Техника - молодёжи 1984-03, страница 38

в течение 10 тыс. ч выдерживать температуру 400° С, а в течение нескольких часов — 800° С. Короткое время орлон не разрушается и при 9900^е С, что в полтора раза выше температуры поверхности Солнца!

Есть, однако, конструкции еще ■более прочные, чем лестница. Например, паркет. Именно такое строение имеет графит. И он действительно чрезвычайно термостоек. Если обуглить органический полимерный материал при высокий температуре в атмосфере инертного газа, так, чтобы он не разрушился, то получившийся при этом графит образует паркетную структуру, которая и обеспечит его высокую термостойкость. Это, конечно, очень сложный и дорогой способ, но именно так производят особо ответственные узлы машин, при создании которых с затратами приходится мириться.

В трехмерном мире могут быть и более тонкие различия в строении молекул. Они так же, как и руки человека, бывают правыми и левыми. Уже упомянутая винная кислота может быть представлена двумя разновидностями: одна вращает плоскость поляризации проходящего через нее поляризованного света вправо, другая — влево. Один вид является как бы зеркальным отражением другого. Интересно отметить, что земные организмы построены из белков, состоящих только из «левых» аминокислот. Есть и «правые», но земные существа неспособны их усваивать. Почему и как возникла такая молекулярная асимметрия, до сих пор неясно. Эта загадка связана с таинством происхождения жизни на нашей планете. Быть может, на других планетах организмы состоят из белков, построенных, наоборот, из «правых» аминокислот...

Наиболее сложно пространственное строение молекул нуклеиновых кислот и белков. Если самое длинное слово не может содержать несколько десятков букв, то среди молекул есть и такие гиганты, которые включают в себя многие миллионы атомов. Понятно, что научиться читать эту «китайскую» грамоту было совсем непросто. И все же ученые уже сумели расшифровать пространственное строение многих сложнейших молекул, например, ДНК.

О двойной спирали молекулы жизни так много писали, что вряд ли необходимо рассказывать здесь о ней еще раз. Пространственное строение белков гораздо менее известно. Возьмем, к примеру, молекулу белка-фермента химотрипсина. Этот фермент выделяется поджелудочной железой и участвует в процессе переваривания белковой пи

щи. Напомним, что ферменты — это биологические катализаторы, способные ускорять химические реакции в миллионы раз. Без них невозможно протекание всех биохимических процессов в живых организмах, стало быть, невозможна и сама жизнь. Все ферменты — белки. Большинство из них — гигантские молекулы, включающие в себя миллионы атомов. Каково же трехмерное строение такой молекулы-великана? Попробуем нарисовать ее скульптурный портрет.

Если молекулу фермента — химотрипсина вытянуть в прямую линию, как нитку бус, и пронумеро-

Д i

Hi ^

tC

к

С С

н С

-

I

1С

У молекулы каучука, ответвления от молекулярной цепи располагаются по одну сторону от нее, а у гуттаперчи — по разные.

вать с левого конца все аминокислотные остатки (кирпичики-мономеры, из которых и складываются «многоэтажные здания» молеясул белков), а затем отпустить нить, она примет обычную для нее форму замысловато свернутого клубка. Это приводит к тому, что в молекуле образуется так называемый активный .центр. В нем рядом оказываются аминокислотные остатки, стоящие далеко друг от друга в молекулярной цепи. Так, если нитку бус свернуть, то некоторые из бусинок «встретятся». В молекуле химотрипсина, в клубке, свернутом

замысловатым, но не случайным образом, в соседстве оказываются нити аминокислотных остатков № 40, 57 и 195. Именно такой активный центр делает химотрипсин сверхкатализатором. Этот центр подобен бородке ключа, которая, собственно, и открывает замок. Остальная ее часть — это ручка, за нее просто удобнее держаться при открывании. Она лишь обеспечивает взаимодействие определенных аминокислотных остатков в активном центре. Благодаря данной геометрической форме активный центр подходит, как ключ ж замку, к молекуле другого вещества, в результате чего реакция и ускоряется в миллионы раз. Чужим ключом замок, как известно, не откроешь. На том же принципе основано действие многих биологически активных веществ, например, лекарств. Молекула стрептоцида, скажем, по своей структуре и геометрической форме похожа на молекулу вещества, необходимого для жизнедеятельности болезнетворных микроорганизмов. Похожа-то она похожа, но заменить ее все же не в состоянии. А это как раз и нужно. Микроб «хватает» молекулу стрептоцида, встраивает ее в вещество своей клетки-организма, и она застревает там, как отмычка порой застревает в замке: и открыть его нельзя, и вытащить ее обратно не удается. Микроорганизм, «проглотивший» стрептоцид, погибает. Примерно таков механизм лекарственного действия и ряда других препаратов.

Приведем еще один пример. На одном из рисунков, иллюстрирующих статью, изображена структура сложной молекулы миоглоби-на — дыхательного пигмента мышечной ткани. В структуру мио-глобина входит белковый «клубок» с молекулярным весом около 16 000 и фрагмент красителя, содержащего в своей структуре атом железа. На рисунке этот фрагмент напоминает планету Сатурн. Именно атом железа является тем активным центром, который реагирует с кислородом воздуха и переносит его в ткани.

Стереохимики и специалисты по молекулярной биологии различают первичную, вторичную, третичную и т. д. структуры в белковых молекулах. Первичная структура — это порядок аминокислотных остатков (или, что в конечном счете одно и то же, порядок атомов) в молекулярной цепи белковой молекулы. Им определяются все остальные структуры. Вторичная структура белка — это спираль, а которую завита молекулярная цепь, скажем, альфа-спираль. На рисунке отчетливо видны альфа-спиральные участки молекулы миоглобина.

36