ChemNet
 
Химический факультет МГУ

Химический факультет МГУ и его кафедры (история и современное состояние)

Профессор С.Д. Варфоломеев

КАФЕДРА ХИМИЧЕСКОЙ ЭНЗИМОЛОГИИ

Возникновение кафедры химической энзимологии на химическом факультете МГУ обусловлено глубоким интересом химиков к пониманию фундаментальных основ биологического катализа и нуждами технологического использования ферментов в рамках зарождающейся в начале 70-х годов биотехнологии.

Исторически кафедра химической энзимологии родилась в недрах кафедры химической кинетики, которую в 70-х годах возглавлял Нобелев-ский лауреат, академик Н.Н. Семенов, и Межфакультетской лаборатории биоорганической химии (ныне Институт физико-химической биологии им.А.Н. Белозерского), которую возглавлял академик А.Н. Белозерский.

Основателем кафедры химической энзимологии был профессор И.В. Березин. В конце 60-х годов, будучи профессором кафедры химической кинетики, И.В. Березин начал читать специальный курс для студентов кафедры "Физическая химия ферментов". В это же время была создана Межфакультетская лаборатория биоорганической химии (корпус "А"), в составе которой И.В. Березин возглавил отдел биокинетики.

Научные достижения И.В. Березина в области биологического катализа хорошо характеризует высказанный им тезис: "Ферменты – химические катализаторы". Если до И.В. Березина о биологическом катализе существовало представление как о сложном, непонятном явлении, несущем в себе элементы витализма, то в результате его собственных исследований и работ его учеников стало ясно, что ферментативный катализ представляет собой явление, достаточно просто и надежно интерпретируемое в терминах физической химии, имеющее гигантские приложения для технической реализации многих химических реакций.

Работы И.В. Березина внесли фундаментальный вклад в понима-ние основ эффективности и специфичности ферментативного катализа. В высшей степени простая и элегантная двухцентровая модель изменений свободных энергий при активации субстрата в активном центре фермента (модель Березина-Мартинека) позволила дать физико-химическое объяс-нение гигантских ускорений, наблюдаемых в ферментативном катализе. Суть концепции можно сформулировать следующим образом: специфи-ческая сорбция нереакционной части субстрата за счет быстропроте-кающих, но слабых взаимодействий, приводит к понижению свободной энергии активации на лимитирующей стадии процесса. Эта модель впоследствии была количественно проверена на большом числе различных ферментов и в настоящее время представляется одной из наиболее простых и стройных теорий ферментативного катализа.

И.В. Березин одним из первых в мире почувствовал широкие возможности использования ферментов для решений задач технической химии, медицины, сельского хозяйства. Его можно назвать одним из основоположников современной инженерной энзимологии.

Существенный вклад внесли работы И.В. Березина в теорию и практику стабилизации ферментов для работы при повышенных температурах и в органических растворителях, а также в реализацию идеи использования ферментов в мицеллах поверхностно-активных веществ. В результате деятельности И.В. Березина и его учеников стало очевидным, что ферментные катализаторы могут быть использованы во всех направле-ниях современной химии: органической (тонкий и тяжелый органический синтез), физической (термодинамика и термохимические исследования), электрохимии (использование явления биоэлектрокатализа – ускорения ферментами электродных реакций), аналитической химии (микроанализ, иммуноферментный и биолюминесцентный анализы, в биосенсорах), фотохимии (светочувствительные реакции с участием ферментов).

И.В. Березин внес большой вклад в развитие химического образования в нашей стране. Большой период своей жизни (1969-1981 гг.) И.В. Березин работал деканом химического факультета Московского университета, одновременно в течение нескольких лет являясь замести-телем академика А.Н. Белозерского по Межфакультетской лаборатории биоорганической химии МГУ. И.В. Березин создал большую и плодотворно работающую научную школу. Он был обаятельным человеком, которого не просто уважали, но и любили. Многие из его учеников работают в настоящее время за рубежом, занимая ключевые позиции в университетских коллективах и компаниях.

Официально годом рождения кафедры стал 1974 год.

Этот год ознаменовался несколькими знаменательными событи-ями в области энзимологии: в этом году в Таллине был проведен 1 Всесоюзный симпозиум "Получение и применение иммобилизованных ферментов" с участием сотрудников кафедры химической кинетики химического факультета МГУ; в Московском университете была утверждена комплексная межфакультетская проблема "Биоорганические катализаторы на основе иммобилизованных ферментов", разрабатываемая рядом кафедр химического и биологического факультетов; для координа-ции этих работ в МГУ был создан Научный совет под тем же названием, который возглавил чл.-корр. АН СССР, профессор И.В. Березин, и, наконец, в этом же году на химическом факультете МГУ была создана новая кафедра – кафедра химической энзимологии. За 23 года существования кафедра стала ведущим научно-методическим центром по этой проблеме в нашей стране. Это было первое учебное учреждение в СССР, где началась планомерная подготовка научных кадров – специалистов в области физико-химии ферментов.

Научные интересы кафедры группируются вокруг нескольких фундаментальных проблем.

  1. Кинетика и механизм действия, взаимосвязь между структурой и функцией ферментов, полиферментных систем; моделирование био-каталитических ансамблей.
  2. Разработка научных основ биоконверсии энергии – способов преобра-зования энергии на основе биологических принципов и объектов.
  3. Разработка научных основ применения антител и ферментов для иммунохимического и биолюминесцентного анализа веществ с целью медицинской диагностики, охраны окружающей среды и контроля биотехнологических процессов.
  4. Разработка методов получения и медицинского применения физио-логически активных веществ и модифицированных биологических макромолекул; механизм действия этих веществ в реакциях с ферментами и биологическими системами организма.
  5. Разработка научных основ получения и применения металлокомп-лексных и биоорганических катализаторов для создания новых технологических процессов.
  6. Разработка научных основ применения биоорганических катализаторов для получения сахаристых веществ, органических кислот и амино-кислот.

С 1987 г. кафедру химической энзимологии возглавляет профессор С.Д. Варфоломеев. Кафедра является головной организацией в ряде государственных научно-технических программ, связанных с изучением и использованием биологического катализа. В настоящее время на кафедре работает 110 сотрудников (16 докторов, 43 кандидата наук).

В рамках кафедры работают несколько научных лабораторий:

  • "Кинетика и механизм ферментативных процессов", зав.лабораторией профессор С.Д. Варфоломеев;
  • "Инженерная энзимология", зав.лабораторией член-корреспондент РАМН А.М. Егоров;
  • "Физико-химических основ биоконверсии энергии", зав.лабораторией профессор Н.Н. Угарова;
  • "Физико-химической ферментативной трансформации биополимеров", зав.лабораторией профессор А.П. Синицын;
  • "Мицеллярной энзимологии", зав. лаб. профессор А.В. Левашов;
  • "Экобиокатализ", зав.лабораторией к.х.н. И.Н. Курочкин.

За годы существования кафедры многие сотрудники кафедры удостоены престижных премий; в том числе:

1982 г. И.В. Березин, К. Мартинек и др. – Ленинская премия по науке и технике за теоретическое, экспериментальное и клиническое обоснование использования иммобилизованных ферментов для лечения сердечно-сосудистых заболеваний;

1984 г. С.Д. Варфоломеев, А.А. Клесов и др.– Государственная премия СССР по науке и технике за цикл работ "Химические основы биологического катализа";

1984 г. В.Ю.-К.Швядас и др.– Государственная премия СССР по науке и технике за цикл работ "Создание научных основ, разработка технологии и промышленное внедрение биокаталитических процессов получения ключевых продуктов производства полусинтетических бета-лактамных антибиотиков".

Сотрудниками кафедры со дня ее основания читаются курсы лекций по физико-химии ферментов, проводятся практикумы и семинары по физико-химической биологии. В настоящее время лекционный курс кафедры включает большое число лекций как непосредственно по специализации кафедры, так и в целом расширяющих научный кругозор в области биохимии, молекулярной биологии и биотехнологии студентов химического факультета:

  • Химическая кинетика и катализ
  • Кинетика ферментативных реакций
  • Механизмы ферментативного катализа
  • Биокинетика
  • Основы биоорганической химии
  • Функциональная биохимия
  • Основы микробиологии
  • Биотехнология
  • Современные представления о структуре и стабильности белков
  • Методы программирования и использования вычислительной техники в энзимологии
  • Иммобилизованные ферменты
  • Источники ферментов, очистка, методы иммобилизации
  • Ферменты в медицине
  • Ферменты в органическом синтезе
  • Методы генетической инженерии
  • Электронные методы представления и обработки информации.

С 1997 г. совместно с кафедрой химии природных соединений читается курс "Химические основы биопроцессов".

ВАРФОЛОМЕЕВ СЕРГЕЙ ДМИТРИЕВИЧ (р. 1945) Заведующий кафедрой химической энзимологии (с 1988), профессор (1982), доктор химических наук (1979).

Области научных исследований. Молекулярные основы биологи-ческого катализа: кинетика ферментативного катализа, биоэлектро-катализ, ферменты и ферментативные системы синтеза физиоло-гически активных соединний, биосенсоры, инженерная энзимология, иммобилизованные ферменты.

Основные научные достижения. Развиты теоретические и экспериментальные методы изучения промежуточных соединений, участвующих в механизмах действия ряда ферментов. Детально изучены ферментные системы синтеза простагландинов и других природных соединений. Открыто явление биоэлектрокатализа (1978). Создан ряд новых классов гетерогенных катализаторов на основе иммобилизо-ванных ферментов и клеток (светочувствительные ферменты, ферменты-электрокатализаторы, криоиммобилизованные клетки для целей биотехнологии и медицины, биокаталитические системы получения топлив).

[ Химический факультет МГУ и его кафедры (история и современное состояние) ]




Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору