khimie.ru

В 1898 году немецкий цитолог Бенда, используя красители, обнаружил в цитоплазме живых клеток крошечные гранулы. Он дал им имя — митохондрии.

Долгое время роль этих малюток была абсолютно неизвестна. Но вот в 30-е годы мощные ультрацентрифуги взломали клетку: удалось выделить митохондрии (МХ, в биохимии трудно без сокращений) в чистом виде.

В 40-е годы на смену стареньким микроскопам пришли электронные. Тут-то наконец и разглядели эти мельчайшие, микронного размера, тельца с двойной мембраной и замысловатыми мембранными складками-кристами.

Вскоре выяснился важнейший факт: МХ оказались силовыми станциями клетки, именно они снабжают организм энергией.

Мы едим жиры, белки и углеводы — это вещества, состоящие из очень крупных молекул, использовать их непосредственно организм не может… Поэтому в желудке и других пунктах пищеварительного тракта идет постепенное дробление молекул-гигантов.

В конце концов что бы мы ни съели — яйцо или бутерброд с маслом и сыром,— пища дробится до эле­ментарных кирпичиков: молекул уксусной кислоты — СН₃СООН. Этот стандартизованный атом пищи (не проще ли заменить бифштекс с жареной картошкой стаканом кислоты?) и поступает в МХ.

Митохондрия — это как бы живая фабрика, цехи которой набиты биологическими катализаторами — ферментами. С их помощью совершается в МХ большой цикл превращений.

Уксусная кислота, соединяясь с щавелевоуксусной, дает лимонную кислоту. Та порождает альфакетоглютаровую, затем последовательно возникают янтарная, яблочная и другие кислоты.

Венчает все синтез щавелевоуксусной кислоты. Круг замкнулся — все готово к приему новых порций унифицированной пищи, новых молекул уксусной кислоты.

Все это давно установлено биохимиками. А цикл, о котором мы только что рассказали, известен в биохимии под разными названиями: цикл Кребса (по имени английского биохимика, добившегося крупных успехов в изучении этого цикла), цикл трикарбоновых кислот, цикл лимонной кислоты.

Почти век назад француз Луи Пастер во время своих знаменитых исследований проблемы порчи вина заметил, что клетки способны жить как без кислорода (брожение, гликолиз), так и с кислородом. Они «охотно» переходят ог брожения к дыханию, как только количество кислорода достигнет одной сотой (земные условия на заре биологической жизни!) нынешнего содержания кислорода в атмосфере. Это явление получило название «эффект Пастер а».

Подоплека дела ясна: кислород − невероятно эффективный источник энергии.

Один из парадоксов жизни состоит в том, что почти все ее формы нуждаются в кислороде для получения энергии, достаточной для выживания. И в то же время кислород, будучи химически сверхактивным, способен смертельно отравить любой из жизненных компонентов клетки. Как же удалось природе разрешить это противо­речие?..

Еще факты для размышления.

В ходе исследований МХ обнаружилось: выделенные и изолированные от клеток, они имеют все необходимое − коэнзимы, кофакторы, ферменты − для вполне самостоятельного существования. В МХ есть свои собственные отличные от клеточных рибосомы и свой генетический аппарат для синтеза белков. МХ способны к делению и самовоспроизведению (жизнь МХ коротка, длится примерно 10 дней).

Итак, МХ в клетке − это настоящее государство в государстве. Давно уже обратили внимание на огромное сходство митохондрий с бактериями. МХ находятся в непрерывном движении, особенно палочковидные формы, которые постоянно изгибаются и скручиваются (по-видимому, так им легче «охотиться» за кислородом), чем очень напоминают бактерии.

Так вот, существует очень правдоподобная гипотеза (возможно, скоро она станет общеизвестным фактом): МХ − это пришельцы-завоеватели, примитивные бактериоподобные организмы, проникшие в клетку и приспособившиеся к жизни в ней. Произошел симбиоз: МХ, умеющие утилизировать все «сжигающий» кислород, обильно снабжают им клетку; клетка же дает МХ пищу — «топливо».

Этот союз, заключенный, по мнению сторонников этой гипотезы, в доисторические времена, когда кислородная атмосфера на Земле только зарождалась, длится уже многие сотни миллионов лет. Природа, найдя удачное решение, тысячекратно повторила его, чеканя всевозмож­ные клетки, как серебряные рубли,— всегда на один лад, лишь шлифуя свою находку.

Древние бактерии, сыгравшие такую ключевую роль в становлении жизни на Земле, МХ вполне достойны памятника. В Колтушах благодарный И. П. Павлов соорудил памятник собаке. Видимо, придет время, и где-нибудь перед Институтом биоэнергетики (пока его нет, но он непременно будет!) поставят монумент этой скромной труженице, которая миллионы лет несет свою бессрочную вахту жизни.