|
|
|
Главная --> Справочник терминов Жизненных процессов Эта книга будет второй книгой известного американского ученого, писате-. ля-фантаста и популяризатора науки, которую издательство «Химия» предлагает своему читателю. В книге «Мир азота», являющейся продолжением книги «Мир углерода», автор в такой же занимательной форме рассказывает о новых классах органических соединений— о веществах, в состав которых кроме углерода, водорода и кислорода обязательно входит и азот. Таких веществ очень много — от аминокислот до витаминов и красителей. Читатель получит представление о их роли в жизненных процессах, использовании в медицине, быту и промышленности. Аминокислоты, пептиды и протеины, или белки образуют группу химически и биологически родственных соединений, которым принадлежит очень важная роль в жизненных процессах. Это в особенности относится к белкам, присутствующим вместе с нуклеиновыми кислотами (стр. 1044) в каждой живой клетке, что отражено уже в их названии «протеины» (то притом, «то протон» — первый, основной). Оптическая изомерия имеет очень большое биологическое значение. Органические вещества, принимающие участие в жизненных процессах, в большинстве своем представляют собой сложные асимметрические соединения. Поэтому многие реакции в организмах протекают лишь с участием веществ с определенной пространственной конфигурацией. В результате организмы во многих случаях усваивают или вырабатывают в процессе жизнедеятельности только вещества, являющиеся теми или иными оптическими изомерами. Так, в мышцах в процессе работы, в результате превращений животного крахмала или виноградного сахара (глюкозы) всегда накапливается Ц+)-мрлочная кислота. Мы увидим далее, что в организмах образуются и усваиваются лишь определенные оптические изомеры углеводов, аминокислот и т. п. Значение белков для человечества определяется их ролью в жизненных процессах. «Жизнь есть способ существования белковых тел, и этот способ существования состоит по своему существу в постоянном самообновлении химических составных частей этих тел» (Ф. Энгельс). в жизненных процессах. Крахмал. Совершенно особое значение в жизненных процессах имеют Прежде всего была осознана исключительная роль биополимеров в жизненных процессах, что, естественно, поставило перед химией углеводов — важнейших компонентов живой ткани — новые задачи. Изучение структуры и ее связи с биологической функцией в ряду углеводов вызвалс к жизни новые представления и заложило основу новых направлений. Одновременно бурное развитие промышленности полимеров и их исполь зование в технике и повседневной жизни было непосредственно связанс с широким изучением практически важных природных полимеров и, прежде всего, с развитием химии и технологии целлюлозы, ее спутников и про дуктов ее переработки. Это открыло широкую дорогу исследования по химии полисахаридов и потребовало развития многих новых обла стей химии Сахаров. В свете современных данных о роли АТФ в жизненных процессах это уравнение должно быть переписано следующим образом: Химия углеводов является в настоящее время одним из наиболее значительных разделов органической химии как в теоретическом, так и в прикладном отношении. Успехи химии углеводов сыграли большую роль в развитии теоретической и синтетической органической химии, и в особенности таких ее разделов, как стереохимия, конформационный анализ, представления о таутомерии, разработка методов синтеза и деградации полифункциональных соединений, что неоднократно подчеркивалось в этой книге. Прикладное значение химии углеводов связано с важными функциями углеводсодержащих биополимеров в жизненных процессах, биологической активностью многих производных углеводов и с огромным значением многих полисахаридов как полимерных материалов, применяемых в технике. ; , И в заключение - о проблеме NO в целом. Когда в науке возникает новая парадигма - новая концептуальная схема и новая модель постановки проблемы и ее решения, всегда появляется впечатление, что теперь будут разрешены многочисленные вопросы, на которые не удавалось ответить прежде. И, действительно, понимание огромной роли, которую играет оксид азота в живом организме, обеспечили реальный прорыв в биологии и медицинской химии, открыв целые новые научные направления их развития. Однако сегодня первоначальная эйфория уже начинает проходить. Простые решения, которые, казалось бы, напрашивались из первоначальных данных изучения доноров NO и ингибиторов NOS, оказались не полными и недостаточными. И, тем не менее, нельзя не подчеркнуть, что прошло меньше полутора десятков лет с тех пор, как стало ясно, что загадочное соединение - произведенный эндотелием релаксирующий фактор (EDRF) - это нестабильный токсичный газ (или какая-либо из форм его депонирования), постоянно высвобождающийся в организме млекопитающих, роль которого в жизненных процессах переоценить невозможно. Важно, что исследование известных лекарственных средств позволяет утверждать, что среди многих из них имеются доноры оксида азота. Отсюда вытекает необходимость внимательного рассмотрения вопроса о вкладе этого феномена (генерации NO) в механизм действия давно применяющихся в здравоохранении лекарств и о возможной коррекции устоявшихся взглядов на эти механизмы. Отметим также, что возможность изыскания ингибиторов синтаз оксида азота среди существующих лекарственных средств пока всерьез не обсуждалась. Конечно, эта проблема заслуживает самого пристального внимания, а ее исследование может привести к значительным успехам и в теоретическом, и в практическом отношениях. К стероидам принадлежатстерины (R'=OH)— холестерин, стероидные, или половые, гормоны (эстрон, тестостерон) и сердечные гликозиды, которые играют большую роль в жизненных процессах. Это явление было известно уже в конце XVIII века. Позднее Пас-тер доказал, что вызывающие брожение дрожжевые .грибки попадают в растворы сахара из воздуха, а стерилизованные растворы, если предохранить их от проникновения зародышей, не подвергаются брожению. Тем самым было доказано, что спиртовое брожение вызывается д-рожжами, и поэтому долгое время считали, что процесс расщепления сахара на спирт и углекислый газ должен быть обязательно связан с жизнедеятельностью дрожжей, которые даже получили название организованного фермента. Возражения Либиха, что разложение сахара представляет собой явление, лишь сопутствующее росту дрожжей, но не являющееся частью собственно жизненных процессов этих микроорганизмов, не получили в то время общего признания. Лишь ъ 1897 г. Бухнер опубликовал результаты проведенных им решающих опытов, которые сразу разъяснили вопрос о природе брожения. Путем растирания дрожжевых клеток с кварцевым песком Бух-неру удалось в значительной степени разрушить их оболочки. Из подготовленной таким образом грибковой массы был под большим давлением отжат сок, не содержащий дрожжевых клеток, но все же обладавший способностью сбраживать виноградный сахар до спирта и углекислого газа *. Эта способность сохранялась даже при прибавлении антисептических средств, прекращающих жизнедеятельность дрожжей. Так, было доказано, что вещество, вызывающее спиртовое брожение, находится внутри дрожжевых клеток, может быть выделено из них и не теряет своей активности вне дрожжевой клетки. Наиболее полно значение белков для жизненных процессов сформулировал еще в 70-х гг. прошлого столетия Ф. Энгельс. Он указывал: «Повсюду, где мы встречаем жизнь, мы находим, что она связана с каким-либо белковым телом, и повсюду, где мы встречаем какое-либо белковое тело, которое не находится в процессе разложения, мы без исключения встречаем и явления жизни». «Жизнь есть способ существования белковых тел»**. К стероидам относятся физиологически важные вещества, выполняющие в организме роль гормонов — регуляторов жизненных процессов. Многие из них теперь используются как лекарственные препараты (эстрадиол, гидрокортизон и др.). Родственные стероидам соединения — тритерпены встречаются и в растительном мире. Установлены принцип построения нуклеиновых кислот и их определяющая роль в синтезе белка, передаче наследственных признаков организма и целом ряде других жизненных процессов. Разработаны методы синтеза полинуклеотидов — простейших моделей нуклеиновых кислот. Эти методы послужили основой для синтеза олигонуклеотидов с заданной последовательностью нуклеотидов. Использование химических и биохимических методов синтеза дали возможность Караие получить полинуклеотид, соответствующий активному фрагменту дезоксирибонуклеиновой кислоты. Все эти достижения в области исследования строения, функций и синтеза биополимеров позволили на другом, новом •— молекулярном уровне подойти к изучению жизненных процессов. Есть все основания предполагать, что в ближайшее время нас ждут большие и интересные открытия в мире познания самых сложных и тонких областей жизнедеятельности организма (деятельности нервной системы, межклеточного взаимодействия, явлений иммунитета и т. д.). В настоящее время известно, что нуклеиновые кислоты принимают участие в осуществлении ряда важнейших жизненных процессов. По мере углубления наших знаний о природе жизненных процессов вырисовывается картина сложной и многогранной роли углеводов в живых организмах. Среди известных сейчас функций углеводов мы находим и роль энергетического резерва, и роль главных структурирующих веществ, и роль эластиков, и роль смазки, и разнообразные информационные функции, и многое другое. Такую поразительную полифункциональность этого класса соединений можно, по-видимому, понять из общих соображений. Действительно, такие биологически монофункциональные биополимеры, как нуклеиновые кислоты, имеют один тип ковалентной структуры: это линейные одномерные цепи. Напротив, структуры высокомолекулярных углеводов представлены по крайней мере двумя молекулярными типами: линейными и разветвленными, не говоря уже о том, что среди разветвленных полисахаридов можно также выделить несколько крупных классов структур и что организация последовательностей мономеров в полисахаридных цепях может принадлежать к нескольким принципиально различным типам. Из такого разнообразия структур, естественно, следует и разнообразие функций. При прочих равных условиях гетерогенные реакции протекают резко замедленно по сравнению с гомогенными (это можно понять из самых общих соображений: гетерогенная реакция протекает на границе раздела фаз, т. е. в двумерном пространстве, а гомогенная — в объеме, т. е. в трех измерениях). Поэтому биоэнергетика, построенная на предельных углеводородах, была бы в целом медленной: система была бы способна запасать много энергии, но обладала бы низкой мощностью. Это привело бы к большому замедлению всех жизненных процессов и, как следствие, к тому, что организмы оказались бы в гораздо большей степени подвержены воздействию неблагоприятных изменений внешней среды. Вывод: надо ориентироваться на более гидрофильные, растворимые в воде соединения, и при этом не слишком проиграть в энергоемкости по сравнению с углеводородами. катализаторами важнейших жизненных процессов, а обмен белка жизненных процессов, для проникновения в самые сокровенные тайны главное. Белки составляют материальную основу жизненных процессов.  Жидкостной экстракции Животного происхождения Желательно проводить Желтоватый кристаллический |
- |
Навигация