Точное соответствие аминокислоты коду триплета иРНК обеспечивается транспортной РНК. Для каждой аминокислоты существует своя тРНК, один из триплетов которой (антикодон) комплементарен определённому триплету (кодону) иРНК. На другом конце молекулы тРНК расположен триплет, способный связываться с определённой аминокислотой (рис. 9.12). Каждой аминокислоте соответствует свой фермент, присоединяющий её к тРНК. Таким образом, процесс правильного расположения тРНК на иРНК осуществляется рибосомами. Одна рибосома способна синтезировать полную полипептидную цепь. Однако нередко по одной молекуле иРНК движется несколько рибосом. Такие комплексы называются полирибосомами. После завершения синтеза полипептидная цепочка отделяется от матрицы – молекулы иРНК, сворачивается в спираль и приобретает структуру, свойственную данному белку.

9.5. Виды живых систем. Свойства жизни

В настоящее время на Земле обитает огромное количество видов живых систем, среди которых более 500 тыс. видов растений, из них цветковых примерно 300 тыс., и около 1200 тыс. видов животных, из них около 900 тыс. членистоногих, 110 тыс. видов моллюсков, около 45 тыс. видов хордовых животных, из которых около 40 тыс. позвоночных.

Подавляющее большинство ныне живущих организмов (кроме вирусов и фагов) состоят из клеток. По признаку клеточного строения все живые организмы делятся на доклеточные и клеточные. Доклеточные формы жизни – вирусы, открытые в 1892 году русским микробиологом Д.И.Ивановским (1864–1920), и фаги. Вирусы занимают

промежуточное место между живым и неживым. Они состоят из белковых молекул и нуклеиновых кислот; не имеют собственного обмена веществ; вне организма или клетки они не проявляют признаков жизни. Все клеточные подразделяются на четыре царства: безъядерные (бактерии, цианеи), растения (багрянки, настоящие водоросли, высшие растения), грибы (низшие и высшие) и животные (простейшие и многоклеточные). Безъядерные, видимо, относятся к самым древним формам жизни на Земле.

Биологические системы отличаются высоким уровнем целостности и самоорганизацией. Живые системы – открытые системы, постоянно обменивающиеся веществом, энергией и информацией со средой. Для них характерны уменьшение энтропии вследствие увеличения упорядоченности в процессе органической эволюции и способность к самоорганизации материи. Закономерности изменения энтропии подчиняются второму началу термодинамики. Согласно этому закону, в энергетически изолированной системе при неравновесных процессах количество энтропии изменяется в одну сторону. Оно увеличивается, становясь максимальным по достижении состояния равновесия. Живой организм отличается высокой степенью структурированности и низкой энтропией. Это достигается благодаря постоянному притоку извне вещества, энергии и информации, используемых на поддержание и развитие внутренней структуры. Способность противостоять нарастанию энтропии, сохранять высокий уровень упорядоченности является обязательным свойством жизни.

В настоящее время существует большое количество определений понятия «жизнь», обобщая которые можно характеризовать жизнь как способ существования

макромолекулярной открытой системы, которой свойственны иерархическая организация, способность к самовоспроизведению, обмен веществ, тонко регулируемые потоки энергии и информации. Жизнь представляет собой постоянный процесс самообновления, в результате которого воссоздаются структуры, соответствующие снашиваемым и утрачиваемым. Основу живого образуют нуклеиновые кислоты и белки.

Основой воспроизводства является синтез белков, который происходит в клетках организма при помощи нуклеиновых кислот – ДНК и РНК. Сущность живого наиболее концентрированно выражена в замечательном явлении конвариантной редупликации –

самовоспроизведения с возможностью изменения закодированной генетической информации, осуществляемого на основе матричного принципа синтеза макромолекул. В его основе – уникальная способность к самовоспроизведению основных управляющих систем (ДНК и хромосом), которые обладают относительно высокой степенью стабильности. Такая стабильность и обеспечивает возможность идентичного самовоспроизведения (явление наследственности). Все основные свойства живого немыслимы без наследственной передачи свойств в ряду поколений.

С другой стороны, при самовоспроизводстве управляющих систем в живых организмах происходит не абсолютное повторение, а воспроизведение с внесением изменений, что также определяется свойствами ДНК. Абсолютной стабильности в природе не бывает. Любая достаточно сложная молекулярная структура претерпевает структурные изменения в результате движения атомов и молекул. Если эти изменения не ведут к летальному исходу,

они будут передаваться по наследству в результате самовоспроизведения по матричному принципу. Конвариантная редупликация даёт возможность передачи по наследству мутаций, т. е. дискретных отклонений от исходного состояния.

Живым существам присущ особый способ взаимодействия с окружающей средой – обмен веществ. Его содержание составляют взаимосвязанные и сбалансированные процессы ассимиляции и диссимиляции. Результатом ассимиляции является образование структур организма, диссимиляции – расщепление органических соединений с целью обеспечения различных сторон жизнедеятельности необходимыми веществами и энергией. Для осуществления обмена веществ необходимы постоянный приток определённых веществ извне и выделение некоторых продуктов диссимиляции во внешнюю среду. Таким образом, организм является по отношению к окружающей среде открытой системой.

Процессы ассимиляции и диссимиляции представлены многочисленными химическими реакциями, объединёнными в метаболические цепи, циклы, каскады. Последние представляют собой совокупность взаимосвязанных реакций, протекание которых строго упорядочено во времени и пространстве. Упорядоченность различных сторон обмена веществ достигается благодаря структурированности клетки, т. е. наличия в ней обязательных структур, таких как митохондрии, рибосомы, лизосомы и др., согласовано выполняющих определённые функции. На важность свойства структурированности указывает следующий пример. Тело микоплазмы (микроорганизма, занимающего по размерам промежуточное положение между вирусами и типичными

бактериями) превосходит по диаметру атом водорода всего в 1000 раз. Даже в таком малом объёме, благодаря структурированности, осуществляется примерно 100 согласованных во времени и пространстве биохимических реакций, необходимых для жизнедеятельности этого организма. Для сравнения: жизнедеятельность клетки человека требует согласованного протекания более 10 000 биохимических реакций.

Любая упорядоченность для своего поддержания и развития требует притока энергии и информации. Обмен энергией и информацией между организмом и средой осуществляется либо в процессе обмена веществом, либо – излучением. Так, на этапе диссимиляции, при которой сложные органические соединения распадаются на простые, выделяется энергия, необходимая для реакции биосинтеза. Поэтому диссимиляцию называют ещё энергетическим обменом.

Область жизни представлена совокупностью отдельных организмов, т. е. характеризуется дискретностью. Продолжительность жизни организмов ограничена. В связи с этим сохранение жизни во времени зависит от такого её свойства, как способности к размножению, а именно, к воспроизведению себе подобных по типу обмена веществ и главным чертам морфофизиологической (структурной) организации.

Существуют также свойства, распространяющиеся на область жизни в целом. Они отражают универсальные принципы её существования во времени и пространстве.

Одно из таких свойств – включённость организма в процесс эволюции. Благодаря этому жизнь как особое явление материального мира сохраняется на протяжении вот уже более 3 млрд лет. Второе такое свойство – существование