Marri_i_dr_-_Biokhimia_cheloveka_tom_1

БИОХИМИЯ ЧЕЛОВЕКА

а LANGE medical book

1988

HARPER'SBIOCHEMISTRY

Twenty-first Edition

Robert К. Murray, МD, PhD

Professor of Biochemistry

University of Toronto

Daryl К.Granner, MD

Professor and Chairman

Department of Molecular .Physiology and Biophysics

Professor of Medicine

Vanderbilt University Nashville,

Tennessee

Peter A.Mayes, PhD, DSc

Reader in Biochemistry

Royal Veterinary College

University of London

Vlctor W. Rodwell, PhD

Professor of Biochemistry

Purdue University West Lafayette,

Indiana

APPLETON & LANGE

Norwalk, Connecticut/San Mateo, California

Р.Марри

Д.Греннер П.МеЙес

В.Родуэпп

БИОХИМИЯ

ЧЕЛОВЕКА

в 2-х томах

Том 1

Перевод с английского

канд. физ.-мат. наук В. В. Борисова и Е. В. Дайниченко

под редакцией д-ра хим. наук л. М. Гинодмана

МОСКВА «МИР» 1993

УДК 577.2

ББК20.070 Б63

	Авторы: Марри Р., Греннер Д., Мейес п., Родуэлл В.
Б63	Биохимия человека: В 2-х томах. Т. 1. Пер. сангл.: - М.:

Мир, 1993. - 384 с., ил. ISBN 5-03-001774-7

Настоящий учебник биологической и медицинской химии и моле­ кулярной биологии широко известен в мире и переведен на многие языки. Авторы 21-го, переработанного издания - ученые из США, Великобрита­ нии и Канады. Благодаря энциклопедической полноте и четкости изложе­ ния книга может служить справочным пособием. На русском языке учеб­ ник выходит в 2-х томах. В первом томе рассматриваются следующие темы: структура и функция белков, биоэнергетика, метаболизм углеводов и липидов, обмен белков и аминокислот.

Для биохимиков, клинических биохимиков, студентов и аспирантов биологов и медиков.

ББК 20.070

Федеральная целевая программа книгоиздания России

Редакцuя литературы по биологии

ISBN 5-03-001774-7 ISBN 5-03-001773-9 ISBN 0-8385-3648-4

(русек.)	©	1988 Ьу Appleton & Lange,
		Pиblishing Division of Prentice НаН
(анrл.)	©	перевод на русский язык, Борисов В.В.,
		Дайниченко Е.В., 1993

Предисловие к русскому изданию

к настоящему времени в области биохимии человека и животных создана хорошая

стартовая площадка для успешного развития дальнейших исследований. Выяснены

функции многих простых и сложных биомолекул; при этом главными достижениями

являются установление информационной роли ДИК и расшифровка механизма переда­ чи информации от ДНК к белку. Выделены главные органеллы клеток животных, уста­

новлены их основные функции. Получены в высокоочищенном виде многие ферменты, охарактеризованы механизмы регуляции их активности. Изучены формы запасания

и использования энергии. Достигнуты существенные успехи в изучении структуры

и функции мембран. Выяснено действие главных гормонов. Установлены биохимиче­ ские нарушения, лежащие в основе ряда заболеваний.

Вместе с тем остается еще немало проблем, требующих изучения. К их числу отно­

сится выяснение механизмов регуляции и координации процессов жизнедеятельности; на

начальных стадиях находятся, в частности, исследования по расшифровке механизмов

регуляции экспрессии генов, с которыми связаны процессы роста и деления клеток, их

дифференцировка, а при патологии- опухолевая трансформация. Весьма ограниченны сведения о механизмах клеточной секреции. Остается неясной природа многих наслед­

ственных заболеваний. Не удается пока сформулировать конструктивного представле­

ния о сложных биохимических процессах, лежащих в основе функционирования цент­

ральной нервной системы.

Предлагаемый вниманию читателей учебник биохимии достаточно полно освещает

достижения биохимии человека и животных. Он вышел за рубежом 21-M изданием. что

несомненно свидетельствует о его достоинствах. В первую очередь учебник предназна­ чен для студентов-медиков. а также врачей, изучающих биохимические процессы, лежа­

щие в основе функционирования здорового организма, нарушение которых сопрово­

ждается патологическими явлениями. Такая направленность учебника нашла отражение и в его названии при переводе на русский язык-«'Биохимия человека» (так же назы­

вается и вводная глава учебника). В каждой главе после введения следует раздел «Био­

медицинское значение», в котором отмечены основные вопросы, имеющие непосред­

ственное отношение к медицине. Многие главы завершаются разделом «Клинические

аспекты», в котором указаны заболевания, связанные с нарушениями рассмотренных

в данной главе процессов метаболизма, и охарактеризованы (если они имеют место) из­

менения содержания соответствующих метаболитов в крови и в моче. Следует подчер­ кнуть, что в учебнике весьма обстоятельно изложены сведения о метаболизме липидов,

обычно весьма кратко освещаемые в других руководствах; в то же время нарушение ме­ таболизма липидов имеет непосредственное отношение к таким заболеваниям, как ате­ росклероз и ишемическая болезнь сердца. В учебник включены главы «Питание. пище­ варение и всасывание»., «Плазма крови И процессы свертывания». «Рак. онкогены и фак­

торы роста», представляющие особый интерес для медиков. Завершает учебник раздел. в котором приведены обоснование лабораторных биохимических анализов, интерпрета­

ция их результатов и использование в диагностике.

6	Предисловие к PYCCKtHIY ltздШIllЮ

Учебник несомненно заинтересует не только медиков; он будет весьма полезным

. и для широкого круга биологов, интересующихся основами биохимии. Он содержит

четкое и достаточно лаконичное изложение биохимии и молекулярной биологии 1, при этом в тексте отражены достижения биохимии последнего времени. Учебник иллюстри­ рован большим числом рисунков и схем, KOTopLte способствуют усвоению материала

и могут быть использованы при преподавании биохимии.

л. М. Гuнод.ман

1 Более подробное изложение ряда разделов биохимии можно найти в других учебниках, выпу­

щенных издательством «Мир»: Д. Мецлер, «Биохимия», в трех томах (1980); А. Уайт и др., «Осно­

вы биохимии», в трех томах (1981); л. Страйер, «Биохимия», в трех томах (1984-5); А. Ленинд­ жер, «Основы биохимии», в трех томах (1985).-Прu.м. ред.

Преди~ловие

в предлагаемом пособии мы попытались кратко, но вполне исчерпывающим обра­

зом изложить принципы, лежащие в основе биохимии и молекулярной биологии. Мы

рассмотрели также биохимические аспекты некоторых патологических состояний, что

позволяет познакомить студентов-медиков с клиническими проявлениями и послед­

ствиями нарушений биохимических процессов.

Изменения в 21-M издании

При подготовке нового издания авторы ставили перед собой главным образом две

задачи: отразить новейшие достижения биохимии, важные с медицинской точки зрения, и сделать изложение более интересным и доступным. Поэтому были внесены следую­

щие изменения.

•Книга состоит из шести больших разделов, что делает яснее логику ее построе­ ния. Крупные главы были разделены на более компактные, некоторые главы перенесены

вдругие разделы, где они более логично вписываются в текст.

•Добавлены две вводные главы. Гл. 1 (<<Биохимия и медицина») иллюстрирует тес­

ную связь между биохимией и медициной. Студенты найдут в ней ряд интересных и ва­

ж·ных примеров использования биохимии в медицинской науке. В гл. ~ (<<Биомолекулы и биохимические методы») кратко охарактеризованы основные типы молекул, присут­

ствующих в клетках, а также методы, используемые для их изучения. Тем самым зало­

жен фундамент для всего последующего изложения. Описаны наиболее значительные

открытия, сделанные в биохимии, упомянуты перспективные напр~iшения исследова­

ний, ведущихся в настоящее время.

•Каждая глава начинается с небольшого введения, в котором кратко излагается

содержание главы и оценивается степень важности представленного материала.

• -Сразу за введением следует небольшой раздел «Биомедицинское значение», в ко­

тором подчеркиваются те затронутые в главе вопросы, которые имеют отношение к ме­

дицине.

•Новая глава «Промежуточный обмен» (гл. 16) придает тематическое единство

всем главам о метаболизме.

•Новая глава «Технология рекомбинантных ~HK» (гл. 36) дает представление об

используемых принципах и методах и о том мощном влиянии, которое техника реком­

бинантных ДНК оказала на развитие биологии и медицины.

• Добавлена специальная глава «Рак, онкогены и факторы роста» (гл. 57), которая

вводит студентов в курс проблем в этой области и указывает на фундаментальный ха­

рактер биохимической информации, получаемой при изучении онкогенеза и факторов

роста.

• Добавлено также «Приложение», в котором представлены основные лаборатор­

ные биохимические методы анализа, используемые в клинической медицине. Рассмотре­

ны оценки чувствительности и специфичности этих методов. Приложение призвано по­ мочь студентам перекинуть мостик между общей и клинической биохимией и оценить диагностические возможности многих биохимических тестов.

8	ПредuсЛ()вue

Кроме того, все главы приведены в соответствие с сегодняшним уровнем научных

знаний. Дополнительно, BB~ДY их особого интереса, обсуждаются следующие темы.

•Мембраны (в гл. 43).

•Питание, пищеварение и абсорбция (в гл. 53).

•Гликопротеины (в гл. 54).

План книги

Текст содержит две вводные главы и шесть крупных разделов.

Раздел 1 посвящен белкам и ферментам- «рабочим лошадкам» организма. Поско­ льку почти все реакции, протекающие в клетке, катализируются ферментами, необходи­

мо уяснить свойства ферментов, прежде чем рассматривать остальные вопросы.

Раздел 11 содержит сведения о том, как всевозможные протекающие в клетке реак­ ции связаны с выработкой или потреблением энергии. Здесь же прослеживаются пути синтеза и распада углеводов и липидов. Обсуждаются функции различных представите­

лей этих двух классов веществ.

Раздел 111 посвящен аминокислотам. Прослеживается судьба этих молекул, их мета­ болизм, тоже связанный с выработкой и потреблением энергии.

Раздел IV описывает структуру и функции нуклеиновых кислот в рамках схемы ДНК -+ РНК -+ белок. В этот раздел включена новая глава о принципах технологии ре­ комбинантных ДНК, открывшей новые перспективы развития биомедицинской науки.

Раздел V посвящен гормонам и их ключевой роли в межклеточных коммуникациях

ив регуляции метаболизма.' Воздействие гормонов на клетки неизбежно опосредуется

их взаимодействием с плазматическими мембранами, поэтому предварительно рассма­

триваются структура и функции мембран.

Раздел VI затрагивает пять специальных тем, включая новую главу «Рак, онкогены

ифакторы роста».

Приложеиие содержит краткое описание биохимических лабораторных анализов, ин­

терпретацию результатов и использование их в диагностических целях.

Благодарности

Авторы высоко оценивают большой вклад в создание пособия, внесенный д-ром Дейвидом Мартином в тот период, когда он возглавлял авторский коллектив. Многое

из того, что внес д-р Мартин, сохранилось и в настоящем издании. Руководство подго­

товкой этого издания взял на себя д-р Роберт Марри, старавшийся работать столь же энергично и проявить такую же высокую биохимическую компетентность, какая была

свойственна д-ру Мартину.

Авторы выражают благодарность коллегам и друзьям из разных стран, от которых поступили предложения по улучшению книги, а также ряд исправлений. Мы рассчиты­ ваем на их участие и интерес и в будущем. Мы приветствовали бы любые замечания и со

стороны студентов.

.

Авторы особенно благодарны за то широкое признание и поддержку, которые эта книга получила во всем мире. Несколько изданий на английском языке были перепеча­ таны в Японии, Ливане, на Тайване, на Филиппинах и в Корее. Кроме того, книга была

переведена на итальянскlfй, испанский, французский, португальский, японский, поль­

ский, немецкий, индонезийский, сербскохорватский и греческий языки.

Октябрь, 1987

Р.К.М. Д.К.Г. Л.А.М. В.У.Р.

Глава 1

Биохимия и медицина

Роберт Марри

ВВЕДЕНИЕ	т. е. профилактической медицине. Так, например,
Биохимия- это наука, занимающаяся изучением	для предупреждения атеросклероза и рака со време­
	нем, вероятно, все большее значение будет придава­
различных молекул, химических реакций и процес­	ться рациональному питанию. В то же время концеп­
сов, протекающих в живых ~летках и организмах.	ция рационального питания должна основываться

Основательное знание биохимии совершенно

необходимо для успешного развитиядвух главных на­ правлений биомедицинских наук: 1) решение про­

блем сохранения здоровья человека; 2) выяснение причин различных болезней и изыскание путей их эффективного лечения.

БИОХИМИЯ И ЗДОРОВЬЕ

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ)

определяет здоровье как состояние «полного физиче­ ского, духовного и социального благополучия, кото­ рое не сводится к простому отсутствию болезней и недомоганий». Со строго биохимической точки

зре~ия организм можно считать здоровым, если

многие тысячи реакций, протекающих внутри клеток

иво внеклеточной среде, идут в таких условиях и

стакими скоростями, которые обеспечивают макси­ мальную жизнеспособность организма и поддержи­

вают физиологически нормальное (не патойогиче­ ское) состояние.

БИОХИМИЯ, ПИТАНИЕ, ПРОФИЛАКТИКА И ЛЕЧЕНИЕ

Одной из главных предпосылок сохранения здо­

ровья является оптимальная диета, содержащая ряд

химических веществ; главными из них являются ви­

тамины, некоторые аминокислоты, некоторые жир­

ные кислоты, различные минеральные вещества

и вода. Все эти вещества представляют тот или иной

интерес как для биохимии, так и для науки о рацио­

нальном питании. Следовательно, между этими двумя науками существует тесная свя-зь. Кроме того, можно полагать, что на фоне усилий, riрилагаемых

к тому, чтобы сдержать рост цен на медицинское об­

служивание, все большее внимание будет уделяться

на знании биохимии.

БИОХИМИЯ И БОЛЕЗНИ

Все болезни представляют собой проявление ка­

!Сих-то изменений в свойствах молекул и н~рушений хода химических реакций и процессов. Основные

факторы, приводящие к развитию болезней у живот­

ных и человека, приведены в табл. 1. 1. Все они ока­

зывают влияние на одну или несколько ключевых

химических реакций или на структуру и свойства

функционально важных молекул.

1 Вклад биохимических исследований в диагности­ ку и лечение заболеваний сводится к следующему.

Таблица 1.1. Основные факторы, приводящие к развитию

болезней. Все они оказывают влияние на различные биохи­

мические процессы. протекающие в клетке или целом орга­

низме 11

1.Физические факторы: механическая травма, экстремаль­

ная темщ:ратура, резкие изменения атмосферного давле­

ния. радиация, электрический шок

2.Химические агеиты и лекарствеиные препараты: некото­

рые токсические соединения. терапевтические препараты

и т.д.

з. Биологические агеиты: вирусы, риккетсии. бактерии. гри­

бы, высшие формы паразитов

4. Кислородное голодаиие: потеря крови, нарушение кисло­

родпереносящей функции, отравление окислительных ферментов

5. Геиетические факторы: врожденные, молекулярные

6.Иммунологические реакции: анафилаксия, аутоиммун­

ные заболевания

7.Нарушеиии пищевого баланса: недостаточное питание,

избыточное питание

11 Из книги Robbins S_ L., Cotram R. S., Kumar V.: ТЬе Pathologic Basis of Disease, 3rd ed. Saunders, 1984, с некоторыми изменения­

сохранению здоровья и предупреждению болезней, ми, с любезного разрешения авторов.