Азотистые основания в области большой и малой бороздок взаимодействуют со специфическими белками, участвующими в организации структуры хроматина.
Вероятно, именно эта особенность нуклеиновых кислот и способствовала созданию "раздетых" вирусов, т.е. содержащих только нуклеотид с белковыми субъединицами - капсомерами.
Фрагменты двойной спирали РНК также образованы её комплементарными участками, расположенными в пределах одной цепи. В некоторых случаях доля двухспиральных участков в РНК может достигать 75-90 %. Вероятно, именно это обстоятельство и способствовало появлению двухцепочечных РНК-вирусов.
Подавляющее большинство вирусов являются РНК-содержащими. Вирусы растений чаще всего содержат одноцепочечную РНК, а бактериофаги, как правило, обладают двухцепочечными ДНК.
Названия цепей ДНК для вирусов, содержащих одноцепочечную ДНК, сходны с таковыми для РНК: кодирующая цепь комплементарна мРНК (-), а некодирующая является её копией (+). Однако геномы нескольких типов ДНК- и РНК-содержащих вирусов представлены молекулами, имеющими различную полярность, то есть транскрипции может подвергаться любая цепь. Таковы, например, геминивирусы-вирусы растений, содержащие одноцепочечную ДНК, и аренавирусы - вирусы животных с одноцепочечной РНК.
Изучение нуклеотидного состава ДНК различных организмов показало, что соотношение пар азотистых оснований А+Т/G+C является важным показателем специфичности ДНК у разных организмов. Так, у человека оно составляет 1,52, у овцы -1,36, у бактерии Е.coli -0,93, у возбудителя газовой гангрены C. Perfringens - 2,70 [9].
Поскольку вначале создавались БС с достаточно большей величиной плавучей плотности, скорее всего жизнь на Земле зарождалась не в приповерхностных водах, а на достаточно больших глубинах и неподалеку от источника происхождения её составляющих - идентичных субъединиц и БД, т. е. возле длительно действующих подводных вулканов.
В этой связи обратим внимание на следующие общеизвестные факты.
Даже прозрачная вода рассеивает, преломляет и поляризует свет нашей ближайшей звезды - Солнца. Следовательно, неорганическая и органическая взвесь продуктов извержения такого подводного вулкана могла длительное время не только поляризовать преломленный свет, проникающий на эти глубины, но и усиливать его полярность.
Астробиолог Джереми Бэйли (Jeremy Bailey) теоретически доказал, что в ультрафиолетовом и даже видимом диапазонах звездный свет также может приобретать круговую поляризацию после рассеяния на частицах пыли. При этом если право- и левополяризованная компоненты ультрафиолетового излучения окажутся пространственно разделены, то в соответствующих участках молекулярного облака будут разрушаться молекулы аминокислот одного определенного типа зеркальной симметрии. При этом свет, поляризованный по часовой стрелке (если смотреть навстречу лучу), губительно воздействует на D-молекулы, а поляризованный против часовой стрелки, наоборот, разрушает только L-аминокислоты [18].
Наша планета, в отличие от Венеры и Урана, вращается в ту же сторону, что и Солнце. В таком случае солнечный свет, поляризованный по часовой стрелке, в воде мог постоянно увеличивать концентрацию именно L-аминокислот и уменьшать концентрацию липидных молекул.
В этой связи молекулы сахаров и нуклеотидов, как и липиды, относящиеся к D-ряду веществ, могли увеличивать свою концентрацию только лишь под липопротеиновой плёнкой с большой долей аминокислот, т. е. под наружной мембраной БС.
Вполне возможно, что именно БД в виде аминокислот способствовали укрытию липидных БС от губительного для них воздействия поляризованного света Солнца. Тогда даже неспецифическое и случайное создание белков-дипептидов приветствовалось БС и способствовало в последствии созданию трансляционного аппарата клетки.
Теперь становится понятным не только выбор L-аминокислот различными БС, но и тот факт, что белковые структуры, в массовом количестве присутствуют именно на внешней поверхности липидного бислоя. Процентное соотношение белка к липидам в мембране: бактерий составляет 55-65/10-20, хлоропластов - 50-60/40-50, ядра - 48-52/38-47. митохондрии - 60-65/ 35-40, эритроцита - 60/40, седалищного нерва - 20-40/60-80 [3]. биологическая субъединица генетический добавка
Липиды составляют 10-20 % от массы тела человека. В теле взрослого человека содержится 10-12 кг липидов, из которых 2-3 кг приходится на структурные липиды. Подавляющая часть резервных липидов (до 98 %) сосредоточена в жировой ткани. Нервная ткань содержит до 25 % структурных липидов, а биологические мембраны - 40 % (от сухой массы) [3].
Соотношение жиров (липидов) и белков в липопротеидах различно.
Минимальное количество белка содержится в хиломикронах (0,96 г/см 3).
Холестерин (холестерол, C27H46O) - стабилизатор текучести плазматической мембраны имеет плотность 1,05 г/смі. К периферийным тканям холестерин транспортируется хиломикроном, ЛПОНП и ЛПНП. К печени, откуда затем холестерин удаляется из организма, его транспортируют аполипротеины группы ЛПВП.
Отметим также, что липиды тоже связываются с ДНК, причем связывание всех жирных кислот с малой бороздкой ДНК сильнее, чем с большой [3].
Теперь остается обратить более пристальное внимание еще на одно свойство воды, поспособствовавшее выбору веществ, используемых БС.
В этой связи напомним, что высокие градиенты плотности (пиноклин) на глубине 70-90 м препятствует подъему богатых питательными солями глубинных вод в зону фотосинтеза [15]. Следовательно, для повышения плотности цитоплазмы клеток с фотосинтезом БС необходимо было задействовать иные вещества, чем соли, например, сахара.
В то же время появление сахаров внутри липидной оболочки могло способствовать образованию сахаров нуклеотидов и созданию вначале РНК, а затем и ДНК.
Поскольку жизнь зародилась в водной среде, в цитоплазме и крови также много воды. Плотность основной среды цитоплазмы клетки - гиалоплазмы колеблется в узких пределах от 1,025 до 1,055 г/мл и подобно плотности крови зависит от содержания в ней форменных элементов, белков липидов и различных полисахаридов. Попутно отметим, что у человека плотность крови составляет 1,060-1,064 г/мл.
Норма глюкозыу детей до 14 лет - 3,33-5,55 ммоль/л, у взрослых норма глюкозы в крови - 3,89-5,83 ммоль/л. С 60 лет уровень глюкозы в норме возрастает до 6,38 ммоль/л. При беременности глюкоза в норме - 3,3-6,6 ммоль/л.
Изменение величины плотности растворов сахарозы в воде (г/мл) при разных концентрациях этого вещества (%) имеет следующий вид: 1,020 (5 %), 1,041 (10 %), 1,062 (15 %), 1,084 (20 %), 1,107 (25 %), 1,131 (30 %) [17].
Учитывая вышеприведенные факты, можно высказать предположение о том, что изначально различные сахара были отобраны из окружающей среды первичными липидными мембранами только для того лишь, чтобы повысить плотность внутриклеточной среды и облегчить тем самым передвижение биосубъединиц как липидных, так и нуклеиновых БС, собранных под их защитой. Таким образом, различные сахара являются не только субстратами окислительных реакций, но и сами по себе, своим лишь присутствием в цитоплазме клеток, способствуют лучшей работе разнообразных катализирующих структур.
И не это ли свойство сахаров - ростообразующий фактор всех без исключения БС - в настоящее время непосредственно связывают с инсулином, являющимся основным гормоном поджелудочной железы?
Инсулин - основной анаболический (укрепляющий ткани) гормон обмена веществ, контролирующий многие аспекты регулирования глюкозы, отложение жиров в организме и множество других функций. При его недостатке уровень глюкозы в крови повышается, клетки голодают. Это связано с тем, что инсулин необходим при доставке глюкозы из крови к клеткам, которые должны использовать ее как топливо для существования и для отложения глюкозы в жировых клетках в качестве триглицеридов при потреблении энергии в будущем. Но, в отличие от анаболического действия тестостерона, используемого для строения мышц и костей, инсулин - анаболический гормон, накапливающий жир.
Инсулин - это очень мощный источник образования жира (липогенез) и очень сильный ингибитор расщепления жира (липолиз). Инсулин действительно оказывает действие на увеличение соотношения жира и мышц, поэтому, чем больше инсулиновой стимуляции, тем меньше мышечных клеток, сжигающих жир. Избыток инсулина - неизбежная расплата, если у вас проблемы с лишним весом [6].
Чистая глюкоза может напрямую усваиваться, например, мозгом и мышцами. На уровень глюкозы реагируют мозг и другие органы, вырабатывающие "гормоны сытости". С глюкозой же связана и работа поджелудочной железы, вырабатывающей инсулин - гормон, отвечающий за всасывание глюкозы тканями и снижение её концентрации в крови.
Теперь во многом становится понятной фраза: "Сахар - белая смерть".
Высокая концентрация сахаров во внутриклеточном пространстве обязательно приведет к значительному росту плотности цитоплазмы, что, в свою очередь, затруднит перемещение субъединиц, катализирующих БС.
В то же время остановка работы ферментов неизбежно приводит к коме и, зачастую, к смерти, т. е. к прекращению жизнедеятельности организма.
Чем же так опасна для человеческого организма кома? Кома (от греч. к?мб - глубокий сон) - угрожающее жизни состояние, характеризующееся потерей сознания, резким ослаблением или отсутствием реакции на внешние раздражения, угасанием рефлексов до полного их исчезновения, нарушением глубины и частоты дыхания, изменением сосудистого тонуса, учащением или замедлением пульса, нарушением температурной регуляции.
Приведенная характеристика этого опаснейшего состояния организма однозначно свидетельствует о нарушениях в работе многочисленных катализирующих и переносящих БС, начавших свой эволюционный путь со встречи двух идентичных субъединиц и БД, попавших в ББ, созданных образующими этих субъединиц.
Выводы
Именно броуновское движение органических молекул в водной среде является причиной не только самоорганизации БС, но и их самовосстановления.
Самоорганизацию осуществляют молекулы с приблизительно равными геометрическими размерами и величинам плотностей, и данный процесс с максимальной эффективностью совершается в зоне их нулевой плавучести с помощью броуновского движения. Именно в этой зоне плотности субъединицы БС и их БД всю свою энергию тратят только лишь на разнообразные их перемещения в горизонтальной плоскости и взаимодействия между собою.
Поскольку с помощью броуновского движения легче самособираются вместе молекулы с близкими значением плотностей, часть БС через некоторый промежуток времени могли уже собираться не из абсолютно идентичных субъединиц, а, например, из смеси аденина и цитозина. В свою очередь, спонтанная мутация цитозина в урацил, а последнего - при помощи метилирования в тимин, привели к еще большему разнообразию этих БС и включению в их состав большего количества аминокислот и химических биоэлементов.
В связи с тем, что два нуклеиновые основания кодона образуют сужение реакционного канала БС (так называемую биобухту или ББ), в котором могут надолго задерживаться как их собственная аминокислота, так и достаточно близкая к ней по размеру, плотности и синтезу, становится понятным, почему в генетическом коде кодоны с общим первым нуклеотидом кодируют аминокислоты со сходными путями биосинтеза, а с общим вторым нуклеотидом - сходные по гидрофильности или гидрофобности.
Созданию всех разновидностей биоструктур (БС) способствует наличие двух разнокачественных групп в составе их субъединиц и биодобавок (БД) - гидрофобной, избегающей контакта с молекулами воды, и гидрофильной, т. е. их амфипатичности.
Использование в качестве БД химических элементов привело к тому, что задолго до возникновения клеточных структур, уже со времен создания двухсубъединичных БС могли осуществляться биогеохимические процессы - явления концентрации и рассеяния химических элементов с участием представителей живой природы.
Следовательно, с появлением первых БС началось изменение внешней среды. Биогеохимические процессы играли важную роль в образовании некоторых месторождений типа медистых песчаников, ураноносных песчаников и др. Велика роль биогеохимических геохимических процессов в образовании вторичных ореолов рассеяния месторождений, формировании геохимических аномалий.
На протяжении геологической истории биогеохимические процессы создали современную кислородную атмосферу Земли (фотосинтез растений), почти освободили атмосферу от СО2, изменили состав поверхностных и подземных вод, в частности привели к образованию сероводорода в илах и подземных водах, осаждению сульфидов металлов. На определении элементного состава растений основаны биогеохимические методы поисков рудных месторождений.
Однако и внешняя среда играет огромную роль в изменении БС. В этой связи напомним, что любой нуклеотид - вещество, состоящее из азотистого основания, сахара и остатка фосфорной кислоты.
И именно высокие градиенты плотности (пиноклин) на глубине 70-90 м, препятствующие подъему богатых питательными солями глубинных вод в зону фотосинтеза, способствовали накоплению сахаров в внутри липосомных объемов и, как следствие - к неизбежному разделению объектов живой природы на две огромных группы: фото- и нефотосинтезирующие организмы, т.е. на гетеротрофы (использующие для своей жизнедеятельности готовые органические вещества) и автотрофы (фототрофные бактерии, водоросли и зеленые растения, а также хемоавтотрофы).