Ферменты

В предыдущей статье мы рассмотрели некоторые вопросы жизнедеятельности живой клетки. Огромную роль при этом играют ферменты. Изучая ферменты, стали проясняться механизмы, при помощи которых клетка изготавливает белки. Это очень важный и интересный вопрос. Создавая ферменты, мы сможем перекраивать биологические системы по своему желанию, например, изменять типы животных и растений.

Изучая ферменты, стали проясняться механизмы, при помощи которых клетка изготавливает белки

Рассмотрим, например, основную реакцию превращение глюкозы, которую "сжигает" организм:

С6H12O6 + 6О2 = 6CO2 + 6Н2О + 674 калории (4 калории на каждый грамм глюкозы).

Сложная цепь химических реакций, в конце концов, приводит к появлению в клетках фосфорных эфиров, богатых энергией, и передаче остатков фосфорной кислоты на особое соединение – АТФ. Это соединение позволяет, в свою очередь, донести образовавшуюся энергию до потребителя – сердца, нервных клеток, мышц.

Заметьте, каждый химический процесс здесь осуществляется только одним ферментом. Фермент "X", например, действует на вещество "А", превращая его в "В", а фермент "У" превращает "Б" в "Г" и т. д. Пока не появилось вещество "Б" – фермент "У" бездействует. В результате никогда не возникает путаницы или ненужных реакций: весь процесс становится строго координированным. Конечно, нужно иметь в виду, что организация клеточных химических процессов осуществляется и другими путями, а не только за счет специфичности ферментов.

Вот как объясняется сегодня механизм одной из тяжелых болезней – сахарного диабета. В нашем организме вырабатывается фермент гексакиназа. Этот-то фермент и осуществляет самую первую реакцию энергетического обмена – присоединяет к глюкозе фосфорную кислоту. Но сам фермент нуждается в присутствии другого белка – инсулина (гормона), без которого он не может реагировать с другими веществами.

У некоторых людей этот гормон вдруг начинает вырабатываться в очень малых количествах. Тотчас же замедляется или полностью прекращается действие всего конвейера ферментативных реакций. Глюкоза не может в таких условиях реагировать с ферментом, она скопляется в организме и затопляет его. Горючего много, а энергии нет. Человек начинает испытывать голод, он много ест (нервные приборы сигнализируют об энергетическом голоде). Глюкоза поступает с пищей, все больше и больше переполняя кровь. Чтобы вывести ставшую теперь лишней глюкозу, нужно много воды; развивается сильная жажда. Если больного не лечить, он умирает. Но достаточно ввести больному под кожу раствор инсулина, как фермент гексокиназа начинает работать, и вся цепь реакций становится на место.

Научиться влиять на ферменты – затормаживать или ускорить их действие, – вот о чем мечтают сегодня ученые. Можно, например, синтезировать вещества, которые ферменты воспринимают как их природные заменители. Правда, эти вещества одновременно и портят ферменты.

Вы спросите, какая же польза портить систему? Смотря какую систему. Мы уже научились портить ферменты некоторых болезнетворных микробов, не влияя на ферменты больного. Это означает, что ученые, изучающие рак, ищут различия в ферментах здоровой ткани и опухоли. Если бы удалось найти существенные отличия, можно было бы выработать соответствующий яд или ложный заменитель, который уничтожает действие этого ферментов, а значит, и саму опухоль.

Инструменты