Реферат
Автотрофні і гетеротрофні клітини. Фотосинтез, хемосинтез,
біосинтез білків
1. Автотрофні і гетеротрофні клітини. Фотосинтез. Хемосинтез
Автотрофні клітини. За способом отримання органічних сполук всі клітини діляться на дві групи. Одна група клітин здатна синтезувати органічні речовини з неорганічних сполук (СО 2 і Н 2 О і т. д.). З цих бідних енергією сполук клітини синтезують глюкозу, амінокислоти, а потім і більш складні органічні сполуки: складні вуглеводи, білки і т. д. Клітини, здатні синтезувати органічні сполуки з неорганічних, називаються автотрофними або автотрофами. Головними автотрофами на Землі є клітини зелених рослин автотрофного харчування властиво також невеликій групі мікроорганізмів.
Гетеротрофні клітини. Інша група клітин не здатна синтезувати органічні речовини з неорганічних сполук. Ці клітини потребують доставці вже готових органічних сполук. Тварини поїдають інших тварин і рослини і отримують з їжею готові вуглеводи, жири, білки. У ході життєдіяльності відбувається розщеплення цих речовин. З частини звільнилися при цьому речовин - глюкози, амінокислот та ін - синтезуються більш складні, властиві цій клітці речовини: глікоген, жири, білки, інша частина розщеплюється, і звільняється при цьому, використовується для життєдіяльності.
Клітини, не здатні до синтезу органічних сполук з неорганічних речовин і потребують, тому в доставці готових органічних речовин ззовні, називаються гетеротрофних клітинами або гетеротрофами. Клітини всіх тварин, людини, більшості мікроорганізмів, а також деяких рослин (наприклад, грибів) є гетеротрофами.
Фотосинтез. Синтез органічних сполук з простих, бідних енергією речовин потребує припливу енергії ззовні. Зелені рослини використовують для цієї мети світлову енергію Сонця. Рослинні клітини мають спеціальний механізм, що дозволяє їм перетворювати світлову енергію в енергію хімічних зв'язків. Цей процес називається фотосинтезом.
Процес фотосинтезу виражається таким сумарним рівнянням:
6 H 12 O 6 +6О 2
6СО 2 + 6Н 2 О = C 6 H 12 O 6 +6 О 2У ході цього процесу речовини, бідні енергією (СО 2 і Н 2 О), переходять в вуглевод - складне багате енергією органічну речовину. У результаті фотосинтезу виділяється також молекулярний кисень.
Сумарне рівняння фотосинтезу не дає уявлення про його механізм. Це складний, багатоступінчастий процес. Центральна роль у ньому належить хлорофілу - органічному речовині зеленого кольору.
У зеленому листі міститься приблизно 1% хлорофілу від сухої ваги. Хлорофіл розчиняється в спирті, і його можна витягти настоюванням листя в спирті. Розчин хлорофілу має зелений колір і флуоресціює.
Флуоресценція хлорофілу в розчині пояснюється тим, що електрони в молекулі хлорофілу поглинають світлову енергію, в результаті вони залишають орбіту, відповідну їх початкового стану, і перескакують на вищу орбіту, відповідну їх «порушеній» стану. Потім електрони повертаються назад на свою первісну орбіту, і при цьому переході вони віддають поглинену ними енергію у вигляді світла флуоресценції. Хлорофіл в розчині не здатний запасати енергію світла. клетке, где молекулы хлорофилла встроены в структуру хлоропласта и находятся в соединении с молекулами ферментов, липоидов и других веществ.
Інша картина спостерігається s клітці, де молекули хлорофілу вбудовані в структуру хлоропласта і знаходяться в з'єднанні з молекулами ферментів, ліпоїдів та інших речовин. Хлорофіл в зеленому листі при освітленні не флуоресціює. Поглинена хлорофілом енергія світла тут не розсіюється, а перетворюється в енергію хімічних зв'язків.Для того щоб розібратися в механізмі цього перетворення, звернемося до схеми фотосинтезу.
Процес фотосинтезу починається з висвітлення хлоропласта видимим світлом. Фотон «вдаряє» в електрон молекули хлорофілу, повідомляє йому енергію, і електрон переходить в «порушену» стан: він залишає основну орбіту і перескакує на вищу орбіту. Після цього він одразу ж падає назад. При цьому надлишкова енергія електрона частково переходить в тепло (близько 25%), а здебільшого передається сполукам, що знаходяться в клітині, викликаючи їх перетворення.
Частина «падаючих» електронів захоплюється іонами водню. У клітці завжди є деяка кількість Н + і ОН-іонів, так як у водному розчині частина молекул води знаходиться в дисоційованому стані:
Н 2 О = Н + + ОН-(1)
Іон водню приєднує електрон і перетворюється в атом водню:
Н + + е = Н (2)
Іон гідроксилу, що залишився без свого протівоіона, негайно ж передає свій електрон інших молекул або іонів і перетворюється на вільний радикал ВІН:
ВІН - = е + ОН (3)
Вільні атоми водню і ОН-радикали в хімічному відношенні дуже активні. Атоми водню приєднуються до органічного речовини, що має складну структуру і відповідно досить громіздке назва: нікотінамідді-нуклеотідфосфат (скорочено НАДФ). НАДФ завжди міститься в клітині; приєднавши водень, він переходить у відновлену форму:
Н 2 (4)
НАДФ + 2Н = НАД Ф x Н 2 (4)Вільні ОН-радикали взаємодіють один з одним, причому утворюється молекулярний кисень, що виділяється в атмосферу, і вода:
4ОН = О 2 + 2Н 2 О (5)
Підсумувавши реакції 1, 2, 3 і 5, отримаємо:
2Н 2 О = О 2 + 4Н (6)
Таким чином, молекулярний кисень, що утворюється при фотосинтезі, виникає в результаті розкладу (фотолізу) води. Це не ферментативний процес. За своїм механізмом фотоліз води схожий з електролізом води. Згадайте, що при пропусканні електричного струму через водний розчин іони водню отримують електрони від катода і перетворюються в атоми водню (якщо б у розчині перебував НАДФ, він приєднав б ці атоми водню і перейшов в НАДФхН 2), а ОН-іони, віддавши електрони аноду , перетворюються на вільні ОН-радикали, з яких утворюється молекулярний кисень і вода.
Енергія іншій частині «падаючих» електронів, а також електронів, що відділяються від іонів гідроксилу і володіють ще деяким запасом енергії, перетворюється в енергію макроергічних фосфатних зв'язку: з АДФ (завжди присутня у клітці) і неорганічного фосфату (Ф) синтезується АТФ:
АДФ + Ф = АТФ
Таким чином, надлишкова енергія збуджених електронів при переході їх в початковий стан породжує три процеси:
Фотоліз води з утворенням молекулярного кисню.
Н 2 .
Синтез АТФ.
Ці реакції йдуть тільки на світлі. Їх здійснення є безпосереднім результатом поглинання хлорофілом променистої енергії. Тому дана стадія фотосинтезу називається світловий фазою. Подальші синтетичні процеси фотосинтезу протікають як на світлі, так і в темряві. Тому комплекс цих реакцій називається темнової фазою.
Темнова фаза фотосинтезу являє собою ряд послідовних ферментативних реакцій. Н 2 .
Н г и АТФ.
Отже, в світлову фазу фотосинтезу світлова енергія Сонця перетворюється в енергію хімічних зв'язків НАДФ x Н г і АТФ. Н 2 и АТФ) расходуется на синтез углеводов. У темпових фазу енергія цих речовин (НАДФ x Н 2 і АТФ) витрачається на синтез вуглеводів.Процес фотосинтезу представляє основний механізм, за допомогою якого зелені рослини виробляють органічні речовини. Всі речовини рослини, будь-яка його «врожайна» частина - плоди, насіння, коренеплоди, деревина і т. д. - утворюються з речовин, породжених в результаті фотосинтетичної активності його клітин.
Продуктивність фотосинтезу становить приблизно 1 г органічних речовин на 1 м р площі листя в 1 годину. Таким чином, при інших рівних умовах врожай тим вище, чим більше поверхня листя виросли рослин і чим довше вони функціонують як фотосинтетичні системи.
У вивчення ролі світла і хлорофілу в процесі засвоєння СО 2 при фотосинтезі великий внесок зробив найбільший російський учений К. А. Тімірязєв. Тімірязєва належать і неперевершені роботи з популяризації знань по фотосинтезу, про який він писав так: «Це процес, від якого в кінцевій інстанції залежать усі прояви життя на нашій планеті». Це цілком обгрунтоване твердження, так як фотосинтез не тільки основний постачальник органічних сполук, але і єдине джерело вільного кисню на Землі.
Рослинні клітини, як і всі інші клітини, постійно дихають, тобто поглинають кисень і виділяють СО 2. Вдень же поряд з диханням за допомогою хлорофіл містить механізму рослинні клітини перетворять світлову енергію в хімічну: вони синтезують органічні речовини. При цьому в якості побічного продукту реакції виділяється молекулярний кисень. Кількість кисню, що виділяється рослинної клітиною в процесі фотосинтезу, в 20-30 разів більше, ніж поглинання його в одночасно йде процесі дихання. Зрозуміло тому, що вдень, коли рослини і дихають, і фотосінтезіруют, вони збагачують повітря киснем, а вночі, коли фотосинтез припиняється, вони тільки дихають, тобто поглинають кисень і виділяють вуглекислоту.
Хемосинтез
Крім клітин зелених рослин, автотрофность властива також деяким бактеріям, у яких немає хлорофілу. Спосіб, за допомогою якого вони мобілізують енергію для синтетичних реакцій, принципово іншою, ніж у рослинних клітин. Цей тип автотрофів був відкритий російським вченим-мікробіологом С.М. Виноградским. Для синтезів бактерії використовують енергію хімічних реакцій. Вони мають спеціальний ферментним апаратом, що дозволяє їм перетворювати енергію хімічних реакцій, зокрема енергію реакцій окислення неорганічних речовин, в хімічну енергію синтезованих органічних сполук. Цей процес називається хемосинтезом.
Найбільш відомі автотрофи-хемосинтетики - нитрифицирующие бактерії. Джерелом енергії в однієї групи цих бактерій служить реакція окислення аміаку в азотисту кислоту, інша група нитрифицирующих бактерій використовує енергію, що виділяється при окисленні азотної кислоти в азотну. Автотрофами-хемосинтетики є залізобактерій і серобактерии. Перші з них використовують енергію, що виділяється при окисленні двовалентного заліза в тривалентне, другі окислюють сірководень до сірчаної кислоти.
Роль автотрофів-хемосинтетики дуже велика, особливо нитрифицирующих бактерій. Вони мають важливе значення для підвищення врожайності, тому що в результаті їх життєдіяльності азот, що у вигляді сполук, недоступних для засвоєння рослинами, перетворюється в солі азотної кислоти, які добре ними засвоюються.
2. Біосинтез білків
Будь-яка жива клітина здатна синтезувати білки, і ця здатність представляє одне з найбільш важливих і характерних її властивостей. З особливою енергією йде біосинтез білків у період росту та розвитку клітин. У цей час активно синтезуються білки для побудови клітинних органоїдів, мембран. Синтезуються ферменти та білки. Біосинтез білків відбувається інтенсивно і у багатьох дорослих, тобто закінчили ріст та розвиток клітин, наприклад у клітин травних залоз, які синтезують білки-ферменти (пепсин, трипсин) або у клітин залоз з внутрішньої секрецією, синтезують білки-гормони (інсулін, тироксин ). Здатність до синтезу білків властива, втім, не тільки зростаючим або секреторних клітин: будь-яка клітина протягом всього життя постійно синтезує білки, тому що в ході нормальної життєдіяльності молекули білків поступово зношуються, структура і функції їх порушуються. Такі прийшли в непридатність молекули білків видаляються з клітки. Натомість синтезуються нові повноцінні молекули, склад і діяльність клітини не порушуються.
Будь-яка клітина за зовнішнім виглядом і за властивостями схожа на материнську. Так як властивості клітини залежать від її білків, то ясно, що клітина здатна синтезувати білки такі ж, які синтезувала материнська клітина. Отже, здатність до синтезу білка передається у спадок від клітини до клітини і зберігається нею протягом усього життя.
Питання про те, як відбувається синтез настільки великий і складної молекули білка, як відбираються потрібні амінокислоти, розставляються і з'єднуються в певному і строгому порядку, ще порівняно недавно представляли нерозв'язну загадку. в.
Ці питання в даний час в основному з'ясовані, і рішення їх представляє найбільше досягнення біології та біохімії XX ст.Основна роль у визначенні структури білка належить ДНК. Ми вже знаємо, що молекули ДНК дуже великі. Їх довжина в десятки і сотні разів перевищує довжину найбільших молекул білків: по довжині ланцюжка ДНК можна було б укласти одну за одною десятки, а то й сотні молекул білків. В даний час встановлено, що різні ділянки ДНК визначають синтез різних білків. Одна молекула ДНК бере участь у синтезі декількох десятків білків.
Кожна ділянка ДНК, що визначає синтез однієї молекули білка, називається геном. Кожний ген - ділянка подвійної спіралі ДНК, на якому міститься інформація про структуру якогось одного білка.
Щоб розібратися в тому, яким чином структура ДНК визначає структуру білка, наведемо такий приклад. Багато хто знає про азбуку Морзе, за допомогою якої передають сигнали і телеграми. За азбуці Морзе всі букви алфавіту позначені поєднаннями коротких і довгих сигналів - крапками і тире. Буква А позначається • -, Б --и т. д. Збори умовних позначень називається кодом або шифром. Азбука Морзе являє собою приклад коду. Отримавши телеграфну стрічку з точками та тире, що знає код Морзе легко розшифрує (розкодує) написане.
Макромолекула ДНК, що складається з декількох тисяч послідовно розташованих чотирьох видів нуклеотидів, являє собою код, що визначає структуру білка. Так само як в коді Морзе кожній букві відповідає певне поєднання точок і тире, так в коді ДНК кожної амінокислоті відповідає певне поєднання послідовно пов'язаних нуклеотидів.
Код ДНК
Код ДНК вдалося розшифрувати майже повністю. Сутність коду ДНК полягає в наступному. Кожній амінокислоті відповідає ділянку, ланцюги ДНК з трьох поряд стоять нуклеотидів. Наприклад, ділянка Т-Т-Т відповідає амінокислоті лізину, відрізок А-Ц-А-цистеїну, Ц-А-А - Валину і т. д.
Припустимо, що в гені нуклеотиди слідують в такому порядку:
А-Ц-А-Т-Т-Т-А-А-Ц-Ц-А-А-Г-Г.
Розбивши цей ряд на трійки (триплети), ми відразу ж розшифруємо, які амінокислоти і в якому порядку йдуть в молекулі білка:
А-Ц-А Т-Т-Т А-А-Ц Ц-А-А Г-Г-Г
Цістеіц Лізин Лейцин Валін Пролін
У коді Морзе всього два знаки. Для позначення всіх букв, всіх цифр і знаків пунктуації доводиться брати на деякі букви або цифри до 5 знаків. У коді ДНК простіше. Різних нуклеотидів 4. Число можливих комбінацій з 4 елементів по 3 дорівнює 64. Різних ж амінокислот всього 20. Таким чином, різних триплетів нуклеотидів з надлишком вистачає для кодування всіх амінокислот.
Транскрипція. Встановлено, що самі ДНК безпосередньої участі у синтезі білка не приймають, ДНК знаходяться в ядрі клітини, а синтез білка відбувається в рибосомах - найдрібніших структурах, що знаходяться в цитоплазмі. У ДНК тільки міститься і зберігається інформація про структуру білків. Для синтезу білка в рибосоми направляються точні копії цієї інформації. Це здійснюється за допомогою РНК, які синтезуються на ДНК і точно копіюють її структуру. Послідовність нуклеотидів РНК точно повторює послідовність нуклеотидів в одному з ланцюжків гена. Таким чином, інформація, що міститься в структурі даного гена, як би переписується на РНК. Цей процес називається транскрипцією («транскрипції» - переписування, лат.). З кожного гена можна зняти будь-яке число копій РНК. Ці РНК, що несуть у рибосоми інформацію про склад білків, називаються інформаційними (і - РНК).
Для того, щоб зрозуміти, яким чином склад і послідовність розташування нуклеотидів в гені можуть бути «переписані» на РНК, згадаємо принцип комплементарності, на підставі якого побудована двуспіральной молекула ДНК. Нуклеотиди одного ланцюга обумовлюють характер протилежних нуклеотидів іншого ланцюга. Якщо на одного ланцюга знаходиться А, то на тому ж рівні іншого ланцюга варто Т, а проти Г завжди знаходиться Ц. Інших комбінацій не буває. Принцип комплементарності діє і при синтезі інформаційної РНК. Проти кожного нуклеотиду одному з ланцюжків ДНК встає комплементарний до нього нуклеотид інформаційної РНК. Таким чином, проти Гднк встає Црнк проти Цднк - Грнк, проти Аднк - Урнк, проти ТДНК - Арнк. У результаті утворюється ланцюжок РНК за складом і послідовності своїх нуклеотидів являє собою точну копію складу і послідовності нуклеотидів одного з ланцюжків ДНК. Молекули інформаційної РНК прямують до місця, де відбувається синтез білка, тобто до рибосом. Туди ж йде з цитоплазми потік матеріалу, з якого будується білок, тобто амінокислоти. У цитоплазмі клітин завжди є амінокислоти, які утворюються внаслідок розщеплення білків їжі.
Транспортні РНК
Амінокислоти потрапляють в рибосому не самостійно, а в супроводі особливих молекул РНК, спеціально пристосованих для транспорту амінокислот до рибосом. Вони так і називаються: транспортні РНК (т - РНК). Транспортні РНК - це порівняно короткі ланцюжки, що складаються всього з декількох десятків нуклеотидів. На одному кінці їх молекули є структура, до якої може приєднатися амінокислота. На іншому кінці транспортної РНК знаходиться триплет нуклеотидів, який відповідає за кодом даної амінокислоті. Наприклад, молекула транспортної РНК для амінокислоти лізину на одному кінці має «майданчик» для «посадки» лізину, а на іншому кінці - триплет нуклеотидів: У-У-У. Так як існує не менше ніж 20 різних амінокислот, то, очевидно, існує не менше ніж 20 різних транспортних РНК. На кожну амінокислоту є своя транспортна РНК.
Реакція матричного синтезу. Для вивчав неорганічну і органічну хімію звичні, реакції, що протікають в розчинах, в яких молекули речовин знаходяться у хаотичному русі. Реакції в таких системах здійснюються в результаті випадкового зіткнення молекул. Чим концентрація речовин вище, тим більше ймовірність зіткнення, тим вище швидкість реакції. Навпаки, при зниженні концентрації речовин ймовірність зустрічі молекул невелика і швидкість реакції може бути незначною.
У живих системах ми зустрічаємося з новим типом реакцій, на зразок описаної вище реакції редуплікації ДНК або реакції синтезу РНК. Такі реакції невідомі в неживій природі. Вони називаються реакціями матричного синтезу.
Терміном «матриця» у техніці позначають форму, що вживається для відливання монет, медалей, типографського шрифту: затверділий метал в точності відтворює всі деталі форми, що служила для відливання. Матричний синтез нагадує виливок на матриці: нові молекули синтезуються в точній відповідності з планом, закладеним в структурі вже існуючих молекул. Матричний принцип лежить в основі найважливіших синтетичних реакцій клітини, таких, як синтез нуклеїнових кислот і білків. У цих реакціях забезпечується точна, суворо специфічна послідовність мономерних ланок у синтезованих полімерах. Тут відбувається спрямоване стягування мономерів у певне місце клітини - на молекули, службовці матрицею, де реакція і здійснюється. Якщо б такі реакції відбувалися шляхом випадкового зіткнення молекул, вони протікали б нескінченно повільно. Синтез складних молекул на основі матричного принципу здійснюється швидко і точно.
Роль матриці в матричних реакціях відіграють макромолекули нуклеїнових кислот - ДНК або РНК. Мономірні молекули, з яких синтезується полімер, - нуклеотиди або амінокислоти - відповідно до принципу комплементарності розташовуються і фіксуються на матриці в строго визначеному, наперед заданому порядку. Потім відбувається «зшивання» мономерних ланок у полімерну ланцюг, і готовий полімер скидається з матриці. Після цього матриця готова до складання нової полімерної молекули. Зрозуміло, що, як на даній формі може проводитися виливок тільки якоїсь однієї монети, або медалі, або якоїсь однієї літери, так і на даній матричної молекулі може йти «збірка» тільки якогось одного полімеру.
Матричний тип реакцій - специфічна особливість хімізму живих систем. Вони є основою фундаментального властивості всього живого - його здібності до відтворення собі подібного.
Крім живої клітини, матричний тип реакцій ніде в природі виявлений не був.
Трансляція
Інформація про структуру білка, записана в і - РНК у вигляді послідовності нуклеотидів, переноситься далі у вигляді послідовності амінокислот у синтезується поліпептидного ланцюга. Цей процес називається трансляцією («трансляція» - перенесення, переклад, лат.). Для того щоб розібратися в тому, як у рибосомах відбувається трансляція, тобто переклад інформації з мови нуклеїнових кислот на мову білків. Рибосоми на малюнку зображені у вигляді яйцевидних тіл, унізивающіх і-РНК. Перша рибосома вступає на нитковидні молекули і-РНК з лівого кінця і починає синтез білка. У міру складання білкової молекули рибосома повзе по і-РНК (на малюнку зліва направо). Коли рибосома просунеться вперед на 50-100 А, з того ж кінця на і-РНК входить друга рибосома, яка, як і перша, починає синтез і рухається слідом за першою рибосомою. Потім на і-РНК вступає третій рибосома, четверта і т. д. Всі вони виконують одну й ту ж роботу: кожна синтезує один і той же білок, запрограмований на цій та-РНК. Чим далі вправо просунулася рибосома по і-РНК, тим більший відрізок білкової молекули «зібраний». Коли рибосома досягає правого кінця і-РНК, синтез закінчено і рибосома разом зі своїм «виробом» звалюється в навколишнє середовище. Тут вони розходяться: рибосома - на будь-яку і-РНК (так як вона здатна до синтезу будь-якого білка; характер білка залежить від матриці), білкова молекула - у ендоплазматичну мережу і по ній переміщається в ту ділянку клітини, де потрібна даний вид білка. Через короткий час закінчує роботу друга рибосома, потім третя і т. д. А з лівого кінця і-РНК на неї вступають все нові і нові рибосоми, і синтез білка йде безперервно. Число рибосом, що вміщується одночасно на молекулі і-РНК, залежить від довжини і-РНК. Так, наприклад, на молекулі і-РНК, програмує синтез білка-гемоглобіну, довжина якої близько 1500 А 0, поміщається до 5 рибосом (діаметр рибосоми приблизно 230 А). Група рибосом, що поміститься одночасно на одній молекулі і-РНК, називається полірібосомой або, скорочено, полисомой.
Тепер зупинимося докладніше на механізмі роботи рибосоми. Рибосома під час свого руху по і-РНК в кожен даний момент знаходиться в контакті з невеликою ділянкою її молекули. Можливо, що розмір цієї ділянки складає всього один триплет нуклеотидів. Рибосома пересувається по і-РНК не плавно, а переривчасто, «кроками» - триплет за кодоном. На деякому, відстані від місця контакту рибосоми з і-РНК знаходиться пункт «збірки» білка: тут міститься і працює фермент білок-синтетаза, створює поліпептидний ланцюг, тобто утворює пептидні зв'язки між амінокислотами.
Сам механізм «складання» білкової молекули в рибосомах здійснюється наступним чином. У кожну рибосому, що входить до складу полісоми, тобто що рухається по і-РНК, з навколишнього середовища безперервним потоком йдуть молекули т-РНК з «навішав» на них амінокислотами. Вони проходять, зачіпаючи своїм кодовим кінцем місце контакту рибосоми з і-РНК, доторкаються до триплетів нуклеотидів і-РНК, який в даний момент знаходиться в рибосоме. Протилежний кінець т-РНК (несучий амінокислоту) виявляється при цьому поблизу пункту «збірки» білка. Однак тільки в тому випадку, якщо кодовий триплет т-РНК виявиться комплементарним до триплети і-РНК (що знаходиться в даний момент у рибосомі), амінокислота, доставлена т-РНК, потрапить до складу молекули білка і відокремиться від т-РНК. Негайно ж рибосома робить «крок» вперед по і-РНК на один триплет, а вільна т-РНК викидається з рибосоми в навколишнє середовище. Тут вона захоплює нову молекулу амінокислоти і несе її в будь-яку з працюючих рибосом. Так поступово, триплет за кодоном, рухається по і-РНК рибосома і росте ланка за ланкою - поліпептидний ланцюг. Так працює рибосома - цей дивовижний органоїд клітини, який з повним правом називають «молекулярним автоматом» синтезу білка.
Ми вже згадували про синтез білка, нещодавно здійсненому хіміками в лабораторних умовах. Цей штучний синтез зажадав величезних зусиль, багато часу і коштів. А в живій клітині синтез однієї молекули білка завершується в 3-4 секунди. Ось приклад, наскільки досконаліше працює синтетичний апарат живої клітини.
Роль ферментів у біосинтезі білка
Не слід забувати, що жоден крок у процесі синтезу білка не йде без участі ферментів. Всі реакції білкового синтезу катализируются спеціальними ферментами. Синтез інформаційної РНК веде фермент, який «повзе» уздовж молекули ДНК від початку гена до його кінця і залишає позаду себе готову молекулу інформаційної РНК. Ген у цьому процесі дає тільки програму для синтезу, а сам процес здійснює фермент. Без участі ферментів не відбувається і з'єднання амінокислот з транспортною РНК.
Існують особливі ферменти, що забезпечують захоплення і з'єднання амінокислот з їх транспортними РНК. Нарешті, в рибосоме у процесі складання білка працює фермент, Сцепляющій амінокислоти між собою.
Енергетика біосинтезу білка
Ще однією дуже важливою стороною біосинтезу білка є його енергетика. Ми вже згадували, що будь-який синтетичний процес являє собою ендотермічні реакції і, отже, потребує затрати енергії. Біосинтез білка являє собою низку синтетичних реакцій: 1) синтез і-РНК, 2) з'єднання амінокислот з т-РНК і 3) «збірку» білка. Всі ці реакції потребують енергетичних витрат. Енергія для синтезу білка доставляється реакцією розщеплення АТФ. Кожна ланка біосинтезу завжди пов'язане з розпадом 2 АТФ.
Список літератури
Азімов А. Коротка історія біології. М., 1997.
Кемп П., Армс К. Введення в біологію. М., 2000.
Лібберт Е. Загальна біологія. М., 1978 Льоцці М. Історія фізики. М., 2001.
Найдиш В.М. Концепції сучасного природознавства. Навчальний посібник. М., 1999.
Небел Б. Наука про навколишнє середовище. Як влаштований світ. М., 1993.