Нобелевской премии 1997 года по химии удостоены Пол Бойер (США), Джон Уокер (Великобритания) и Йенс Скоу (Дания) за работы по биоэнергетике живой клетки.
Уже более полувека известно, что все преобразования энергии во всех живых организмах, от бактерии до человека, идут через молекулу аденозинтрифосфата (АТФ). Ее называют энергетической валютой организма. Энергия запасается в химических связях, которыми в молекуле закреплены три фосфатные группы. По команде специального фермента последняя, концевая, группа может отщепляться, и при этом выделяется энергия, которая идет на любые нужды клетки, например, на построение белка или на сокращение мышечных волокон. Отщепленная фосфатная группа затем снова присоединяется за счет энергии съеденной пищи (у животных) или солнечного света (у растений). После этого "заряженная" молекула АТФ опять готова отдать свою энергию на полезное дело.
Бойер и Уокер выяснили строение фермента АТФ-синтазы, который синтезирует молекулы АТФ, и механику его работы. Оказалось, что молекула фермента имеет круглую форму и во время работы вращается, захватывая нужные для синтеза "детали" и выпуская готовые молекулы АТФ. За каждый оборот выпускаются три молекулы АТФ. Вращение идет за счет потока ионов водорода из клетки наружу, почти как в водяной мельнице. Эти теоретические построения недавно были блестяще подтверждены группой японских ученых: они прицепили к молекуле фермента длинное белковое волокно и непосредственно увидели под микроскопом, как оно стало вращаться.
Датчанин Йенс Скоу изучал другую сторону круговорота АТФ: фермент натрий-калиевую АТФазу. Он открыл этот фермент еще в 1957 году и практически всю свою профессиональную жизнь посвятил его исследованию. Натрий-калиевая АТФаза, используя АТФ, перекачивает ионы натрия из клетки наружу, а калия - внутрь. На каждые три иона натрия, вынесенные из клетки, внутрь закачиваются только два иона калия. Поэтому между "нутром" клетки и окружающей средой создается разница потенциалов, а за ее счет идут очень многие процессы, жизненно важные для клетки и всего организма. Это и электрическая активность нервных клеток, и сокращение мышц, и прием извне питательных веществ - глюкозы, аминокислот... Натрий-калиевый насос участвует и в регулировании объема клетки: если он прекращает свою работу, клетка вздувается.
