322

Рис. 12.6. Построение нуклеиновой кислоты из нуклеотидов.

веревочной лестницей, где роль «веревок» играют сахаро-фосфатные остовы, а «перекладин» — основания, расположенные перпендикулярно оси спирали.

Молекулы РНК бывают трех типов: матричная или информационная (мРНК), транспортная (тРНК) и рибосомная (рРНК). Молекула мРНК является копией {транскриптом) соответствующей ДНК. Этот транскрипт служит матрицей для синтеза белка. Каждые три пары последовательных оснований мРНК (они называются кодоном) дают один аминокислотный остаток. Молекулы тРНК в процессе синтеза белка переносят специфичные аминокислотные остатки к определенному участку мРНК. рРНК образует рибосому. Порядок расположения нуклеотидов в молекулах ДНК и РНК определяет порядок расположения аминокислот и их воспроизведение в первичных структурах белков. Таким образом, через молекулы ДНК и РНК передается информация о наследственных свойствах биологических структур и реализуется механизм наследственности.

12.3.5. Углеводы

Углеводы (состоящие из углерода и воды) — это большая группа природных органических соединений Сm(Н2O)n, где т и n могут быть разными. Химические свойства углеводов определяются гидроксильной группой ОН-, они первичные продукты фотосинтеза и основные исходные продукты биосинтеза других веществ в растениях. Роль мономеров в углеводах играют моносахариды: глюкоза и фруктоза. В состав простых сахаров входят атомы углерода, водорода и кислорода в соотношении 1:2:1

(например, С6 Н12 Об):

Моносахариды обеспечивают организм необходимой энергией, причем сахара — это источник быстро получаемой энергии, потому что они легко переходят в форму, пригодную для удовлетворения энергетических потребностей организма. Простые

323

сахара могут соединяться с образованием более крупных молекул дисахаридов и полисахаридов. Дисахариды подразделяются на тростниковый сахар (сахароза), солодовый сахар (мальтоза) и молочный сахар (лактоза); они образуются соответственно

врастениях тростника, свеклы, солода или в молоке. Извлеченная из тростника или свеклы сахароза называется сахаром.

Из моносахаридных звеньев образуются разветвленные полимерные цепи, не растворимые в воде и не сладкие на вкус. Они называются полисахаридами. Так, полисахарид животного происхождения гликоген является полимером глюкозы, которая запасается в печени организма. В растениях глюкоза хранится в виде крахмала, например

вкартофеле. Растения синтезируют также другой полимер глюкозы — целлюлозу. Гликоген, крахмал и глюкоза построены из мономеров глюкозы, но с разными химическими связями. Волокна из целлюлозы желудок человека не переваривает, но они играют важную роль в рационе нашей пищи, так как придают ей объемность и грубую консистенцию, стимулирующие перистальтику желудка.

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.

Крахмал и гликоген для растений и животных являются пищей и играют роль поставщика и резерва энергии. Целлюлозу наряду с пищей для бактерий, грибов и некоторых видов жвачных животных используют в природе и технике как строительный материал: из нее состоят бумага и хлопчатобумажные ткани и до 40% клеточных стенок растений. Каждый из углеводов имеет определенный химический состав и структуру.

В живых клетках простые сахара расщепляются до диоксида углерода (СO2) и воды с выделением энергии, запасенной в молекулах сахара, которую клетки используют для самых разнообразных своих потребностей: синтеза белка, активного транспорта белков, выведения отходов, процессов клеточного дыхания и обмена, сокращения мышц, деления клеток, различных биохимических реакций и др. Источником энергии для всех этих видов биологической активности служат органические молекулы, в которых запасена химическая энергия, выделяемая при разрыве химических связей.

Во всех организмах содержится нуклеотид аденозитрифосфат (АТФ), который образуется, в частности, при расщеплении сахара (рис. 12.7). АТФ состоит из трех фосфатных групп и остатков азотистого основания (аденина) и остатка сахара (рибозы). При разрыве каждой из двух химических связей, обозначенной

324

Рис. 12.7. Структура АТФ.

волнистой линией на рисунке, выделяется много энергии. Каждая из фосфатных групп может быть отщеплена путем растворения в воде, образования ортофосфата или неорганического фосфата ФH и аденозиндифосфата АДФ:

АТФ -> АДФ + ФH + энергия.

Процесс идет постадийно с выделением свободной энергии:

АТФ + Н2О -> АДФ + ФH + Н+, ∆G = -30 кДж/моль;

АДФ + Н2О -> АМФ + ФH + Н+, ∆G = -30 кДж/моль;

АМФ + Н2О -> аденозин + ФH + Н+, ∆G = -13 кДж/моль,

где Н+ — положительный ион водорода, ∆G — изменение свободной энергии, выделяемой при отрыве концевой фосфатной группы. Обычно клетки извлекают энергию из АТФ во время клеточного дыхания, отщепляя от его молекулы только одну фосфатную группу. Процесс получения свободной энергии схематически показан на рис. 12.8, а процесс образования самой молекулы АТФ —

Рис. 12.8. Схема получения свободной энергии с участием АТФ.

325

Рис. 12.9. Схема образования молекулы АТФ.

Горбачев В. В. Концепции современного естествознания:—М.: ООО «Издательский дом «ОНИКС 21 век»: ООО «Издательство «Мир и Образование», 2003. — 592 с: ил.