Создание в организме макромолекул, гормонов, ферментов

Жизнь — чудо, собранное из цепочек

ЗНАЕТЕ ли вы, что ваш организм «сконструирован» из множества микроскопических цепочек? Возможно, вам трудно это представить, но это так. В книге «Как действуют механизмы жизни» говорится, что «мельчайшие структурные элементы, из которых состоит все живое, представляют собой цепочки» («The Way Life Works»). Поэтому даже мельчайший дефект в какой-нибудь из этих цепочек может серьезно сказаться на здоровье. Что же это за цепочки? Какова их роль? И как они связаны с нашей жизнью и здоровьем?

Речь идет о молекулах, которые по своему строению напоминают цепочки. Существует два основных вида таких молекул. Это белки, которым посвящена наша статья, и молекулы ДНК и РНК, хранящие и передающие генетическую информацию. Оба вида этих молекул тесно взаимосвязаны: одна из основных функций ДНК и РНК — участие в создании множества белков, из которых строится жизнь.

Катализаторы, защитники и строительный материал

По своему разнообразию белки превосходят все другие макромолекулы, входящие в состав живых организмов. Существуют защитные белки, ферменты, а также регуляторные, структурные и транспортные белки. Множество иммуноглобулинов, или антител, защищают организм от вторжения в него бактерий и вирусов. Другие глобулины помогают «залатать» кровеносные сосуды, поврежденные при травме.

Ферменты служат катализаторами, ускоряя химические реакции, например те, которые связаны с процессом пищеварения. В книге «Нить жизни» говорится, что «без ферментов мы умерли бы с голоду, поскольку после одного обычного принятия пищи процесс переваривания длился бы 50 лет» («The Thread of Life»). Ферменты действуют подобно рабочим на конвейере — каждый белок исполняет свою конкретную задачу. Например, фермент мальтаза расщепляет сахар мальтозу на две молекулы глюкозы. Лактаза расщепляет лактозу, или молочный сахар. Другие ферменты соединяют атомы и молекулы, образуя новые вещества. Причем действуют ферменты с молниеносной скоростью. Одна лишь молекула фермента может катализировать тысячи химических реакций в секунду!

Другие белки — гормоны — выполняют регуляторную функцию. Попадая в кровь, они активизируют или тормозят деятельность разных органов. Например, инсулин заставляет клетки поглощать глюкозу, служащую им источником энергии. Структурные белки, такие, как коллаген и кератин, входят в состав хрящей, волос, ногтей и кожи. Эти белки, как говорится в книге «Как действуют механизмы жизни», подобны «опорам, балкам, фанере, цементу и гвоздям».

Транспортные белки служат в мембране клетки насосами и трубами, доставляя различные вещества в клетку или удаляя их из нее. Давайте рассмотрим, из чего состоят белки и как их строение связано с их функцией.

В основе сложности — простота

Во многих языках используется алфавит. Из букв, входящих в него, составляются слова, а из слов — предложения. В живых организмах на молекулярном уровне действует подобный принцип. Исходный «алфавит» находится в ДНК. Поразительно то, что этот «алфавит» состоит лишь из 4 букв: А, Г, Ц и Т, обозначающих химические основания: аденин, гуанин, цитозин и тимин. Информация из ДНК, кодируемая этими 4 основаниями, переносится в РНК и используется для создания аминокислот, которые можно сравнить со словами. Но в отличие от обычных слов, все аминокислоты кодируются одинаковым количеством букв, а именно тремя. Рибосомы — «цеха» по сборке белков — связывают аминокислоты между собой. Полученные цепочки, белки, можно сравнить с предложениями. Типичный белок состоит из большего числа элементов, чем предложения, которые мы читаем или слышим,— он содержит примерно 300—400 аминокислот.

Согласно одному справочнику, в природе встречаются сотни видов аминокислот, но в состав большинства белков входит лишь около 20. Эти аминокислоты могут образовывать практически бесконечное число комбинаций. Например: если из 20 видов аминокислот составлять разные цепочки длиною 100 аминокислот, то может получиться более 10100 (единица со ста нулями) вариантов!

Форма белков и их функции

Форма белков чрезвычайно важна, благодаря ей белок может выполнять свою роль в клетке. Как последовательность аминокислот влияет на форму белка? В отличие от подвижных звеньев металлической или пластмассовой цепи, аминокислоты соединяются друг с другом под определенным углом, образуя правильные структуры. Некоторые цепочки сворачиваются в спираль наподобие телефонного провода, а другие складываются в гармошку. Затем эти спирали и «гармошки» сворачиваются в более сложные, трехмерные структуры. Белки не случайно образуют ту или иную форму, ведь от формы зависит их функция. Если в цепи аминокислот возникает дефект, это приводит к серьезным последствиям.

Читайте еще:

Когда в цепи возникает дефект

Теория, объясняющая механизм болезни
«Почтовый индекс» белков
Как образуются белки?