На каждом уровне организации материи действуют свои специфические закономерности, и имеются свои особенности пространства и времени. Так,на нашей планете мы сталкиваемся с определенными особенностями жизни на всех уровнях организациив отличие от неживых объектов.
Так, органические молекулы существуют в двух структурных формах, схожих и в то же время отличных, как левая и правая рука. Например, если через раствор аминокислот пропустить когерентный поляризованный свет, то под действием света молекулы будут вращаться. Одни аминокислоты будут вращаться вправо (правовращающиеся), другие молекулы – влево (левовращающиеся). Вращение в ту или иную сторону связано с положением центрального атома углерода. В неживой природе аминокислоты и моносахара (право- и левовращающиеся), представлены приблизительно в равном количестве. В организмах: все аминокислоты, входящие в состав белков – только левые, а все сахара организмов – правые изомеры. Подобное явление связано с избирательность ферментов, образующих органические молекулы из этих мономеров в клетке. Оптическая асимметрия называется «хиральная чистота».
В организмах органические синтезы проходят оптически избирательно, и вещество становится асимметричным и на других уровнях организации молекул.
Матричные синтезы характерны только для организмов, в неживой природе им аналогов нет. Например, в одной из цепей ДНК имеется информация о каком-то белке. Однако другая, комплиментарная ей цепь ДНК эту информацию не несет. Она выступает как матрица – форма для синтеза «смысловой» цепи. Другими словами, две цепи ДНК физически идентичны (состоят из нуклеотидов), а функционально – отличны (снова проявление асимметрии).
Ферменты матричного синтеза – не просто отдельные катализаторы, ускоряющие реакцию. Они всегда образуют сложные комплексы, работающие как единое целое, как некая молекулярная машина, способная обеспечить точность соответствия синтезируемого полимера используемой матрице. Так, для синтеза белков требуется участие более сотни ферментов, образующих сложные надмолекулярные комплексы. Случайное возникновение такой системы исключено.
Величина биомолекул доходит до сотен тысяч молекулярного веса и встречается только в живых организмах.
Благодаря наличию ферментативных систем, скорость прохождения реакций в клетке немыслима для неорганических структур. Например, синтез белков и других биополимеров в клетке происходит за долю секунды или несколько секунд, а на синтез этих веществ на производстве или в лабораторных условиях (при наличии всех необходимых условий и катализаторов) требуются месяцы или годы.
В клетке поддерживается гомеостаз – постоянные условия существования: давление, кислотность среды, температуры и др., а в лабораторных условиях требуется применение высоких температур, давления и т.д., которые совершенно не допустимы в клетках. В химии подавляющее большинство реакций – трудноконтролируемые: или их просто не удается осуществить, хотя они в принципе осуществимы; либо их трудно остановить; либо сложно получить желаемый результат, поскольку образуются десятки побочных реакций.
Отсюда, в неорганической химии, молекулы, участвующие в реакциях, просты, а механизмы реакций очень сложны. В организмах, наоборот, схема реакций проста, а сами молекулы сложны.
Энергетические процессы в клетке происходят в двух органеллах: хлоропластах и митохондриях в виде образования молекул АТФ, содержащих колоссальное количество энергии. Особенность энергетических процессов происходящих в организмах проявляется и в том, что энергия расходуется ступенчато, маленькими порциями и никогда не выделяется сразу (в отличие от процесса горения, который имеет ту же формулу, что и процесс дыхания).
В физике есть закон однородного и симметричного распределения молекулярных и атомных элементов, согласно ему всякое тело стремиться принять ту форму, при которой оно проявляет минимум энергии на поверхности. Например, капля воды пока не упала на пол, принимает форму сферы (минимум энергии на поверхности). На основании этого закона в природе никогда не встречаются пентагональные системы (максимум энергии на поверхности). Действительно, все известные нам кристаллы – 4, 6, 8-угольные, но мы не знаем таких кристаллов, которые имели бы пятиугольную форму. Однако в живой природе пятиугольник и додекаэдр встречаются достаточно часто. Например, форма тела лучевиков и иглокожих (морские звезды, офиуры).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.