Lenindzher Основы биохимии т.1 (1128695), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Дли живай материи характериы некоторые отличительные особенности Одна из наиболее примечательных особенностей живых организмов-это их сложность и высокая степень организации. Они характеризуются усложненным внутренним строением и содержат множество различных сложных молекул. Живые организмы представлены миллионами разных видов. тогда как окружакяцая нас неживая материя — глина, песок, камни, вода- состоит из неупорядоченных смесей сравнительно простых химических соединений.
Вторая особенность живых организмов заключается в том, что любая составная часть организма имеет специальное назначение и выполняет строго определенную функцию. Это относится не толька к макроскопическим структурам и, в часпюсги, к органам, таким, как сердце, легкие или мозг, но и к михроско- пическим внутриклеточным структурам, таким„как клеточное ядро. Даже индивидуальные химические соединения, содержащиеся в клетке, например белки или липиды, наделены специальными функциями.
Поэтому вполне правомерен вопрос о том, для какой цели понадобилась живому организму та или иная молекула или химическая реакция, тогда как спрашивать о функции различных химических соединений, входящих в состав неживой материи, абсолиэтно бессмысленно. Третья особенность живого. благодаря которой мы ближе подходим к сути жизненных процессов, состоит в том, что живые организмы обладают способностью извлекать, преобразовывать и испольэовать энергию окружающей их среды- либо в форме органических питательных веществ, либо в виде энергии солнечного излучения. Эта энергия позволяет организмам создавать собственные богатые энергией сложные структуры и подперживать их целостность.
Кроме того, за счет этой энергии организмы выполняют механическую работу при передвижении; она также дает возможность осуществлять перенос различных веществ через мембраны. Живые организмы никогда не бывают в состоянии равновесия -это касается как процессов, идущих в самих организмах, так и их взаимодействия с окружающей средой. Неживая материя, напротив, неспособна к целенаправленному использованию энергии для полдержания своей структуры и выполнения работы. Предоставленная самой себе, она постепенно раз- Гл.
| БЙОхимия- мОлекуляРнАя лОГикА жиВых ОРГАнизмОВ 13 1.2. Биохимия стремится понять природу жиВОГО состояния Рис. 1-1 Некоторые характерные особенности живой материи- «признаки жюнив. А Попе- речный срез фотосинтезирующей «летки, на ко- тором видна ее тонкая и сложная структура: темные образования-это хлоропласты, содер- жащие тысячи молекул хлорофилла, ориентиро- вана ьж так, чтобы онн могли улавливать со- лнечную энергию. Б.
Длинный «оботок бабочки брюкника в результатедлигевьной биологиче- ской эволюции ещзался приспособленным к из- влечению нектара ю цветков с длинным растру- бом. В. Дельфины, питающиеся мелкой рыбой, преобразуют «имичсскую энергию пищевык продуктов в мощные импульсы мышечной энер- гии Г Биологическое сомовоспроиэвеление происходите почти иле«льнов точностью рушается и со временем переходит в неупорядоченное состояние; при этом устанавливается равновесие с окр>жаюшей средой.
Но самая поразительная особенность живых организмов — это их способность к точному самовоспроизведению — свой- ство, которое можно считать поистине квинтэссенцией живого состояния. Известные нам смеси вешеств, входяшие в состав неодушевленных предметов, не проявляют способности к росту и воспроизведенинэ, обеспечиваюшему сохранение из поколения в поколение одинаковой формы, массы и внутренней структуры этих предметов. Мы можем спросить теперь: если живые организмы состоят из безжизненных молекул, то почему же тогда живая материя столь радикально отличается от неживой, которая тоже состоит из неодушевленных молекул? Почему живой организм представляет собой нечто ЧАСТЪ 1.
БИОМОЛЕКУЛЫ большее, чем сумму своих неживых компонентов? Философы когда-то объясняли зто тем, что живые организмы наделены таинственной и божественной жизненной силой. Но зта доктрина, получившая название йинзализма, была отвергнута современной наукой, которая пытается найти рациональное и прежде всего доступное проверке объяснение происходящих в природе явлений. Биохимия как наука свою главную задачу видит в том, чтобы определить, каким образом неживые молекулы, составляющие в своей совокупности живые организмы, взаимодействуют друг с другом, нодлерживая живое состояние и обеспечивая его воспроизведение.
Разумеется, биохимия позволяет получать важную информацию, находящую применение в медицине, сельском хозяйстве, пищевой промышленности и производстве, однако конечная ее цель заключается все же в познании тайны жизни во всех ее конкретных проявлениях. Молекулы, из которых состоят живые организмы, подчиняются всем известнььм законам химии, но, кроме того, они взаимодействуют между собой в соответствии с другой системой принципов, которой мы можем дать общее название-молекулярная логика живого сосвзояния.
Эти принципы вовсе не обязательно представляют собой какие-то новые, ло сих пор еще неизвестные нам физические законы илн силы. Их следует рассматривать скорее как особую систему закономерностей, характеризующих природу, функции и взаимодействия биолюлекул, т.е. таких молекул, которые входят в состав живых организмов. Посмотрим з.еперь„сумеем ли мы сформулировать какие-либо важные принципы молекулярной лоз.ики живого состояния. Большинство химических компонентов живых орт анизмов представляют собой органические соединения, т.е. соедн- Рис 1сх А. Схематическое изображение участка молекулы ДИК, состовзнсй из нуклсотилных строительных блоков четырех пжо», располо- женных в опрелеленной послсловвтсльиссти. Б. Схематическое изображение участка молекулы белка, построенной из распозивкснньж в опрсле- ленной псслеловательности аминокислотных звеньев. пения углерода, в которых атомы углерода ковалентно связаны с другими атомами углерода„а также с атомами водорода, кислорода и азота.
Живая материя состоит из великого множества самых разнообразных органических соединений, причем многие из них представляют собой необычайно болыпие и сложные молекулы. Даже самые простые, мельчайшие по размеру бактериальные клетки содержат очень большое число различных органических молекул. Например. в клетке бактерии Езс)зег)с)зкз со!! (обычная кишечная палочка) насчитывается около 5000 разных видов органических соединений, в том числе 3000 раз- ГЛ. Ь БИОХИМИЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ ЛОГИКА ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ 15 личных белков и !000 разных типов нуклеиновых кислот.
Белки и нукленновые кислоты -это очень крупные и сложные молекулы Бнакромолек»ли1; точное строение известно лишь для немногих из этих молекул. В гораздо более сложном организме человека число различных белков заведомо превышает 50000. По всей вероятности, среди белков Е. сей нет ни одного, который по молекулярной структуре был бы идентичен какому-либо белку человека, хотя мне~ ие из них функционируют сходным образом.
Фактически каждый вцп живых организмов содержит свой набор белков и нуклеиновых кислот, и почти все они четко отличаются от белков и нуклеиновых кислот, принадлежащих другому виду. Поскольку существуют около 1О миллионов нилов живых организмов, легко подсчитать, что нсе эти виды, вместе взятые, должны содержать по минимальной оценке 1О" различных белков и почти столько же различных нуклеиновых кислот. Если бы биохимики поставили перед собой задачу выделить, охарактеризовать и синтезировать все органические молекулы„входящие в состав живых организмов, то это было бы совершенно безнадежным делом. Однако, как это нн парадоксально, все огромное разнообразие органических молекул в живых организмах сводится к довольно простой картине.
Это связано с тем, что все макромолекулы в клетке состоят из простых н небольших молекул нескольких типов, используемых в качестве строительных блоков, которые связываются в ддинные цепи, содержащие от 50 до многих тысяч звеньев. Длинные, похожие на пепи молекулы лезокснрибонуклеиновой кислоты 1ДНК) построены всего из четырех типов строительных блоков-деэоксирибонуклеотидов, расположенных в определенной последовательности. Белки представляют собой цепи, состоящие из 20 различных ковалентно связанных друг с другом аминокислот в низкомолекулярных органических соединений с известной структурой. Эти аминокислоты могут быть расположены в самых разных последо- вательностях и образовывать огромное множество разнообразных белков, подобно тому как 26 букв английского алфавита, расположенные в определенном порялке, составляют почти неограниченное число слов, предложений и даже книг.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
