Концепции современного естествознания. Биология. Анисимов А.П. - 28 стр.

проникают и связанные с ними органические молекулы - сахара и аминокислоты, так
осуществляется питание клеток. Рассмотренный случай представляет пассивный
транспорт веществ, он не требует затрат энергии. Совершенно особый тип каналов
представляют ионные насосы, способные перекачивать ионы против градиента их
концентрации. Как следует из самого термина, насосы могут работать только с
затратой энергии, и такой способ перемещения веществ называют активным
транспортом. Белковая пора насоса способна расщеплять молекулу АТФ и за счет
извлеченной энергии проталкивать ионы против их диффузионной силы. Созданный
таким образом наружный избыток ионов возвращается обратно пассивным путем, но
несет с собой нужные органические вещества. Так сочетание активного и пассивного
транспорта обеспечивает питание клеток. Избыток ионов натрия снаружи клетки
используется также для возбуждения электрического тока и проведения нервного
возбуждения (см. сегмент 19).
       Даже поверхностное рассмотрение механизмов мембранного транспорта
веществ показывает, что, как и в случае мышечного сокращения, работа по
активному транспорту сводится к обратимой конформационной перестройке
молекул белковых пор с преобразованием энергии АТФ. Направленный в обратную
сторону пассивный транспорт ионов и питательных веществ представляет простую
диффузию, но является следствием предшествующего активного транспорта. Все
эти процессы подчиняются в основе известным физико-химическим закономерностям.
      СЕГМЕНТ 17. ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ КАТАЛИЗ (БИОКАТАЛИЗ)
       Катализ - это возбуждение или изменение скорости химических реакций с
помощью внешних добавок - катализаторов. Катализ используется в химической
промышленности при получении аммиака, серной и азотной кислот, моторного
топлива, разнообразных полимеров. Широко распространен катализ и в живых
организмах. С участием катализаторов реализуется генетическая информация и
осуществляются все процессы обмена веществ и энергии. Катализ происходит в
клетках, в межклеточных жидкостях и полостях, в пищеварительном тракте.
       В роли катализаторов биохимических реакций выступают специальные белки,
называемые ферментами. При сравнительно низких концентрациях реагирующих
веществ и при нормальных температурах (не выше 40 градусов) клеточные реакции
ускоряются с помощью ферментов в миллионы и миллиарды раз! Различают
анаболитические, направленные на синтез, и катаболитические, направленные на
распад, ферментативные реакции. Несколько разных ферментов могут образовывать
цепочки (метаболические пути), по которым совершаются цепные реакции: вещество
(субстрат) передается от фермента к ферменту и подвергается поэтапной перестройке -
усложнению или, наоборот, деградации. Чаше всего такие полиферментные комплексы
выстраиваются на мембранах клетки или ее органоидов.
       Как действуют ферменты? Ферменты очень специфичны по типу
катализируемой реакции. Известно несколько тысяч ферментов разного действия, и
каждый из них имеет специфическую, отличную от других пространственную
структуру. Молекула фермента представляет свернутую полипептидную нить, в
определенном месте которой включен небелковый компонент - кофермент (часто это
бывают витамины, ионы металлов). Именно этот специфичный участок отвечает за
функцию фермента, он называется активным центром.          Благодаря молекулярной
специфичности своих активных центров ферменты узнают и захватывают нужные
вещества-субстраты, сближают их для соединения (синтеза) или, напротив,
разделяют в реакциях распада (лизиса). При этом сам фермент не разрушается, а
лишь изменяет свою третичную белковую структуру - происходит кратковременная и
обратимая денатурация молекулы, ее конформационная перестройка (рис. 8).
Рис. 8