Lenindzher Основы биохимии т.1 (1128695), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Хираяьиые мопехупы. А Если агам угдерояа связаи с четырьмя разными группами ипи атомами [А, В, Х, Уй го посиедиие могут быть рис п епожеиы двумя щю сабам и; при эхом образуются две структуры, представив ющие собой иссовмесгимые зеркальные отражения друг друга. Такой атем угпероца является асиммегричесхим; ои называется хирадьиым атомом, иии хираяьиым центром Б. Когда агам угперада связав только с тремя различными группами иди атомами, возмажиа лишь одиа прасграисгвеииая конфигурация: такая молекула является с иммет ричее хай иди ах ирадьиой. В этом спучае маасхуяу также можно представить «ах два зерхадьиых агражеихш,поторые,одиахо,савмесгимы друг с другом.
Если молекулу. изабражеииую ив рисунке спев», повернуть против часовой стрелки (ась врагцеиия проходит сверху вниз через атом Ай го оиа совмесгигся с маиехуяой,изабражеииой справа. В. Алании прелатаачяс г собой хиразьиую моп сауду, цасхапьху цеиграяьяый атом у| перода в ией свяэаи с четырьмя разными замесгигваями: ага допускает сущесгвоваиие двух структур, предсгавпяющих иесовмссгимые между собой зерхиахи ые огражеиия друг друга. Две разные хирапъиьж формы аяаиииа называют Р-апаиииом и Е-апаиииом.
Вопрос о физическом смысле букв О и Е. испапвзуемых дпя абазиачеиия хираявиых форм асиммегричссхих мопехуи, рассмагриваегая в гд. а ГЛ. 3. СОСТАВ ЖИВОЙ МАТЕРИИ: БИОМОЛЕКУЛЫ 65 Приблизи- тельное число раз- вичныз ви- дов моле- «ул Содср- жвние, ',, (но весу! 70 !5 ! ) 3000 5 20 СООН СООН НзС С!.!2 НН2 Е влепив НН2 0-еленин 20 3 тет вимолярная смесь двух энантиомеров. Разделить зти две хнральные формы в такой смеси можно лишь при помощи специальных физических методов. В живых кдетках хиральные биомолекулы синтезируются с участием ферментов таким образом, что возникает только один из двух возможных знантиомеров. Это происходит потому, что сами моле- кулы ферментов имеют хиральную структуру. Стереоспецифнчносттч свойственная многим биомолекулам;- зто характерная особенность молекулярной логики живых клеток, которая еще раз убелительно подтверждает, что трехмерная структура биомолекул имеет чрезвычайно важное значение для их биологических функций.
Более подробно мы рассмотрим хиральные молекулы и явление стереоизомерии, когда будем знакомиться с аминокислотами (гл. 5) и сахарами (гл. ! !). В табл. 3-6 привелены основные классы биомолекул, обнаруживаемые у бактерии Елсйег!с)2)а со)), данные о вкладе каждого класса в общую массу клетки и приблизительное число биомолекул каждого Таблица З-б. Молекулярные компоненты клетки Е. сой Вода Белки Нуклеиновые кис- лоты ДНК РНК Нолисахарады Литзиды Молекулы, вы- полняютдие роль строительных блоков и промежуточные соеди- нения Неорганические ионы ЧАСТЬ С БИОМОЛЕКУЛЫ 66 1 мкм 1 мкм класса. Наибольшую часть массы клеток Е. сой, как и всех других клеток и организмов, составляет вода. На долю неорганических солей и друг их минеральных веществ прихолится лишь незначительная часть сухого веса клеток; многие из этих веществ присутствуют в клетке примерно в тех же соотношениях, что и в морской воде.
Практически все сухое вещество клеток Е. сой так же, как и всех осгальных клеток, составляют органические соединения, представленные четырьмя основными видами молекул: оелками, иуклеиновыми киг,готами, полисахаридами и лютдами. На долю белков прихолится основная часть живой материи не только в клетках Е со(г) но и во всех других клетках. Термин «протеин» (белок) происхолит от греческого слова ргогеюя, означающего «первый» или «главный».
У всех живых организмов белки являются прямыми продуктами генов и эффекторами их действия. Многие белки обладают спепифической каталитической активностью и функционируют как ферменты. Белки других типов играют роль структурных элементов в клетках и тканях. Ряд белков, присутствующих в мембранах клеток, способствуют транспорту некоторых веществ внутрь клеток и наружу. В осуществлении множества других биологических функций также участвуют белки — пожа- Рис ч-9 А Микрофотография гранул крахмала в клетке картофеля, полученная лри ломощи ска- нирующего электронного микрсскона. Ь'. Элек- тронная микрофотог рафия, на которой видна лослойная упаковка волокон иеллщлозм, ирино- лящая к форм ированинг сг руктурного каркаса клеточных стенок растений. луй, наиболее универсальные в этом отношении биомолекулы.
Пуклеинооые кислоты, ДНК и РНК, во всех клетках выполняют одни и те же функции, обеспечивая хранение, передачу и реализацию генетической информации. ДНК служит хранилищем генетической информации, а различные типы РН К способствуют ее реализации в процессе синтеза белков. Поггисахариды выполняют в основном две функции.
Одни из них, например крахмал, представляют собой различные формы запасного «г орючего», снабжающего клетку энергией, тогда как другие, паггример целлюлоза, используются в качестве внеклеточных структ уриых компонентов (рис. 3-9). Липиды, к которым относятся жиры и жироподобные вегцесгвгь во-первых, играют роль основных структурных компонентов мембран и. вовторых, служат запасной формой богатого энергией «горючего». Зги четыре наиболее важных класса биомолекул имею~ одно общее свойство: все они представляют собой относительно крупные структуры с высокими моле- ГЛ. 3. СОСТАВ ЖИВОЙ МАТЕРИИ: БИОМОЛЕКУЛЫ кулярными массами и потому называются макромолекулами.
Молекулярные массы различных белков лежат в пределах от 5000 до ! Млн.; у некоторых нуклеиновых кислот молекулярные массы достигают нескольких миллиардов; полисахариды, например крахмал„ также имеют высокие молекулярные массы порядка миллионов. Размеры отдельньп липидных молекул значительно меньше (мол. масса 50-!500). Однако обычно липидные молекулы объединяются друг с другом и образуют очень крупные структуры, которые включают тысячи молекул и функционируют, по существу, как мак ром опек улярные системы (такая система служит, в частности, «основой» клеточньп мембран). Таким образом, мы можем отнести подобные липидные структуры также к макромолекулам. 3.7.
Макромолекулы образуютсв из небольших молекул, играющих роль строительных блоков Мы уже убедились (см. гл. !), что, хотя в живых организмах содержится множество различных белков и нуклеиновых кислот, построение этих сложных структур основано на весьма простых принципах. В качестве строительных блоков, из которых состоят все белки и нуклеиновые кислоты, используются простые молекулы; число зтих молекул невелико, и они имеют одно и то же строение у всех видов организмов. Молекулы всех белков, представляющие собой длинные цепи, построены всего нз 20 разньп аминокислот, расположенных в той или иной линейной последовательности. Аналогичным образом длинные, напоминающие цепи молекулы нуклеиновых кислот у всех организмов построены из небольшого числа нуклеотидов, образующих различные последовательности.
Белки и нуклеиновые кислоты являются информационными лтцромолскулами; каждый белок и каждая нуклеиновая кислота несут опрелеленную информацию, закодированную в послеловательности строительньп блоков. 3 часток цепи ЛИК вЂ” иа- Участок молеформаццоццсй молекулы кулы цс.злзолозы Рвс. ЗИО. Пааледовсхельвоаглазровхельвых блоков в влформецвалвых в цевлфарме- цловлых мекромалекулех, Букввмв А, Т, О в С абозлячелы четыре оевовелля в ДИК -ввфор- мационной мекромолекуле.
О!с- глкиозе, во- вхорямгцеяся структурная един лце в молекуле целлмлозьс косарев ве аолерцвз гсвеглчеакой ввформвцвв. Полисахариды также состоят из большого числа строительньп блоков. Крахмал и целлюлоза, например, представляют собой длинные цепи строительных блоков одного типа, а именно сахара глюкозы. Поскольку полисахариды построены из структурных единиц только одного типа или из чередующихся единиц двух типов, они не могут нести заколированную генетическую информацию (рис.
3-10). Таким образом, более 904 сухого органического вещества в живых организмах составляют тысячи разнообразных макромолекул, построенных всего лишь из трех-четырех десятков различных ан- 1 А 1 Т С ! С 1 Т 1 А 1 1 Т 1 А Т 1 С1с Яс 1 Яс 1 С1с 1 С1с 1 Яс 1 С1с 1 С1с 1 С1с 1 С1с 1 С1с 1 Яс 1 С1с 1 С1с 1 С1с чАсть 1.
БНОмолекулы бб !и-группы вылелены красным цветом) 7 ЩЧ вЂ” С вЂ” Н Аопврегинонля СН Аргкнин кислоте 20 аминокислот СООН 1 НН вЂ” С вЂ” Н $ Алании СООН 1 Нлн — С вЂ” Н ! СООН Н,Х вЂ” С вЂ” Н 1 Сорин СНлОН СНл СООН Нтн — С вЂ” Н 1 НР— СН Ь, СООН 1 Н,Н вЂ” С вЂ” н 1 Н-С вЂ” ОН Треонии ! Сн, СООН Нлн — С вЂ” Н 1 Глутаминоенк НН С=НИ 1 Ннл кислота 91л СООН СООН 1 Щч — С вЂ” Н 1 СООН 1 Нтн — С вЂ” Н ! 11иотеин СНл Лейлин С ~СН СООН Н,Н вЂ” С вЂ” Н СН, С вЂ” нн Ги л 1 ЪН НС вЂ” Н ОООН 1 Н,Н-'-С вЂ” Н ! Н-С-СН л СН, и г СН Н,Н вЂ” С вЂ” Н 1 Сн, СООН 1 ЩΠ— С вЂ” Н СООН 1 ЩЯ вЂ” С вЂ” Н Асперагин Снк 1 О С вЂ” НН Тирании СООН Нт~ НН иетионин Б 1 СН, СООН н,н — С вЂ” н 1 СН, С СН ХН Триптофлн Н С вЂ” СН Пролин СООН 1 Нлн — С вЂ” Н 1 СН СООН Щ~ — С вЂ” Н 1 СНл Гл)чампи СООН 1 Нкн С вЂ” Н Глннин ствам строительных блоков.
В белках строительными блоками служат 20 различных аминокислот; все они содержат карбоксильную группу и аминогруппу, которые связаны с одним и тем же атомом углерода. Аминокислоты отличаются друг от друга строением только одной части молекулы, а именно боковой группы, обозначаемой обычно символом К !рис. 3-11,А). Все нуклеиновые кислоты образуются нз восьми различных повторяющихся структурных единиц — нуклеоиидов; четыре из них играют роль структурных еди- дов простых органических молекул.
Поэтому, чтобы понять структуру биологических макромолекул и некоторые организационные принципы биохимии, нам необходимо знать строение и свойства сравнительно небольшого числа органических соединений. На рнс. 3-1! показана структура биомолекул, относящихся к разным семей- — строительных блоков белков 3.8. Молекулы, используемые в качестве строительных блоков, имеуот простую струкчуру СООН 1 Нлн — С вЂ” Н СН 1 Сн, СН, 1 1 1ЧН, ГЛ. 3. СОСТАВ ЖИВОЙ МАТЕРИИ: БИОМОЛЕКУЛЫ Рис. 3-) ). Первичные биомолекулы, игракилие роль основных строительных блоков, лредст авва юг собой как бы буквы биохимического алфавита. На атом рисунке иоказаиы 20 аминокислот (и). из которых лостроены белки всех организмов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
