Длинная цепь биохимических превращений глюкозы началась. Она насчитывает десятки химических преобразований постепенно расщепляемой молекулы исходного соединения. Но нас в данном случае интересует конечный результат. При полном окислении одной молекулы глюкозы синтезируется тридцать восемь молекул аденозинтрифосфорной кислоты.
Вот теперь становится понятным, почему в головном мозгу энергия нарабатывается главным образом путем окисления глюкозы, путем дыхания. При таком способе ее образуется особенно много. Процесс мышления сопровождается значительной затратой энергии в самом прямом смысле этого слова.
И снова загадки
"Обмен белков нервной ткани изучен еще недостаточно". Так начинается глава учебника для студентов медицинских институтов, учебника современного, солидного, неоднократно переиздававшегося и написанного известными советскими учеными. Это вступление довольно точно отражает состояние дел. Но в то же время благодаря успехам молекулярной биологии исследователи многое узнали о самых интимных сторонах жизни клетки. Установлено, что вся информация о живой клетке записана в молекулах ДНК, что ген — это участок ДНК, кодирующий одну полную полипептидную цепь и что белки — это "молекулярные инструменты", с помощью которых реализуется вся генетическая информация. Говоря житейским языком, "молекулярные инструменты" — это белки, которые есть у родителей и обязательно будут у потомства.
Но кое-что об обмене белков в нервной ткани нам известно. Если стимулировать активность нервных центров коры головного мозга, в них усиливается распад белков. Биохимики в таком случае говорят, что увеличился аминный азот. Даже функциональные изменения нервной деятельности сопровождаются химическими превращениями белков.
Для иллюстрации этого проведем опыт. Возьмем обыкновенных домашних кошек и определим в их мозгу содержание аминного азота. Оно будет различным в разных отделах мозга. Затем с помощью специальных приспособлений на определенный период времени закроем кошке глаза, чтобы она не могла смотреть. В участках, которые связаны с процессами зрительного восприятия, содержание аминного азота понизится. Кошки временно потеряли зрение, и определенным участкам мозга приходилось меньше работать. Во всех остальных отделах мозга зрячих и незрячих животных содержание аминного азота было одинаковым.
Стоит снять приспособления, кошки прозреют, и содержание аминного азота в соответствующих отделах мозга становится таким же, как до начала опыта.
Повышается активность животных и человека, увеличивается выделение аммиака в нервной ткани. Это хорошо наблюдать у животных, которые способны впадать в зимнюю спячку. Спит животное, аммиака в нервной ткани образуется меньше. Животное проснулось, и уровень аммиака незамедлительно возрастает. Аммиак — соединение довольно-таки ядовитое, и организм старается от него побыстрее избавиться. В головном мозгу сравнительно много так называемой глют-аминовой кислоты. Аммиак связывается с ней и образует новое вполне безвредное химическое соединение, которое называется глютамином.
Вообще говоря, глютаминовая кислота занимает особое место в деятельности головного мозга. Особое, но не очень ясно какое. Исследователи определили, что до 80 процентов аминного азота образуется в нем за счет глютаминовой кислоты.
Если белки головного мозга довольно "подвижные" соединения и быстро отвечают на функциональные изменения нервной системы, то липиды мозга значительно более консервативны. Можно взять мышей и длительное время кормить их конопляным маслом. В результате такой диеты состав липидов в печени, кишечнике животных, в подкожном жире изменится. Среди липидов животного происхождения можно будет найти и растительные. А вот состав липидов в нервной ткани будет сохраняться при различном количестве и качестве жиров в съедаемой пище. Чем объясняется такая устойчивость липидов мозга, пока непонятно.
Еще меньше, пожалуй, мы знаем о механизме действия гормонов, которые образуются в мозговом придатке — в гипофизе. Как известно, гипофиз прикрепляется тонкой ножкой к основанию мозга. Связь с мозгом у него самая прямая. Вырабатываемые гипофизом гормоны — это биологически очень активные вещества сложного химического строения.
Гипофизарный гормон роста способен вызвать увеличение размеров и веса тела. У карликов этот мозговой придаток недоразвит. Необычайно высокий рост часто связан именно с повышенной активностью гипофиза в молодом возрасте. Гормон роста, выделенный из гипофиза человека и обезьяны, близок по своему химическому составу, структуре и свойствам.