- •Глава 1 Биохимия и медицина Роберт Марри
- •Биохимия и болезни
- •Области исследования
- •Изучение болезней способствует развитию биохимии
- •Изучение низших организмов и вирусов
- •Биохимия и другие биологические науки
- •Глава 2 Биомолекулы и биохимические методы Роберт Марри
- •Введение
- •Элементный состав организма человека
- •Основные классы природных биомолекул
- •Химический состав организма человека
- •Клетка печени крысы
- •Субклеточное фракционирование
- •Общий экспериментальный подход, используемый в биохимии
- •Общая стратегия изучения биохимических процессов
- •Дополнительные замечания по препаративной работе и стратегии исследования
- •Использование изотопов в биохимии
- •Основные достижения биохимии
- •Как мало мы знаем
- •Конец формы
Элементный состав организма человека
Примерный элементный состав организма человека представлен в табл. 2.1. Большинство биомолекул состоят в основном из углерода, кислорода, водорода и азота. Важным компонентом нуклеиновых кислот и других молекул является фосфат; в ионизированной форме он широко представлен в организме человека. Ключевую роль в многочисленных биологических процессах играет кальций; этот вопрос находится в центре внимания многих современных исследований. Элементы, перечисленные в третьем столбце таблицы, выполняют множество различных функций. Со многими из них приходится почти ежедневно сталкиваться в медицинской практике, например в тех случаях, когда у больных нарушен баланс электролитов (К+, Na+, Cl- и Mg2+), наблюдается анемия, связанная с недостатком железа (Fe2+), или заболевания щитовидной железы (I-).
Таблица 2.1. Приблизительный элементный состав организма человека (в процентах к сухому весу)
Элемент |
% |
Элемент |
% |
Углерод |
50 |
Калий |
1 |
Кислород |
20 |
Сера |
0,8 |
Водород |
10 |
Натрий |
0,4 |
Азот |
8,5 |
Хлор |
0,4 |
Кальций |
4 |
Магний |
0,1 |
Фосфор |
2,5 |
Железо |
0,01 |
|
|
Марганец |
0,001 |
|
|
Иод |
0,00005 |
Основные классы природных биомолекул
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 дезоксирибонуклеотиды и рибонуклеотиды соответственно. Строительными блоками белков являются аминокислоты. Полисахариды построены из простых углеводов; в частности, гликоген (главный полисахарид, присутствующий в тканях человека) построен из глюкозы. Строительными блоками липидов можно считать жирные кислоты, хотя липиды и не являются полимерами жирных кислот. ДНК, РНК, белки и полисахариды называют биополимерами, поскольку они состоят из повторяющихся строительных блоков (мономеров). Эти сложные молекулы составляют существенную часть “вещества жизни”; большая часть этой книги будет в основном посвящена описанию различных свойств биомолекул—как биополимеров, так и мономеров. Подобного же типа сложные молекулы присутствуют и в низших организмах, хотя их строительные блоки в некоторых случаях, как это видно из табл. 2.2, могут быть несколько иными. Например, бактерии не содержат гликоген и триацилглицеролы, зато содержат другие полисахариды и липиды.
Таблица 2.2. Основные сложные органические биомолекулы, присутствующие в клетках и тканях. Нуклеиновые кислоты, белки и полисахариды являются полимерами, которые построены из блоков, также указанных в таблице. Липиды, вообще говоря, не являются биополимерами, и не во всех случаях в качестве их строительных блоков используются жирные кислоты
Биомолекулы |
Строительные блоки |
Главные функции |
ДНК |
Дезоксирибонуклеотиды |
Генетический материал |
РНК |
Рибонуклеотиды |
Матрица для синтеза белков |
Белки |
Аминокислоты |
Весьма разнообразные; обеспечивают функционирование клетки (ферменты, сократительные элементы) |
Полисахариды (гликоген) |
Глюкоза |
Кратковременное запасание энергии (в форме глюкозы) |
Липиды |
Жирные кислоты |
Компоненты мембран; запасают энергию на длительное время (в виде триацилглицеролов) |