Zbiory biopierwiastków i cząsteczek
Doszliśmy do bardzo ważnego wniosku, że pierwiastki podtrzymujące życie stanowią zbiór wysoce wyselekcjonowany. Żywe organizmy powstają przez wbudowywanie właściwej ilości każdego z tych pierwiastków. Zrozumienie procesu kontroli poprzez wybór z uprzednio określonego zbioru, to jedno z osiągnięć matematyki i techniki, dokonanych w ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci. Fakt, że wszystkie żywe organizmy składają się z tego rodzaju zbiorów, napawa nas nadzieją, że przez zastosowanie odpowiednich teorii w znacznym stopniu uzupełnimy naszą wiedzę o życiu. Obecnie możemy poszerzyć nasze dociekania i przejść do rozważania spraw związanych ze zbiorami cząsteczek.
Wald w swoim ?biochemicznym alfabecie” zestawia względnie nieliczne zbiory cząsteczek organicznych, które stanowią podstawowe jednostki wszystkich żywych układów. Glukoza jest głównym produktem fotosyntezy, a tym samym dostarczycielem energii. Tłuszcze to główna forma magazynowania energii. Fosfatydy to zbiór cząsteczek, w których łańcuchy tłuszczowe połączone są z rodnikiem zawierającym azot i fosfor. Ten koniec cząsteczki jest rozpuszczalny w wodzie, podczas gdy koniec tłuszczowy ? nie. Fosfatydy te mają więc tendencję do ustawiania się pionowego do powierzchni granicznej dwóch faz i stanowią główne składniki błon, które tworzą tak ważną część struktury komórkowej.
Najbardziej ze wszystkich charakterystycznymi zbiorami cząsteczek są białka i polinukleotydy. Cząsteczki tych związków tworzą silnie pozwijane łańcuchy, znane jako polimery zawierające czasem do kilku milionów atomów. Będą one szczegółowo omówione w dalszym tekście. Inny zbiór dużych cząsteczek to chlorofile. Rodzina ta ma podstawowe znaczenie dla tkanek roślinnych, a pośrednie także i dla życia zwierząt, ponieważ dzięki fotosyntetycznej właściwości tych związków biorą one udział w tworzeniu węglowodanów pod wpływem światła:
C02 + H20_2% (CHaO) + 02,
przekształcając w ten sposób energię elektromagnetyczną (zaznaczoną w równaniu kwantem hv) na potencjał chemiczny węgla i wodoru na poziomie utleniania węglowodanu:
Trochę podobne ? zawierające metal ? barwniki hemowe odgrywają główną rolę w oddychaniu zwierząt. W odbieraniu wrażeń świetlnych (tzn. wzrokowych) przez zwierzęta pośredniczą niektóre związki składowe podobnych zbiorów karotenoidów i witamina A.
Cząsteczki związków tworzących poszczególne zbiory nie różnią się zbytnio od siebie. Dla nas sedno sprawy tkwi w tym, że organizmy żywe budowane są w drodze selekcji z ograniczonego raczej zespołu takich zbiorów. Na przykład transport tlenu odbywa się u ośmiornic i innych mięczaków za pomocą hemocyjaniny, podobnej do hemoglobiny, ale zawierającej miedź zamiast żelaza. Inne barwniki hemowe zawierają najrozmaitsze metale, łącznie z wanadem występującym u żachw.
Podobnie niewielkie różnice istnieją wśród samych hemoglobin, i rzeczywiście, coś niecoś wiadomo już o szczegółach mechanizmu genetycznego, który kontroluje poszczególne hemoglobiny. W większości przypadków nie wiemy jednak jeszcze, dlaczego dany członek rodziny związków ?wybrany” został przez odpowiednią gromadę lub gatunek organizmów. Nie wiemy dlaczego u mięczaków w oddychaniu bierze udział hemocyjanina. Prawdopodobnie proces ten wytworzył się bardzo dawno, któremu następnie z konieczności mięczaki musiały się podporządkować.
