Рассказы о биоэнергетике - Скулачев В.
Скачать (прямая ссылка):
Сопоставив ' эти два наблюдения': одно, сделанное вПу щине, и другое — в Балтиморе, — с результатами Б. ЧЬпела на ‘ фосфолипидных мицеллах, я решил, что перед нами прекрасная модель для проверки одного из постулатов хемиосмотической теории, а именно концепции разобщителей как переносчиков водородных ионов.
Как-то поздно вечером, возвращаясь из МГУ с знаменитого биологического семинара И. Гельфанда вместе с Е. Либерманом, я предложил ему взять несколько разобщителей и проверить их действие на сопротивление черных мембран. Он немедленно согласился, заметив с воодушевлением, что это будет его первый опыт, где в равной степени окажется интересным как положительный, так и отрицательный результат.
Сначала Е. Либерман испытал два вещества, в сто раз отличавшиеся по разобщающей активности: слабый разобщитель динитрофенол и сильный с длинным, названием тетрахлортрифторметилбензимидазол (ТТФБ). Добавление динитрофенола снижало сопротивление мембраны, что уже не было новостью после опытов Ленинджера. А как поведет себя мембрана после, добавления ТТФБ? Первое впечатление — от капли этого вещества она просто лопнула. Но нет, мембрана-то есть, а вот ее сопротивление — оно катастрофически снизилось.
Измерение показало, что ТТФБ снижает сопротивление черной мембраны примерно в сто раз сильнее, чем динитрофенол.
Из 18 атомов, образующих молекулу ТТФБ, только один — атом водорода. Если ТТФБ — переносчик Ьодо-родных ионов, то можно было бы думать, что замещение этого единственного водорода (кстати, легкоотщепляю-щегося) должно лишить вещество его способности разобщать дыхание и фосфорилирование и понижать сопротивление черной мембраны. Опыт подтвердил и это предположение.
Затем был взят еще десяток разобщителей, и всегда вещества, более активные в опытах с митохондриями, были более активны и на искусственных мембранах. Кроме того, удалось предсказать разобщающее действие веществ, ранее не подозревавшихся в этом качестве. Если выяснялось, что определенное химическое соедиие-
ние создает протонную проводимость в черных мембранах, то можно было не сомневаться: оно раз-
общит дыхание и фосфорилирование в последующем опыте с митохондриями. Это правило не знало исключений.
Так был сделан вывод о справедливости предположения Митчела, касающегося природы феномена разобщения.
Вещества, повышающие протонную проводимость искусственных и биологических мембран, я окрестил «протонофорами».
красные флажки на карте Работа по протонофорам
вызвала ожесточенные споры, которые теперь, спустя 15 лет, кажутся уже не слишком интересными. Важно, что опыты оказались достаточно простыми, чтобы их воспроизвел любой биофизик, способный «повесить» черную мембрану на отверстие в тефлоновой перегородке. Вскоре термин «про-тонофор» замелькал на страницах научных статей, и изучение протонофоров стало новым направлением науки о мембранах.
Митчел воспринял приятную для себя весть по-своему. Он завел большую географическую карту мира и воткнул в Москву красный флажок.
Когда в 1975 году молодой сотрудник нашей лаборатории И. Козлов посетил Глинн Хауз, он обнаружил, что карта усеяна красными флажками: так Митчел отмечал места, откуда приходили вести о подтверждении хемиосмотической теории.
Но в 60-е годы, о которых сейчас у нас идет речь, до победы было еще далеко. Не утихали схоластические споры вокруг бесчисленных гипотез энергетического сопряжения, причем каждый из авторов тщился защитить свое детище от нападок, забывая о том, что в науке важно не кто первый, а кто прав. Если автор получал результат, противоречащий его предположениям, но подтверждающий гипотезу Митчела, то он принимался перекраивать свою концепцию вместо того, чтобы идти вперед, следуя за опытом, а не за мертвой схемой «бумажной биохимии».
Еще в 1964 году американцы С. Мур и Б. Прессман описали интереснейшее явление: повышение калиевой
проводимости мембраны митохондрий под действием валиномицина. Оказалось, что в присутствии этого антибиотика митохондрии начинают жадно поглощать калий в ответ на включение дыхания. Такой факт хорошо согласовывался с идеями Митчела. Ведь если дыхание создает разность потенциалов со знаком «минус» внутри митохондрий, то ион К+ должен идти внутрь, к минусу, как только повысится калиевая проводимость митохондриальных мембран.
Однако сами авторы вместо этого естественного (теперь!) объяснения придумали сложнейшую схему, чтобы как-то увязать свои результаты с химической гипотезой. Они еще долго потом держались за свою точку зрения, хотя уже в 1967 году А. Лев в СССР и независимо П. Мюллер в США показали, что валиномицин создает специфическую калиевую проводимость в черных мембранах. В том же 1967 году Митчел и Мойл использовали открытия Мура, Прессмана, Льва и Мюллера, добавив валиномицин вместо кальция в своих опытах с митохондриями на рН-метре. Предсказание гипотезы состояло в том, что ионы калия в этих условиях будут способствовать закислеиию среды при добавке кислорода подобно тому, как это делают ионы кальция. Опыты полностью подтвердили такое предположение.
