Главная > Химия > Основы биохимии, Т.1.
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

3.9. Структурная иерархия в молекулярной организации клеток

Рассмотренные нами биомолекулы, играющие роль строительных блоков, имеют очень небольшие размеры по сравнению с биологическими макромолекулами. Например, длина молекулы такой аминокислоты, как аланин, составляет менее 0,7 нм, тогда как в эритроцитах типичный белок гемоглобин, осуществляющий перенос кислорода, состоит примерно из 600 аминокислотных единиц, соединенных в длинные цепи, уложенные в виде глобулярных структур. Молекулы белков, в свою очередь, малы по сравнению, например, с рибосомами субмолекулярными частицами, содержащимися в тканях животных. В состав каждой из них входит приблизительно 70 различных белков и четыре молекулы нуклеиновой кислоты. Рибосомы, в свою очередь, малы по сравнению с такими органеллами, как митохондрии. Таким образом, переход от простых биомолекул к более крупным субклеточным структурам происходит скачкообразно.

На рис. 3-13 показана структурная иерархия в молекулярной организации клеток.

Рис. 3-13. Структурная иерархия в молекулярной организации клеток.

(см. скан)

Рис. 3-14. Рибосомы. А Электронная микрофотография сгруппированных рибосом дрожжевых клеток. Б. Структурная организация рибосомы Е. coll. Две субчастицы рибосом Е. coli на самом деле имеют неправильную форму, в чем мы убедимся в гл. 29.

Самые крупные компоненты эукариотических клеток, органеллы, построены из более мелких субструктур - надмолекулярных ансамблей, а те в свою очередь из макромолекул. Например, в одной из органелл-клеточном ядре присутствует несколько типов надмолекулярных ансамблей, таких, как мембраны, хроматин и рибосомы. Каждый такой надмолекулярный ансамбль состоит из макромолекул; в хроматине, например, содержатся ДНК, различные белки и небольшое количество РНК. Каждая макромолекула в свою очередь состоит из небольших строительных блоков.

В белках, нуклеиновых кислотах и полисахаридах отдельные строительные блоки соединены друг с другом ковалентными связями, тогда как в надмолекулярных ансамблях (в рибосомах, мембранах или хроматине) объединение макромолекул происходит при помощи значительно более слабых взаимодействий. К таким взаимодействиям относятся, в частности, водородные связи, энергия которых составляет всего лишь несколько килокалорий, тогда как энергия ковалентных связей достигает 80-100 ккал/моль. В рибосомах, представляющих собой характерные и специфические трехмерные комплексы, молекулы белков и РНК связаны друг с другом благодаря точному соответствию их структур и образованию многочисленных слабых связей (например, водородных), которые, однако, в совокупности оказываются достаточно сильными (рис. 3-14).

Хотя молекулы, играющие роль строительных блоков, очень малы по сравнению с клетками и органеллами, они могут влиять на форму и функции этих гораздо более крупных структур. Так, при генетическом заболевании человека - серповидноклеточной анемии в эритроцитах больных обнаруживаются дефектные молекулы гемоглобина, осуществляющего перенос кислорода. Это обусловлено тем, что при синтезе молекул гемоглобина, состоящих почти из 600 аминокислотных остатков, два из них заменяются на другие. Столь незначительное структурное изменение крошечного участка молекулы гемоглобина приводит к нарушению его нормальных функций: эритроциты больных приобретают неправильную форму и утрачивают способность нормально функционировать. Этот пример показывает, что размеры, форма и биологические функции не только макромолекул, но и целых клеток могут зависеть от размеров и формы их элементарных структурных компонентов.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление