Я.Мусил - Современная биохимия в схемах

Avicenum

Czechoslovak Medical Press

Prague

2-е издание

Перевод с английского д-ра хим. наук С. М. Аваевой

и канд. хим. наук А. А. Байкова

Москва «Мир» 1984

ББК 28.072 М91

УДК 577.1

Мусил Я., Новикова О., Кунц К.

М91 Современная биохимия в схемах: Пер. с англ.- 2-е изд., исправл.- М.: Мир, 1984.-216 с., ил.

Второе издание книги известных чешских авторов, вызвавшей большой интерес и отличные отзывы советских специалистов (1-е изд. «Мир», 1981). Богато иллюстрированное учебное пособие дает возможность с помощью наглядных схем и краткого пояснительного текста ознакомиться с современным состоянием биохимических проблем в самых различных аспектах.

Предназначена для широкого круга специалистов - химиков,биохимиков, биологов, медиков, для студентов, специализирующихся в указанных областях, а также для преподавателей средней школы.

ББК 28.072 57.04

Редакция литературы по химии

ОПЕЧАТКА

В книге Мусил и другие «Современная биохимия в схемах» замеченные опечатки (следует читать):

стр. 72, 12-ая строка сверху:

«таким образом в гликолиз. Реакции пентознго»

стр. 151, 2-ое уравнение после 3-его абзаца сверху: «миозин•АТР+ Н2О <=> миозин* ADP•Рi + H+»

стр. 177. 5-ая строка снизу в таблице: «Инсулин 5500 1.11 98»

1980 by Avicenum, Czechoslovak Medical Press, Prague Перевод на русский язык, «Мир», 1981

От переводчика

Вниманию читателей предлагается совершенно необычная, уникальная книга по биохимии - «Современная биохимия в схемах». В последнее время на русском языке появился ряд пре-

красных книг по биохимии, предназначенных главным образом для специалистов, работающих в данной области. Новая книга принципиально отличается от них по крайней мере двумя осо-

бенностями. Во-первых, своим объемом. Фундаментальные основы биохимии и новейшие достижения этой науки изложены в ней очень лаконично. Концентрация огромного фактического материала достигнута за счет того, что центральное место отведено очень наглядным схемам, а краткий текст лишь поясняет их и включает определения основных понятий. Однако надо подчеркнуть, что «Современная биохимия в схемах» не научно-популярное, а именно научное издание, своего рода конспект различных разделов биохимии.

Вторая особенность книги заключается в том, что она рассчитана на самый широкий круг читателей. Она окажется полезной для всех, кто изучает биохимию, и особенно для тех, кто, не имея специальной подготовки, столкнулся с ее проблемами. Био-

химия во всей сложности и многообразии часто представляется чрезвычайно трудным предметом. Книга Мусила, Новаковой и Кунца максимально облегчает знакомство с этой областью науки и адресована читателям с самым разным уровнем подготовки.

В основу «Современной биохимии в схемах» положено издание, написанное группой чешских авторов и вышедшее на английском языке.

По своей сути книга близка к блестящему учебнику, написанному А. Ленинджером*. Она знакомит читателей с широким кругом проблем биохимии - строением основных классов биополимеров - белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов, рассматривает пути их распада и синтеза в живом организме. Детально разобран метаболизм аминокислот, гликолиз и превращения в цикле лимонной кислоты. Дано строение клетки, клеточных мембран и обсуждены проблемы транспорта, накопления и расхода энергии. Существенное внимание уделено вопросам репликации, транскрипции и трансляции генетической информации. В заключительной главе рассмотрена регуляция биологических процессов как частный случай управляемых систем. Очень удобно, что в книге приведены некоторые единицы СИ и их соотношение с внесистемными и устаревшими единицами.

* Ленинджер А. Биохимия: Пер. с англ.- М: Мир, 1974.

5

I Введение

Биохимия может быть определена как химия живых объектов (клеток и организмов). Живые объекты от-

личаются от неживых своей способностью к (а) метаболизму; (б) воспроизведению (с передачей генетической информации).

При этом живые существа являются составной частью природы и подчиняются всем основным законам природы, таким, как законы сохранения массы и энергии и законы термодинамики.

Живые объекты представляют собой открытые системы (с точки зрения термодинамики) или относительно изолированные системы (с точки зрения кибернетики). В обоих случаях это означает, что живые системы участвуют в обмене с окружающей средой. Этот обмен со средой осуществляется с помощью субстратов (источников свободной энергии) и приходящей извне информации (что приводит к снижению энтропии и повышению уровня организации живых систем). Такого рода обмен со средой подчиняется в основном принципу

Ле Шателье и приводит к стационарному состоянию системы. Оно может быть охарактеризовано, как динамическое состояние, при котором в каждый данный промежуток времени система получает от окружающей

среды те же количества вещества и энергии, что и возвращает в нее, и, таким образом, концентрация их внутри системы остается неизменной. Это является одной из характерных черт живых объектов, которая отли-

чает их от неживых изолированных систем, находящихся в независящем от времени равновесии. В таких неживых системах все количества вещества и энергии остаются неизменными и все процессы прекращаются.

Реакции живых систем протекают, таким образом, во времени и пространстве. В соответствии со степенью развития эти системы различаются степенью сложности структуры.

Структуры живых объектов обычно образуются из простых неорганических и органических веществ и обладают определенной пространственной конфигурацией, которая не отражается их простейшими химическими формулами. Эту особенность необходимо иметь в виду при рассмотрении реакционной способности, часто зависящей от конфигурации. Относительно простые соединения объединяются в макромолекулы и, наконец, в надмолекулярные структуры, лежащие в основе главных строительных блоков, из которых состоят живые системы,- клетки и их органеллы. Молекулы живых систем имеют определенные размеры и форму, связанные с их функциями в организмах.

Функционирование живых систем основано на биохимических реакциях, протекающих как в уже упомянутых клеточных и субклеточных структурах, так и в растворе цитоплазмы или в межклеточных жидкостях.

Биохимические реакции протекают в сравнительно узком интервале физических и химических параметров, Кроме ограничений в температурах и давлениях это относится также к интервалу концентраций, или активностей водородных ионов (величины рН). Значения рН поддерживаются на нужном уровне буферными системами, подчиняющимися уравнению Гендерсона-Хассельбалха. Относительное постоянство значений рН весьма существенно для того, чтобы предотвратить диссоциацию биологически активных соединений, поскольку в результате может произойти изменение формы и реакционной способности молекул белков и соответственно изменение их структурной стабильности или ферментативной активности. Некоторые биохимические реакции протекают с оптимальной скоростью лишь при определенном осмотическом давлении и ионной силе в среде, где сохраняется строго постоянным соотношение определенных ионов. Все эти факторы оказывают существенное влияние на свойства и функции молекул и степень дисперсности систем. В зависимости от природы раствора и размера растворенных частиц мы различаем истинные растворы, коллоидные растворы и суспензии.

Биохимические реакции могут протекать лишь при соблюдении определенных энергетических требований. Первичным источником энергии на нашей планете является излучение Солнца. Часть этой энергии запасается в форме химической энергии в химических связях различных веществ. В настоящее время на Земле существен-

7

9

10