Cтраница 3
Третий раздел биохимии изучает, каким образом отдельные цепи реакций складываются в общую картину того, что происходит в живой клетке. Наиболее подходящим объектом для такого изучения являются бактерии - с ними проще всего работать. Хотя бактерии и состоят из единственной клетки с очень небольшими размерами ( несколько тысячных миллиметра), они невероятно сложны с биохимической точки зрения. Многие бактерии могут из единственного соединения, такого, как сахар, и некоторых неорганических веществ синтезировать все несколько сотен соединений, необходимых для размножения делением. Необходимые реакции протекают с невероятными скоростями: некоторые бактерии могут создать себе подобных менее чем за 20 минут. В бактериальной клетке каждую минуту подвергаются изменениям несколько сот миллионов молекул. Эффективность и точность этих реакций несравнимы с тем, что достигнуто человеком. Высококоординированные системы реакций, гибко приспосабливающиеся к изменениям окружающей среды, выдвигают проблемы качественного изучения механизмов их координации, а в итоге - и количественного их изучения. [31]
То, что синтетические процессы более отчетливо выражены в растениях, а процессы распада - в животных организмах, еще больше подчеркивает эту общность. В конечном счете животный мир существует за счет растений. С биохимической точки зрения жизнь представляет собой великое единство, оно создается и поддерживается действием связанных между собой цепей биохимических реакций, катализаторами которых являются специфические белки-ферменты, осуществляющие эти реакции в водной среде. [32]
Имеются убедительные доводы, что многие вещества в зрелом яйце распределены неравномерно, причем с соблюдением билатеральной симметрии. О важной роли такого распределения свидетельствует следующий факт. Центрифугирование яйца до оплодотворения часто приводит к формированию уродливых эмбрионов вследствие смещения преобразованных рибосом и других компонентов клетки. Процесс оплодотворения яйца с биохимической точки зрения очень сложен. Завершающие стадии последнего митотического деления часто задерживаются до момента проникновения спермия в яйцо. Последнее событие каким-то образом ведет к активации яйца. У низших организмов такую же активацию нередко можно вызвать химической или физической обработкой неоплодотворенного яйца и тем самым простимулировать развитие партеногенетического потомка. [33]
Ферментами называются вещества, играющие роль катализаторов химических превращений в животных и растительных организмах. Эти свойства ферментов обеспечивают осуществление сложных превращений органических веществ с большими скоростями и в мягких условиях - при низкой температуре, нормальном давлении, в разбавленных растворах, при реакции среды, близкой к нейтральной. Поэтому изучение ферментов важно не только с биохимической точки зрения; оно может приблизить нас и к пониманию механизма действия катализаторов, указать пути создания высокоэффективных катализаторов для промышленности. [34]
Ферменты играют роль катализаторов химических превращений в животных и растительных организмах. Эти свойства ферментов обеспечивают осуществление сложных превращений органических веществ с большими скоростями и в мягких условиях - при низкой температуре, нормальном давлении, в разбавленных растворах, при реакции среды, близкой к нейтральной. Поэтому изучение ферментов важно не только с биохимической точки зрения; оно может указать пути создания высокоэффективных катализаторов для промышленности. [35]
Ферменты играют роль катализаторов хими ческих превращений в животных и растительных организмах. Эти свойства ферментов обеспечивают осуществление сложных превращений органических веществ с большими скоростями и в мягких условиях - при низкой температуре, нормальном давлении, в разбавленных растворах, при реакции среды, близкой к нейтральной. Поэтому изучение ферментов важно не только с биохимической точки зрения; оно может указать пути создания высокоэффективных катализаторов для промышленности. В настоящее время известно более тысячи ферментов, каждый из них является катализатором определенной реакции. [36]
Важнейшими компонентами питательных сред являются источники азотного, углеродного и фосфорного питания. Эти источники должны быть в среде в определенной форме и в строго определенных соотношениях. От этого может зависеть рост и развитие продуцента, уровень накопления антибиотика и его состав. Компоненты питательных сред, обеспечивающие синтез метаболита, с биохимической точки зрения рассматриваются ( Безбородов, 1975) как эффекторы, регулирующие процесс на молекулярном уровне. [37]
Совершенно очевидно, что для контролируемого осуществления многих превращений с самым высоким выходом лучше всего использовать иммобилизованные покоящиеся клетки или иммобилизованные ферменты, выделенные из этих клеток. Роль таких систем при проведении некоторых превращений в промышленных масштабах становится все больше, однако при этом возникают проблемы, связанные со стабильностью подобных биокаталитических систем, регенерацией кофакторов и с диффузией. Наиболее широко применяемой в промышленных масштабах технологией остается химическое превращение, осуществляемое растущими культурами микроорганизмов. С биохимической точки зрения микробиологические процессы можно подразделить на две основные категории: катаболические, в ходе которых сложные соединения расщепляются до более простых, и биосинтетические, в ходе которых сложные соединения образуются из более простых. [38]
Основной проблемой в химической борьбе с патогенными грибами является токсичность фунгицида для растения-хозяина. Хозяин и паразит слишком близки биохимически. Наибольшее различие между ними состоит в том, что высшие растения обладают фотосинтетиче-гким механизмом, который локализуется в мелких хло-потт. Образующаяся сахаро - - я итользуется растениями с помощью биохимических еакций, происходящих и в грибах, как источник энергии и углерода. Высшее растение можно рассматривать с биохимической точки зрения как гриб, паразитирующий на собственных хлоропластах, что недалеко от истины даже в анатомическом аспекте. Примитивные зеленые лишайники представляют собой симбиоз бесцветных грибов и самостоятельные популяции одноклеточных зеленых водорослей. Большая часть высших растений напоминает лишайники в этом отношении: хлорофилл находится в цитоплазме зародыша семени и генетически не контролируется хромосомами. [39]
Он образует растворимые комплексы со многими элементами, в том числе с Li, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn, Cd, Fe ( II), Fe ( III), Co, Ni, Mn, Cu, Pb, VO, Al, Y, In, La, Ce ( III), Pr, Nd, Ag, Hg ( I), ТЮ, Zr, Bi, Sn ( II), Sn ( IV), Th и UOz. Все эти элементы в присутствии трифосфата не осаждаются едкими щелочами, аммиаком, фосфатами, карбонатами или боратами. Подобно этому, маскируются реакции осаждения кальция фторидами, оксалатами, цитратами, тартратами и мезотарт-ратами, образования окрашенных комплексов трехвалентного железа с салицилатами и сульфосалицилатами, осаждения свинца фторидами, хроматами, сульфатами и анионами алифатических кислот. Однако трифосфат натрия не может замаскировать осаждение сульфидов Zn, Hg, Pb и Си, поскольку эти элементы образуют с серой гораздо более прочные связи, чем с кислородом. Этот маскирующий реагент интересен и с биохимической точки зрения, так как имеет прямое отношение к аденозинтрифосфату, играющему жизненно важную роль при мышечных сокращениях и других физиологических процессах. [40]