Закономерные чудеса - [18]
Возьмем полоску мышечной ткани и обработаем ее так, чтобы удалить все составные части, кроме белков актина и миозина. Затем поместим мышечное волоконце в маленький стаканчик с водой, в которой есть ионы алия и натрия. Один конец прикрепим к стеклянной алочке, положенной поперек стаканчика, а к другому привяжем легкий груз. Простейшая модель готова.
При этих условиях мышечное волоконце находится в растянутом состоянии. Теперь добавим в стаканчик несколько капель раствора аденозинтрифосфорной кислоты. Мышечное волоконце энергично сократится.
В принципе в живой мышце происходит то же самое, потому что механизм сокращения в обоих случаях одинаков.
Два типа мышечных белков располагаются в клетке упорядочение. Молекулы актина образуют нечто напоминающее гребенку для расчесывания волос. В мышечном волоконце две такие гребенки лежат зубцы к зубцам на некотором расстоянии одна напротив другой. Между гребенками расположены толстые нити миозина. Когда мышечная клетка сокращается, гребенки как бы вдвигаются одна в другую, а при полном сокращении волоконца нити еще и скручиваются. При механической работе мышечные клетки тратят энергию, — в состоянии покоя накапливают ее в виде аденозинтрифосфорной кислоты.
Еще более впечатляющую картину можно наблюдать при движении амебы. Под микроскопом видно, как сначала образуется тонкий вырост, который на наших глазах быстро увеличивается в размерах, и все содержимое клетки как бы переливается в этот вырост. Потом возникает новый вырост, и все повторяется сначала.
Одна из гипотез так объясняет процесс движения амебы. В его основе лежит периодическое укорочение и удлинение молекул белков типа актина и миозина. В результате внутреннее содержимое амебы периодически то сгущается, то разжижается. Так возникает внутриклеточное течение протоплазмы в сторону образующегося выроста. Для того чтобы это происходило, необходимы затраты энергии.
По химическому составу живая клетка разительно отличается от окружающей среды. Чтобы сохранить свою индивидуальность, клетка должна совершать осмотическую работу. Поставим простейший опыт. В стаканчик с водой поместим стеклянную трубку, на конец . которой привяжем мешочек из коллодиевой пленки. В мешочек нальем 0,5 — процентный раствор обычного сахара. Через некоторое время вода в стеклянной трубке поднимется выше уровня воды в стаканчике. Раствор в трубке увеличивает свой объем. Это происходит потому, что вода из стаканчика входит в коллодиевый мешочек быстрее, чем выходит из него.
Стенка мешочка чем-то напоминает оболочку живой клетки. И в коллодиевом мешочке, и в клеточной оболочке есть микроскопические отверстия, поры. Молекулы сахара значительно крупнее молекул воды. Они загораживают поры и мешают маленьким молекулам воды переходить из мешочка в стаканчик. Снаружи коллодкевого мешочка крупных молекул сахара нет, поры открыты, и вода свободно поступает из стаканчика во внутреннюю часть мешочка. Это перемещение воды через полупроницаемую оболочку в сторону более высокой концентрации растворенного вещества носит название осмоса.
В живой клетке все происходит значительно сложнее и остроумнее. Представим себе, что клетку поместили в раствор сахара, например, в слабый раствор глюкозы. Некоторое количество глюкозы проникает в клетку, как вода в мешочек из коллодиевой пленки, за. счет простого осмоса. Но это будет продолжаться непрерывно, даже когда концентрация глюкозы внутри клетки станет такой же, как и снаружи. Более того, содержание глюкозы внутри клетки может быть выше, чем в окружающей среде, но, несмотря на это, клетка будет поглощать все новые и новые порции этого вещества. Оказалось, что, проходя через клеточную оболочку, глюкоза присоединяет остаток фосфорной кислоты, так называемую фосфатную группу, и в таком виде она способна накапливать ее внутри клетки. В этом случае также затрачивается энергия и производится работа, которую биологи называют осмотической.
Где это происходит
Хотя здание науки сооружается по кирпичику целой рмией зодчих — многочисленными учеными в разных абораториях мира, некоторые из них вносят йаиболее существенный вклад. Чем бы они ни занимались, в какой области биохимии ни работали, они всегда достигали выдающихся результатов. Яркий талант исследователя, глубокий ум, необыкновенное трудолюбие помогали им в повседневной работе.
Биохимия — наука на редкость трудоемкая. Тот, кто много работает, как правило, бывает и удачлив, потому что "господин случай" помогает только подготовленному уму.
С именем О. Варбурга связана целая эпоха в биохимии. Это ученый редкого дарования. Его основные научные интересы были связаны с изучением дыхания клеток, загадочного процесса фотосинтеза, необыкновенного превращения углеводов в мышцах.
О. Варбург был и выдающийся методист. Новый метод в науке — это все равно что несколько шагов вверх к недоступной горной вершине, когда с каждым шагом исследователю открываются бескрайние дали. Разработанный им более полувека назад манометрический метод определения дыхания клеток и до настоящего времени бытует в самой современной биохимической лаборатории.
