Прокручиваем ленту времени на
пятнадцать лет вперед. Я - доктор химических наук, занимаюсь ферментативным
синтезом антибиотиков
пенициллинового
ряда. Не только этим, но и этим тоже. Я еще не
знаю, что за это дело через шесть лет моя группа получит Государственную
премию Союза ССР. Группа, но не я.
Я в том же году тоже получу
Госпремию
СССР, но за другую разработку, а именно за физико-химическую теорию
специфичности ферментативных реакций и за биотехнологию ферментативного
превращения целлюлозы в сахара.
Так получилось, что обе
разработки были выдвинуты на
Госпремию
в одном и том же году, а две премии одновременно получать нельзя. Надо
выбирать. Нет, чтобы в два разных года...
2
Так вот,
антибиотики.
Чтобы новый антибиотик синтезировать, надо сначала
пенициллин
гидролизовать, а затем по образующейся связи
присоединить новую группу, с помощью того же
фермента,
который называется пенициллинамидаза. Он и гидролизует, он же и синтезирует.
Только надо знать, в каких условиях (кислотность, температура, концентрации
реагентов) идет гидролиз, и в каких синтез. Пока занимаемся гидролизом,
чтобы изучить сам процесс и подобрать оптимальные условия его проведения.
Моя небольшая группа занимается этим в маленькой каморке на чердаке Корпуса
"А", он же Межфакультетская лаборатории биоорганической химии
МГУ. Остальные сотрудники - в новом здании
кафедры химической
энзимологии
МГУ, которое мы сами в значительной степени выстроили. Мы - в смысле
сами сотрудники. Мой опыт каменщика, приобретенный в
целинных
студенческих бригадах
МГУ, пригодился.
Там, в каморке на чердаке, стоит
рН-стат, прибор, который измеряет рН (то есть кислотность) водного раствора,
доводит его до заданной величины и удерживает на этой самой заданной
величине. Поскольку при гидролизе
пенициллина
выделяется кислота, то прибор по заданной нами
программе автоматически, микропорциями, вбрасывает в раствор разбавленную
щелочь и тем самым нейтрализует образующуюся кислоту. Он же, прибор,
записывает на бумажной ленте, сколько щелочи вброшено.
А поскольку лента движется с постоянной и опять же заданной скоростью, то по
наклону выписываемой самописцем линии можно рассчитать скорость реакции
гидролиза
пенициллина. Быстро идет
реакция - кривая круто уходит вверх. Медленная реакция - кривая пологая.
Вообще нет реакции - кривая раскручивается параллельно горизонтальной оси,
нулевой наклон. Все реакции идут на малых концентрациях
пенициллина, в раствор
выделяются доли миллиграммов кислоты, добавляемая щелочь тоже, естественно,
очень разбавлена, иначе хода реакции вообще не увидеть. Обычно в таких
исследованиях рН-стат заправляют щелочью (гидроокись натрия или калия) в
концентрации порядка одного миллиграмма на миллилитр или несколько меньше.
3
И вот приносят мне сотрудники
результаты опытов, которые ясно показывают, что к вечеру реакция ускоряется.
Утром начинают работу - скорость ферментативного гидролиза
пенициллина
одна. Вот она, довольно пологая кривая. Вот угол
наклона, вот рассчитанные величины скорости и константы скорости реакции. К
середине дня - скорость та же, все в порядке. К вечеру скорость явно выше.
Наклон кривой самописца круче. Всё то же - и
фермент,
и
пенициллин,
и концентрации реагентов. А скорость выше. И прибор, говорят, перебрали,
даром что датский, и щелочь новую приготовили, и халаты постирали, а феномен
- налицо.
Не может такого быть. Иду в каморку, чтобы самому убедиться. Утром пришел,
несколько реакций подряд запустил, наклоны на ленте получил и замерил.
Вечером пришел, реагенты смешал, вбросил в кювету рН-стата - действительно,
круче кривая, выше скорость реакции. Все ясно.
Так, родные мои, говорю. Учила вас мама, что помещение проветривать надо?
Смотрите: первая контрольная кривая, без добавления реагентов - ни
фермента,
ни
пенициллина, сегодня утром
выписана: скорости практически нет, кислота не образуется, щелочь не
вбрасывается. Порядок. К вечеру - вы в каморке за день натолкаетесь, весь
кислород в тесном помещении скушали, углекислоты почем зря навыдыхали,
парциальное ее давление повысили, вот она, углекислота, в воде растворяется,
и приводит к появлению кислоты в растворе, в кювете рН-стата:
H2O + CO2 = H2CO3
А рН-стату все равно, какая кислота - от
пенициллина
или из воздуха, он и гонит щелочь в раствор,
чтобы ее нейтрализовать. Нейтрализует, а вы опять новую углекислоту
выдыхаете, и она опять в раствор лезет.
Или держите дверь открытой, или проветривайте помещение почаще. А лучше - и
то, и другое. Проветрили помещение - успокоился рН-стат. Нет больше
загадочной суточной вариации кинетики
Оглавление
www.pseudology.org
|