Георгий Гамов - Мистер Томпкинс внутри самого себя

— Забавно, — кивнул мистер Томпкинс. — Теперь, когда вы упомянули об этом, я вспомнил, что видел, как краснеет вода, много раз, но прежде мне не случалось ни разу задуматься над этим.

— Зачастую мы часто не замечаем того, что часто происходит на наших глазах и становится привычным, — заметил Сент, — даже если речь идет о чем-то важном. Проницаемость клеточной мембраны имеет прямое отношение, например, к хирургии. Некоторые из анестезирующих веществ, например, эфир, парализуют нервы, позволяющие вам находиться в сознании. Они достигают такого эффекта, растворяя жировую часть клеточной мембраны, и тем самым изменяя ее проницаемость.

До самого последнего времени мы думали, что мембрана покрывает только внешнюю поверхность клетки. Теперь нам известно немного больше. В электронный микроскоп удалось разглядеть, что клетка пронизана узенькими ходами, или каналами, которые открываются на поверхности клетки, напоминая ходы в швейцарском сыре или губке.

Клетка пронизана узенькими ходами, или каналами

Стенки этих каналов образуют такие же или похожие мембраны, какие служат внешней поверхностью клетки. В некоторых местах каналы раздуваются, образуя мешковидные тела, называемые митохондриями, или, расширяются настолько, что окружают хромосомы и образуют ядро клетки. В большинстве клеток каналы непрестанно открываются, замыкаются, разрываются перетяжками и воссоединяются снова.

Кратко можно сказать, имея в виду все эти пертурбации, что внешняя поверхность простирается далеко внутрь клетки.

— А для чего вся эта бурная деятельность? — поинтересовался мистер Томпкинс.

— Она преследует несколько целей, — ответил Сент. — В общем можно сказать, что такая развертка мембраны вовнутрь — своего рода способ, с помощью которого клетка формирует внутри себя малые тела или органы. Суть дела станет вам понятнее, если я приведу один пример. Между волокнами мышечной клетки располагаются объекты, называемые митохондриями. Это — «электростанции» клетки, но, разумеется, вырабатывают они не электроэнергию, а АТФ, которая и питает энергией клетку. Митохондрии имеются во всех клетках, но в таких клетках, как мышечные, которым приходится выполнять тяжелую работу, их больше.

— Не могу сказать, чтобы митохондрии произвели на меня сильное впечатление, — заметил мистер Томпкинс, — но, разумеется, я верю вам на слово, что они очень важны. А почему они выглядят как мешки?

— Потому, что митохондрии — самые настоящие мешки из мембран того же сорта, которые покрывают наружную поверхность клетки. Митохондрия — двойная мембрана. Она напоминает мяч, вдавленный посредине; внутренняя часть мяча превратилась в ряд складок. Я вскрою для вас одну из этих биологических электростанций, чтобы вы могли увидеть, как она устроена внутри, — сказал Сент.

Внутренние стенки митохондрии образуют складки, чтобы дать место другим ферментам, из которых состоит АТФ

Мистер Томпкинс с интересом принялся разглядывать внутренность митохондрии. Все внутри было покрыто периодической мозаикой, слабо переливавшейся розовым, желтым и голубым цветом. Зрелище было красивое.

— Мозаика состоит из ферментов, — пояснил Сент. — Часть красных ферментов содержат гем, очень похожий на гем гемоглобина. Желтые ферменты содержат пигмент, который называется рибофлавином.

Кстати сказать, рибофлавин — это не что иное, как витамин В2. Голубым отдают атомы меди, также прикрепленные к ферментам.

— А почему мозаичный узор такой правильный? — спросил мистер Томпкинс.

— Чтобы эти ферменты функционировали хорошо, каждый фермент должен быть окружен другими ферментами в строго определенной последовательности. Поэтому ферменты организованы в небольшие группы, которые прикрепляются к внутренним стенкам митохондрии.

Эти стенки образуют складки, чтобы дать место другим группам ферментов.

— А что делают ферменты?

— В частности, ферменты занимаются тем, что вырабатывают АТФ. Поэтому мы и называем их электростанциями клетки. Разумеется ферменты выполняют и другие функции, например, смотря по обстоятельствам, они сжигают или синтезируют жиры. Так что крохотные митохондрии играют в жизни клетки очень важную роль.

Если рассматривать мышечное волокно под электронным микроскопом, то вы увидите идущие от митохондрий узенькие каналы, называемые саркоплазматической сетью. Они подходят и опутывают миофибрилы. (Название саркоплазматическая сеть, или ретикулум, — гибрид греческого и латыни, означающий «плотская сеть».). Таким образом, митохондрий вырабатывают АТФ, а затем АТФ по «водопроводной системе» поступает к миофибрилам и снабжает их энергией.

— Очень остроумно, — признал мистер Томпкинс. — А как в действительности вырабатывается АТФ?

— Чтобы все стало ясно, нам придется обратиться к такому понятию, как химический потенциал, — ответил Сент. — Не вдаваясь в детали, общая идея заключается в следующем. Питательные вещества, поступающие в ваш организм с пищей, например, сахар, представляют собой химические соединения, которые могут быть расщеплены до двуокиси углерода и воды, но если бы столь глубокое расщепление произошло, то вы получили бы только тепло. Поэтому вашему организму необходимо запасти химическую энергию, чтобы затем выработать АТФ, и сахар сначала расщепляется на соединения, спонтанно вступающими в реакцию с фосфорной кислотой. Затем некоторые из атомов водорода и углерода из этих молекул, соединяясь с кислородом, образуют двуокись углерода и воды. Некоторые, но не все. Остальные части молекул, связанные с фосфорной кислотой, хранят некоторую долю энергии атомов, связанных с кислородом. Такие молекулы фосфорной кислоты становятся «высокоэнергетическими» соединениями, и их энергия может быть использована для выработки АТФ с высоким содержанием энергии. Детали этого процесса очень сложны, и в результате различных процедур «вторичной переработки» в конце концов все атомы углерода и водорода оказываются пущенными в дело и использованными для образования АТФ. В этой связи нельзя не вспомнить еще об одной функции водопроводной системы в вашей саркоплазматической сети.

Именно она позволяет вам оплачивать долг.

Мистер Томпкинс не был уверен в том, что правильно понял последнюю фразу, но слова Сента сразу же пробудили в нем профессиональный интерес — ведь он был банковским служащим!

— Долг? Какой долг? — переспросил он.