Происхождение жизни - Страница 21

Углубленное изучение происходящего в протоплазме синтеза разнообразных веществ показывает, что эти вещества образуются здесь не сразу, не благодаря какому-то одному особенному химическому акту, а как результат длинной цепи химических превращений. Для того чтобы возникло то или иное сложное, характерное для данного живого существа химическое соединение, необходимо, чтобы многие десятки, сотни, а иной раз даже тысячи отдельных реакций сменяли друг друга в строго определенном, «закономерном» порядке, который лежит в самой основе существования протоплазмы.

Чем сложнее вещество, тем большее количество реакций принимает участие в его образовании внутри протоплазмы и тем строже, тем точнее должны быть эти реакции согласованы между собой. Как показали недавние исследования, в синтезе белков из аминокислот должны участвовать многие отдельные последовательно сменяющие друг друга реакции. Только благодаря чрезвычайно строгой согласованности, определенной последовательности этих реакций в живой протоплазме создается та закономерность в чередовании аминокислот, которую мы наблюдаем в современных белках.

Возникшие таким путем определенным образом построенные белковые частицы вполне закономерно объединяются между собой в более или менее значительные молекулярные рои или в целые комплексы, которые в конечном итоге отслаиваются от общей массы протоплазмы и выделяются как форменные образования, чрезвычайно подвижные протоплазменные структуры. Таким образом, и свойственный протоплазме химический состав и ее структура являются известным выражением определенного порядка тех химических превращений, которые все время совершаются в живой материи.

Но от чего же зависит этот характерный для организации протоплазмы порядок? Какие непосредственные причины лежат в его основе? Углубленное изучение этого вопроса показывает, что указанный порядок не есть что-то внешнее, от живой материи независимое (как это думают идеалисты). Напротив, мы в настоящее время хорошо знаем, что скорость, направленность и взаимосвязь отдельных реакций — все то, из чего слагается разбираемый нами порядок,— целиком определяется теми материальными отношениями, которые создаются в живой протоплазме.

В основе всего лежат химические свойства входящих в состав протоплазмы веществ. Главным образом это те органические вещества, с которыми мы познакомились в предыдущих главах. Эти вещества обладают колоссальными химическими возможностями. Они могут давать самые разнообразные реакции. Но используют они эти возможности крайне «лениво», медленно, иной раз с ничтожно малой скоростью. Нередко для осуществления той или иной реакции, идущей между органическими веществами, необходимы многие месяцы или даже годы. Именно поэтому химики-органики в своей работе очень часто применяют разнообразные сильнодействующие вещества — крепкие кислоты, щелочи и т. д. Этим путем они стремятся, так сказать, подхлестнуть, ускорить ход химических взаимодействий между органическими веществами.

В качестве таких ускорителей реакций все чаще и чаще применяются вещества, называемые катализаторами. Уже давно замечено, что достаточно бывает прибавить к смеси, где идет реакция, ничтожное количество катализатора, чтобы вызвать бурное ускорение реакции. При этом для катализатора характерно то, что он сам не разрушается в процессе реакции и после ее окончания его количество остается неизменным.

Поэтому достаточно бывает очень небольшого количества катализатора, чтобы вызвать быстро идущее превращение весьма значительных масс вещества. Это обстоятельство в настоящее время широко используется в химической технике, где в качестве катализаторов применяются различные металлы, их окиси, соли и другие неорганические и органические соединения.

В телах животных и растений химические взаимодействия между органическими веществами совершаются с поразительно большой скоростью. Если бы этого не было, жизнь не могла бы протекать в тех бурных темпах, в каких она протекает фактически. Причина большой скорости химических реакций внутри протоплазмы заключается в том, что всегда в ней присутствует ряд особых биологических катализаторов, так называемых ферментов.

Ферменты были открыты уже давно и давно привлекали к себе внимание ученых. Оказалось, что их можно выделить из живой протоплазмы и получить в виде водного раствора или даже сухого легкорастворимого порошка. В сравнительно недавнее время были получены кристаллические препараты ферментов и выяснена их химическая природа. Все они оказались белками, иной раз в комплексе с другими небелковыми веществами. По характеру своего действия ферменты вполне сходны с неорганическими катализаторами, но отличаются от последних исключительной силой своего действия. В этом отношении ферменты превосходят аналогично действующие неорганические катализаторы иногда в несколько сотен тысяч или даже в миллионы раз. Таким образом, в ферментных белках мы имеем исключительно совершенный, чрезвычайно рациональный аппарат для ускорения химического взаимодействия органических веществ.

Наряду с этим для ферментов весьма характерна строгая специфичность их действия.

Причина этого лежит в особенностях каталитического действия белков. Изменяющееся в процессе обмена органическое вещество (субстрат) прежде всего вступает на очень короткий срок в комплексное соединение с соответствующим белком — ферментом. Этот комплекс является неустойчивым. Он очень быстро подвергается дальнейшему превращению, причем субстрат изменяется в соответствующем направлении, а фермент регенерирует и может опять вступить в комплекс с новой порцией субстрата.