Практическая биология для школьников - Ксения Михеева

аминокислот, а в попытке их восполнить организм начнёт съедать сам себя, то есть разрушать собственные структуры. Подобные процессы приводят к развитию различных серьёзных заболеваний.

В связи с этим существуют и другие близкие понятия: полноценные и неполноценные белки. Первые содержат практически весь набор аминокислот, в том числе незаменимых, а вторые – только часть.

Белки – это полимеры. Одна молекула может включать сотни и даже тысячи аминокислотных остатков. Белки очень разнообразны, так как существует огромное множество вариантов последовательностей мономеров. Замена даже одной аминокислоты в цепочке уже приводит к изменению свойств белка. Разнообразие приводит к тому, что функции также многочисленны: строительная (структурная), двигательная, защитная, транспортная, запасающая, регуляторная, сигнальная… Белки обнаружим в составе почти любой структуры организма: на досуге попробуйте найти примеры этих молекул, строящие самые разные органы. Часть информации узнаете за время нашей экскурсии, остальное – можно поискать самостоятельно.

Углеводы

Это источник энергии, так как в первую очередь для её производства организм использует глюкозу. Только при её нехватке происходит переход на другие вещества.

Возможно, вы слышали про быстрые и медленные углеводы. Такая классификация показывает, насколько активно наш организм усваивает молекулы.

Быстрые углеводы моментально всасываются в кровь и становятся доступными для клеток тела, медленные – требуют длительного расщепления и большей затраты ресурсов. Первые хорошо работают, когда нужно получить быстрый заряд энергии, однако важно учитывать, что неизрасходованный ресурс откладывается в запас в виде молекул гликогена (резерв веществ в печени) и жиров. Углеводы вообще достаточно легко превращаются в жиры, чем обусловлен, например, набор массы тела при избыточном потреблении сладостей.

Медленные углеводы не дадут энергию так быстро, зато это более полезная и диетическая пища: стимулирует пищеварение и улучшает работу органов ЖКТ, требует затраты энергии на расщепление, что не даёт излишков, которые преобразуются в жир.

К быстрым углеводам относятся сахар, различные сладости, газировка, хлебобулочные изделия из белой муки высшего сорта, фастфуд и другое.

К медленным – овощи, фрукты, орехи, необработанные крупы, отруби, хлебобулочные изделия из муки грубого помола и прочее.

Липиды

На кухне мы говорили про масло и его агрегатное состояние в зависимости от химического состава: у растений холодных регионов оно более жидкое, в жарком климате – ближе к твёрдому. Напомню, что на это влияет концентрация насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Их тоже важно учитывать для здорового питания. Для организма человека более полезны ненасыщенные жирные кислоты, ведь они вступают в реакции присоединения и нейтрализуют свободные радикалы и некоторые другие вредные соединения.

И, конечно, мы не можем обойти своим вниманием холестерин, уж очень это вещество у всех на слуху. На самом деле оно вырабатывается в нашем организме, входит в состав всех клеток: холестерин мы обнаружим в мембране, где он регулирует её текучесть и упругость, а также в составе половых гормонов, таких как тестостерон (тоже вещество небезызвестное). Тогда про его вред врут? Нет, но важно найти грань между пользой и вредностью вещества.

Есть нормы содержания холестерина в крови, причём важно не только количество, но и форма. Выделяют так называемые «хорошие» и «плохие» формы: содержание первых с меньшей вероятностью приводит к выпадению холестерина в осадок и формированию бляшек в сосудах. Рациональное питание, умеренные физические нагрузки и внимательное отношение к своему здоровью помогут избежать неприятных последствий. И помните, что любые перегибы вредны, например, недостаток холестерина в организме также приводит к патологиям.

Нуклеиновые кислоты

А вот такой компонент мы вряд ли найдём на упаковке, скорее всего, чтобы не пугать покупателей. Нуклеиновые кислоты – ещё одно важное химическое вещество, обязательно находящееся во всех живых клетках, присутствующее даже у вирусов. К этой группе относят молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота).

ДНК – молекула, хранящая генетическую информацию, то есть набор инструкций, которые используются по мере развития организма. Именно здесь заложено, каким может быть цвет глаз и волос, рост, форма сердца, обмен веществ и все прочие характеристики. ДНК состоит из фрагментов – генов, которые можно сравнить с рецептами для конкретных белков.

А белки-то тут при чём? Белки – те кирпичики, из которых складываются самые разные части организма. Они входят в состав мембраны клетки, кожи, волос, мышц, крови и т. д. В любом организме можно найти очень много генов и белков, а, следовательно, много разных признаков.

Получается, что наследственность «живёт» в гене, а проявляется определёнными признаками, с развитием которых напрямую связаны белки. Генотип, совокупность генов, несёт наследственную информацию – программу развития организма.

Так что ДНК – главная молекула, без которой невозможно развитие. Если мы используем натуральную пищу, тем более растения и животных, в их клетках обязательно имеется это вещество.

ДНК из продукта совершенно не опасна и не способна повлиять на наш организм, так как в пищеварительной системе происходит её расщепление на составные части – нуклеотиды. За это отвечают ферменты специальной группы – нуклеазы. То есть это самый обычный компонент пищи, такой же необходимый, как белки, жиры и углеводы. Из нуклеотидов потом собираются новые ДНК, например, при делении клетки. Кстати, интересно, что дезоксирибонуклеиновая кислота – единственная молекула, способная копировать себя. Процесс называется репликацией.

Стоит отметить, что ДНК – очень крупная молекула. В раскрученном виде средняя её длина у человека достигает 5 см (это при том, что размеры клетки микроскопические!). Чтобы поместиться, она скручивается, заворачивается вокруг специальных белков – гистонов и образует хромосому. Именно эти структуры передаются от родителей детям.

РНК – молекулы-помощники, главная задача которых – участие в создании (синтезе) молекул белков. Одни из них переписывают информацию с ДНК (иРНК), другие – доставляют аминокислоты, которые войдут в состав новой молекулы (тРНК), третьи – служат местом протекания реакции и задают её темп (рРНК). Весь процесс биосинтеза можно представить в виде кухни, где происходит следующая история.

Молекулярная кухня

Рибосомы – отличные повара, которые всегда чётко следуют рецептам. Давайте заглянем на молекулярную кухню и посмотрим, что же там происходит.

Предположим, клетке понадобилось срочно создать коллаген, много коллагена, для заделывания большого разрыва в дерме. Тут же задействуется поваренная книга ДНК – толстый фолиант, хранящий много тысяч рецептов.

С ДНК всегда несколько проблематично… Ведь нельзя вынести эту книгу из библиотеки, то есть Ядра, приходится копировать рецепты. Просто Ctrl+C, Ctrl+V тут не сработает. Приходится брать особую ручку РНК-полимеразу, которая и перепишет рецепт на иРНК.

Переписанный рецепт нужно передать повару – рибосоме. Она берёт рецепт и запускает все свои печи и плиты для готовки. А ингредиенты-то где взять? Конечно, в Цитоплазма-Лавке!

Заказ сделан – курьеры отправлены. Каждый курьер тРНК несёт только один ингредиент-аминокислоту. Это очень ответственный работник, поэтому он отдаст заказ, только сверившись с адресом. Антикодон узнал кодон[6]?