БЕЛКИ-ОСНОВА ЖИЗНИ?

Белки-основа жизни

Одной из величайших и важнейших проблем науки по — прежнему остается изучение организма человека. О нем мы знаем очень многое, но нужно знать еще больше. Край­не важно, например, чтобы каждый врач ясно представ­лял себе, что происходит в организме при различных за­болеваниях; как можно предотвратить возникновение и развитие этих заболеваний, быстро вылечить человека, если он все же заболел. Как не только продлить жизнь, но и обеспечить человеку в течение всей жизни здоровье, бодрость, работоспособность.

Наш организм — чрезвычайно сложная биохимическая лаборатория. Здесь постоянно с огромной скоростью про­исходят тысячи химических реакций, разрушается и вновь создается множество простых и сложных химических со­единений. Этот процесс очень образно описал русский био­химик А. Я. Данилевский. Он указывал, что постоянную замену каждой частицы живого организма можно предста­вить себе так, как если бы мы из стен большого кирпич­ного здания постоянно вынимали по одному кирпичу и сейчас же на место вынутого кирпича вставляли другой. Здание оставалось бы тем же самым, и в то же время оно было бы иным, так как в конце концов все его кирпичи оказались бы заменены новыми.

Десятки тысяч ученых — медиков, биологов, физиков, химиков и других специалистов — изо дня в день упорно изучали и изучают процессы, происходящие в организме, свойства и строение веществ, участвующих в этих процес­сах. Среди веществ, которые входят в состав всех тканей и органов человека и животного, особый интерес ученых привлекают белки.

О белках, или протеинах, совершенно справедливо го­ворят, что они являются главными носителями жизни. Свое название протеины получили от греческого слова «протос» — главный, первостепенный. И хотя первые белковые вещества были выделены почти 350 лет назад, лишь в начале XIX века ученые начали высказывать предпо­ложение, что белки широко распространены в живой при­роде. Ф. Энгельс на основе гениального обобщения дан­ных естествознания отмечал особую роль белка: «Повсю­ду, где мы встречаем жизнь, мы находим, что она связана с’каким-либо белковым телом, и повсюду, где мы встре­чаем какое-либо белковое тело, которое не находится в процессе разложения, мы без исключения встречаем и яв­ления жизни».

В настоящее время мы знаем, что в организме челове­ка и животного одновременно осуществляются многие ты­сячи простых и сложных химических превращений. По­давляющее большинство реакций, без которых невозмож­на жизнь, происходит в организме благодаря действию специальных катализаторов — ускорителей химических процессов. Эти катализаторы называются ферментами. По твоей химической природе они относятся к белковым ве­ществам. Значит, можно сделать такой вывод: белки при­надлежат к числу самых важных составных частей живого организма.

Но не одни ферменты являются белковыми вещества­ми. К ним относятся также некоторые гормоны, например инсулин, кортйкотропин, гормон роста и другие. Белки со­ставляют основную массу плотных веществ мышц, опор­ных тканей, защитных образований (ногтей, волос и т. д.). К белкам относятся так называемые антитела, или иммун­ные тела, которые вырабатываются в организме и защи­щают нас от различных инфекционных заболеваний.

Что же такое белки и что мы сейчас знаем о них?

В прошлом, да и в начале нашего века многие исследо­ватели считали белки особыми веществами, занимающими промежуточное положение между химическими соедине­ниями и простейшими живыми системами. Такое представ­ление сложилось в результате неудачных попыток изучить эти вещества с помощью известных тогда физических, хи­мических и физико-химических методов исследования. Еще 100 лет назад химия белка находилась, как тогда ка­залось, в безвыходном положении. О строении белков зна­ли очень мало, и все представления о них в большинстве случаев основывались не столько на фактах, сколько на догадках.

Коренным образом положение изменилось только за в 50-x годах двадцатого века. Сейчас есть все основания утверж­дать, что белки не являются «сверххимическими» соеди­нениями, которые якобы недоступны научному познанию. Да, белки — очень сложные химические соединения, одна­ко их можно не только изучать, но даже создавать в ла­боратории.

В природе встречается огромное количество всевоз­можных белков. Все они относятся к так называемым вы­сокомолекулярным соединениям. Молекула самого просто­го белкового вещества больше молекулы воды приблизи­тельно в 500 раз. Но есть и гигантские белковые молекулы, которые больше молекулы воды в 500 ты­сяч раз.

Каждое белковое вещество построено из большого чис­ла более простых соединений, называемых аминокислота ми. Чаще всего в белках встречаются, как правило, два­дцать разных аминокислот, причем каждая из них пред­ставлена в белках в различных количествах. Возьмем, на­пример, аминокислоту, которая носит название глицин. В одних белках содержится по нескольку молекул амино­кислоты на молекулу белка, в других —- по нескольку де­сятков или даже сотен молекул глицина на молекулу белка.

В молекуле белка аминокислоты располагаются одна за другой, как бусинки в ожерелье, при этом образуется длинная цепочка, которая называется пептидной. В пеп­тидных цепочках того или иного белка аминокислоты на­ходятся в строго определенном порядке. Это и обу­словливает биологические и химические свойства данного белка.

Проблема строения белков еще окончательно не ре­шена. До настоящего времени она представляет одну из интереснейших и в то же время труднейших проблем био­логии. Еще сравнительно недавно, когда речь заходила о расшифровке структуры наиболее важных белков, о вы­яснении путей их превращений в организме и, наконец, об искусственном синтезе этих соединений вне организма, большинство исследователей считало, что разрешение всех этих очень сложных вопросов — дело весьма далекого бу­дущего. Однако замечательные успехи ссщременпой науки в значительной степени опровергли такую точку зрения.

Мы сейчас уже знаем, например, строение такого био­логически важного белка, как инсулин — гормон поджелу­дочной железы, недостаток которого вызывает у людей заболевание сахарным диабетом, и ряда других .гормонов белковой природы; знаем структуру некоторых ферментов. Более того, разгадано химическое строение одного из ви­русов, а именно вируса табачной мозаики, вызывающего болезни листьев табака.

.Все это в свою очередь позволило химикам в усло­виях лаборатории создать, синтезировать белковые ве­щества вне живого организма. Таким образом были полу­чены, например, три гормона белковой природы, которые в организме выделяет железа внутренней секреции, назы- мемая гипофизом.

Один из этих гормонов — окситоцин — влияет на вы­делительную функцию молочных желез и на сокращение мышечной стенки матки. Другой — вазояреосин —• на со­кращение стенок кровеносных сосудов. Третий — мелано- цитостимулирующий гормон влияет на образование пигмен­та. По своим биологическим и другим свойствам синтези­рованные вещества абсолют­но идентичны соответствую­щим гормонам, выделенным из организма животных в ла­боратории.

Итак, сделан первый и принципиально наиболее су­щественный . шаг по пути к успешному решению одной из важнейших задач современ­ной биологии и медицины — синтеза белка.

Какое же значение это имеет для практической ме­дицины? Чтобы ответить на такой вопрос, необходимо по­знакомиться еще с некоторы­ми сведениями из области биологической химии.

Ученые давно установили, что в организме человека и различных животных имеют­ся белки, выполняющие одну и ту же функцию, например инсулин. Однако, как выясни­лось позднее, эти белки обла­дают различными свойствами.

В течение длительного вре­мени ученые не могли понять, в чем же состоит это тонкое отличие белков одного орга­низма от белков другого ор­ганизма, или так .называемая специфичность белков.

Инсулин был выделен из поджелудочной железы раз­ных животных — быка, овцы, свиньи н т. д. Выяснилось, что инсулин этих животных имеет одно и то же строение, за исключением небольшого участка одной из пептидных цепей, состоящего из трех аминокислот. У ‘инсулина разных животных на этом участ­ке имеются различные сочетания трех ‘аминокислот, кото­рые определяют специфические особенности, свойства дан­ного гормона. .Аналогичные результаты были получены и при изучении в лабораторных условиях других одноимен­ных белков.

Эти исследования имеют огромное значение для меди­цины в связи с проблемой пересадки органов и тканей. Хо­рошо известно, что пересадки органов и тканей от одного вида животных другому, как правило, кончаются неудачей из-за так называемой биологической несовместимости тка­ней. Живой организм не выносит введения в него белков, отличающихся от его собственных; «поствронние» белки организм старается выбросить, отторгнуть как инородное тело.

Решение проблемы специфичности белков, составляю­щих очень важную материальную основу живого организ­ма, поможет в будущем преодолеть биологическую несо­вместимость тканей.

А какие поистине огромные перспективы открывает изучение химического строения белков в лечении и про­филактике различных заболеваний! Некоторые успехи в этом отношении уже имеются.,

Иногда у людей встречаются различные формы забо­леваний крови, которые передаются по наследству от ро­дителей детям. Одно из этих заболеваний носит назва­ние серповидной анемии. У таких больных наряду с обыч­ной формой красных кровяных телец — эритроцитов — встречаются эритроциты, которые при определенных усло­виях приобретают форму серпа. Изучение гемоглобина здоровых людей и больных сер­повидной анемией привело к очень интересному, важному выводу.

В состав молекулы гемоглобина входит несколько сот аминокислот. И вот оказалось, что нормальный гемоглобин и гемоглобин серповидных эритроцитов, имея одно и то же строение, отличаются лишь тем, что в пептидной цепи изменено положение только одной из аминокислот. Следо­вательно, даже такой незначительный сдвиг в аминокис­лотном составе белка влечет за собой серьезное наружение важнейших процессов в организме.

По мере накопления зна­ний в этой области ученые смогут (в дальнейшем выяс­нить нарушения в строении белков и при других заболе­ваниях человека, что в свою очередь поможет разработать эффективные методы лечения и предупрежде болезней.

Белковые вещества в орга­низме человека выполняют ряд исключительно важных функций. Зная строение био­логически активных белков, пути и способы их превраще­ния в нашем теле, мы могли бы активно вмешиваться в сложные процессы обмена ве­ществ, найти меры защиты организма от различного рода вредных воздействий — виру­сов, микробов, радиоактив­ных излучений, ядов и т. д.

Конечно, наука пока до­вольно далека от решения всех этих вопросов, но уже сделаны первые существен­ные шаги для понимания свя­зи .между строением и функ­циями белков.

Мы говорили уже о двух белках: гормонах, выделен­ных из гипофиза,— оксито- цине и вазолрессине. Ученые, зная строение этих гормонов, смогли синтезировать их в лаборатории. Удалось полу­чить эти гармоны в .чистом виде, а также создать гормон- гибрид, который одновременно обладает свойствами сразу двух Гормонов.

Итак, мы уже сейчас можем изменять биологические функции некоторых белковых веществ в организме. Осо­бенно заманчивой кажется перспектива видоизменять ан­титела, помогать организму создавать такие, которые бы смогли защищать его одновременно от нескольких возбу­дителей болезней. Это, конечно, пока только мечта, но не бесплодная мечта. Есть основания надеяться, что она в ближайшем будущем будет осуществлена.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: