Osnovy_biokhimii_Nelson_i_Kokh_tom_1 (1123313), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

Данное изображение молекулы РНК получено с помощью компьютерной программы ОКАБР которая способна моделировать форму внешней поверхности макромолекулы,исходя иэ вандерваальсовых радиусов всех атомов в молекуле или из параметра «исключенного объемаа,т.е. объема в который не может проникнуть молекула воды. 1.2 Химические основы биохииии 139] О (л)-циталопрам (5)-цнталоцрам Рис. 1-23. Стереоиэомеры, различаемые человеком.

а) Два стереоиэоиера харвона: (К)-карвон, выделяемый иэ масла мяты, имеет специфический мятный аромат;(5)-карвон иэ семян тмина пахнет тминои. б) Аспартаи — это искусственный заменитель сахара, поступающий в продажу под разными торговыии названиями. Вкусовые рецепторы легко отличают его от горького стереоиэоиера. несмотря на то что эти вещества различаются лишь конфигурацией у одного иэ двух хиравъных атомов углерода.

в) Антидепрессант циталопрам (Целенсатн) — селективный ингибитор обратного захвата серотонина — представляет собой рацемичесхую смесь двух стереоиэоиеров, иэ которых только (Я)-цитааопраи оказывает терапевтическое действие. Стереохииически чистый (5)-циталопраи (эсциталопраи оксалат) продается под торговым наэваниеи Лехсапро. Как можно догадатьск эффективная доза Лексапро составляет половину эффективной дозы Целексы.

СНз 1 С СН 1 1 НС СН С„ СН.— С Н 11 СН (К)-Кариии (мята) )ЧНз Н О С СНз Н 11 1 С С Н Мстнловмй эфир 1:аспартнл! -фенилалаципа (зсцартам), слзлкий ~Ь. ф К/Я-номенклатура, изложенная выше.) Напротив, при лабораторном синтезе соединения с асимметричным атомом углерода обычно образуются все возможные хиральные формы, наприиер смесь Š— и Е)-изомеров. Живые клетки создают только одну хиральную форму биомолекул, поскольку синтезируюшис их ферменты также являются хиральными.

СН 1 С СН 1 1 НС СН С Н С=СНз СН зт (3)-Караси (тмнн) 'чНз Н (1~ Н СН, 1 С НС СН 11 1 НС СН ' СФ Н Мстилаяый эфир 1 -аспартил- ГЭ-фенилалаыица, горький Стереоспецифичность, т.с. способность различать стерсоизомеры, свойственна ферментам и другим белкам н является характерным элементом молекулярной «логики» живых организмов. Если участок связывания в молекуле белка комплсментарен одному изомеру хирального соединения, он нс может быль комплсментарным другим изоформам по той жс причине, по какой левая перчатка не годится для праной [401 1.

Основы биохииии руки. На рис. 1-23 представлены два замечательных примера иллкктрирующих способность биологических систем различать стерсоизомсры. Основпыс классы химических реакций, встречающихся в биохимии, рассмотрены в гл. 13 в качестве введения перед обсуждением реакций метаболизма. Краткое содержание раздела 1.2. ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИОХИМИИ ° Благодаря многообразию связей углерода возможно существование широкого набора углеродных скелетов с различными функциональными группами, придающими биомолекулам их биологическую и химическую специфичность.

° В живых клстках встречается практически универсальный набор из нескольких сотен небольших молекул. Основные пути взаимных метаболичсских превращений этих молекул мало изменились в процессе эволюции. ° Белки и нуклеиновые кислоты представляют собой линейные полимеры, состоящие из простых мопомсрных звеньев; их последовательность несет информацию, определяю|дую трехмерную структуру ц биологические функции каждой молекулы. ° Конфигурация молекулы изменяется только с разрывом ковалентной связи.

Если атом углерода имев~ четыре различные замещающие группы (хиральный атом), то эти заместители могут располагаться в пространстве двумя различными способами, образуя различающиеся по свойствам стереоизомеры. Биологической активностью обладае~ только один стереоизомер. Конформация молекулы определяет положение составляющих ее атомов в пространстве, которое может изменяться путем вращения а~омов вокруг одинарных связей без разрыва ковалентных связей. ° Взаимодействия между биомолекулами практически всегда стереоспецифичны: они требуют точной комплементарности реагирующих молекул.

1.3. Физические основы биохимии Для обеспечения жизнедеятельности и самовоспроизведения живые организмы должны выполнить определенную работу. Реакции синтеза, протекающие в клетках, как и процессы синтеза на производстве, требуют энергетических затрат. Энергия расходуется при движении бактерии и беге спринтера на Олимпийских играх, при полете светляков и при электрическом разряде угря. Хранение и передача информации также требуют энергии, без которой богатые информацией молекулы неизбежно утратили бы свою структуру и значение. В процессе эволюции клетки создали высокоэффективные механизмы использования энергии солнечного света или топливных молекул для осуществления многочисленных процессов, протекающих с затратой энергии.

Одной из задач биохимии является описание процессов получения, передачи и расходования энергии живыми клетками в химических и количественных терминах. Превращения энергии в клетке, как и все другие процессы преобразования энергии, можно рассматривать с учетом законов термодинамики. Живые организмы находятся в динамическом стационарном состоянии, но не в равновесии с окружающей средой Молекулы и ионы в живых организмах по типу и концентрации отличаются от тех, что находятся в окружающей среде. Парамеция в пруду, акула в океане, бактерия в почве, яблоня в саду — все они отличаются по составу от окружающего их мира.

Кроме того, по достижении зрелости они поддерживают свой состав более или менее постоянным, несмотря на непрерывно меняющиеся внешние условия. Хотя характерный состав живого организма слабо изменяется со временем, популяция молекул внутри него вовсе не находится в статическом состоянии. Небольшие молекулы, макромолекулы и нэдмолекулярные структуры непрерывно си~пезпруются и распадиотся в химических реакциях, сопровождающихся постоянным оборотом вещества и энергии в системе. Молекулы гемоглобина, которые вот в этот самый момент перенося.г кислород от наших легких к мозгу, были синтсзировапы в прошлом месяце. К следующему месяцу они будут уничтожены и полностью заменены новыми. Глюкоза, которую ваш организм получил при последнем приеме пиши, 1.3 Физические основы биохимии 1«11 сейчас циркулирует у кю в кровотоке. До конца щгя эти молекулы глюкозы превратятся во что-то сше, возможно, в углекислый газ или жир и будут заменены новой глюкозой, так что сс концеггграция в крови остается более нли менее постоянной на протяжении всего дня.

Количество гемоглобина и глюкозы в крови относительно постоянно, поскольку скорость синтеза или захкпа каждого из этих веществ совпадает со скоростью нх разложения, потребления нлн превращения в другие продукты. Постошктво концентрации является результатом динамического пационарного состояния, которое далеко от равновесия. Поддержание этого стационарного состояшсл требует затрат энергии. Если клетка нс может более производить энергию, она погибает и начинает разлагаться, приходя к равнонесию с окружающей средой. Ниже мы подробнее обсудим суть понятий «с тацнонарное состояние» и «равновесие».

Организмы перерабатывают энергию и вещества из окружающей среды Систему, в которой происходи~ хилшческая ревю«ия в растворе, можно описать как сумму всех реагирующих веществ, продуктов реакции и растворителя, а также непосредственно окружающей их атмосферы, короче говоря, всего, что содержится в опрсделешюй области пространства. Система н окружающая среда вместе составляют вселенную.

Если система не обменивается веществом н энергией с окружающей средой, ее называют изолированной. Если система обменивается с окружающей средой энергией, но не обменивается материей, ее ««взывают закрытой. Если происходит обмен энергией и материей, такую систему называю~ открытой. Живой организм представляет собой открытую систему: он обменивается с окружающей средой энергией и материей. Живые организмы могут получать энергию двумя способами: 1) путем захвата нз окружаххцсй среды химического топлива (например, глюкозы) н его окисления (см. дополнение 1-3, случай 2); 2) путем поглощения солнечного света.

Первый закон термодинамики постулирует принцип сохранения энергии: при любых химических или физических изменениях общее количество энерп«и в системс остается постоянным, хотя форма энергии може~ изменяться. Клетки способны виртуозно трансформировать химическую, электромагнитную, механическую и осмотическ)зо энергию с очень высокой эффективностью (рис.

1-24). '«ь 11««ю«йсчй яы«. я«атэ«гааэш- . Со:«яйчймя«агт «г Потенциальная энергия зсс«ъи«со«кгшэ«р««11ажп«р1н«й а:км«йк«г ю«««И1 й«1«яс««к««е ъг«1««С«ы а««э«««э«еак««с« '«эн м э , .'МСХШ1 1«~яас~я фаовщ «хааа,'пощоклй и, «»лйа'«'рм*с«%;кяа «1жаяс'йзза Превращения энергии направлены на совершенно работы «ф ;«эч«э««« в Снижение уш«рядоченностя (рост энтропии) а окружающей среде Н рк«у;Иэгассзы««ЭВбО««««эжй об1«»э»лом,*э МБС«гехэа «'Уя«ээо про«г«од ~ел .З««а"ур«)м, '««г) 1)ау «««аодяэах т«я««Май««а' м«)««оку э«' СС)Ь")Э«) 1э',,-Бгй); 1«11'.О~ Повышение упорядоче««пасти (аятроояя) а системе ар«а»««в асчйаст«я««1«бра»уют. 41оэ п«мй1«нь««' М«)фО1«»1а««М««э««ю эаяф«юбя«аъ(«ай ДНК«РНК Рис.

Характеристики

Список файлов книги