Spravochnik_po_Biologii_Lebedev_A_G

При изменении условий белки могут менять или утрачивать свою природную структуру. Этот процесс называется денатурацией (рис. 201). При этом белок теряет свои специфические свойства и активность. Денатурация может быть полной (необратимой) и неполной (обратимой). Основное различие между этими видами заключается в том, что при полной денатурации разрушается первичная структура и невозможен обратный процесс — восстановление утраченной структуры — ренатурация.

Белки выполняют множество самых разнообразных функций:

—каталитическая, или ферментативная, определяющая скорость химических реакций в биологических системах. Все известные в настоящее время биологические катализаторы — ферменты — являются белками;

—питательная (резервная) — эту функцию осуществляют так называемые резервные белки, являющиеся источниками питания для развития плода, например белки яйца. Основной белок молока (казеин) также выполняет главным образом питательную функцию;

Ðèñ. 201. Схематическое изображение денатурации белковой молекулы:

À — исходное состояние; Á — обратимое нарушение молекулярной структуры; Â — необратимое развертывание полипептидной цепи

—транспортная, например дыхательная функция крови, в частности перенос гемоглобином кислорода. В транспорте липидов принимают участие альбумины сыворотки крови. Ряд других сывороточных белков образуют комплексы с жирами, медью, железом, тироксином, витамином А и другими соединениями, обеспечивая их доставку в соответствующие органы-ми- шени;

—защитная — основную функцию защиты в организме выполняет иммунная система, которая обеспечивает синтез специфических защитных белков — антител. Свертывание белка плазмы крови фибриногена приводит к образованию сгустка крови, что предохраняет от потери крови при ранениях;

—сократительная — в акте мышечного сокращения и расслабления участвует множество белковых веществ. Однако главную роль играют актин и миозин — специфические белки мышечной ткани;

—структурная — белки, выполняющие данную функцию, занимают по количеству первое место среди других белков тела человека. Среди них важнейшую роль играет коллаген в соединительной ткани, в волосах, ногтях, коже, эластин в сосудистой стенке. В комплексе с липидами белки участвуют в образовании биомембран клеток;

—гормональная — обмен веществ в организме регулируется разнообразными механизмами. В этой регуляции важное место занимают гормоны. Ряд гормонов представляют собой белки или полипептиды, например гормоны гипофиза, поджелудочной железы;

—буферная — поддержание физиологического значения рН внутренней среды за счет того, что некоторые аминокислоты являются амфотерными веществами.

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты относятся к сложным высокомолекулярным соединениям, состоят из мономерных единиц, называемых нуклеотидами (рис. 202). В живых организмах, включая и вирусы, присутствует два вида нуклеиновых ки-

ñëîò — ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота è РНК — рибонуклеиновая кислота. ДНК и РНК различаются строением нуклеотидов, составом и выполняемыми функциями (рис. 203, À è 203, Á).

Ðèñ. 202. Азотистые основания, входящие в состав нуклеиновых кислот, производные пиримидина и пурина

ДНК (рис. 204) обладает уникальными свойствами: способностью к самоудвоению (репликация) и способностью к самовосстановлению (репарация). Репликация (рис. 205) происходит перед делением клетки полуконсервативным способом — в каждой новой молекуле ДНК одна цепочка остается от материнской молекулы, а вторая синтезируется заново. Так как синтез второй цепочки происходит по матричному принципу, то в процессе репликации обеспечивается точное воспроизведение в дочерних молекулах той информации, которая была записана в материнской молекуле. Но, как в любом конвейерном процессе, при репликации случаются ошибки. Способность молекулы ДНК исправлять ошибки, возникающие в ее цепях, т. е. восстанавливать правильную последовательность нуклеотидов, называется репарацией.

Особенности химической структуры и свойства ДНК обусловливают выполняемые ею функции. ДНК записывает, хранит, воспроизводит генетическую информацию, участвует в процессах ее реализации между новыми поколениями клеток и организмов.

Ðèñ. 203, À. Фрагменты двойной цепочки ДНК

Ðèñ. 205. Репликация ДНК

Виды и функции РНК:

—матричная, или информационная, РНК (мРНК, иРНК) синтезируется в ядре. Переносит генетическую информацию в цитоплазму, где на рибосомах становится матрицей для синтеза белковых молекул;

—рибосомная РНК (рРНК) синтезируется в основным в ядрышке, в области генов рРНК, и представлена разнообразными по молекулярной массе молекулами, входящими в состав большой и малой субъединиц рибосом;

—транспортная РНК (тРНК). Существует более 40 видов тРНК. При реализации генетической информации каждая тРНК присоединяет определенную аминокислоту и транспортирует ее к месту сборки полипептида (рис. 206).

Строение клетки

Среди всего многообразия ныне существующих на Земле организмов только вирусы не имеют клеточного строения. Все остальные организмы представлены различными клеточными формами жизни. Все это разнообразие можно разделить на две группы живых организмов, различающихся клеточной организацией: прокариоты è эукариоты.

Клетки прокариотического типа устроены сравнительно просто (см. рис. 36 на с. 45). Специфической особенностью прокариотиче- ских клеток является отсутствие мембранных структур в цитоплазме, а их функции выполняют различные выросты плазмати- ческой мембраны. Единственная молекула ДНК имеет кольцевую

Ðèñ. 206. Структура тРНК:

À — общая структура различных тРНК; Á — пространственная структура тРНК

Ðèñ. 207. Эукариотическая клетка: растения (À) и животного (Á):

1 — ÿäðî; 2 — ядрышко; 3 — гетерохроматин; 4 — эухроматин; 5 — ядерные поры; 6 — тонопласт вокуоли; 7 — клеточный сок; 8 — митохондрии; 9 — хлоропласты; 10 — диктиосомы аппарата Гольджи; 11 — гладкий эндоплазматический ретикулум; 12 — шероховатый эндоплазматический ретикулум; 13 — плазмодесмы; 14 — срединная пластинка; 15 — клеточные стенки соседних клеток; 16 — ядерная мембрана; 17 — включения; 18 — цитоплазма; 19 — рибосомы; 20 — центриоли; 21 — вакуоли