ЧЯД. Глава 3. 1

                ЧАСТЬ II

                ИЗУЧЕНИЕ СОДЕРЖИМОГО ЯЩИКА


ГЛАВА 3. ГРЕБИ, ГРЕБИ, ГРЕБИ СВОЮ ЛОДКУ.

                БЕЛКИ

Как ни странно, современная биохимия показала, что клетка работает с помощью машин – точнее, молекулярных машин. Как и их созданные руками человека аналоги (такие как мышеловки, велосипеды и космические челноки), молекулярные машины варьируются от простых до чрезвычайно сложных: механические, генерирующие силу машины, подобные мышцам; электронные машины, похожие на нервы; и машины на солнечной энергии, такие как фотосинтез. Конечно, молекулярные машины состоят в основном из белков, а не из металла и пластика. В этой главе я расскажу о молекулярных машинах, которые позволяют клеткам плавать, и вы увидите, что им для этого нужно.

Но сначала несколько необходимых деталей. Чтобы понять молекулярные основы жизни, нужно иметь представление о том, как работают белки. Тем, кто хочет знать все детали – как производятся белки, как их структуры позволяют им работать так эффективно и т. д. – предлагается заимствовать в библиотеке вводный учебник по биохимии. Для тех, кто хочет знать некоторые детали – например, как выглядят аминокислоты и каковы уровни структуры белка – я включил приложение, в котором рассматриваются белки и нуклеиновые кислоты.

Для нынешних целей, однако, обзора этих замечательных биохимических веществ будет достаточно.

Большинство людей считают белки чем-то, что можно есть. Однако в организме живого животного или растения они играют очень активную роль. Белки – это машины в живой ткани, которые строят структуры и осуществляют химические реакции, необходимые для жизни. Например, первый этап сбора энергии в сахаре и превращения ее в форму, которую может использовать организм, осуществляется катализирующим белком (также известным как фермент), называемым гексокиназой; кожа состоит в основном из белка под названием коллаген; и когда свет попадает на сетчатку, белок, называемый родопсин, инициирует зрение. Даже по этому ограниченному числу примеров вы можете видеть, что белки поразительно универсальны. Тем не менее, каждый белок имеет только одно или несколько применений: родопсин не может образовывать кожу, а коллаген не может эффективно взаимодействовать со светом. Поэтому типичная клетка содержит тысячи и тысячи различных видов белков для выполнения многих жизненных задач.

Белки получают путем химического соединения аминокислот в цепочку. Белковая цепь обычно имеет приблизительно от пятидесяти до тысячи аминокислот. Каждое место в цепи занимает одна из двадцати различных аминокислот. Это напоминает слова, которые могут иметь различную длину, но состоят всего из 33 букв. Биохимики, обычно, называют каждую аминокислоту однобуквенным сокращением - G для глицина, S для серина, H для гистидина и так далее. Каждый вид аминокислоты имеет различную форму и разные химические свойства. Например, W большой, но A маленький, R несет положительный заряд, но E несет отрицательный заряд, S растворяется в воде, а I предпочитает масло.  И так далее.

Когда вы представляете себе цепочку, вы, вероятно, думаете о чем-то очень гибком, без особой общей формы. Но цепочки аминокислот – другими словами, белки – не такие. Белки, которые работают в клетке, складываются в очень четкие структуры, и эта структура может быть совершенно разной для разных типов белков. Складывание происходит автоматически, когда, скажем, положительно заряженная аминокислота притягивает отрицательно заряженную аминокислоту, а та, которая предпочитает масло, вытесняет ту, которая любит воду, большие аминокислоты выталкиваются из небольших пространств и так далее. Две разные аминокислотные последовательности (то есть два разных белка) могут складываться в характерные структуры, так же отличающиеся друг от друга, как разводной ключ и лобзик.

Например, если задачей одного белка является специфическое связывание со вторым белком, то их две формы должны соответствовать друг другу, как рука в перчатке. Если в первом белке присутствует положительно заряженная аминокислота, то во втором белке отрицательно заряженная аминокислота; в противном случае они не будут соответствовать друг друга. Если белок является катализатором химической реакции, то его форма обычно совпадает с формой химического вещества, являющегося его целью. Когда они соединяются, аминокислоты в белке располагаются так, чтобы вызвать химическую реакцию. Если форма гаечного ключа или лобзика значительно деформирована, инструмент не работает. Аналогично, если форма белка искажена, то он не справляется со своей задачей.

Современная биохимия появилась сорок лет назад, тогда же наука начала изучать, как выглядят белки. С тех пор были достигнуты большие успехи в понимании того, как конкретные белки выполняют определенные задачи. Вообще, работа клетки требует целых команд белков; каждый член команды выполняет только одну часть более крупной задачи. Чтобы все было как можно проще, в этой книге я сосредоточусь на белковых командах. Теперь пошли купаться.

Продолжение http://proza.ru/2024/07/15/1584