Связь исследуемой проблемы со смежными проблемами

Нетрудно заметить, что неуловимый высокоэнергетический интермедиат электротранспортного фосфорилирования, предмет давнего вожделения сторонников «химической» схемы, приобретает зримые очертания. Это не что иное, как-то самое электричество, которое уже давно используется человеком в качестве посредника при любых превращениях энергии. Электрическая энергия, это мы хорошо знаем, обладает массой различных достоинств. Ее легко, при наличии, конечно, соответствующих трансформаторов, можно превратить в другие виды энергии — в тепловую, световую, химическую.

Даже при поверхностном знакомстве с идеями Митчелла ясными становятся шаги, которые можно было бы предпринять для их проверки. И, разумеется, прежде всего, необходимо ответить, действительно ли энергия, выделяющаяся при переносе электронов, преобразуется в электрическую. Это не только центральный постулат Митчелла — доказательство существования электрического потенциала на мембранах энергопреобразующих органелл перевернуло бы наши представления о путях трансформации солнечной энергии и энергии питательных веществ в живых клетках, сдвинуло бы с мертвой точки решение проблемы о движущей силе ионов и продуктов обмена веществ через мембрану, что само по себе имеет немаловажное значение.

Большего успеха достигли исследователи на биологическом факультете МГУ под руководством Ф. Ф. Литвина и Г. А. Куреллы. В качестве объекта для микроэлектродного измерения мембранного потенциала ими были использованы относительно крупные хлоропласты, выделенные из специальных видов растений и обладающие диаметром до 25 мк.

Введение

электрода в такой хлоропласт оказалось менее «болезненным» для него, и он был способен проявлять исходные свойства. В связи с непригодностью микроэлектродного метода пришлось сосредоточить усилия на исследовании процессов, хотя бы косвенно указывавших на образование мембранного потенциала. Это вполне возможно, если научиться следить за перемещением заряженных частиц в среде, где работают органеллы, выделенные из клетки. Логика ясна: если внутрь частиц пойдут положительно заряженные ионы, значит, внутри — минус, если отрицательные — плюс. И наоборот.

Именно такие эксперименты, поставленные Митчеллом, и дали первые свидетельства образования мембранного потенциала в митохондриях. Лабораторный рН-метр помог ему зарегистрировать появление в среде ионов водорода при работе дыхательной цепи.

Более корректный метод был разработан в нашей стране под руководством Е. Либермана и В. П. Скулачева. Электрическая схема митохондрий, хлоропластов и хроматофоров исследовалась с помощью синтетических ионов, различающихся по своей природе и знаку заряда, но сходных в одном: все они легко проникали через фосфолипидные мембраны. Это весьма важное свойство, которое позволяло им быть чуткими индикаторами изменений электрического поля на мембране.

В 1973 г. все с интересом слушали об удивительном открытии американца В. Стокениуса, с которым В. П. Скулачев познакомился в США на одной из конференций по биоэнергетике. В. Стокениус описал необычный белок из мембран фиолетовых бактерий, обитающих в просоленных, неуютных Калифорнийских пустынь. Названный бактеином, этот белок был очень красив. Почти пурпурный определял окраску не только бактерий, но и озер, давших им приют. Он относительно прост по строению и тем не менее загадочен, поскольку ретиналь, входящий в его состав, придает ему сходство со зрительным тарентом наших глаз — родопсином, ответственным за восприятие световых сигналов.