ВИТАМИНЫ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ

Смотрите также:

РОЖДЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ

В 40—50-е годы XX века был сделан ряд открытий и изобретений в области физических и химических наук, обогативших биологию новыми методами познания живого. Электронный микроскоп во много тысяч раз повысил разрешающую способность человеческого глаза и позволил рассматривать структуры клеток при увеличении в сотни, тысячи и миллионы раз. Важную роль сыграли методы рентгенструктурного и спектрального анализа, дающие возможность изучать расположение атомов и связи между ними в молекулах, получать более ясные представления о формах молекул, из которых построены живые организмы, их взаимном расположении и объединении в структурные элементы клетки. Чрезвычайно крупным успехом явилось появление методов дифференциального центрифугирования благодаря созданию центрифуг, в которых ускорение превышает ускорение силы тяжести в сотни тысяч раз. Этот метод дает возможность, предварительно измельчив клетки, разделять затем их на те образования, из которых они построены, получать в чистом виде клеточные ядра и другие компоненты клетки, так называемые ее органеллы. Все это позволило приступить к изучению нового уровня биологической организации — субклеточного и молекулярного, то есть того, что представляет собой объект изучения молекулярной. биологии — чрезвычайно бурно развивающейся области биологии, сформировавшейся о#оло 20 лет назад.

ЦЕХА ЖИВОЙ КЛЕТКИ

В наши дни одной из самых животрепещущих проблем молекулярной биологии является проблема биологических мембран. Для того чтобы обрисовать сущность этой проблемы и показать значение витаминов для организации и функционирования биомембран, необходимо прежде всего в кратких чертах охарактеризовать современные представления о строении клетки, обратив особое внимание на те ее структуры и функции, в которых участвуют витамины.

Живые организмы построены из клеток, каждая из которых представляет собой их структурпую и функциональную единицу. Тело некоторых мельчайших организмов состоит из одиой-едииственпой клетки — это одноклеточные организмы, например бактерии. Другие состоят из множества клеток, связанных в единый организм, в котором разные типы клеток несут свои специализированные функции. Например, клетки мышечной ткани способны к сокращению, клетки эпителия выполпяют защитную функцию. Несмотря на специализацию, любые типы клеток имеют ряд общих черт.

Схема строения животной клетки. Клетка окружена плазматической мембраной и содержит ядро. Материал, находящийся внутри плазматической мембраны, но пне ядра — это цитоплазма.

Ядро играет чрезвычайно важную роль в регулировании процессов, совершающихся в клетке. В нем содержится набор наследственных факторов — генов, определяющих признаки клетки. В цитоплазме синтезируются белки и другие химические компоненты клетки и осуществляются процессы, обеспечивающие клетку энергией. Ядро отделено от цитоплазмы ядерной мембраной, регулирующей передвижение веществ из ядра в цитоплазму и и обратном направлении.

В ядре синтезируются соединения, несущие в цитоплазму информацию, в соответствии с которой в ней синтезируются белки, типичные для данного вида клеток,— это дезоксприбопуклоиповые кислоты — ДНК. В полужидком основном веществе ядра — кариоплазме — взвешено строго определенное для каждого вида живых организмов число вытянутых образований— хромосом, состоящих из ДНК и белка. Отдельные участки хромосом представляют собой единицы наследственности— гены. В строгом соответствии со строением ДНК, которое специфично для каждого данного вида клеток, в ядре Синтезируются информационные рибонуклеиновые кислоты (и-РНК). Эти последние через ядерные мембраны поступают в цитоплазму и в ней, в соответствии с информацией, «записанной» в молекулах и-РНК, синтезируются специфические для данного вида клеток белки. Ядерная мембрана регулирует и поступление из цитоплазмы в ядро тех материалов, из которых в нем синтезируется ДНК.

Молекула ДНК построена в виде двойной спирали. При клеточном делении происходит удвоение, разделение и равномерное распределение ДНК в двух дочерних клетках.

Где же синтезируются те химические соединения, из которых строится клетка, строится живой организм?

В цитоплазме обозначена так называемая эндоплазматнческая сеть. Она образована мембранами, к которым прикреплено множество мелких частиц, состоящих из белка и особого вида РНК — так называемых рибосом. На рибосомах и происходит «сборка» аминокислот в молекулы белков. Таким образом, мембраны эндоплазматической сети с сидящими на них рибосомами представляют собой своего рода сборочные цеха клетки, в которых из сырья — аминокислот строятся молекулы белков. Последоиатольность, с которой на рибосомах включаются те или иные аминокислоты в формирующуюся поли пептидную цепь, а следовательно, и строение белковой молекулы, определяется строением молекулы ДНК, которое отличается видовой специфичностью, передаваемой по наследству при делении клеток, когда половинка двойной спирали ДНК переходит из клетки материнской в дочернюю. В соответствии с информацией, «записанной» в ДНК в виде так называемого триплетного кода ее азотистых оснований, в ядре сипте- зируются информационные РНК. Последние из ядра пы- ходят в цитоплазму и несут эту информацию к рибосомам. В соответствии с этой информацией аминокислоты включаются в полипепгидную цепь в той или иной последовательности, синтезируются белки, специфические для данного вида организма.

Выдающиеся успехи молекулярной биологии в расшифровке генетического кода, механизмов передачи наследственной информации и проблеме регуляции биосинтеза белков явились темой многих публикаций в специальной и популярной печати последних лет, к которой может обратиться читатель, интересующийся этой увлекательной областью биологии. Нам пришлось лишь напомнить некоторые основные положения этих проблем для того, чтобы далее показать, что и в этих о<?обо важных механизмах жизни принимают участие витамины. Во-первых, связывание молекул аминокислот между собой — процесс, идущий с потреблением энергии, которую для этого сип- теза поставляет АТФ — соединение, в образовании которого, как мы уже видели, принимает участие ряд ко- ферментных витаминов. Во-вторых, синтез ДНК осуществляется при участии недавно открытого фермента полинуклеотидлигазы, для работы которого необходим НАД — кофермент, главным компонентом которого является витамин РР — никотинамид. В-третьих, синтез простых нуклеиновых кислот, из которых далее строются полинуклеотиды — ДНК и РНК, требует наличия ферментов, содержащих витамин В12 и фолиации. И наконец, рибосомы, па которых происходит «сборка» молекул белка,— это образования, связанные с мембранами; неотъемлемым их структурным компонентом являются витамины. Теперь понятно, почему еще тогда, когда ничего пе было известно о механизмах биосинтеза белков, было подмечено, что витаминная недостаточность сопровождается парушо- ниями белкового обмена и что витамины каким-то образом участвуют в биосинтезе белков.

К содержанию книги: Значение витаминов для организма

Последние добавления:

очерки о цыганах

Плейстоцен - четвертичный период

Давиташвили. Причины вымирания организмов

Лео Габуния. Вымирание древних рептилий и млекопитающих

ИСТОРИЯ РУССКОГО ЛИТЕРАТУРНОГО ЯЗЫКА

Николай Михайлович Сибирцев

История почвоведения

Витамины и антивитамины

ВИТАМИНЫ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ

РОЖДЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ

Молекула ДНК построена в виде двойной спирали. При клеточном делении происходит удвоение, разделение и равномерное распределение ДНК в двух дочерних клетках.