Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 1 - Д. Мецлер 1980

Молекулы, из которых мы состоим

С биохимической точки зрения жизнь начинается с небольших химических «строительных блоков», которые клетки либо делают сами, либо берут откуда-нибудь в готовом виде. В качестве сырья используются 20 с лишним аминокислот, несколько сахаров, уксусная кислота и ряд жирных кислот с чуть более длинными цепочками, глицерин, 2 пуриновых и 3 пиримидиновых основания, а также фосфорная кислота: из этих «блоков» строятся тысячи других, значительно более сложных соединений. Кроме того, во всех организмах неизменно присутствует еще около дюжины разнообразных веществ — витамины да плюс к тому несколько сортов неорганических ионов.

Малые строительные блоки, мономеры, в клетке соединяются в гигантские макромолекулы, или полимеры, в которых мономерные звенья связаны прочными ковалентными связями. Одни полимеры состоят всего лишь из нескольких мономерных звеньев (олигомер), другие из сотен, тысяч и даже миллионов. Типичный белок содержит от 100 до нескольких сотен аминокислот, молекула ДНК Е. coli состоит из ~4∙10⁶ пар нуклеотидов, а сильно разветвленная молекула крахмала содержит свыше миллиона сахарных звеньев. Одни молекулы биополимеров представляют собой линейные цепочки, другие — разветвленные. Иногда цепи полимера скручиваются с образованием жесткой цилиндрической спирали, стабилизированной большим числом слабых вторичных связей. Но, как правило, такие структуры имеют значительно более сложную и нерегулярную конформацию. Довольно часто цепи полимера прилегают одна к другой, образуя сетчатые структуры, волокна, мембраны. В отдельных случаях (например, в коллагене соединительной ткани) молекулы белка «прошиты» в поперечном направлении сильными ковалентными связями. Однако обычно макромолекулы в клетках связаны друг с другом более слабыми электростатическими и вандерваальсовыми силами.

Особую роль в биохимии приобретают форма и размеры молекул. В следующем разделе мы рассмотрим основные принципы, которыми здесь следует руководствоваться.