Райт - Наука о запахах - 1966 (947297), страница 30

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 30)

Белки и углеводы, из которых построен наш организм и которые входят в состав нашей пищи, могли бы существовать в форме своего зеркального отображения, сохранив при этом, казалось бы, все свойства, но они были бы тогда совершенно бесполезными и неусвояемыми для земных организмов. Химики получили смеси, состоящие из равных частей правых и левых изомерных форм питательных веществ, и проводили опыты по скармливанию этих смесей живым существам, чаще всего микроорганизмам, например дрожжам. При этом было обнаружено, что микроорганизмы включают в свой обмен ту форму, которая является «природной» (здесь на Земле), тогда как второй изомер остается неиспользованным.

Реакции, происходящие в живых организмах, управляются и регулируются ферментами — очень сложными органическими веществами, обладающими свойствами катализаторов. Эти ферменты сами по себе асимметричны, и свою асимметрию они передают как реакциям, которыми управляют, так и продуктам, которые получаются при этих реакциях.

Итак, ферменты стереоспецифичны. Но какое отношение имеет все это к запахам и обонянию? Прежде всего возникает вопрос: одинаковые ли запахи имеют вещества, являющиеся оптическими изомерами и, следовательно, отличающиеся друг от друга только симметрией? При современном уровне знаний на этот вопрос лучше всего ответить так: «Запахи оптических изомеров довольно похожи». Существует несколько пар оптических изомеров, у которых и пороговые концентрации и запахи неразличимы.

Существует несколько пар изомеров, запахи которых одно время считались разными, но, после того как эти вещества удалось тщательно очистить, их запахи стали неразличимыми. Наконец, сугцествуют и такие пары изомеров, которые пахнут не совсем одинаково, несмотря на самую тщательную очистку, хотя запахи их различаются скорее по «оттенку», чем по «характеру». Вполне возможно, что эти различия действительно существуют, но они могут объясняться и присутствием ничтожных примесей.

159 Предположим, например, что пороговая концентрация какого-то вещества составляет 1 на 10' частей воздуха. Если это вещество содержит 0,01то примеси, а пороговая концентрация примеси равна 1 на 10" частей воздуха, то при достаточно низкой концентрации всей смеси запах примеси будет более ощутимым, чем запах основного вещества, несмотря на то что смесь содержит 99,99% основного вещества, а лишь немногие реактивы настолько чисты. По крайней мере одному из известных случаев различий между свойствами изомеров можно дать другое объяснение. Дол и Бурно, очень тщательно очистив правую и левую формы ментола, обнаружили, что оба изомера вызывают одинаковую физиологическую реакцию и имеют одинаковый запах вплоть до концентрации их во вдыхаемом воздухе, равной двадцати пороговым. И только прп дальнейшем повышении концентрации начинают проявляться различия в ощущении этих изомеров.

Дело в том, что ментол пе просто пахучее вещество, он обладает еще способностью действовать на температурные рецепторы. Согласно Хензелю и Зоттерману, действие ментола на терморецепторы связано, по-видимому, с участием каких-то ферментов. Поэтому сложное ощущение запаха и холода для двух изомерных форм ментола должно быть разным. Итак, оптические изомеры, если они достаточно хорошо очищены, имеют одинаковые или почти одинаковые запахи. Случаи, когда один из изомеров имеет запах, а другой никак не пахнет, до сих пор не известны. Поэтому есть все основания считать, что если один из изомеров как-то пахнет, то пахнет и другой, причем запахи их очень сходны, если не идентичны.

На основании всего этого можно сделать очень важный вывод. Несколько раньше говорилось о том, что ферменты во всех химических реакциях в высшей степени стереоспецифичны. Если фермент может участвовать в химическом превращении правой формы вещества, то при этом не затрагивается левая форма данной пары изомеров, и наоборот. Тот факт, что практически у любого вещества оба оптических изомера имеют запах, причем очень сход-, ный, указывает (и, как мне кажется, убедительно) на то, ~ что химическая реакция не является основой процесса восприятия запаха. Молекулы пахучего вещества в процессе взаимодействия с мембраной обонятельной клетки 160 ничего не окисляют и не восстанавливают, и сами они при этом не окисляются и вообще никак химически не изменяются, вызывая ощущение запаха.

Действительно, для протекания любой химической реакции почти наверняка требовалось бы участие ферментов, а поскольку ферменты стереоспецифичны, то правая и левая формы пахучего вещества вели бы себя при этом различно. Возможен другой способ взаимодействия фермента и молекулы пахучего вещества, который был использован для объяснения феномена запаха и особенно того факта, что многие вещества характеризуются очень низкими пороговыми концентрациями.

Эта теория была выдвинута Г. Б. Кистяковским, который предполагает, что в мембранах обонятельных клеток может иметь место такая последовательность реакций: феРмент е фенмент б А и В В обычных условиях вещество Б присутствует в очень маленьком количестве, потому что оно распадается с такой же скоростью, с какой и образуется. Если бы пахучее вещество каким-то образом взаимодействовало с ферментом б, концентрация вещества Б могла бы сильно возрасти и количество образовавшегося вещества Б могло бы значительно превысить количество пахучего вещества, необходимое для выведения фермента б из строя (его блокирования).

(Объем воды, выливающейся из крана в ванну, никак не связан с размером пробки, которой затыкают сток1) Кистяковский предполагает, что таким образом ферменты могут «усиливать» слабый сигнал от небольшого количества пахучего вещества, для того чтобы появилось сильное ощущение. Он полагает также, что высокую информационную емкость обонятельной системы можно объяснить существованием достаточно большого количества ферментных систем такого рода, каждая из которых чувствительна к определенному первичному запаху. К сожалению, эта заманчивая идея непоправимо разбивается об упрямый факт существования запаха у обоих членов пары оптических изомеров, которые к тому же имеют очень близкие запахи. Последнее уж совершенно несовместимо с очень высокой стереоспецифичностью Ферментов. Р.

Х. Реат /61 Трудно предполагать, что пахучие вещества каким- ~ образом обходят стереоспецифичность и оказывают одно н то же действие на некоторый данный фермент. Однако такие вещества хорошо известны. Им, например, является цианистоводородная, или синильная, кислота НСК. Это вещество — смертельно опасный яд, и именно потому, что оно действует неспецифично на все ферменты.

Синильная кислота ядовита, так как повергает в хаос все химические процессы, происходящие в нашем организме, неспецнфично блокируя все виды ферментативных реакций. Итак, ситуация ясна. Пахучие вещества обычно не являются опасными ядами, а нх право- и левосторонние формы имеют близкие запахи. Поэтому нельзя считать обоняние в основе своей химическим явлением.

А значит, совсем не случайно Дайсону и другим экспериментаторам не удалось обнаружить зависимости запаха от химического строения нли реакционной способности пахнущих веществ. Глава ХГ! Роль формы молекул Чем же определяются запахи разных веществ, если они не зависят от химических свойств? В науке принято подразделять свойства разных веществ на физические и химические. Если мы определяем свойства вещества по способу его обнаружения нашими органами чувств, разница между химическими и физическими свойствами будет выглядеть примерно следующим образом: проявление химических свойств сопровождается изменением химического состава или строения, тогда как при выявлении физических свойств вряд ли можно предполагать какие-либо изменения в строении молекул вещества. Возьмем крайний случай: при взрыве динамита изменения носят химический характер, а если взрывается паровой котел, происходят уже чисто физические изменения.

Но очень часто бывает трудно установить характер изменений, потому что они происходят на молекулярном уровне и слишком тонки, чтобы определить нх имеющимися у нас методами. Это очень беспокоит тех людей, которые любят пунктуально все классифицировать и укладывать в схемы, полагая, что природа будет следовать таким схемам.

Они забывают, что, прежде чем описывать природу, ее нужно наблюдать. Между тем изменения могут быть одновременно и физическими и химическими или ни теми и ни другими, а какими-нибудь еще, например обусловленными радиоактивным распадом. Однако это уже тонкости, и мы будем иметь в виду такие физические свойства, как магнитные и электрические, способность поглощать свет и т. п.

Время от времени в научной литературе появлялись (и появляются до сих пор) сообщения о возможной связи запаха с физическими свойствами веществ, но до снх пор практических успехов в этой области не было. Монкриф в своей книге, посвященной природе вкусовых и обонятельных ощущений, привел подробный обзор такого рода данных, опубликованных до 1950 г., а Ф.

Характеристики

Список файлов книги