Металлы, которые всегда с тобой

Пероксидаза, пожалуй, и один из самых интересных ферментов. Достаточно сказать, что его изучению посвятили себя такие выдающиеся учёные, как наш соотечественник А. Н. Бах и немецкий биохимик Р. Вильштеттер, прославившийся исследованиями хлорофилла. Особой активностью отличается пёроксидаза, полученная из корней хрена. Молекула фермента имеет массу 44 100 и содержит один атом железа. Из молока была выделена лактопёроксидаза с молекулярной массой 92 тыс.

Исследователей, которые изучали превращения пёрок-сидазы, восхищали разнообразные краски продуктов реакции чуть ли не всех цветов радуги. Недаром, американский учёный Б. Саундерс завершил свою обзорную статью о ферментах так: «...Любуясь яркими красками живой природы, мы отдаём дань уважения пёроксидазе, от которой зависит образование многих пигментов».

С каталазой и пёроксидазой связывают надежды на получение высокоэффективных препаратов для лечения злокачественных опухолей, так как полагают, что эти ферменты играют важную роль в росте клеток.

Сколько железа нужно, чтобы не постареть

До сих пор речь шла о железе, комплексно связанном с белками, о наиболее изученных формах его присутствия в организме. Однако в животных тканях железо находится и в совершенно особом состоянии, в виде соединения с ДНК, имеющего самое прямое отношение к тайнам тайн наследственных механизмов.

Итак, ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота. Открытие структуры её молекулы было, пожалуй, самым сенсационным событием в биологии нашего времени. Ещё бы, после этого стало ясно, как передаётся генетическая информация, от которой зависит строго определённый синтез белков организма. И здесь, как и в молекуле гемоглобина, достаточно одной «опечатки», чтобы произошёл генетический сбой и клетки начали бы воспроизводить дефектные белки. Так вот, сейчас установлено, что репликация — удвоение ДНК, точнее её копирование, зависит от ионов двухвалентных металлов, из которых важнейшая роль принадлежит все тому же железу.

Молекула ДНК, как известно, состоит из двух закрученных спиралей, соединённых определёнными основаниями. Каждая цепь этой двойной спирали содержит образец генетического кода. При делении клеток двойная спираль Материнской ДНК как бы расплетается таким образом, что образуются две дочерние ДНК, в точности соответствующие материнской. Так из поколения в поколение передаются наследственные признаки и специфические формы обмена вещёств. Механизм репликации молекул ДНК в клетках ещё не совсем понятен, однако известно, что 'он катализируется особыми ферментами, которые связываются с ионом металла, регулирующим определённую последовательность аминокислот при синтезе белков. Функции металлов в механизме наследственной информации многообразны. Не только репликация ДНК, но и, пожалуй, каждый этап передачи генетического кода, обеспечивающий синтез белков, так или иначе управляется ионами металлов.

Ещё лет 20 назад украинские учёные из Института геронтологии Академии медицинских наук СССР доказали, что в нуклеиновых кислотах и, в частности, в ДНК содержится заметное количество связанного железа, которое увеличивает стабильность спиральной структуры ДНК, или, иными словами, препятствует её репликации. Следовательно, можно говорить о том, что железо тормозит скорость передачи наследственной информации. Было также установлено, что старение организма сопровождается увеличением количества железа в ДНК. Но чем интенсивней делятся клетки, тем меньше в них железа. Вот в каком количестве этот металл был обнаружен в молекуле ДНК с массой 6 млн.: минимум 1—2 атома и максимально 30—40 атомов. Предполагают, что железо взаимодействует практически со всеми компонентами этой молекулы, но как и на каких стадиях — пока неизвестно.

Несколько позже киевскими учёными был обнаружен интересный факт: под действием аскорбиновой кислоты — витамина С трёхвалентное железо ДНК переходит в двухвалентное, которое уже не мешает репликации. Так что же, если не хочешь стареть, принимай витамин С? Возможно. Конечно, вечной молодости при этом гарантировать нельзя, но всякий знает, что витамины вообще, и аскорбинка в частности, совершенно необходимы нашему организму, правда, в разумных дозах. Ибо, как утверждали ещё древние: все хорошо в меру.

Надо сказать, что влияние металлов на процесс старения сейчас все больше и больше волнует учёных. Интересные исследования по этому вопросу проводят сотрудники сектора геронтологии Академии наук БССР в Минске. Они также предполагают, что атомы некоторых металлов соединяются с нуклеиновыми кислотами, как это имеет место с железом, и вносят путаницу в генетический код. Возможно, что металлы как бы сшивают белковые молекулы в крупные агрегаты, выбывающие из «игры жизни» — белкового обмена и оседающие балластом в клетках организма. Такие вредные атомы металлов можно, оказывается, вывести из организма при помощи особых вещёств — комплексонов, которые образуют с металлами устойчивые связи. .

Сегодня в технике используют все больше и больше заменителей железа, и оно теряет своё значение как основной конструкционный материал цивилизации.

А как с 4 г железа в нашем организме, сможем ли мы когда-нибудь заменить их более эффективными вещёствами?

Медный привкус жизни

Я должен все уразуметь,

Зачем нам мёд, зачем нам мёдь...

С. Городецкий

Весьма сходную с железом роль в нашем организме играет мёдь.

Люди узнали мёдь также в очень давние времена — она. тоже относится к семи металлам древности. Знаменитый древнеримский поэт и философ Тит Лукреций Кар в поэме «О природе вещей» утверждал:

Но применение мёди скорей, чем железа, узнали

Легче её обработка, а также количество больше.

Медью и почву земли бороздили, и мёдью волненье

Войн поднимали, и мёдь наносила глубокие раны;

Ею скот и поля отнимали: легко человекам

Вооружённым в бою безоружное все уступало.

Можно добавить, что громадные каменные блоки, из которых сложена пирамида Хеопса, были обтёсаны, как установили специалисты, именно медными топорами. Да, медь когда-то была первостепенным металлом в жизни общества; её добыча и выплавка получили широкое распространение ещё в Древнем Египте. Но, как говорят, ничто не ново под Луной, даже... энергетический кризис. Как полагают сегодня, именно энергетический кризис (хотя в те времена он так не назывался) явился причиной того, что египтяне забросили производство меди: слишком много пальм и белой акации шло на дрова для её выплавки. Эти деревья почти полностью были вырублены в дельте Нила. Но медь добывали и на средиземноморском острове Кипр. Оттуда, кстати, пошло латинское название меди — купрум.

Русское название «медь», по-видимому, происходит от слова «смида», которым древнеевропейские племена называли металлы вообще.

В организме человека содержание меди ничтожно — несколько больше 70 мг, а человеческий кларк её составляет 0,0001, то есть он в 60 раз меньше, чем кларк железа. Да и кларк меди земной коры тоже мал — 0,0047. И тем не менее эти миллиграммы меди жизненно необходимы. Но именно точно отмеренные миллиграммы. Когда в организме возникает избыток меди, начинается болезнь.

В этом случае медь накапливается в тканях, особенно в печени и мозге. Высокие концентрации её могут привести к нарушению функции центральной нервной системы со всеми вытекающими отсюда последствиями. Патологическое увеличение уровня меди известно как болезнь Вильсона, названная так по имени английского врача, впервые описавшего это заболевание.

Встречаются, хотя и значительно реже, болезни, связанные с недостатком меди в организме. К этому мы ещё вернемся.

Однако подобного рода недуги, связанные с нарушением регуляции меди в нашем организме, явление редкое.

Здоровый организм недостатка в её соединениях практически не испытывает, так как они в избытке присутствуют в питьевой воде и пище, особенно если ещё используется при этом медная посуда. Кроме того, у нас имеются специальные защитные системы, которые ограничивают всасывание меди и других металлов.