Йєнс К. Скоу не просто відкрив фермент. Він виявив механізм, який змушує нервові клітини генерувати імпульси, а м’язи скорочуватися. Без цієї крихітної біологічної машини ваші думки не могли б переходити від одного нейрона до іншого. Ваше серце не билося б.
Скоу народився у Лемвізі, Данія, 8 жовтня 1918 року. Він помер у Орхусі 28 травня 2018 року. Більшість життя він був біофізиком і викладав в Орхуському університеті. Але його спадщина ґрунтується на одному монументальному прориві: відкритті натрій-калієвої АТФази (Na+-K+ АТФази).
Це відкриття принесло йому Нобелівську премію з хімії 1997 року. Він розділив цю честь з Полом Д. Бойєром та Джоном Е. Вокером. Однак, якщо інші дослідники описували принцип роботи АТФ, то Скоу виявив сам насос, який приводить цей процес у дію.
Від нервів до мембран крабів
Скоу вивчав медицину у Копенгагенському університеті. Ступінь доктора наук він отримав у Орхуському університеті у 1954 році. Його дослідження не з’явилися на порожньому місці. Вони спиралися на роботи сера Алана Ходжкіна та Річарда Кейнса.
Ці англійські вчені спостерігали за рухом натрію та калію через нервові клітини. Вони помітили щось дивне. Коли нейрон генерував імпульс, іони натрію спрямовувалися всередину. Щоб підготувати клітину до наступного сигналу, ці іони необхідно виштовхнути назад.
Це було пасивним процесом. Він йшов проти природного потоку. Концентрація натрію була вищою зовні клітини, ніж усередині. Переміщення його назад усередину потребувало енергії. А саме – енергії аденозинтрифосфату (АТФ).
Скоу поглибив це дослідження. Наприкінці 1950-х років він висунув радикальну ідею. За переміщення молекул через клітинну мембрану відповідає фермент. Мембрана – це не просто бар’єр. Це активний транспортер.
Він перевірив цю теорію, використовуючи мембрани нервових клітин крабів. Краби були обрані через їхні великі та доступні нерви. Результати були незаперечними. Він ізолював фермент, який зараз відомий як Na+-K+ АТФаза.
Як саме працює насос
Цей фермент знаходиться у плазматичній мембрані тварин клітин. Він діє як суворий воротар.
Він активується при виявленні певних умов. Зовнішній калій запускає його. Внутрішній натрій забезпечує енергією. Як тільки він включається, він виконує невблаганний цикл:
- Він викачує натрій із клітини.
- Він затягує калій у клітину.
Цей обмін підтримує критичний баланс. Усередині клітини концентрація калію залишається високою, а натрію низькою. Зовні ситуація обернена. Цей градієнт не опціональний. Він необхідний життя.
Фермент викачує натрій із клітини і затягує калій всередину, тим самим підтримуючи високу внутрішньоклітинну концентрацію калію і низьку концентрацію натрію проти навколишнім середовищем.
Відкриття Скоу як пояснили природу нервових сигналів. Вони виявили фундаментальний клас біологічних машин. Інші ферменти працювали аналогічно. До них належали іонні насоси, які контролюють скорочення м’язів.
Чому це важливо для вас
Ви можете запитати, чому нерви крабів мають значення для людини. Вони мають значення, оскільки біологія консервативна. Натрій-калієвий насос у вашому мозку працює так само, як той, який Скоу вивчав на крабах
