Сколько «первоначал» у живого?

Сколько «первоначал» у живого?Древние мыслители считали, что мир построен из пяти «первоначал» (их называли также стихиями, элементами). Это вода, воздух, земля, огонь и квинтэссенция — «пятое начало», за которое принимали некую неуловимую эфирную субстанцию.

В неорганической химии нам тоже встретились пять «первоначал»: кислоты, оксиды, основания, соли, а на роль «пятого начала» вполне подходит вода: это и оксид, и кислота, и основание. А что нам может предложить органическая химия?

Рассмотрим в качестве «биосферы» собственный организм. Тело человека — это уникальный «химический комбинат», в котором идёт множество разнообразных химических реакций.

Их главное отличие от тех процессов, которые протекают в колбах и промышленных реакторах, состоит в том, что в организме все реакции идут в «мягких» условиях (атмосферное давление, невысокая температура).

При этом исходные «реагенты» (вода, пища, воздух) почти полностью превращаются в продукты реакции, и при этом образуется мало вредных побочных продуктов (химики про такие реакции говорят, что они идут с высоким выходом и селективностью). Поступающие в организм вещества используются как для построения тканей, так и для выработки энергии.

Три главных компонента пищи — это углеводы, белки и жиры.

Более подробно с этими веществами вы познакомитесь при изучении органической химии.

Пока же можно сказать, что углеводы построены из атомов углерода, водорода и воды. При этом многие углеводы, в том числе те, с которых началось изучение этого класса веществ, имеют состав, который можно выразить формулой СnН2mОm, иначе Сn(H2О)m, то есть они как бы состоят из углерода и воды (примером может служить глюкоза C6H12O6).

Отсюда и появилось такое название.

Сейчас известно, что далеко не все углеводы имеют такую формулу, но название осталось.

Есть у углеводов и другое название — сахара, хотя тоже далеко не все они сладкие (например, крахмал). В курином яйце содержится водный раствор одного из белков (альбумина).

Белки устроены более сложно: это длинная цепочка из соединённых между собой звеньев — аминокислот.

Каждая аминокислота имеет одну кислотную группу — СООН и одну аминогруппу (чаще всего это — NH2, а иногда это группа — NH-), которые присоединены обязательно к одному и тому же атому углерода: HOOC-CH(R)-NH2, где группа R может быть просто атомом водорода (как в простейшей аминоуксусной кислоте — глицине), а может быть довольно сложной. При образовании белка молекулы разных аминокислот соединяются друг с другом «голова к хвосту»; при этом отщепляется молекула воды: НООС-CH(R)-NH2+HOOC-CH(Rl)-NH2>HOOC-CH(R)-NH-CO-CH(Rl)-NH2 + Н20. Так могут соединиться друг с другом множество аминокислот, образуя очень длинную цепочку — полипептид.

Это слово происходит от греческого peptos — «сваренный»; его иногда используют как синоним слова «белок».

А связь в белке между отдельными аминокислотными остатками — NH-CO — называют пептидной связью.

Из белков построены мышцы, волосы, ногти, кожа, а также разнообразные ферменты и гормоны, без которых невозможно функционирование живого организма. Белки человека, в свою очередь, построены примерно из 20 основных аминокислот.

Часть их не синтезируется организмом — это незаменимые аминокислоты. Они должны поступать с пищей или в виде пищевых добавок и лекарственных препаратов.

Чтобы белок был биологически активным и выполнял свою функцию в организме, последовательность аминокислотных остатков в нём должна быть строго определённой.

Она определяется генетическим кодом.

Третий класс органических «веществ жизни» — жиры.

Чистый жир — это, например, сало, сливочное или подсолнечное масло.

При расщеплении жиров щёлочью (такая реакция называется омылением) получаются глицерин и соль органической кислоты — мыло. Жиры широко распространены в природе и наряду с углеводами и белками являются основным компонентом питания человека.

В составе большинства продуктов присутствуют в разных пропорциях все три основных пищевых вещества.

Например, в гречневой крупе содержится около 55% легкоусвояемых углеводов, 10,5% белков и 2-3% жиров (остальное — вода, клетчатка и минеральные вещества). В картофеле около 20% углеводов, 2 % белков и всего 0,1% жиров.

В говядине 15 % белков, 10 % жиров, а углеводов практически нет, и т. д. В процессе пищеварения эти вещества с помощью ферментов расщепляются и превращаются в более простые, которые разносятся кровью во все клетки. Туда же кровь доставляет кислород из лёгких.

Окисление органических веществ в клетках организма кислородом и является основным источником энергии; конечные продукты этих реакций окисления — вода и углекислый газ; в организме образуются также и продукты неполного окисления, которые выводятся из него. Кроме того, из поступивших в кровь небольших молекул организм строит сам себя!

То есть по заранее определённой жёсткой программе постоянно обновляет и кости, и волосы, и кожу, и мышечные ткани, и саму кровь! И это касается не только человека, но и любого животного, любого растения и даже микроорганизма.

Если посадить в землю небольшое семечко, то при благоприятных условиях из него вырастет вполне определённое растение — например, ромашка или баобаб!

И все лепестки и листики ромашки или весь огромный ствол и сучья баобаба будут построены из простых молекул воды, из углекислого газа (его растения получают из воздуха) и очень небольших количеств различных минеральных элементов в почве.

Так, например, в растениях образуется глюкоза по суммарному уравнению 6Н2O + 6СO2 = С6Н12О6 + 6O2. А из многих молекул глюкозы, в свою очередь, образуется полимерная молекула целлюлозы: nC6H12O6 > (C6H10O5)n + nH2O. Итак, всё живое — от простейших растений до человека — содержит высокоорганизованную материю, которая намного более упорядочена по сравнению с окружающим миром.

И чтобы приблизиться к пониманию того, что такое жизнь и как она возникла, биология никак не могла (и не может) обходиться без химии.

Читайте так же:

Комментарии запрещены.

О химии и химиках
  • Репетитор – это не обязательно

    06.09.2017

    Очень примечательным и ободряющим для российских граждан является тот факт, что во всем мире репетиторство развивается не менее бурными темпами, чем в России. Ведь когда на законодательном уровне было закреплено единый... 
    Читать полностью

  • Чудеса для разминки

    02.02.2017

    Если чего-нибудь не раздобудешь, неважно. Пропусти опыт и переходи к следующему. Но описание пропущенного опыта прочитай: когда-нибудь, при удобном случае, к нему можно и вернуться. Для первого опыта нужны два вещества, которые,... 
    Читать полностью

  • Варим яйцо в бумажной кастрюле

    02.02.2017

    Возьмите лист плотной бумаги, сверните из него колпачок. Стыки проклейте быстросохнущим клеем и скрепите скобами степлера. В эту бумажную емкость налейте воды, положите сырое яйцо. Согните из проволоки держатель (его можно... 
    Читать полностью

  • Свеча из мыла

    02.02.2017

    Когда мы рассуждали о том, почему мыло моет, то упоминали особое устройство его молекулы: «голова» и длинный «хвост», причем «голова» стремится к воде, а «хвост», напротив, от воды отталкивается… Рассмотрим... 
    Читать полностью

  • Главные принципы домашнего физика

    01.02.2017

    Правило первое (самое главное). Сначала демонстрация опыта, потом – его объяснение и применение закона! Именно такая последовательность привлекает максимальное внимание, и вызывает главный вопрос исследователя – «Почему?» Правило... 
    Читать полностью