Кровь: река жизни. От древних легенд до научных открытий - [21]

В процессе изучения витамина В₁₂ выяснилось, что на его основе можно приготовить несколько сходных между собою соединений. Они получили название витаминов В_12a, В_12b и так далее. Вместе они получили имя «кобаламинов», потому что все содержали кобальт (буква «т» в слове «кобальт» была опущена в целях благозвучия). В состав витамина В₁₂ также входит цианогруппа, поэтому он называется цианокобаламином. Цианиды ядовиты, но в цианокобаламине цианогрупп слишком мало, чтобы нанести вред, к тому же они так прочно прикреплены к молекуле витамина, что не могут оторваться и присоединиться к атомам железа.

Как только удалось выделить цианокобаламин в чистом виде, ученые предприняли попытки выяснить его структуру. Какие еще атомы помимо кобальта находились в молекуле? Их было много, и они соединялись в сложную структуру, настолько сложную, что для ее установления понадобилось еще восемь лет.

Сначала молекулу цианокобаламина обрабатывали сильнодействующими химическими веществами для расщепления ее на более мелкие фрагменты. Была выявлена более простая структура отдельных фрагментов. В результате в начале 1950-х годов химикам стало почти точно известно, что молекула цианокобаламина состоит из 63 атомов углерода, 88 атомов водорода, 14 атомов кислорода, 14 атомов азота, 1 атома фосфора и 1 атома кобальта. Большинство атомов удалось расположить в определенном порядке, однако общая модель всей молекулы оставалась неясной.

Доктор Дороти Ходжкин из Оксфорда изучала поведение рентгеновских лучей при пропускании их сквозь кристаллы цианокобаламина. Некоторые из этих лучей преломлялись. То, как они преломлялись, — степень и угол преломления — можно было определить, дав лучу попасть на фотопластинку после его прохождения через кристалл. Если бы кристаллов не было, то на месте попадания луча появилось бы одно затемнение. Но когда на пути находились кристаллы, на всей пластинке появлялись очаги затемнения в тех местах, куда попали преломленные лучи.

По расположению этих точек можно представить электронную плотность молекулы. То есть вычислить, в какой части молекулы, скорее всего, находился электрон, а в какой — нет. (Электроны — это крохотные частицы, они намного меньше атомов и являются частью их структуры.) Затем можно начертить линии, соединив все точки одинаковой электронной плотности, прямыми линиями начертить график, так же как на графике погоды чертят линии для обозначения перепадов температуры или атмосферного давления. Линии электронной плотности представляют собой призрачное изображение атомов в молекуле. Исходя из этого графика и из того, что уже известно о структуре отдельных участков молекулы, можно определить ее структуру.

Однако вычисление электронных плотностей по преломлению рентгеновских лучей — долгий, утомительный и довольно сложный процесс. Доктору Ходжкин удалось разрубить этот гордиев узел при помощи компьютера. Информация была загружена в Национальное бюро стандартов западных автоматических компьютеров, и вскоре был получен ответ.

В итоге в 1956 году была установлена структура молекулы цианокобаламина. Она состоит из несимметричного порфиринового кольца (в нем не хватает одного атома), как в геме, а в центре кольца, на месте атома железа (как у гема), находится атом кобальта. На разном расстоянии к кольцу прикрепляются группы атомов, более сложные по строению, чем аналогичные группы в составе гема.

Молекула цианокобаламина слишком сложна, чтобы ее можно было синтезировать в лаборатории, но для медицинских целей большие количества витамина В₁₂ можно получать из печени. Именно в этом органе откладываются запасы питательных веществ на случай голода, поэтому печень вылечивала больных злокачественной анемией и полезна даже для здоровых людей. Сегодня во многих коммерческих мультивитаминных комплексах содержится небольшое количество цианокобаламина.

Одна из загадок цианокобаламина заключается в том, что он необходим организму в очень малых количествах. В случае с другими витаминами группы В организму их требуется около миллиграмма в день или больше. А один или два микрограмма цианокобаламина в день — вполне достаточная доза (одна тысячная часть от количества комплекса витамина В).

Но если это так, то почему тогда возникает злокачественная анемия? Этот витамин содержится во многих продуктах, правда, в очень малых количествах, но его вполне должно хватить, чтобы создать запасы. Практически невозможно представить диету, в которой не содержалось бы цианокобаламина.

Чтобы разобраться во всем, обратимся к другому виду анемии, причиной которого является недостаток меди в диете. Медь, как и кобальт, незаменимый микроэлемент. Она входит в состав молекул группы белков — ферментов, которые необходимы в малых количествах для осуществления различных химических реакций. Некоторые медьсодержащие ферменты были выделены. Один из них, который выделить пока не удалось, необходим организму для контроля химических реакций (тоже пока неизвестных), способствующих правильному обмену железа. Из-за недостатка меди в организме атомы железа не используются по назначению, это приводит к снижению уровня гемоглобина, и в результате — меднодефицитная анемия. Однако в пище так много меди, что меднодефицитная анемия никогда не встречается у людей. Ученые могут изучать ее только на животных, например на молодых собаках, месяцами держа их на особой диете, из которой ценой больших усилий удаляется вся медь.