§ 242а. Биологические макромолекулы
Молекулы, ответственные за жизнедеятельность организма, являются также линейными молекулами, состоящими из сотен тысяч и миллионов атомов.
В состав ядра клетки входит молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), являющаяся носителем наследственности. Эти молекулы существуют в виде двойных спиралей. К основной цепи атомов, составляющей костяк спирали, прикрепляются в некотором порядке молекулярные радикалы четырех сортов. Порядок их следования вдоль цепи кодирует генетическую информацию. Цепь содержит порядка 106 радикалов. Число различных перестановок четырех элементов в таком миллионном ряду непредставимо огромно. Понятно, какую богатейшую информацию несет на себе длинная макромолекула и что не только особенности биологического вида, но и все особенности индивидуума могут быть зашифрованы кодом порядка следования радикалов в молекуле ДНК.
При делении клетки двойные спирали расплетаются и, переходя к потомству, передают ему наследственные черты кодом последовательности молекулярных радикалов.
Двойные спирали ДНК могут быть выделены, и структура их может быть исследована. Однако в настоящее время мы умеем определять порядок следования атомов и атомных групп лишь в упорядоченных кристаллических структурах. Молекула ДНК в принципе неупорядочена, и поэтому физическими методами (спектральными и, главным образом, рентгеновскими) удалось лишь установить принципы ее построения. Разработка методов установления последовательности радикалов в ДНК для данного организма, т. е. объективного описания наследственных признаков на молекулярном уровне, дело будущего.
Клетка — основной кирпичик живого — является фабрикой белковых молекул, выполняющих разнообразные жизненные функции. Производство белковых молекул осуществляется, так сказать, под руководством молекулы ДНК. Белковые молекулы строятся из 20 сортов аминокислот. При этом порядок их соединения, строго определенный для белка данного сорта, диктуется молекулой ДНК-Молекула ДНК играет роль линейной совокупности сотен и тысяч матриц, печатающих разные белковые молекулы. Некоторые из них одинаковы для данного биологического вида, другие несут на себе отпечаток особенностей индивидуума.
Молекулы белков могут быть выделены и кристаллизованы. Кристаллы белков, несмотря на то, что их молекулы содержат тысячи атомов, удается изучить методами рентгеноструктурного анализа и установить их структуру. Задача эта исключительно сложна, и не удивительно, что к настоящему времени известна структура лишь шести белков.
Поразительным является сам факт образования кристаллов молекулы такой сложности. Причудливо разветвленное следование
нескольких тысяч атомов полностью тождественно во всех миллиардах молекул, образующих белковый кристалл. Все молекулы расположены в одной-двух ориентациях в узлах регулярной трехмерной решетки.
Замечательным свойством белкового кристалла является то, что молекулы, из которых он построен, соприкасаются друг с другом лишь незначительной частью своей поверхности. Большая же часть межмолекулярного пространства заполнена водой. При осторожном высушивании белкового кристалла он терпит превращения, меняющие взаимное расположение молекул. Большую часть воды можно удалить, сохранив кристалличность белка.
