Не правда ли, очень похоже на работу машины по брошюровке книг: специальные щипцы захватывают несколько листов бумаги, сверху опускается металлическая скобка, мгновение и листы сшиты, их подхватывают другие щипцы и выталкивают из машины.
Но фермент может действовать не только механически, он может на какое-то время сам связываться с одной из реагирующих молекул. Такая молекула, после того как к ней присоединится фермент, обладает уже иными химическими свойствами, она гораздо охотнее реагирует с нужной молекулой. После этого фермент отщепляется.
Так выглядит молекула лизоцима (модель). Ясно видна 'щель'
Посмотрим, как фермент лизоцим расщепляет молекулу полисахарида. Активный центр в молекуле лизоцима имеет форму щели, в которую укладывается длинная лента полисахарида. При этом фермент изменяет свою конфигурацию, атомы, образующие щель, смещаются один относительно другого и молекула полисахарида оказывается разрезанной на две половины, которые тут же отделяются от молекулы фермента. В данном случае действие лизоцима напоминает работу машины по обрезке сброшюрованной книги: сшитые листы кладутся на специальный стол, две части машины стол и нож перемещаются относительно друг друга и обрезанные листы выталкиваются из машины.
Это, конечно, только схема. В действительности все гораздо сложнее, и еще очень многие детали биохимических процессов пока неясны. Непонятно, например, как происходит дифференцировка, т. е. почему в результате слияния двух микроскопических клеток развивается организм, состоящий из множества клеток, совершенно различных по своему строению и функции: одни образуют кровь, другие становятся клетками печени, третьи формируют кожу. Каждый фермент, каждая биохимическая реакция ставят перед органиком, биохимиком множество задач, которые образуют в совокупности поистине необозримое поле деятельности для многих будущих поколений исследователей.
Изучая сложнейшие процессы, происходящие в живой клетке, восхищаясь легкостью, с какой ферменты осуществляют превращения веществ, ученые задумываются: а нельзя ли, поучившись у природы, провести в колбах и реакторах искусственные химические процессы, копирующие, моделирующие биохимические реакции? Начатые по инициативе академика Н. Н. Семенова, такие исследования в области "химической бионики" успешно ведутся в нашей стране под руководством члена-корреспондента АН СССР А. Е. Шилова.
Глава 8. О лекарствах и о ядах
Читатель, возможно, удивится: почему такие разные, можно сказать, противоположные по своему действию вещества мы поместили в одну главу?
Но в том-то и дело, что между лекарствами и ядами нет принципиальной разницы, если рассматривать их химическое строение и механизм взаимодействия с веществами живой клетки. Больше того, одни и те же вещества могут быть и ядами, и лекарствами. В одних случаях данное вещество яд, в других лекарство. Конечно же, очень многое зависит от дозы: вещество, которое в малых дозах лечит, в больших может стать ядом.
Лекарственными снадобьями, настоями разных трав люди пользовались еще в глубокой древности. Но о действующих началах этих препаратов конкретных химических соединениях, излечивающих ту или иную болезнь, узнали только в нашем столетии.
О действии некоторых лекарств мы уже говорили. Что-то разлаживается в сложном механизме живого человеческого организма, начинаются неполадки болезни. Почему-либо некоторые органы прекращают вырабатывать свою продукцию, и это сейчас же сказывается на состоянии организма. Перестала поджелудочная железа в нужном количестве производить инсулин появляются признаки сахарной болезни. Лучшим лекарством в этом случае будет сам инсулин.
Но сейчас речь пойдет о лекарствах другого рода.
Для одних яд, для других лекарство
Как помочь организму бороться с болезнью, если она вызвана нашествием микробов живых частиц, способных к обмену веществ, размножающихся? Наверное, лучше всего подействовать на них каким-ни^ будь ядом, отравить их, но только так, чтобы ,не причинить вреда самому больному. Как найти такие вещества, обладающие избирательным действием?
Этот вопрос задал себе немецкий врач и исследователь Пауль Эрлих. Он заметил, что при введении некоторых красителей в ткани подопытных животных эти красители лучше окрашивают клетки бактерий, чем клетки животного, в которых эти бактерии живут и размножаются. Напрашивался вывод: можно найти такое вещество, которое настолько "закрасит" бактерию, что она погибнет, но в то же время не тронет ткани человека.
В 1904 г. Эрлих нашел краситель, который внедрялся в одноклеточные бактерии трипаносомы, вызывающие у человека сонную болезнь. Вместе с тем для мышей, на которых проводились опыты, этот краситель был безвреден. Эрлих опробовал краситель на зараженных мышах; болезнь у них протекала легче, но все же краситель был слабым ядом для бактерий. Тогда Эрлих ввел в молекулу красителя атомы мышьяка сильнейшего яда для бактерий и для теплокровных животных, а значит, и для мышей. Но Эрлих надеялся, что краситель "утащит" весь мышьяк в клетки бактерий, мышам же его достанется совсем немного.