Другой тип реакций - реакции расщепления - происходит с одновременным уменьшением энергии связи, преобразующейся в энергию движения. При реакциях диссимиляции фщ. единицы подсистем клетки, являющиеся системными образованиями более низкого порядка, отфункционировав, распадаются на фщ. единицы своего подуровня, готовые при необходимости вступить в новые синтезирующие реакции с целью формирования новых структур - фщ. единиц более высокого организационного уровня. Оба типа реакций тесно взаимосвязаны и представляют собой единый процесс, направленный на заполнение фн. ячеек структуры клетки дееспособными соответствующими фщ. единицами, что в итоге обеспечивает поддержание на должном уровне фн. свойств клетки, как единого целого.
Одним из основных и сложнейших типов синтезирующих реакций является биосинтез белков, протекающий в клетке постоянно в течение всего периода времени ее существования. В процессе функционирования клетки часть ее белков, принявших участие в каталитических реакциях, постепенно денатурируется, их структура, а следовательно и функции, нарушаются и они удаляются из своих фн. ячеек, а затем и из самой клетки. Их место в фн. ячейках занимают вновь синтезированные белковые молекулы, по своим фн. свойствам полностью идентичные освободившим им место фщ. единицам. Учитывая, что существует великое множество типов белковых молекул, механизм их синтезирования, совершенствовавшийся в течение долгого времени, в конечном итоге превратился в специализированную подсистему клетки с четким перечнем алгоритмов функционирования.
Программа синтеза белков, то есть информация об их структуре, записанная и хранящаяся в ДНК, направляется в рибосомы с помощью информационных РНК (и-РНК), синтезирующихся на ДНК и точно копирующих ее структуру. Каждой аминокислоте соответствует участок цепи ДНК из трех рядом стоящих нуклеотидов: А-Ц-А (цистеин), Т-Т-Т (лизин), А-А-Ц (лейцин) и т.д. Число возможных комбинаций из 4-х нуклеотидов по 3 равно 64, хотя используемых аминокислот всего 20. Последовательность нуклеотидов и-РНК в точности повторяет последовательность нуклеотидов одной из цепей генозаписи, при этом с каждого гена можно снять любое число копий РНК. Переписывание информации на и-РНК, то есть процесс "транскрипции", происходит при одновременном синтезировании и-РНК, которое осуществляется с помощью принципа комплементарности. В результате образующаяся цепочка и-РНК по составу и последовательности своих нуклеотидов представляет собой точную копию состава и последовательности нуклеотидов одной из цепей ДНК. Молекулы и-РНК направляются затем к рибосомам, куда поступают также и аминокислоты, доставляемые извне клетки в уже готовом виде. Аминокислоты попадают на рибосому в сопровождении транспортных РНК (т-РНК), состоящих в среднем из 70 - 80 нуклеотидных звеньев, в 4 - 7 местах комплементарных друг другу. К одному из концов т-РНК присоединяется аминокислота, а в верхушке изгиба находится триплет нуклеотидов, который соответствует по коду данной аминокислоте. На каждую аминокислоту имеется своя т-РНК, то есть их также 20 разновидностей.
Синтез белков и нуклеиновых кислот происходит на основе реакций матричного синтеза. Этим обеспечивается придание вновь образованным соединениям фн. свойств заменяемых фщ. единиц. Новые молекулы синтезируются в точном соответствии с планом, заложенным в структуре уже существующих молекул. Поэтому в этих реакциях обеспечивается точная, строго специфичная последовательность мономерных звеньев в синтезируемых полимерах. Здесь происходит направленное стягивание мономеров в определенное место клетки - в фн. ячейки вновь образуемого полимера, при этом расположение самих фн. ячеек предопределяется структурной организацией копируемой матрицы. Роль матрицы в матричных реакциях играют макромолекулы нуклеиновых кислот ДНК и РНК. Мономерные молекулы (нуклеотиды или аминокислоты) в соответствии с принципом комплементарности располагаются и фиксируются на матрице в строго определенном, заданном порядке. Затем происходит "сшивание" мономерных звеньев в полимерную цепь, и готовый полимер сбрасывается с матрицы. После этого матрица готова к сборке новой полимерной молекулы. При помощи матричного типа реакций осуществляется воспроизведение однотипных соединений - фщ. единиц данной системы. Потребность воспроизведения однотипных фщ. единиц прослеживается на всех уровнях организации Материи и является одной из главных закономерностей общей теории систем.
Информация о структуре белка, записанная в и-РНК в виде последовательности нуклеотидов, переносится далее в виде последовательности аминокислот в синтезируемую полипептидную цепь, то есть происходит процесс "трансляции". По мере сборки белковой молекулы рибосома ползет по и-РНК, за ней вторая, третья и т.д. Каждая из них синтезирует один и тот же белок, запрограммированный на данной и-РНК. Когда рибосома пройдет и-РНК от конца до конца - синтез белка окончен. После этого рибосома идет на другую и-РНК, а белок по эндоплазматической сети направляется в соответствующую его фн. свойствам свободную фн. ячейку, которую он заполняет в качестве фщ. единицы.
Синтез белков в клетке происходит непрерывно. Все рибосомы, помещающиеся одновременно на одной и-РНК, объединяются в полирибосому. Рибосома работает вдоль и-РНК "шажками": триплет за триплетом РНК находится в контакте с нею. Для сшивания полипептидной цепи в рибосоме имеется белок синтетаза. Молекулы т-РНК, проходя через рибосому, задевают своим кодовым концом место контакта рибосомы с и-РНК. Если кодовый триплет т-РНК окажется комплементарным к триплету и-РНК, аминокислота, доставленная т-РНК, переходит из ее фн. ячейки в фн. ячейку синтезируемой молекулы белка, таким образом становясь фщ. единицей ее структуры. Этим обеспечивается наиважнейшее правило построения фн. систем - помещение данной фщ. единицы в строго соответствующую ей фн. ячейку или, наоборот, заполнение фн. ячейки строго соответстующей ей фщ. единицей. Поэтому имеющийся в любой клетке механизм синтезирования белков обеспечивает стопроцентную гарантию того, что переносимая т-РНК данная аминокислота попадет только в соответствующую ей фн. ячейку структуры белка или, наоборот, того, что в подошедшую в рибосоме незаполненную очередную фн. ячейку синтезируемого белка попадет только соответствующая ей по фн. свойствам фщ. единица - требуемая аминокислота.
Заполнив очередную фн. ячейку синтезируемого белка, рибосома делает еще один шаг по и-РНК, получая таким образом информацию о фн. свойствах следующей фн. ячейки заполняемой структуры. т-РНК с освободившейся рабочей т-фн. ячейкой уходит во внутриклеточное пространство, где захватывает соответствующую ей новую молекулу аминокислоты с тем, чтобы вновь нести ее к любой из фщ. рибосом.
Молекулы белков синтезируются в среднем около 1 - 2 мин. Процесс этот протекает в продолжение всего периода существования клетки. Все реакции белкового синтеза катализируются специальными ферментами, вплоть до реакций захвата т-РНК. Все реакции синтеза эндотермичны, и поэтому каждое звено биосинтеза всегда сопряжено с расходом АТФ.
Любая клетка сохраняет свой состав и все свои фн. свойства на относительно постоянном уровне. Так, содержание АТФ в клетках составляет 0,04% и эта величина стойко удерживается. Включение и выключение процессов, обеспечивающих поддержание фн. свойств клетки, происходит в ней автоматически. Основой авторегуляции этих процессов является специальная сигнальная подсистема клетки, использующая с этой целью фн. свойства фщ. единиц предыдущих подуровней, то есть электромагнитные свойства электронов, атомов и т.д. Поэтому в любой клетке всегда имеется определенное количество различных ионов и других заряженных частиц, которые в целом создают биоэлектрические цепи, микрополя и т.п. Изменение биоэлектрического потенциала хотя бы в одном из звеньев любой подсистемы клетки служит сигналом для начала или окончания той или иной биохимической реакции, того или иного перемещения фщ. единиц по фн. ячейкам различных подсистем клетки. Наличие в структуре клеток подсистемы сигнальной биоэлектрической связи, а также использование в этих целях фн. свойств фщ. единиц нижних подуровней (электронов, ионов и др.) служит еще одним подтверждением наличия тесной взаимсвязи всех уровней единой системной организации развивающейся Материи.