В основе любого жизненного процесса лежит набор многочисленных химических превращений. Однако при попытках изучить эти превращения вне организма легко видеть, что и при сходных условиях они могут протекать несопоставимо (во многие миллионы и миллиарды раз медленнее, чем в организме). Причину искали долго и лишь примерно сто лет назад установили, что все организмы без исключения располагают мощными биохимическими катализаторами-ферментами, которые автор данной книги образно назвал «эликсирами жизни». Такое определение ферментов вполне соответствует действительности-без них жизнь невозможна.
Существует много типов ферментов, катализирующих различные классы химических реакций,-это хорошо показано автором. Следует, однако, подчеркнуть, что, несмотря на многочисленные различия в структуре и функциях ферментов, есть два признака, которые их объединяют. Во-первых, все ферменты-белки. Лишь немногие из них являются белками модифицированными, но все же белками. Во-вторых, в молекулах любого фермента функционирует сходным образом построенный активный центр. Любой активный центр, как бы сложен он ни был, имеет участок, который обеспечивает связывание субстратов, и участок, который обеспечивает их химическое превращение.
Уже на основании этой простейшей модели можно говорить о высокой специфичности действия ферментов, предположив только, что связывающий участок может взаимодействовать лишь с субстратами определенного строения. Более того, как было показано в некоторых работах (например, в работах: Березин И. В., Мартинек К.- Ж. Всес. хим. о-ва им. Д. И. Менделеева, 1971, т. 16, с. 411; Березин И. В., МартцВек К. Основы физической химии ферментативного катализа,-М.: Высшая школа, 1977), с помощью той же модели можно теоретически прогнозировать повышенную каталитическую активность фер-
ментов в тех масштабах, которые соответствуют наблюдаемым экспериментально.
Исключительные свойства ферментов как катализаторов привлекали и привлекают внимание ученых и практиков самых разнообразных направлений. Однако использование ферментных катализаторов для проведения химических и биохимических превращений, в процессах пищевой промышленности и в других областях долго сдерживалось тремя основными факторами. Во-первых, ферменты были дороги и мало доступны в больших количествах. Во-вторых, они весьма нестабильны. В-третьих, ферменты-катализаторы гомогенные, что усложняет технологию их использования. Примерно 10-15 лет назад эти препятствия были сняты или их значение было существенно преодолено. Сегодня ферменты примерно в тысячу раз дешевле и во столько же раз стабильнее, чем в прежние времена. Благодаря развитию методов иммобилизации, т.е. методов «привязывания» молекулы фермента к твердому носителю, была существенно упрощена технология их применения.
Автор книги уделил серьезное внимание этим аспектам и достаточно подробно и в то же время популярно рассмотрел важнейшие задачи современной биотехнологии.
Подробно обсуждается автором физиологическая роль ферментов. Это вполне естественно, поскольку ферменты есть основа всех жизненных процессов, и любое нарушение их функционирования приводит к различного рода патологиям. Именно поэтому в последнее время ферменты и ферментные препараты находят все большее применение в медицине, а также в животноводстве (в частности, в ветеринарии) и даже в растениеводстве.
Рассматривая применение ферментов в медицине, следует отметить два важнейших аспекта. Во-первых, если человек страдает от недостатка того или иного фермента, современная медицина вполне в состоянии ему помочь: можно компенсировать эту нехватку путем введения (тем или иным способом) в организм необходимого фермента. На сегодня разработаны многие ферментные препараты, которые позволяют успешно справляться с некоторыми заболеваниями желудочно-кишечного тракта. Такие же подходы возможны и при необходимости вмешательства в функционирование системы кровоснабжения человека. Этой проблеме автор уделил серьезное внимание. Мне остается только добавить, что проблема борьбы с тромбозами (в частности, с тромбоэмболиями) находится в центре внимания и советских кардиологов. В последние годы ими
предложен новый ферментный препарат, успешно способствующий лечению инфаркта миокарда.
Второй важный аспект применения ферментов в медицине-их использование для быстрой и точной диагностики. Этот вопрос автор также достаточно подробно рассматривает, однако сама по себе проблема намного шире и тот, кто этим заинтересуется, может обратиться, например, к сборнику «Введение в прикладную энзимологию*.
В заключение мне хочется особо отметить, что книга Р. Реннеберга написана живым и образным языком (что, по-моему, удалось сохранить и в русском переводе). Она богато и своеобразно иллюстрирована. Не сомневаюсь, издание привлечет внимание нашей общественности, причем не только лиц, имеющих отношение к науке, но и тех, кто просто интересуется важнейшими направлениями научно-технического прогресса.
И. Березин
Современный «камень мудрости»
Первые энзимологи............................
Дрожжевой экстракт против жизненной силы...........
Можно ли в здравом уме говорить. о получении кристаллов фермента? ..................................
О «всеядных» ферментах и ферментах-«специалистах» .
Насморк Александра Флеминга................
А какова же внутренняя структура молекулы фермента? Уловка ферментов ........................
Загадка пеллагры . . . . Инструменты ферментов Микроэлементы......
Дьявольский свинец и коварная ртуть ...............
Яд мухоморов ...............................
Сульфиды и антибиотики.......................
Тихая смерть: газы нервно-паралитического действия и инсектициды ....................................
Все течет! ...........................
Рабочие на конвейере клеточной фабрики ......
Трусливый заяц и «стрессовый гормон» адреналин Принцип экономии клетки................
Когда мы тянемся за таблеткой снотворного Ферменты печени и экзогенные яды......
Печень-кухня ядов ..............
Алкоголь и ферменты печени..................... »1
Ферменты помогают ставить диагноз................ 84
Ферменты способствуют пищеварению и заживлению ран . . . 91 Свертывание крови: пустяковая причина и серьезные послед-ствия ......................................
....._...... 96
?.......... 96
........... 101
Как получают ферменты в промышленности
Ферменты -пивовары, пекари и ткачи.....
Птютеазы в быту: от моющих средств до стойкого пива 103 Иммобилизация-ключ к использованию ферментов в про-
мышленности ..........................
Сахар, который вдвое слаще глюкозы............... ПЦ
Иммобилизованные ферменты для получения антибиотиков,
диетического питания и кормов .................
Иммобилизованные клетки против иммобилизованных фер-
9
ментов
............. 120
Ферментная технология-революция в промышленности .... 120
Инструменты генных инженеров.................... 27
Азотные удобрения из воздуха: нитрогеназа и ее модель 31
Сахар из древесины ...........................
Энзимотерапия и искусственные органы ------. ........ 36
Ферментативные усилители. Фотография без серебра?..... 140
Энергия из воды и света . ......................
О биологических батареях и биосенсорах ............ 144
................. 148
