Существует множество разных ферментов, и у каждого из них своя особая структура, назначение которой — ускорять свою особую реакцию. Но из всех возможных ферментов в большинстве клеток присутствует только один или несколько. Ферменты — главное (хотя и не единственное) решение загадки, почему химические процессы в клетках не протекают все одновременно и не мешают друг другу.
Итак, молекулы ферментов — штука просто фантастическая. Подобно тому как лапы гепарда великолепно сформированы для быстрого бега, ферменты великолепно сформированы, чтобы ускорять определенные химические реакции. Каждый фермент — только какую-то одну. Как же они сумели приобрести свою восхитительную форму? Быть может, их высек какой-нибудь божественный молекулярный скульптор? Нет. Они образовались тем же способом, что и растущие кристаллы, только немного усложненным. Перед нами еще один пример самосборки.
Каждая белковая молекула — не что иное, как цепочка из более мелких молекул, называемых аминокислотами. Существует множество различных аминокислот, но в живых организмах встречаются только 20. У каждой аминокислоты есть название, и я мог бы перечислить здесь все 20, но не будем забивать себе голову. Их 20 — и это все, что нам сейчас нужно знать. Любая молекула белка напоминает ожерелье с бусинами из аминокислот (только ожерелье расстегнутое, а не замкнутое в кольцо). Различия между белками коренятся в точной последовательности бусин, каждая из которых взята из набора, содержащего 20 их разновидностей — 20 различных аминокислот.
Как вы помните, кристаллы соли растут благодаря тому, что плавающие в воде «кусочки пазла» распознают своих «соседей» на наружной стороне кристалла и встраиваются на свое место. Ну а теперь представьте себе, будто «бусины» белкового «ожерелья» — это пазл с двадцатью типами деталей. И некоторые детали соединяются с другими, расположенными где-то в той же самой цепочке. В результате такого самозащелкивания, происходящего между различными участками одной цепи, она сворачивается, приобретая свою специфическую форму. Как шнурок, завязывающий сам себя в причудливый узел.
Но ведь прежде я охарактеризовал молекулу фермента как замысловатый ком с выступами и углублениями. Не слишком похоже на цепочку, верно? И тем не менее это она. Дело в том, что любая аминокислотная цепь склонна, изгибаясь, складывать сама себя в определенную трехмерную структуру. Подобно, как я уже сказал, самостоятельно завязывающемуся в узел шнурку. Наш «комок с шишками и впадинами» — не что иное, как запутанный клубок, в который цепочка сама себя упаковала. Ее звенья притягиваются к другим, строго определенным, звеньям и присоединяются к ним на манер кусочков пазла. Наличие таких «застежек» гарантирует, что каждая цепь любой конкретной разновидности будет, сворачиваясь, принимать неизменную форму — с одними и теми же выростами и ямками.