Единство органического строения

Органическое строение живых организмов

О единстве живого на Земле свидетельствует тот факт, что все живые организмы состоят из одинаковых элементов.

Все живые организмы состоят из макромолекул следующих органических соединений: белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды. Липиды и углеводы играют значительную роль в живых системах, однако главная и определяющая роль принадлежит не им.

Углеводы – это органические соединения, они состоят из одной или нескольких молекул простых сахаров. Углеводы входят в состав живого вещества и выполняют энергетическую функцию. В процессе сжигания углеводов организм получает преобладающую часть необходимой энергии.

Функции липидов – жироподобных органических соединений:

• строительная. Липиды входят в состав мембран
• термоизоляционная. Например, липиды покрывают шерсть животных.
• гормональная
• стабилизационная. Липиды принимают участие в обмене веществ, а также отвечают за относительное постоянство химического состава организма
• запасающая энергетическая.

Белки

Различие и сходство организмов определяется набором белков. Каждому виду присущ определенный набор белков, который обусловливает видовые отличия. Набор белков, который свойственен конкретному виду, определяет индивидуальные особенности организмов этого вида. Одинаковый набор белков характерен только монозиготным близнецам. У остальных людей набор белков отличается. Все признаки клетки, а также в целом организма, определяются белками.

Белки – это полимеры, состоящие из мономеров, которыми являются аминокислоты. Каждой аминокислоте свойственно содержание одинаковой аминогруппы.

На данный момент известно более 3000 различных аминокислот. В состав большей части белков входит лишь 20 разных аминокислот. Эти аминокислоты являются основными для живого, и именно эти аминокислоты определяют биологическое разнообразие органического мира. Важно заметить, что различие между белкам обусловливается, помимо состава и числа аминокислот, входящих в них, их последовательностью в соединениях. Ряд заболеваний связан с нарушением этой последовательности либо присутствием в соединении иной аминокислоты.

Белки имеют разные уровни организации:

• белки в форме нити
• белки в форме закрученной в спираль нити
• спираль, скрученная в глобулу
• структура, состоящая из нескольких кубиков.

Рисунок 1. Структура белков. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Сухая масса клетки на молекулярном уровне на 80% состоит из белков. Человеческий организм состоит из более чем 5 миллионов белков, из которых состоят ткани, кости.

Белки выполняют разнообразные функции, такие как:

• Строительная – белки принимают участие в формировании всех мембран клетки и органоидов
• Защитная. Чужеродные вещества распознаются антителами белков
• Транспортная. Например, гемоглобин осуществляет перенос кислорода
• Каталитическая
• Двигательная. Белки отвечают за сокращение мышц, например
• Регуляторная. Белки принимают участие в процессе регуляции обмена веществ
• Энергетическая. Например, при распаде 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии.

В 19 веке было широко распространено определение жизни в качестве способа существования белковых тел путем обмена веществ. Этот взгляд отражает важную роль, которую играют белки в живом веществе. В конце 19 века Луи Пастером в ходе опытов было установлено явление, которое характерно для белков как основы живого. Такое явление называется киральностью.

Киральность означает несовместимость нуклеиновых кислот и белков с их зеркальным отражением. Еще с древности симметрия являлась проявлением гармонии мира. нарушение симметрии в организации нуклеиновых кислот и белков привело к возникновению дискуссии о законах устройства Вселенной. Было установлено, что пространственная структура белков – влево. Это открытие В.И. Вернадским было представлено в виде общего принципа, согласно которому для живого вещества характерно резкое проявление левизны и правизны. Это различие существенно. Белки определяют особенности организма, а последовательность нуклеиновых кислот содержит информацию о строении белков.

По мнению Луи Пастера, в самом начале эволюционного процесса органического мира на молекулярном уровне исходным веществом сохранялась симметрия правого и левого, однако затем произошло нарушение этой симметрии. В результате нуклеиновые кислоты стали исключительно правыми, а белки – левыми.

Нуклеиновые кислоты

1% от массы сухой клетки составляют нуклеиновые кислоты, которые были открыты Ф. Мишером в 1869 году. Нуклеиновые кислоты были выделены из материала ядер клеток гноя. Оказалось, что по своим свойствам нуклеиновые кислоты отличаются от белков и других, известных тогда, органических соединений.

Только во второй половине 20 века ученым удалось раскрыть роль нуклеиновых кислот. До этого момента большинство исследователей считали, что определенные белки являются генами абсолютно всех существующих организмов.

Рисунок 2. Нуклеиновые кислоты. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Как и белки, нуклеиновые кислоты тоже являются полимерами, однако мономерами в них являются нуклеотиды – структуры, в состав которых входит три компонента: азотистое основание, сахар-пентоза, остаток фосфорной кислоты. В состав нуклеотидов могут входить два вида сахара-пентозы – рибоза и дезоксирибоза. Исходя из этого, различают два вида нуклеиновых кислот – дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), в состав которой входит дезоксирибоза, и рибонуклеиновая кислота (РНК), в состав которой входит рибоза.

Азотистые основания, входящие в состав нуклеотидов, бывают пяти видов: аденин, гуанин, цитозин, которые входят в состав и РНК, и ДНК; тимин, входящий только в состав ДНК; урацил, который входит только в состав РНК.