Химия жизни

Белки — основная рабочая сила и структурный материал клетки. Они имеют различную форму и размер, и каждый из них выполняет в клетке свою задачу.

Некоторые белки формируют основные клеточные структуры, такие как нитевидный цитоскелет — каркас клетки, а также ком­поненты клеточных стенок и разнообразные «ворота» и «насосы» в клеточной мембране.

Другой важнейшей функцией различных белков является их работа в качестве химических сигналов и регуляция работы других белков. Например, экспрессия каждой единицы наследованной ин­формации (гена) осуществляется через посредничество и под управ­лением многих других белков, так же как и активация или инакти­вация продуктов генов.

Среди важнейших задач белков — их работа в качестве фермен­тативных катализаторов. Эти катализаторы участвуют во всех био­химических реакциях, связывая вступающие в реакцию молекулы (субстраты) и удерживая их вместе в оптимальном положении, так чтобы они могли реагировать легко и эффективно. Присутствие фер­ментативных катализаторов может повысить скорость реакции на много порядков и заставить реакции протекать эффективно в уме­ренных условиях и при низкой концентрации вступающих в реак­цию веществ, субстратов. Ферменты заботятся также о том, чтобы происходили правильные реакции и тормозились неправильные. Эти катализаторы действительно главные «помощники», необхо­димые для того, чтобы в клетке протекали биохимические реакции, большая часть которых просто остановилась бы при отсутствии фер­ментов. Пытаясь представить себе самые ранние формы жизни, мы сталкиваемся с проблемой: как они могли осуществлять любую из необходимых для своего размножения и выживания функций, если еще не были способны производить необходимые для этого ферменты?

Живой клетке требуется множество разных белков для осущест­вления всевозможных структурных, регуляторных и каталитиче­ских функций. Человеческая клетка производит более 40 ооо раз­ных белков, причем многие из них могут существовать в различных формах (например, активной и неактивной). Но откуда берутся или как производятся белки?

Ферментативный катализ, (а) Ферменткатализатор захватывает реагирующие молекулы (субстраты) и держит их вместе в оптимальном положении, поэтому они могут легко прореагировать и создать продукт, (б) Влияние ферментативного катализа на скорость биохимических реакций в зависимости от времени