Основы биохимии Том 1 - А. Ленинджер 1985

Биомолекулы
Состав живой материи: биомолекулы
Основные классы биомолекул в клетках представлены очень крупными молекулами

В табл. 3-6 приведены основные классы биомолекул, обнаруживаемые у бактерии Escherichia coli, данные о вкладе каждого класса в общую массу клетки и приблизительное число биомолекул каждого класса. Наибольшую часть массы клеток Е. coli, как и всех других клеток и организмов, составляет вода. На долю неорганических солей и других минеральных веществ приходится лишь незначительная часть сухого веса клеток; многие из этих веществ присутствуют в клетке примерно в тех же соотношениях, что и в морской воде. Практически все сухое вещество клеток Е. coli так же, как и всех остальных клеток, составляют органические соединения, представленные четырьмя основными видами молекул: белками, нуклеиновыми кислотами, полисахаридами и липидами. На долю белков приходится основная часть живой материи не только в клетках Е. coli, но и во всех других клетках. Термин «протеин» (белок) происходит от греческого слова proteios, означающего «первый» или «главный». У всех живых организмов белки являются прямыми продуктами генов и эффекторами их действия. Многие белки обладают специфической каталитической активностью и функционируют как ферменты. Белки других типов играют роль структурных элементов в клетках и тканях. Ряд белков, присутствующих в мембранах клеток, способствуют транспорту некоторых веществ внутрь клеток и наружу. В осуществлении множества других биологических функций также участвуют белки - пожалуй, наиболее универсальные в этом отношении биомолекулы. Нуклеиновые кислоты, ДНК и РНК, во всех клетках выполняют одни и те же функции, обеспечивая хранение, передачу и реализацию генетической информации. ДНК служит хранилищем генетической информации, а различные типы PHК способствуют ее реализации в процессе синтеза белков.

Таблица 3-6. Молекулярные компоненты клетки Е. coli

Рис. 3-9. А Микрофотография гранул крахмала в клетке картофеля, полученная при помощи сканирующего электронного микроскопа. Б. Электронная микрофотография, на которой видна послойная упаковка волокон целлюлозы, приводящая к формированию структурного каркаса клеточных стенок растений.

Полисахариды выполняют в основном две функции. Одни из них, например крахмал, представляют собой различные формы запасного «горючего», снабжающего клетку энергией, тогда как другие, например целлюлоза, используются в качестве внеклеточных структурных компонентов (рис. 3-9). Липиды, к которым относятся жиры и жироподобные вещества, во-первых, играют роль основных структурных компонентов мембран и, во-вторых, служат запасной формой богатого энергией «горючего».

Эти четыре наиболее важных класса биомолекул имеют одно общее свойство все они представляют собой относительно крупные структуры с высокими молекулярными массами и потому называются макромолекулами. Молекулярные массы различных белков лежат в пределах от 5000 до 1 млн.; у некоторых нуклеиновых кислот молекулярные массы достигают нескольких миллиардов; полисахариды, например крахмал, также имеют высокие молекулярные массы порядка миллионов. Размеры отдельных липидных молекул значительно меньше (мол. масса 50-1500). Однако обычно липидные молекулы объединяются друг с другом и образуют очень крупные структуры, которые включают тысячи молекул и функционируют, по существу, как макромолекулярные системы (такая система служит, в частности, «основой» клеточных мембран). Таким образом, мы можем отнести подобные липидные структуры также к макромолекулам.