Клетки химия

Направление научных исследований химия клетки химия биологически активных соединений кристаллография. [c.206]

Для того чтобы понять вклад химии клетки в ваше здоровье и самочувствие и разобраться в том, как следует поддерживать здоровье, рассмотрим некоторые общие принципы. [c.442]

А.4. ХИМИЯ КЛЕТКИ БЫСТРОТА, ТОЧНОСТЬ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ [c.442]

Клетка человека содержит сотни различных веществ, каждое из которых требуется в нужный момент и в точно определенном количестве. И она производит собственную энергию и химическое оборудование , чтобы все это делать. Клетка — сцена действия всех жизненно важных процессов нашего тела. Химия клетки точна, эффективна и быстра. Вы уже знаете, что пища сгорает , обеспечивая непрерывные потребности тела в энергии. Это происходит в клетке, где энергия выделяется и расходуется с огромной скоростью и эффективностью. В клетке также осуществляются строительные функции — с потрясающей эффективностью. Каждая здоровая клетка производит ровно столько молекул, сколько ей нужно — не больше и не меньше, — точно в тот момент, когда эта необходимость возникает. [c.442]

Ядро клетки по своему составу представляет ту же протоплазму, только более уплотненную и с прибавлением небольшого количества фосфорных соединений. Кроме того, клетки содержат в себе некоторые специализированные скопления белка — пластиды, представляющие собой как бы лабораторию органической химии, в которой происходят выработка и преобразование различного рода органических соединений. К пластидам относятся, например, хлорофилловые зерна растений, поглощающих угольную кислоту и обладающих способностью разлагать ее на свету на ее составные элементы, причем кислород возвращается в воздух, а углерод усваивается и отлагается в растениях в виде углеводов крахмала, сахара и пр. Усвоение углерода путем расщепления, углекислого газа происходит по уравнению [c.22]

Основанный на представлении о жизненной силе принцип разделения химических соединений на неорганические и органические должен был бы мгновенно рухнуть, если бы в лаборатории при помощи неорганических сил было синтетически получено вещество, образующееся также и в живой клетке. Это удалось сделать Велеру, который в 1824 г. получил из дициана щавелевую кислоту, а в 1828 г, из циановокислого аммония — мочевину последний синтез имел особенно большое значение для дальнейшего развития органической химии. Однако гипотеза [c.2]

Следующий, четвертый путь в развитии исследований, ориентированных на применение принципов биокатализа в химии и химической технологии, характеризуется постановкой самой широкой задачи — изучением и освоением всего каталитического опыта живой природы, в том числе и опыта формирования выходного устройства — фермента, клетки, организма. Это такая ступень, на которой возникают основы эволюционной химии как действенной науки с ее эвристическими и рабочими функциями, как пролога к принципиально новой химической технологии, способной стать аналогом живых систем. [c.185]

Однако многочисленные труды Менделеева по проблеме РЗЭ, сформирование им III группы, высказывания об РЗЭ в Основах химии , неоднократные высказывания Менделеева о спутниках церия следует, на наш взгляд, считать предвосхищающими решение Браунера о включении спутников церия в одну клетку периодической системы. [c.88]

Изучением превращений химических соединений в клетках занимается прежде всего самостоятельная химическая дисциплина — биохимия. Но поскольку исходными соединениями, промежуточными и конечными продуктами этих превращений являются главным образом органические соединения и поскольку эти процессы подчиняются тем же законам, что и другие химические реакции, в учебнике по органической химии мы также должны, хотя бы вкратце, рассмотреть эти проблемы. [c.179]

Взаимосвязь между строением исходных веществ и продуктов-, химических реакций уже давно известна химикам-органикам. Но только сравнительно недавно стало развиваться представление о механизмах химических превращений. Понимание того, каким образом осуществляются реакции и какие факторы определяют их направление, — наиболее важное достижение в органической химии, имеющее большое значение и для биологии. Хотя химия живой клетки иногда существенно отличается от обычной лабораторной реакции, нет никаких оснований считать, что типы реакций и факторы, влияющие на их протекание, различны для органической химии и биологии. Биохимики уже разгадали многие важные составляющие сложной картины процессов происходящих в клетке, и обнаруженные ими закономерности в целом хорошо согласуются с обычной реакционной способностью функциональных групп. [c.24]

Можно видеть, что, за исключением стадии Ж, все реакции согласуются с обычными химическими свойствами соединений, включенных в цикл. Принципиальное различие между клеточной реакцией и лабораторной химией состоит в скорости и эффективности превращений в клетке благодаря наличию высокоспецифичных белковых катализаторов (ферментов), которые совершенствовались на протяжении миллионов лет биологической истории нашей планеты. Хотя химик все еще не в состоянии воспроизвести все ферментативные реакции, пет оснований предполагать, что это в принципе невозможно. [c.262]

В первых вариантах периодической системы не было предусмотрено место для инертных и благородных газов, поскольку трудно было предположить, что могут существовать элементы, не способные к химическому взаимодействию. Хотя Д. И. Менделеев и оставлял вакантные клетки для ряда неизвестных в то время элементов, при этом он ориентировался на их химическую аналогию в химических свойствах с уже известными элементами. Не случайно, что после открытия аргона он сначала не признал его новым элементом, считая аргон аллотропической формой азота (подобно паре кислород — озон). Однако после открытия целого семейства химически неактивных газов в 8-м издании Основ химии (1906) Д. И. Менделеев писал Ныне, когда известна целая группа Не, Ые, Аг, Кг и Хе и когда стало очевидным, что у них столь же много общего, как в группе щелочных металлов, или у галоидов, надо было признать, что они также между собой близки, как эти последние... Эти элементы по величине их атомных весов заняли точное место между галоидами и щелочными металлами, как показал Рамзай в 1900 году. Из этих элементов необходимо образовать свою особую нулевую группу, [c.396]

Велико значение коллоидной химии для биологии. Мышечные и нервные клетки, волокна, гены, вирусы, протоплазма, все это — коллоидные образования. Конечно, жизненные процессы весьма сложны и невозможно их свести к закономерностям коллоидной химии, но тот факт, что все живые системы являются высокодисперсными, делает изучение коллоидной химии необходимым и обязательным для биолога. Особый интерес представляет в настоящее время разработка моделей клеток, живых мембран, нервных волокон, действующих по законам коллоидной химии и все более усложняющихся, по мере приближения к живому объекту. [c.16]

В трудных для исследования случаях — качественный и количественный анализ состава жидкостей (особенно водных растворов), пластмасс, твердых тел, порошков, анализ микроколичеств (жЮ г), изучение физических свойств сверхтонких пленок (0,6—2 нм), поверхностных образований (адсорбция, химия поверхности, в том числе полупроводников), изучение процессов в клетках и тканях (биохимия, биофизика, биология)—используют метод, известный как спектроскопия многократно нарушенного полного внутреннего отражения. Суть его состоит в следующем. При падении света на границу раздела двух сред (рис. 32.7) под углом больше критического луч проникает во вторую сферу, оптически менее плотную. Если эта среда прозрачна (/4=0), происходит полное внутреннее отражение ( = 100%). При наличии поглощения (АфО) происходит ослабление падающего света вследствие его взаимодействия с поглощающей [c.765]

ЦИТОХЙМИЯ, изучает распределение и содержание внутри клетки хим. соед., динамику их превращений в процессах жизнедеятельности (в т. ч. при патологии). Ц. возникла в 1-й пол. 19 в. значительно усовершенствована и широко используется с сер. 20 в. дпя диагностич. целей, в медицине, биохимии и др. [c.389]

Биологические процессы на уровне одной клетки или на уровне более сложных многоклеточных форм составляют наиболее трудные и привлекающие внимание проблемы химии и химической кинетики. Из огромного количества работ, которые были выполнены с целью выяснения элементарных кинетических закономерностей в биологических процессах, можно сделать некоторые выводы. Один из них состоит в том, что, за исключением простой ионизации, большинство отдельных стадий в биохимических процессах катализируется большими молекулами, называемыми ферментами. Каталитическая активность ферментов обусловлена наличием особых простетиче-ских групп. Кроме того, в состав их молекул входят белковые остатки, которые составляют большую часть молекулы. Молекулярный вес ферментов определяется в основном молекулярным весом входящего в их состав белкового остатка. [c.561]

Пища дает нам все исходные вещества, необходимые, чтобы организм жил и нормально функционировал. При переваривании крупные молекулы пищи распадаются ri.i отдельные строительные блоки, например крахмал распадается до глюкозы. Эти блоки затем проникают через стенки кишечника и попадают в кров1>, которая переносит их к соответствующим клеткам, где они становятся исходными веществами в цепи химических превращений, поддерживающих жишь и здоровье человека. Область химии, изучающая химические рсакции I живых системах, называется биохимией. [c.253]

Кобальт-58 Желеао-59 Хром-51 Водород-3 (тритий) Стронций-85 Золото-198 Определение степени поглощения организмом витамина В (содержащего кобальт) Определение скорости образования эритроцитов (они содержат железо) Определение объема крови и продолжительности жизни эритроцитов Определение количества воды в организме определение усвоения меченого витамина О в организме исследования в химии клетки Получение снимка костей Получение снимка печени [c.350]

Наиболее потрясающая и важная черта химии организма - его регулируемая сложность. Каждую минуту клетки тела человека производят сотни различных веществ, причем гораздо быстрее и аккуратнее, чем химические заводы. Эти вещества непрерывно принимают участие во множестве реакций, постоянно происхс1дяших в каждой клетке. [c.439]

Химия тела характеризуется не только высокой скоростью и селективностью, она очень эф4 ктивна. Например одни реакции выделяют теплоту, а другие поглощают, энергия тела запасается и сохраняется в организме (в форме углеводов и жиров), как деньги в банке. Между выделением энергии из молекулы, боттсй ею, до использования этой энергии в клетке она на короткое время накапливается в виде биомолекул, называемых АТФ (адено-зинтрифосфат). Эю можно представить такой аналогией между получением денег и их тратой В1я их носите в кармане. [c.445]

Улучшение здоровья. Еще с 30-х, а более интенсивно - с 50-х годов двадцатого века фармацевтическая промышленность использует умение химика манипулировать с молскулами, знания биохимика о химии клетки и мастерство химика-инженера в разработке технологий для производства лекарств, которые помогают нам преодолеть болезни, лучше чувствовать себя, дольше жить. [c.539]

Однако в настоящее время в связи с широким использованием органических реактивов для анализа неорганических соединений, раззнтня научно-исследовательских работ в области химии живой клетки, полимеров, органического синтеза и других целей резко уве 1ичилось число органических реактивов и препаратов. Мировое их производство в настоящее время достигает 20 ООО наименований. [c.35]

Курс Биохимия и общая молекулярная биология является фундаментальным в системе подготовки специалистов-биотехнологов и базируется на знаниях в области общей биологии, неорганической и органической лимии, химии биологически активных веществ. В рамках курса даются расширенные представления о глубинных биохимических превращениях, идущих в клетке, позволяющих понять и с большей эффективностью использовать эти процессы в биотехнологии как на уровне целых клеток, так и на уровне систем макромолекул. Это особенно актуальным делает вопрос усвоения программного курса студентами-биотехнологами. [c.44]

Одной ИЗ важкейших областей применения химической кинетики является изучение кинетических закономерностей образования и деструкции полимеров. Это связано в первую очередь с тем исключительным значением, которое приобретают полимеры в практической жизни. Кроме того, в связи с проникновением физической химии в биологию становится весьма важным изучение кинетики процессов образования и разрушения биологических полимеров — белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, поскольку эти процессы являются одними из основных химических превращений в клетках. [c.351]

Именно Уилкинс пробудил у меня интерес к рентгеноструктурным исследованиям ДНК. Произошло это в Неаполе, на небольшой научной конференции, посвященной структурам макромолекул, обнаруженных в живых клетках. Дело было весной 1951 года, когда я еще и не подозревал о существовании Фрэнсиса Крика. Собственно, ДНК я уже занимался и в Европу приехал для изучения ее биохимии на стипендию, полученную после защиты докторской диссертации. Мой интерес к ДНК вырос из возникшего в колледже на последнем курсе желания узнать, что же такое ген. В аспирантуре Университета штата Индиана я рассчитывал на то, что для раскрытия загадки гена химия может и не потребоваться. Это отчасти объяснялось ленью в Чикагском университете я интересовался в основном птицами и всячески избегал изучения тех разделов химии и физики, которые представлялись мне хоть мало-мальски трудными. Биохимики университета на первых порах поощряли мои занятия органикой, но после того как я вздумал подогреть бензол на бунзеновской горелке, от дальнейших занятий настоящей химией я был освобожден. Намного безопаснее было выпустить доктора-недоучку, чем подвергаться риску нового взрыва. [c.20]

Биоорганическая химия, ставшая сейчас столь быстро развивающейся перспективной областью физико-химической биологии, занимается исследованием структуры и функции биологически важных соединений методами органической химии. Ее объектами являются и биополимеры, и низкомолекулярные биорегуляторы поэтому поле деятельности этой пауки исключительно широко. Однако пропикновение строгих представлений и методов органической химии в область, изучающую различные системы клетки и различные уровни ее структурной организации, неодинаково как с качественной, так и с количественной точки зрения если среди низкомолекулярных биорегуляторов, часто называемых просто природными соединениями, позиции биоорганической химии прочны и действенны, то при исследовании биополимеров [c.5]

Современная биология широко использует физическую химию. Все процессы в живом организме связаны с превращением вещества и энергии, а именно эти превращения изучает физическая химия. Основоположник отечественной физиологии И. М. Сеченов писал Физиолог — это физико-химик, имеющий дело с явлениями в животных организмах . Ту же мысль высказал позднее другой выдающийся физиолог — И. П. Павлов ...клетка в некотором отношении похожа на физико-химичес-кую лабораторию. Понятно, что там надо ждать и всех тех явлений, которые бывают при физико-химических процессах . Для иллюстрации справедливости этих высказываний достаточно перечислить некоторые актуальные проблемы современной биологии, решение которых основано на применении законов физической химии термодинамика и энергетика биопроцессов, осмотические явления и мембранные равновесия, окислительно-восстановительные процессы и редокс-потенциалы в физиологических средах, кинетика биологических процессов, ферментативный катализ и т. д. [c.8]

Работа в лаборатории органической химии требует ведения специального рабочего журнала это особенно необходимо для синтетических работ, но является желательным и для аналитической части ирактикума. Для рабочего журнала 1учше всего использовать крупноформатную общую тетрадь, разлинованную в клетку. Все записи в нем выполняются чернилами и только на правых страницах, левые страницы используются для расчетов, заметок преподавателя, вспомогательных вычислений н т. п. Никаких черновиков вести не следует. [c.89]

Исключительно важное значение химия поверхности адсорбентов и носителей имеет в газовой и жидкостной хроматографии для анализа сложных смесей, препаративного выделения чистых веществ и управления технологическими процессами. Химия поверхности играет важную роль и в процессах, протекающих в биологических системах. К ним относится, в частности, взаимодействие биологически активных веществ, в том числе лекарственных препаратов, с рецепторами — местами их фиксации в организме. Изучение модифицирования поверхности необходимо для решения вопросов совместимости искусственных материалов с биологическими. Химическое модифицирование адсорбентов применяется при разработке эффективных методов вывода из крови разного рода токсинов (гемосорбция). Прививка к поверхности крупнопористых адсорбентов и носителей соединений с определенными химическими свойствами необходима для иммобилизации ферментов, их хроматографического выделения и очистки, а также для иммобилизации клеток. Иммобилизованные ферменты и клетки эффективно используются в промышленном биокатализе, обеспечивая высокую избирательность сложных реакций в мягких условиях. Очистка и концентрирование вирусов гриппа, ящура, клещевого энцефалита и других для получения эффективных вакцин требует применения крупнопористых адсорбентов с химически модифицированной поверхностью. [c.6]

В последнее время на стыке органической химии и биохимии выделилась новая научная дисциплина — биоорганическая химия. Ее главная задача — осуществление биохимических реакций, протекающих в клетках (in vivo), в лабораторных условиях (in vitro). [c.179]

За последние 20 лет на стыке биологии и неорганической химии возникла и быстро развивается новая научная дисциплина — био-неорганическая химия. Она изучает на молекулярном уровне взаимодействие между ионами биометаллов и биолигандами — протеинами, нуклеиновыми кислотами, их фрагментами и некоторыми другими веществами, находящимися в организме. В первую очередь изучается поведение в живом организме десяти металлов жизни — ионов натрия, калия, магния (с замкнутыми электронными оболочками) ионов марганца, железа, кобальта и меди (с недостроенной Зб(-элек-тронной оболочкой) и иона молибдена (с недостроенной 4< /-оболочкой), Результаты исследований в этой области находят широкое применение в медицине, растениеводстве и охране окружающей среды. Более подробно с ролью этих комплексов в работе клетки и организмов вы познакомитесь при изучении специальных курсов. Интересующиеся могут познакомиться с этими вопросами в специальной литературе . [c.208]

Теоретнчеокий вывод у-равиен-ия Ленгмю-ра, подробно излагаемый -в, ку(р-сах физической химии, основан на том, что поверхность твердой фазы рассматривается как своеобразная шахматная доска (рис. II—13), на каждой клетке-ячейке которой с равной вероятностью могут находиться адсорбированные молекулы (не более одной на ячейку). При этом учитывается только обмен молекулами между объемом газовой фазы и ячейками на поверхности и не принимается во внимание переход молекул от ячейки к ячейке (рассматривается локализованная адсорбция). Скорости процессов адсорбции и десорбции молекул с поверхности зависят от доли заполненных молекулами ячеек 0а=Г/Гтах. Если молекулы не взаимодействуют друг с другом в ад [c.61]

Современная органическая химия может с гордостью заявить о своей способности синтезировать неизвестные Природе соединения огромной сложности и об обладании набором разнообразнейших методов, позволяющих выполнять почти любые химические трансформации. Такое заявление надежно подкрепляется множеством вьщающихся достижений органического синтеза последних десятилетий. Тем не менее, впечатление от таких мажорных аккордов немедленно тускнеет при сопоставлении с работой химических механизмов даже простейшей живой клетки. Тысячи соединений (и просп,1Х, и исключительно сложных) синтезируются ферментами в любой момент жизни клетки при обычных (физиологических) условиях в воде, в узком интервале значений pH, без применения высоких температур и давлений и без помоши наших суперактивных реагентов типа сверхкислот, сверхсилькых оснований, щелочных металлов, галогенов, литийорганических соединений и т. п.. В любой клетке непрерывно осуществляются многостадийные синтезы огромного разнообразия органических соединений, необходимых для поддержания ее жизни. Все эти синтезы выполняются за считанные минуты с количественными выходами и строго регао- и стереоспецифично Это означает, что все наиболее трудные проблемы стратегии и тактики органического синтеза уже давно решены на химических комбинатах , оперирующих в любой живой системе. Такое высочайшее совершенство биосинтеза невольно вызывает у химиков смеш анные чувства и восхищения, и подавленности от сравнения своих скромных возможностей с достижениями Природы, [c.476]

Экспериментатьные исследования путей биосинтеза дают обширную информацию о химии этих процессов. Эти знания обеспечивают твердую основу для всей области бномиметических путей синтеза разнообразных природных соединений, которые используют стратегические принципы, разработанные Природой (см., например, синтез морфина, разд. 3.2.1). Однако, несмотря на многочисленные экспериментальные данные о механизме основных биохимических трансформаций, нам все еше слишком мало известно о способе действия фермента как катализатора. Был предложен целый ряд гипотез ддя объяснения замечательной способности ферментов осуществлять высоко эффективный и селективный катализ. Это было предметом многочисленных исследований по созданию специальных химических моделей ферментативного катализа (см, ниже). Кроме того, имеются еще более важные аспекты ферментативного катализа, а именно способность ферментов в нужный момент узнавать свой субстрат среди тысяч органических соединений, присутствующих в клетке, и регулируемость активности ферментов. Деятельность сотен и тысяч ферментов, одновременно оперируюшлх в любой живой системе", требует же -сткого управления с тем, чтобы в каждый данный момент и в каждом конкрет- [c.476]

Успехи, достигнутые за последние два десятилетия объединенными усшш-ями молекулярной биологии, медицинской химии и органической химии привели к кардинальным изменениям в этой области. Стало возможным описать главные биохимические события, происходящие в клетках, тканях или органах, в терминах молекулярной биологии и распознать системы, в наибольшей степени затронутые при патологических состояниях организма. Понимание причин, вызывающих сбой в функционировании биохимических систем, открывает пути д ля выработки более рациональных подходов к поиску новых лекарственных средств. Основной принцип таких подходов состоит в выяснении мишеней, на которых должно бьггь нацелено действие потенциальных лекарств, за которым следует дизайн структуры, способной эффективно взаимо- [c.510]

Опыты с искусственными генными конструкциями, составленными из отрезков ДНК разного происхождения, выявили существование особого цис-действующегоэлемента регуляции генов эукариот, получившего название усилителя (энхансера) или активатора транскрипции. Энхансеры представлены короткими последовательностями ДНК, состоящими из отдельных элементов (модулей), включающих десятки нуклеотидных пар. Модули могут представлять собой повторяющиеся единицы. Энхансер увеличивает эффективность транскрипции гена в десятки и сотни раз. Впервые энхансеры были обнаружены в составе геномов животных ДНК-содержащих вирусов (5У40 и полиомы), где они обеспечивают активную транскрипцию вирусных генов. Извлеченные из вирусных геномов и включенные в состав искусственных генетических конструкций, они резко усиливали экспрессию ряда клеточных генов. Позднее были обнаружены собственные энхансеры генов эукариотической клетки. Особенность энхансеров состоит в том, что они способны действовать на больших расстояниях (более чем 1000 п. н.) и вне зависимости от ориентации по отношению к направлению транскрипции гена. Оказалось, что энхансеры могут располагаться как на 5 -, так и на З -конце фрагмента ДНК, включающего ген, а также в составе интронов (рис. П2, а). Например, энхансеры были выявлены в районе 400 п. н. перед стартом транскрипции генов инсулина и химо-трипсина крысы. В случае гена алкогольдегидрогеназы дрозофилы энхансер был локализован за 2000 п. н. перед промотором. Энхансеры обнаружены на З ч )ланге гена, кодирующего полипептидный гормон-плацентарный лактоген человека, а также в составе интронов генов иммуноглобулинов и коллагена. [c.203]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология