Карлики рождают гигантов - Крупин Владимир Дмитриевич (читать книги онлайн txt) 📗
В третьей группе особо выделяются радиоактивные элементы — радий, актиний, торий, уран.
Все эти элементы играют свою роль в жизненных процессах. Недостаток или избыток какого-то из них так или иначе сказывается на течении биохимических реакций. Отсутствие некоторых микроэлементов может оказаться катастрофическим для организма. И наоборот, небольшая доза элемента, добавленная в пищу, может спасти организм от болезни и смерти.
Вот история курьезная и поучительная. В 1931 году в Новой Зеландии произошло сильное землетрясение. В результате возле города Напира поднялось дно океана. Новый клочок суши был использован под огороды. С тех пор жители Напира не знают зубной боли. Тогда как в соседнем городке Гастингсе болели по-прежнему.
Овощи, выращиваемые на дне бывшей лагуны, были тщательно обследованы. Химический анализ показал, что в них содержится много молибдена, зато меньше меди, чем в Гастингсе. Специалисты считают, что именно молибден лечит зубы напирцев.
Молибден — один из важнейших микроэлементов. Он играет большую роль и в жизни растений. Особенно много молибдена содержится в клубеньках бобовых растений. Его присутствие там не случайно. Этот металл помогает клубеньковым бактериям усваивать азот воздуха. Другие фиксирующие низшие микроорганизмы — например, азотобактер кроококкум — не могут развиваться на питательных средах без молибдена. В присутствии же этого элемента они усиливают усвоение азота на 600–700 процентов по сравнению с контролем.
В вегетационных и мелкоделяночных полевых опытах применение молибденовых удобрений повышало урожай сена, семян и корневой массы бобовых. Положительный результат был получен не только при внесении молибдена в почву, но и при обработке им семян или опрыскивании растений.
Молибден нужен растениям для нормального процесса фосфорного питания. Он участвует в углеводном обмене.
Потребность в молибдене как будто невелика — всего несколько килограммов на гектар. И все же его часто не хватает.
Дело в том, что растения усваивают только так называемый подвижный молибден. Запасы его в почве всегда малы, особенно на кислых почвах. В таких местах растения испытывают молибденовое голодание. Недостаток молибдена можно возместить обыкновенным известкованием. Почва при этом становится нейтральной или слабо щелочной, в которой молибден переходит в доступные для растений формы, — и урожай немедленно поднимается.
Роль микроэлементов в организме разностороння и многогранна. Они активно участвуют во всех жизненных отправлениях, теснейшим образом взаимодействуя с ферментами и витаминами.
Между ферментами и микроэлементами существует, можно сказать, железная связь. В молекулу некоторых наиболее важных ферментов входит железо. Дело в том, что ферменты не всегда могут выполнять свою работу самостоятельно. Им нужны помощники. Эту роль и выполняют металлы. Цинк, марганец, железо, магний. Ионы этих металлов помогают ферментам в их работе и называются активаторами.
Обычно активаторы находятся в клетке в свободном состоянии. Нужно ферменту провести какую-то реакцию, он прибегает к помощи металла. Но иногда фермент выполняет такую важную функцию, что не может обойтись без своего активатора ни секунды. В таких случаях он крепко присоединяет к себе микроэлемент. В окислительном ферменте главную роль играет железо. Именно оно и производит этот процесс. Но без белковой молекулы железу было бы негде развернуться. Фермент предоставляет ему свою поверхность, и на ней совершается окисление.
Существуют вещества, которые нарушают работу атома железа, скажем, молекула цианида. Конвейер жизни останавливается. Почему?
Атом железа обычно укладывает на поверхность белковой молекулы то или иное вещество, чтобы дать ему возможность вдохнуть глоток кислорода. Вдохнув его, вещество оживает и отправляется в дальнейший путь. Теперь же, когда железо выключено из работы, возле фермента тотчас образуется очередь задыхающихся «прохожих». Но раздача кислорода прекращена. Проходит несколько секунд, и все живое, что есть в клетке, погибает от удушья.
Вещества, мешающие ферментам выполнять их функции, называются ферментными ядами, или ингибиторами. Вот еще один любопытный пример ингибирования. Активатором фермента может служить другой микроэлемент — магний. Обычно он находится в клетке в свободном состоянии. В случае необходимости фермент призовет его на помощь. И хотя в клетке нет, разумеется, хорошего освещения, фермент безошибочно отберет магний из десятков других атомов, толпящихся «в темноте».
Но вот беда: в этой толпе иногда оказывается бериллий. Это двойник магния. Их атомы очень похожи. Фермент притягивает к себе бериллий и тоже оказывается связанным по рукам и по ногам. Ни вздохнуть, ни оттолкнуть коварного врага. Фермент цепенеет и погибает. Погибает и весь организм.
Карлик убивает гиганта.
Ингибиторы могут поработать и на благо человека. Они применяются с этой целью в таком тонком производстве, как виноделие. Полусладкие вина обычно не стойки. Они начинают бродить уже в бутылках. Сахар, которого в таком вине достаточно, бродит под действием дрожжей. Чтобы остановить этот процесс, надо «выключить» ферменты. Это делает ингибитор вторичного спиртового брожения. Пятьдесят миллиграммов на литр — и дрожжи мгновенно убиты. Ингибитор стабилизирует обстановку в бутылке. Сам же он безвреден для вина.
Один из наиболее редких элементов, принимающих деятельное участие в жизнедеятельности клетки, кобальт. Он сильно напоминает железо. В давние времена кобальт вечно причинял неприятности немецким горнякам. Похожий на железо, он здорово мешал при выплавке металла. Горняки считали, что злые духи заколдовали это железо, чтобы не дать его людям. Злых духов называли кобольдами. От этого слова металл и получил свое название.
«Злой дух» проявляет свой характер и в наши дни.
Лауреаты Ленинской премии Я. В. Пейве и В. В. Ковальский провели огромную работу по составлению карт биогеохимических провинций. Каждая такая провинция характеризуется одинаковым содержанием химических элементов. По карте можно определить, какой элемент в данной провинции в избытке, какого не хватает. Это очень важно знать. Недостаток кобальта в почве может привести к недостатку его в растениях, которыми питаются животные. Так возникает эндемическое заболевание — сухотка, или акобальтоз. Овцы от недостатка этого микроэлемента худеют, шерсть их теряет блеск, развивается малокровие.
Почему?
Не хватает кобальта. А кобальт входит в состав витамина B12 — кобаламина. Этот витамин необходим для образования красных кровяных телец. Лечение овец препаратом кобальта приводит к немедленному выздоровлению.
Молекула кобаламина имеет сложное строение. Молекулярный вес его примерно 1300. И на всю молекулу только один атом кобальта! Только один атом, но без него мы умерли бы от злокачественной анемии.
Чем же определяется столь выдающаяся роль столь малых веществ в живом организме? Прежде всего их участием в сложных биохимических процессах. Микроэлементы, как правило, не действуют сами по себе. Они входят в состав витаминов, ферментов и гормонов — веществ, которые управляют основными жизненными процессами.
Еще таинственней ведут себя в организме ультрамикроэлементы.
Клубеньковые накопляют в почве «удобоваримый» для растений азот. Фиксация молекулярного азота из воздуха может быть, как мы видели, весьма значительной — 100 килограммов на 1 гектар. Чтобы связать 10 миллиграммов, требуется 1 грамм сахара (глюкозы). Чтобы фиксировать 100 килограммов азота, надо израсходовать 10 тонн сахара! Такого количества энергетического вещества на одном гектаре не найти, даже если употребить в дело все запасы органики в почве.
