Реклама
Книги по философии
Игорь Кондрашин
Диалектика Материи
(страница 21)
Известно, что химические реакции между органическими соединениями совершаются в живых организмах с очень большими скоростями, хотя и вполне измеримыми, но совершенно несравнимыми с теми, которые наблюдаются при взаимодействии этих соединений в изолированном и очищенном виде вне структур живых тел. Причина этого заключается в том, что в составе живой протоплазмы всегда присутствуют особые биологические ускорители - ферменты, называемые протеинами (простые белки) или протеидами (сложные белки), в которых белок соединен в комплексе с небелковой ("простетической") группой - в большинстве случаев с металлоорганическим соединением или тем или иным витамином. В силу этого в каждой живой клетке присутствует целый набор разнообразных ферментов, поскольку ферментативной активностью обладает большинство протеинов и протеидов живого организма. Таким образом, ферменты составляют основную массу протоплазменных белков. То обстоятельство, что основой ферментных комплексов всегда являются обладающие определенной архитектоникой те или иные белковые глобулы, обусловливает ряд особенностей, которые отличают ферменты от других катализаторов. Это прежде всего исключительная каталитическая мощь ферментов. Известно большое число неорганических и органических соединений низших организационых уровней, способных ускорять те же реакции, что и ферменты. Механизм действия любого катализатора весьма прост и напоминает действие ключа, вводимого в ту или иную систему. При реакциях распада свободные связи катализатора нейтрализуют силы связи, объединяющие вместе фщ. единицы в единую систему, и она распадается на составные части. В реакциях синтеза катализатор путем предоставления своих свободных связей ускоряет процесс объединения фщ. единиц. Однако, сложность и совершенство системной структуры ферментов намного повысили силу их каталитического воздействия по сравнению с менее организованными катализаторами, что нашло свое отражение в сокращении времени протекания реакций, то есть перестроения структуры-принципала. Так, например, ион железа разлагает перекись водорода на кислород и воду. Соответствующий фермент (каталаза), представляющий собой сочетание железо-порфиринового комплекса со специфическим белком, обладает тем же действием. Но он осуществляет эту реакцию в десять миллиардов раз скорее, чем неорганическое железо. Иными словами, 1 мг железа, включенный в ферментный комплекс, может по своему каталитическому действию заменить 10 тонн неорганического железа. Таким образом, ферменты являются относительно сложными системными образованиями уровня З, функция которых заключается в обеспечении регулирования в определенном диапазоне времени структурных перестроений гиперсистем, в которые они входят, в соответствии с предписаниями усложняющихся алгоритмов гиперполифункционирования, то есть корреляции системных структур в зависимости от изменения их фн. свойств. Поэтому даже незначительные изменения в структурном строении ферментного комплекса, перестановка тех или иных радикалов в простетической группе или нарушение архитектоники белкового компонента приводят к резкому понижению каталитической активности данного фермента. Следовательно, в системной организации ферментов также подтверждается то соответствие между структурным построением фн. ячеек и функцией всей данной системы, которое является закономерным для всех ступеней и уровней каскадного Развития Материи вообще.
Пространственная конфигурация белковых глобул определяет собой и вторую особенность ферментов - высокую специфичность их действия, то есть монофункционирование. Иными словами, каждый фермент способен катализировать только свою, строго определенную реакцию. Поэтому, если имеется какое-либо органическое вещество, способное к ряду химических соединений, то в присутствии того или иного фермента оно будет быстро реагировать только в одном, строго определенном направлении, выполняя тем самым соответствующий алгоритм данной системы.
Наконец, специфическое строение белков обусловливает собой и третье характерное для ферментов свойство - их исключительную чувствительность к различного рода воздействиям. Так, при определенных физических или химических воздействиях самого различного рода (даже тогда, когда эти воздействия не затрагивают пептидных и других ковалентных связей белковой молекулы) специфическая пространственная архитектоника глобулы может измениться и даже нарушиться, а ее упорядоченная структурная конфигурация необратимо утратится. В этом случае пептидные цепи принимают беспорядочное пространственное расположение и белок из глобулярного состояния переходит в фибриллярное - происходит так называемая денатурация белков, при которой они теряют ряд тех своих специфических биологически важных свойств, которые обусловливаются определенной архитектоникой каждого типа белковой молекулы. Совершенно исчезают при этом ферментативные свойства белков. Однако при более мягких воздействиях каталитическая активность ферментного комплекса может до известной степени сохраняться, претерпевая лишь те или иные количественные сдвиги. Поэтому любые, даже весьма незначительные, изменения физических или химических условий в той среде, где протекает данная ферментативная реакция, всегда находят свое отражение в изменении ее характера и скорости. Все эти свойства белков составляли основу качественного Развития Материи по организационному уровню З, в системах которого происходила все большая фн. дифференциация фщ. единиц и структурная интеграция фн. ячеек.
Каждая фщ. единица, попав в соответствующую ей фн. ячейку, функционирует в ней определенный алгоритмами период, после чего покидает ее, уступая место новой фщ. единице с теми же фн. свойствами. Покинув одну фн. ячейку, фщ. единица перемещается в предписанную ей алгоритмами другую ячейку и т.д. Процесс этот происходит постоянно, периодически возобновляясь и повторяясь, отчего создается впечатление движения фщ. единиц - веществ через системную структуру каждого данного образования, во время которого система поглощает фщ. единицы (или их комплексы), некоторое время использует их внутри себя, а затем выводит за свои пределы. Это непрекращающееся движение регулируется и регламентируется совокупностью соответствующих алгоритмов каждой системы, в то время как постоянно протекающие в системе реакции придают ей своеобразную "живость". В силу этого при так называемом обмене веществ очень простые и порой однообразные химические реакции окисления, восстановления, гидролиза, фосфоролиза, альдольного уплотнения, разрыва углеродной связи и т.д. (которые могут быть воспроизведены и вне системы организма) определенным образом организованы и сочетаются во времени соответствующими алгоритмами, а также подчинены функциональным интересам своей системы, как интегрированного единого целого. Эти реакции протекают в системах уровня З не случайно, не хаотически, а в строго определенной взаимопоследовательности, зафиксированной алгоритмами. То колоссальное разнообразие органических соединений, которое к настоящему времени представлено в мире живых существ, обусловлено не разнообразием и сложностью отдельных индивидуальных реакций, а разнообразием их сочетаний, изменением той последовательности, в которой они протекают в любой клетке живого организма на той или иной стадии его развития. Другими словами, развитие систем данного уровня организации Материи оказалось в еще большей зависимости от появления новых алгоритмов, совершенствования структур фн. ячеек и своевременного заполнения их соответствующими фщ. единицами. Последовательность химических реакций, обусловленная соответствующими алгоритмами, лежит в основе как синтеза, так и распада живого вещества, в основе таких жизненных явлений, как брожение, дыхание, фотосинтез и т.д. Молекулы сахара и кислорода, углекислоты и воды являются в этом случае лишь начальными и конечными звеньями в длинной цепи химических превращений, причем возникающее в результате одной реакции промежуточное вещество (фщ. комплекс) сейчас же вступает в следующую строго определенную для данного жизненного процесса реакцию. При изменении этой последовательности, при исключении или замене хотя бы одного какого-нибудь звена в цепи превращений, предопределенных данным алгоритмом, весь процесс в целом совершенно изменяется или даже полностью нарушается.
В основе механизма этих явлений лежит тесная согласованность скоростей отдельных химических реакций, представляющих собой перемещение фщ. единиц нижних подуровней из одних фн. ячеек в другие. Любое органическое вещество может реагировать в очень многих направлениях, то есть обладает весьма большими и разнообразными возможностями, однако их реализация может осуществляться с очень различными скоростями, в зависимости от всей совокупности тех условий, в которых данная реакция протекает. Понятно, что если в данных условиях одна какая-либо реакция осуществляется весьма быстро, а все остальные потенциально возможные реакции происходят относительно медленно, то практическое значение этих последних реакций в общем процессе обмена оказывается совершенно ничтожным. Иными словами, перед каждым органическим веществом протоплазмы открыты многочисленные пути химических превращений, но фактически в обмене веществ каждое поступающее из внешней среды соединение или каждый образующийся промежуточный продукт будут изменяться только в том направлении, в котором они реагируют с наибольшей скоростью. Все остальные, медленно протекающие реакции просто не успевают за то же время реализоваться в сколько-нибудь значительных размерах.
Вступающие в процесс обмена веществ в качестве реагентов фщ. единицы - субстрат заполняют собой строго предназначенные для них фн. ячейки в структуре данной системы, в которых в определенный момент времени по предписанию алгоритмов они вступают в комплексное соединение с соответствующим белком-ферментом. Каждый такой комплекс является неустойчивым образованием, но достаточно надежным, чтобы выполнить какую-нибудь необходимую функцию. Отфункционировав, он очень быстро подвергается дальнейшему превращению, при этом субстрат изменяется в соответствующем направлении, то есть составляющие его фщ. единицы переходят в другие фн. ячейки, а фермент регенерирует и может опять вступить в комплекс с новой порцией субстрата для поддержания возможности выполнения необходимой функции данным системообразованием. Поэтому для того, чтобы любая фщ. единица реально могла участвовать в обмене веществ в системах уровня З, она должна войти во взаимодействие с белком, образовать с ним определенное комплексное соединение и только таким путем реализовать свои фн. свойства. В силу этого то направление, в котором изменяется при обмене веществ любое органическое соединение, зависит не только от индивидуального молекулярного строения составляющих фщ. единиц и определяющих его фн. свойства, но и от фн. ячейки, куда каждая фщ. единица соединения попадает и где она совместно с другими фщ. единицами - белками должна образовать фн. комплекс с новыми фн. свойствами, способный выполнить ту или иную новую функцию, подчиняясь превалирующим в данной системе алгоритмам.
