Текст книги "Биологически активные"

Автор книги: Станислав Галактионов

сообщить о нарушении

Текущая страница: 20 (всего у книги 20 страниц)

Заключение

«Популяризация науки – задача необходимая, благородная, но очень сложная. Датский философ Серен Кьеркегор писал: «Христиане говорят с Богом. Мещане говорят о Боге». Это красивое мистическое утверждение поможет провести параллель. Существуют два вида популяризации. Первый – несущий легкий успех, простой, эффективный и наиболее часто встречающийся – разговоры по поводу науки, рассказ о ее практических применениях. И второй – о самой науке, доступный только настоящему мастеру».

Эта простая классификация научно-популярных произведений предложена А.Б. Мигдалом и Е.В. Нетесовой.

Читатель, осиливший настоящее сочинение до этого места, не будет иметь трудностей с отнесением его к одной из двух введенных ими категорий. Я готов смиренно признать, что эта книга – типичный разговор «о Боге», и – уже гораздо менее смиренно – заявить, что именно таковы были намерения автора. Более того, выбор в значительной мере диктуется нынешним состоянием этой отрасли знаний.

Безусловно, наука о биологически активных веществах сегодня все еще остается дисциплиной в значительной степени описательной, сколь мы ни стараемся насытить ее математическими формулами, терминами из физики, химии и прочих точных дисциплин. В то же время базирующиеся на ней отрасли промышленности, медицины, сельского хозяйства принадлежат к числу наиболее динамично развивающихся, и зачастую ценнейшие прикладные разработки выполняются на эмпирической основе, без явного использования развитых к настоящему времени теорий. Выше приведено достаточно примеров.

Поэтому волей-неволей мне пришлось вести в этой книге «разговоры по поводу науки, рассказ о ее практических применениях», избрав путь «простой, эффектный и наиболее часто встречающийся» (а также – по мнению А.Б. Мигдала и Е.В. Нетесовой – «несущий легкий успех». Боюсь сказать, но...).

И все же: состоится ли окончательный перевод обсуждавшихся научных дисциплин в категорию «точных», и если да, то как скоро?

В принципе, в этом вопросе я скорее оптимист. Однако сказать скоро ли, не скоро – боязно; самые авторитетные прогнозы в подобного рода ситуациях очень часто оказываются компрометирующе несостоятельными. Кстати, это отнюдь не всегда случалось с прогнозами неумеренно оптимистическими. Многие проблемы, сроки решения которых весьма компетентными специалистами относились в двадцать первый век, оказывались решенными буквально несколько лет спустя. Хотя обратных примеров гораздо больше.

Мне кажется очень поучительным знакомство с перечнем прогнозов, касающихся использования биологически активных веществ для управления нормальными и патологическими процессами в организме человека, приведенным в упоминавшейся уже книге Г.М. Баренбойма и А.Г. Маленкова; я позволю себе привести здесь некоторые данные из него.

Существует несколько методик получения научно технических прогнозов, одна из распространенных – опрос ведущих специалистов с последующей статистической обработкой данных. Другие базируются на анализе тенденций, наблюдающихся в научно-технической литературе или патентной документации, используют те или иные приемы экстраполяции.

Эти прогнозы делались в разное время; в приводимом ниже перечне в скобках после каждого препарата указано две даты: предсказываемый год его появления (обычно имеется в виду уже достаточно широкое практическое применение) и год, в котором был сделан соответствующий прогноз.

В 1960...1970-х годах были оценены перспективы появления лекарств для профилактики и лечения отечной болезни (1982...1969), ожирения (1977...1973), тромбоза (1983...1969), психических болезней (1980...1973), аутоиммунных заболеваний (1988...1969), рака (1990...1970), астмы (1987...1969), кариеса (1993...1969), спазма скелетной мышцы (1988...1969) и др. Предсказывалось создание препаратов, регулирующих различные иммунные реакции: выработку иммунитета к бактериальным и вирусным заболеваниям (1980...1970), защитную реакцию при пересадках органов (без нарушения общих защитных функций организма, 2000...1976), выработку иммунитета к действию радиации (1986...1973).

Три различные группы авторов с удивительным единодушием в разное время (1967, 1976, 1986) назвали 2000 год сроком создания эффективных и безопасных средств регулирования рождаемости.

По мнению специалистов, в ближайшее время появятся новые возможности химической регуляции нервных и психических функций. Так, предвидится создание веществ, подавляющих волю к сопротивлению (1978...1964), регулирующих настроение (2000...1976), изменяющих характер людей (2000...1976), обостряющих или притупляющих чувство материнства (2000...1971), усугубляющих чувства понимания красоты и благоговения перед ней (те же даты), стимулирующих запоминание (2000...1967, есть и другие прогнозы – 1980...1970, 1982...1973), управляющих памятью для восстановления воспоминаний (2050...1966), повышающих умственное развитие (1985...1964, 2020...1970), улучшающих аналитические способности (1990...1986 – браво, оптимисты!), сокращающих потребность в сне (2000...1971), регулирующих состояние аффекта и агрессивного поведения (2000...1971).

Как видим, в качестве даты многих этих свершений называется 2000 год. Возможно, действует магия круглой даты; в этом же году предполагается создание средств индивидуальной оптимизации развития человека в интеллектуальной и духовной сферах (прогноз 1971 года), осуществляющих общее регулирование психобиологических состояний (1967), лекарств для снижения утомляемости, повышения восприимчивости, расширения способностей к запоминанию (1964), регулирующих вес тела и аппетит (1976), управляющих связью между питанием, метаболизмом и физическим ростом (1971), вызывающих кратковременный и длительный анабиоз (1971), осуществляющих вегетативное восстановление органов (1976), управление скоростью старения (1967).

По ознакомлении с этим перечнем встает перед глазами странный и несколько жутковатый собирательный образ разработчика новых биологически активных соединений. С одной стороны, это неуемный оптимист; почти все прогнозы, сроки которых уже вышли, не оправдались; с другой – подобие какого-то мрачного «властелина мира» из фантастических романов. Подай ему, видите ли, препараты, подавляющие волю к сопротивлению, регулирующие состояние аффекта и агрессивного поведения, управляющие скоростью старения и даже усугубляющие чувства понимания красоты и благоговения перед ней!

Есть симпатичный детский стишок «Вот мчится черепаха»; не помню, к сожалению, фамилии автора. Рассказывается в нем о черепахе, стремительно несущейся по дорогам, даже лучший автогонщик безнадежно от нее отстает... Теперь, говорит в заключение автор, вы знаете, какие бывают сны у черепах. Вот и вам теперь известно, о чем мечтают современные фармакологи; и это еще не самые смелые их мечты. Кроются ли за такими разработками какие-нибудь зловещие намерения? Мне кажется, этот вопрос следует все же адресовать политикам.

Да, и пора вспомнить, что изучение биологически активных веществ преследует вовсе не только прикладные цели, это – один из важнейших разделов современной фундаментальной биологической науки. На протяжении буквально двух-трех последних десятилетий наши представления об организации регуляторных процессов в живом организме подвергались прямо-таки революционным преобразованиям, главным образом, не премину повторить еще раз, за счет энергичного вторжения в эту область методов химии и физики. Впрочем, трудно сейчас сказать, было ли это только вторжением методов, или химики с физиками постепенно обучились работе с биологическими объектами, а биологи – физико-химическому мышлению.

Один из крупнейших физиологов современности, много работавший именно в области изучения организации регуляторных процессов в животном организме, создатель учения о стрессе Г. Селье, снисходительно заметил по этому поводу:

«Химик, синтезирующий гормон, физик, выясняющий кристаллическую структуру минералов кости, получают очень ценные для биологии данные. Однако они являются биологами не в большей степени, чем ружейный мастер солдатом, а конструктор телескопов астрономом».

Было бы с моей стороны грубейшей бестактностью пускаться здесь в спор с одним из наиболее чтимых ученых нашего века; да если подумать хорошенько – ради чего? Так ли уж хочется этому химику, синтезирующему гормон, называться биологом?

А уж для прогресса соответствующих отраслей биологической науки это тем более не имеет никакого значения.

Прощаясь с читателем, я отдаю себе отчет в том, что книжка вопреки заглавию получилась не о биологически активных веществах как таковых, а по преимуществу о механизмах их действия и роли в живых организмах. Сказались личные мотивы: о многих проблемах изучения этих механизмов мне известно не понаслышке. Отсюда же, по-видимому, я обильные нарекания на неудовлетворительное состояние наших знаний, беспомощность перед лицом важных научных и прикладных проблем, а следовательно, и несколько скептическая общая тональность – разновидность автоиронии. «Труды, которые следует рассматривать как издевку автора над собой, в противном случае они вообще не поддаются толкованию», – писал как-то Г. Гессе, вовсе, впрочем, не имея в виду эту книгу.

Специалисты различают (неизвестным мне образом) скепсис здоровый и болезненный; не исключено, что на эти страницы просочилась не только первая его разновидность. Мне остается надеяться... На что?

Предположим, книга будет иметь большой успех (это только мысленный эксперимент), так что через два года понадобится второе издание, затем вскорости третье и т.д. Каждое новое издание будет, естественно, перерабатываться с учетом последних достижений науки. Так вот, мне остается надеяться, что от издания к изданию этот самый скепсис будет все более вытесняться со страниц книги здоровым, бодрым оптимизмом, так что в каком-нибудь двадцать восьмом издании от него не останется и следа.

Причем это не явится следствием прогрессирующего конформизма автора.

Словарь терминов

Абсцизовая кислота

фитогормон, регулирующий процессы опадения листьев и плодов, а также перехода растения в состояние покоя

Аденин

6-аминопурин, азотистое основание. Входит в состав молекулы нуклеотида аденозина, некоторых коферментов

Адреналин

гормон мозгового слоя надпочечников. Действие адреналина весьма разнообразно: стимулирование сердечной активности, регуляция кровяного давления, торможение пищеварительных процессов, повышение содержания сахара в крови и др. Относится к группе биогенных аминов

Аминокислота

для биохимии наибольший интерес представляют аминокислоты вида R–CH(NH ₂)–COOH, используемые для построения белковых молекул. Важную роль в организме играют и некоторые аминокислоты иной структуры, например, γ-аминомасляная кислота NH ₂–(CH ₂) ₃–COOH

Анаболические стероиды

некоторые андрогены и их синтетические аналоги, стимулирующие рост скелетных мышц. Принимаются в ходе тренировочного процесса некоторыми спортсменами для увеличения мышечной массы

Андрогены

мужские половые гормоны стероидной природы

АТФ, аденозин-трифосфат

представляет собой нуклеотид аденозин, к остатку рибозы которого присоединена цепочка из трех остатков фосфорной кислоты, связанных друг с другом пиро-фосфатными связями. Играет важнейшую роль в процессах превращения энергии в организме

Ауксины

ростовые вещества растений. Прежде ошибочно полагалось наличие в растениях двух собственно ауксинов, а и б, и гетероауксина – индолилуксусной кислоты. Впоследствии оказалось, что ауксины а и б на самом деле не существу ют и ныне ауксином часто называют индолилуксусную кислоту

Ацетилхолин

CH ₃–CO–O–CH ₂–CH ₂–N ⁺(CH ₃) ₃– важнейший нейромедиатор – вещество, участвующее в передаче возбуждения с нервной клетки на мышечную или на другую нервную клетку

Ацетил-холинэстераза

фермент, расщепляющий ацетилхолин в синаптической щели на холин и уксусную кислоту

Белки

цепные молекулы, образованные остатками аминокислот 20 типов, чередующимися определенным образом. Способ чередования определяет в конце концов функции отдельных белков в организме; чаще всего белки являются ферментами, но выполняют также роль сократительных структур мышц, переносчиков и т.п.

Вектор

циклическая хромосома клетки-хозяина (плазмида), в которую включен фрагмент нуклеотидной последовательности, соответствующий некоторому чужеродному белку, а также сигналы репликации и транскрипции

Гаметы

половые клетки; в результате слияния мужской и женской клетки возникает зигота – первая клетка нового организма

Гаплоиды

клетки (или организмы), в ядрах которых содержится одинарный набор хромосом. Гаплоидами являются нормальные гаметы высших организмов

Гербициды

средства борьбы с сорной растительностью. Различают гербициды селективного действия (например, уничтожающие двудольные сорняки, но относительно безвредные для злаковых) и тотального действия, применяемые для уничтожения всякой растительности

Гетерозиготный

развившийся из клетки, возникшей в результате слияния гамет, различающихся по одному или нескольким признакам

Гиббереллины

группа гормонов растений (фитогормонов); вызывают сильный рост побегов в длину, участвуют в регуляции процессов плодоношения, прорастания семян, покоя

Гипофиз

примыкающий к мозгу орган внутренней секреции. Передняя доля гипофиза (аденогипофиз) секретирует такие гормоны, как фолликулостимулирующий, гормон роста, пролактин, кортикотропин, тиреотропин; задняя доля (нейрогипофиз) – нейрогормоны вазопрессин и окситоцин

Гликоген

полисахарид, образующийся в печени и мышцах, состоит из остатков глюкозы («животный крахмал»). Играет роль запасного вещества, его мобилизация (расщепление с образованием глюкозо-1-фосфата) контролируется инсулином и глюкагоном

Глюкагон

полипептидный гормон (29 аминокислотных остатков), вырабатываемый поджелудочной железой, увеличивает содержание сахара в крови за счет гидролиза гликогена

Глюкоза, или виноградный сахар

шестиатомный углевод (гексоза), широко распространенный в живой природе в свободном виде или в составе различных природных соединений. Играет важную роль во многих звеньях обмена веществ, прежде всего в дыхании

Гуанин

азотистое основание, входит в состав молекул нуклеиновых кислот, встречается в свободном виде в молоке, желудочном соке, коже амфибий и др. Название происходит от гуано – чилийской селитры, из которой он был впервые выделен

ДДТ, дихлор-дифенилтрихлор-метилметан

один из наиболее до недавнего времени распространенных инсектицидов. Очень медленно разлагается в окружающей среде и в организме, накапливается многими животными и растениями, из-за чего в последние годы применение его резко сократилось

Диплоиды

клетки (или организмы), в ядрах которых содержится два набора хромосом, характерных для данного вида. Диплоидия является результатом слияния двух гаплоидных гамет при оплодотворении

ДНК-лигазы

ферменты, осуществляющие соединение фрагментов ДНК; используются в генетической инженерии для конструирования рекомбинатных ДНК

Доминантный признак

унаследованный от одного из родителей признак, проявляющийся у индивида, гетерозиготного по данному признаку

Инсектициды

средства борьбы с вредными насекомыми. Перечень инсектицидов весьма обширен, наряду с синтетическими веществами, составляющими подавляющее большинство применяемых ныне инсектицидов, используются препараты растительного происхождения (табак, ромашка), минеральные масла и др.

Инсулин

гормон поджелудочной железы, выделяемый ее β-клетками, сосредоточенными в так называемых островках Лангерганса (отсюда и название, латинское insula – остров). Белок, состоящий из двух цепей, 51 аминокислотного остатка. Вместе с адреналином играет важную роль в углеводном обмене организма

Интроны

участки нуклеотидной последовательности, перемежающие фрагменты последовательностей, кодирующих некоторый белок. В процессе созревания информационной РНК эти участки вырезаются, а освободившиеся концы молекулы сращиваются, так что фрагменты, кодирующие аминокислотную последовательность, образуют непрерывную цепочку

Каталаза

фермент, включающий, подобно гемоглобину, железосодержащую геминовую группу. Осуществляет разложение перекиси водорода на воду и кислород

Колеоптиль

плотный чехлик, защищающий первые листья проростка при выходе из почвы; в дальнейшем листья пробивают его и выходят наружу. Наличие колеоптиля характерно для однодольных, в частности, злаковых

Комплемен-тарность

нуклеотидные последовательности двух молекул нуклеиновой кислоты являются комплементарными, если одна из них получается из другой заменами А<=>Т, Г<=>Ц (в случае двух молекул ДНК) или А<=>У, Т<=>А, Г<=>Ц (если речь идет о комплементарных последовательностях ДНК и РНК)

Кооперативность

явление связывания рецептором нескольких молекул лиганда, причем в зависимости от наличия на рецепторе связавшихся лигандов сродство последующих молекул лиганда к рецептору увеличивается (положительная кооператив-ность) или уменьшается (отрицательная кооперативность)

Лиганд

молекула биорегулятора или его аналога, способного взаимодействовать с соответствующим специфическим рецептором

Липиды

жирные вещества, нерастворимые в воде. Наиболее важные группы липидов – триацилглицеролы, играющие важную роль в энергетическом обмене, и полярные липиды (главным образом фосфо-липиды), образующие биологические мембраны

Мембраны биологические

тончайшие, молекулярных размеров пленки, изолирующие протопласт от окружения, ядро от цитоплазмы и т.п. Регулируют материальный баланс клетки или внутриклеточных образований

Мутагенез

возникновение хромосомных мутаций под действием различных физических факторов (рентгеновские лучи, пучки электронов или нейронов, ультрафиолетовый свет) или химических соединений (нитриты, пероксиды, альдегиды и очень, к сожалению, многие другие)

Надпочечников кора

орган внутренней секреции, продуцирующий ряд стероидных гормонов, регулирующих прежде всего минеральный обмен организма (например, альдестерон) и углеводный обмен (кортизол, кортикостерон)

Нейрон

нервная клетка, основной элемент нервной системы. От тела клетки (сомы), содержащего ядро, отходят длинный, обычно неветвящийся аксон и сильно ветвящиеся дендриты

Нуклеиновые кислоты

носитель наследственной информации, молекулы, образованные четырьмя типами мономерных единиц. Различают два вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота служит матрицей для синтеза рибонуклеиновой кислоты. являющейся, в свою очередь, матрицей для синтеза белка

Нуклеозиды

азотистые основания (аденин, гуанин, цитозин, тимин, урацил), соединенные N-гликозидной связью с остатком рибозы или деэоксирибозы

Нуклеотиды

нуклеозиды, фосфорилированные по остатку рибозы или дезоксирибозы. Полинуклеотидами являются ДНК и РНК. Свободные нуклеотиды и их фосфаты играют важную роль в энергетике организма и внутриклеточных регуляторных процессах

Пальмитиновая кислота

в форме глицеридов является важнейшей составной частью животных жиров, некоторых растительных масел, в частности, пальмового

Пенициллины

важнейшая группа антибиотиков, продуцируемых грибками родов пенициллиум и аспергиллус. Подавляют рост кокков и грамположительных бактерий, находят широкое применение в медицине

Пестициды

средства защиты урожая от вредителей и болезней

Пиримидин

гетероциклическое азотистое основание. Его производными являются ряд соединений, играющих важную роль в процессах жизнедеятельности, в том числе цитозин, тимин, урацил

Плацебо

нейтральный препарат, внешне не отличимый от испытуемого лекарственного средства, который дается группе контрольных больных при клинических испытаниях новых лекарств, причем участникам эксперимента неизвестно, получают ли они плацебо или лекарство. Таким образом исключаются эффекты самовнушения

Поджелудочная железа

расположенный между желудком и двенадцатиперстной кишкой орган. Через протоки, выходящие в двенадцатиперстную кишку, выделяет пищеварительные ферменты; секретирует в кровь гормоны инсулин и глюкагон, регулирующие содержание сахара в крови

Прогестерон

стероидный гормон, выделяемый так называемым желтым телом и плацентой; контролирует, в частности, процесс имплантации оплодотворенной яйцеклетки и нормальное течение беременности

Пурин

гетероциклическое азотистое основание, его производные, в частности, нуклеозиды аденин, гуанин и алкалоиды кофеин, теобромин, теофиллин

Ревертаза (обратная траяскриптаза)

фермент, катализирующий РНК – направляемый синтез ДНК, то есть синтез последовательности ДНК, комплементарной последовательности данной молекулы РНК. Один из важнейших ферментов, применяемых в генетической инженерии

Репликация

синтез молекулы ДНК с нуклеотидной последовательностью, комплементарной последовательности ДНК, используемой в качестве матрицы

Рестриктазы, эндонуклеазы

ферменты, избирательно расщепляющие молекулы ДНК в местах локализации определенных последовательностей нуклеотидов. Один из основных инструментов генетической инженерии

Рецепторы

от латинского recipere– воспринимать; имеются в виду хеморецепторы – центры связывания, способные образовывать комплекс с молекулами биологически активных соединений, под действием чего развивается специфическая реакция клетки или органа

Рецессивный признак

скрыто, без внешних проявлений присутствующий в геноме признак, полученный от одного из родителей

Рибоза

моносахарнд, альдопентоза; ее остатки входят в состав рибонуклеиновых кислот, алкалоидов, витаминов и других биологически активных соединений

Синапс

элемент нервной системы, служащий для передачи потенциала действия с одной нервной клетки на другую (нейро-нейрональные синапсы) или с нервной клетки на мышечную (нейромускулярные синапсы)

Субстрат

вещество, в отношении которого активен фермент, вызывающий те или иные его химические изменения

Тестостерон

важнейший из мужских половых гормонов. Обусловливает развитие вторичных половых признаков, контролирует ряд процессов, протекающих в половых органах. Относится к группе стероидных гормонов

Тетраэтилсвинец

применяется в качестве антидетонационной добавки к бензину

Тимин

азотистое основание, производное пиримидина, входит в состав молекул ДНК

Транскрипция

синтез молекулы РНК с нуклеотидной последовательностью, комплементарной последовательности ДНК, используемой в качестве матрицы

Триплет

тройка нуклеотидов в последовательности РНК, кодирующая определенный аминокислотный остаток в белковой последовательности

Трипсин

пищеварительный фермент, выделяемый поджелудочной железой, осуществляет расщепление белковых молекул в местах включения основных остатков – аргинина и лизина

Урацил

азотистое основание, производное пиримидина, входит в состав молекул РНК

Фермент

биологический катализатор белковой природы, «узко специализированный» в отношении лишь немногих типов реакций – часто даже одной-единственной

Фолликуло-стимулирующий гормон

гормон передней доли гипофиза, контролирующий, в частности, созревание яйцеклетки

Формальдегид, альдегид муравьиной кислоты

применяется, в частности, при производстве многих пластмасс

Фунгициды

средства борьбы с вредными грибами, прежде всего вызывающими заболевания растений или поражающими сельскохозяйственную продукцию. Распространено применение сравнительно простых неорганических ядов – хлорид или сульфат меди, препараты серы, ртути, существуют также многочисленные органические и элементоорганические фунгициды

Химотрипсин

выделяемый поджелудочной железой пищеварительный фермент, осуществляет расщепление белков в местах включения гидрофобных остатков (триптофана, фенилаланина, лейцина и др.)

Хлорофос, трихлорофос, диптерекс

один из наиболее распространенных в настоящее время инсектицидов, обладает широким спектром действия

Хромосомы

нитевидные образования внутриклеточного ядра, видимые в микроскоп после окраски специальными красителями. Играют важнейшую роль в процессах размножения, в хромосомах сосредоточена ДНК

Цикло-АМФ, циклический аденозин-монофосфат

образуется в клетке из АТФ под действием аденилатциклазы, активирующейся в результате образования комплекса гормона с мембранным рецептором. Цикло-АМФ является внутриклеточным агентом, «запускающим» механизмы специфического ответа клетки на действие гормона

Цитозин

азотистое основание, производное пиримидина. входит в состав молекул ДНК и РНК

Цитокинины

группа фитогормонов, регулирующих процессы деления клеток, а также многие процессы развития, старения, почко– и плодообразования

Цитохромы

присутствующие во всех живых клетках белки, важные компоненты дыхательных цепей. Способны обратимо окисляться, причем изменяется валентная форма атома железа в порфириновом ядре

Эстрадиол

один из эстрогенов, гормон, вырабатываемый созревающей яйцеклеткой. Стероид, контролирующий ряд функций женских половых органов, а также развитие вторичных половых признаков

Эстрогены

женские половые гормоны стероидной природы