.35 Строение и функции белков.— М.: Педагогика, 1983.— 128 с., ил. — (Б-чка Дет. энциклопедии «Ученые — школьнику»).
35 коп.
В книге рассказывается о том, как удалось установить строение самых сложных органических молекул — белков. Школьники узнают об основных методах изучения строения белков, об успехах в их синтезе. Рассмотрены также вопросы изучения функций белков и показаны последние достижения в этой области.
Для старшеклассников.
Зачем изучают белки?
С чем, с какими материальными объектами связана тайна жизни? Это один из главных вопросов, на который пыталась ответить наука на протяжении своей истории. И уже довольно давно ученые поняли, что важную, а может быть, и главную роль во ' всех жизненных процессах играют белки.
Сначала это были лишь неясные предположения. Символом начала жизни всегда было яйцо. Вот почему белок птичьих яиц дал название всему классу белков, которые, как мы знаем теперь, содержатся в любой клетке организма. Когда в XIX в. обнаружили, что белки — главные компоненты живых клеток, все проявления жизни стали связывать только с ними.
Сейчас мы знаем, что есть еще один класс биополимеров, без которых невозможна жизнь,— нуклеиновые кислоты. Но значение белков от этого не уменьшилось. Можно сказать, что нуклеиновые кислоты — это администраторы клетки, а белки — ее рабочие: без них не может произойти ни одна реакция. Даже биосинтезы нуклеиновых кислот да и самих белков осуществляются с помощью белков-катализаторов.
За последние два-три десятилетия изучение явлений жизни химическими, физическими и математическими методами идет необычайно стремительно и успешно. Научно-техническая революция распространилась и на биологию. Вслед за биохимией и биофизикой возникли биоорганическая химия и молекулярная биология. Все вместе они образовали новое направление — физико-химическую биологию. А самое главное — благодаря генетической инженерии
и биотехнологии эти направления оказались тесно связанными с практикой.
Химия не просто снабдила биологию своими методами. Биологи, по словам крупнейшего американского биохимика Э. Чаргаффа, стали учиться «химически мыслить». Но сейчас и химик, который изучает физиологически активные соединения, а среди них биополимеры, а из биополимеров — белки и нуклеиновые кислоты, неизбежно задумывается над вопросами, по сути биологическими: а как эти соединения ведут себя в клетке? Как они работают там в окружении других молекул?
Мефистофель в «Фаусте» Гёте говорит:
...Живой предмет желая изучить, Чтоб ясное о нем познанье получить,— Ученый прежде душу изгоняет, Затем предмет на части расчленяет...
Именно расчленение живых объектов, прежде всего клетки, на составные элементы было одной из наиболее плодотворных программ развивающейся биологии. «Чисто биологические объекты» стали изучать с позиций химии и физики. Оказалось, что биологически активные молекулы объединены в сложные, но согласованные системы. Клетка, с ее ядром, мембранами, митохондриями и рибосомами и множеством других сложнейших образований, может быть представлена как совокупность таких систем. Именно клетка оказалась в центре внимания физико-химической биологии, которая изучает ее элементарные компоненты, сложные комплексы, не противопоставляя их, а рассматривая в единстве.
Белки — один из важнейших ее объектов: и индивидуальный, отдельный, и как элемент систем самой различной степени сложности.
Живая клетка способна осуществлять множестве процессов, которые промышленности либо недоступны, либо были освоены после многотрудных и длительных исследований.
Деревья гевеи исправно синтезируют миллионы тонн природного каучука, используя для этого энергию солнца и потребляя вещества, которые образуются в процессе фотосинтеза. И все это возможно благодаря тому, что в их тканях содержатся белки-катализаторы — ферменты, гораздо более совер-j шенные, чем созданные химиками. Они и осуществ-] ляют весь процесс при температуре и давлении самых обычных.
А процесс связывания азота атмосферы, без которого невозможно земледелие? Промышленное получение аммиака было расценено в свое время как величайшее научное достижение. Но получить искусственным путем аммиак можно только при давлениях и температуре много выше обычных. А маленькая клубеньковая бактерия с помощью своих белков-катализаторов синтезирует аммиак с необыкновенной легкостью в обычных условиях.
Функции белков многообразны. Прежде всего, белки — важнейший компонент продуктов питания, необходимый для восполнения энергетических и пластических затрат, построения и возобновления тканей тела. Белки, таким образом, определяют и здоровье, и продолжительность жизни человека. Даже суточная калорийность пищи исчисляется для человека исходя из содержания белков, так как они — основа пищевого баланса.
Проблеме пищевого белка уделяют сейчас большое внимание. По данным ФАО (Международной организации по продовольствию и сельскому хозяйству при ООН), больше половины человечества не получает с пищей необходимого количества белков. Недостаток его в пище вызывает тяжелое заболева-
6
ние — квашиоркор. Результат несбалансированного питания — заболевание, истощение и, нередко, смерть.
Совсем не безразлично, какие белки употребляются в пищу. В кукурузе достаточно белка, но в этом белке мало аминокислоты триптофана, необходимой организму. Возникает вопрос о белковых или аминокислотных добавках. Большое значение имеет содержание белка в зерне. Самые лучшие сорта пшеницы, и новые, которыми гордятся наши селекционеры, и старые, которые создали славу русскому хлебу, отличаются как раз высоким содержанием и уникальным составом белков.
Таким образом, проблема пищевого белка очень важна для решения вопросов, связанных с выполнением Продовольственной программы СССР.
Существует немало способов увеличения производства пищевых продуктов, в том числе белка. Это и создание синтетической пищи, и получение белков с помощью культур тканей, и использование генетической инженерии для получения бактерий — продуцентов белков, и многое другое.
В клетках белки выполняют многочисленные специальные функции. Есть белки — переносчики веществ, ионов, протонов и электронов; есть биокатализаторы; есть регуляторы разнообразных процессов в клетках и организмах. Важную роль играют опорные и сократительные белки. Белки защищают организм от инфекции. Контакты клетки с внешней средой также выполняют разнообразнейшие белки, умеющие различать форму молекул, регистрировать температурные изменения, ничтожные примеси веществ, отличать один цвет от другого.
И все это вещества, построенные по одному принципу, в состав которых входит всего пять элементов. Даже в простом, одноклеточном организме бактерии постоянно осуществляется до 2 тыс. различ-
Содержание
Зачем изучают белки?
3
Строение белка
9
Структурные
• сократительные белки
36
Ферменты
49
Защитники организма 73
Белки-регуляторы 92
Строение белков
и клетка
119
Цена: 100руб.
