Практическая биология для школьников - Ксения Михеева

Эта молекулярная кухня продолжит работать до тех пор, пока повар-рибосома не дочитает рецепт до конца. Увидит повар стоп-кодон и сразу завершит готовку, выпуская продукт в виде первичной структуры белка в клетку.

Не пугайтесь сложных названий и обязательно сохраните эту историю, если будете сдавать экзамен по биологии.

Рибосома – структура клетки (органоид, органелла), где и происходит синтез, она состоит из молекул рРНК (рибосомальных РНК) и вспомогательных (рибосомальных) белков. Для создания белка нужна информация из ДНК, которая переписывается на иРНК, или мРНК (информационную, или матричную), а также строительный материал – мономеры – аминокислоты. Последние доставляются к месту синтеза при помощи тРНК (транспортных).

К сожалению, увидеть процесс невооружённым взглядом не получится, но он протекает в наших клетках даже сейчас, пока мы с экскурсией гуляем по дому. И, конечно, мы постоянно наблюдаем его результат в тех признаках, которые у нас проявляются.

Антикодон – функциональная часть тРНК из трёх нуклеотидов. Кодон – кодирующая последовательность из трёх нуклеотидов, в данном случае на иРНК (прим. автора).

АТФ

Это ещё одна молекула, названия которой мы однозначно не найдём в составе продукта. При этом она жизненно важна для любого организма. АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) – универсальный хранитель и переносчик энергии в организме.

Энергия требуется для любого процесса: даже в состоянии покоя наши клетки потребляют ресурсы для поддержания жизнедеятельности. Это называется основным обменом. Для получения АТФ необходимы органические вещества и кислород: в процессе дыхания происходит окисление молекул с выделением энергии.

Видов энергии достаточно много, но только химическую можно «законсервировать» в связи внутри молекул, что и происходит при синтезе АТФ. Эта молекула свободно перемещается по клетке и может доставлять энергию именно туда, где она в этот миг требуется. К сожалению, запасти АТФ впрок не получится, так как срок жизни этих молекул мал. Получить их с пищей тоже нельзя, так как, даже если она попадёт в организм, всё равно произойдёт расщепление в пищеварительной системе. Поэтому нам необходимо дышать и получать кислород – топливо для производства энергии, без которой все процессы остановятся, а организм не сможет существовать.

Связь пищеварения, дыхания и кровообращения

А теперь давайте немного задумаемся о том, насколько в организме всё тесно взаимосвязано. Пищеварительная система расщепляет компоненты пищи на простые соединения. Дыхательная – поставляет кислород – топливо для производства энергии. Кровеносная – всё это транспортирует, распределяя по организму.

Вещества пищи используются для двух глобальных задач: строительство новых структур – пластический обмен, или ассимиляция и производство энергии – энергетический обмен, или диссимиляция. В том числе они потребляются клетками пищеварительной, дыхательной и кровеносной систем.

Витамины

Перейдём к последним экспонатам, уже более наглядным. «Принимать 1–2 раза в день во время еды». Подобную надпись можно увидеть на упаковке с биологически активными добавками или витаминами. Про них так много говорят, что, конечно, мы тоже не сможем обойти этот экспонат своим вниманием.

Витамины – биологически активные вещества, участвующие в различных процессах обмена веществ. В организме человека вырабатываются только некоторые, основную же массу можно получить лишь с пищей.

Часть витаминов синтезируют бактерии, живущие в нашей толстой кишке, например, К и В5. Витамин D создаётся в коже под влиянием солнечного света: если живёте в городе с большим количеством солнечных дней, то получать его дополнительно нет нужды. А вот жителям пасмурных регионов стоит принимать витамин D дополнительно, особенно в зимний период.

Если витаминов не хватает, развивается гиповитаминоз, если возникает переизбыток, – гипервитаминоз. Интересно, что гипервитаминоз жирорастворимых витаминов бывает чаще, чем водорастворимых.

К первой группе относятся витамины A, D, E, K (если перевернуть, то получится слово «кеда», по которому легко их запомнить). Ко второй – B, C, PP.

Водорастворимые, как можно догадаться по названию, легко растворяются в обычных жидкостях и быстро выводятся из организма естественным образом. А вот жирорастворимые дольше задерживаются в организме, так как пути их выведения не так многочисленны: при постоянном поступлении и развивается гипервитаминоз (вспомним «морковный румянец»).

Историческая справка

Подвиг людей, выживавших в осаждённом Ленинграде, трудно переоценить. Важен был вклад каждого. Но сейчас я хотела бы рассказать о работе биологов, химиков и инженеров, сотрудников Всесоюзного научно-исследовательского витаминного института (ВНИВИ).

Наряду с голодом в городе возникала ещё одна огромная опасность – авитаминоз, способный унести жизни тысяч людей. Боялись эпидемий цинги и пеллагры. Поэтому срочно требовалось разработать меры профилактики.

Предотвратить эпидемию цинги помогла разработанная институтом технология приготовления богатого витамином С напитка из хвои. Производством занимались многие предприятия, хвою собирали не только сотрудники, но и ослабевшие горожане. Были разработаны и рекомендации для домашнего приготовления, которые передавались по радио.

Не менее опасным был авитаминоз витаминов группы В, возникающий из-за нехватки белков и приводящий к развитию пеллагры – болезни трёх Д (характерные симптомы – дерматит, диарея и деменция). А недостаток каротина – предшественника витамина А – приводил не только к ослаблению организма и болезням, но и сильно мешал разведчикам, из-за куриной слепоты[7] испытывающим сложности с выполнением обязанностей в ночное время.

Проблемы нехватки витаминов группы В решили с помощью гидролизных дрожжей. Для их производства использовали специальный раствор, получаемый из древесины, и затравку. Прессованные дрожжи отправляли в больницы и госпитали, что помогало справляться с дистрофией. А каротин извлекали из хвои.

В течение всей блокады работа института не останавливалась, несмотря на смерти, голод, холод, бомбёжки… Сотрудники разрабатывали новые способы получения жизненно необходимых витаминов, помогали запускать их производство, снабжали солдат, больницы и госпитали, по возможности горожан. По воспоминаниям одного из сотрудников, Алексея Дмитриевича Беззубова, именно работа помогла выжить, ведь каждый день они задавали себе единственный вопрос: «Что ты сделал для Победы?».

В современных цивилизованных странах проблема нехватки витаминов уже не стоит так остро, как даже 100 лет назад. Основную массу мы получаем с пищей, дополнительно используем биологически активные добавки. Однако в приёме витаминов тоже важно соблюдать меру – не перебарщивайте, чтобы не получить гипервитаминоз.

На этом будем прощаться со столовой. А так как мы говорили в основном о пищеварении (а кто-то даже практиковал его в момент экскурсии), самым разумным будет пройтись на свежем воздухе. Выйдем во двор.

Куриная слепота – расстройство зрения, при котором снижается чувствительность глаза в ночное время, при недостаточном освещении (прим. автора).

Краткое резюме по столовой

Давайте постараемся запомнить всё самое значимое, касающееся пищеварения. Важно принимать пищу в одно и то же время, правильно жевать жевательную резинку, следить за веществами в рационе. Запомним, что на строение зубов напрямую влияют тип питания и характер