Белки- органические соединения, входящие в состав всех живых организмов

Белки являются биополимерными макромолекулами и состоят из большого числа повторяющихся и сходных по структуре мономеров - аминокислот. В состав белка входит 20 аминокислот (причём 12 из них могут синтезироваться в человеческом организме, остальные восемь должны содержаться в нашей диете).

Простейшим примером аминокислоты является глицин:

Н О

H₂N - С - С

Н ОН

Характерным физическим свойством аминокислот, содержащихся в живых организмах, является то, что все они способны отклонять поляризованный луч света. Оптическая активность аминокислот связана с их асимметричным строением.

Сегодня считается, что молекулярная асимметрия, а согласно современной терминологии, молекулярная хиральность, является отличительным признаком живой материи, присуща только живой материи и является её неотъемлемым свойством.

Научные исследования позволили выявить то специфическое, что на молекулярном уровне отличает живое от неживого.

Наиболее важным было выделение веществ из ядра клетки, которые обладали свойствами кислот и получили название нуклеиновые (то есть ядерные) кислоты.

Нуклеиновые кислоты являются материальными носителями генетического кода, который определяет последовательность аминокислот в белках. Именно эта генетическая информация программирует структуру и метаболическую (метаболизм - обмен веществ) активность живых организмов.

Один тип этих кислот получил сокращенное название:

РНК - рибонуклеиновая кислота,

другой - ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота.

Молекула ДНК состоит из двух нитей, идущих в противоположных направлениях и закрученных одна вокруг другой, то есть свернутые в двойную спираль. Две нити ДНК удерживаются вместе водородными связями.

Участок молекулы ДНК, содержащий информацию об одном из набора белков организма, называется геном. Гены расположены в хромосомах - структурных элементах ядра клетки.

Хотя генетическая информация определяется последовательностью оснований в молекуле ДНК, сама эта молекула не принимает участия в синтезе белков. Она передаёт необходимую для этого информацию путем образования молекулы РНК.

Синтез ДНК и РНК происходит в клеточном ядре, а синтез белков в цитоплазме, окружающей клеточное ядро.

В решении вопроса о происхождении жизни сегодня самым сложным считают характеристику структурных и функциональных особенностей доклеточного предка.

Современной биологии хорошо известно, что для саморепродукции нуклеиновых кислот (основы генетического кода) необходимы ферментные белки, а для синтеза белков - нуклеиновые кислоты.

В связи с этим встаёт вопрос,

- что же было первичным - белки или нуклеиновые кислоты?

- Если они возникли не одновременно, то на каком этапе эволюции произошло их объединение в единую систему?

Все существующие на этот счёт концепции составляют основу двух гипотез: гипотезы голобиоза и гипотезы генобиоза.

В основу гипотезы голобиоза заложена идея о том, что структурную основу доклеточного предка - биоида - составляют жизнеспособные открытые микросистемы, типа клеточной, способные к элементарному обмену веществ при участии ферментативного механизма.

Сторонников этой гипотезы объединяют две главные позиции:

- признание первичности белковой субстанции, способной к автокатализу, близкому к ферментативному,

- и отсутствие систем с функциями генетического кода.

Появление нуклеиновых кислот в этой гипотезе рассматривается как итог эволюционных процессов.

Слабым звеном этой теории является её неспособность объяснить самовоспроизводство белковых систем, то есть объяснить, как произошёл скачок от неживого к живому.

Сторонники гипотезы генобиоза считают, что первичной быламакромолекулярная система, подобная гену, способная к саморепродукции.

Общее признание в рамках гипотезы генобиоза получила идея, согласно которой молекулярным «блоком», составившим основу для зарождения живого, могла быть одна из макромолекул ДНК или РНК.

Но какая из этих информационных молекул появилась первой?

В настоящее время доказано, что передача генетической информации идёт в направлении ДНК ® РНК ® белок. Но современная ДНК сама по себе беспомощна, она может функционировать только при наличии ферментов-белков. Как же она могла существовать ранее?

Ответ был получен к концу 1980 годов.

Первичной была признана молекула РНК.

Оказалось, что молекула РНК наделена такой же генетической памятью, как и ДНК. Было установлено, что молекула РНК вездесуща - нет организмов, в которых отсутствовала бы РНК, но есть множество вирусов, геном которых составляет РНК, а не ДНК.

Кроме того, оказалось, что возможен перенос генетической информации от РНК к ДНК при участии фермента ревертазы, который был открыт в начале 1970-годов.

В начале 1980 годов была установлена способность РНК к саморепродукции в отсутствие белковых ферментов, то есть открыта её автокаталитическая функция.

В результате сформировалось чёткое представление о том, что древняя РНК совмещала в себе каталитическую и информационно-генетическую функции, она могла эволюционировать.

Сегодня уже очевидно, что процесс эволюции шел от РНК к белку, а затем к образованию молекулы ДНК, у которой С-Н-связи более прочны, чем С-ОН-связи РНК и лучше содействуют реакциям фосфорилирования и полимеризации аминокислотных остатков.

НОН₂С О ОН НОН₂С О ОН

Н Н Н Н

Н Н Н Н

ОН ОН ОН Н

рибоза 2-дезоксирибоза

(компонент РНК) (компонент ДНК)

Так в настоящее время решается центральный вопрос проблемы происхождения жизни на Земле - вопрос об эволюции доклеточного предка живой материи.

Дата добавления: 2014-01-07