Что изучает молекулярная биофизика

Растения и животные

Что изучает молекулярная биофизика

Тесное содружество физиков, химиков, био­логов и математиков привело к бурному раз­витию биофизических исследований. Ученым удалось взглянуть на недоступные непосред­ственному наблюдению процессы, происходя­щие в глубине живых организмов. Совместные усилия ученых увенчались крупнейшими от­крытиями, пролившими свет на многие зага­дочные явления в природе живого организма.

Так, например, обстоит дело с синтезом белка и сохранением специфических особенностей организма (см. ст. «Наследственность»).

Сейчас в решении этого вопроса сделан большой шаг. Оказалось, что сохранение спе­цифичности (т. е. внешнего вида и функций) тех или иных клеток зависит от особых ве­ществ — нуклеиновых кислот, не­пременно входящих в состав клеток. Назва­ние кислот происходит от латинского слова «нуклео», что означает «ядро».

От свойства нуклеиновых кислот в ядре клетки зависит специфичность создаваемых в ней белков. А белки, как известно, главнейший материал, из которого построено все живое. Процесс образования белка в клетке отдаленно напоминает детскую игру с песком. При этом нуклеиновая кислота (в особенности одна из них, называемая рибонуклеиновой кислотой, сокращенно РНК) играет роль формочки с рисунком, а аминокислоты, со­ставные элементы белка, выполняют роль пес­ка, который в нее насыпают. После снятия фор­мочки в том месте, где ее дно соприкасалось с песком, остается четкий обратный рисунок. Примерно так же действует механизм образо­вания специфических белков в клетках различ­ных тканей (см. схему).

Конечно, синтез белка, осуществляемый под контролем и с помощью нуклеиновых кислот, на самом деле значительно сложнее. Далеко не все детали этого процесса еще известны ученым. Выяснено, например, что сама рибо­нуклеиновая кислота находится под контролем другой нуклеиновой кислоты, носящей очень сложное название — дезоксирибонуклеиновая кислота (сокращенно ДНК).

Рибонуклеиновая кислота существует в клетке в трех видах. Один из них передает наследственную информацию от ДНК ядра к ри­босомам цитоплазмы. Другой способствует пе­реносу в рибосомы и активированию там ами­нокислот. Третий завершает синтез белка в рибосомах. Порядок построения аминокислот в цепь соответствует строению поверхности молекулы РНК. Молекулярная биофизика как раз и занимается изучением строения по­верхности молекул РНК и ДНК. Стремится она также познать структуру молекулы белка. Ведь если это будет известно, то станет по­нятным очень многое, и в частности механизм сокращения мышц.

Решение проблемы сокращения мышц, ко­торой занимается молекулярная биофизика, таит в себе много заманчивого. Дело в том, что сократительные белки мышц обладают необычайной особенностью.

Они превращают хими­ческую энергию, которая образуется в них, непосредственно в механическую! До сих пор человек не создал еще машину, способную де­лать что-нибудь подобное. Обычно химическая энергия угля, нефти или энергия падающей воды сначала переводится в тепловую или элек­трическую энергию, а затем уже направляется совершать механическую работу — вращать роторы электромоторов, колеса машин или тур­бины. А тем временем в микроскопическом мышечном волокне, диаметром всего лишь в 0,001 мм, химическая энергия, минуя проме­жуточные виды энергии (тепловую, электри­ческую), переходит в механическую! Это пре­образование проходит так экономично, что коэффициент полезного действия (к.п.д.) мышцы составляет около 30%. Даже в самых лучших современных двигателях к. п. д. почти в два ра­за меньше.