Биомолекулы их строительные блоки

Изучение молекулярных процессов, лежаш их в основе переноса наследственной информации, сопряжено со многими методологическими проблемами, которые обусловлены особенностями биосинтеза нуклеиновых кислот, протекающего только на готовой матрице матричный биосинтез). Кроме того, учитывая огромное биологическое значение процессов, протекающих с участием нуклеиновых кислот, многие авторы предпочитают рассматривать их в отдельных разделах курса биохимии. В рамках настоящего пособия процессы переноса генетической информации в живых организмах рассматриваются, исходя из следующих соображений. Прежде всего учитывается, что биосинтезы нуклеиновых кислот представляют собой анаболические процессы, которые целесообразно рассматривать наряду с процессами анаболизма и катаболизма биосоединений данного и других классов. Кроме того, в настоящей главе обсуждается метаболизм нуклеотидов как строительных блоков нуклеиновых кислот. Таким образом, исследование путей биосинтеза нуклеиновых кислот, начиная с нуклеотидов и заканчивая полинуклеотидными цепями, включая их трансформацию, позволяет уяснить взаимосвязь между разными биомолекулами, что, по сути, составляет материальную основу биологической эволюции. Информация, касающаяся общих вопросов биоэнергетики и метаболизма, необходимая для усвоения материала по метаболизму нуклеиновых кислот, дана в предыдущей главе. В следующей главе Обмен белков и аминокислот изложен биосинтез белков трансляция), который протекает на матрице РНК и отражает биологический принцип передачи наследственной информации по цепочке ДНК РНК белок. [c.343]

Рис. 3-11. Первичные биомолекулы, играющие роль основных строительных блоков, представляют собой как бы буквы биохимического алфавита. На этом рисунке показаны 20 аминокислот (А), из которых построены белки всех организмов, пять азотистых оснований и два пятиуглеродных сахара (Б), входящих в состав всех нуклеиновых кислот, основные строительные блоки липидов (В) и а-О-глюкоза (Г) - родоначальник большинства углеводов.

Типичные биомолекулы, используемые в качестве строительных блоков, возникли самопроизвольно на ранних этапах истории Земли из атмосферных газов и воды под воздействием энергии. Эти процессы, в совокупности называемые химической эволюцией, можно воспроизвести в лабораторных условиях. Современные биомолекулы (строительные блоки), по-видимому, были отобраны на ранних этапах биологической эволюции благодаря тому, что они оказались лучше других приспособленными для выполнения биологических функций. Число таких биомолекул относительно невелико, однако они обладают весьма разнообразными свойствами и каждая из них может вьшолнять в клетках самые разные функции. [c.76]

В самом деле, экономия — один из самых фундаментальных и универсальных принципов живых систем. ...Представляется вполне вероятным, что биомолекулы, играющие роль строительных блоков, отбирались в про- [c.134]

Строительные блоки сложных биомолекул. Хотя число природных биомолекул огромно и они чрезвычайно сложны по своей структуре, строение этих молекул основано на простых принципах, поскольку все они образуются из ограниченного набора строительных блоков. Структура наиболее важных строительных блоков сложных биомолекул показана на рис. 3-11. Укажите строительные блоки, из которых состоят три изображенные ниже биомолекулы, имеющие важное биологическое значение, [c.77]

Что же касается белков, нуклеиновых кислот или простых биомолекул, играющих роль строительных блоков, то они обычно не откладываются в запас и вырабатываются лишь тогда, когда они нужны, и в тех количествах, какие необходимы. Из этого правила есть, однако, исключение в семенах растений и яйцеклетках животных часто содержатся большие количества запасных белков, которые служат источником аминокислот во время развития зародыша. [c.388]

Аминокислоты-это не только строительные блоки белков. Они служат также предшественниками многих специализированных биомолекул-различных гормонов, витаминов, коферментов, алка- [c.662]

Поступающие с пищей белки вьшолняют три основные функции. Во-первых, они служат источником незаменимых и заменимых аминокислот, которые используются в качестве строительных блоков в ходе биосинтеза белка не только у новорожденных и детей, но и у взрослых, обеспечивая постоянное возобновление и кругооборот белков. Во-вторых, аминокислоты белков служат предшественниками гормонов, порфиринов и многих других биомолекул. И в-третьих, окисление углеродного скелета аминокислот вносит хотя и небольшой, но важный вклад в ежедневный суммарный расход энергии. [c.813]

Рис. 3.4. Строительные блоки биомолекул.

Для простых молекул, из которых построены все макромолекулы, характерна еще одна примечательная особенность. Она состоит в том, что каждая из этих молекул вьшолняет в клетке сразу несколько функций. Различные аминокислоты служат не только строительными блоками белков, но и предшественниками гормонов, алкалоидов, пигментов и многих других биомолекул. Нуклеотиды используются не только как строительные блоки нуклеиновых кислот, но и как коферменты и переносчики энергии. В живьи организмах обычно не бывает соедине11ий, которые не выполняли бы какой-либо функции, хотя функции некоторых биомолекул нам пока неизвестны. [c.15]

В ОСНОВНОМ служат строительными блоками белков. Все аминокислоты содержат функциональные группы по меньшей мере двух типов аминогруппу и карбоксильную группу. На рис. 3-7 приведена формула аминокислоты аланина, на которой видны обе эти группы. Химические свойства этой аминокислоты полностью определяются химическими свойствами карбоксильной группы и аминогруппы. Еще одним примером часто встречающихся полифункциональных биомолекул может служить простой сахар глюкоза, в молекуле которой содержатся функциональные группы двух типов-гвдрок-сильные группы и альдегидная группа (рис. 3-7). В дальнейшем мы неоднократно убедимся в том, насколько важную роль играют функциональные группы биомолекул в их биологической активности. [c.63]

Рис. 3-12. Каждая первичная биомолекула, используемая в качестве строительного блока, играет также роль иредшественника в биосинтезе многих биомолекул других типов.

Таким образом, изображенные на рис. 3-11 биомолекулы, играющие роль строительных блоков, являются, по существу, предшественниками или родоначальниками большинства других биомолекул. Поэтому мы можем рассматривать их как молекулярньгй алфавит живой материи. К этим простым органическим веществам нельзя относиться без некоторой доли благоговения и восхищения-ведь они были отобраны в процессе эволюции и стали участниками столь необычных и уникальных взаимоотношений, совокупность которых мы называем молекулярной логикой живых организмов. [c.70]

Рассмотренные нами биомолекулы, играющие роль строительных блоков, имеют очень небольшие размеры по сравнению с биологическими макромолекулами. Например, длина молекулы такой аминокислоты, как аланин, составляет менее 0,7 нм, тогда как в эритроцитах типичный белок гемоглобин, осуществляющий перенос кислорода, состоит примерно из 600 аминокислотных единиц, соединенных в длинные цепи, уложенные в виде глобулярных структур. Молекулы белков, в свою очередь, малы по сравнению, например, с рибосомами-субмолекулярными частицами, содержащимися в тканях животных. В состав каждой из них входит приблизительно 70 различных белков и четыре молекулы нуклеиновой кислоты. Рибосомы, в свою очередь, малы по сравнению с такими ор-ганеллами, как митохондрии. Таким образом, переход от простьЬс биомолекул к более крупным субклеточным структурам происходит скачкообразно. [c.70]

Поскольку у всех видов живых организмов макромолекулы образуются одним и тем же способом всего лищь из нескольких десятков молекул, играющих роль строительных блоков, было высказано предположение, что все живые организмы произошли от одной первичной линии клеток. Согласно этому предположению, первые возникшие на Земле и выжившие клетки бьши построены всего из нескольких десятков различных органических молекул, причем каждая из них в отдельности и все они вместе взятые оказались наделенными химическими и физическими свойствами в таком благоприятном сочетании, что это позволило им функционировать в качестве строительных блоков макромолекул и осуществлять столь важные для живых клеток процессы, как преобразование энергии и самовоспроизведение. Такой набор первичных биомолекул, вероятно, сохранялся в ходе биологической эволюции в течение миллиардов лет вследствие его уникальной пригодности для реализации процессов жизнедеятельности. [c.72]

Однако здесь мы сталкиваемся с одним противоречием. В настоящее время органические соединения, в том числе и основные биомолекулы, в земной коре встречаются лишь в следовых количествах. Каким же образом у первых живых организмов возникли столь харктерные органические соединения, используемые в качестве строительных блоков В 20-х годах нашего столетия А. И. Опарин высказал предположение, что на ранних этапах истории Земли в водоемах на ее поверхности содержалось много раз- [c.72]

Сейчас концентрация органических соединений в океанах относительно невелика вне живых организмов биомолекулы можно обнаружить лишь в следовьк количествах. Что же случилось с первичным бульоном , богатым органическим веществом Предполагают, что первые живые клетки использовали содержащиеся в морях органические соединения не только как строительные блоки для создания собственных структур, но и в качестве питательных веществ или топлива , чтобы обеспечить себя энергией, необходимой для роста. Постепенно с течением времени органические вещества в первичном море стали исчезать быстрее, чем они образовывались под воздействием природных сил. Эта идея, а по существу и вся концепция химической эволюции в целом, бьша сформулирована более 100 лет назад Чарлзом Дарвином. Об этом свидетельствует следующий отрывок из письма, которое он написал в 1871 г. сэру Джозефу Хукеру Часто говорят, что и сейчас существуют все условия, которые необходимы были для возникновения первьгх живых организмов. Но если (о, как велико это если ) предположить, что в одном из небольших теплых водоемов из всех содержащихся в нем производных аммиака и солей фосфорной кислоты под влиянием света, тепла, электричества и т.д. возникло белковое соединение, готовое к дальнейшим более сложным превращениям, то в наши дни оно было бы немедленно поглощено или уничтожено. Однако до того, как появились живые существа, этого произойти не могло . [c.75]

Как видно из табл. 2.2, основными сложными биомолекулами, присутствующими в клетках и тканях высших животных (включая человека), являются ДНК, РНК, белки, полисахариды и липиды. Эти сложные молекулы построены из простых биомолекул, которые также перечислены в таблице. Строительными блоками ДНК и РНК (вместе они известны как нуклеиновые кислоты) служат дезоксирибонуклеоти- [c.12]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология