БИОХИМИЯих взаимоотношениями. Так, маковое зерно, весящее тысячные доли грамма, за лето вырастает в сравнительно большое растение, которое в высушенном виде весит несколько десятков граммов. Это увеличение в весе падает, гл. обр., на органические вещества — углеводы (клетчатка, крахмал, сахары), жиры и белки. Углеводы состоят из углерода, кислорода и водорода и несомненно происходят из атмосферной углекислоты (см. Ассимиляция углекислоты) и воды. Но если сравнить строение углекислоты со строением сахара, то легко увидеть, что они существенно отличаются друг от друга, как это показывают следующие формулы: он о=с< он Углекислота
=о Глюкоза
В углекислоте на атом углерода приходится 3 атома кислорода и 2 водорода, в глюкозе на 1 атом углерода приходится, в среднем, только 1 атом кислорода и 2 атома водорода. Этим количественным различием в сочетании элементов в их взаимоотношениях обусловливается и качественное различие, к-рое выражается в том, что углекислота неспособна соединяться с кислородом, н егорюча, и, следовательно, не может дать полезной энергии, тогда как сахары легко горят и содержат большие запасы энергии. Как показали исследования над ассимиляцией углекислоты, энергия, необходимая для превращения негорючей углекислоты в горючий сахар, получается исключительно за счет солнечного лучеиспускания.
Жиры также состоят из углерода, водорода и кислорода и образуются они из углеводов, но, по сравнению с последними, они содержат больше водорода и меньше кислорода, т. е. обладают большим запасом полезной энергии. Этот избыток энергии получается так, что часть углеводов сгорает в организме, и освобождающаяся при этом энергия частью идет на химическую работу превращения углеводов в более богатые полезной энергией жиры.
В состав белков входят, кроме углерода, водорода и кислорода, еще азот, сера, фосфор. В растениях вся органическая часть белковой молекулы происходит из углеводов, образующихся в зеленых частях растения из углекислоты воздуха. Азот белковой молекулы получается из азотной кислоты почвы путем замены ее кислорода водородом, т. е. путем превращения кислотного азота в аминный: no3h — у- NHa азотная аминная кислота группа
Сера белковых веществ получается путем восстановления сернокислых солей почвы в сернистые, от которых сера легко отщепляется и входит в более сложные взаимоотношения с углеродом, водородом, кислородом и азотом. То же относится и к фосфору белковых веществ, к-рый получается из фосфатов почвы путем отнятия от них кислорода. Т. о., мы видим, что в атмосфере ипочве химические элементы находятся в состоянии весьма несложных соединений, к-рые не обладают значительным запасом потенциальной энергии. В организме растений эти элементы, извлекаемые из окружающей среды, вступают при помощи энергии солнечных лучей в очень сложные взаимоотношения, образуя огромные химические молекулы, к-рые представляют собою настоящие склады могущей быть использованной энергии.
Растительный организм не только собирает запасы энергии в виде сложных органических веществ, но и расходует их.
Для этого он, при посредстве атмосферного кислорода, сжигает свои органические вещества так, что в результате получаются химические соединения, лишенные значительных запасов потенциальной энергии: углерод вновь превращается в углекислоту, водород в воду, фосфор в фосфорную кислоту и т. д. Другими словами, растительный организм проходит при этом в обратном направлении путь, к-рым он шел при созидании, при синтезе своих органических веществ. Т. о., проходя через организм, химические элементы совершают определенный круговорот. Изучением этого биологического круговорота химических элементов и занимается биохимия.
Но сочетанием химических элементов в богатые энергией органические вещества не исчерпывается различие между живым организмом и мертвой природой. Наличие таких органических веществ в клетке является необходимой предпосылкой жизни, но оно еще не представляет собою всей химической основы жизни. В клетке эти органические вещества существуют не каждое само по себе, независимо от других, а наоборот — они находятся в постоянном сложном взаимодействии друг с другом. Когда мы изучаем химический состав организма, мы поневоле оставляем без внимания это взаимодействие, т. к. нам прежде всего приходится разрушить организм, как целое. Изучать химически состав — значит отделять составные части друг от друга, а сделать это, не разрушая живого существа, нельзя. Поэтому мы вынуждены изучать состав не таким, каким он был при жизни организма, а каким он оказался после его смерти. Чтобы извлечь, напр., сахар из печени, мы не только должны убить животное и вынуть из него печень, но и сам этот орган мелко раздробить, обработать его водою, отфильтровать, из фильтрата выделить белки, и только после сложной очистки мы можем получить раствор химически чистого сахара (глюкозы).
Но в живой печени сахар находился вовсе не в том виде, в каком мы получили его путем химической обработки. Там он был связан с белками и др. составными частями клетки, вступая с ними в ряд сложных, непрерывно образующихся и непрерывно распадающихся соединений. Эта непрерывная цепь химических изменений, которые сопряжены с непрерывным перемещением энергии и в к-рых участвуют главные составные части клетки, и является химической основой жизни. Т. о., жизнь заключается в непрерывном химическом взаимодействии
