ОСНОВЫ БИОХИМИИ ЛЕНИНДЖЕРА

ТОМ 1. ОСНОВЫ БИОХИМИИ СТРОЕНИЕ И КАТАЛИЗ - 2011

Об авторах книги

Дэвид Л. Нельсон родился в Фэрмонге, штат Миннесота, США. Получил степень бакалавра по химии и биологии в колледже Св. Олафа в 1964 г. Выполнил диссертационную работу по биохимии в медицинской школе Стэнфорда под руководством Артура Корнберга. Получив стипендию Гарвардской медицинской школы, работал вместе с Юджином П. Кеннеди, который был одним из первых аспирантов Ленинджера. С 1971 г. Нельсон работает в университете Висконсин-Мэдисон, с 1982 г. в должности профессора биохимии; в настоящее время — директор Центра биологического образования.

Научные интересы Нельсона связаны с изучением передачи сигналов, регулирующих движение ресничек и эндоцитоз у простейших рода Paramecium (в основном его работы посвящены определению роли ферментов, в частности протеинкиназ, в передаче сигнала). В научной группе Нельсона используют современные методы исследования: различные методы очистки белка, иммунологические методы анализа, электронная микроскопия, а также генетические, молекулярно-биологические и электрофизиологические методы.

Нельсон известен как выдающийся лектор и преподаватель. Более 40 лет он курирует лекционные курсы по биохимии для студентов, специализирующихся в различных областях биологической науки. Он читает также лекции по курсу биохимии студентам, изучающим медсестринское дело, лекции для аспирантов по структуре и функциям мембран и по молекулярной нейрофизиологии. Инициатор организации многих стипендий с целью поддержки активно работающих студентов и аспирантов. За свою выдающуюся преподавательскую деятельность Нельсон получал награды, в том числе премию Дрейфуса для педагогов-ученых. Имеет звание почетного профессора Университета Висконсина. В 1991-1992 гг. Нельсон был приглашенным профессором в Колледже Спелмана. Вторая страсть ученого — история науки, вот почему он читает студентам курс истории биохимии и собирает собственную коллекцию старинных научных инструментов.

Дэвид Л. Нельсон и Майкл М. Кокс

Майкл М. Кокс родился в Уилмингтоне, штат Делавэр, США. С самого начала изучения биохимии книга Ленинджера оказала на М. Кокса столь сильное влияние, что переориентировала его научные интересы от биологии к биохимии. По окончании университета шт. Делавэр в 1974 г. Кокс выполнил диссертационную работу в университете Брандейса под руководством Уильяма П. Дженкса; с 1979 г. работал в Стэнфордском университете под руководством Роберта Лемана. С 1983 г. М. Кокс работает в университете Висконсин-Мэдисон, а с 1992 г. — в должности профессора биохимии. Диссертация Кокса посвящена применению модели общего кислотно-основного катализа для изучения ферментативных реакций. В Стэнфордском университете он занимался изучением ферментов, участвующих в рекомбинации генов, уделив основное внимание изучению белка RесА и установлению механизма переноса нити ДНК; разработанные Коксом методы выделения и анализа белка ReсА используются до сих пор. Главной темой в научной работе Кокса всегда было изучение ферментов, участвующих в генетической рекомбинации.

В университете Висконсина Кокс руководит большой и активной научной группой, работающей в области энзимологии, топологии и энергетики рекомбинации генов. Основные темы научных работ его сотрудников посвящены механизмам обмена нитей ДНК при участии белка RecA, роли АТР в системе RecA и регуляции рекомбинационной репарации. Частично группа занята изучением клеток Deinococcus radiodurans, обладающих удивительно мощной системой репарации, и применением этой системы репарации в биотехнологии.

На протяжении последней более четверти века Кокс совместно с Д. Нельсоном преподает курс биохимии студентам и читает лекции по структуре и топологии ДНК, ДНК-белковым взаимодействиям и биохимии рекомбинации аспирантам. Аспиранты первого года слушают его курс о профессиональной ответственности будущих ученых. За свои научные исследования и преподавательскую деятельность Кокс был награжден премией Дрейфуса для педагогов- ученых и премией компании Eli Lilli по биологической химии в 1989 г. Хобби Кокса - садоводство, коллекционирование вин и участие в планировании зданий для научных исследований.

Несколько слов о науке

В наступившем XXI в. при получении классического естественно-научного образования не уделяется должного внимания философии науки и философским обоснованиям научных теорий. Поскольку предполагается, что в будущем вы будете заниматься научной деятельностью, здесь уместно еще раз остановиться на сути таких понятий, как наука, ученый и научный метод.

Наука подразумевает одновременно способ наблюдения за окружающим миром, а также сумму данных и теорий, вытекающих из этого наблюдения. Мощь науки и ее успех напрямую следуют из тех ее положений, которые можно проверить, исследуя природные явления, которые можно наблюдать, измерить и воспроизвести, или предлагая теории, имеющие предсказательную силу. Прогресс науки базируется на фундаментальном принципе, о котором редко говорят, но который чрезвычайно важен; этот принцип заключается в постоянстве законов, управляющих силами и явлениями во всей Вселенной. Лауреат Нобелевской премии Жак Моно назвал этот принцип «постулатом объективности природы». Таким образом, мир вокруг нас можно понять, применив научный метод, как это делают при научных исследованиях. Если бы мир не подчинялся строгим законам, наука не могла бы успешно развиваться. Кроме постулата объективности наука не выдвигает никаких предположений об окружающем мире, которые не подлежали бы изменению и уточнению. Приемлимы лишь те научные идеи или предположения, которые (1) воспроизводимо подтверждаются и (2) могут быть использованы для точного предсказания новых явлений.

Научные идеи могут быть воплощены в разные формы, причем смысл терминов, которые ученые при этом используют, в значительной степени отличается от того, что под этими терминами понимают люди, не занятые научной деятельностью. Так, гипотезой называют идею или предположение, которое обеспечивает разумное и проверяемое объяснение одного или нескольких наблюдений, но которое может не иметь большого числа экспериментальных подтверждений. Научная теория — это уже нечто большее; это идея, которая в достаточной степени подтверждается экспериментальным путем и объясняет основную часть наблюдений определенного рода.

Научная теория всегда основана на фактах и может быть проверена, поэтому теорию можно применить при дальнейших исследованиях. Если научная теория многократно проверена на фактах и подтверждена по многим параметрам, ее можно принять как научный факт.

Можно сказать, что научные идеи составляют содержание научных статей, которые публикуются в научных журналах по рецензии других ученых. Ежегодно в мире в 16000 научных журналов публикуется около 1,4 миллиона статей, и этой информацией может воспользоваться любой человек.

Ученые — это люди, которые применяют научный метод к познанию окружающего мира. Ученым не становятся просто при получении научной степени или звания, а отсутствие таковых не мешает человеку внести весомый вклад в развитие науки. Настоящему ученому свойственно пытаться сформулировать какую-либо гипотезу в ответ на появление новых данных. Принимаемые научные гипотезы должны основываться на измеряемых и воспроизводимых наблюдениях, причем излагать эти наблюдения ученый должен абсолютно честно.

Научный метод включает целый набор путей исследования, причем любой путь может привести к научному открытию. Путь от гипотезы до эксперимента — ученый формулирует гипотезу и проверяет ее экспериментальным методом. Многие биохимические процессы, с которыми биохимики сталкиваются в своей ежедневной работе, были открыты именно таким образом. Джеймс Уотсон и Френсис Крик установили структуру ДНК; благодаря этому открытию была сформулирована гипотеза о том, что спаривание оснований ДНК лежит в основе передачи генетической информации при синтезе полинуклеотидных последовательностей. Эта гипотеза помогла в открытии РНК- и ДНК-полимераз.

Уотсон и Крик открыли структуру ДНК, используя метод моделирования и расчетов. Они не проводили никаких самостоятельных экспериментов, а использовали экспериментальные данные, полученные ранее другими учеными. Некоторые смелые ученые в качестве научного метода избрали метод наблюдений. Открытия, сделанные известными путешественниками, в том числе Чарльзом Дарвином при путешествии на «Бигле» в 1831 г., позволили создать карту нашей планеты, описать ее обитателей и изменили наши представления об окружающем мире. Современные ученые, исследующие морские глубины или посылающие ракеты к другим планетам, идут тем же путем познания. Еще один путь, напоминающий путь гипотезы-эксперимента, основан на методе гипотеза-дедукция. Крик считал, что должна существовать молекула- посредник, отвечающая за перенос информации матричной РНК в белок. Эта гениальная гипотеза привела к открытию Малоном Хогландом и Полом Замечником транспортных РНК.

Не все научные открытия совершаются «по плану»; часто важную роль играет интуиция (прозорливость) ученого. Открытия пенициллина Александром Флемингом в 1928 г. и каталитической активности РНК Томасом Чеком в начале 1980-х гг. до некоторой степени были счастливыми случайностями, однако эти ученые были готовы к восприятию и использованию своих открытий. Немаловажную роль может сыграть и вдохновение. Так, метод полимеразной цепной реакции (ПЦР), который теперь занимает центральное место в биотехнологических исследованиях, был создан Кэри Мюллисом в порыве вдохновения во время путешествия по Северной Калифорнии в 1983 г.

Перечисленные нами пути к научному открытию могут показаться никак не связанными между собой, однако у них есть важные общие свойства. Все они направлены на изучение природы. Все они опираются на воспроизводимое наблюдение и (или) эксперимент. Все идеи и экспериментальные подтверждения, связанные с научным поиском, могут быть проверены и воспроизведены учеными в любой точке света. Всеми научными гипотезами и открытиями могут воспользоваться другие ученые для создания новых гипотез и совершения новых открытий. Все они приносят информацию, которая соответствующим образом пополняет информационное богатство научного знания. Изучение устройства мира - тяжелая работа. Но нет более захватывающего и достойного занятия, чем пытаться хотя бы частично понять устройство мира.