ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Устойчивость и регулирование из "Химия жизни" Но придется выдвинуть и еще одно — пятое требование. В машине должно быть приспособление, позволяющее воспроизводить эту машину. В самом деле, в процессе размножения организмы и клетки воспроизводятся с поразительной точностью. Жизнь удивляет нас не только бесконечным потоком ее форм, но и тем, с каким постоянством эти формы создаются из предшествующих им. [c.22] Значит, среди химических процессов в клетке должны быть такие, которые обеспечивают повторение данной структуры — что-то вроде матрицы, с которой печатают миллионы экземпляров газеты. Соединения такого типа известны, и их действительно часто называют матрицами. Очевидно, и сами матрицы тоже должны как-то воспроизводиться, например получаться на первичной матрице, обладающей способностью к самовоспроизведению. Все это кажется довольно сложным, и трудно найти в биохимии более сложную проблему, чем та, о которой мы говорим. Наибольшим успехом биологической науки в первой половине этого века, конечно, надо считать именно решение проблемы матриц. [c.22] однако, ограничимся тем, что, не вникая в детали, потребуем обеспечить нас матрицами. [c.22] Но как избавиться от побочных реакций, которые, наверное будут мешать биохимической машине производить только вещества данного состава и только матрицы, нужные для этого производства Вещества жизни вообще довольно активны, и требование быть активными мы выдвинули в первую очередь. Отсюда вытекает, что определенные реакции надо ускорять, и притом в такой мере, чтобы они стали преобладающими это шестое требование. Для этой цели необходимо ввести в машину катализаторы (ускорители), ну и, разумеется, обеспечить машину еще и механизмом, позволяющим воспроизводить и сами катализаторы. Проще всего, кажется, для создания катализатора использовать, если возможно, те самые вещества, которые синтезируются на матрицах. Тогда не надо будет заготовлять еще специальные аппараты для получения катализаторов. Как видно, требования к материалам для биохимических машин все усложняются и все строже делается отбор элементов и соединений. [c.22] Большие молекулы, например молекулы белков, выполняют множество функций, связанных с их конструкцией, — они образуют прочные мембраны, они действуют как катализаторы, выполняют функции гормонов, антител и т. д. Очень немного остается у биологического материала лишних свойств, которые мешают жизни даже такой, казалось бы, неизбежный бич всех машин, связанных с движением, как трение, практически полностью обезврежен в машинах биологических. Это условие можно рассматривать как седьмое и, вероятно, наиболее серьезное требование. [c.23] Читатель, возможно, найдет и еще ряд условий, которым должны удовлетворять материалы, пригодные для создания форм жизни мы назвали лишь главные, и их вполне достаточно, чтобы сразу отказаться от известных в технике и химии материалов. [c.23] Так например, кремний, для выполнения функций основного материала жизни не подходит потому, что его соединения активны лишь при очень высоких температурах или вообще нестойки (силаны). Организация жизни на основе силикатов маловероятна еще и,потому, что число соединений кремния, активных при температурах порядка тысяч градусов, невелико. [c.23] Металлы отпадают, так как они не способны сами по себе образовывать гибкие и разнообразные структуры, соединения их с кислородом, как правило, прочны, а поэтому не пригодны для воспроизведения металлов. Электропроводность чисто металлических систем велика, и поток электронов в массе металла трудно регулировать. Однако способность ионов металлов (переходных металлов) обратимо изменять свой заряд делает ионы ценным средством регулируемой передачи электронов, а потому эти ионы наряду с основными элементами жизни вошли в жизненный круговорот. [c.23] Углерод имеет определенные преимущества перед остальными элементами с точки зрения указанных требований. [c.23] СИДЫ связей (л-связь) объединяют сразу большое число электронов, так что возникает молекула-проводник, содержащая сопряженные системы электронов. Это позволяет регулировать активность в отдельных точках молекулы. Соединения углерода с водородом, кислородом, азотом и фосфором, также проявляют ценнейшие свойства с точки зрения сформулированных нами требований. [c.24] Макромолекулы, образованные остатками аминокислот,— это белки. Именно из них и получаются системы со многими функциями и строительными, и каталитическими, и гормональными. [c.24] Соединения с азотом и фосфором содержат кратные связи, на которых повышена электронная плотность. Способность образовывать кратные связи, присущая азоту, фосфору, сере, углероду, делает эти элементы необходимыми при создании молекул-аккумуляторов, молекул — переносчиков, так как наличие кратных связей допускает изменение запаса энергии в больших пределах при сохранении общего каркаса молекулы. [c.24] Наконец, органические соединения, содержащие азот и фосфор, могут выполнять функции матриц, следовательно, и воспроизводить самих себя. На матрицах можно формировать молекулы определенных белков и таким образом сохранять общий план строения всего организма. [c.24] По всем данным, ни один набор веществ, кроме названного не может обеспечить развитие жизни, и, каковы бы ни были ее бесконечно разнообразные формы, в основе химических аппаратов клеток и организма должны будут лежать реакции все тех же соединений углерода, водорода, кислорода, азота, фосфора, серы, железа и др. [c.24] Перейдем теперь к рассмотрению конкретных соединений, ставших фундаментальными в развитии жизни. Читателю будет полезно обращать внимание на то, с каким совершенством выполняют свои функции различные органические молекулы в биологических системах и в какой мере их свойства удовлетворяют нашим требованиям. Одним из интереснейших вопросов является вопрос о естественных путях подбора биологически ценных молекул. [c.24] Вернуться к основной статье