismus, jehož podstatu tvoří chemické pochody. Jeho představy podnítily mnohé fyziology k dalším cenným výzkumům a i přes řadu dílčích omylů jej můžeme považovat za jednoho z předních průkopníků fyziologie a biochemie výživy.
  • V 19. století probíhal také několik desetiletí spor o podstatu kvašení, které již A. L. Lavoisier prohlásil za chemický děj.
  • Někteří chemikové, jako F. Wöhler, J. J. Berzelius a především J. Liebig, zastávali mechanickou hypotézu kvašení (kvašení je způsobeno inertními chemickými reakcemi). Proti nim stáli přívrženci vitalistické interpretace kvašení (kvašení je dílem živých buněk). Mezi přívržence této teorie patřil také L. Pasteur, který zjistil, že kvašení je chemický děj, vázaný však na život mikrobů (laktobacilů) a vystoupil s tímto názorem roku 1857 proti příznivcům mechanické teorie. Roku 1875 Pasteur zjistil schopnost kvasinek žít anaerobně. Jeho práce, ve kterých dokazoval, že kvašení je dílem živých buněk, mu později umožnily přistoupit ke studiu infekčních chorob.
  • Mezi prvními, kdo si uvědomil význam sporu mezi Liebigem a Pasteurem pro vývoj biochemie, byl majitel vinných sklepů v Německu, Moritz Traube. Ten roku 1861 upozornil na to, že chemické pochody v organismech závisí většinou na činnosti fermentů, tj. enzymů, což prý jsou bílkovinné látky vylučované mikroby, a proto porozumět chemii živého není možné bez správné teorie kvašení.
  • Vedle Traubeho se o kvašení zajímalo ještě několik dalších badatelů, ale správnou chemickou podstatu kvašení objevil až profesor vysoké zemědělské školy v Berlíně E. Buchner, který připravil roku 1897 šťávu z rozdrcených kvasnic, prostou buněk. Cukr byl touto šťávou rychle zkvašován. Látka, která měla toto kvašení provádět, byla nazvána zymáza.
  • Tímto objevem se potvrdilo Liebigovo tvrzení, že kvašení je chemický proces, ale současně se ukázalo, že enzymy jsou produktem činnosti organismů, jak tvrdil Pasteur. Buchnerovým objevem byl uspíšen proces vyčlenění biochemie jako samostatné vědecké disciplíny, jak ze sféry organické chemie, tak fyziologie.
  • Francouzský profesor chemie L. Pasteur se ve 2. polovině 19. století zabýval především chemickou činností živých organismů.
  • Jako chemik studoval nejen vzhled organismů, ale i jejich chemické vlastnosti. Vypracoval důmyslný a praktický postup zabraňující rušivému účinku mikrobů na potraviny, dnes známý jako pasterizace. Dokázal zabránit hnití účinnou filtrací vzduchu. Pasteur také zjistil, že nemoci větších organismů, zvířat i člověka jsou vyvolány mikroskopickými zárodky nemocí. Byl předním praporčíkem v boji proti mikrobům. Jeho výsledky imunizace proti sněti u dobytka a proti vzteklině u člověka jej proslavily po celém světě.
  • Revoluce zahájená Pasteurem znamenala prakticky založení vědeckého lékařství. Pasteur svými pracemi ukázal, že ani nejjednodušší tvorové nevznikají z ničeho, a že na Zemi již nenastává žádné stvoření života – vyvrátil tak učení o samooplození. Byl jedním z největších předchůdců biochemické revoluce 20. století.
  • Značný význam ve vývoji biochemie měl také výzkum fotosyntézy. Francouzští chemici J. Pelletier a J. B. Caventou získali roku 1818 zelené barvivo z rostlin v relativně čistém stavu a nazvali je chlorofyl. Vztah zeleného zbarvení rostlin a schopnosti vázat světelnou energii poznal roku 1819 německý fyzik a chemik Ch. J. D. Grotthus, který začal studovat fotochemické reakce. Roku 1862 se podařilo německéhu rostlinnému fyziologovi J. Sachsovi, žáku a chráněnci J. E. Purkyně, zjistit, že prvním metabolitem fotosyntézy je glukosa, druhým škrob.
  • Další výzkum chlorofylu a fotosyntézy spadal především do 20. století.
  • Do 19. století spadá také výzkum a objev biologicky velmi významné skupiny látek - nukleových kyselin.
  • Jedním z průkopníků byl J. G. Mendel, brněnský augustinián, který roku 1865 otiskl své významné sdělení Pokusy s rostlinnými kříženci.
  • V té době studoval švýcarský chemik J. F. Miescher chemické složení hnisu. Z jader buněk hnisu získal bílkovinu, kterou nazval nuklein. Kyselinami se vyluhovala z nukleinu bezbarvá kyselina obsahující fosfor, která odpovídala látce, kterou získal již ve 30. letech 19. století francouzský lékárník H. Braconnot z vinných kvasinek.
  • Roku 1899 popsal německý chemik R. Altman zlepšenou metodu přípravy této kyseliny ze živočišných tkání a kvasnic a nazval ji kyselina nukleová.
  • Další pokusy o rozřešení složení a struktury nukleových kyselin spadají do 20. století.