Органические вещества в живой природе
Органические вещества лежат в основе всей живой природы. Растения и
животные, микроорганизмы и вирусы — все живые существа состоят из огромного
количества различных органических веществ и сравнительно небольшого числа
неорганических. Именно соединения углерода, благодаря их великому разнообразию
и способности к многочисленным химическим превращениям, явились той основой,
на которой возникла жизнь во всех ее проявлениях. Носителями тех свойств,
которые включаются в понятие «жизнь», являются сложные органические вещества,
молекулы которых содержат цепи из многих тысяч атомов — биополимеры.
Прежде всего это белки — носители жизни, основа живой клетки.
Сложные органические полимеры — белки состоят главным образом из углерода,
водорода, кислорода, азота и серы. Их молекулы образованы соединением очень
большого числа простых молекул — так называемых аминокислот (см.
ст. «Химия жизни»).
Существует очень много разных белков. Есть белки опорные, или структурные.
Такие белки входят в состав костей, образуют хрящи, кожу, волосы, рога,
копыта, перья, чешую рыб. В состав мышц структурные белки входят вместе
с белками, выполняющими сократительные функции. Сокращение мышц (важнейшая
роль белков этого типа) — это превращение части химической энергии таких
белков в механическую работу. Очень большая группа белков регулирует химические
реакции в организмах. Это ферменты (биологические катализаторы).
В настоящее время их известно более тысячи. Высокоразвитые организмы умеют
вырабатывать еще и защитные белки — так называемые антитела, которые способны
осаждать или связывать и тем обезвреживать проникшие извне в организм посторонние
вещества и тела.
Наряду с белками важнейшие функции жизни несут нуклеиновые кислоты.
В живом организме всегда происходит обмен веществ. Постоянно обновляется
состав почти всех его клеток. Обновляются и белки клеток. Но ведь для каждого
органа, для каждой ткани нужно изготовить свой особенный белок, со своим
неповторимым порядком аминокислот в цепи. Хранители этого порядка — нуклеиновые
кислоты. Нуклеиновые кислоты являются своего рода шаблонами, по которым
организмы строят свои белки. Часто образно говорят, что в них записан код
синтеза белка. Для каждого белка — свой код, свой шаблон. У нуклеиновых
кислот есть еще одна функция. Они шаблоны и для самих нуклеиновых кислот.
Это своего рода «запоминающее устройство», при помощи которого каждый вид
живых существ передает из поколения в поколение коды построения своих белков
(см. ст. «Химия жизни»).
Опорные функции в живой природе выполняют не только белки. В растениях,
например, опорные, скелетные вещества — целлюлоза и лигнин. Это тоже полимерные
вещества, но совсем другого типа. Длинные цепи атомов целлюлозы построены
из молекул глюкозы, относящейся к группе Сахаров. Поэтому целлюлозу относят
к полисахаридам. Строение лигнина до сих пор окончательно не установлено.
Это тоже полимер, по-видимому, с сетчатыми молекулами. А у насекомых опорные
функции выполняет хитин — тоже полисахарид.
Есть большая группа веществ (жиры, сахара, или углеводы), которые переносят
и запасают химическую энергию. Они (вместе с белками пищи) являются запасным
строительным материалом, необходимым для образования новых клеток (см.
ст. «Химия пищи»). Множество органических веществ (витамины, гормоны) в
живых организмах играют роль регуляторов жизнедеятельности. Одни регулируют
дыхание или пищеварение, другие — рост и деление клеток, третьи — деятельность
нервной системы и т. п. В живых организмах содержатся многочисленные вещества
самых разнообразных назначений: красящие, которым мир цветов обязан своей
красотой, пахучие — привлекающие или отпугивающие, защищающие от внешних
врагов, и много других. Растения и животные, даже каждая отдельная клетка
— это маленькие, но очень сложные лаборатории, в которых возникают, превращаются
и разлагаются тысячи органических веществ. Многочисленные и разнообразные
химические реакции протекают в этих лабораториях в строго определенной
последовательности. Создаются, растут и затем распадаются сложнейшие структуры...
Мир органических веществ окружает нас, мы сами состоим из них, и вся
живая природа, среди которой мы живем и которую мы постоянно используем,
состоит из органических веществ.
Строение природного полимера — белка фиброина шелка. Отдельные полимерные
цепи соединены между собой водородными связями (пунктир).
|