Занимательная биохимия : манга

Õëîðîôèëë

3-ôîñôîãëèöåðàò

Ãëþêîçî-1-ôîñôàò

Êðàõìàë
Ãëþêîçà

Ôðóêòîçà

Ñàõàðîçà

Öåëëþëîçà

Ãëèêîãåí

Ãëþêîçî-6-ôîñôàò

Ôðóêòîçî-6-ôîñôàò

Ãëèêîëèç

Ôðóêòîçî-1,6-äèñôîñôàò

3-ôîñôîãëèöåðàò

Ïèðóâàò
(ïèðîâèíîãðàäíàÿ êèñëîòà)

Ïàëüìèòàò
(Ïàëüìèòèíîâàÿ êèñëîòà)
Ãëèöåðèí

Àöåòîàöåòèë-ÀÏÁ

Ìàëîíèë-ÀÏÁ

2
1
2 O

Àöèë-ÊîÀ

Àöèëêàðíèòèí

ADP

FAD H 2

NADPH
NADP
+

e
—

2

2

Öèêë ìî÷åâèíû*

Áåëêè

1
2

Àìèíîêèñëîòû

2H +

2H

β-îêèñëåíèå

O
H   O

e
—

2
H   O

Àöåòèë-ÊîÀ

Îêñàëîàöåòàò
(ùàâåëåâîóêñóñíàÿ êèñëîòà)

Ôóìàðàò
(ôóìàðîâàÿ êèñëîòà)

Ñóêöèíàò
(ÿíòàðíàÿ êèñëîòà)

NADH
FAD
N AD
+

ADP
e
—

Ìî÷åâèíà

* - ìåòàáîëè÷åñêèé ïóòü, î êîòîðîì â äàííîé êíèãå íå ðàññêàçàíî. 

Схема метаболизма

2
C O

Ôîòîñèíòåç 
Äûõàíèå è ñâÿçàííûå ñ íèì ðåàêöèè

Ñâåòîâàÿ ýíåðãèÿ

ATP

ATP

2H
+

Âîññòàíîâèòåëüíûé
ïåíòîçîôîñôàòíûé
öèêë, èëè öèêë Êàëüâèíà

Ýëåêòðîí-òðàíñïîðòíàÿ öåïü

Ãëèöåðàëüäåãèä-3-ôîñôàò

Ãëèêîíåîãåíåç

Òðèãëèöåðèäû (íåéòðàëüíûå æèðû)

Ñèíòåç æèðíûõ êèñëîò

Ìàëîíèë-ÊîÀ

Öèêë ëèìîííîé êèñëîòû

Ýëåêòðîí-òðàíñïîðòíàÿ öåïü

Öèòðàò
(ëèìîííàÿ êèñëîòà)

α-êåòîãëóòàðàò
(2-îêñîãëóòàðîâàÿ êèñëîòà) 

Занимательная биохимия

Манга

ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ МАНГА

Занимательная биоХимия

Кикуяро

Перевод с японского 
Клионского А. Б.

под ред. доц. кафедры биотехнологии 
РХТУ им. Д. И. Менделеева, к.т.н.
Калёнова С.

 

В.

Москва
ДМК Пресс, 2023

Масахару ТакЭмура

2-е издание, электронное

УДК 577.1
ББК 28.072
Т15

Т15
Такэмура, Масахару.

Занимательная биохимия : манга / Такэмура Масахару (автор), Кикуяро (худож.) ; пер. 
с яп. А. Б. Клионского. — 2-е изд., эл. — 1 файл pdf : 270 с. — Москва : ДМК Пресс, 2023. — 
(Образовательная манга). — Систем. требования: Adobe Reader XI либо Adobe Digital 
Editions 4.5 ; экран 10". — Текст : электронный.

ISBN 978-5-89818-359-2
Эта книга в доступной форме рассказывает об увлекательном мире биохимии. Главная героиня, старшеклассница Куми, хочет подобрать для себя правильную диету. Вместе со своим другом Немото и профессором Куросака она начинает изучать науку, которая поможет ей в достижении поставленной цели.
Изложение материала организовано по принципу «от простого к сложному»: вначале читатель 
узнаёт о базовых терминах из области биохимии, о строении клетки, процессе фотосинтеза и 
дыхания, а в конечном счёте получает представление о целом ряде сложных веществ: аминокислот, углеводов, жиров, белков, нуклеиновых кислот. Кроме того, в заключительной части даются 
общие сведения о молекулярной биологии — науке, тесно связанной с биохимией.
Книга может использоваться в качестве справочника или в качестве дополнительного источника знаний для студентов, изучающих биохимию, медицину и диетологию.

УДК 577.1 
ББК 28.072

Электронное издание на основе печатного издания: Занимательная биохимия : манга / Такэмура Масахару (автор), Кикуяро (худож.) ; пер. с яп. А. Б. Клионского. — Москва : ДМК Пресс, 2016. — 269 с. — (Образовательная манга). — ISBN 978-5-97060-355-0. — Текст : непосредственный.

Издательство выражает благодарность В. О. Панфилову

Все права защищены. Никакая часть этого издания не может быть воспроизведена в любой форме или любыми 
средствами, электронными или механическими, включая фотографирование, ксерокопирование или иные средства 
копирования или сохранения информации, без письменного разрешения издательства.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, 
правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.

ISBN 978-5-89818-359-2
©  2009 Masaharu Takemura and Office sawa
© Оформление, издание, ДМК Пресс, 2016

Предисловие

В этой книге в доступной форме комиксов рассказывается об увлекательном 

мире биохимии. Биохимия – это наука на стыке биологии и химии, объясняющая 
жизненные процессы на самом базовом уровне. В частности, она изучает строение 
молекул веществ, которые входят в состав живых организмов (в том числе и человека), а также химические реакции в клетках. В последние годы биохимия развивается 
с беспрецедентной скоростью. С конца XIX в. и на протяжении XX в. учёные исследовали различные химические явления в области медицины, диетологии, сельского 
хозяйства, биологии и во многих других сферах, и эти исследования позволили сделать ряд невероятных открытий. Учитывая, насколько разнообразны вышеперечисленные области применения биохимии, можно предположить, что она являет собой 
целый комплекс обособленных, не связанных друг с другом наук. Но при том, что их 
цели различны, основа одна: химическое разъяснение жизненных явлений. Таким 
образом, базовые принципы биохимии следует изучить всякому, кто намеревается 
посвятить себя науке, так или иначе связанной с живыми организмами: медицине, 
стоматологии, фармакологии, сельскому хозяйству, диетологии и др.

Большинство важных идей из области биохимии здесь изложены в лёгкой для по
нимания форме. Книга может использоваться в качестве справочника или в качестве 
дополнительного источника знаний для студентов, изучающих биохимию, медицину 
и диетологию. Вы можете обратиться к книге, чтобы быстро освежить в памяти отдельные темы или углубить полученные знания. Даже ученику средней школы будет 
под силу освоить этот материал.

По своей структуре книга несколько отличается от классических пособий по 

биохимии. Например, если в учебной литературе сначала принято описывать главные химические соединения в составе клетки (вещества, которые присутствуют во 
всех живых организмах: углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты и белки), то здесь 
эти темы «всплывают» по ходу повествования – отдельная глава для их обсуждения не предусмотрена. Я пошёл по этому пути, полагая, что включение этих понятий 
в естест венный контекст позволит проще усвоить и запомнить их. Кроме того, в главе 3 приводится информация о биохимических процессах в нашей повседневной 
жизни – таким образом подчёркивается значение биохимии, которая, как оказывается, присутствует в самых рядовых ситуациях.

Главная героиня книги – старшеклассница Куми, которую очень заботят вопросы 

диеты. Я решил прибегнуть к этому сценарию, поскольку сам я по образованию диетолог и проходил обучение на факультете сельскохозяйственных наук. В наши дни 
многие рассматривают биохимию именно в контексте здорового питания. Людей 
час то беспокоит так называемый «метаболический синдром» – совокупность факторов риска, вызывающих ряд серьёзных заболеваний: диабет 2-го типа, ишемическую 
болезнь сердца и инсульты.

v

В процессе подготовки текста черновой вариант и сюжетные ходы проверяли и 

оценивали Юкио Фуруичи, почётный профессор университета Миэ (в настоящее 
время – профессор Нагойского университета), специалист в области биохимии липидов, и Сёнэн Ёсида, почётный профессор Нагойского университета (в настоящее 
время – консультант в Центре иммунотерапии рака при Нагойском госпитале Киорицу), специалист в области биохимии и молекулярной биологии. Профессора Фуруичи и Ёсида были моими научными руководителями при подготовке диплома и 
докторской диссертации соответственно. Пользуясь возможностью, хочу выразить 
им глубокую признательность за то, что при всей своей занятости они нашли время, 
чтобы вычитать рукопись.

Кроме того, хочу поблагодарить профессора Кадзуо Камэмура, консультировав
шего меня в период обучения в аспирантуре, и его аспиранта Мицутака Огава из 
Института биологических наук и технологий в Нагахаме за предоставление ценной 
информации о лектин-блоттинге. Выражаю благодарность сотрудникам издательства Ohmsha за помощь в подготовке моей предыдущей книги «Занимательная манга. Молекулярная биология»: Савако Савада из Office Sawa, художнику Кикуяро, который создал потрясающие иллюстрации, и, наконец, вам, моим читателям, которые 
заинтересовались этим трудом.

Масахару Такэмура

Январь 2009 г.

vi

Содержание

Предисловие …………………………………………………………………… v

что происходит в твоём организме 
13

1. Структура клетки …………………………………………………………
14

Каково строение клетки ………………………………………………………… 16

2. Что происходит внутри клетки? …………………………………………
18

Синтез белка …………………………………………………………………… 19
Метаболизм ……………………………………………………………………… 20
Производство энергии ………………………………………………………… 22
Фотосинтез ……………………………………………………………………… 24

3. Клетка – место протекания химических реакций ……………………
26

Биохимия синтеза белка ……………………………………………………… 27
Биохимия метаболизма ………………………………………………………… 29
Биохимия производства энергии ……………………………………………… 30
Биохимия фотосинтеза ………………………………………………………… 32

4. Биохимия: основные понятия ……………………………………………
36

Углерод …………………………………………………………………………… 36
Химические связи ……………………………………………………………… 36
Биополимеры …………………………………………………………………… 37
Ферменты ………………………………………………………………………… 37
Реакция окисления-восстановления ………………………………………… 37
Дыхание ………………………………………………………………………… 38
Метаболизм ……………………………………………………………………… 38

Фотосинтез и дыхание 
39

1. Экосистемы и цикл ………………………………………………………
40

2. Обсуждаем фотосинтез …………………………………………………
48

Важная роль растений ………………………………………………………… 48
Структура хлоропласта ………………………………………………………… 49
Фотосинтез: реакция фосфорилирования …………………………………… 50
Фотосинтез: фиксация диоксида углерода …………………………………… 57

3.  Дыхание ……………………………………………………………………
60

Что такое углеводы? …………………………………………………………… 60
Углеводы и всевозможные «...озы» …………………………………………… 63
Почему у моносахаридов циклическая структура? ………………………… 63
Почему нам нужно дышать? …………………………………………………… 64
Дыхание – это процесс расщепления глюкозы и высвобождения энергии …… 66

1

2

vii

Этап 1. Расщепление глюкозы в процессе гликолиза ……………………… 68
Этап 2. Цикл лимонной кислоты ……………………………………………… 71
Этап 3. Производство энергии в электрон-транспортной цепи …………… 74
Заключение ……………………………………………………………………… 79

4. АТФ – универсальный источник энергии ………………………………
82

5. Виды моносахаридов ………………………………………………………
84

Альдозы и кетозы ……………………………………………………………… 84
Пираноза и фураноза …………………………………………………………… 84
D-форма и L-форма …………………………………………………………… 85

6. Что такое КoA? ……………………………………………………………
86

Биохимия  в повседневной жизни 
87

1. Липиды и холестерин ……………………………………………………
88

Что такое липиды? ……………………………………………………………… 88
Жирные кислоты ………………………………………………………………… 95
Холестерин относится к стероидам …………………………………………… 97
Функции холестерина …………………………………………………………… 98
Липопротеины: борьба добра и зла …………………………………………
100

Что такое артериосклероз? …………………………………………………
103

Действительно ли вреден холестерин? ………………………………………
105

2. Биохимия и полнота. Как откладывается жир ………………………… 106

В организме животных откладывается жир ………………………………
108

Избыток углеводов откладывается в виде жира! …………………………
111

Когда жир используется в качестве источника энергии …………………
118

Почему при переедании человек полнеет? …………………………………
123

3. Что такое группа крови? ………………………………………………… 124

Группа крови …………………………………………………………………
124

Чем обусловлена та или иная группа крови? ………………………………
125

Что такое группа крови? ……………………………………………………
129

4. Почему по мере созревания фрукты становятся слаще? ……………… 130

Какие типы сахаров присутствуют во фруктах? …………………………
130

Моносахариды, олигосахариды и полисахариды …………………………
131

Какие химические процессы происходят, когда поспевают фрукты ……
133

Почему фрукты становятся сладкими? ……………………………………
135

5. Почему рисовые лепёшки моти упругие? ……………………………… 136

Особенности риса для лепёшек моти ………………………………………
136

Разница между амилозой и амилопектином ………………………………
138

Что означают цифры в сочетаниях α(1→4) и α(1→6)? ……………………
140

Почему лепёшки моти упругие? ……………………………………………
145

3

viii

ферменты - ключи 

к биохимическим реакциям 
149

1. Ферменты и белки ………………………………………………………… 150

Что такое фермент? ……………………………………………………………
153

Аминокислоты …………………………………………………………………
156

Первичная структура белка …………………………………………………
158

Вторичная структура белка …………………………………………………
159

Третичная структура белка …………………………………………………
160

Четвертичная структура белка. Субъединицы ……………………………
161

Субстраты и ферменты ………………………………………………………
162

2. Работа ферментов ………………………………………………………… 162

Специфичность ферментов …………………………………………………
164

Классификация ферментов …………………………………………………
166

Трансферазы …………………………………………………………………
168

Гликозилтрансфераза определяет группу крови …………………………
169

Гидролазы ………………………………………………………………………
172

3. Построение графиков для изучения ферментов ……………………… 174

Почему ферменты важны для химических реакций? ……………………
175

Что такое энергия активации? ………………………………………………
176

Фермент понижает «стену» …………………………………………………
177

Максимальная скорость реакции ……………………………………………
178

Уравнение Михаэлиса-Ментен и константа Михаэлиса …………………
180

Рассчитаем Vmax и Km! …………………………………………………………
182

Для чего нужны обратные величины? ………………………………………
186

Воспользуемся уравнением Михаэлиса-Ментен,  
чтобы вычислить Km и Vmax! …………………………………………………
191

4. Ферменты и ингибиторы ………………………………………………… 193

Аллостерические ферменты …………………………………………………
196

Молекулярная биология и биохимия  

нуклеиновых кислот 
199

1. Что такое нуклеиновая кислота ………………………………………… 202

Основные понятия ……………………………………………………………
202

Открытие нуклеина …………………………………………………………
204

Нуклеиновые кислоты и нуклеотиды ………………………………………
205

5

4

ix