У свеце вялікіх малекул
Памер: 262с.
Мінск 1959
Кроў ад хворага, у якога правяраецца кровазварот, паступае ў гэты апарат па тонкіх трубках з поліхлорвінілу. Каб кроў не згусала, усе ўнутраныя паверхні апарата высланы тонкай плёнкай сіліконавага каўчуку.
Калі кроў вяртаецца з апарата да хворага, яна праходзіць праз фільтр, які сатканы з капронавых нітак.
Вынаходніцкая думка распрацавала многа розных прыбораў і апаратаў, неабходных медыкам, у якіх большасць дэталей зроблена з пластмас.
Рашэннямі XXI з’езду КПСС прадугледжана наладзіць выпуск медыцынскага абсталявання з шырокім выкарыстаннем самых разнастай218
ных пластмас — акрылатаў, поліэтылену, поліурэтану і іншых, што дасць магчымасць пашырыць вытворчасць розных сінтэтычных матэрыялаў.
Савецкія ўрачы разам з хімікамі і біёлагамі распрацуюць рэцэптуры такіх сінтэтычных матэрыялаў, якія дапамогуць яшчэ хутчэй і лепш вылечваць хваробы людзей.
1. Носьбіт жыцця
Азот не падтрымлівае гарэння. Жывая істота, апынуўшыся ў атмасферы чыстага азоту, гіне. Іменна гэтым тлумачыцца назва азоту — змяртвелы.
Але калі б вучоныя XVIII стагоддзя ведалі аб хімічным саставе бялковых рэчываў, яны ні за што не назвалі б азот азотам. Хіба можна лічыць змяртвелым элемент, што ўваходзіць у састаў бялкоў — рэчываў, якія з’яўляюцца носьбітамі жыцця! 3 бялкоў будуюцца тканкі чалавечага цела, бялкі ўваходзяць у састаў раслінных клетак. Бялкі — гэта жыццё, а азот — самая неабходная састаўная частка бялковых малекул.
Сваю назву бялкі атрымалі ад студзяністага рэчыва птушыных яек, якое пры награванні згусае, робіцца белым і пругкім.
Калі вучоныя навучыліся даследаваць хімічны састаў арганічных злучэнняў, яны аднеслі да класа бялкоў усе рэчывы, падобныя па хімічнаму саставу да бялку птушыных яек, гэта значыць змяшчаючых, апрача вугляроду, вадароду і кіслароду, таксама і азот.
У пачатку XIX стагоддзя было ўстаноўлена, што бялковыя рэчывы з’яўляюцца носьбітамі жыцця. Цікавасць да бялкоў пасля гэтага адкрыцця ўзрасла незвычайна. Даследаваннямі бялкоў заняліся тысячы вучоных. I чым глыбей даследчыкі прыроды пранікалі ў гэтую галіну, тым цікавейшай і загадкавай яна рабілася.
Выявілася, што ў прыродзе існуе «раздзяленне» працы, Першапачатковыя бялковыя рэчывы амаль выключна выпрацоўваюцца глебавымі мікраарганізмамі — клубеньчыкавымі бактэрыямі. У кожным граме ўрадлівай глебы змяшчаецца ў сярэднім 2—3 мільярды мікраарганізмаў. Агульная вага мікробаў у ворным слоі аднаго гектара чарназёму прыкладна 7 тон. Расліны карыстаюцца бялковымі рэчывамі, якія падрыхтаваны для іх мікраарганізмамі, і часткова выпрацоўваюць самі.
Чалавек і жывёлы карыстаюцца гатовымі бялковымі рэчывамі. Яны перабудоўваюць іх у сваім арганізме. Гэтыя бялковыя рэчывы служаць «рамонтнымі» і «будаўнічымі» матэрыяламі для мышцаў, нерваў, скуры і іншых тканак.
Паколькі арганізм чалавека сам бялковыя рэчывы не выпрацоўвае з асобных хімічных элементаў, а карыстаецца гатовымі, то зусім відавочна, што наша ежа павінна змяшчаць бялковыя рэчывы самай разнастайнай якасці.
Колькасць бялкоў для дарослага чалавека роўна прыкладна 100 грамам у суткі. Гэтай порцыі «будаўнічага» матэрыялу цалкам хапае для рамонту зношаных тканак.
Вучоныя, якія даследавалі работу стрававальных органаў, высветлілі, што бялковыя рэчывы, трапляючы ў страўнік і кішэчнік, распадаюцца на састаўныя часткі. Гэты распад адбываецца пад уплывам рэчываў, якія называюцца ферментамі. Самую галоўную ролю адыгрываюць ферменты: пепсін і трыпсін.
Пепсін і трыпсін, як сякеркі, расколваюць бялковыя малекулы на састаўныя часткі, якія затым паступаюць у кроў, а кроў транспартуе іх па ўсяму арганізму — яна дастаўляе «будаўнічыя матэрыялы» да месца «работы».
Даследаванні ферментаў паказалі, што яны таксама належаць да бялковых рэчываў.
У тканках нашага цела асколкі бялковых рэчываў зноў складваюцца разам, але толькі не ў тым парадку, у якім яны знаходзіліся ў ежы. Адваротны працэс аднаўлення бялковых рэчываў таксама ўтвараецца пад дзеяннем ферментаў, якія дзейнічаюць, як малаточкі,— яны збіраюць бялковыя малекулы.
Ферменты-«малаточкі» — таксама бялкі.
Значыць, бялковыя рэчывы служаць нам не толькі ежай, але і дапамагаюць ператраўляць ежу, засвойваць яе і будаваць новыя тканкі.
Ферменты-«сякеркі» і ферменты-«малаточкі» карысныя не толькі ўнутры арганізма. Ферменты, выпрацоўваемыя дражджамі, рознымі грыбкамі, перапрацоўваюць вінаградны сок у віно, віно ў воцат. Яны падымаюць цеста, робяць наш хлеб смачным і лёгкім. Ферменты служаць сыраварам. Ус.е сарты сыра ўтвараюцца дзякуючы розным ферментам. Ферменты даюць нам сыраквашу, кефір, квашаную капусту, салёныя агуркі, мочаныя яблыкі.
I ўсе гэтыя ферменты — таксама бялкі. Значыць, бялкі гатуюць нам ежу.
Колькасць бялковых рэчываў розных відаў незвычайна вялікая.
У шэрсці змяшчаецца бялок керацін, у натуральным шоўку — фібраін. Значыць, бялковыя рэчывы адзяваюць нас.
У сухажыллях злучальнай тканкі змяшчаецца бялковае рэчыва — калаген. Слова калаген азначае «нараджаючы клей». I гэтая назва справядлівая: выварваючы косці з сухажыллямі, атрымліваюць сталярны клей, які складаецца ў асноўным з прадукту распаду бялку—калагену.
У канцы мінулага стагоддзя рускі батанік Д. 0. Іваноўскі адкрыў існаванне вірусаў — найдрабнейшых узбуджальнікаў розных хвароб. Вірусы — нашы найзлейшыя ворагі. Пранікаючы ў арганізм, яны выклікаюць цяжкія захворванні — грып, энцэфаліт, адзёр, воспу. Вірусы выклікаюць захворванні не толькі ў чалавека і жывёл, але пашкоджваюць і расліны. Яны прыносяць незлічоныя страты народнай гаспадарцы.
Вірусы — таксама бялковыя рэчывы.
У хуткім часе пасля адкрыцця Іваноўскага вучоныя знайшлі яшчэ адзін від найдрабнейшых цельцаў, але не шкодных, а карысных. Іх назвалі бактэрыяфагамі — «пажыральнікамі бактэрый», таму што яны знішчаюць хваробатворныя бактэрыі. Бактэрыяфагі выратоўваюць чалавека ад многіх заразных страўнікавых захворванняў.
Бактэр’ыяфаг таксама складаецца з бялковых рэчываў.
Перад вучонымі раскрываецца найвялікшы дзіўны свет бялковых рэчываў — свет, поўны своеасаблівасцей і ні на што не падобны.
Мы — гэта бялковыя рэчывы, наша ежа — бялкі; ферменты, якія падрыхтоўваюць харчовыя прадукты і садзейнічаюць засваенню пажыўных рэчываў — бялкі. Бялкі нас адзяваюць. Сярод бялкоў ёсць лютыя нашы ворагі, ёсць і прыяцелі.
Вядома, што вучоныя пачалі даследаваць бялковыя рэчывы, каб зразумець іх будову, навучыцца імі карыстацца.
Hi адно іншае рэчыва не адыгрывае ў нашым жыцці такой выключна вялікай ролі, як бялкі.
2. Гіганцкія малекулы
Вывучэнне бялковых рэчываў пачалося з вызначэння іх хімічнага саставу. Бялкі, падобна да іншых арганічных злучэнняў, складаюцца з невялікага ліку элементаў, сярод якіх пераважаючае месца займае вуглярод.
У бялках змяшчаецца ў сярэднім 50—55 працэнтаў вугляроду, 6—7 працэнтаў вадароду, 20—24 працэнты кіслароду, 15—19 працэнтаў азоту, 0,6—2,5 працэнта серы. Часам у састаў бялковых рэчываў уваходзяць фосфар, ёд, бром, жалеза і іншыя хімічныя элементы.
У выніку хімічнага аналізу было ўстаноўлена, што суадносіны колькасці атамаў хімічных элементаў для розных бялковых рэчываў неаднолькавыя.
У казеіне, напрыклад, мала серы, а ў кераціне яе многа. Бялок, які змяшчаецца ў тканках рыбы, багацейшы фосфарам, чым бялок курынага яйца. Гемаглабін крыві змяшчае жалеза, а фібраін шоўку яго не мае зусім.
Другое адкрыццё, зробленае хімікамі мінулага стагоддзя, таксама паказала важную асаблівасць бялковых рэчываў. Высветлілася, што бялковыя малекулы адрозніваюцца выключна вялікімі размерамі — яны складаюцца з некалькіх тысяч атамаў. Малекулярная вага бялковых малекул вельмі вялікая. Напрыклад, малекулярная вага бялку курынага яйца складае 34 600, а бялку крыві — гемаглабіну — 68 000.
ёсць бялковае рэчыва, малекулярная вага якога вылічваецца сотнямі тысяч. Гэта — малекулы-гіганты, малекулы-левіяфаны. Побач з малекулай бялку малекула вады, як мошка побач са сланом. Некаторыя малекулы настолькі вялікія, што іх можна бачыць у сучасныя (электронныя) мікраскопы. Першапачатковыя даследаванні бялковых рэчываў паказалі, з якіх «цаглінак» складзены малекулы бялкоў і колькі гэтых цаглінак змяшчаецца ў кожнай малекуле.
Звесткі гэтыя каштоўныя, але, як устанавіў вялікі рускі хімік A. М. Бутлераў, важна ведаць не толькі колькасць атамаў у малекуле, але і іх размяшчэнне. Гэта — самае галоўнае і самае цяжкае для даследчыка прыроды рэчыва.
Хімічная прырода і структура двух важнейшых класаў арганічных рэчываў, уваходзячых у састаў жывых арганізмаў — тлушчаў і вугляводаў,— былі грунтоўна даследаваны яшчэ ў мінулым стагоддзі.
Але хімічная прырода бялку канчаткова не высветлена і да гэтага часу, нягледзячы на тое, што вывучэнню гэтых рэчываў вучоныя ўдзялілі больш увагі, чым усім іншым арганічным рэчывам.
Даследаванне будовы бялку сустракае вялікія перашкоды. Прыродныя бялкі прадстаўляюць сабою сумесі розных «сартоў» бялку.
Атрымаць якое-небудзь бялковае рэчыва ў чыстым выглядзе вельмі цяжка.
Спосабы раздзялення рэчываў, якія ўжываюцца ў лабараторнай практыцы для іншых арганічных злучэнняў — крышталізацыя, вазгонка,— аказаліся непрыгоднымі для бялку. Вазгонка патрабуе досыць высокай тэмпературы, а бялкі пры награванні звыш 50—55 градусаў згусаюць, пры гэтым адбываюцца вялікія змяненні. Пры больш значным награванні яны зусім разбураюцца.
Крышталізацыя ў той час таксама не давала станоўчых вынікаў, таму што для большасці бялкоў не ўдавалася атрымаць крышталі. Лабараторная тэхніка была яшчэ вельмі нізкая.
Высветлілася, што некаторыя бялковыя рэчывы можна раздзяліць высольваннем, гэта значыць з дапамогаю солі. Да раствору бялку дадаюць насычаны раствор якой-небудзь солі — спажыўной, сернаамоніевай і г. д., і з раствору пачынае вылучацца бялок, які камякамі падае на дно.
Раствор солі дадаюць да таго часу, пакуль адзін «сорт» бялку не перастане выпадаць у асадак. Гэты асадак адфільтроўваюць і атрымліваюць такім чынам амаль чысты бялок пэўнага «сорту».
Да раствору бялку, які застаўся, дадаюць зноў соль. Павышаная салёнасць прымушае другі «сорт» бялку выпадаць у асадак. Яго таксама адфільтроўваюць.
У трэці раз дадаюць порцыю солі. Выпадае трэці від бялку.
КНІГІ ОНЛАЙН
