Техника - молодёжи 1959-03, страница 36

ФЕРМЕНТЫ-

нлючи Н ТАЙНАМ ЖИЗНИ

В. С. АСАТИАНИ,

член-корреспондент АН Груз. ССР

ЧУДЕСНЫЕ УСКОРИТЕЛИ

Случалось ли вам задумываться над тем, что такое жизнь? Казалось бы, мы все умеем отличить живое от неживого. А вот из каких химических веществ «построены» организмы — человека, животных, растений, микробов, — мы не всегда отчетливо представляем.

Основными химическими составными частями нашего тела являются белки, углеводы, жиры, минеральные вещества и вода. И хотя значение всех этих соединений велико, главными среди них являются белки.

В живом организме' белки и другие соединения образуются из веществ, поступающих с пищей, и затем распадаются на более простые конечные продукты, подлежащие удалению из организма. Совокупность процессов усвоения веществ пищи и процессов их разрушения называется обменом веществ. Мы живем до тех пор, пока в нашем теле происходит обмен веществ, благодаря которому живой организм воспроизводит свои части по мере их изнашивания и сохраняет свое существование.

Если бы мы 'захотели в лаборатории воспроизвести некоторые из химических процессов превращения веществ в живом организме, нам пришлось бы прибегнуть к действию таких крепких кислот и к такой высокой температуре, которые не могут иметь места в клетках тела животного. Но высокая температура или сильные химические реактивы нам не будут нужны, если мы воспользуемся теми веществами, которые в организме ускоряют течение химических реакций. Такие вещества называются ферментами.

Хотя само название «фермент» (от латинского «ферментум» — брожу, закваска) существует более 300 лет, химическую природу этих веществ ученые окончательно разгадали только в наше время.

Все ферменты оказались веществами белковой природы. Это факт чрезвычайной и принципиальной важности.

Еще со школьной скамьи все мы помним первое научное определение жизни, данное 80 лет тому назад Ф. Энгельсом: «Жизнь есть способ существования белковых тел».

В те времена о белковой природе ферментов не было известно ничего. Тем замечательнее сила этого научного предвидения. Ведь если белки являются основой жизненных процессов и важнейшей составной частью живого вещества, если без белков не могут осуществляться в организме химические превращения, если разгадка сущности жизни зависит в первую очередь от

Ферменты подстегивают вялое течение химических реакций, происходящих между органическими веществами.

решения проблемы белка, если белки играют огромную роль в вопросах питания человека, кормления сельскохозяйственных животных, в медицине, в пищевой промышленности, в различных отраслях легкой и химической промышленности, то, по данным современной науки, главную роль здесь играет именно то обстоятельство, что все ферменты являются белками.

Тысячи химических реакций живого организма протекают при участии ферментов, и понятно, почему этим веществам дают иногда вполне заслуженно название «ключей жизни».

Какие же свойства ферментов делают их основой жизни?

В первую очередь, конечно, их способность резко изменять (обычно в сторону повышения) скорость химических превращений.

Химики для ускорения реакции применяют так называемые катализаторы. Но если катализаторов для этой цели расходуется очень мало, то ферментов достаточно в исчезающе ничтожных количествах.

Вот пример. Для разложения перекиси водорода на воду и кислород достаточно буквально следов железа. Но ту же реакцию может ускорить ка-талаза—фермент, активность которого в 10 млн. раз больше активности желе-

Нагревание фермента выше 90° обычно ведет к тому, что фермент утрачивает свои каталитические свойства.

Рис. В. КАЩЕНКО

за. Другими словами, если взятая перекись водорода в присутствии железа распадется на воду и кислород за I секунду, то в присутствии фермента на это потребуется только 1/10-миллионная доля секунды.

Таким образом, хотя мы не ощущаем скорости химической реакции, но можем судить о ней по количеству вещества, разложившегося или образовавшегося за одну секунду. Чем выше активность катализатора, тем выше скорость реакции, тем больше количество продуктов, которые она дает, а это очень важно. Мы видим, что высокая активность весьма характерна для катализаторов-ферментов, действующих в живых организмах, в которых идет непрерывный обмен веществ. Можно смело утверждать, что самой жизни не было бы, не будь необычайной скорости, с которой в организмах совершаются реакции химических превращений.

С точки зрения химика, органические соединения отличаются от неорганических не только тем, что в основе первых лежит элемент углерод, но и некоторыми свойствами, из которых одно из самых характерных — это то, что молекулы органических соединений «ленивы», химически малоподвижны, их трудно побудить к химическим реакциям. Ферменты «подхлестывают» эти соединения и обеспечивают необходимые скорости химических превращений.

Миллиарды лет тому назад, когда жизнь только что начинала возникать на нашей планете, могли образоваться скопления органических соединений типа известных нам белков. Но живыми они стали только после того, когда возник первый фермент, обеспечивший скорость химических процессов и этим поднявший химическое соединение — белок на более высокую ступень первого живого существа с характерным для него обменом веществ.

Вот еще одно любопытное свойство ферментов.

Химические превращения могут быть обратимыми: если какое-либо вещество подвергается распаду, то при определенных условиях продукты этого распа

32