 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
173
В процессе химических превращений могут образовываться вещества с относительно большим
запасом энергии за счет расщепления других веществ на продукты с меньшим ее запасом. Многие
биохимические процессы именно так и происходят. Такие процессы сложны и многообразны, но
все они происходят при общем уменьшении энергии, доступной системе.
Если в систему не поступают и из нее не выходят ни вещества, ни энергия, то она будет
приближаться к состоянию равновесия, соответствующему минимуму потенциальной энергии.
Хорошо известно, что древесина, сахар, бумага и многие другие вещества при обычных условиях
обладают высокой химической стабильностью. С другой стороны, например, если поднести к
бумаге зажженную спичку, то начинается процесс горения, при котором преодолевается
энергетический барьер и начинается движение к другому химическому равновесию с
образованием углекислого газа и воды.
Преодоление энергетического барьера при химической реакции возможно не только при
повышении температуры, но и при действии катализаторов. Как уже отмечалось, в живых
организмах катализаторами являются ферменты. Они высокоселективны, т. е. способны ускорять
одну или небольшое число сходных реакций. Именно ферменты определяют, какие реакции будут
идти с повышенной скоростью, а какие нет, и от этого зависят многие функции живого организма.
Химическую природу ферментов впервые определила 1926 г. американский биохимик Джеймс
Самнер (1887–1955), лауреат Нобелевсой премии 1946 г. Из соевых бобов он выделил в
кристаллической форме фермент уреазу и доказал его белковую природу. Дальнейшие
исследования показали, что ферменты представляют собой белки. Обратное утверждать нельзя:
подавляющее большинство белков – ферменты, но есть множество белков с другими функциями
(например, белок кератин – главный компонент волос, белок коллаген содержится в костной
ткани, коже, и др.). Их называют структурными белками. Недавно выяснилось, что в особом
случае ферменты имеют небелковую природу: некоторые рибонуклеиновые кислоты (РНК)
способны катализировать изменения в своей собственной структуре.
7.3. Носитель генетической информации
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – материальный носитель генетической информации.
Это высокомолекулярное природное соединение, содержащееся в ядрах клеток живых
организмов. Молекулы ДНК вместе с белками-гистонами образуют вещество хромосом. Гистоны
входят в состав ядер клеток и участвуют в поддержании и изменении структуры хромосом на
разных стадиях клеточного цикла, в регуляции активности генов. Отдельные участки молекул
ДНК соответствуют определенным генам. Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных
цепей, закрученных одна вокруг другой в спираль (рис. 7.1). Цепи построены из большого числа
мономеров четырех типов – нуклеотидов, специфичность которых определяется одним из четырех
азотистых оснований:аденин (А), тимин (Т), цитозин (С) и гуанин (G). Сочетатание трех рядом
стоящих нуклеотидов в цепи ДНК образуют генетический код. Нарушение последовательности
нуклеотидов в цепи ДНК приводит к наследственным изменениям в организме – мутациям. ДНК
точно воспроизводится при делении клеток, что обеспечивает в ряду поколений клеток и
организмов передачу наследственных признаков и специфических форм обмена веществ.