ЛИПИДЫ И ИХ ФУНКЦИИ

3. ЛИПИДЫ И ИХ ФУНКЦИИ.

Переходя от проблемы происхождения жизни к про­блеме строения живого, отметим, что научное знание в этой области в большей степени достоверно за счет успе­хов, достигнутых новой наукой — молекулярной биологи­ей. Можно сказать, что примерно в середине столетия произошла научная революция в биологии, вторая в на­шем веке после научной революции в физике, и благода­ря ей биология выбилась в лидеры «соревнования» между науками.

Во второй половине XX в. были выяснены веществен­ный состав, структура клетки и процессы, происходящие в ней. «Клетка — это своего рода атом в биологии. Точно так же, как разные химические соединения сложены из атомов, так и живые организмы состоят из огромных скоплений клеток. Из работ физиков мы знаем, что все атомы очень похожи друг на друга: в центре каждого ато­ма находится массивное, положительно заряженное ядро, а вокруг него вращается облако электронов — это как бы Солнечная система в миниатюре! Клетки, подобно ато­мам, также очень сходны друг с другом. Каждая клетка со­держит в середине плотное образование, названное ядром, которое плавает в «полужидкой» цитоплазме. Все вместе заключено в клеточную мембрану» (Кендрью Дж. Нить жиз­ни. М., 1968).

Основное вещество клетки — белки, молекулы кото­рых обычно содержат несколько сот аминокислот и похо­жи на бусы или браслеты с брелоками, состоящими из главной и боковой цепей. У всех живых видов имеются свои особые белки, определяемые генетическим аппара­том. В клетке и происходит процесс воспроизводства бел­ков в соответствии с генетическим кодом организма. Без клетки генетический аппарат не мог бы существовать.

Если же случится, что в организм животного попадут вредные для него бактерии и другие инородные тела, то с ними вступает в бой иммунная система, в которую входят клетки. У низших животных они играют роль пищевари­тельных органов, а у высших животных, в том числе чело­века, их значение заключается именно в защите специфи­ческого строения данного организма (теория иммунитета разработана русским ученым И.И. Мечниковым).

О размерах клетки и содержании в ней веществ свиде­тельствует такая аналогия. «Представьте себе, что мы уве­личим человека до размеров Великобритании. Тогда одна его клетка будет примерно такой же величины, как фаб­ричное здание. Внутри клетки находятся большие моле­кулы, содержащие тысячи атомов, в том числе молекулы нуклеиновой кислоты. Так вот, даже при этом огромном увеличении, которое мы себе вообразили, молекулы нук­леиновой кислоты будут тоньше электрических прово­дов».

Сопоставление клетки с фабрикой не случайно. «Лю­бой живой организм можно уподобить гигантской фабри­ке, на которой производится множество разнообразных химических продуктов; на ней производится и энергия, приводящая в движение всю фабрику. Более того, она мо­жет воспроизводить самое себя (что для обычных фабрик совершенно невозможно!). И если теперь вспомнить, на­сколько сложны все эти производственные процессы, то станет ясно, что весь сложный комплекс операций, про­изводимых на фабрике, нельзя вести как попало, без должной организации, без подразделения на цеха, внутри которых установлены рядами станки и машины, и т.д. Иными словами, для того чтобы в живом организме все процессы протекали согласованно, необходима какая-то определенная организация составляющих его структур». Ученые выясняют, как работает эта «фабри­ка» и каков механизм ее воспроизводства.

Попадающие в организм белки расщепляются на ами­нокислоты, которые затем используются им для построе­ния собственных белков. Нуклеиновые кислоты создают ферменты, управляющие реакциями. Например, для одного процесса брожения нужна дюжина ферментов, каждый из которых управляет одной реакцией и действует только на строго определенный вид молекул. Все ферменты — белки. Фермент похож на дирижера, который играет всегда со своим оркестром. В каждой клетке несколько тысяч «ди­рижеров-ферментов». Это станки и машины «фабрики».

В качестве примера процессов, проходящих в клетках и тканях организма, рассмотрим роль гемоглобина — глобу­лярного белка красных кровяных клеток — эритроцитов, цепи которого свернуты в сферу. По словам Дж. Кендрью, «...присутствием гемоглобина обусловлен красный цвет крови. Функция этого белка состоит в том, чтобы перено­сить кислород из легких к тканям. Гемоглобин обладает за­мечательной способностью связывать молекулярный кис­лород. Точнее говоря, одна молекула гемоглобина может связать одновременно четыре молекулы кислорода. В лег­ких, где давление кислорода выше, происходит присоеди­нение молекул кислорода к гемоглобину. Гемоглобин до­ставляет их к тканям, но там давление ниже, и кислород ос­вобождается. Далее происходит диффузия кислорода внутрь клеток. В клетке молекулы кислорода встречаются с другим белком — миоглобином... Это как бы младший брат гемоглобина; его молекула в четыре раза меньше и способ­на связать не четыре, а только одну молекулу кислорода. Миоглобин тоже красный; этим объясняется красный цвет мяса. Молекулы кислорода переходят от гемоглобина к миоглобину, где и хранятся до тех пор, пока не потребуются клетке».

Молекулярная биология, изучающая биологические процессы на молекулярном уровне, — один из наиболее ярких примеров конвергенции двух наук — физики и би­ологии.