Непрерывное обновление клеток

Непрерывное обновление клеток

Кроме общности строения, клетки живого организма имеют и общие функциональные особенности. Прежде всего они обладают спо­собностью к использованию и превращению энергии. Кроме того, в живой клетке из более простых веществ происходит синтез (образова­ние) сложных молекул. Эти молекулы крупны и настолько своеобразны, что, встретив их где-нибудь в природе, мы всегда можем быть уверены в их «живом» происхождении. К та­ким крупным молекулам относятся белки. Образование белка из более простых соединений происходит только в клетке и регулирует­ся находящимися в ней двумя очень слож­ными, изученными лишь в последнее время ве­ществами. Это дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК) кислоты. ДНК в основном находится в ядре клетки, а РНК содержится и в ядре, и в особых включениях цитоплазмы, называемых рибосомами. В них и происходит синтез белка, т. е. они являются фабриками белка в клетке.

Белки очень разнообразны. В зависимости от клетки, где они образовались, белки отличаются друг от друга размерами и формой молекул, химическими и физическими свой­ствами. Но вместе с тем все они построены по одному и тому же объединяющему их прин­ципу. Их сложные молекулы состоят из простых молекул аминокислот, соединенных в определен­ном порядке в длинные цепочки. Вот этот-то порядок присоединения и распределения амино­кислот в молекуле белка зависит от ДНК и РНК. ДНК служит как бы программой, по которой определяется порядок и количество присоединяемых аминокислот, а РНК — осно­вой для построения белковой молекулы. Кроме того, РНК отвечает еще за доставку аминокис­лот к непрерывно растущей цепочке белковой молекулы. Растет эта цепочка очень быстро. Молекула белка, состоящая из 150—200 амино­кислот, строится за 1,5—2 минуты. Весь про­цесс синтеза белка можно сравните с работой архитектора и инженера-строителя при по­стройке дома. Архитектор (ДНК) создает план, инженер (РНК) претворяет его в жизнь.

Открытие значения этих веществ в синтезе белка создает реальные возможности искус­ственного получения белковой молекулы. В ла­бораториях учеными уже получены наиболее простые белковые молекулы. Можно безошибоч­но предсказать, что уже в нашем веке челове­чество сможет искусственно получать белок.

В состав клетки, кроме ДНК, РНК и амино­кислот, входят жировые вещества, углеводы, вода и растворенные в ней минеральные соли. Соотношения всех этих веществ в клетке по сравнению с общим ее весом в среднем пример­но такие: вода составляет 80—85%, белки— 7 —10%, жировые вещества — 1—2%, угле­воды — 1—2%, минеральные соли —1 —1,5%. Все эти вещества активно участвуют в жизнен­ных процессах, происходящих в клетке.

В нашем организме непрерывно происходят два процесса: образование и обновление клеток и их разрушение. Эти внешне противополож­ные состояния — две стороны обмена веществ в организме. Процесс усвоения веществ, по­ступающих в организм извне, и образование из них живого вещества клеток называется ассимиляцией; а процесс распада, раз­рушения веществ и связанного с ним освобож­дения энергии — диссимиляцией. Они едины и неразрывны, но в течение жизни меня­ется их соотношение и интенсивность. В детстве и юности, когда идет усиленный рост организ­ма, преобладает ассимиляция, а в старости, наоборот, распад — диссимиляция. Интенсив­ность этих процессов зависит от состояния организма. Так, во время работы или тяже­лой физической нагрузки обмен веществ усили­вается, а в покое он ослабевает. Ослабевает обмен веществ и при понижении температуры тела. Ученые заметили это, когда стали изу­чать зимнюю спячку у сурков, хомяков, сус­ликов, ежей и других зимнеспящих животных. Зимой, когда трудно раздобыть пищу, эти жи­вотные впадают в состояние оцепенения, пере­стают есть, температура их тела значительно снижается. При этом резко замедляются дыха­ние и сердцебиение, падает уровень всех дру­гих жизненно важных физиологических про­цессов, направленных на поддержание обмена веществ.

Обмен веществ значительно замедляется и у человека, если искусственно понизить темпера­туру его тела. Это свойство в последние годы широко используется при операциях на сердце и крупных сосудах (см. ст. Холод помогает оживлению организма).

Мы пока рассматривали только одну сто­рону обмена веществ — обновление и построение клеток. Но человек живет, двигается, занимается умственным и физическим трудом, и вся его деятельность неразрывно связана с расходом энергии. Даже если он находится в полном покое, происходит затрата энергии на работу сердца, дыхательных мышц, внутрен­них органов и т. п. Следовательно, другая сторона обмена веществ — это освобождение энергии и ее использование.