При поддержке chemworld.narod.ru
| Рассылки Subscribe.Ru | |
|
Мир химии |
|
|
При поддержке chemworld.narod.ru
| ||||
Колонка редактораЗдравствуйте!
Ваш Ф.М. Рекомендуем:Рассылка от Chemworld.Narod.ru: новости химии и последние обновления (3-5 раз/месяц)
| Оглавление Третьего номера:Химические новостиИстория химииДосье на веществаНовости, открытия, сенсации...Просто о сложном...И не только химияЭто любопытно |
После того как молекулы возникли в гранулах межзвездной пыли, они испускаются в виде диффузного газа. Если газообразующих молекул накопилось достаточно, то они становятся обнаружимыми радиотелескопом: в результате ротации молекул изменяется их энергетическое состояние, что приводит к излучению радиоволн точно определенной частоты. И своего рода 'семейство' радиочастот, испускаемых каждой молекулой, составляет уникальный радиопортрет, по которому можно идентифицировать молекулы. А еще 'телескоп в Грин-Бэнк можно использовать для того, чтобы оценить возможность существования в космосе (в частности, в участках звездообразования) значительных количеств пребиотической химии задолго до образования планет' - считает один из исследователей Энтони Ремиджан (Anthony Remijan) из Центра космических полетов NASA Годдарда (Goddard Space Flight Center). И 'этот телескоп сейчас является ключевым инструментом для изучения химической эволюции в космосе' - добавляет его коллега Ян Холлис (Jan Hollis).
Конструкция из трех колец, иногда называемая Борромеовским кольцом, не удавалась до сих пор еще никому. Кроме сотрудников калифорнийского Института НаноСистем (California NanoSystems Institute).
Ученые не изготовляли колечки по одному, а с помощью ионов цинка побудили три компонента спонтанно соединиться. В результате появилось Борромеовское кольцо диаметром 2,5 нанометра и внутренней камерой, выстланной 12 атомами кислорода.
Заранее прошу прощения за то, что ответил не сразу. Учредителем нашего проекта является Грибанов Василий и Фёдоров Максим, то есть я. Целями для нас при создании журнала, были повышение интереса молодёжи к такой непростой, но в то же время интересной науке, как химия! Мы стараемся подбирать наиболее качественные и интесные материалы, порой их приходится набирать нам самим, дабы не ударить в лицом в грязь перед нашими подписчиками.
Проект же наш не политизирован, просто мы пишем в нашем журнале не только о химической науке, но и о химиках всех времен, а также о знаменитых людях которые по образованию химики, или тесно связаны с химией (Михаил Ходорковский также по образованию химик). Что касается перспектив, то мы не стремимся предсказать будующее нашего журнала, а предпочитаем жить настоящим, ну а на сегодня нам пока не стыдно за те материалы и статьи, которые мы преподносим нашим читателям. Что касается моей деятельности на посту главного редактора, то на сегодняшний день я с ней справляюсь( как мне кажется ), но всё это не без помощи Грибанова Василия, без которого нашего журнала могло бы и не быть, поскольку это наш второй совместный проект.
Первым проектом было создание нашего химического сайта www.chemworld.narod.ru , который уже сейчас имеет в своём арсенале большое количество материалов, которые касаются всего, что связано с химической наукой. Статью же господина Панфилова я видел, но я ничего не могу сделать поскольку знаю его давно , просто с недавнего времени он начал стараться сгубить и опозорить на корню все наши свежие проекты. Я был рад ответиь на ваши вопросы, но если вдруг у вас появятся новые вопросы, то присылайте их на мой почтовый ящик и я с радостью на них отвечу.
Его имя вычеркнули из списков действительных членов Академии наук СССР. У него и в мыслях не было совсем покидать страну, а сын счел его действия «несовместимыми с достоинством советского гражданина». Как и многим другим соотечественникам, оставшимся по разным причинам за границей в 1920—1930-х гг., ему приклеили гнусный ярлык — «невозвращенец». Многие из них потом вернулись на Родину. В большинстве не сами— своими делами.
Этого человека звали Владимиром Николаевичем Ипатьевым. Никто из русских ученых в двадцатом столетии не удостоился стольких почетных титулов и научных наград: член Парижской Академии наук, Национальной Академии наук США; почетный член Немецкого и Югославского химических обществ, университетов Геттингена, Мюнхена, Страсбурга; «кавалер» медалей Лавуазье, Бертло, Гиббса - этот перечень можно продолжать. В России он стал одним из первых лауреатов премии им. В.И. Ленина и заслуженных деятелей науки и техники (но было время, когда и этих званий его лишили).
Фундаментальный вклад Ипатьева в химическую науку можно охарактеризовать короткой фразой — каталитические реакции при высоких температурах и давлениях. Так формулировалась тема докторской диссертации ученого. Так будет называться его классическая монография, написанная уже на склоне лет. Этой проблемой он станет в основном заниматься на протяжении всей жизни, а те результаты, которые получит, окажутся принципиально новыми достижениями в учении о катализе.
Надо сказать, исследование каталитических явлений в отечественной химии всегда занимало видное положение и находилось на мировом уровне. Первую каталитическую реакцию получения виноградного сахара из крахмала открыл еще в 1811 г. петербургский химик К.С. Кирхгоф, задолго до того, как Й. Берцелиус произнесет само слово «катализ». В XIX в. вопросами катализа занимались Г.Г. Густавсон, Д.П. Коновалов; в нашем столетии заметный след оставили работы НД. Зелинского и Л.В.Писаржевского. Особенно существенна роль отечественных ученых в осмыслении теоретических аспектов каталитических процессов (А.А.Баландин, С.З.Рогинский, Н.И.Кобозев, Г.К.Боресков и другие).
Ипатьев, разумеется, входит в этот ряд как один из самых ярких его представителей. Но, с другой стороны, и не «укладывается» в него, ибо представляет собой личность гораздо большего масштаба: «Ипатьев был одним из тех очень немногих естествоиспытателей, которые соединяли в себе уникальные способности прокладывать новые пути в фундаментальных исследованиях, с одной стороны, и создавать новые виды материального производства на этой основе, - с другой» [1], - писали биографы ученого.
И, может быть, один из удивительных парадоксов жизни Владимира Николаевича Ипатьева состоит в том, что он не получил высшего химического образования.
В 1945 г. он издает в США двухтомник воспоминаний «Жизнь одного химика», который до сих пор так и не издан на родине. Откровенно и беспристрастно рассказывает о перепетиях своего жизненного пути. И, в частности, о том, как химия постепенно завладевала его интересами. В шестом классе гимназии, весной 1882 г., он прочитал небольшую главу, посвященную химическим явлениям, в учебнике физики. Неожиданно сведения, извлеченные из нее, прямо-таки потрясли его: «Мне казалось, что я впервые посмотрел на мир открытыми глазами, и мне захотелось учиться, чтобы полнее и лучше его понять».
Но житейские обстоятельства переплелись так, что, получив гимназический аттестат, Владимир не поступил в высшее учебное заведение, где он мог бы всерьёз заниматься химией. Юнкер Ипатьев осваивал программу Александровского военного училища в Москве. Преподавания «невоенного» предмета — химии — там по существу и не велось. Ипатьев самостоятельно учился по «Курсу неорганической химии» А. Кольбе, переведенному с немецкого. В то время он служил основным учебником для осваивающих основы химии.
Затем последовало Михайловское артиллерийское училище в Петербурге; здесь он продолжал увлеченно заниматься химией, а его «путеводителями» стали «Основы химии» Д.И. Менделеева и «Аналитическая химия» Н.А. Меншуткина. Шествие «по военной дороге» продолжалось, и в 1889 г. двадцати двухлетний Ипатьев выдерживает сложные конкурсные экзамены в Михайловскую артиллерийскую академию. Рассказывали, что он привел экзаменаторов в изумление уровнем своих химических знаний.
Особенно хорошо разбирался он в качественном анализе. Вскоре его пригласили участвовать в анализах сталей и чугунов на Колпинском и Обуховс ком заводах, где слушатели академии проходили практику. Скорее всего эти исследования стали одним из оснований для приема Ипатьева в Русское физико-химическое общество, что произошло уже в 1890 г. По возрасту он оказался самым молодым его членом.
На одном из заседаний общества Ипатьев встретился с крупным металлургом Д.К.Черновым и под его руководством занялся химическими исследованиями структуры стали. В этом же году он познакомился с Д.И. Менделеевым и Д.П.Коноваловым. Менделеев весьма лестно отозвался о докладе Ипатьева, который тот сделал в феврале 1892 г. После доклада его маленькую домашнюю лабораторию посетил Н.С.Курнаков.
В мае Ипатьев с блеском окончил академию. Возможно, благожелательное внимание «светил» русской химии способствовало тому, что его оставили в академии в должности «репетитора» для подготовки к преподавательской деятельности.
А истинное призвание осознавалось постепенно. Курс органической химии в 1891 г. начал читать приват-доцент Петербургского университета А.Е.Фаворский, ученик А.М.Бутлерова. В одной из бесед он сказал Ипатьеву: «Нигде вы не научитесь так точно мыслить и рационально ставить опыты, как при изучении органической химии». Эта фраза запала Ипатьеву в душу, пробудила интерес к новой области знаний. Фаворский подсказал и тему диссертации: «Действие брома на третичные спирты и присоединение бромистого водорода к алленам и двузамещенным ацетиленам».
В мае 1895 г. она была блестяще защищена — первая в истории академии диссертация по химии. «…Если он будет продолжать работать в том же духе, то из него выйдет хороший химик», — заметит Фаворский. Русское физико-химическое общество присудит Ипатьеву за эту работу малую премию имени А.М. Бутлерова.
Говоря красиво, яркой кометой ворвался Ипатьев на небосклон органической химии. А если серьезно: лишь весьма незаурядный человек буквально за считанные годы мог открыть и разработать очень интересную и важную реакцию. Ученая степень позволила ему стать штатным преподавателем академии. В лаборатории он начал цикл работ по изучению структуры изопрена. В частности, разработал ставшую общепринятой методику гидрогалогенирования изопрена. Достижения Ипатьева стали основой для решения Петербургской Академии наук отправить его в заграничную командировку. По совету Фаворского в мае 1896 г. он переступил порог знаменитой либиховской лаборатории в Мюнхене, которой в те годы руководил крупнейший немецкий химик-органик Адольф Байер. Всего лишь 10 месяцев пробыл там Ипатьев, но за это ограниченное время он по поручению Байера синтезировал в достаточных количествах карон (представитель класса терпенов) и изучил продукты его окисления, а затем самостоятельно осуществил классическое исследование по синтезу и установлению строения изопрена, принесшее ему мировую известность.
После Мюнхена Ипатьев побывал во Франции, где познакомился с Марселеном Бертло и Шарлем Фриделем. В Париже он занимался проблемами изготовления бездымных порохов. Но, пожалуй, наиболее важным для Ипатьева оказалось то обстоятельство, что ему удалось получить представление о работах Поля Сабатье в области гетерогенного катализа.
В феврале 1899 г. в стенах Михайловской артиллерийской академии защищается вторая диссертация по химии, посвященная на сей раз синтезу изопрена. Она приносит Ипатьеву звание профессора. Но, наверное, только он знает, что ему скоро предстоит открыть новую страницу в своем творчестве.
Конечно, их интенсивно изучали и до Ипатьева, на протяжении без малого ста лет. Предмет исследования фактически составляли лишь гомогенные органические реакции в растворах. Но стремительно развивавшийся органический синтез уделял, однако, мало внимания применению специальных катализаторов; обычно каталитическое действие связыва ли с ролью промежуточных соединений в процессе реакций. Хотя именно синтез и вывел органическую химию на ведущее место и привел к получению множества практически важных продуктов.
Были у него и слабые стороны, прежде всего, это — исключительная трудоемкость: для синтеза необходимого соединения порой требовалось провести добрый десяток последовательных операций. Во многих случаях использовались дефицитные исходные продукты (скажем, различные спирты, альдегиды, кетоны, кислоты, непредельные углеводороды и т. п.; часто их самих приходилось предварительно получать). И, наконец, удручающе низкими оказывались конечные выходы нужных веществ: было величайшей удачей, если они достигали 30%. Немалая доля реагентов превращалась в побочные продукты.
Подлинным бичом Божьим при синтезе был процесс осмоления — образование смол в результате «параллельно возникающих» реакций крекинга, полимеризации и конденсации. И потому в синтетической органической химии многие исследователи стали исповедовать «принцип мягких условий», старались проводить синтезы, которые, по словам А.М. Бутлерова, «совершаются при температуре мало повышенной и вообще при условиях, где можно следить за ходом постепенного усложнения химической частицы» [2]. Понятно, что при подобной ситуации гомогенные каталитические процессы в органической химии вызывали второстепенный интерес, поскольку особого толка от них, как казалось, не было.
Разумеется, ученые имели представление о том, что может существовать и гетерогенный органический катализ. Он напрочь отвергал «тепличные», «мягкие» условия и требовал применения как высоких температур, так и высоких давлений, измеряемых сотнями атмосфер.
На стыке столетий оказалось, что гетерогенный катализ внес в органическую химию могучий дух созидания. Выяснилось: многостадийные процессы уступают место прямым одноступенчатым, существенно повышаются выходы конечных продуктов, а в качестве изначальных реагентов вполне пригодными становятся предельные углеводороды, которые за свою химическую «неподатливость» уже давно были окрещены «химическими мертвецами».
Имена энтузиастов — Владимир Ипатьев в России и Поль Сабатье во Франции. Они положили начало эпохе гетерогенного катализа в органической химии, проводившегося в экстремальных условиях.
Работы ученых развивались параллельно, дополняли друг друга. П. Сабатье большее внимание уделял подбору и приготовлению катализаторов, изучал влияние примесей на протекание реакций, тогда как температурный фактор в его исследованиях не играл первенствующей роли. Для Ипатьева объектом были пирогенетические реакции, а катализатор служил своеобразным «ограничителем» разрушающего эффекта тепла. Кроме того, Ипатьев первым ввел в органический катализ высокие давления.
В январе 1901 г. в Химическом обществе он сделал доклад «О двойном каталитическом разложений алкоголей», чем начал цикл своих фундаментальных исследований. Только за один год он опубликовал почти столько же статей, сколько за все предшествующее время. За короткий период ученый разработал новые «высокотемпературные» методы получения олефинов из спиртов и, в частности, этилена из винного спирта. В качестве катализатора с успехом применил глинозем А12О3. Впоследствии оксид алюминия сделался не только самым распространенным катализатором, но и одним из лучших носителей. Важным достижением ученого стала полимеризация этилена, осуществленная в 1913 г.
Введение в каталитическую практику высокого давления потребовало революционной перестройки лабораторного оборудования. Ипатьев сконструировал специальный аппарат — «бомбу», снабженную термометром и термопарой для измерения давления и температуры. Она стала прототипом современных автоклавов.
Петербургская Академия наук в 1914 г. избрала Ипатьева членом-корреспондентом, а спустя два года — академиком. В действительные члены его рекомендовали П.И.Вальден, Б.Б.Голицын и Н.С.Курнаков. Подчеркивая важность и новизну его исследований, они заявляли, что «работы Ипатьева отличаются большим разнообразием, нежели работы П.Сабатье, удостоивщегося в 1912 г. Нобелевской премий... Россия заняла в области изучения контактного катализа новую, более твердую, бесспорно совершенно самостоятельную позицию» [см.1].
Поскольку Ипатьев окончил военное учебное заведение, он считался военнослужащим и потому «повышался в чинах»: в 1904 г. его произвели в полковники, а в 1910 г. он стал генерал-майором. Это был первый русский генерал, имевший степень доктора наук по химии (диссертацию Ипатьев защитил 20 марта 1908 г. в Петербургском университете). В годы первой мировой войны он проявил и свои исключительные организаторские способности — в качестве председателя Комиссии по заготовке взрывчатых веществ и руководителя Химического комитета Главного артиллерийского управления (к этому времени — 1916 г. — он уже имел чин генерал-лейтенанта). Комитет, в который входили многие крупнейшие русские химики, держал в руках организацию производства порохов, взрывчатых веществ и лекарств, руководил поисками новых источников сырья. По роду службы Ипатьеву неоднократно приходилось встречаться с высшими военными чинами и с императором Николаем II. Научная же работа, понятно, отошла на второй план. В 1915-1917 гг. ученый не напечатал почти ни одной статьи.
Октябрь 1917 г. поставил Ипатьева, как и многих его соотечественников, перед выбором. Ученый оказался в сложном положении. Высокий военный чин, контакты с генералитетом и императорским домом не сулили ему ничего утешительного. Он понимал также, что в условиях начинающейся разрухи тяжело придется русской науке. И в то же время знал, что крупнейшие зарубежные лаборатории примут его с распростертыми объятиями и обеспечат все условия для исследований.
Но он остался, полагая, что и в таких условиях сможет продуктивно работать на благо страны. В нем всегда было сильно чувство долга перед ней. Сам ученый не предлагал свои услуги: советское правительство скоро проявило к нему интерес.
В 1919 г. его назначают председателем Технического совета химической промышленности при ВСНХ. В руках Ипатьева теперь находится организация научных работ в области химии, фактическое управление химической промышленностью, проектирование новых химических институтов и предприятий. По его инициативе создается Добровольное общество помощи развитию химии и химической промышленности в СССР. В.И. Ленин назвал Ипатьева «главой нашей химической промышленности».
Как всенародное событие отмечался в 1927 г. 60-летний юбилей Ипатьева. Газеты помещали его портреты на первых полосах. А с трибуны торжественного заседания неслись слова: «Начиная с первых послеоктябрьских дней 1917 г. Ипатьев был первым начальником химической промышленности.
Все, что было сделано потом, было сделано им... Если мы когда-нибудь поставим химическую промышленность на уровень с западноевропейской, то мы можем тогда смело сказать: это было сделано благодаря трудам Владимира Николаевича» [см. 1].
Несмотря на огромную занятость, ученый находил время для собственных исследований: в 1920-х гг. напечатал около ста работ. В это десятилетие он поддерживал тесные научные и деловые контакты с зарубежными учеными и промышленниками в Германии, Франции, Бельгии, Англии, Голландии, Японии.
На первых порах Ипатьев, быть может, и не замечал, как над ним начинают сгущаться тучи. В середине 1920-х гг. в верхушке государственного руководства происходят перемены. После того как Л.Д.Троцкий лишился былых властных полномочий, Ипатьев, который был с ним в тесных деловых отношениях, вскоре ощутил последствия этого. Его вывели из Президиума ВСНХ, а руководство Техническим советом поручили другому человеку. Празднование юбилея фактически оказалось последним «светлым пятном» жизни ученого на родине. Былые контакты с Троцким приобретали все более зловещую окраску, а на Лубянке начали накапливаться доносы с клеветническими измышлениями по поводу его частых поездок за границу. Ипатьева глубоко тревожат аресты его коллег и близких знакомых. Ему напоминают, что в свое время он отказался вступить в партию, хотя предложение исходило из высоких инстанций. Отказался потому, что считал: «часть убеждений» его «не совпадает с коммунистическим учением». Он хотел приносить пользу стране, не будучи членом партии.
Словом, с каждым днем им все более овладевало леденящее ощущение ожидания ареста. Ипатьев понимал, что никакие регалии и прошлые заслуги этого предотвратить не могут. И принял решение: уехать за границу. Конечно, до поры до времени, до тех пор, пока не переменятся обстоятельства. Если бы он знал, что пройдет более полувека прежде, чем они действительно переменятся!
Возможность представилась: в июне 1930 г. в Берлине созывался Международный энергетический конгресс. В нем принимала участие советская делегация. Ипатьев был включен в нее лишь благодаря случайности, но ему удалось получить разрешение и на выезд жены, нуждавшейся в лечении. Поскольку ему самому требовалась операция, он попросил правительство и Президиум Академии наук предоставить годичный отпуск для поправки здоровья. Потом отпуск был продлен еще на год. Между тем известия, которые он получал с Родины, становились все тревожнее...
Сначала ученый искал пристанища во Франции. Здесь он мог найти вполне приличные условия для жизни и научной работы. Однако русская эмиграция встретила его недоброжелательно. Она не могла ему простить «трансформацию» из генерала императорской армии в деятеля большевистского государства. Имя Ипатьева вызывало у нее острую неприязнь еще и потому, что в доме его брата Николая в Екатеринбурге была в 1918 г. расстреляна царская семья. В сентябре 1930 г. чета Ипатьевых оказалась в Соединенных Штатах Америки.
Здесь ему предстоит прожить 22 года. В воспоминаниях он напишет с горечью: «...У меня самого в душе до конца моей жизни останется горькое чувство: почему сложились так обстоятельства, что я все-таки принужден был остаться в чужой для меня стране, сделаться ее гражданином и работать на ее пользу в течение последних лет моей жизни» [см. 1].
Первое время он не терял надежды вернуться в СССР. Посылал результаты своих исследований в советские журналы; отправлял в химические институты дефицитное лабораторное оборудование и реагенты; беседовал с приезжавшими в командировку коллегами-земляками. Его переписка с родственниками свидетельствует о нарастающей ностальгии. Казалось бы, что мешает вернуться? Одно за другим получает он послания из Президиума Академии наук СССР; они все требовательнее зовут Ипатьева возвратиться. Но в стране начинался «большой террор», и ученый не мог не понимать, что его ждет. Он отвечает лишь одним письмом от 1 декабря 1936 г. Письмом предельно корректным, весьма логичным и убедительным, содержащим в подтексте вежливый отказ.
«Аутодафе» последовало незамедлительно: 23 декабря 1936 г. собирается Общее собрание академии, посвященное развитию химии в СССР. На его последнем заседании Ипатьева большинством голосов лишают звания действительного члена. Там же его сын Владимир, как следует из протокола заседания, отрекается от отца. Только спустя много лет выяснится, что слова сына в протоколе фактически были фальсифицированы. Но «что написано пером»... А вскоре ученого ставят в известность о лишении советского гражданства. Изымаются все его печатные издания, запрещаются ссылки на опубликованные работы. Словом, не было такого человека — Владимира Николаевича Ипатьева — в истории России и мировой науки. Двадцать с лишним лет пребывает он в должности профессора и директора лаборатории катализа и высоких давлений Нортуэстернского университета близ Чикаго. Эта лаборатория создана благодаря его собственным сбережениям. В ней он с успехом продолжал свои фундаментальные исследования, в частности, исследуя практически важные процессы циклизации олефинов. Открытия Ипатьева оказались весьма ценными для производства высокооктановых бензинов и авиационного топлива. В день своего 70-летия на заседании Американского химического общества ученый сделал доклад «Катализ - химия будущего». Юбиляра поздравляли коллеги из 30 стран. Из отечественных химиков только академик А.Е.Чичибабин, такой же «невозвращенец», как и он, горячо приветствовал его из Франции. Еще более торжественно отмечалось в 1942 г. 75-летие Ипатьева.
В разгар второй мировой войны острее стала тоска по Родине. Угнетала невозможность оказать ей посильную помощь. В 1944 г. он сделал попытку хлопотать о возвращении: через посла А.А. Громыко передал соответствующую просьбу советскому правительству. Ответ был отрицательным. Так же равнодушно прореагировали власти предержащие на повторную попытку в 1951 г. А жизнь его была уже на излете, ему шел восемьдесят шестой год... Но до последних дней ученый продолжал работать в лаборатории. «...Я как военный старый конь, который как услышит военную музыку, тотчас начинает проявлять особую живость, вспоминая прежнюю службу, так и я, пришедши в лабораторию, не могу удержаться от того, чтобы не взять пробирку в руки и не начать проверку новых опытных результатов», -говорил он.
Ипатьев умер 2 декабря 1952 г. Кончил земную жизнь яркий созидатель нового химического знания. Его творческое наследие составили около 400 научных статей и несколько десятков книг, более 200 изобретений.
Имя Владимира Николаевича Ипатьева вернулось на родную землю 38 лет спустя после кончины Исследователя: в 1990 г. Академия наук восстановила его «в правах».
Наконец-то ученым удалось в деталях понять, как работает аспирин, каковы конкретные механизмы его разнообразных лечебных эффектов. Это понимание позволило создать супераспирин и ряд других аспириноподобных лекарств, более эффективных, чем их прародитель.
Рассказывая о нынешних достижениях медицинской науки, нередко применяют слово "революция", имея в виду совершенно новые, или, лучше сказать, принципиально новые возможности диагностики и лечения. Направление, о котором сейчас будет рассказано, может быть, без всяких сомнений, названо революционным. Речь пойдет о том, что химики все больше понимают, как в деталях устроены белковые молекулы, как они работают в здоровом организме, при заболеваниях и при попытках остановить болезнь с помощью лекарств. Нужно особо подчеркнуть слова "в деталях". Именно понимание деталей, понимание самых тонких подробностей открывает для медицины такие возможности, о которых еще недавно нельзя было даже мечтать.
Свое повествование мы начнем с того, что бросим беглый взгляд на рисунок, помещенный ниже. На нем схематично показано устройство одной из белковых молекул, работающих в нашем организме. Это очень упрощенная схема - то, что на рисунке выглядит спиралью из ленточки или замысловато переплетенной нитью, на самом деле есть большая группа атомов, совершенно одинаковая у всех "здоровых" молекул данного типа. Чтобы было понятнее, что стоит за словами "большая группа атомов", половина нашей белковой молекулы показана тоже схематично, но все же более детально. Точки на ней - отдельные атомы, а короткие линии - их химические связи.
Белок, молекулу которого мы используем в качестве наглядного пособия, называется "простаглан динсинтетаза". Это достаточно большая белковая молекула, в ней примерно 9 тысяч атомов. Есть белковые молекулы и большего размера, а есть белки совсем небольшие, например инсулин, в его молекуле всего 217 атомов. Человеческий организм - сложнейший химический реактор или, вернее, огромный комплекс химических реакторов. В нем непрерывно идет бессчетное множество процессов, в которых участвует миллиард миллиардов различных молекул. Миллиард миллиардов - огромное количество, столько песчинок на пляже стометровой ширины и протяженностью в десять тысяч километров. Разнообразные белковые молекулы можно назвать главным веществом и в то же время главной действующей силой нашего организма. Одни белки работают в качестве транспортных машин, как, скажем, белок гемоглобин, который в легких загружается кислородом и с потоком крови разносит его по всему организму. Другие белки представляют собой разного рода строительные блоки, из которых собраны ткани и органы. Нередко такой строительный блок по совместительству выполняет еще и определенную работу, например, находясь в составе клеточной мембраны (оболочки), он распознает и пропускает внутрь клетки нужное ей вещество. Есть также белки-машины, своего рода химические роботы самых разных специальностей. Одни, например, разбирают на детали химическое сырье, которое мы получаем с пищей, а другие помогают собирать из этих деталей новые белки или более простые, жизненно необходимые молекулы. Точная цифра пока не известна, но считается, что в нашем организме около 100 тысяч разновидностей белков, и у каждого своя профессия, своя важная роль.
Из всего этого огромного количества человеческих белков пока удалось узнать пространственную молекулярную структуру только примерно двух сотен. Речь идет именно о пространственной, объемной структуре белковой молекулы, о ее архитектуре. Одна из белковых молекул, архитектура которой уже известна, - это знакомая нам простагландинсинтетаза. О ее профессии говорит само название белка. Окончание "аза" означает, что это фермент, организатор и ускоритель определенных химических реакций. Слово "синтетаза" поясняет, что этот фермент участвует в сборке (синтезе) какого-либо химического соединения. А первая часть названия сообщает, что в данном случае речь идет о синтезе химического соединения с названием "простагландин ".
О пространственной структуре белка простагландинсинтетазы и о том, как знание этой структуры используется практической медициной, мы беседуем с научным сотрудник ом кафедры химии и химической биологии Гарвардского университета доктором Леонидом Мирным.
- Прежде всего, поясните, пожалуйста, читателям, как узнают пространственную структуру столь мелких предметов, как молекулы белка...
- Даже крупная белковая молекула действительно очень мала, хотя она во много раз больше совсем уж маленьких молекул воды, поваренной соли или сахара. Молекула белка в сто тысяч раз меньше песчинки; чтобы хоть как-то почувствовать эту цифру, заметим, что сама песчинка в сто тысяч раз меньше, чем гора километровой высоты. Белковая молекула появляется на свет в виде длинной нити со строго определенной последовательностью атомов, в основном углерода, водорода, кислорода, азота, серы. Нить довольно быстро сворачивается, образуя сложное объемное сооружение. В норме белковые нити какого-нибудь определенного типа сворачиваются всегда одинаково, но как именно это происходит, под действием каких сил - пока еще во многом остается предметом исследований и дискуссий.
Рассмотреть получившуюся архитектурную конструкцию в микроскоп невозможно, поэтому пространственную структуру белка устанавливают довольно сложным способом. Из выделенных и тщательно очищенных молекул какого-либо определенного белка выращивают кристалл, на него направляют рентгеновские лучи и, математически обработав получившуюся бессмысленную, казалось бы, картинку, буквально вычисляют конфигурацию белковой молекулы. Работа непростая, но главная трудность в том, что далеко не из всех белков можно вырастить кристалл. Поэтому из многих тысяч человеческих белков пока удалось воссоздать структуру лишь двухсот. В число расшифрованных белков входит и простагландинсинтетаза, на примере которой хорошо видно, как знание архитектуры белка открывает совершенно новые возможности для практической медицины.
- Откуда появляются эти новые возможности?
- Зная архитектуру, например, белка-фермента, мы можем с помощью специально сконструированных лекарственных средств очень точно воздействовать на нужный нам участок белковой молекулы. Тем самым можно усилить, ослабить или вообще приостановить производство того вещества, в синтезе которого участвует наш белок-фермент. Именно так, прицельно воздействуя на простагландинсинтетазу, удается управлять синтезом простагландинов и получать очень важные лечебные эффекты.
- Что собой представляют эти самые простагландины? Какую роль они играют в нашем организме?
- Это очень распространенные молекулы нескольких разных типов, имеющие единую химическую природу. Молекулы сравнительно небольшие - немногим больше 20 атомов. В организме животных и человека они выполняют разнообразную работу, в основном служат инструментом управления. Некоторые члены большого семейства простагландинов влияют на кровяное давление, другие - на температуру, третьи - на болевые реакции. Простагландины участвуют в регулировании солевого обмена, свертываемости крови, развитии воспалительных процессов. Можно сказать, что простагландины - это информационные молекулы, в сложных системах "химической почты" они переносят информацию между отдельными клетками и целыми органами.
- Позвольте чуть-чуть отвлечься от основной темы. Вы говорили о маленьких молекулах простагландина из 20 атомов и о большой белковой молекуле фермента простагландинсинтетазы из 9000 атомов, которая участвует в сборке простагландина. Получается, что огромным инструментом собирают маленький прибор...
- Здесь, пожалуй, больше подходит другое сравнение: молекула простагландина - это автомобиль, а белок-фермент - автомобильный завод. Понятно, что завод больше автомобиля. Причем простагландинсинтетаза - лишь один из цехов завода, один из целого набора белков-ферментов, которые синтезируют простагландин.
- А каким образом, воздействуя лекарствами на белковую молекулу фермента, можно остановить ту или иную болезнь? Разве может автозавод уменьшить заторы на дорогах?
- Конечно, может - нужно просто снизить выпуск автомобилей. Но давайте все же уйдем от нашей очень упрощенной аналогии, хотя она в чем-то справедлива. С помощью лекарства можно заблокировать наш фермент, и при этом остановится синтез простагландинов. А за этим последует прекращение или ослабление определенных процессов в организме. Возможно, именно тех процессов, которые вызывают или поддерживают болезнь.
- Почему - "возможно"? Неужели создатели лекарств рассчитывают на случай? Разве они не знают, как эти лекарства будут действовать?
- Сейчас знают. Уже много лет фармакологи создают лекарства, понимая химические процессы, в которых эти лекарства будут участвовать. Но было время, когда вещества с лечебным действием находили случайно, как говорится, методом проб и ошибок. Возьмите, к примеру, аспирин, действие которого как раз в том и состоит, что он блокирует простагландинсинтетазу и притормаживает синтез простагландинов. Природные предшественники аспирина были найдены очень давно и наверняка случайно. Лишь несколько десятилетий назад начали понимать, как именно работает химическое соединение, известное широкой публике как аспирин.
Здесь уместно пояснить, что "аспирин" - это, так сказать, торговое, аптечное название лекарственного препарата, его химическое наименование совсем иное - ацетилсалициловая кислота. Химические наименования большинства лекарственных препаратов довольно громоздки, непрофессионалу их трудно произнести или тем более запомнить. Поэтому лекарства продаются под более простыми названиями, причем нередко одно и то же лекарственное вещество в аптеке можно встретить под разными именами, их выбрали разные фармацевтические фирмы.
Поняв устройство белка-фермента, на который воздействует аспирин, можно лучше использовать лечебное действие последнего. Кроме того, удалось создать целый ряд аспириноподобных препаратов с воздействием более эффективным, на более широкий круг заболеваний и, главное, со сниженными неприятными побочными эффектами. Еще раз подтвердилось - действие лекарства в конечном итоге зависит от того, насколько точно мы знаем устройство атакуемой белковой молекулы, насколько точно понимаем, где находятся и как устроены те ее детали, на которые должно воздействовать это лекарство. И конечно же успех зависит от умения химиков создать лекарства, которые попадут точно в заданную цель.
- Есть ли уже какие-либо практические успехи у такого подхода?
- Есть, и немалые. Так, скажем, все новейшие лекарственные средства, которые в той или иной мере противостоят СПИДу, созданы именно на основе точного знания архитектуры вовлеченных в болезнь молекул. Есть обнадеживающие результаты и у создателей препаратов, замедляющих развитие болезни Альцгеймера, а также препаратов, направленных против ряда широко распространенных болезней, в частности гриппа и артритов. В последнем случае успехи связаны с детальной расшифровкой пространственной структуры уже знакомой нам молекулы белка простагландинсинтетазы, и об этом стоит рассказать подробнее.
Начнем с того, что в каждой из двух симметричных частей этой молекулы есть активный центр - группа атомов, которая на рисунке выглядит небольшим желтым пятном. Именно активный центр играет главную роль в синтезе простагландина, и если мы хотим остановить или замедлить этот процесс, то активный центр нужно заблокировать, закрыть. Аспирин как раз и блокирует подход к активным центрам. Тем самым он, как уже говорилось, в зависимости от дозировки и ряда других факторов, останавливает или уменьшает синтез простаглан дина, и, следовательно, не выполняется (или выполняется не в полной мере) основная работа простагландина - перенос определенной информации в те или иные системы организма. Не получая сигналов к действию, эти системы не осуществляют своих биохимических функций, и в этом, как правило, состоит терапевтический эффект. Так, без простагландина не передается сигнал боли, и именно с этим связано обезболивающее действие аспирина. Из-за отсутствия простагландина не передается сигнал, вызывающий ответную температурную или воспалительную реакцию, поэтому аспирин действует как жаропонижающее или как противовоспалительное средство. Без соответствующей команды (нет ее переносчика - простагландина) снижается активность тромбоцитов, ответственных за свертывание крови. Поэтому под действием аспирина кровь как бы разжижается, снижается риск появления тромбов, опасность инсультов и инфарктов.
Напомним: все это результат блокирования аспирином активных центров простагландинсинтетазы, что приводит к приостановке или снижению производства сигнальной молекулы - простагландина.
Какие-то из названных эффектов стали понятны только после того, как была выяснена детальная пространственная структура фермента, на который нацелен аспирин. Это позволило отработать и узаконить некоторые его применения, оптимизировать их. Но главный результат понимания архитектуры белка конечно же в том, что были созданы новые и уже весьма широко применяемые аспириноподобные лекарства, например ибупрофен и флурбипрофен, а также препараты, которые как раз и называют супераспиринами, - целекоксиб и рофекоксиб. Все эти лекарства в буквальном смысле сконструированы с расчетом на определенное взаимодействие с точно известной архитектурой сложной белковой молекулы. Именно благодаря такой точности удалось получить ряд новых и очень важных лечебных эффектов.
В супераспиринах удалось сохранить терапевтическое действие аспирина, значительно снизив его известную агрессивность по отношению к желудку. В основном из-за этой агрессивности приходится резко ограничивать дозы препарата , что снижает лечебный эффект. Но даже несмотря на подобное ограничение у больных, принимающих аспирин и близкие к нему препараты, врачам случается наблюдать такие неприятные последствия, как гастриты, обострение язвенной болезни желудка и даже ее возникновение. В свое время было выявлено, что в США примерно 100 тысяч человек в год сталкиваются с этими неприятностями.
Супераспирины практически не дают названных побочных эффектов, и вот почему. Не вдаваясь в подробности, отметим, что аспирин с одинаковой примерно эффективностью действует на две разновидности простагландинсинтетазы. Одна из этих разновидностей называется циклооксигеназа-1 (ЦОГ-1), а другая - ЦОГ-2. Различия в архитектуре у них незначительные, а вот действуют эти ферменты по-разному: ЦОГ-1 участвует в сборке простагландинов, необходимых для нормальной работы желудка, а ЦОГ-2 помогает собирать простагландины, которые переносят сигналы о боли и воспалении. Зная незначительное отличие в архитектуре молекул этих ферментов, химики сумели создать препараты, которые блокируют ЦОГ-2 и не трогают ЦОГ-1, то есть в итоге снимают боль и воспаление, не причиняя вреда желудку. Это как раз и есть супераспирины, которые уже нашли применение в медицинской практике, особенно при лечении артритов. Однако еще не известно, окажутся ли супераспирины столь же эффективными для предупреждения инфарктов и инсультов, как старый добрый аспирин.
Можно привести еще немало примеров, показывающих, какие интересные возможности для практической медицины уже открыло знание архитектуры белковых молекул, играющих ключевую роль в процессах жизнедеятельности, в возникновении болезней и в их подавлении. Но нужно прямо сказать, что главные результаты впереди. Пространственную структуру подавляющего количества белков еще предстоит расшифровать, выяснив возможности активного взаимодействия с ними. На этом направлении сегодня работают очень мощные силы химиков, биохимиков, фармакологов, математиков, и к уже полученным обнадеживающим результатам в ближайшее время, бесспорно, добавятся новые, дающие медицине эффективные средства борьбы с болезнями.
| Типичные размеры нашего, человеческого, мира - метры и сантиметры. Этими единицами длины можно оценить окружающие нас предметы, здания и машины, растения, животных, части самого нашего тела. Однако в совсем иных масштабах происходят главные для нас процессы, те, что лежат в основе неразгаданного пока чуда по имени "жизнь". Здесь уже взаимодействуют объекты и работают созданные природой сложнейшие машины размером в миллионные доли сантиметра, и просто не хватает воображения, чтобы представить себе, что именно и как происходит в этом мире атомов и молекул. А ведь именно в этом невидимом мире протекают процессы, которые поддерживают здоровье, из которых появляются болезни и в которых нужно искать возможности врачевания. |
| Главный продукт, который добывает наука, - это всего лишь понимание. Но именно из него потом появляются высокие урожаи, эффективные технологии, замечательные лекарства, житейский комфорт и иные материальные блага. Для того чтобы успешно что-то делать, нужно прежде всего понимать, что делаешь. |
В начале XVIII века из Перу в Европу была доставлена кора дерева "лихорадочной дрожи", которой индейцы лечили "болотную лихорадку" и которую называли кина-кина. Порошок этой коры переименовали в "хину" и применяли при всякого рода "лихорадках" и "горячках", поскольку малярию еще не умели выделять среди прочих болезней, протекающих с ознобом и жаром. Но хина, а впоследствии ее действующее начало - хинин стоили дорого, поэтому ей искали заменитель. В 1850 году из коры ивы (по-латыни "salix") была получена салициловая кислота, которая обладала достаточно сильным противолихорадочным действием. Однако поскольку ее получение из коры ивы тоже стоило не дешево, то и ей искали замену. И нашли. Оказалось, что салициловой кислоты много в другом растении-кустарнике - Спирее (Spirea salicifolia). К сожалению, салициловая кислота обладает сильным раздражающим действием и для приема внутрь не очень-то годится. После присоединения к салициловой кислоте ацетилового (уксусного) радикала получилось давно искомое лекарство. Взяв от ацетила приставку "а-" и от спиреи корень "-спир-", получили "а-спир-ин". Широкое клиническое применение аспирин получил лишь после того, как салициловую кислоту стали получать из фенола, что позволило наладить его промышленное производство. Это произошло в 1893 году, хотя само вещество - ацетилсалициловая кислота - было открыто на 40 лет раньше.
Сразу после выпуска препарат завоевал очень большую популярность и вот уже более 100 лет не сходит с прилавков всех аптек мира. Только в США, где аспирин почему-то пользуется особой любовью населения, его производят в количестве 12 тысяч тонн, или 50 миллиардов разовых доз, в год! В нашей стране аспирин стали выпускать под химическим названием - ацетилсалициловая кислота (АСК), но вообще-то разными фирмами он производится под более чем шестьюдесятью наименованиями, что тоже свидетельствует о его популярности. Первоначально АСК причисляли к жаропонижающим средствам, хотя объяснить снижением температуры все ее положительные свойства, в частности при ревматизме, нельзя. Когда появились фенацетин и парацетамол, которые снижали повышенную температуру тела, но противовоспалительным действием, подобно АСК, не обладали, то именно эти препараты стали считать жаропонижающими (антипиретиками).
После Второй мировой войны особое внимание начали уделять получению веществ, которые подавляли бы болевые ощущения без риска возникновения болезненного пристрастия к лекарству. Первоначально таким веществом была АСК. Однако потом были созданы другие соединения, которые теперь включают в новую подгруппу лекарств - "ненаркотические анальгетики" (algos - боль и an- - отрицание). К ним относятся, в частности, но-шпа, клофелин, димедрол, амитриптилин, кетамин, нимодипин, трамадол и другие. В итоге те вещества, которые обладают одновременно и болеутоляющим, и жаропонижающим действием, а именно амидопирин (пирамидон), анальгин, парацетамол и их комбинированные препараты, стали выделять в особую подгруппу анальгетиков - анальгетиков-антипиретиков. В этой подгруппе АСК стояла особняком, поскольку по противовоспалительному действию она все же превосходила все остальные.
Когда в послевоенные годы ревматизм начали лечить гормонами коры надпочечников и их синтетическими аналогами (кортикостероидами), выяснилось, что эти препараты не лишены побочных эффектов. Поэтому потребовались нестероидные противовоспалительные средства, первым из которых и стала АСК. Естественно, что без знания механизма ее действия получение новых лекарств было невозможно.
В 30-х годах XX столетия обнаружили, что в предстательной железе (простате) баранов содержатся особые вещества с высокой биологической активностью. Поскольку железа по-латыни называется glandula, они получили название "простагландины". Впоследствии выяснили, что эти вещества содержатся во всех тканях и принимают участие в развитии воспалительной реакции. Так, в опухшей десне вокруг больного зуба их содержание в 20 раз больше, чем в здоровой. Под влиянием микробных токсинов увеличивается содержание простагландинов и в мозге. Именно они являются причиной целого ряда типичных для инфекционных болезней реакций: головная боль, повышение температуры тела, тошнота, рвота, понос. При введении простагландинов под кожу на месте инъекции возникает сильная боль, поскольку эти вещества раздражают нервные окончания, и развивается типичная воспалительная реакция с краснотой и отеком.
Английский профессор Дж. Вейн установил, что АСК подавляет образование простагландинов во всех органах и тканях (Нобелевская премия 1982 года). Поиск новых веществ, подавляющих синтез простагландинов, оказался успешным. АСК, а также ибупрофен, бутадион, индометацин, кетопрофен, мефенамовую кислоту, напроксен, нифлумовую кислоту, ортофен, пироксикам, сулиндак, хлотазол и мелоксикам выделили в группу нестероидных противовоспалитель ных средств. Все эти препараты обладают также и болеутоляющим и жаропонижающим действием, что посчитали вторичным эффектом. Аспирин среди них не самое лучшее средство, но универсальное. Для усиления болеутоляющего действия АСК существуют комбинированные препараты: асфен, представляющий собой смесь АСК с фенацетином, и томапирин-С, в состав которого помимо АСК входят парацетамол и витамин С. Таблетки эти "шипучие", то есть быстро растворяются в воде. Оба препарата применяются при ОРЗ, болях в суставах, воспалении мышц, связок и нервов, зубной боли, болезненных менструациях. Если к асфену добавлен кофеин, то получаются более активные средства от головной боли: аскофен, цитрамон, кофецил. В аскофене-П вместо фенацетина содержится парацетамол. Еще более активен седалгин (к трем веществам добавлены фенобарбитал и кодеин).
Для усиления противовоспалительного действия, особенно в тех случаях, когда воспаление протекает с отеком и кровоизлияниями (плеврит, ангина, флюс, воспаление легких, грипп), самым удачным является применение комбинированного препарата, носящего неудачное название "антигриппин". Препарат этот состоит из АСК, димедрола, рутина (витамина Р) и аскорбиновой кислоты (витамин С). Димедрол усиливает и болеутоляющее, и противовоспалительное действие, рутин усиливает противовоспалительное и ослабляет токсическое действие, а аскорбиновая кислота повышает общую сопротивляемость организма. Хотя препарат называется антигриппином, на вирус гриппа он не действует, однако течение гриппа и многих других воспалительных заболеваний, в том числе и острых респираторных инфекций, ангины, нефритов, миозитов и прочих уже упомянутых болезней, существенно облегчается, а выздоровление ускоряется.
В последние годы АСК стали применять длительно, но в малых дозах, по 0,1-0,3 грамма один раз в день, для снижения свертываемости крови у людей с предрасположением к тромбозу. Это бывает при варикозном расширении вен, венозном застое, болезнях печени, в постинфарктном периоде. Имеется и специальный препарат аспирин-кардио, который рекомендуют принимать при нестабильной стенокардии, инфаркте миокарда, для профилактики повторных инфарктов, нарушений мозгового кровообращения, приступов мигрени.
Прояснился вопрос и с побочным действием АСК, частота возникновения которого относительно велика. По данным американских врачей, неблагоприятные реакции отмечены у 5% больных, которые получали АСК в чистом виде, причем преимущественно у женщин. Наиболее часто возникали явления раздражения желудка (тошнота и рвота). Реже - звон в ушах, ухудшение слуха и зрения, головокружение и головные боли. В 1% случаев зарегистрированы кровотечения в желудочно-кишечном тракте и язвы желудка.
Последнее осложнение, как наиболее опасное, стало предметом специального изучения. Оказалось, что АСК резко нарушает образование слизи, которая, как известно, выполняет защитную функцию, и одновременно повышает выделение соляной кислоты. Добавьте к этому способность АСК растворять эпителиальные клетки, общее раздражающее действие, и станет понятным почти неминуемый результат неправильного применения препарата. Естественно, что риск поражения желудка особенно велик, если у человека есть предрасположенность, например, при повышенной кислотности желудочного сока, гастрите или уже имеющейся язве желудка. В таких случаях применение АСК противопоказано. Для смягчения раздражающего действия АСК стали выпускать в виде специальных препаратов. Алка-зельтцер содержит соду, которая нейтрализует соляную кислоту в желудке. Аспирин-С и аспирин УПСА включают витамин С и выпускаются в виде быстрорастворимых шипучих таблеток. Аспифат содержит сукралфат - вещество, образующее в желудке защитную пленку. Ацелизин - растворимая форма АСК, что обеспечивает более быстрое всасывание. Он выпускается с сахаром и лимонной кислотой в гранулах, которые перед приемом растворяются. Безопасней и приятней.
АСК противопоказана при повышенной кровоточивости. Ее не следует применять больным бронхиальной астмой, у которых она может вызвать ухудшение состояния, а в некоторых случаях и другие явления непереносимости: отек, крапивницу, сыпь. Не рекомендуется применять АСК во время беременности. Прием препарата в ранние сроки может повлиять на развитие плода, а в поздние сроки стать причиной послеродового кровотечения. Поскольку АСК легко переходит в молоко, то и кормящим матерям лучше воздержаться от лекарства .
Назначение АСК детям до трех лет запрещено, поскольку их организм еще недостаточно быстро инактивирует это лекарство. Запомните: таблетки АСК, относительно безвредные для взрослых, для маленьких детей - яд. Их нужно прятать в недоступные для малышей места. Прием всего четырех таблеток может закончиться трагически. Но это, к сожалению, не все. В 1963 году американский врач Р. Рейе описал 20 случаев возникновения поражения мозга (энцефалопатии) с летальным исходом у детей, получавших АСК при заболевании гриппом. В дальнейшем было установлено, что синдром Рейе чаще всего возникает у детей 4-16 лет, причем при любых вирусных инфекциях дыхательных путей, а также иногда при ветряной оспе. Начальные симптомы проявляются в неукротимой рвоте и затемнении сознания с приступами выраженного беспокойства, что требует немедленной госпитализации ребенка. Однако даже при квалифицированной помощи летальность снижается с 80% всего лишь до 20%. С 1974 по 1984 год в англоязычных странах ежегодно регистрировали от 8 до 90 случаев возникновения синдрома Рейе на 1 млн. детей в возрасте до 18 лет. У взрослых это состояние бывает очень редко. С 1986 года в этих странах начали информировать население об опасности аспирина для детей, в результате в период с 1987 по 1996 год частота возникновения синдрома снизилась в 5-7 раз. В настоящее время применение салицилатов при вирусных инфекциях ограничено, а детям до 12 лет запрещено при всех заболеваниях, кроме ревматических.
Перечисленные неприятные особенности действия лекарства лишь ненамного снижают его ценность. Если имеются противопоказания, то можно использовать заменители. Раздражающее действие препарата может быть полностью предупреждено, если таблетки принимать правильно. Прежде всего, их категорически не рекомендуется глотать целиком, а следует предварительно растворять в воде - налить теплую воду в стакан и бросить таблетку. Даже без размешивания она скоро распадется. Принимать препарат лучше после еды и запивать его молоком или щелочной минеральной водой.
Кислотные свойства аскорбиновой кислоты, не имеющей, как видно из формулы, свободной карбоксильной группы, обусловлены диссоциацией водорода гидроксильной группы, расположенной у 3-го углеродного атома. Витамин С – бесцветные кристаллы (tпл.=192oC), кислые на вкус, хорошо раство-римые в воде и спирте. В бескислородной среде кристаллы аскорбиновой кислоты можно хранить годами, но в присутствии кислорода или в растворе, особенно щелочном, витамин С быстро разрушается. Разрушению также способствуют ионы Fe и Cu. Аскорбиновая кислота легко отдаёт два атома H, переходя при этом в дегидроа-скорбиновую кислоту, и наоборот. Это важнейшее свойство лежит в основе механизма действия аскорбиновой кислоты в организме: она является участником окислительно-восстановительных систем и обеспечивает, следовательно, нормальное протекание жиз-ненно важных процессов в тканях. Окисление L-аскорбиновой кислоты в L-дегидроаскорбиновую кислоту сопрово-ждается потерей двух протонов и электронов.
Аскорбиновая кислота очень широко распространена в природе, присутствуя бук-вально во всех тканях и органах животных, растений, а также в микроорганизмах. Чаще всего она находится в окисленной форме, а в растениях – в виде связной аскорбиновой кислоты. В ходе эволюции человек, как и морская свинка, утратил способность к синтезу ви-тамина С. Поэтому человеку приходиться получать его из внешней среды, в отличие от других существ. Источником витамина С служат самые разнообразные продукты расти-тельного происхождения, в частности яблоко, ставшее объектом моего исследования.
Для выполнения работы потребуется:
Перед определением на весах (можно использовать технохимические весы) взвеши-вают яблоко целиком. Результат, естественно, записывают. После этой процедуры острым ножом вырезают ломтик из самой сердцевины (именно из сердцевины, так как витамины распределены в толще яблока неравномерно, а необходимо провести анализ яблока в це-лом). Ломтик помещают в ступку, заливают 20-30 мл соляной кислоты умеренной концен-трации, и тщательно растирают пестиком. Остаток еще раз яблока взвешивают, и по раз-ности находят массу анализируемого ломтика (результат также записывают). Полученную смесь количественно переносят в коническую колбу и титруют раствором йода, тщатель-но перемешивая. Как только добавленная капля йода окрасит раствор в синий цвет, и ок-раска не будет исчезать в течение 2-3 минут, можно записывать показания бюретки.
Количество витамина С в пробе (мг) находят по формуле:
| 1-ый ломтик | 2-ой ломтик | 3-ий ломтик | |
| V (мл) | 1,0 | 1,2 | 1,1 |
| m (г) | 3,7 | 4,3 | 3,9 |
| ? (%) | 0,023 | 0, 024 | 0,024 |
Эти данные, по нашим наблюдениям, вполне укладываются в диапазон справочных, что подтверждает эффективность метода. С помощью данной методики было проведено мно-го исследований на устойчивость витамина С в различных средах, данные были представ-лены в виде научной работы.
"Что такое инновации?" Этот вопрос прозвучал из зала на открытии конгресса. Президиум заулыбался, но решил не пускаться в разъяснения - дескать, это же очевидно. Однако на пресс-конференции вопрос, повисший в воздухе, еще раз задал член-корреспондент РАН Виталий Лопота и сам на него ответил. "Инновации по-русски - это процесс материализации добытых знаний. Его начал еще Петр I в Санкт-Петербурге, так что мы занимаемся этим давно. А Санкт-Петербург - самое подходящее место для выставки высоких технологий России".
Мнение Виталия Лопоты - это мнение эксперта высшей категории. Возглавляемый им ЦНИИ робототехники и технической кибернетики все эти годы успешно материализует технические идеи и поставляет на рынок разнообразные уникальные роботы для космических исследований, приборы для медицинской диагностики, оборудование для мониторинга окружающей среды и многое другое. Не случайно ЦНИИ РТК был представлен на выставке самым большим стендом, где всегда толпился народ и молодые улыбчивые сотрудники, вооруженные до зубов миниатюрными компьютерами, с увлечением рассказывали о всяких технических штучках.
По замыслу организаторов выставки на ней должны были быть представлены три группы экспонентов: организации, которые финансируют научно-техническую деятельность в России, крупные зарубежные компании, научные центры в России, создающие новейшие технологии. Самой малочисленной оказалась вторая группа, самой большой - третья. Но самой значимой по масштабу деятельности, на мой взгляд, была первая, представленная двумя крупными фондами, отметившими в этом году свое десятилетие.
Фонд содействия развитию малых предприятий в научно-технической сфере, который возглавляет И.М. Бортник, за десять лет своей работы профинансировал 2318 проектов на сумму около 2 млрд рублей. Фонд создал 24 инновационно-технологических центра, которые объединяют 250 малых предприятий в научно-технической сфере с общим объемом производства более 3 млрд рублей.
Диплом "За вклад в возрождение российской науки" был вручен на выставке Международному научно-техническому центру. Свыше 600 млн долларов было выделено на проекты, в которых задействованы 58 000 ученых и специалистов из 765 институтов России и СНГ, - таков итог деятельности МНТЦ за 10 лет. Эта межправительственная некоммерческая организация выполнила очень важную для России миссию - в самые тяжелые годы поддержала так называемых "оружейных ученых" России и стран СНГ, финансируя их исследования и проекты, направленные на решение мирных задач. МНТЦ представил на выставке свой портал "Наука и технологии в России и СНГ" (http://tech-db.istc.ru), открытый для свободного и бесплатного доступа в интернете. В базе данных опубликована информация более чем о 7 тысячах проектов, которые были поданы на конкурс в МНТЦ. Сегодня к порталу присоединились РФФИ, Национальная академия наук Беларуси, Российский исследовательский научно-консультационный центр экспертизы, агентство "ИнформНаука" и другие организации. Ежедневно портал посещают более двух тысяч человек: 40% из России и стран СНГ, остальные - в основном из Европы и США.
В первый же день работы выставки на стенд МНТЦ пришли два предпринимателя с Урала и попросили посоветовать, куда вложить миллион долларов. Получили исчерпывающую консультацию и отправились по своим делам. Миллиона долларов у меня не было, но на тот случай, если бы он вдруг появился, я присмотрела несколько разработок, которые не только сослужили бы добрую службу человечеству, но и, несомненно, принесли доход. В Институте проблем электрофизики РАН, который возглавляет академик Филипп Рутберг, создали установку для обеззараживания воды. Чтобы избавить воду от опасных микробов и спор, не надо вносить в нее химические вещества. Эту работу выполняет электрический разряд малой энергии. Установка, потребляющая 200 Вт, дает около кубометра обеззараженной воды в час. Самое интересное, что вода, обработанная таким образом, сохраняет бактерицидные свойства чуть ли не год, поэтому такой водой можно дезинфицировать поверхности в клиниках и больницах, например. В этом же институте сделали уникальную плазмохимическую установку для уничтожения отходов. "Есть покупатели в России?" - спрашиваю Ф. Рутберга. "Нет, что вы! Наши установки покупают в США, а российские чиновники закупают морально устаревшее оборудование на Западе - им так выгоднее".
Еще одну питерскую разработку я буквально выудила на стенде Института высокомолекулярных соединений РАН. Здесь созданы удивительные полимерные мембраны, которые позволяют на 100% обессолить воду. Если в сосуд, перегороженный мембраной, похожей на лист бумаги, залить в один отсек соленую воду, то спустя небольшое время из второго отсека можно забрать обессоленную. Никакого давления, никакого особого потребления энергии. "Мы понимаем, что сидим на золоте, - говорит Марина Романова, заведующая лабораторией патентно-информационных исследований института, - но пробить стену не можем. Нет денег, чтобы сделать даже небольшую пилотную установку. Такое ощущение, что в Академии наук это никому не нужно. И что? Продавать на Запад?"
Действительно, как-то так получается, что интерес к нашим техническим идеям в гораздо большей степени проявляют за границей. О разработках Северо-Кавказского государственного технического университета больше знают, скажем, в Южной Корее, чем в России. Здесь, на кафедре нанотехнологий, оригинально решили проблему, над которой бьются во всем мире: как сделать дешевый белый светодиод. Решение простое: надо нанести на внутреннюю поверхность стеклянной сферы, покрывающей синий светодиод, специальный желтый люминофор. Результирующее излучение будет белого цвета, что и нужно для повсеместной замены ламп накаливания дешевыми и экономными светодиодами. В этом же университете сделали пленки, в состав которых ввели небольшое количество люминофора, преобразующего ультрафиолет солнца в ИК-излучение. Наверное, наши дачники-огородники и фермеры не отказались бы от такой пленки, но пока ее делают почему-то в Корее.
Все участники выставки ждали инвесторов. Каждый раз, когда я подходила к стенду, меня с надеждой спрашивали: "А вы кто?" Когда узнавали, что я вовсе не инвестор, огонек в глазах потухал. Инвесторов и бизнесменов здесь так и не дождались.
От щелочи я желт как в лихорадке,
Попасть в кислоту - вот неудача,
- Купорос мой медный!
Если ты, придя с мороза,
Запомним, друг, и я, и ты,
R - это значит радикал,
Приятно пахнут альдегиды,
Среди карбоновых кислот
В кетонах группа есть CO,
Мы говорим спокойно: жир.
Он бежит по проводам,
Очень положительный,
Зарядом я похвастать не могу,
По-античному наивно,
Удав обыкновенный,живший в зоопарке города Филадельфия (США),был известен как самая старая змея в мире.Он умер в 41 год и 3 месяца.
Один серебряный карась умер в августе 1980 года в Англии,прожив 41 год.
Одна слепозмейка,которая похожа на змею,но на самом деле является безногой ящерицей,прожила 54 года.
Осетр -самая дорогостоящая рыба в мире, она ценится из-за икры. Один осетр произвёл икры на сумму 189 359 фунтов стерлингов.
Название "карликовый бычок" очень подходит этой рыбке, обитающей в водах Индийского океана. Она имеет длину всего 8.6 мм и является самой короткой рыбой в мире.
Как повезло акуле! Она не подвержена заболеванию раком.
Без резиновых перчаток и сапог лучше не хвататься за электрического угря , иначе он поразит вас электрическим зарядом, способным сбить с ног.
В течении десяти лет африканский врач "доил" змей, занимаясь исследованием их яда. Из 780 000 выдоенных им змей ни одна не укусила врача.
Питоны питаются необычным образом. Проглотив целую свинью, они могут затем голодать в течение года.
Гадюка эфа распространена от Западной Африки до Индии. Каждый год от её ядовитого укуса погибает больше людей, чем от укусов других видов змей.
Самая ядовитая змея на Земле- австралийская свирепая змея.
Крошечная узкоротая змея имеет длину всего 108 мм. Это самая короткая змея на Земле.
Администрарий совсем не имеет протонов и электронов, поэтому его атомное число равно 0. Однако он содержит 1 нейтрон, 125 помощников нейтронов, 75 вице-нейтронов и 111 помощников вице-нейтронов, которые все вместе дают ему атомную массу 312 единиц.
Все эти 312 частиц удерживаются вместе благодаря постоянному обмену мельчайшими, подобными мезонам, частицами, которые ученые назвали указонами. Эти частицы совершают бесконечное беспорядочное движение от одной частицы к другой.
Поскольку администрарий не содержит электронов, он абсолютно инертен. Тем не менее, его можно обнаружить химическим способом, поскольку он замедляет любую реакцию, которая происходит в его присутствии. По словам исследователей, даже небольшое количество администрария увеличивает срок действия реакции, которая в обычных условиях происходит за одну секунду, до четырех дней.
Администрарий имеет период полураспада около трех лет. Однако он не распадается так, как это делают обычные элементы, вместо этого он подвергается реорганизации - небольшая часть помощников нейтронов, вице-нейтронов и помощников вице-нейтронов просто меняются местами.
В действительности атомная масса администрария имеет свойство увеличиваться со временем, поскольку время от времени при каждой реорганизации совместное действие одного или нескольких указонов может привести к возникновению новых помощников нейтронов, вице-нейтронов и помощников вице-нейтронов. Таким образом, появляются изотопы администрария с атомной массой гораздо больше, чем 312.
В редких случаях при особо высокой концентрации указонов может возникнуть новый нейтрон. В этом случае происходит распад ядра администрария на две части, каждая из которых начинает испускать огромное количество указонов и очень быстро достигает массы в 312 единиц и более.
Вообще свойство указонов при высоких концентрациях порождать нейтроны, породило у ученых интересную гипотезу о самозарождении администрария в результате накопления критической массы указонов. Сейчас ученые обрабатывают информацию, чтобы вычислить эту критическую массу.
Институт Общественная экспертиза провел опрос населения Российской федерации об отношении к ЕГЭ. Опрошено 1176 человека в 19 субъектах Федерации, в 109 населенных пунктах. В данном опросе респондентам было предложено выразить свое отношение к формам оценки знаний выпускников общеобразовательных школ и абитуриентов вузов. Были предложены для оценки три формы: ЕГЭ, прежняя форма выпускных экзаменов и прежняя форма вступительных экзаменов. Также респондентам было предложено выразить свое мнение по поводу возможностей использования ЕГЭ в борьбе с коррупцией: "Позволит ли сократить Введение Единого государственного экзамена взяточничество, коррупцию при аттестации выпускников и приеме в высшие учебные заведения?"
Прежде укажем, что по отношению к ЕГЭ более трети опрошенных затруднились выразить к нему свою позицию. ЕГЭ относительно сложный, специфический предмет оценивания. Респонденты осторожно отнеслись к его оценке. Вместе с тем, следует учитывать, что вопрос вполне в пределах компетентности аудитории. 91% опрошенных имеют среднее образование, 44% опрошенных имеют в семье детей до 18 лет. Почти все прошли процедуры выпускных экзаменов, а большинство и процедуры вступительных экзаменов. Для многих вопрос затрагивает семейный интерес. Поэтому, если население плохо информировано о ЕГЭ, то это скорее может рассматриваться как недочет в работе Минобразования и СМИ. Среди тех, кто уклонился от оценки, какую-то часть составляют респонденты, которые не смогли для себя полноценно соотнести плюсы и минусы такой формы аттестации и нуждаются в развернутых аргументах.
Примерно поровну (по трети опрошенных) разошлись положительные (30%) и отрицательные (28%) оценки ЕГЭ. В тоже время, почти половина опрошенных настроена положительно на сохранение прежних форм выпускных экзаменов общеобразовательной школы (49%) и вступительных экзаменов в вузы (50%). Негативные оценки прежних форм выпускных экзаменов выставили 22% опрошенных, вступительных экзаменов в вузы 19% опрошенных. Таким образом, заметно преобладает в общественном мнении позиция на сохранение прежних форм аттестации знаний учащихся.
Куда более единодушна оценка возможностей ЕГЭ как анти-коррупционной меры, как формы борьбы с взяточничеством. Лишь четверть опрошенных (24%) выразили надежду, что ЕГЭ позволит сократить взяточничество. Напротив, более половины опрошенных (58%) не верят в возможности ЕГЭ как анти-коррупционной меры. Кстати, и доля затруднившихся в ответе на такую постановку вопроса составила 18%. Видимо, речь идет уже не столько об отношении к ЕГЭ, сколько о пессимистичном отношении населения к возможностям ограничения коррупции в нашей стране, к какой бы сфере она не относилась.
Нечаев Валерий Яковлевич - профессор социологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова; заведующий лабораторией проблем развития образования; руководитель Института Общественная экспертиза.
Просто о сложном...
Коллекция мнемонических правил
Индикаторы
И от кислот краснею, словно от стыда,
Но я бросаюсь в воду без оглядки,
И тут уж не заест меня среда
(метиловый оранжевый)
Но он перетерпит без вздоха и плача,
Зато в щелочах у фенолфталеина
Начнется не жизнь, а сплошная малина!
Вещества
Почему ты бледный?
- Потому я вредный -
Что нагрев мне вредный.
Воду поднеси мне,
Снова стану синим.
Наливаешь крепкий чай,
Хорошенько сахарозу
в чашке ложкой размешай.
Виноградную глюкозу
И медовую фруктозу
и молочную лактозу
любит взрослый и малыш.
Но крахмалом и клетчаткой,
Что совсем-совсем несладки
Тоже нас не удивишь.
Так устроена природа -
Это тоже углеводы.
Разное
Правило Марковникова
Найдешb ли справедливость тут
Где действуют двойные связи:
Где много - там еще дадут,
Где мало - там отнимут сразу!
Правило Клечковского
Нас арифметикой банальною
не мучай
Над нами лишь Клечковский
господин,
А он сказал, что 3+2
получше
Чем, например, 4+1
Принцип Паули
Нас в атоме непросто счесть,
Жвиженьем живы мы, движеньем,
Но всеж отличен каждый здесь
Лица необщим выраженьем.
Правило Хунда
Ты приглядись, решив присесть
К местам трамвайного вагона:
Когда ряды пустые есть,
Подсаживаться нет резона.
Функциональные группы
Чем отличаются спирты -
В них углерод и гидроксид,
И каждый спирт легко горит.
Он может быть велик и мал,
Предельный или непредельный.
Но это разговор отдельный.
Но группа C(H)O их выдаст.
Известных "лиц" невпроворот.
В кислотах - группы карбоксильные,
Но все кислоты здесь - несильные.
Но это тоже ничего…
Горит прекрасно ацетон,
И растворитель - тоже он.
А между прочим, он - эфир,
Он из кислот и глицерина.
Такая вот у нас картина...
Строение атома и периодический закон
Он бывает тут и там.
Свет зажег, нагрел утюг
... - наш лучший друг.
Если в атом он попал -
То, считай, почти пропал:
Он с утра и до утра
Носится вокруг ядра.
С массою внушительной.
А таких, как он, отряд
Создает в ядре заряд.
Лучший друг его - нейтрон.
Догадались? Он - ...!
А потому сижу в ядре и ни гу-гу.
А то еще подумают: шпион.
А я нейтральный и зовусь ...!
Откровенно простовато
Совершенно "неделимым"
Называли греки атом.
Но теперь твердит наука:
Атом - непростая штука
И устроен он хитро.
В центре - плотное ядро,
А вокруг, как роем мошки,
Пляшут электроны-крошки…
В электронных облаках,
Как кораблик на волнах,
Плыть стремится каждый атом
По своим координатам
В Менделеевской таблице.
Дочитаем всю страницу…
Имена координат
Даст отгадка двух шарад.
I.
Три буквы плода треугольного,
Две буквы от стола, от школьного,
"П" между этими фрагментами…
Все вместе - столбик с элементами!
II.
Птичий мех, но не пух,
и без букв последних двух,
Плюс раствор для смазки ссадин,
что сажают дети за день;
Вместе - ряд горизонтальный
получаем моментально.
И не только химия
Рыбы, амфибии, рептилии
БУТКЕВИЧ Сергей
Драконовский размер
Обитающие в Индонезии на островах Комодо,Ринтжа,Падар и Флорес,дракон комодо самой большой ящерицей на Земле.Самцы достигают длины 2,25 метра и весят около 59 кг.Самая большая особь имела длину 3.10 м,а весил 166 кг.
Переполненные пляжи
Зелёная черепаха живёт у побережья Южной Америки,Каждый год она проплывает 2200 км в Атлантическом океане,чтобы достичь острова Вознесения,где выводит потомство.Иногда за одну ночь на берег острова выходят 40 000 черепах.
Папа или мама?
Самец морского конька опровергает все законы природы,рождая потомство. Мать откладывает яйца в сумку на животе отца.Сумка,содержащая иногда до 200 яиц,раздувается так,словно самец беременный,Через 4-6 недель вылупившиеся из яиц детёныши выскакивают из живота папы.
Гигантская черепаха
"Голиаф"-самая большая черепаха в мире.Этот галапагосский экземпляр безбедно живёт в заказнике штата Флорида (США). Он весит 385 кг,имеет рост 68.5 см,длину 135.5 см и ширину 102 см.Достигнув всего 35-летнего возраста,он продолжает расти.
Долгожители
Самец черепахи-марион,обитавший на Сельшеёских островах,побил все рекорды,прожив 152 года.Погиб он случайно в 1918 году.
Бульк!
Некоторые лягушки и жабы втягивают глаза внутрь, чтобы протолкнуть ими пищу изо рта в желудок.
Летающая ящерица
Летающие ящерицы, такие как летучий дракон, спасаются от опасности и настигают добычу, перескакивая с дерева на дерево. "Крыльями" ящерицы являются складки кожи, натянутые на длинные рёбра, которые выдвигаются в сторону. Они играют роль парашюта и создают впечатление, будто бы ящерица летит.
Подводные сказки
Все рыбы душат жабрами, добывая кислород из воды. А необычная двоякодышащая рыба, обитающая в ряде Африки и Австралии, может дышать кислородом воздуха при помощи лёгких, когда водоём пересыхает.
Скользкие и ползучие
Анаконда, самая тяжёлая змея в мире, обитает в Южной Америке и на островеТринидад, её вес достигает 230 кг.
Материал подготовил БУТКЕВИЧ Сергей
Подписаться на рассылку "Интересные факты науки" можно
здесь.
Это любопытно
Новый элемент - АДМИНИСТРАРИЙ
Ученые одного из научно-исследовательских центров недавно открыли самый тяжелый химический элемент, известный науке, и назвали его Администрарий (Ad).
ЕГЭ В ОЦЕНКАХ ОБЩЕСТВЕННОГО МНЕНИЯ
Валерий НЕЧАЕВ
В течение ряда лет Министерством образования проводится эксперимент по введению Единого государственного экзамена (ЕГЭ) по аттестации выпускников общеобразовательной школы и использованию результатов ЕГЭ при конкурсном зачислении в вузы вместо вступительных экзаменов. Предполагается также, что по результатам ЕГЭ будут выдаваться денежные сертификаты выпускникам, по которым они будут оплачивать продолжение своего образования. Кардинально меняется, таким образом, финансирование вузов. Сначала этот эксперимент охватывал лишь несколько регионов и вузов России. В следующем году намечается введение ЕГЭ по всей России. Среди аргументов по внедрению ЕГЭ представители Министерства образования указывали на использование этой меры как средства ограничения коррупции (взяточничества) при приеме в вузы. Вместе с тем, ряд руководителей вузов, определенная часть учителей, представители общественности выражали сомнение и несогласие по поводу ЕГЭ как по методике его проведения (тестирования), так и по использованию результатов ЕГЭ в конкурсном отборе в вузах.
При перепечатке ссылка на источник желательна!
Вы читаете третий номер "МИРа ХИМИИ". И я надеюсь, что наш журнал становится лучше с каждым номером. Все замечания читателей, полученные по почте, мы принимаем к сведению, ведь журнал - в первую очередь для читателей. Мы наконец-то определились с тематической линией журнала - с сентября он будет носить статус "научно-популярного". Впрочем и сейчас он вполне научный, и вполне популярный: В этом номере Вы сможете узнать много интересного по истории химии (например, про Владимира Ипатьева), истории и свойствам веществ, в частности витамина С. (Мы продолжаем серию публикаций про "аскорбинку"). Продолжается и лекарственная тема. Для учеников и учителей будут интересны мнемонические правила (мнемоника - наука о запоминании). Как всегда в номере раздел "Химики шутят" - там, кстати, рассказ, который даст повод и посмеятся, и вспомнить строение атома. Кроме того, мы начинаем публикацию любопытных фактов науки.