В человеческом организме находятся тысячи различных ферментов и каждый из них имеет свою «специальность». Одни отщепляют фосфорную кислоту (фосфатазы), другие — водород (дегидрогеназы), третьи доставляют и присоединяют молекулу кислорода к окисляемому веществу (оксидазы).
«Природа ревниво оберегает свои тайны, — писал еще двести с лишним лет назад М. В. Ломоносов, — и ни малейшему в ней не должно приписывать чуду». Многое уже сделано в области изучения строения ферментов, однако ученым предстоит еще большая работа. Раскрыть строение молекул многих еще не исследованных ферментов — одна из серьезных задач современной науки.
Как же устроены ферменты? Одни из них — белки, другие же имеют в составе своих молекул кроме белков микроэлементы: железо, марганец, медь, цинк, серу.
Микроэлементы не всегда входят в состав ферментов, являясь вместе с ними «рулевыми» удивительных превращений. Но многие из них усиливают действие ферментов, т. е. являются их активаторами. Это молибден, ванадий, цинк, кобальт и др.
Однако есть и такие химические соединения, которые ведут себя по-разному: в одних случаях помогают ферментам, в других, наоборот, мешают, т. е. ингибируют процесс. Например, цианиды почти полностью блокируют дыхательный фермент, но повышают активность катепсина и некоторых других ферментов.
В крови человека и животных, в клетках растений имеется фермент, в молекулах которого присутствуют атомы цинка — карбоангидраза. Это вещество ускоряет выделение углекислого газа из легких и тканей, тем самым облегчает дыхание.
Дыхательный фермент содержит железо. Если его не будет, человек или животное погибает от удушья. Так бывает при отравлении цианистым калием, Он соединяется с железом, и человек моментально задыхается.
Фермент, помогающий переносу фосфора в наших тканях, содержит магний. Он не теряет своей чудодейственной силы, если вместо атомов магния в его молекуле появятся марганец или кобальт, железо или кальций. Доказано, что в некоторых ферментах один микроэлемент можно заменять другим.
Многие заболевания вызываются нарушением правильной работы ферментов или недостаточным их количеством в организме, поэтому при некоторых заболеваниях нужно блокировать фермент, т. е. уменьшить его активность с помощью каких-либо химических препаратов. Например, диакарб и гипотиазид угнетают активность карбоангидразы в почках, в связи с чем применяются в качестве мочегонных средств.
При некоторых заболеваниях, наоборот, нужно усилить действие ферментов. При расстройствах пищеварения, например, уже много лет пользуются пепсином и амилазой. Фибринолизин (плазмин), выделяемый из плазмы человеческой крови, применяют для лечения тромбоза коронарных артерий, тромбофлебитов. Не менее известен и фермент гиалуронидаза, увеличивающий проницаемость тканей и применяемый для рассасывания рубцов после ожогов и операций, при склеродермии.
Подобно ферментам, высокой биологической активностью обладают гормоны (от греческого слова «гормао» — побуждаю, возбуждаю). Вырабатываемые живыми клетками, они воздействуют на функции организма. Многие гормоны, как и ферменты, представляют собой соединения белкового происхождения, но в отличие от них не являются катализаторами, хотя и влияют во многих случаях прямо или косвенно на течение биохимических реакций в организме, ускоряемых ферментами.
У высших животных и человека гормоны вырабатываются в клетках эндокринных желез (железы внутренней секреции) — гипофиза, щитовидной железы, надпочечников, половых желез, поджелудочной железы и др. До сих пор до конца не ясен механизм образования гормонов, однако установлено, что при отсутствии в пище достаточного количества необходимых для жизни аминокислот их синтез нарушается.
Разгадка химической структуры гормонов в наш век позволила разработать методы их выделения из органов животных — поджелудочной железы, гипофиза, щитовидной железы. Многие гормоны химики научились получать искусственным путем: в 1954 г. синтезированы вазопрессин и окситоцин.
Большим триумфом созидающей науки явился синтез в 1963 г. одновременно в Англии, ФРГ и Китае столь сложного белкового гормона, как инсулин. Если вазопрессин и окситоцин состоят всего из девяти аминокислот, то молекула инсулина — из 51.
Заслуженным признанием пользуются в медицине кортикостероидные (вырабатываемые корой надпочечников) гормоны — кортизон, альдостерон, кортизол и полученные синтетическим путем преднизолон, дексаметазон, триамсинолон и др. Они используются для лечения самых разнообразных болезней: бронхиальной астмы, тяжелых ожогов, острого ревматического полиартрита, красной волчанки, эритродермии и др.
Широкое применение находят в медицинской практике гормоны и препараты гормонов эндокринной железы организма — гипофиза — АКТГ[8], гонадотропин хорионический, интермедии, а также гормональные препараты щитовидной железы.
Однако эти препараты, названные, глюкокортикоидами, в чрезмерном количестве вредны. У некоторых больных при длительном лечении ими наблюдаются нарушение обмена веществ, ожирение, разрыхление костной ткани, язвы желудка и кишечника, снижение способности сопротивления инфекции, медленное заживление ран.
До сих пор еще, к сожалению, мы не знаем точно, в каких случаях лечение гормонами помогает больному или, наоборот, повредит ему. Врачи лечат, по существу, вслепую, опираясь только на свой лечебный опыт и интуицию. Еще нет четких показателей, которые помогли бы врачу установить необходимую дозу гормонов и продолжительность их употребления.
В последние годы большие надежды медиками всех стран возлагаются на особую группу так называемых клеточных гормонов — простагландинов, способных в эксперименте оказывать мощное воздействие на функции сердечно-сосудистой системы, почек и воспроизводства.
Необыкновенный алфавитЧто полезнее для организма: белок куриного яйца или молоко? свиное сало или подсолнечное масло? говядина или баранина?
В 1880 г. русский ученый Н. И. Лунин решил проверить качество искусственного молока. Он отобрал десять мышей, посадил их в две клетки. Ежедневно в одни и те же часы в клетки ставили блюдечки с отмеренной порцией натурального и искусственного молока.
Спустя месяц мыши, которых кормили искусственным молоком, начали сильно худеть и чахнуть и вскоре погибли. Соседки же их прекрасно себя чувствовали и непрерывно прибавляли в весе.
Н. И. Лунин пришел к выводу, что кроме белков, жиров углеводов и солей в пище есть что-то такое, без чего организм существовать не может. Но что это за вещество?
На этот вопрос ответили ученые спустя только тридцать лет. В 1893 г. молодой голландский врач Эйкман решил покинуть свою родину и поселиться на острове Ява, в городе Батавия. На Яве, в Китае и Японии, во многих странах Южной Америки и Африки люди страдали от страшной болезни — бери-бери, она проникала повсюду, где население питалось главным образом рисом. Эта болезнь вызывала сначала онемение рук, потом ног, судорогу шеи, а часто и летальный исход.
Каких только лекарств не рекомендовал Эйкман больным бери-бери, обращавшимся к нему за помощью. Но все было напрасно. Болезнь упорно не поддавалась лечению. Однажды, проходя мимо курятника, который принадлежал одному из служителей больницы, Эйкман заметил, что несколько кур сидели нахохлившись, шеи их были искривлены судорогой — явный признак страшной болезни.
Много дней посвятил молодой врач наблюдению над курами и в конце концов нашел причину заболевания. Оказалось, что они получали остатки больничных обедов, которые готовили из белого очищенного риса. Но стоило ему примешать к рису немного отрубей (оболочки рисовых зерен), как болезнь немедленно проходила.
Значит, в отрубях содержится какое-то вещество, исцеляющее больных бери-бери. Но какое? Ответ на этот вопрос был получен в начале века. В 1912 г. польскому ученому Функу удалось выделить из рисовых отрубей и дрожжей вещество, которое излечивало от страшной болезни.
Пять лет упорного труда посвятил Функ своим опытам, проводившимся на голубях, которых он кормил одним белым рисом. Бери-бери сводила им лапки и шеи, сковывала движение и убивала. Наконец, тайна рисовых отрубей была раскрыта.
Четыре миллиграмма вещества, полученного ученым, излечивали больного голубя. Оно было названо витамином — веществом жизни (от латинского слова «вита» — жизнь).
Страшная болезнь цинга покрывает тело черными пятнами и ранами, вызывает кровотечение десен, постепенное выпадение зубов, распухание рук и ног.
Ученые доказали, что с цингой можно так же легко справиться, как и с бери-бери, но с помощью других веществ. Вместо рисовых отрубей больным следует давать свежую капусту, картофель, зеленый лук. Хорошим лекарством служат черная смородина, лимоны, помидоры, рябина.
