Кодекс долголетия. Что заставляет нас стареть, зачем это нужно и как «обмануть» эволюцию: пошаговое руководство

Все вещества, окружающие нас, состоят из атомов. Кусок железа состоит из атомов железа, золотое кольцо – из атомов золота, дерево – сочетание атомов углерода, водорода и кислорода. Алмаз состоит из атомов углерода, очень плотно соединенных вместе, – именно поэтому он такой твердый. Графит в карандаше тоже состоит из атомов углерода, как и алмаз, но атомы углерода в графите соединены вместе иначе, так что графит легко крошится, а алмаз – самый твердый из материалов, встречающихся в природе. Более сложные вещи, в том числе живые существа, состоят из сочетаний атомов, в частности, атомов водорода, кислорода и углерода.

В природе существует 92 типа атомов, в том числе водород, углерод, азот, железо и золото (мы не учитываем очень редкие атомы, которые существуют лишь очень короткое время в ядерных реакторах). Все эти 92 атома располагаются в порядке атомного веса. Самый легкий атом – водород (атом № 1), самый тяжелый – уран (атом № 92). У каждого химического элемента есть краткое обозначение: H – атом водорода, C – атом углерода, O – атом кислорода, N – атом азота, и так далее. У атомов есть склонность к образованию связей с другими атомами. Когда два или больше атомов соединяются вместе, получается молекула. Самая простая молекула – простое вещество водорода, H₂; это два атома водорода, соединенных вместе. Вода состоит из молекул воды, которые, в свою очередь, составлены из двух атомов водорода и одного атома кислорода (H₂O). Молекулы воды тоже предпочитают держаться вместе, так что если соединить вместе миллионы миллиардов молекул воды (H₂

O), то получится слегка липкий конгломерат, который мы называем каплей воды.

Как и все остальное, белки состоят из атомов. Белок может состоять из сотен или даже сотен тысяч атомов. Эти атомы выстраиваются в определенную форму, которая определяет функциональность и название белка. Некоторые белки выглядят как полые цилиндры и располагаются перпендикулярно к стенкам клетки. Эти белки служат своеобразными входными каналами, которые пропускают в клетку те или иные вещества. Другие белки имеют шарообразную форму. Если разрезать этот шар напополам, то мы увидим, что он полый. Это сделано не просто так: белок ферритин хранит атомы железа. Точно так же, как яблоки хранятся в корзинах, атомы железа прячутся в этом шарообразном белке. Когда у вас берут кровь, чтобы проверить, достаточно ли у вас железа в крови, измеряют именно концентрацию этого белка.

Два типа белков: цилиндрический и шарообразный. Каждый маленький шарик обозначает один атом.

(Источник: David S. Goodsell, the Scripps Research Institute.)

Если говорить конкретнее, белки состоят из аминокислот. Это группы атомов, которые всегда собираются по специфическому шаблону. Каркас аминокислоты всегда выглядит одинаково. К каркасу прикрепляются разные группы атомов, формируя разные аминокислоты. В человеческом организме существует двадцать типов аминокислот (из которых формируются белки), каждая из которых имеет свои группы атомов.

Базовая структура всех аминокислот. H – атом водорода, C – атом углерода, O – атом кислорода, N – атом азота. R – радикал (функциональная группа); к этому месту может прикрепляться любой из двадцати типов небольших атомных групп, по которому затем определяется тип аминокислоты.

Аминокислоты формируют длинную нить, похожую на жемчужную. Каждая такая нить – белок. Последовательность аминокислот на нити определяет тип белка. Один белок, например, начинается с последовательности «глицин-аргинин-триптофан», другой – с последовательности «триптофан-триптофан-аргинин» и т. д. Различных сочетаний может быть очень много. Из двадцати типов аминокислот формируется около 100 000 различных белков в организме. Некоторые белки состоят лишь из нескольких десятков аминокислот; инсулин, например, представляет собой нить из 51 аминокислоты. Другие белки – гигантские, например, титин, важный мышечный белок, состоящий из 30 000 аминокислот.

Что такое углеводы?

Как и белки, углеводы состоят из атомов. Углеводы по-другому называют сахарами. Глюкоза – это один из самых простых углеводов. Она может действовать как самостоятельно, так и служить базовой единицей формирования более крупных углеводов (длинных сахарных цепочек). Сама глюкоза состоит из шести атомов, расположенных в форме шестиугольника, и еще нескольких атомов, прикрепленных к ним.

Глюкоза. C – атом углерода, O – атом кислорода, H – атом водорода.

Кубик виноградного сахара (глюкозы) состоит из миллиардов отдельных молекул глюкозы. Фруктоза (фруктовый сахар), как и глюкоза, является базовой единицей, но она состоит из пяти атомов, расположенных в форме пятиугольника, и еще нескольких атомов, прикрепленных к ним.

Фруктоза. C – атом углерода, O – атом кислорода, H – атом водорода.