Будова біополімерів
Для
того, щоб з'ясувати, як влаштовані молекули, що утворюють клітки, яка
структура молекул, де вони знаходяться в клітці, ми спочатку згадаємо будова
клітини. Згадавши, з чого складається жива клітина, і які функції виконують ті
або інші органели, ми зможемо заповнити наступну табличку. Виявляється, можна
провести цікаву аналогію з елементами, що виконують схожі функції у живих
організмів і держав. Виділимо наступні функції:
захисту
(зовнішню і внутрішню);
транспортну
(речовин та інформації);
забезпечення
клітини енергією і речовинами;
зберігання
і передача інформації.
За
зовнішній захист у клітин відповідає клітинна мембрана; у організмів - шкіра,
кігті, пір'я, вовну, у держав - прикордонні війська. Внутрішню захист клітинам
забезпечує система рестрикції-модифікації. Для прикладу наведемо
бактеріальну клітку. У неї є спеціальні ферменти - рестріктази (в пер. З
англ. «Обмежувати»), які розрізають чужорідну ДНК. На власних ДНК
є спеціальні хімічні мітки, щоб рестріктази змогли їх розпізнати. У
організмів як внутрішнього захисту існує імунна система, а у
держави - МВС, ФСК.
Структурні
і функціональні аналогії у будові різних систем
ФУНКЦІЯ
клітинні органели АБО СИСТЕМА
ОРГАН АБО СИСТЕМА ОРГАНІВ
КАСТА
ДЕРЖАВНІ ОРГАНІЗАЦІЇ
Захист
- зовнішня
клітинна мембрана
шкіра, вовна, кігті, пір'я
кшатрії (воїни)
прикордонні війська
- внутрішня
система рестрикції-модифікації *
імунна система
МВС, ФСК
Забезпечення
- енергією
мітохондрії, хлоропласти;
Травна + дихальна системи
шудри (ремісники)
Газпром, АЕС
- речовинами
Трансмембранний канали, лізосоми
Травна система
с/г, горнодоб. промисловість
Інформація
зберігання та відтворення
ядро, ДНК
мозок, центр. нервова система
брахмани (жерці)
культура, мистецтво; школа
Транспорт
- речовини
ендоплазматичну мережу
Травний тракт, кров
вайш'ї (торговці)
нафтопровід, транспорт
- інформації
РНК
нерви, гормони
пошта, телефон, ІНТЕРНЕТ
Забезпеченням
енергією в тваринних клітинах займаються мітохондрії, а в рослинних --
хлоропласти, в організмах - травна і дихальна системи, в державі
ж - організації типу "Газпрому" і АЕС. Забезпечення клітини речовинами йде
завдяки трансмембранним каналах, лізосомах, в організмі - травної
системі, а в державі - сільськогосподарської та ін промисловості.
Зберігання
та відтворення інформації на клітинному рівні йде в ядрі за допомогою ДНК, в
організмі цю функцію має мозок, центральна нервова система, в країні --
школи, бібліотеки, культура, мистецтво.
Транспортуються
речовини в клітині завдяки ендоплазматичної мережі, в організмі - шлунково-кишковому
тракту, дихальної системи, крові; в країні - нафто-і газопроводами,
транспорту. Що ж стосується передачі інформації, то в клітці цим займається
матрична РНК; в організмі - нерви і гормони (нервово-гуморальна система).
Причому хочеться відзначити, що нервову систему можна порівняти з адресною
доставкою (людина може отримати лист особисто, і ніхто більше про це не
дізнається), тобто по нервах можна доставити інформацію дуже точно до
певної м'язі або певному органу. А гормональну систему можна
порівняти зі ЗМІ, тобто вона працює як система загального оповіщення. У
державі за інформацію відповідають пошта, телефонна мережа, Інтернет та ін
Ми
провели аналогію з добре відомими вам системами (організм і держава),
щоб мати більш абстрактне уявлення про будову клітини.
В
таблиці додані індійські касти. Касти виникли, як структури, що фіксують
функціональні особливості різних верств населення. Кшатрії (воїни) виконують
функції захисту; шудри (торговці і ремісники) - забезпечення харчуванням і
енергією; брахмани (жерці) - зберігання та відтворення інформації, вайш'ї
(торговці) - транспорт речовини та інформації.
Далі
ми переходимо до вивчення речовин, з яких складається клітина, і будемо говорити про
зв'язку структур і функцій цих речовин.
Основні
атоми, що складають живу клітину - це вуглець, водень, кисень, азот і
фосфор. Звичайно, в полімерах присутні й інші речовини (наприклад, сірка),
але зараз ми розглянемо комбінації цих п'яти елементів. Як ви знаєте,
освіта біополімерів можливо завдяки тому, що вуглець чотиривалентний,
здатний утворювати 4 зв'язку, і атоми вуглецю, зв'язуючись один з одним,
можуть утворювати довгі ланцюжки, що складаються з десятків атомів. Ми розповімо
про чотирьох видах біополімерів: білках, нуклеїнових кислотах, ліпідах і
вуглеводах; як вони влаштовані і чим займаються.
Список літератури
А. В. Макєєв.
Основи біології, лекція 1: Атомний і молекулярний склад живих організмів, стор
5-30
Н. Грін,
У. Стаут, Д. Тейлор. Біологія, том. 1, розділ 5: Хімічні компоненти живого
(стор. 151-194)
Д. Месслер.
Біохімія, том. 1, глава 2: Молекули, з яких ми входимо (стор. 67-199).
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://bio.fizteh.ru
