Разумная жизнь во Вселенной

Рибоза тоже является сахаром, у которого m = n = 5 (пентоза). Этот сахар как сам по себе, так и с одним потерянным атомом кислорода образует структурную основу нуклеиновых кислот. Эти кислоты содержат в себе запись основных свойств жизни. Наиболее распространенной и наиболее простой органической кислотой является уксусная кислота. Она образуется из двух молекул формальдегида при их соединении и структурной перестройке. Что же касается спиртов, то они образуются при брожении углеводов, главным образом сахаров. Жирные кислоты, как и высшие парафины, содержат цепочки СН, преобразуются путем реакций со спиртом (глицерином) в жиры. Жиры являются сложными эфирами.

Перечисленные выше органические вещества служат пищей и содержат в себе запас энергии. Что касается самой жизни, то она сосредоточена в белках и нуклеиновых кислотах.

Белки — это полимеры аминокислотных остатков, в сущности, они являются поликонденсатами аминокислот. Процесс поликонденсации является особым видом полимеризации. В результате этого процесса молекулы одного рода соединяются друг с другом с выделением простой молекулы. Чаще всего такой молекулой является молекула воды.

Аминокислота получается из органической кислоты, когда один из ее атомов водорода замещается аминогруппой.

Глицин является простейшей из аминокислот. Всего же аминокислот 26. Глицин образуется из уксусной кислоты при замещении атома водорода Н группой NH2. Другие аминокислоты содержат более длинные цепочки СН2. В них некоторые атомы замещены по-разному. Однако все они на одном конце имеют группу NH2, а на другом конце они имеют гидроксильную группу СООН. Аминокислота взаимодействует с водой, точнее, она растворяется в воде. При этом NH2 превращается в отрицательно заряженный ион NH2–. Это характеризует основание. Карбоксильная группа дает положительно заряженный ион водорода, то есть протон Н+. Это и является признаком органической кислоты. Из сказанного выше следует, что аминокислота с одного конца проявляет свойства основания, а с другого — свойства кислоты. Одинаковые или разные две молекулы аминокислоты могут объединяться друг с другом в реакции нейтрализации. Этот процесс подобен процессу соединения кислоты и основания, в результате которого появляются соль и молекула воды. Образованная при этом молекула тоже является аминокислотой с аминогруппой на одном конце и карбоксильной группой — на другом. Это значит, что описанный процесс мог бы продолжаться почти бесконечно. Но он обрывается из-за того, что очень большие полимеры становятся неустойчивыми при обычных температурах и давлении.

Когда организмом усваивается белок, то происходит обратная реакция, которая называется гидролизом. В результате этой реакции выделяется молекула воды, а молекулы первоначальных кислот, соединенные пептидной связью, разрываются и становятся самостоятельными. Но затем они снова соединяются, но в этом случае они образуют уже другие белки, в которых нуждается организм. Такое соединение молекул аминокислот может быть вызвано, например, увеличением давления.

Роль белков в живом организме известна. Они составляют основную часть цитоплазмы клеток. Некоторые из белков, которые называют ферментами, являются растворимыми. Они способствуют усвоению организмом других веществ. Ферменты участвуют в реакциях, но сами в конце концов восстанавливаются. Так, гормоны, которые регулируют скорость протекания жизненных процессов (это рост, содержание сахара в крови, метаболизм и др.), тоже являются белками. Но еще более важными для организма являются нуклеиновые кислоты. В них входит сахар — пентоза (рибоза или дезоксирибоза). Кислота называется рибонуклеиновой (РНК) или дезоксирибонуклеиновой (ДНК).

Сахар может участвовать в процессах нейтрализации и с кислотой, и с основанием, потому что в молекуле сахара имеются Н и ОН, которые способны реагировать как с кислотой, так и с основанием.

Рис. 2. Модель небольшой части молекулы ДНК, построенная Уилкинсом

В ДНК имеются, как правило, четыре основания. Это два пурина (аденин и гуанин) и два пиримидина (цитозин и тимин). Правда, сообщалось, что в ДНК находили и более четырех оснований. Травы содержат 5-метил-цитозин. У бактерий и фагов в ДНК имеются другие основания. В РНК тимин заменен урацилом.

ДНК сосредоточена в ядре клетки. Там же содержится около одной десятой РНК, которая находится в клетке. Остальные девять десятых РНК клетки находятся в цитоплазме.

Что собой представляют нуклеиновые кислоты по своей структуре? Это пентозофосфатная цепочка с присоединенными сбоку в различной последовательности четырьмя органическими основаниями. Число возможных перестановок огромное, поскольку цепочка очень длинная.