Локальных изменений pH в аппаратах биологической подвижности
Существенной частью механизма описанной выше модели ферментативного механо-химичаского преобразователя являются силы взаимодействия заряженных групп макромолекулы. Следует отметить, что модель биологической подвижности, основанную на конформационных изменениях полипептидных цепей (спиралей) в результате изменения взаимодействия электрических зарядов боковых групп, предложил в 1929 г. К. Майер. Он полагал, что заряды на полипептидной цепи изменяются при изменении рН внутриклеточной среды. Мысль эта была тогда вполне естественной. Мейерхоф, казалось бы, однозначно установил, что мышца сокращается в результате закис-ленпя, вызванного образованием в процессе гликолиза молочной кислоты. Впоследствии (после работы Лундсгаардта в лаборатории М'ейерхофа) «стало ясно», что мышца сокращается не потому, что образуется молочная кислота, а за счет расщепления макроэргических фосфатов, а после знаменитых работ Дж. Хэнсон, X. Хаксли и Э. Хаксли была оставлена идея конформационных изменений макромолекул, как причина биологической подвижности и стала общепринятой «теория скользящих нитей»— сокращение мышц и другие виды биологической подвижности в результате встречного скольжения не изменяющих свою конформацию фибриллярных структур. Однако «на самом деле» установление уникальной роли макроэргических фосфатов и открытие явления скольжения не опровергает ни ключевого значения изменений электростатических взаимодействий, определяемых в свою очередь уменьшениями рН, ни изменений конформации макромолекул в аппар.ата.х биологической подвижности. «Скольжение» основано на конформационных движениях ТММ-фрагментов миозиновых молекул, циклически замыкающих и размыкающих связь («мост») с нитями фибриллярного актина. Важную роль изменений конформации макромолекул в явлениях скольжения неоднократно подчеркивал Г. М. Франк. Возможное значение изменений рН в аппаратах биологической подвижности практически ускользает из поля зрения современных исследователей. В соответствии с представлениями, изложенными в гл. 7, основной способ накопления свободной энергии в биохимических системах — наполнение емкости рН-буферов. Там же приведены утверждения, согласно которым биохимическое назначение макроэргических пирофосфат-ных связей состоит в локальжм (в нужном месте и в нужное время) изменении рН, сопровождающем гидролиз этих связей. Я полагаю вероятным, что такой же смысл имеет расщепление АТФ в ходе АТФ-азной реакции при мышечном сокращении. Миозиновая АТФ-аза, расщепляя АТФ, осуществляет быстрое локальное закисление района активного центра — области контакта ТММ-участка молекулы миозина с актином. Такое локальное изменение концентрации водородных ионов приводит к изменению конформации белков и к возникновению механической силы. Если меромиозиновый мост уже соединен с актино-вой нитью, то развивается натяжение —форма мышечной клетки изменяется, т. е. мышца сокращается.
На самом деле, ситуация, конечно, много сложнее (см., например,); однаш сейчас серьезных возражений против такого смысла элементарного акта АТФ-азной реакции, по-видимому, нет. Вполне вероятно, что смысл гидролиза макроэргических фосфатов состоит в обеспечении локальных, контролируемых изменений рН. Так, что, может быть, Нобелевская премия, присужденная более 50 лет назад А. Хиллу и О. Мейер-хофу, была не напрасной.