Наука и техника Наука и техника - Молекулярно-биологические структуры
  13.12.2018 г.  
Главная arrow Живое arrow Белковые структуры arrow Молекулярно-биологические структуры
Главное меню
Главная
Новости
Блог
Ссылки
Контакты
Поиск
Карта сайта
Философия
Сознание
Материализм
Лингво
Эволюция
Кибернетика
Био
Эмоции
Живое
Психика
Молекулярно-биологические структуры
Рейтинг: / 1
ХудшаяЛучшая 
08.08.2010 г.
И. Б. Збарский
Материальная основа жизни
Понятие «жизнь» трудно поддается определению, поскольку проявления жизни весьма многообразны и сложны. Живые существа самопроизвольно двигаются, размножаются, отвечают на раздражение и способны к проявлению целого ряда функций, отличающих их от объектов неживой природы. Вместе с тем не всякий организм проявляет все свойства жизни.
Определяя жизнь, Энгельс отметил самое главное, а именно то, что «жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел».
Таким образом, уже около 100 лет тому назад Энгельс подчеркнул, что жизнь является формой существования особо организованной материи, причем эта материя обладает особенностями, отличающими ее от неживой   природы   и   определяющими  основные   свойства живого.
Энгельс говорит о том, что биологию можно рассматривать как химию белков, однако он отмечает, что «когда химия порождает белок, химический процесс выходит за свои собственные рамки...». Иными словами, здесь химия становится уже биологией.
Очень трудно определить грань между живым и неживым. Так, семена, зародыши, споры микроорганизмов, частицы вирусов, попадая в соответствующую среду, проявляют признаки жизни, а, с другой стороны, могут долгое время храниться, не обнаруживая их. Наиболее существенно, однако, то, что эти зародыши или споры содержат именно тот вид материи, который способен к проявлению жизни.
Когда Энгельс говорил о белке, химия, в особенности химия биологически важных веществ, находилась в самом зачаточном состоянии. В настоящее время мы знаем несравненно больше о белке и о целом ряде других важнейших веществ, входящих в состав живых организмов. Тем не менее сущность определения Энгельса сохраняет свое значение. Если современные достижения науки позволяют внести более детальный и более глубокий смысл в понятие живой материи, то основная мысль Энгельса о том, что жизнь представляет собой способ существования белковых тел, заключала в себе понятие особо организованной материи, и его определение, включающее в состав этой материи белок, - остается в силе.
Действительно, начиная от самых мельчайших до самых крупных и дифференцированных организмов в их составе мы всегда находим характерные для живого соединения - белки и нуклеиновые кислоты. Наряду с ними встречается много других высоко – и низкомолекулярных веществ.
Подобно тому, как сложная структура организмов или клеток определяет функцию их, структура молекул находится в непосредственной связи с их химической активностью.
В живом организме мы встречаемся как с очень маленькими молекулами, распространенными в неживой природе, так и с очень крупными и весьма своеобразными соединениями, относящимися к биологическим полимерам и имеющими очень высокий молекулярный вес. Высокомолекулярные - биологические полимеры образуют ультраструктуры клетки и мельчайшие тела вирусов, вироспор и микробов. Именно эти макромолекулы в значительной мере определяют сложную форму, структуру и функцию всего организма в целом. Мало того, с их тонким химическим строением связаны видовые и даже индивидуальные особенности организмов, передающиеся по наследству.
На молекулярном уровне, так же как и на уровне организмов, мы видим сложные взаимоотношения структуры и функции, представляющих собой форму и содержимого.
Из многочисленных и разнообразных веществ, входящих в состав живых организмов, можно выделить определенный тип высокомолекулярных соединений, от которых в основном зависят проявления жизни и которые можно рассматривать как живую материю.
Химический состав живых организмов
Химический состав различных организмов колеблется в широких пределах. Большинство организмов состоит более чем наполовину из воды и содержит многочисленные растворенные соли и низкомолекулярные органические вещества, иногда очень сложного и своеобразного состава. Однако сухое вещество организмов в основном представлено, как правило, высокомолекулярными соединениями, относящимися к классам белков, жиров и углеводов.
Наряду с ними важнейшей составной частью живой клетки являются нуклеиновые кислоты. Содержание нуклеиновых кислот может быть очень малым в некоторых организмах или в некоторых тканях, но может достигать и довольно высокой величины. Так, например, мельчайшие организмы - вирусы растений, животных и бактерий на определенных стадиях развития могут быть получены в виде частиц, по своему строению близких к кристаллам, и некоторые из них - самые мельчайшие вирусы - состоят из почти равных количеств белка и нуклеиновой кислоты.
С другой стороны, состав высших организмов весьма разнообразен. Наряду с белками, жирами, углеводами, нуклеиновыми кислотами и многочисленными продуктами их распада мы встречаем в организмах множество специфических соединений, играющих роль в биохимических процессах, и обнаруживаем большинство имеющихся в природе элементов, в том числе редкие элементы, а также ряд соединений, характерных для живых организмов и не встречаемых в неживой природе.
Все эти вещества не являются случайными примесями, они, как правило, играют важную биологическую роль; иногда стоит лишить организм какого-либо одного из элементов или одного из необходимых для жизни органических веществ, например витамина, как организм погибает.
Зависимость жизнедеятельности организма от этих элементов или веществ связана с его существованием в определенной среде. Находясь в постоянном обмене веществ с внешней средой, организм получает необходимые для жизни продукты извне и выделяет в среду конечные продукты своего обмена веществ. Постоянное самообновление является наиболее характерным признаком жизни; прекращение обмена веществ, самообновления ведет к прекращению жизненных функций.
Однако целый ряд веществ организм синтезирует внутри себя. Нередко, приспосабливаясь к определенной среде, он получает их за счет других организмов, потребляемых с пищей.
Соединениями, специфичными для живых организмов, являются многие биологические катализаторы, в числе которых для животных очень характерны геминовые производные, входящие в состав пигментов крови, цитохромов, окислительных ферментов. В растениях вещество, химически близкое к гемину, - хлорофилл выполняет важнейшую функцию в образовании органической материи из воды и углекислоты за счет энергии света в процессе фотосинтеза.
Постоянно встречаются в живых организмах аминокислоты. Аминокислоты претерпевают ряд превращений в организме и служат материалом для образования многих биологически активных веществ.
Однако наиболее важно то, что из них образованы белки - основной материал животных организмов и важнейшая составная часть всего живого. Белки представляют собой полимеры, построенные из различных аминокислот. Углеводы и жиры являются менее специфическими веществами, однако как растворимые простейшие углеводы - моносахариды: виноградный сахар (глюкоза), фруктоза и ряд других, так и полимеры этих моносахаридов: крахмал, гликоген, клетчатка, а также различные кислые полисахариды, мукополисахариды, весьма характерны для живых организмов. Все живые организмы содержат также жиры, представляющие собой сложные эфиры жирных кислот и глицерина, и жироподобные вещества, липоиды, близкие по составу и свойствам к жирам.
Наконец, характерными для живых организмов являются нуклеотиды, представляющие собой соединения пуриновых или пиримидиновых оснований с редко встречающимся в свободном виде сахаром - рибозой или дезоксирибозой и с фосфорной кислотой. Нуклеотиды играют важнейшую роль в промежуточном обмене веществ, являясь катализаторами многих биохимических реакций и коферментами - составными частями ряда ферментов. Полимеры нуклеотидов - нуклеиновые кислоты, или полинуклеотиды, играют совершенно особую, жизненно важную роль и наряду с белками являются важнейшими компонентами живого вещества.
Биологические полимеры
Биологические полимеры являются наиболее характерными составными частями живой материи. Именно они играют определяющую роль в строении клеток, органов и тканей и в их функции. Древесина, клеточные стенки растений и микроорганизмов, покровы животных, активные ткани мышц, нервов, печени и т. п. построены в основном из биологических полимеров. Они выполняют важнейшую структурную роль в организме. Они же являются катализаторами биологических процессов, ферментами, обусловливающими основную функцию живого - обмен веществ. Благодаря их молекулярным изменениям организм отвечает двигательной реакцией, различными формами возбуждения на раздражение, извне.
Полимеры обладают целым рядом новых свойств, существенно отличающих их от простых  мономерных молекул. Простые полимеры, например полисахариды, состоят, как правило, из одного и того же мономера. Однако способ соединения этих простых молекул между собой и размер этих молекул в значительной мере определяют свойства высокомолекулярного вещества. Один и тог же виноградный сахар - глюкоза - может образовать такие различные полимеры, как крахмал, гликоген и клетчатка (целлюлоза). Макромолекулы этих полимеров очень велики и достигают молекулярного веса порядка сотен тысяч. Их поведение в растворе и взаимодействие с другими веществами определяются не только входящими в их состав химическими группами, но и строением их макромолекул. Так, целлюлоза нерастворима в воде и представляет собой механически прочную структуру, из которой построены клеточные стенки растений. Крахмал и гликоген служат в основном запасными питательными веществами. Эти вещества сравнительно легко заменимы в организме и выполняют, главным образом, энергетическую и структурную роль.
Специфика живого связана не с углеводами, и лишь некоторые очень специфические полисахариды могут быть характерными для тех или иных организмов. Эту специфику определяют гораздо более сложные полимеры аминокислот - белки и полимеры нуклеотидов - нуклеиновые кислоты.
 

Добавить комментарий

« Пред.   След. »
Техника
Техтворчество
Машины
Курьезы
История техники
Непознанное
НЛО
   
designed by sportmam