Карлики рождают гигантов - [42]
Но вот вступил в работу фермент — Ф: АБ + Ф → АБФ. Он прилепился к фруктозе и оттолкнул глюкозу: АБФ → БФ + А. Задача решена, и теперь фермент может оставить в покое фруктозу: БФ → Б + Ф. Затраты энергии активации благодаря участию биокатализатора намного уменьшились. Они составили всего 9400 калорий.
Исследования американских биохимиков Дж. Самнера и Дж. Нортропа резко изменили отношение к ферментам. Оба знаменитых Джорджа сумели почти одновременно получить кристаллы двух ферментов — уреазы и пепсина. Кристаллизация — для химика это своего рода пробный камень. Она дает хотя и не безусловную, но все же достаточную гарантию чистоты вещества. Пойдя по следам Самнера и Нортропа, биохимики неопровержимо доказали, что ферменты животных, растений и микроорганизмов — это белковые вещества, обладающие каталитической активностью. Определенность — великая сила. Ученые быстро утратили священный трепет перед могучими катализаторами жизненных явлений. Карлики, управляющие гигантами, перестали быть для нас загадкой.
Ныне фермент представляется экспериментатору сложной и умной машиной. Она отбирает из всего разнообразия природных соединений строго определенные вещества. Повертев их в разные стороны, фермент поворачивает эти вещества друг к другу нужной стороной, сталкивает и заставляет вступать в реакции, даже если они не очень готовы к взаимодействию.
На сегодня мы знаем более 2 тысяч ферментов. Это 2 тысячи открытий, помноженных на тысячи опытов и десятилетия напряженных размышлений целой армии талантливых ученых. Описать то, что ими открыто, доказано и проверено, куда легче, чем проследить долгий тернистый путь науки современной энзимологии.
Однако как ни заманчиво углубиться в ее историю, нас ждет сегодняшний день.
С точки зрения химика между движениями пальцев скрипача и брожением винного сусла есть большое сходство. Вино бродит под действием ферментов. Ферменты действуют и в мышцах, приводящих в движение руку скрипача. Все жизненные процессы находятся под их контролем.
Удивительная способность микроорганизмов к сверхсинтезу, примеры которой мы видели, объясняется мощью ферментных систем живых клеток. Создается даже впечатление, что биокатализаторы всемогущи. В самом деле, они творят жизнь из самого негодного сырья. Микробы способны извлечь из канализации крупного города сотни тысяч тонн серы. Сине-зеленая водоросль превращает атмосферный азот в сложные белковые вещества. Она может развиваться на искусственной среде, состоящей из солей одних металлов — кальция, магния, натрия, железа. Дайте только свет для фотосинтеза. Впрочем, химическое производство белка это растение продолжит и в темноте. Нужно только топливо — глюкозу. Трудно даже вообразить себе химическое предприятие, которое могло бы так легко переключать технологический процесс с одного источника сырья, допустим угля, на нефть или древесину. Потребовалась бы коренная реконструкция.
Химическое оборудование клетки совершенно. Она свободно перестраивается в нужном случае.
И все же ферментные системы иногда отказывают. В клетке идет процесс постоянного обновления. Все соединения в организме распадаются и возникают вновь. Ферменты не исключение из этого правила. Ускоряя реакции, они постепенно расходуются сами.
Случается, что организм не может сам построить нужную ему ферментную систему. Приходится искать нужные вещества на стороне. Эти вещества действуют в кооперации с ферментами и потому называются коферментами. Клетке нужно небольшое количество кофермента. Но обойтись без него она не может.
Представим себе завод, выпускающий моторы. Он выпускает все детали, необходимые для сборки двигателя. Только резиновый шкив предприятие заказывает на стороне. Мелочь — но без нее двигатель выйдет из строя. Создавать специальное производство резины нерентабельно. Приходится надеяться на смежника.
Смежник растения — внешняя среда. Может случиться, что она подведет? Может.
Коферменты, участвующие в работе клеточного «мотора», — это вещества, хорошо нам знакомые. Другое их название — витамины. Как правило, они широко распространены в природе. Их синтезируют и выделяют в почву бактерии. В воде это делают жгутиковые микроорганизмы и водоросли.
И ферменты и витамины — это возбудители жизни. Именно они управляют той сложнейшей биохимической машиной, которую представляет собой клетка.
Особую роль в регуляции жизненных процессов организма играют гормоны (от слова «гормао» — возбуждать). Ничтожно малое их количество оказывает иногда решающее влияние на проявление функций, связанных с обменом веществ. Они управляют белковым, углеводным, солевым и водным обменом. Усиливают рост животных и содействуют их плодовитости.
Применение гормональных препаратов — дело новое, но необычайно перспективное.
Препарат СЖК (сыворотка жеребых кобыл) произвел настоящую революцию в каракулеводстве. Овца приносит только одного ягненка. Ценность каракульчи известна всем. Удвоить плодовитость овец — такую задачу поставил перед собой профессор М. М. Завадовский. Он применил СЖК в качестве стимулятора. Инъекции СЖК заставили овец приносить двойни, тройни, а в некоторых случаях по семи ягнят сразу. Его брат, профессор Б. М. Завадовский, принимавший участие в разработке теории СЖК, показал, что в этой сыворотке содержатся два гормона, стимулирующих многоплодие.
