САДЫКОВ БОРИС ФАГИМОВИЧ, к.б.н., доцент. Подготовка в 2019 году к ЕГЭ по Скайпу. boris.sadykov@gmail.com; +7 (927) 32-32-052
САДЫКОВ БОРИС ФАГИМОВИЧ, к.б.н., доцент. Подготовка в 2019 году к ЕГЭ по Скайпу. boris.sadykov@gmail.com; +7 (927) 32-32-052

Белково-нуклеиновый парадокс

Главная - А. Общая биология - Белково-нуклеиновый парадокс

Здравствуйте, уважаемые читатели  блога репетитора биологии по Скайпу biorepet-ufa.ru.

В прошлых двух постах мы «летали высоко», говорили о самых глобальных процессах  в биосфере: о сопряженности  фотосинтеза и биологической азотфиксации.

Только эти два процесса и обеспечивают живые системы основными элементами-органогенами О, С, Н и N.

Сегодня мы «спустимся на Землю» и  постараемся «заглянуть» вглубь клетки.

Надо же  докопаться  до одной  простой истины, которая находится в самом ядре клетки.

Не знаю, удалось ли мне  вас заинтриговать? Попробуйте ответить на мой вопрос,  который я сейчас вам задам, сначала без моей помощи, активизируя свое мышление, память, может еще что-нибудь.

Кому-то полезным окажется заглянуть в учебники.   Повторяюсь, лишь бы сначала без  помощи этой статьи.

Кто сможет найти ответ,  на вопрос репетитора  по биологии, считайте, что ваш уровень подготовки   заслуживает всяческих похвал.

Пока я не встречал ни одного человека из числа абитуриентов, студентов и учителей биологии, кто смог бы  мне четко ответить на этот вопрос. Ну что, дерзнете?!

         Итак, предлагается разрешить  вот такой белково-нуклеиновый парадокс 

Известно, что в ДНК клетки, называемой не иначе как её наследственный аппарат, закодирована информация о белках данной клетки. Один участочек ДНК, именуемый СТРУКТУРНЫМ геном, несет информацию об одном белке,  другой ген — о другом белке.

Таким образом, все структурные гены всех ДНК ядра клетки ответственны за синтез специфических для данной клетки каких-либо белков (реально в структурных генах закодирована информация о всех видах РНК:  и-РНК, т-РНК и р-РНК, «обслуживающих» синтез белковых молекул).

Есть так же множество рецепторных генов-регуляторов, активирующих или подавляющих деятельность основных структурных генов. Всё! Информация в ДНК только о белках ?!  

Но мы то хорошо знаем, что кроме белков для жизни так же необходимы и углеводы, и липиды (жиры), да и сами нуклеиновые кислоты.

Так где же тогда в клетке находится информация об остальных классах органических веществ? По каким «правилам» создаются они в клетке?

Сейчас многие разочаруются —  задачка репетитора   по биологии  имеет совсем простой ответ. Возможно, уже кто-то  из вас смог найти его

Всё очень просто (и не очень). Надо вспомнить, что все органические вещества клетки чему-то служат, выполняют какие-то определенные функции. Причем часть  функций сходные, а часть сугубо специфические, присущие только данному классу органических веществ.

Так, например, строительную, энергетическую, защитную функции выполняют и углеводы, и липиды, и белки. А, например, за функцию хранения и передачи наследственной информации отвечают только нуклеиновые кислоты, точно так же как за ферментативную функцию отвечают ТОЛЬКО БЕЛКИ клетки.

Вот так мы «тихой сапой» подбираемся к ответу. Часто в учебной литературе свойства белков-ферментов объясняются слишком утрировано. Видимо для лучшего запоминания  белки-ферменты сравнивают с веществами катализаторами.

Именно в этом основная методическая и научная ошибка авторов  большинства пособий. Вместо того, чтобы лишний раз «возгордиться» уникальностью жизни, её сводят до уровня химических процессов.

Катализаторы, как вам хорошо известно — это вещества-ускорители химических реакций. Без них химическая реакция происходит, но значительно медленнее.

Белки-ферменты не просто ускоряют скорость протекания биохимических превращений веществ в клетке, а они являются ПРОВОДНИКАМИ всех биохимических реакций. Без ферментов  биохимические реакции в клетке, если и идут, то с ничтожно малой скоростью, не обеспечивающей функциональную жизнь клетки.

Ну вот, уже «тепло» становится. Совсем скоро «горячо» будет. Всё,  «взлетаем»! До 90% всех белков, закодированных в ДНК клетки данного организма — это белки-ферменты и от того КАКИЕ белки, СКОЛЬКО и в КАКОЕ ВРЕМЯ они будут создаваться в данной клетке и  зависит КАКИХ, КОГДА и СКОЛЬКО других органических веществ будет образовываться или разрушаться.

Таким образом,  можно сказать, что информация о липидах и углеводах тоже «закодирована» в ДНК клетки, но не напрямую, а опосредованно через определенные виды белков-ферментов.

Ну вот, вы теперь знаете «тайну»  белково-нуклеинового парадокса  и я, как репетитор   по биологии, рад, что  рассказал вам  о том, что  должно быть известно, но спрятано за «ширмой» неудачных объяснений в учебниках.

*************************************************************************

Уважаемые посетители блога, у кого возникнут вопросы к репетитору биологии по Скайпу, пишите в комментариях.

Для подготовки к  сдаче ЕГЭ или ОГЭ, у  меня на блоге вы можете приобрести  ответы на все тесты Открытого Банка Заданий ФИПИ за все годы проведения экзаменов  по ЕГЭ и ОГЭ (ГИА).

Репетитор по биологии Садыков Борис Фагимович, 1956 г. рождения. Кандидат биологических наук, доцент. Живу в замечательном городе Уфе. Преподавательский стаж с 1980 года. Репетитор биологии по Скайпу.
А. Общая биология | белкибелково-нуклеиновый парадоксбелок ферментгенДНКинформация о белкахкатализаторнуклеиновые кислотырепетитор биологии по Скайпууглеводы | 27 комментариев
Отзывов (27)
  1. Алексей

    Извините, конечно, что я, к.х.н., влезаю в школьную биологию, понятно, что она упрощена до предела, но ваши представления о химических процессах именно как биолога содержат одну очень грубую и принципиальную ошибку из-за которой ваших клиентов потом придется в университете переучивать.
    Не надо, пожалуйста, изобретать термин «проводники», он совершенно излишен.
    Белки-ферменты являются только и исключительно катализаторами в самом прямом химическом смысле этого слова.
    Они ускоряют те реакции, которые в принципе способны идти. Никакой белок не может вести процесс, который невозможен сам по себе, пусть и с очень низкой скоростью. То, что биохимические процессы «не идут сами» — это вам так кажется, поскольку человек не способен воспринимать такие медленные процессы.
    И подумайте сами, для объяснения белково-нуклеинового парадокса абсолютно не нужно приписывание белкам сверхъестественных функций. Вполне достаточно утвержденич о том, что они являются самыми эффективными катализаторами и ускоряют синтез всех других органических соединений клетки. И набор белков определяет то, какие реакции будут ускорены, а значит и то, какие вещества будут в клетке. Остальные реакции ускорены не будут, а значит и их продукты будут присутствовать в клетке в пренебрежимо малых количествах.
    И в качестве вывода повторюсь: сказать, что белок или любой другой катализатор может провести реакцию, которая не может идти сама по себе — грубейшая химическая ошибка даже в школьном курсе химии, не говорю уж об академической науке. Не создавайте, пожалуйста, школьникам проблемы в науке, смежной с вашей.

    Ответить
    • Борис Садыков

      Алексей, спасибо за комментарий. Полагаю, что Вы хороший специалист в своей области, но всё же остаюсь при своем мнении, что биохимические реакции синтеза и расщепления нуклеиновых кислот, белков, углеводов и липидов происходят только при наличии в клетке специфических для каждой реакции белков-ферментов. Без ферментов ДНК-полимеразы или ДНК-геликазы нет ни синтеза, ни расщепления нитей ДНК ни с какой «медленной скоростью», как и не будут расщепляться крахмал без фермента амилазы (птиалина), липиды — без фермента липазы.

      Ответить
    • Алексей

      Одно дело мнение…
      Просто представьте, приходит школьник на урок химии, и ему рассказывают про катализаторы, они вполне себе в программе.
      А потом приходит к учителю биологии, а ему говорят обратное…
      Школьная программа вполне может быть упрощённой, например, учебники деликатно умалчивают, что кромке ферментов-белков есть ферменты-РНК, это ладно. Но быть непротиворечивой школьная программа должна?

      Ответить
      • Борис Садыков

        Алексей, а никакого противоречия и нет. Тем жизнь и отличается он «не жизни», что химические реакции вне клетки идут и без катализаторов (и лишь ускоряются ими). А биохимические реакции в клетке если и идут, как вы пишите, без белков-ферментов с медленной скоростью — это и будет равносильно тому, что они фактически не происходят вовсе.

        Ответить
        • Алексей

          Это не равносильно, к сожалению.
          Если бы биохимические реакции не шли вне клетки, то вы никогда не смогли бы объяснить, откуда возникла «жизнь», когда на Земле не было ни белков, ни ДНК, ни первоосновы жизни — РНК. Парадокс, однако.
          Ведь единственно признаваемый наукой ответ на вопрос о происхождении жизни: первые биополимеры образовались самопроизвольно из низкомолекулярных органических соединений.
          Или в школе вопросы зарождения жизни теперь не проходят? Я просто не в курсе.

          Ответить
          • Борис Садыков

            Да «гипотеза» самозарождения жизни в школьных учебниках так и излагаются. Но снова повторюсь: сама возможность протекания биохимических реакций без белков ферментов in vitro не умаляет первостепенной роли белков-ферментов в обеспечении протекания реакций в клетке.

            Ответить
            • Алексей

              Вроде договорились. С самим фактом первостепенной роли ферментов я и не спорил никогда. Самопроизвольные реакции настолько медленные, что на первое место никак не тянут.

              Ответить
              • Борис Садыков

                Алексей, считаю наш диалог довольно поучительным, но вряд ли его будут читать в комментариях. Поэтому я обязательно помещу Ваши замечания и свои ответы в отдельной записи. Спасибо за такое внимание к моему блогу.

                Ответить
    • Алексей

      Извините, но у вас примеры не очень удачные. Самопроизвольное расщепление — гидролиз — и крахмала, и липидов, и ДНК это вполне нормальное явление.
      Как вы думаете, зачем нужны в клетке многочисленные разновидности ДНК-репараз, «чинящих» разрывы, если по вашим представлениям ДНК абсолютно гидролитически устойчива? Мы же с вами научные работники и не спорим с реальностью и фактами?

      Ответить
      • Борис Садыков

        Спасибо, Алексей, что так обоснованно продолжаете наставлять меня на путь истинный. Соглашусь с Вами, что что-то самопроизвольно с органическими веществами в клетке и происходит без участия ферментов с ничтожно малыми скоростями (по сравнению с реакциями, идущими при участии ферментов). Но само присутствие в клетке многочисленных разновидностей ДНК-репараз, «чмнящих» разрывы, и доказывает необходимость обязательного наличия ферментов для «проведения» подобного рода реакций. Да и существование 20 тысяч различных ферментов в клетке только доказывает их необходимость для осуществления биохимических процессов.
        Алексей, спасибо, конечно, я подправлю статью и не буду столь категоричен в вопросе о том, что без ферментов вообще ничего с органическими веществами в клетке произойти не может. Но это отнюдь не умаляет основной идеи статьи, что в понимании роли катализаторов химических процессов и белков-катализаторов биохимических процессов in vivo существует «пропасть» огромного размера. По-прежнему считаю, что именно эта «пропасть» и не позволяет иметь школьникам (и учителям) представления о том, чем же всё-таки таким особенным наделена жизнь что её отличает от неживого.

        Ответить
        • Алексей

          Тут в общем со всем согласен, что без ферментов никуда. А чем особенным наделена жизнь, Борис Фагимович, это и в науке-то не до конца понятно, не то что в школе. Самый короткий ответ — локальное уменьшение энтропии за счет ее увеличения в окружающей среде вы в одной из статей попробовали изложить на пальцах, но вот много ли читателей поняло суть, кто ж знает.

          Ответить
          • Борис Садыков

            Да, самое конкретное отличие живого от неживого — способность к уменьшению энтропии. Ну пусть не все школьники и захотят разбираться в этом. Пусть хоть сам факт наличия такой особенности живого запечатлится у них в головах.

            Ответить
  2. Лена

    Мне кажется, что это всё логично… Человек с биологическим мышлением сам до этого способен додуматься…
    А вот ответьте, пожалуйста, на такой вопрос: что регулирует работу ферментов в таком случае? Да-да, концентрация субстрата, над которым фермент производит своё «волшебство»… Соответственно, если не будет ЖК, то и не будет жиров, как бы и не старался фермент…. Т.о., не всё регулируется НК и белками, здесь нужно копаться глубже.

    Ответить
    • Борис Садыков

      Да, Лена, «человек с биологическим мышлением сам до этого способен додуматься». Но что-то вот не только преподаватели биологии, но и многие авторы биологических пособий до сих пор продолжают отождествлять такие понятия как «генетическая информация организма» и «генетический код». Поэтому задача моего блога репетитора по биологии помочь разобраться будущим абитуриентам пусть и в простых, но доведенных в учебниках до абсурда вещах. А чтобы «копаться глубже» Вам, Лена, нужен явно не мой ресурс.
      Понятно, что всё очень не просто даже в прокариотической клетке, основы регуляции транскрипции и трансляции в которой в школьных учебниках приводятся. Механизм же регуляции работы генома (как единого целого) в эукариотических клетках еще на порядок сложнее.

      Ответить
      • Лена

        Вы знаете, именно Ваш ресурс, очень интересен, по каждой теме помимо общебиологических данных, Вы высказываете ещё своё мнение по каждой теме… Это делает из Вас не просто стандартного педагога, которые работают по шаблону, а интеллектуального педагога, именно своими размышлениями и сопоставлениями Вы и помогаете сформировать биологическое мышление у нынешних абитуриентов и заставляете их, в первую, очередь ДУМАТЬ, а не заучивать сухой материал. Спасибо за Вашу работу и за ответ.

        Ответить
        • Борис Садыков

          Спасибо, Лена, за отзыв, что так ярко сформулировали значение моей работы.

          Ответить
  3. Алексей

    Отличная статья, автор браво!

    Ответить
    • Борис Садыков

      Спасибо, Алексей! Уже пять лет статья «вопит«, что ферменты не просто катализаторы, но ни в учебниках, ни в тестовых заданиях, увы, ничего не меняется. Недавно встретил свою бывшую коллегу по работе, уже лет 20 как получила должность профессора на биофаке, преподает первокурсникам обшую биологию. И по белкам всё трафаретно: они строительный материал, энергетический и катализаторы…

      Ответить
  4. Sleepy

    Разве не очевидно, что они кодируются косвенно?
    Не помню точно, но определённо нам объясняли это в школе, обычной, биология профильным предметом не является, примерно в девятом классе.

    Ответить
    • Борис Садыков

      В том то и дело, уважаемый, что для большинства не только учащихся после средней школы, но и для учителей биологии — это оказывается не очевидным. Статья то эта опубликована более полутора лет назад, на сайт заглянуло 150 тыс., интересующихся «устройством» живого, но Вы первым сказали, что это очевидно.
      Не помнить или не знать от чего зависит синтез органических веществ в клетке — это такие «мелочи» по сравнению с дремучим невежеством чиновников, журналистов, а, порой, и «ученых» (в школе то все учились), относительно того как вообще хранится и наследуется информация при росте и размножении организмов. По настоящему человечеству надо бояться загрязнения планеты отходами своего пребывания на Земле, «мирного атома» атомных электростанций», гонки вооружения, а не ГМО (вот навязываемые бредни: поели ГМ сою и из нас начинают прорастать соевые стебли).

      Ответить
  5. Наталья

    Уважаемый Борис Фагимович, пожалуйста, объясните, как решать подобные задачи:
    При изучении структуры одного из транспортных белков выделенных из плазмы крови, было установлено, что
    1) в третичной структуре белка присутствует 5 дисульфидных мостиков.
    Кроме того обнаруживается ещё 4 свободных цистеиновых радикала.
    Остатки метионина составляют 2,09% от молекулярной массы белка, а вся сера 0,85%.
    Известно, что белок содержит 0,29% меди. Необходимо определить молекулярную массу этого белка.

    Ответить
    • Борис Садыков

      Наталья, к сожалению у меня нет ответа на Вашу задачу. Могу описать лишь частичный ход рассуждений для ее решения. Поскольку сказано про 5 дисульфидных мостиков в данной молекуле белка (а дисульфидные мостики образуются только между остатками аминокислоты цистеина), да плюс еще 4 свободных цистеиновых радикала, значит всего количество атомов S в молекулах цистеина данного белка равно 14 штук. Но это еще не вся S, так как часть атомов S будет находиться в аминокислоте метионине. Так как молекулярная масса 1 остатка метионина (пишут «остатка», так как при образовании пептидных связей между аминокислотами в молекуле белка отщепляется молекула воды), метионин минус вода = 131,21 гМоль, то можно составить систему двух уравнений. Примем искомую молекулярную массу белка за Х, а количество атомов S в метионине за У, то Х = 32*(14+У)*100% : 0,85% и Х=(131,21*У)*100%:2,09%. Но эти два уравнения составлены без учета информации о том, что данный белок содержит еще и атомы меди в количестве 0,29%, а «каким боком» сюда подключить еще и медь я не знаю.

      Ответить
      • Алексей

        У вас опечатка в первом уравнении
        X=32*(14+У)×100%/0,85%

        Ответить
        • Борис Садыков

          Спасибо, Алексей, исправил ошибку.

          Ответить
      • Алексей

        А медь тут не просто так дана: в условии задачи же ясно написано «одного из транспортных белков». Было бы написано «одного из ферментов», ответ у задачи был бы другим. И, судя по массе и содержанию меди авторы задачи описали церулоплазмин в форме холоцерулоплазмина.

        Ответить
  6. Катерина

    Вау! В тихом шоке…а ведь точно! Почему я сама до этого не догадалась?

    Ответить
    • Борис Садыков

      Не расстраивайтесь! Я же пишу, что за десятки лет мне ни один человек не смог ответить на этот вопрос.

      Ответить

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

девять − восемь =