Терлецкий Давидович - Металлы, которые всегда с тобой

• Название: Металлы, которые всегда с тобой
• Автор: Терлецкий Давидович
• Издательство: Знание
• Жанр: Природа и животные
• Год: 1986

Металлы, находящиеся в незначительных количествах внутри живого организма, называют микроэлементами. Это не случайные примеси, а важнейшие составляющие биологически активных веществ: они обеспечивают нормальный ход биохимических процессов, стимулируют обмен веществ, активно участвуют в кроветворении, влияют на рост, размножение и наследственность организмов. Вот почему их еще называют металлами жизни. Эта книга о десяти важнейших биометаллах, о трудном пути познания роли для всего живого...

---

Производство энергии — это, так сказать, одна из сторон деятельности хлорофилла, не выходящая за пределы организма. Более впечатляюща другая сторона, характерная начальными и конечными продуктами фотосинтеза. В результате этого процесса из углекислого газа и воды под действием света образуются органические соединения и кислород. Благодаря хлорофиллу ежегодно на Земле происходит усвоение 200 млрд. т углекислоты, что даёт 100 млрд. т органических вещёств и около 145 млрд. т свободного кислорода.

Сегодня уже общепризнано, что благодаря фотосинтезу первых зелёных организмов, появившихся примерно три миллиарда лет назад, сформировалась современная атмосфера и появились условия для образования биосферы (выше мы уже об этом говорили). Вот такие чудеса творит магний в порфириновом кольце.

И нам нужен магний

Как мы уже знаем, магний необходим не только зелёным растениям. 20 г этого металла, содержащиеся в нашем организме, тоже для чего-то нужны. Прежде всего ион двухвалентного магния является прекрасным биологическим активатором и, вероятно, поэтому он входит в состав большой группы ферментов, которые называются киназами и выполняют важную функцию переноса фосфатной группы от молекулы АТФ на различные субстраты. За это их ещё называют фосфотрансферразами. Хотя известно довольно большое количество киназ, но пока они изучены недостаточно подробно. Молекулярная их масса различна и обычно составляет от 40 до 80 тыс.

Важную роль играют ионы магния, связывая между собой субъединицы рибосом — внутриклеточных частиц, состоящих из рибонуклеиновых кислот, участвующих в синтезе белка. Особое значение, как установили медики в последнее время, имеет магний для состояния сердечнососудистой системы. Недостаток его способствует заболеванию инфарктом миокарда — очень распространённым недугом нашего беспокойного времени. Переутомление и раздражение — тоже весьма частые наши спутники — также зависят от содержания магния в организме: в крови уставших людей концентрация его падает ниже нормы. То же самое происходит тогда, когда мы нервничаем и раздражаемся. Не случайно возбудимые люди чаще страдают сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Любопытный факт установлен статистикой: жители районов с тёплым климатом меньше подвержены спазмам сосудов, чем северяне. Это объясняется вот чем. В условиях юга больше возможностей питаться овощами к фруктами, а ведь именно они содержат необходимые соли магния. Особенно богаты ими абрикосы, персики, цветная капуста, а также помидоры и картофель.

Нашим организмом обычно усваивается не больше половины магния находящегося в пище. Поэтому в пищевом рационе должно содержаться не менее 0,5 г магния. Этот металл наряду с кальцием совершенно необходим и для построения нашего скелета.

О жизненной важности магния можно говорить долго. Об использовании его свойств для будущего человечества можно строить лишь различные предположения. Но ясно одно: он всегда будет играть большую роль в жизнедеятельности человеческого организма.

Маленькие ускорители больших реакций

Что делается

В механике,

И в химии,

И в биологии,—

Об этом знают лишь избранники,

Но, в общем, пользуются многие:

Излечиваются хворости,

Впустую сила мышц не тратится...

Л. Мартынов

Злой и добрый дух кобальт

Средневековые саксонские рудокопы своими заклятыми врагами считали зловредных гномов—кобольдов, живших глубоко под землёй. Это именно из-за их колдовских проделок подчас не удавалось из найденной серебряной руды получить драгоценный металл. Более того, часто при плавке такой руды выделялись ядовитые газы, которые отравляли металлургов. Считалось, что именно так маленькие уродцы мстят людям, осмелившимся вторгнуться в их подземные кладовые. От этих злых духов не спасали даже молитвы... (рис. 10).

Со временем рудознатцы все же научились отличать истинную серебряную руду от «нечистой». Шведский химик Георг Брандт, выделивший из такой «нечистой» руды в 1735 году неизвестный металл, похожий на сталь с синеватым отливом, назвал его кобальтом. Под этим именем сегодня и известен химический элемент № 27.

Надо сказать, что некая таинственность всегда присутствовала вокруг кобальта и его соединений, с которыми человечество познакомилось ни много ни мало 5 тыс. лет назад. И в Древнем Египте, и в Китае соли кобальта применялись для окраски стекла и глазури в красивый синий цвет. В гробнице Тутанхамона, знаменитого египетского фараона, нашли осколки синего кобальтового стекла...

Кому не известно, что когда-то только в Венеции умели изготавливать цветное стекло, которое высоко ценилось в других странах. Дабы сохранить секрет варки такого стекла, все стекольные фабрики Венецианской республики были переведены на остров Мурано. Однако в XVI веке в Германии и Чехии нашли рецепт изготовления синей краски для стекла и стали её продавать в разные концы света и даже в Венецию.

В то же время знаменитый химик и врач Парацельс любил демонстрировать картину, созданную им самим. На ней был изображён зимний пейзаж с деревьями под снежным покровом. Во время показа Парацельс незаметно подогревал картину, и на глазах изумлённых зрителей снег быстро сходил, на земле зеленела трава, а деревья покрывались листьями. Чудеса объяснялись довольно просто: картина была написана кобальтовыми красками. Смесь хлористого кобальта с хлористым же никелем почти бесцветна. При её нагревании теряется содержащаяся в этих солях кристаллизационная влага, и цвет сразу же меняется.

Но настоящая тайна кобальта, разгаданная лишь в наше время, была связана со страшной болезнью — злокачественным малокровием. Заболевшие считались приговорёнными к смерти. Врачи так и называли это заболевание — пернициозная анемия, от латинского слова «гибельный».

Впервые анемию такого рода описал английский врач Томас Аддисон в 1855 году. У больных, страдавших злокачественной анемией, резко снижалось выделение желудочного сока и появлялся совершенно необычный процесс образования эритроцитов, какой наблюдался разве что только у внутриутробного пятимесячного плода. Долгое время эти два явления медики не могли связать. Лишь в 20-е годы нашего столетия стараниями американских врачей, изучавших влияние различных компонентов пищи на кроветворение, кое-что прояснилось. Им удалось установить, что наиболее благотворно действуют на образование красных кровяных шариков витамины группы В, которыми богата печень. Больным, употреблявшим печень, особенно сырую, удавалось задерживать развитие смертельной болезни.

В последующие годы, наконец, нашли связь между недостатком желудочной секреции и патологической выработкой аномальных эритроцитов. Оказалось, что в желудочном соке человека присутствует особое вещество — гастромукопротеин, являющийся переносчиком одного из витаминов В, который, вероятнее всего, и ответствен за выработку нормальных кровяных шариков. Когда возникает болезнь, резко уменьшается количество гастромуко-протеина, что сразу же сказывается на переносе витаминов и ведёт к нарушению кроветворения.

В 1948 году одновременно и независимо друг от друга две исследовательские лаборатории Англии и США выделили из говяжьей печени красные кристаллы активного вещества. Поначалу оно получило название антипернициозного фактора. Это было очень важным достижением, особенно если учесть, что новое соединение содержалось в исходном продукте в пропорции 1 : 100 000. Представьте, сколько печёнок надо было переработать, чтобы получить ничтожное количество «фактора». И это в условиях, когда отсутствовали какие-либо надёжные критерии, которые помогли бы отделить основной продукт от примесей.

Но потребовались еще годы и годы, чтобы исследовать до конца этот «фактор печени». К середине 50-х годов из Оксфордского университета поступили, наконец, сведения, что там расшифровали структуру антипернициозного фактора, который теперь получил название витамин В12. Самое необычное в этом веществе было то, что оно содержало атом кобальта. Это единственный витамин, в состав которого входит металл.

Расшифровка строения такого сложного соединения, как витамин В12, была произведена благодаря рентгено-структурному анализу (не правда ли, здесь приходит на память история с гемоглобином?). Но интересно, что и по строению своей основной части это соединение похоже на гем (да и на хлорофилл тоже): атом кобальта встроен в систему кольца коррина, только незначительно отличающегося по строению от порфирина (на рис. 11 показана часть молекулы).

Витамин В12 имеет молекулярную массу 1357, а кобальт в этой молекуле находится в трехвалентном состоянии. В связи с тем что здесь имеется цианогруппа, этот витамин называют еще и цианкоболамин. Цианогруппа может вытесняться другими атомами или группами атомов, поэтому возможно существование большого числа производных витамина В12. Однако эти так называемые гомологи в нашем организме уже не производят почти никакого эффекта, за что они получили название «псевдовитаминов».