Соединения природные

Соединения природные, вещества, являющиеся промежуточными или конечными продуктами жизнедеятельности организмов. Термин условен, т.к. к С. п. обычно не относят ряд простых продуктов метаболизма (метан, уксусная кислота, этиловый спирт и др.), компоненты, входящие в состав углей, нефтей и т.п., неорганические соединения, образующиеся в процессе обмена веществ (O₂, CO₂, H₂O и др.) или присутствующие в неживой природе (минералы, газы и т.п.). Различают высокомолекулярные С. п. или биополимеры, и низкомолекулярные С. п.; условная граница между ними лежит в области молярной массы 5000 дальтон. К высокомолекулярным С. п. относят белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды, а также смешанные биополимеры — гликопротеиды, нуклеопротеиды, липопротеиды и др. Эти вещества являются основными структурными компонентами клетки и выполняют важнейшие биологические функции (биологический катализ, хранение и передача наследственной информации, транспорт веществ, иммунитет и др.). В некоторых растениях встречается еще один тип биополимеров — полиизопреноиды (каучук, гуттаперча). К низкомолекулярным С. п. относится большое число органических веществ различной химической природы. Сюда входят мономерные составляющие биополимеров — аминокислоты, нуклеотиды и моносахариды, соединения, построенные из небольшого числа мономерных звеньев (олигонуклеотиды, олигосахариды), липиды, а также большое число веществ, относящихся к алифатическим, алициклическим, ароматическим и гетероциклическим типам органических соединений (природные пигменты, стероиды, изопреноиды, алкалоиды и др.). Низкомолекулярные С. п. выполняют в организме функции строительного материала при синтезе биополимеров, являются биорегуляторами (гормоны, медиаторы, витамины), средствами защиты (токсины, антибиотики) и химические коммуникации между организмами (феромоны и др.).

  Исследование С. п. — одно из важнейших направлений современной биологии и химии, создающее основу для понимания биологических процессов на молекулярном уровне. Хотя многие С. п. использовались еще в глубокой древности (например, природный краситель пурпур, некоторые яды), современная история изучения С. п. началась в конце 18 — начале 19 вв. и явилась логическим следствием развития ятрохимии и интереса исследователей к составу живых организмов, химической природе биологически активных соединений, и биохимическими основами физиологических процессов. Первые успехи в выделении и очистке С. п. были достигнуты в работах К. Шееле (1769–85). В 1830–40 гг. 19 в. работами Ю. Либиха и его школы было установлено, что в состав пищевых продуктов входят белки, жиры и углеводы. Большой вклад в исследование С. п. внесли в 19 — начале 20 вв. М. Бертло, Л. Пастер, Э. Фишер, а из отечественных ученых — А. М. Бутлеров, А. Я. Данилевский, М. В. Ненцкий, В. С. Гулевич. В России исследования С. п. развивались на создавшихся с 1860-х гг. кафедрах медицинской и физиологической химии (в 1847 А. И. Ходневым был выпущен в Харькове первый учебник физиологической химии). В середине 20 в. в результате разработки новых методов выделения, очистки и анализа структуры сложных веществ (хроматография, электрофорез, изотопные индикаторы ионный обмен, оптическая, радио- и масс спектроскопия, рентгеноструктурный анализ) началось бурное развитие различных направлений в изучении С. п. Была выяснена пространственная структура многих белков, в том числе таких сложных, как миоглобин (Дж. Кендрю, 1957) и гемоглобин (М. Перуц, 1959), осуществлен синтез фермента рибонуклеазы (Р. Меррифилд, 1969), созданы методы синтеза нуклеотидов (А. Тодд, 1949—55) и нуклеиновых кислот, завершившиеся синтезом гена аланиновой транспортной рибонуклеиновой кислоты (Х. Корана, 1970). Благодаря работам Р. Робинсона (Великобритания), А. П. Орехова (СССР) и др. выяснено строение и осуществлен синтез многих алкалоидов. Значительные успехи достигнуты в области изучения строения и механизма действия ферментов (см., например, Лизоцим), антибиотиков (А. Флеминг, Х. Флори, Э. Чейн, Великобритания; З. Ваксман, США; М. М. Шемякин, СССР, и др.), витаминов (например, синтез витамина B₁₂ А. Вудвордом, 1970). С. п. — объект изучения классической биохимии и возникшей в середине 20 в. молекулярной биологии (рождение молекулярной биологии обычно связывают с установлением в 1953 Дж. Уотсоном и Ф. Криком пространственной структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты). Изучение химической структуры С. п. составляет предмет самостоятельного раздела органической химии — химии природных соединений. Оформившаяся в 60-х гг. 20 в. в самостоятельную дисциплину биоорганическая химия ставит своей основной задачей установление связей между структурой С. п. и их функцией в организме. Всё большее внимание учёных привлекает сравнительное изучение структуры и функции определенных классов С. п. на различных уровнях эволюции органического мира. Т. о., распространение С. п. в живой природе, их строение, пути биосинтеза, действие на организм в целом и на отдельные биохимические процессы — предмет комплексного изучения различных дисциплин, использующих математические, физические, химические и биологические методы. Освоены и разрабатываются методы промышленного получения витаминов, гормонов, аминокислот, антибиотиков и др. С. п. (см., например, Микробиологический синтез).

  Исследования С. п. ведутся во многих научных учреждениях в СССР и за рубежом. В СССР эти исследования координируются Отделением биохимии, биофизики и химии физиологически активных соединений АН СССР. Систематически проводятся региональные и международные симпозиумы и конференции по различным аспектам изучения С. п. Результаты исследований по химии С. п. публикуются в СССР в журналах «Химия природных соединений» (Таш., с 1965), «Биоорганическая химия» (с 1975), «Журнал органической химии» (с 1965), «Антибиотики» (с 1956) и др. Успехи в этой области освещаются также в международном ежегоднике «Fortschritte der Chemie Organischer Naturstoffe» (W. — N. Y. — B. — HdIb., с 1938).

  Лит.: Перспективы развития органической химии, пер. с англ., М., 1959; Молекулы и клерки, пер. с англ. в. 1–5, М., 1966–1970; Хохлов А. С., Овчинников Ю. А., Химические регуляторы биологических процессов, М., 1969; Финеан Дж., Биологические ультраструктуры, пер. с англ., М., 1970; Химия биологически активных природных соединений, под ред. Н. А. Преображенского и Р. П. Евстигнеевой, М., 1970; Fruton J. S., Molecules and life, N. Y., 1972.

  В. К. Антонов.