Биополимеры: белки, нуклеиновые кислоты.

Из всех органических веществ основную массу в клетке (50-70%) со­ставляют белки. Оболочка клетки и все ее внутренние структуры построены-с участием молекул белков. Молекулы белков очень крупные, поскольку состоят из многих сотен различных мономеров, образующих всевозможные комби­нации. Поэтому многообразие видов белков и их свойств поистине бесконеч­но. Белки входят в состав волос, перьев, рогов, мышечных волокон, питатель­

ных веществ яиц и семян и многих других частей организма.

Молекула белка - полимер. Мономерами молекул белка являются ами­нокислоты.

В природе известно более 150 различных аминокислот, но в построе­нии белков живых организмов обычно участвуют только 20. Длинная нить последовательно присоединенных друг к другу аминокислот представляет первичную структуру молекулы белка (она отображает его химическую формулу). Обычно эта длинная нить туго скручивается в спираль, витки которой проч­но соединены между собой водородными связями. Спирально скрученная нить молекулы - это вторичная структура ,молекулы белка. Такой белок ужет рудно растянуть. Свернутая в спираль молекула белка затем скручивается веще более плотную конфигурацию - третичную структуру. У некоторых бел­ков встречается еще более сложная форма - четвертичная структура, напри­мер у гемоглобина. В результате такого многократного скручивания длинная и тонкая нить молекулы белка становится короче, толще и собирается в ком­пактный комок - глобулу Только глобулярный белок выполняет в клетке свои биологические функции.

Если нарушить структуру белка, например, нагреванием или химическим воз­действием, то он теряет свои качества и раскручивается. Этот процесс называет­ся денатурацией. Если денатурация затронула только третичную или вторичную структуру, то она обратима: может снова закрутиться в спираль и уложиться в тре­тичную структуру (явление денатурации). При этом восстанавливаются функции данного белка. Это важнейшее свойство белков лежит в основе раздражимости живых систем, Т.е. способности живых клеток реагировать на внешние или внут­ренние раздражители.

Многие белки выполняют роль катализаторов в химических реакциях,

проходящих в клетке. Их называют ферментами. Ферменты участвуют в пере­носе атомов и молекул, в расщеплении и построении белков, жиров, углево­дов и всех других соединений (т.е. в клеточном обмене веществ). Ни одна хи­мическая реакция в живых клетках и тканях не обходится без участия фер­ментов. Все ферменты обладают специфичностью действия - упорядочивают протекание процессов или ускоряют реакции в клетке.

Белки в клетке выполняют множество функций: участвуют в ее строе­нии, росте и во всех процессах жизнедеятельности. Без белков жизнь клетки невозможна.

Нуклеиновые кислоты впервые были обнаружены в ядрах клеток, в связи, с чем и получили свое название (лат. пuсlеus - ядро). Есть два вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота (сокращенно ДИК) и рибонуклеиновая кислота (РИК). Молекулы нуклеиновых кислот пред­

ставляют собой очень длинные полимерные цепочки (тяжи), мономерами

которых являются нуклеотиды. Каждый нуклеотид содержит в себе по од­ной молекуле фосфорной кислоты и сахара (дезоксирибозу или рибозу), а так­же одно из четырех азотистых оснований. Азотистыми основаниями у ДНК являются аденин гуанин и цumозuн, и mи.мин,.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) - важнейшее вещество в живой клетке. Молекула ДНК является носителем наследственной информации клетки и организма в целом. Из молекулы ДНК образуется хромосома. У орга­низмов каждого биологического вида определенное количество молекул ДНК на клетку. Последовательность нуклеотидов в молекуле ДНК также всегда строго индивидуальна и. неповторима не только для каждого биологического вида, но и для отдельных особей. Такая специфичность молекул ДНК служит основой для установления родственной близости организмов.

Молекулы ДНК у всех эукариот находятся в ядре клетки. У прокариот нет ядра, поэтому их ДНК располагается в цитоплазме.

у всех живых существ макромолекулы ДНК построены по одному и то­му же типу. Они состоят из двух полинуклеотидных цепочек (тяжей), скреп­ленных между собой водородными связями азотистых оснований нуклеоти­дов (наподобие застежки «молния»). В виде двойной (парной) спирали моле­кула ДНК скручивается в направлении слева направо.

Последовательность в расположении нуклеотидов в молекуле дик определяет наследственную информацию клетки.

Структуру молекулы ДНК раскрыли в 1953 г. американский биохимик

Джеймс Уотсон и английский физик Френсис Крик. За это открытие ученые были удостоены в 1962 г. Нобелевской премии. Они доказали, что молекула

ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей. При этом нуклеотиды (моно­меры) соединяются друг с другом не случайно, а избирательно и парами по­средством азотистых соединений. Аден ин (А) всегда стыкуется с тимином (Т), а гуанин (г) - с цитозином (Ц). Эта двойная цепь туго закручена в спи­раль. Способность нуклеотидов к избирательному соединению в пары называ­ется комплементарностью (лат. complementus - дополнение).

Репликация происходит следующим образом. При участии специальных клеточ­ных механизмов (ферментов) двойная спираль ДНК раскручивается, нити рас­ходятся (наподобие того, как расстегивается «молния»), и постепенно к каждой из двух цепочек достраивается комплиментарная ей половина из соответствую­щих нуклеотидов. 8 результате вместо одной молекулы ДНК образуются две но­вые одинаковые молекулы. При том каждая вновь образованная двухцепочная молекула ДНК состоит из одной «старой» цепочки нуклеотидов и одной «новой». Поскольку ДНК является основным носителем информации, то ее способность к удвоению позволяет при делении клетки передавать ту наследственную ин­формацию во вновь образующиеся дочерние клетки.