ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ЖИЗНЬ КЛЕТКИ Нуклеиновые кислоты управляют синтезом белков из "Современная биология" Принято считать, что, перед тем как всерьез обсуждать тот или иной вопрос, нужно прежде всего точно очертить объект обсуждения и дать ему четкое определение. Подчас это действительно важно и необходимо. Однако нередко это требование носит чисто формальный характер и потому попросту обременительно. А чаще всего оно, в сущности, бесполезно. Что касается объекта науки биологии, т. е. жизни, то здесь упомянутое требование попросту невыполнимо. Может быть, правильнее всего сказать, что жизни вообще невозможно дать исчерпывающее определение. [c.17] Это может показаться удивительным. Ведь в конце концов каждого из нас, хотя бы на какое-то время, занимает тема жизни, наиболее интригующая тема для любого человеческого существа. Многие люди—и прежде всего художники, философы, ученые — оставили после себя почти необозримое богатство мыслей, идей и всевозможных спекуляций на тему о жизни. Однако никому еще не удалось убедительно объяснить, что же такое, в сущности говоря, есть жизнь. [c.17] Тот вклад, который внесли в эту проблему естествоиспытатели, одновременно и меньше и больше. Меньше — поскольку никто из них не осмеливается постигать жизнь вообще , все они ограничиваются наблюдением, описанием и анализом отдельных живых существ и их жизненных проявлений. Больше — ибо полученные ими результаты воспроизводимы, могут быть подтверждены дальнейшими экспериментами и тем самым доказаны (для естествоиспытателей). [c.18] недостаточно, и очень может статься, что никогда не будет достаточно. Тем не менее его вполне хватает на то, чтобы объяснить сущность многих важных жизненных процессов на всех уровнях, вплоть до уровня молекул, принимающих в этих процессах активное или пассивное участие. [c.18] Мы уже можем нарисовать себе общую картину этих процессов. И мы хотим сделать попытку добиться того, чтобы и наш читатель также смог нарисовать для себя подобную картину — картину жизни в том виде, в каком она ныне раскрывается перед биологами. [c.18] откажемся от бесплодных определений и вернемся к живым организмам. Жизнь не может существовать сама по себе, то есть существовать независимо от материи жизнь всегда связана с организмами, в простейшем случае — с одноклеточным организмом. Тот или иной организм живой, если он осуществляет свои жизненные отправления, т. е. если у него происходит обмен веществ, выражающийся в дыхании и усвоении пищи, если он растет, развивается, старится и. .. умирает. Вот эти-то функции и характеризуют жизнь. [c.18] Однако, как мы только что отметили, функции эти не могут осуществляться независимо от организмов, от клеток, точнее, от структуры клеток. Структура и функция, или форма и жизненные процессы, — вот два взаимообусловленных аспекта жизни. [c.18] Их невозможно рассматривать разобщенно — это означало бы признать раздвоенность мира, но их описание можно и должно производить последовательно. При этом, конечно, совершенно безразлично, с какого из этих двух аспектов начинать. [c.18] Кстати, не следует думать, будто если ты что-то можешь непосредст венно увидеть, то это что-то проще устроено и его легче понять. Как раз такое явление, как, скажем, обмен веществ, легче описать, хотя эта проблема в целом достаточно сложна и обширна. И так как в конце концов нужно с чего-то начать, то давайте и начнем с обмена веществ. [c.19] Под обменом веществ понимают превращение веществ. Так, например, в процессе пищеварения организм усваивает питательные вещества и выделяет совсем непохожие на них вещества — различные отходы обмена. Тот, кто ведет правильный образ жизни, кто никогда не переедает, всегда держится в одном весе . Тот, кто ест слишком много, толстеет в тканях его организма отлагается жир даже в том случае, если жира он ест немного, а потребляет вместо него шоколад (или, скажем, пиво). Здесь происходит превращение углеводов (сахара) в жир. [c.19] Неважно, какие питательные вещества мы будем рассматривать — белки, жиры или углеводы (например, крахмал, сахар). Все эти исходные продукты имеют молекулярный вес в пределах от 1000 до 100 ООО, их фрагменты — молекулярный вес около 100, некоторые конечные продукты — от 20 до 40. Приведем для сравнения молекулярный вес воды (Н2О). Он равен 18 (2 + 16) — атомный вес водорода 1, а атомный вес кислорода 16. [c.19] Эта внутренняя регуляция распада и синтеза, накопления энергии и ее потребления сама по себе заслуживает отдельной главы. Но пока нас интересует другое. Мы хотим сейчас отметить то главное, что характерно для всех превращений в клетке. В принципе эти превращения могут протекать и вне живой клетки, но слишком медленно. Дело здес (помимо всего прочего) в том, что реакции органических соединений, т. ё. соединений углерода, протекают с низкой скоростью — этим органические соединения резко отличаются от неорганических ионов. Последние реагируют друг с другом мгновенно. Если к раствору поваренной соли добавить каплю раствора нитрата серебра, то сейчас же выпадет нерастворимый осадок хлорида серебра. Если же слить вместе глицерин и жирные кислоты (это вещества, из которых состоят жиры), то даже спустя несколько дней мы не обнаружим в смеси никакого жира. [c.20] Нам придется много говорить об углеродсодержащих соединениях и их молекулярной структуре поскольку нам не удастся обойтись при этом без структурных формул, давайте заранее договоримся о том, как их изображать. [c.20] Однако, как бы выразительно такая модель ни выглядела, ее чтение сопряжено с ненужной дополнительной работой, ибо теперь придется помнить, что большой черный шар — это атом С, большой красный шар — атом О, а маленький белый шар — атом Н. Когда же речь пойдет о молекулах все более и более сложного строения, состоящих к тому же еще и из других видов атомов, запоминать придется слишком уж много. [c.22] Теперь вновь обратимся к самим органическим соединениям — соединениям углерода. Итак, они реагируют друг с другом очень медленно. Конечно, жизнь не может поддерживаться за счет столь медленных превращений. Поэтому, живая клетка — мы будем рассматривать ее как модель всех многоклеточных организмов — выработала особые приспособления для ускорения подобных реакций. Они называются ферментами или энзимами. [c.23] Вернемся еще раз к ферменту, расщепляющему тростниковый сахар. Молекула тростникового сахара (сахарозы) состоит из одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы. Фермент, который занимается только тем, что разлагает сахарозу на составные части, — это хорошо всем известная сахараза реакция идет с присоединением молекулы воды. Сахараза расщепляет сахарозу, и только ее, и не способна ни на что другое, кроме разрыва мостиков между обеими частями молекулы сахарозы с присоединением воды — это реакция гидролиза (рис. [c.25] Другая группа ферментов отщепляет от субстратов водород — это дегидрогеназы. Для дегидрогеназ характерна весьма строгая специфичность в отношении субстратов, от которых они отнимают водород известны дегидрогеназа молочной кислоты, дегидрогеназа янтарной кислоты и т. д. [c.26] По своим химическим свойствам они совершенно одинаковы, хотя их физические свойства, безусловно, различны, ибо В-молочная кислота и Ь-молочная кислота вращают плоскость поляризации в разные стороны, за что их называют также оптическими антиподами . Оказывается, что если к смеси обеих форм молочной кислоты добавить специализированный фермент, то можно наблюдать поразительную вещь фермент избирательно расщепляет только одну из форм, совершенно не затрагивая другую. [c.26] Из сказанного выше ясно, что двойная специфичность фермента обусловливает и двоякого рода активность во-первых, узнавание субстрата и соединение с ним и, во-вторых, химическое преобразование присоединенного субстрата. Оказывается, эти функции осуществляются разными частями молекулы фермента. Большинство ферментов можно разложить на апофермент и кофермент (рис. 4). В одиночку эти компоненты не способны воздействовать на субстрат только после того, как они объединятся в голофермент (от греческого голос — весь, целый), ферментативная активность восстанавливается. [c.27] Вернуться к основной статье