Георгий Гамов - Мистер Томпкинс внутри самого себя

Так как молекула белка может принимать всевозможные формы, в ней может оказаться полость, в которой поместится другая молекула.

Структура молекулы-квартиранта может деформироваться настолько, что молекула разрушится или станет легче вступать в реакцию с какой-нибудь другой молекулой. Так как одна молекула белка может заставить реагировать многие молекулы, оставаясь сама без изменений, мы говорим, что молекула белка катализирует реакцию и называем ее ферментом.

Наличие различных ферментов решает, какие химические реакции происходят в организме. Например, ферменты в вашем желудке и кишечнике катализируют химические реакции, которые переваривают, или расщепляют пищу на простые соединения, используемых вашим телом. Внутри клеток ферменты расщепляют питательные вещества, извлекая содержащуюся в них энергию, превращают сахар в жир, синтезируют аминокислоты и т.д. Короче говоря, белки определяют то, чем вы являетесь, и — буквально — какую форму вы обретаете.

— Но вернемся к гемоглобину, который перед нами, — попросил мистер Томпкинс. — Что делает белок в гемоглобине?

— Белок в гемоглобине выполняет несколько функций. Самая важная из них состоит в том, что когда гем комбинируется с глобином, молекула кислорода обретает возможность прикрепиться к атому железа в геме. Сам гем в одиночку не может прикрепить к себе атом кислорода. Для этого необходим глобин, который изменяет распределение электрических зарядов вокруг атома железа, что делает возможным последующее присоединение атома кислорода. Точная форма распределения электрических зарядов зависит от формы молекулы глобина. И, надо сказать, глобин «сконструирован» в этом отношении очень точно.

Как вы видите, гигантская молекула гемоглобина состоит из четырех белковых цепей, к каждой из которых присоединено по гему. Когда к одному из гемов в легких пристает молекула кислорода, распределение электрических зарядов изменяется, как изменяется и форма глобина.

Сродство остальных трех гемов к кислороду повышается, что обеспечивает насыщение гемоглобина кислородом. С другой стороны, когда кровь достигает тканей, важно, чтобы весь кислород перешел в свободное состояние. Сначала гемоглобин отдает свой кислород с некоторым трудом. Но это не имеет особого значения, так как в это время гемоглобин несет огромное количество кислорода. Однако после того, как гемоглобин отдает часть кислорода, форма глобина снова изменяется, после чего остатки кислорода освобождаются более легко там, где он более всего необходим.

— В этом гемоглобине оказалось гораздо больше интересного, чем я думал, — изрек мистер Томпкинс после того, как вместе с доктором Стритсом он прошел назад сквозь увеличительное стекло и с удобством расположился на эритроците.

— В большинстве белков таится немало интересного, — заверил его д-р Стритс, — и мы еще не раз будем узнавать о них замечательные вещи.

— Скажите, пожалуйста, — спросил мистер Томпкинс, — а что это прилипло вон к тому гему? Очень уж непохоже на обычную молекулу кислорода.

Д-р Стритс взял у мистера Томпкинса лупу и принялся внимательно рассматривать таинственный объект.

— Так я и думал, — произнес он наконец. — Это молекула окиси углерода, ее также называют угарным газом. Должно быть, вы подцепили ее из дыма вашей сигареты или выхлопов двигателей автомашин.

Заметив тревогу на лице мистера Томпкинса, доктор поспешил продолжить объяснения:

— Окись углерода — опасное вещество, которое образуется при неполном сгорании углерода. Подобно кислороду, оно имеет большое сродство с железом гема и, примкнув к гему, лишает гемоглобин возможности переносить кислород. Поэтому, если вы надышались угарным газом, то ваша кровь утрачивает способность переносить достаточное количество кислорода, и вы чувствуете удушье. Но пока у вас нет оснований испытывать особое беспокойство. В современных городах в воздухе всегда содержится некоторое количество окиси углерода от транспорта и промышленных предприятий. Разумеется, такое загрязнение не очень желательно, но вы находитесь ничуть не в худшем состоянии, чем остальные жители города.

Мистер Томпкинс и д-р Стритс настолько увлеклись беседой, что не заметили, как широкий поток, который нес их, сменился течением в узком канале, и теперь их эритроцит скользил вдоль его гладких полупрозрачных стенок.

— Вот мы и добрались! — воскликнул д-р Стритс, оглядевшись по сторонам. — Мы вошли в один из тонких капилляров, по которым кровь поступает к большому пальцу вашей левой руки. Большие комки протоплазмы, из которых выстроены стенки капиллярного канала, по которому мы плывем, — это живые клетки вашей собственной плоти.

— О! — отозвался мистер Томпкинс, которому доводилось видеть микрофотографии клеточных структур. — Они выглядят именно так, как должны выглядеть. Если я не ошибаюсь, вон те тела, потемнее вблизи центра клеток — это ядра?

— Совершенно верно, — подтвердил доктор. — Кстати о раковых заболеваниях. Как вы изволили заметить, эти клетки абсолютно нормальны. Таковые клетки характеризуются специфическими особенностями развития. В некоторых случаях у них аномально большие ядра, и под микроскопом их легко отличить от обычных здоровых клеток.

Трудность заключается в другом: чтобы с абсолютной уверенностью диагностировать раковое заболевание на ранней стадии, необходимо было бы просмотреть миллионы клеток. Однако я полагаю, что вскоре нам удастся разработать метод, который позволит быстро и недорого производить поиск раковых клеток.

— Понятно, — произнес мистер Томпкинс, чувствуя, что начинает задыхаться. — Я надеюсь, что вам удастся вскоре разработать такой метод. Здесь немного душно.

— Вы абсолютно правы, — подтвердил доктор. — Впрочем, чему удивляться? Ведь кровоток, с которым мы путешествуем, приходит сюда, чтобы отдать клеткам кислород, забрать окись углерода и вывести ее из вашего тела. Приглядитесь, и вы увидите, как молекулы кислорода отцепляются от нашего эритроцита и прилипают к стенкам капилляра. Затем они проникнут сквозь стенки в лимфу (жидкость, окружающую отдельные клетки), а из нее — в сами клетки. Одновременно в кровоток поступает скопившаяся в клетках двуокись углерода (называемый также углекислым газом) и частично прикрепляется к молекулам гемоглобина. Теряя кислород, гемоглобин становится темным, цвета венозной крови. Поэтому наше обратное путешествие к легким будет не из приятных.

— Какая уж тут приятность, — согласился мистер Томпкинс, чувствуя, что его легкие готовы разорваться от напряжения. — Разве не глупо, что я почти задыхаюсь, чтобы большой палец на моей левой руке мог дышать?