Единая коллекция
Цифровых образовательных ресурсов

Тематический рубрикатор

Белки как важнейшие природные полимеры

Найдено документов - 15
1. Асимметрия молекул жизни

Асимметрия живых организмов, определяемая асимметрией молекул, из которых организмы построены, - еще одна тайна жизни. Двухатомные и трехатомные молекулы симметричны, в том смысле, что через три и тем более две их точки можно провести плоскость. Поэтому, например, молекула H-O-Cl, имеющая форму треугольника, совпадает со своим зеркальным отражением в этой плоскости. Но молекулы, содержащие четыре и больше атомов, могут быть асимметричными. Такие молекулы могут существовать в двух формах - правой и левой, и относятся они друг к другу, как правая и левая рука. Сколько ни верти их в пространстве, они друг с другом не совпадут. Эти правые и левые антиподы имеют одинаковое химическое строение, но по свойствам различаются. Все аминокислоты, кроме простейшей - глицина, асимметричны. Замечательное свойство природных аминокислот состоит в том, что во всех организмах, начиная с вируса и заканчивая человеком, они представлены совершенно определенными антиподами. Это так называемые L-аминокислоты, левые, то есть вращающие плоскость поляризации светя в левую сторону. Мы нуждаемся для жизни в L-аминокислотах, которые мы получаем из растительных и животных белков, расщепляя их при пищеварении. При это D-аминокислоты (правовращающие) наш организм не усваивает. Биологические катализаторы - ферменты, будучи построены асимметрично, действуют только на один оптический антипод, не трогая другого. Мы бы умерли с голоду, попав в "зазеркальную" жизнь.


3. Взят новый рубеж в молекулярной биологии

Сегодня ученые с легкостью оперируют последовательностями нуклеотидов в ДНК и РНК. Полностью прочитаны последовательности в геноме множества простейших и животных, включая человека. А в 1962 году, когда американский биохимик Р.У.Холли вместе со своими сотрудниками впервые расшифровал последовательность нуклеотидов в транспортной РНК, это стало настоящей сенсацией. Объектом исследования ученых была одна из т-РНК, которая, присоединяя аминокислоту аланин, переносит ее в рибосому для включения в синтезируемый белок; ее называют аланиновой т-РНК. Важность открытия даже трудно было оценить. Ведь транспортные РНК играют чрезвычайно важную роль в синтезе белка, переводя четырехбуквенный код нуклеиновой кислоты на двадцатибуквенный язык белка. Ведь для строительства белков организм использует всего двадцать аминокислот. О том, как было сделано это открытие, рассказано в статье.


4. Изучение памяти макромолекул: путь к управлению структурой полимеров

Можно ли из одного и того же полимера сделать шерсть и шелк? Можно, если правильно считать информацию, заложенную в полимере. Почему шелк - это шелк, а шерсть - это шерсть? Биологи ответят, что шелк, точнее паутина или обмотка кокона, работает на прочность, а шерсть предназначена для теплоизоляции. Они возникли в результате разных "заказов" природы. Далее биологи объяснят, что каждая молекула фиброина - белка шелка - включает примерно 300 звеньев 18-ти различных сортов. Причем около половины молекул состоит из звеньев лишь четырех сортов (три из них - простейшие аминокислоты), которые легко ориентируются параллельно, образуя своего рода кристаллическую фазу. Такая упаковка гарантирует прочность шелкового волокна. А вот цепочки кератина - белка шерсти - во многом напоминают некристаллизующиеся участки фиброина. Но они содержат еще два сорта звеньев, которые образуют между соседними цепочками белкового полимера серные мостики. Поэтому шерсть и нерастворима, хотя и набухает в воде. Кроме того, в отличие от фиброина, кератин существует в нескольких модификациях, обладающих разными физическими свойствами и составом. Одни компоненты образуют "ствол", а другие - периферию волокон. Сухое волокно извивается из-за неравномерного распределения напряжений по его диаметру, а мокрое - набухает и распрямляется. Распрямившиеся волокна образуют сплошной покров, защищающий кожу от влаги. Все это и есть структурная информация на микроскопическом уровне. Используя ее, технологи научились делать двухкомпонентные синтетические волокна, полностью имитирующие поведение шерсти в сухом и мокром состоянии: "ствол" изготовляется из гидрофобного, а поверхность - из гидрофильного полимера. О том, как используя структурную информацию полимера, можно делать синтетические волокна, похожие на природные, рассказано в статье.


7. Наследственная информация - эстафета жизни

Молекула белка может стать гормоном и регулировать секрецию организма; она может стать гемоглобином и переносить из легких в ткани кислород; наконец, она может стать ферментом и взять под свой контроль одну из тысяч биохимических реакций, из которых и слагается в конечном счете жизнь организма. Но чем бы ни стала белковая молекула, ее "профессия" предопределена заранее, еще до ее рождения - до того, как аминокислоты - материал, аденозинфосфат - энергия и нуклеиновая кислота - информация встретятся у ее колыбели. Трудно сказать, какой из этих потоков важнее, все они в равной степени необходимы; не будь хотя бы одного, река жизни пересохнет. И все же, один из них - тот, что передает будущему поколению эстафету наследственной информации, - кажется нам полноводнее и величественнее других. Ведь только он сообщает будущей белковой молекуле ее строение, будущей клетке - ее значение, будущему организму - его черты. О том, как в живом передается наследственная информация, рождаются белки и клетки, рассказано в статье.


8. Облака во Вселенной

Все уже найденные межзвездные молекулы построены лишь из шести химических элементов: водорода, углерода, азота, кислорода, серы и кремния. Впрочем, и на Земле, и во Вселенной эти элементы образуют множество различных соединений, неорганических (гидриды, оксиды, сульфиды) и органических (спирты, альдегиды, эфиры, кислоты). Встречаются в космосе и химические изомеры, и свободные радикалы. Есть и представители молекулярных "семейств", связанных генетически, то есть молекулы, в которых наличествуют общие радикалы. В 1978 г. в межзвездном пространстве были обнаружены первые углеводороды - метан и ацетилен. А через пять лет, в 1983 г., произошло действительно сенсационное открытие: в межзвездной среде обнаружили глицин - одну из двадцати аминокислот, входящих в состав белка.


9. Пауки и паутина

Жил в начале XVIII века человек, который связал себе пару чулок и перчатки из паутинных нитей. Он даже пытался разводить пауков вместо шелковичных червей. Но из этой затеи ничего не вышло. Пауки не могут работать непрерывно, как ткацкие станки. А кроме того они не могут жить вместе, просто поедают друг друга. Недаром говорят - "Как пауки в банке". А между тем паучий шелк - уникально белковое волокно, прочное, тягучее. Изучение паутины может принести большую пользу, если человек научиться воспроизводить процесс, который с легкостью выполняет паук. Сегодня российские ученые уже выделили из генома паука гены, ответственные за выработку белков, из которых строится паутина. Удалось даже встроить эти гены в дрожжи и растения и получить паучий белок, из которого можно вытягивать волокна. Но в 60-х годах прошлого века эта история только начиналась. И поначалу ученые хотели досконально выяснить, что же такое паучий шелк и как пауки вырабатывают паутину.


10. Пища, какой мы ее видим в будущем

Мысль о том, что синтетическая органическая химия призвана сыграть значительную роль в производстве продуктов питания, уже давно занимала выдающихся химиков. "Как химия, - писал Д.И.Менделеева, - я убежден в возможности получения питательных веществ из сочетания элементов воздуха, воды и земли помимо обычной культуры, то есть на особых фабриках и заводах, но надобность в этом еще очень далека от современности, потому что пустой земли еще везде много?" Аналогичные мысли высказывал один из основателей синтетической химии, крупнейший ученый XIX века М.Бертло: "?проблема продуктов питания - проблема химии. Когда будет получена дешевая энергия, станет возможным осуществить синтез продуктов питания из углерода (полученного из углекислого газа), из водорода (добытого из воды), из азота и кислорода (извлеченных из атмосферы)? Ту работу, которую до сих пор выполняли растения при помощи солнца, мы уже осуществляем и в недалеком будущем осуществим в более широких масштабах, ибо власть химии безгранична? Насколько же реально можно говорить уже сегодня о проблеме производства искусственных пищевых продуктов? В статье подробно рассмотрены, какие вещества обязательно должны входить в ежедневный пищевой рацион человека и какие варианты синтетических аналогов и продуктов питания могут появиться в будущем.


14. Химическая бионика: надежды и возможности

Особенности зрения лягушки, локационные устройства летучих мышей, сверхчувствительный приемник инфракрасного излучения у гремучей змеи, следящая система и безынерционная связь двигательного и зрительного аппаратов богомола - все это уже широко известные объекты исследования науки бионики. Ее основная задача - изучать принципы работы живой материи и создавать на их основе приборы, аппараты, машины, новую технику. И даже застежку-липучку, подсмотренную у обычного репейника. Одна из дочерних наук бионики - это химическая бионика, исследующая на молекулярном уровне механизмы протекания и регуляции химических процессов в живой клетке. Она открывает путь к созданию принципиально новой химической технологии. Чем же замечательна живая клетка? Чему может научиться технолог у природы, химический опыт которой исчисляется миллионами лет?


Всего документов: 15

Упорядочить по 


Поддержка ресурса