Активный центр

Все химические превращения в живом организме ведут ферменты - биокатализаторы. Это вещества поистине фантастических возможностей. И если бы химики располагали катализаторами, подобными ферментам, то уже сегодня они уверенно могли бы сказать: "Мы можем все!" Их нынешние циклопические реакторы-печи превратились бы в аппараты размерами не больше письменного стола.

Что же представляют собой ферменты, в чем их секрет?

Это белковые вещества, выстроенные из отдельных звеньев - аминокислот, последовательность которых задана генетическим кодом. Но это не просто вытянутая цепочка, она скручена в спирали и петли, а в особых местах стянута в клубки - так называемые активные центры. В их "конструкции" и заключена необыкновенная специфика фермента. "Проникнуть" в активный центр фермента могут только "свои" молекулы. Работает он подобно тончайшей молекулярной машине: выхватывает из раствора нужные молекулы, поворачивает, ориентирует их в пространстве определенным образом, присоединяет к себе на тысячные доли секунды, а энергию, выделившуюся в этот момент, использует для соединения веществ в готовый продукт.

Благодаря такому отлаженному за миллионы лет механизму ферменты осуществляют превращения при нормальной температуре и давлении в тысячи раз скорее, чем обычные катализаторы.

А теперь расскажем любопытную историю про фермент с активным центром из меди, почти непридуманную, но немножко фантастическую.

Активный центр

Глубоко под землей, по соседству с газовым месторождением жила-была бактерия. Люди звали ее Метаномонас метаника. Она с ловкостью и привычностью белки, щелкающей орешки, "грызла" одну за другой молекулы метана, чрезвычайно неудобоваримые для всех других бактерий. Люди восхищались ее работой и знали, что из молекул метана эта бактерия вначале получает воду и углекислый газ, из которого потом строит неимоверно сложные и важные соединения - белки, первокирпичики всего живого. Давно люди пытались взять ее соплеменниц к себе в помощники. Шахтерам они очень бы помогли бороться с огнеопасным и ядовитым метаном, а животноводам - обильнее и вкуснее кормить коров. Но судьба нашей героини сложилась иначе.

Однажды пришли газодобытчики, пробурили скважины, и бактерия в конце концов попала на химический завод. По счастливой случайности в сам реактор она не угодила. Избежав неминуемой гибели и приглядевшись к работе этого аппарата, она очень удивилась: реактор тоже разрушает молекулы метана, но как неразумно, чудовищно! Сколько в реактор вложено крепчайшего металла, тысячеградусного жара, подкрепленного громадным давлением и дорогими катализаторами! Но что поделаешь, людям нужен ацетилен, чтобы сваривать и резать сталь, нужны полимерные материалы и многое другое, чего не сделать без метана.

А, может быть, в это время совсем в другом месте, на лабораторном столе ученых погибала другая бактерия из племени Метаномонас метаника. То была гибель во славу племени! Ученые взяли у бактерии тот самый фермент, который и позволял ей без всяких "излишеств" реактора "грызть" молекулы метана. Уже многие годы бились исследователи над разгадкой чудодейственной силы фермента. Создавали сложнейшие комплексы металлов, пытаясь смоделировать активный центр фермента. Им долго казалось, что активным центром должна быть платина, известная своими отличными каталитическими свойствами. И вот, эврика! Комплексы меди оказались несравненно лучшими. Разгадка: именно медь служила активным центром в ферменте - "живом" катализаторе!

Вот мы и подошли к главному секрету биологического значения меди: она катализирует важнейшие процессы в живых организмах.