Miért a fehérjék, nukleinsavak és szénhidrátok molekulái. Ami előbb volt: nukleinsav vagy fehérje. Milyen ételek tartalmaznak sok zsírt
Milyen elemek vannak túlsúlyban az élő szervezetek összetételében?
Miért csak a sejtben tekintik biopolimernek a fehérjék, nukleinsavak, szénhidrátok és lipidek molekuláit?
Mit jelent a biopolimer molekulák egyetemessége?
a) az aminosavak váltakozási sorrendje
b) a molekulában lévő aminosavak száma
c) a harmadlagos szerkezet alakja
d) a fenti jellemzők mindegyike
3. Milyen esetben van helyesen feltüntetve a DNS nukleotid összetétele?
a) ribóz, foszforsav maradék, timin
b) foszforsav, uracil, dezoxiribóz
c) foszforsav-maradék, dezoxiribóz, adenin
d) foszforsav, ribóz, guanin
4. A nukleinsavak monomerei a következők:
a) nitrogéntartalmú bázisok
b) ribóz vagy dezoxiribóz
c) dezoxiribóz és foszfát csoportok
d) nukleotidok
5. A fehérjemolekulában lévő aminosavakat a következők kapcsolják össze:
a) ionos kötés
b) peptidkötés
c) hidrogénkötés
d) kovalens kötés
6. Mi a feladata a transzfer RNS-nek?
a) aminosavakat szállít a riboszómákba
b) információt hordoz a DNS-ből
c) riboszómákat képez
d) az összes felsorolt funkciót
7. Az enzimek biokatalizátorok, amelyek a következőkből állnak:
a) fehérjék b) nukleotidok c) lipidek c) zsírok
8. A poliszacharidok közé tartoznak:
a) keményítő, ribóz
b) glikogén, glükóz
c) cellulóz, keményítő
d) keményítő, szacharóz
9. A szén mint elem a következőket tartalmazza:
a) fehérjék és szénhidrátok
b) szénhidrátok és lipidek
c) szénhidrátok és nukleinsavak
d) a sejt összes szerves vegyülete
10. A sejt DNS-t tartalmaz:
a) a sejtmagban és a mitokondriumban
b) a sejtmagban, a citoplazmában és a különféle organellumokban
c) a sejtmagban, a mitokondriumokban és a citoplazmában
d) a sejtmagban, mitokondriumokban, kloroplasztiszokban
MI AZ A NUKLEINSAV MONOMETER? LEHETŐSÉGEK (AMINOSAV, NUKLEOTID, FEHÉRJE Molekula?) MIT TARTALMAZNUKLEOTID ÖSSZETÉTEL
LEHETŐSÉGEK: (AMINOSAV, NITROGÉN BÁZIS, FOSZFORSAV-MARADÉK, SZÉNHIDRÁT?)
Segíts kérlek!1. A sejteket tanulmányozó tudomány az úgynevezett:
A) genetika;
B) Kiválasztás;
B) ökológia;
B) Citológia.
2. A sejt szerves anyagai:
A) Víz, ásványi anyagok, zsírok;
B) Szénhidrátok, lipidek, fehérjék, nukleinsavak;
C) Szénhidrátok, ásványi anyagok, zsírok;
D) Víz, ásványi anyagok, fehérjék.
3. Az összes közül szerves anyag A cella nagy része:
A) mókusok.
B) Szénhidrátok
B) Zsírok
D) víz.
4. Cserélje ki a kiemelt szavakat egy szóra:
A) A szerves anyagok kis molekulái összetett molekulákat képeznek a sejtben.
B) A sejt állandó szerkezeti komponensei létfontosságú funkciókat látnak el a sejt számára.
C) A sejt erősen rendezett, félig folyékony belső környezete biztosítja az összes sejtszerkezet kémiai kölcsönhatását.
D) A fő fotoszintetikus pigment zöld színt ad a kloroplasztiszoknak.
5. A kémiai vegyületek ragasztóban való felhalmozódását és csomagolását a következők végzik:
A) mitokondriumok;
B) Riboszómák;
B) lizoszómák;
D) Golgi-komplexus.
6. Az intracelluláris emésztés funkcióit a következők látják el:
A) mitokondriumok;
B) Riboszómák;
B) lizoszómák;
D) Golgi-komplexus.
7. Egy polimer fehérjemolekula „összeállítását” hajtják végre:
A) mitokondriumok;
B) Riboszómák;
B) lizoszómák;
D) Golgi-komplexus.
8. A szerves anyagok bomlását és energia felszabadulását eredményező kémiai reakciók összességét nevezzük:
A) katabolizmus;
B) anabolizmus;
B) Anyagcsere;
D) Az asszimiláció
9. A genetikai információ "leírása" egy DNS-molekuláról mRNS létrehozásával az úgynevezett:
A) adás
B) átírás;
B) bioszintézis;
D) glikolízis.
10. A kloroplasztiszokban a fényben víz és szén-dioxid felhasználásával szerves anyagok képződésének folyamatát nevezzük:
A) fotoszintézis;
B) átírás;
B) bioszintézis;
D) glikolízis.
11. A szerves anyagok enzimes és oxigénmentes bomlási folyamatát nevezzük:
A) fotoszintézis;
B) átírás;
B) bioszintézis;
D) glikolízis.
12. Melyek a sejtelmélet főbb rendelkezései?
Jelenlegi oldal: 2 (a könyv összesen 16 oldalas) [olvasni részlet: 11 oldal]
Biológia Az élettudomány az egyik legrégebbi tudomány. Az emberek évezredek óta felhalmozták tudásukat az élő szervezetekről. Az ismeretek felhalmozásával a biológia önálló tudományokká (növénytan, állattan, mikrobiológia, genetika stb.) differenciálódott. A biológiát más tudományokkal - fizikával, kémiával, matematikával stb. - összekapcsoló határtudományok jelentősége egyre inkább megnő, az integráció eredményeként felmerült a biofizika, biokémia, űrbiológia stb.
Jelenleg a biológia összetett tudomány, amely a különböző tudományágak differenciálódása és integrációja eredményeként jött létre.
A biológiában különféle kutatási módszereket alkalmaznak: megfigyelés, kísérlet, összehasonlítás stb.
A biológia az élő szervezeteket vizsgálja. Nyitott biológiai rendszerek, amelyek energiát és tápanyagokat nyernek a környezetből. Az élő szervezetek reagálnak a külső hatásokra, tartalmaznak minden olyan információt, amelyre szükségük van a fejlődéshez és a szaporodáshoz, és alkalmazkodnak egy adott élőhelyhez.
Minden élő rendszernek, függetlenül a szervezettség szintjétől, vannak közös vonásai, maguk a rendszerek folyamatos kölcsönhatásban állnak. A tudósok az élő természet szerveződésének következő szintjeit különböztetik meg: molekuláris, sejtes, szervezeti, populáció-faji, ökoszisztéma és bioszféra.
1. fejezet
A molekuláris szintet nevezhetjük az élők kezdeti, legmélyebb szerveződési szintjének. Minden élő szervezet szerves anyagok - fehérjék, nukleinsavak, szénhidrátok, zsírok (lipidek) - molekuláiból áll, amelyeket biológiai molekuláknak neveznek. A biológusok e legfontosabb biológiai vegyületek szerepét vizsgálják az élőlények növekedésében és fejlődésében, az örökletes információk tárolásában és továbbításában, az élő sejtekben zajló anyagcserében és energiaátalakításban, valamint egyéb folyamatokban.
Ebben a fejezetben megtudhatja
Mik azok a biopolimerek;
Mi a biomolekulák szerkezete;
Milyen funkciói vannak a biomolekuláknak;
Mik azok a vírusok és mik a jellemzőik.
§ 4. Molekuláris szint: Általános tulajdonságok
1. Mi a kémiai elem?
2. Mit nevezünk atomnak és molekulának?
3. Milyen szerves anyagokat ismer?
Bármilyen összetett is legyen az élő rendszer, a biológiai makromolekulák működésének szintjén nyilvánul meg.
Az élő szervezetek tanulmányozása során megtudta, hogy ugyanazokból a kémiai elemekből állnak, mint a nem élő szervezetek. Jelenleg több mint 100 elem ismeretes, ezek többsége élő szervezetekben található. Az élő természetben a leggyakoribb elemek a szén, az oxigén, a hidrogén és a nitrogén. Ezek az elemek alkotják a molekulákat (vegyületeket) az ún szerves anyag.
Minden szerves vegyület szénalapú. Sok atommal és csoportjaival kötést tud létrehozni, különböző láncokat képezve kémiai összetétel, szerkezet, hosszúság és forma. A molekulák atomcsoportokból jönnek létre, ez utóbbiaktól a bonyolultabb molekulák szerkezetükben és funkciójukban különböznek egymástól. Ezeket az élő szervezetek sejtjeit alkotó szerves vegyületeket ún biológiai polimerek vagy biopolimerek.
Polimer(görögből. polys- számos) - számos láncszemből álló lánc - monomerek, amelyek mindegyike viszonylag egyszerű. Egy polimer molekula sok ezer egymáshoz kapcsolódó monomerből állhat, amelyek lehetnek azonosak vagy eltérőek (4. ábra).
Rizs. 4. A monomerek és polimerek szerkezeti vázlata
A biopolimerek tulajdonságai molekuláik szerkezetétől függenek: a polimert alkotó monomer egységek számától és változatosságától. Mindegyik univerzális, mivel azonos terv szerint épül fel minden élő szervezetben, fajtól függetlenül.
Minden biopolimer típusnak sajátos szerkezete és funkciója van. Igen, a molekulák fehérjék a sejtek fő szerkezeti elemei és szabályozzák a bennük zajló folyamatokat. Nukleinsavak részt vesznek a genetikai (örökletes) információk sejtről sejtre, szervezetről szervezetre történő átvitelében. Szénhidrátés zsírok az élőlények életéhez szükséges legfontosabb energiaforrások.
Molekuláris szinten megy végbe a sejtben mindenféle energia és anyagcsere átalakulása. Ezeknek a folyamatoknak a mechanizmusai is univerzálisak minden élő szervezet számára.
Ugyanakkor az is kiderült, hogy a biopolimerek – amelyek minden élőlény részét képezik – változatos tulajdonságait csak néhány típusú monomer különféle kombinációi okozzák, amelyek hosszú polimerláncok sokféle változatát alkotják. Ez az elv alapozza meg bolygónkon az élet sokszínűségét.
A biopolimerek sajátos tulajdonságai csak élő sejtben nyilvánulnak meg. A sejtekből izolált biopolimer molekulák elveszítik biológiai esszenciájukat, és csak a hozzájuk tartozó vegyületosztály fizikai-kémiai tulajdonságai jellemzik őket.
Csak a molekuláris szint tanulmányozásával érthető meg, hogyan zajlottak le az élet keletkezésének és fejlődésének folyamatai bolygónkon, melyek az öröklődés és az anyagcsere folyamatok molekuláris alapjai egy élő szervezetben.
A molekuláris és a következő sejtszint közötti folytonosságot az biztosítja, hogy a biológiai molekulák az az anyag, amelyből szupramolekuláris - sejtes - struktúrák keletkeznek.
Szerves anyagok: fehérjék, nukleinsavak, szénhidrátok, zsírok (lipidek). Biopolimerek. Monomerek
Kérdések
1. Milyen folyamatokat vizsgálnak a tudósok molekuláris szinten?
2. Milyen elemek érvényesülnek az élő szervezetek összetételében?
3. Miért csak sejtben tekintik a fehérjék, nukleinsavak, szénhidrátok és lipidek molekuláit biopolimernek?
4. Mit értünk a biopolimer molekulák egyetemességén?
5. Hogyan érhető el az élő szervezetek részét képező biopolimerek tulajdonságainak változatossága?
Feladatok
Milyen biológiai minták fogalmazhatók meg a bekezdés szövegének elemzése alapján? Beszéljétek meg őket az osztály tagjaival.
§ 5. Szénhidrátok
1. Milyen szénhidrátokhoz kapcsolódó anyagokat ismer?
2. Milyen szerepet töltenek be a szénhidrátok egy élő szervezetben?
3. Milyen folyamat eredményeként képződnek szénhidrátok a zöld növények sejtjeiben?
Szénhidrát, vagy szacharidok, a szerves vegyületek egyik fő csoportja. Minden élő szervezet sejtjének részei.
A szénhidrátok szénből, hidrogénből és oxigénből állnak. A "szénhidrátok" elnevezést azért kapták, mert legtöbbjük molekulájában ugyanolyan arányban van hidrogén és oxigén, mint a vízmolekulában. A szénhidrátok általános képlete C n (H 2 0) m.
Minden szénhidrát egyszerű, ill monoszacharidok, és összetett, ill poliszacharidok(5. ábra). A monoszacharidok közül az élő szervezetek számára a legfontosabbak ribóz, dezoxiribóz, glükóz, fruktóz, galaktóz.
Rizs. 5. Az egyszerű és összetett szénhidrátok molekuláinak szerkezete
Di-és poliszacharidok két vagy több monoszacharid molekula kombinálásával jön létre. Így, szacharóz(nádcukor), malátacukor(maláta cukor) laktóz(tejcukor) - diszacharidok két monoszacharid molekula fúziójával jön létre. A diszacharidok tulajdonságai hasonlóak a monoszacharidokhoz. Például mindkét hornyu vízben oldódik és édes ízű.
A poliszacharidok nagyszámú monoszacharidból állnak. Ezek tartalmazzák keményítő, glikogén, cellulóz, kitinés mások (6. ábra). A monomerek mennyiségének növekedésével a poliszacharidok oldhatósága csökken, és az édes íz eltűnik.
A szénhidrátok fő funkciója az energia. A szénhidrátmolekulák lebontása és oxidációja során energia szabadul fel (1 g szénhidrát lebontásával - 17,6 kJ), ami biztosítja a szervezet létfontosságú tevékenységét. Szénhidráttöbblet esetén tartalékanyagként (keményítő, glikogén) halmozódnak fel a sejtben, és szükség esetén a szervezet energiaforrásként hasznosítja őket. A sejtekben a szénhidrátok fokozott lebontása figyelhető meg például a magok csírázása, intenzív izommunka és hosszan tartó koplalás során.
A szénhidrátokat is használják építési anyag. Így a cellulóz számos egysejtű szervezet, gomba és növény sejtfalának fontos szerkezeti alkotóeleme. Különleges szerkezetének köszönhetően a cellulóz vízben nem oldódik és nagy szilárdságú. A növényi sejtfal anyagának átlagosan 20-40%-a cellulóz, a gyapotszálak pedig szinte tiszta cellulóz, ezért is készülnek belőlük szövetek.
Rizs. 6. A poliszacharidok szerkezetének vázlata
A kitin egyes protozoonok és gombák sejtfalának része; bizonyos állatcsoportokban, például ízeltlábúakban is megtalálható, mint külső csontvázuk fontos alkotóeleme.
Komplex poliszacharidok is ismertek, amelyek kétféle egyszerű cukorból állnak, amelyek hosszú láncokban rendszeresen váltakoznak. Az ilyen poliszacharidok szerkezeti funkciókat látnak el az állatok tartószöveteiben. Részei a bőr, az inak, a porc sejtközi anyagának, erőt és rugalmasságot adva nekik.
Egyes poliszacharidok a sejtmembránok részét képezik, és receptorként szolgálnak, biztosítva, hogy a sejtek felismerjék egymást és kölcsönhatásaikat.
Szénhidrátok vagy szacharidok. Monoszacharidok. Disacharidok. Poliszacharidok. Ribóz. Dezoxiribóz. Szőlőcukor. Fruktóz. Galaktóz. Szacharóz. Malátacukor. Laktóz. Keményítő. glikogén. Chitin
Kérdések
1. Mi a szénhidrátmolekulák összetétele és szerkezete?
2. Milyen szénhidrátokat nevezünk mono-, di- és poliszacharidoknak?
3. Milyen funkciókat látnak el a szénhidrátok az élő szervezetekben?
Feladatok
Elemezze a 6. ábrát "A poliszacharidok szerkezetének sémája" és a bekezdés szövegét! Milyen feltételezéseket tehet a molekulák szerkezeti jellemzőinek és a keményítő, glikogén és cellulóz élő szervezetben betöltött funkcióinak összehasonlítása alapján? Beszélje meg ezt a kérdést osztálytársaival.
6. § Lipidek
1. Milyen zsírszerű anyagokat ismer?
2. Mely élelmiszerek magas zsírtartalmúak?
3. Mi a zsírok szerepe a szervezetben?
Lipidek(görögből. lipos- zsír) - zsírszerű anyagok kiterjedt csoportja, amelyek vízben oldhatatlanok. A legtöbb lipid nagy molekulatömegű zsírsavakból és háromértékű alkohol-glicerinből áll (7. ábra).
A lipidek kivétel nélkül minden sejtben jelen vannak, meghatározott biológiai funkciókat látva el.
Zsírok- a legegyszerűbb és legelterjedtebb lipidek - fontos szerepet játszanak, mint energiaforrás. Oxidálva több mint kétszer annyi energiát adnak, mint a szénhidrátok (38,9 kJ 1 g zsír lebontásához).
Rizs. 7. A triglicerid molekula szerkezete
A zsírok a fő formája lipid tárolás ketrecben. Gerinceseknél a nyugalmi sejtek által fogyasztott energia körülbelül fele a zsírok oxidációjából származik. A zsírok vízforrásként is használhatók (1 g zsír oxidációja esetén több mint 1 g víz képződik). Ez különösen értékes a sarkvidéki és sivatagi állatok számára, amelyek szabad vízhiányos körülmények között élnek.
Alacsony hővezető képességük miatt a lipidek teljesítenek védő funkciókat, azaz élőlények hőszigetelésére szolgálnak. Például sok gerincesnek jól körülhatárolható szubkután zsírrétege van, ami lehetővé teszi számukra, hogy hideg éghajlaton éljenek, míg a ceteknél más szerepet tölt be - hozzájárul a felhajtóerőhöz.
A lipidek végeznek és épület funkció, mivel vízben való oldhatatlanságuk miatt a sejtmembránok elengedhetetlen alkotóelemei.
Sok hormonok(pl. mellékvesekéreg, genitális) lipidszármazékok. Ezért a lipideknek van szabályozó funkciója.
Lipidek. Zsírok. Hormonok. Lipid funkciók: energia, tároló, védő, építő, szabályozó
Kérdések
1. Milyen anyagok a lipidek?
2. Milyen a legtöbb lipid szerkezete?
3. Milyen funkciókat látnak el a lipidek?
4. Mely sejtek és szövetek a leggazdagabbak lipidekben?
Feladatok
A bekezdés szövegének elemzése után magyarázza el, miért halmoz fel sok állat több zsírt a tél előtt, és a vándorhalak ívás előtt. Mondjon példákat olyan állatokra és növényekre, amelyekben ez a jelenség a legkifejezettebb. A felesleges zsír mindig jót tesz a szervezetnek? Beszéljétek meg ezt a problémát az osztályban.
7. § A fehérjék összetétele és szerkezete
1. Mi a fehérjék szerepe a szervezetben?
2. Milyen élelmiszerek gazdagok fehérjében?
Szerves anyagok között mókusok, vagy fehérjék, a legtöbb, legváltozatosabb és kiemelkedő jelentőségű biopolimer. A sejt száraz tömegének 50-80%-át teszik ki.
A fehérjemolekulák rendelkeznek nagy méretek, így hívják őket makrómolekulák. A szén, oxigén, hidrogén és nitrogén mellett a fehérjék ként, foszfort és vasat is tartalmazhatnak. A fehérjék számában (száztól több ezerig), összetételükben és monomerek sorrendjében különböznek egymástól. A fehérje monomerek aminosavak (8. ábra).
A fehérjék végtelen választéka jön létre mindössze 20 aminosav különböző kombinációival. Minden aminosavnak megvan a maga neve, különleges szerkezete és tulajdonságai. Általános képletüket a következőképpen ábrázolhatjuk:
Egy aminosavmolekula két, minden aminosavra azonos részből áll, amelyek közül az egyik egy bázikus tulajdonságú aminocsoport (-NH 2), a másik egy savas tulajdonságú karboxilcsoport (-COOH). A molekula gyöknek (R) nevezett része a különböző aminosavak esetében eltérő szerkezettel rendelkezik. A bázikus és savas csoportok jelenléte egy aminosavmolekulában meghatározza azok nagy reaktivitását. Ezeken a csoportokon keresztül az aminosavak fehérjét alkotnak. Ebben az esetben megjelenik egy vízmolekula, és a felszabaduló elektronok képződnek peptid kötés. Ezért nevezik a fehérjéket polipeptidek.
Rizs. 8. Példák az aminosavak szerkezetére - fehérjemolekulák monomerjei
A fehérjemolekulák különböző térbeli konfigurációkkal rendelkezhetnek - fehérje szerkezete, és felépítésükben a szerkezeti szerveződés négy szintje különböztethető meg (9. ábra).
A polipeptidláncban az aminosavak sorrendje a elsődleges szerkezete mókus. Minden fehérjére jellemző, és meghatározza annak alakját, tulajdonságait és funkcióit.
A legtöbb fehérje hélix formájú a polipeptidlánc különböző aminosav-maradékainak CO- és NH-csoportjai közötti hidrogénkötések kialakulásának eredményeként. A hidrogénkötések gyengék, de kombinálva meglehetősen erős szerkezetet biztosítanak. Ez a spirál az másodlagos szerkezet mókus.
Harmadlagos szerkezet- a polipeptidlánc háromdimenziós térbeli "csomagolása". Ennek eredményeképpen minden egyes fehérje bizarr, de sajátos konfigurációja keletkezik - gömböcske. A harmadlagos szerkezet szilárdságát az aminosav gyökök között létrejövő különféle kötések biztosítják.
Rizs. 9. A fehérje molekula szerkezetének vázlata: I, II, III, IV - primer, szekunder, tercier, kvaterner szerkezetek
Negyedidős szerkezet nem minden fehérjére jellemző. Több harmadlagos szerkezetű makromolekula komplex komplexmé való kombinációjának eredményeként jön létre. Például az emberi vér hemoglobinja négy fehérje-makromolekulából álló komplexum (10. ábra).
A fehérjemolekulák szerkezetének ilyen összetettsége az ezekben a biopolimerekben rejlő számos funkcióhoz kapcsolódik.
A fehérje természetes szerkezetének megsértése az ún denaturáció(11. ábra). Előfordulhat hőmérséklet, vegyszerek, sugárzási energia és egyéb tényezők hatására. Gyenge hatás esetén csak a kvaterner szerkezet bomlik fel, erősebbnél a harmadlagos, majd a másodlagos, és a fehérje polipeptid lánc formájában marad meg.
Rizs. 10. A hemoglobin molekula szerkezetének vázlata
Ez a folyamat részben reverzibilis: ha az elsődleges szerkezet nem roncsolódik, akkor a denaturált fehérje képes helyreállítani szerkezetét. Ebből következik, hogy a fehérje makromolekula összes szerkezeti jellemzőjét az elsődleges szerkezete határozza meg.
kívül egyszerű fehérjék, amely csak aminosavakból áll, vannak olyanok is komplex fehérjék, amely szénhidrátokat tartalmazhat ( glikoproteinek), zsírok ( lipoproteinek), nukleinsavak ( nukleoproteinek) satöbbi.
A fehérjék szerepe a sejtek életében óriási. A modern biológia kimutatta, hogy az élőlények hasonlóságát és különbözőségét végső soron fehérjék halmaza határozza meg. Minél közelebb vannak egymáshoz az élőlények szisztematikus helyzetben, annál jobban hasonlítanak fehérjéik.
Rizs. 11. Fehérje denaturáció
Fehérjék, vagy fehérjék. Egyszerű és összetett fehérjék. Aminosavak. polipeptid. A fehérjék elsődleges, másodlagos, harmadlagos és kvaterner szerkezete
Kérdések
1. Milyen anyagokat nevezünk fehérjéknek vagy fehérjéknek?
2. Mi a fehérje elsődleges szerkezete?
3. Hogyan alakulnak ki a másodlagos, harmadlagos és kvaterner fehérjeszerkezetek?
4. Mi a fehérjedenaturáció?
5. Mi alapján osztják fel a fehérjéket egyszerű és összetett fehérjékre?
Feladatok
Tudod milyen fehérje tyúk tojás főleg fehérjékből áll. Gondoljon a főtt tojásban lévő fehérje szerkezetének változására. Mondjon más, Ön által ismert példákat, amikor egy fehérje szerkezete megváltozhat.
8. § A fehérjék funkciói
1. Mi a szénhidrát funkciója?
2. Milyen funkcióit ismeri a fehérjéknek?
A fehérjék rendkívül fontos és sokrétű funkciókat látnak el. Ez nagyrészt maguknak a fehérjéknek a formáinak és összetételének sokfélesége miatt lehetséges.
A fehérjemolekulák egyik legfontosabb funkciója az Építkezés (műanyag). A fehérjék minden sejtmembrán és sejtorganellum részét képezik. A fehérjék többnyire az erek falából, porcokból, inakból, hajból és körmökből állnak.
Nagy jelentőségű katalitikus, vagy enzimatikus, fehérje funkció. Speciális fehérjék - enzimek képesek tíz- és százmilliószorosára felgyorsítani a biokémiai reakciókat a sejtben. Körülbelül ezer enzim ismert. Minden reakciót egy adott enzim katalizál. Erről az alábbiakban többet megtudhat.
motoros funkció speciális kontraktilis fehérjéket végezni. Nekik köszönhetően a csillók és a flagellák a protozoonokban mozognak, a kromoszómák a sejtosztódás során, a többsejtű szervezetekben összehúzódnak az izmok, és javul az élő szervezetek egyéb mozgási módjai.
Fontos szállítási funkció fehérjék. Tehát a hemoglobin oxigént szállít a tüdőből más szövetek és szervek sejtjeibe. Az izmokban a hemoglobin mellett van egy másik gázszállító fehérje - a mioglobin. A szérumfehérjék elősegítik a lipidek és zsírsavak, különböző biológiailag aktív anyagok átvitelét. A sejtek külső membránjában található transzportfehérjék különféle anyagokat szállítanak a környezetből a citoplazmába.
A specifikus fehérjék igen védő funkció. Megvédik a szervezetet az idegen fehérjék és mikroorganizmusok behatolásától és a károsodástól. Így a limfociták által termelt antitestek blokkolják az idegen fehérjéket; a fibrin és a trombin megvédi a szervezetet a vérveszteségtől.
Szabályozó funkció a fehérjékben rejlő hormonok. Állandó anyagkoncentrációt tartanak fenn a vérben és a sejtekben, részt vesznek a növekedésben, a szaporodásban és más létfontosságú folyamatokban. Például az inzulin szabályozza a vércukorszintet.
A fehérjéknek is van jelző funkció. A sejtmembránba olyan fehérjék vannak beágyazva, amelyek a környezeti tényezők hatására megváltoztathatják harmadlagos szerkezetüket. Így fogadják a jeleket a külső környezetből és továbbítják az információkat a cellához.
A fehérjék képesek teljesíteni energia funkció, mivel a sejt egyik energiaforrása. 1 g fehérje végtermékké történő teljes lebontásával 17,6 kJ energia szabadul fel. A fehérjéket azonban ritkán használják energiaforrásként. A fehérjemolekulák lebontása során felszabaduló aminosavakat új fehérjék építésére használják fel.
A fehérjék funkciói: építő, motoros, szállító, védő, szabályozó, jelző, energia, katalitikus. Hormon. Enzim
Kérdések
1. Mi magyarázza a fehérjefunkciók sokféleségét?
2. Milyen funkcióit ismeri a fehérjéknek?
3. Milyen szerepet játszanak a hormonfehérjék?
4. Mi a funkciója az enzimfehérjéknek?
5. Miért ritkán használják a fehérjéket energiaforrásként?
§ 9. Nukleinsavak
1. Mi a sejtmag szerepe a sejtben?
2. A sejt mely organellumaihoz kapcsolódik az örökletes tulajdonságok átvitele?
3. Milyen anyagokat nevezünk savaknak?
Nukleinsavak(a lat. atommag– sejtmag) először a leukociták magjában találták meg. Ezt követően kiderült, hogy a nukleinsavak minden sejtben megtalálhatók, nem csak a sejtmagban, hanem a citoplazmában és különféle organellumokban is.
Kétféle nukleinsav létezik: dezoxiribonukleinsav(rövidítve DNS) és ribonukleinsav(rövidítve RNS). A nevek közötti különbség abból adódik, hogy a DNS-molekula szénhidrátot tartalmaz. dezoxiribózés az RNS molekula ribóz.
A nukleinsavak monomerekből álló biopolimerek. nukleotidok. A DNS és RNS monomerek-nukleotidjai hasonló szerkezettel rendelkeznek.
Minden nukleotid három komponensből áll, amelyeket erős köt össze kémiai kötések. Ez nitrogéntartalmú bázis, szénhidrát(ribóz vagy dezoxiribóz) és foszforsav maradék(12. ábra).
Rész DNS molekulák A nitrogénbázisoknak négy típusa van: adenin, guanin, citozin vagy timin. Meghatározzák a megfelelő nukleotidok nevét: adenil (A), guanil (G), citidil (C) és timidil (T) (13. ábra).
Rizs. 12. A DNS (A) és RNS (B) monomerek nukleotidjainak szerkezeti vázlata
Mindegyik DNS-szál több tízezer nukleotidból álló polinukleotid.
A DNS-molekula összetett szerkezetű. Két spirálisan csavart láncból áll, amelyek teljes hosszában hidrogénkötésekkel kapcsolódnak egymáshoz. Ezt a DNS-molekulákra jellemző szerkezetet ún kettős spirál.
Rizs. 13. DNS nukleotidok
Rizs. 14. Nukleotidok komplementer kapcsolata
A DNS kettős hélix kialakulása során az egyik szál nitrogénbázisai szigorúan meghatározott sorrendben helyezkednek el a másik szál nitrogénbázisaival szemben. Ebben az esetben egy fontos törvényszerűségre derül fény: a másik lánc timinje mindig az egyik lánc adeninjével szemben, a citozin pedig mindig a guaninnal szemben, és fordítva. Ennek oka az a tény, hogy az adenin és timin, valamint a guanin és a citozin nukleotidpárjai szigorúan megfelelnek egymásnak és kiegészítik, ill. kiegészítő(a lat. komplementum kiegészítés) egymáshoz. Magát a szabályt ún a komplementaritás elve. Ebben az esetben az adenin és a timin között mindig két, a guanin és a citozin között három hidrogénkötés jelenik meg (14. ábra).
Ezért minden szervezetben az adenil-nukleotidok száma megegyezik a timidil-nukleotidok számával, a guanil-nukleotidok száma pedig a citidil-nukleotidok számával. Ismerve a nukleotidok sorrendjét a DNS egyik szálában, a komplementaritás elve alapján megállapítható a nukleotidok sorrendje egy másik szálban.
A DNS-ben található négyféle nukleotid segítségével rögzítik a testtel kapcsolatos összes információt, amelyet a következő generációk örökölnek. Más szavakkal, a DNS az örökletes információ hordozója.
A DNS-molekulák főként a sejtek magjában találhatók, de kis mennyiségben megtalálhatók a mitokondriumokban és a plasztidokban.
Az RNS-molekula, ellentétben a DNS-molekulával, egy polimer, amely egyetlen, sokkal kisebb méretű láncból áll.
Az RNS monomerek olyan nukleotidok, amelyek egy ribózból, egy foszforsavból és a négy nitrogénbázis egyikéből állnak. A három nitrogénbázis - adenin, guanin és citozin - megegyezik a DNS-éval, a negyedik pedig uracil.
Az RNS polimer képződése a ribóz és a szomszédos nukleotidok foszforsavmaradéka közötti kovalens kötéseken keresztül megy végbe.
Az RNS-nek három típusa van, amelyek szerkezetükben, molekulák méretében, a sejtben elfoglalt helyükben és a végrehajtott funkciókban különböznek egymástól.
Riboszomális RNS (rRNS) a riboszómák részei, és aktív központjaik kialakításában vesznek részt, ahol a fehérje bioszintézis folyamata zajlik.
RNS-ek átvitele (tRNS) - a legkisebb méretű - aminosavakat szállít a fehérjeszintézis helyére.
Tájékoztató, vagy mátrix, RNS (mRNS) a DNS-molekula egyik láncának egy szakaszában szintetizálódnak, és információt továbbítanak a fehérje szerkezetéről a sejtmagból a riboszómákba, ahol ez az információ megvalósul.
Így az RNS különböző típusai egyetlen funkcionális rendszert képviselnek, amelynek célja az örökletes információ fehérjeszintézis útján történő megvalósítása.
Az RNS-molekulák a sejt magjában, citoplazmájában, riboszómáiban, mitokondriumaiban és plasztidjaiban találhatók.
Nukleinsav. Dezoxiribonukleinsav vagy DNS. Ribonukleinsav vagy RNS. Nitrogénbázisok: adenin, guanin, citozin, timin, uracil, nukleotid. Kettős spirál. Komplementaritás. Transzfer RNS (tRNS). Riboszomális RNS (rRNS). Messenger RNS (mRNS)
Kérdések
1. Milyen a nukleotid szerkezete?
2. Milyen a DNS-molekula szerkezete?
3. Mi a komplementaritás elve?
4. Mi a közös és mi a különbség a DNS és RNS molekulák szerkezetében?
5. Milyen típusú RNS-molekulákat ismer? Mik a funkcióik?
Feladatok
1. Tervezd meg a bekezdésedet.
2. A tudósok azt találták, hogy egy DNS-lánc egy fragmentuma a következő összetételű: C-G G A A T T C C. A komplementaritás elvét alkalmazva fejezze be a második láncot.
3. A vizsgálat során kiderült, hogy a vizsgált DNS-molekulában az összes nitrogénbázis 26%-át adeninek teszik ki. Számolja meg a többi nitrogéntartalmú bázis számát ebben a molekulában.
Az amerikai tudósoknak sikerült létrehozniuk egy olyan molekulát, amely az élő sejtben lévő örökletes információ modern molekuláris hordozóinak - nukleinsavak - őse lehet. TNK-nak nevezték, mivel ennek az anyagnak az összetétele tartalmazza a négy szénatomos cukor-tetrózt. Feltételezik, hogy az evolúció során az általunk ismert DNS és RNS belőle származott.
A Földön mintegy négymilliárd éve történt események rekonstrukciójában részt vevő tudósok mindmáig egyetlen egyszerű és egyben nagyon fontos kérdésre sem tudtak válaszolni - hogyan jelent meg a dezoxiribonukleinsav, vagy egyszerűbben fogalmazva a DNS?
Valójában e molekula nélkül az első élő sejtek (vagy elődeik) nem tudnának megőrizni a fehérjék szerkezetére vonatkozó információkat, amelyek az önreprodukcióhoz szükségesek. Vagyis DNS nélkül az élet egyszerűen nem terjedhetne el bolygónkon sem térben, sem időben.
Számos kísérlet kimutatta, hogy a DNS önmagában nem állítható össze, függetlenül attól, hogy milyen körülmények közé helyezi az összes "pótalkatrészét". Ennek a molekulának a létrehozásához több tucat enzimfehérje aktivitására van szükség. És ha igen, akkor azonnal egy ördögi kör keletkezik az evolucionisták okoskodásában, például a csirke és a tojás elsőbbségének problémája: honnan származhatnak enzimek, ha nincs maga a DNS? Végül is a szerkezetükkel kapcsolatos információkat rögzítik ebben az összetett molekulában.
A közelmúltban azonban egyes molekuláris biológusok kiutat javasoltak ebből a zsákutcából: úgy vélik, hogy korábban az örökletes információkat a DNS, a ribonukleinsav vagy az RNS "testvérében" tárolták. Nos, ez a molekula bizonyos körülmények között képes önmásolni, és ezt számos kísérlet is megerősíti (erről bővebben a "Kezdetben volt ... ribonukleinsav" című cikkben olvashat).
Úgy tűnik, sikerült megtalálni a kiutat - először a ribozimek (ahogy az enzimatikus aktivitású RNS-molekulákat nevezik) lemásolták magukat, és az út során mutációval „szereztek” információkat az új hasznos fehérjékről. Egy idő után ez az információ annyira felhalmozódott, hogy az RNS egyetlen egyszerű dolgot "megért" - most már nem kell foglalkozni az önmásolás meglehetősen bonyolult munkájával. És hamarosan a következő mutációs ciklus az RNS-t egy bonyolultabb, de ugyanakkor stabil DNS-vé változtatta, amely már egyáltalán nem foglalkozott ilyen "hülyeséggel".
Mindazonáltal nem találták meg a végső választ a nukleinsavak megjelenésének kérdésére. Mivel továbbra is tisztázatlan maradt, hogyan jelent meg a legelső RNS, amely képes volt önmagát másolni. Végtére is, amint azt a kísérletek kimutatták, még ő sem képes önszerelődni - az ő molekulája is nagyon összetett ehhez.
Igaz, egyes molekuláris biológusok felvetették, hogy azokban a távoli időkben talán létezhetett volna egy másik nukleinsav is, amely egyszerűbben volt elrendezve, mint a DNS és az RNS. És ő volt az első molekula, amely információt tárol.
Ezt a feltételezést azonban meglehetősen nehéz ellenőrizni, mivel jelenleg a DNS-en és az RNS-en kívül nincs más "őrzője" az információnak ezen savak csoportjából. Azonban, modern módszerek A biokémia lehetővé teszi egy ilyen vegyület újbóli létrehozását, majd kísérleti úton történő ellenőrzését, hogy alkalmas-e az "élet fő molekulájának" szerepére vagy sem.
Nemrég pedig az Arizonai Egyetem (USA) tudósai felvetették, hogy a DNS és az RNS közös őse a TNA vagy a tetroszónukleinsav lehet. Ez abban különbözik leszármazottaitól, hogy ennek az anyagnak a "cukor-foszfát hídja", amely nitrogénbázisokat (vagy nukleotidokat) tart össze, nem pentózt - öt szénatomos cukrot, hanem négy szénatomos tetrózt tartalmaz. Az ilyen típusú cukrok pedig sokkal egyszerűbbek, mint a DNS és az RNS öt szénatomos gyűrűi. És ami a legfontosabb, önmagukban is összeszerelhetők - két egyforma két széndarabból.
Amerikai biokémikusok több rövid tetrózmolekulát is megpróbáltak létrehozni, és közben rájöttek, hogy ehhez egyáltalán nincs szükség masszív és összetett enzimatikus apparátusra - bizonyos körülmények között a savat telített oldatban gyűjtötték össze "pótalkatrészekből" csak két enzim segítségével.
Vagyis valóban megjelenhetett az élet kialakulásának legelején. És bár az első élő szervezetek nem tudtak RNS és DNS szintetizálására alkalmas enzimatikus apparátusra szert tenni, a TNK volt az örökletes információ őrzője.
De elvileg betölthet-e ilyen felelősségteljes szerepet ez a molekula? Most ezt nem lehet közvetlenül ellenőrizni, mivel nincsenek olyan fehérjék, amelyek képesek olvasni a TNC-kből származó információkat. Az arizonai molekuláris biológusok azonban úgy döntöttek, hogy más utat választanak. Különös kísérletet hajtottak végre - megpróbálták összekapcsolni a DNS és a TNK szálait. Ennek eredményeként egy hibrid molekulát kaptunk - a DNS-lánc közepén egy 70 nukleotid hosszúságú TNA-fragmens volt. Érdekes módon ez a molekula képes volt replikációra, azaz önmásolódásra. Ez a tulajdonság pedig minden molekuláris információhordozó számára a legfontosabb.
Ezenkívül a tudósok kimutatták, hogy a TNA-molekula könnyen egyesülhet egy fehérjével, és ennek megfelelően enzimatikus tulajdonságokat szerezhet. A kutatók egy sor kísérletet végeztek, amelyek bebizonyították, hogy a TNS-ből olyan szerkezet nyerhető ki, amely specifikusan kötődik a trombinfehérjéhez: a DNS-láncon kialakult a TNS-lánc, de miután a DNS távozott, nem veszítette el szerkezeti jellemzőit, és tovább folytatta. hogy kifejezetten megtartsa a fehérjét.
A TNA fragmentum 70 nukleotid hosszú volt, ami elég ahhoz, hogy egyedi "ülőhelyeket" hozzon létre az enzimfehérjék számára. Vagyis olyasmit, mint egy ribozim, a TNC-kből is be lehetett szerezni (emlékeztem rá, hogy egy fehérjéhez kapcsolódó RNS-ből áll).
Tehát a kísérletek kimutatták, hogy a TNC lehet a DNS és az RNS őse. Ez utóbbi valamivel korábban kialakulhatott egy sor mutáció eredményeként, amelyek a tetróz pentózzal való helyettesítéséhez vezettek. Aztán a természetes szelekció segítségével kiderült, hogy a ribonukleinsav stabilabb és stabilabb, mint a tetróz elődje (a tetrózok valóban nagyon instabilak számos kémiai hatásra). És így a leszármazott versengve kiszorította ősét a molekuláris információhordozó réséből.
Felmerül a kérdés – lehet-e a TNK-nak olyan őse, amelyik a tetróznál egyszerűbb cukrot tartalmazott? Valószínűleg nem, és itt van az ok. A cukrok csak négy szénatomból kiindulva alkothatnak ciklikus szerkezeteket, a háromszénhidrogének erre nem képesek. Nos, e nélkül nem képződik nukleinsav - csak a ciklikus cukormolekulák képesek megtartani ennek az anyagnak az összes többi összetevőjét. Úgy tűnik tehát, hogy valóban a TNK volt az első.
Megjegyzendő, hogy a mű szerzői egyáltalán nem állítják, hogy "minden csak úgy volt". Szigorúan véve csak a ribonukleinsavak egy ősi formájának, például a TNA-nak a létezésének lehetőségét bizonyították (ami egyébként modern világ nem fordul elő természetesen). A felfedezés értéke abban rejlik, hogy megmutatták az örökletes információ molekuláris hordozóinak fejlődésének egyik valószínű útját. Nos, végre megoldódik a régi vita arról, hogy mi volt előbb - nukleinsav vagy fehérje...
1. kérdés. Milyen folyamatokat kutatnak a tudósok molekuláris szinten?
Molekuláris szinten egy szervezet életének legfontosabb folyamatait vizsgálják: növekedését és fejlődését, anyagcseréjét és energiaátalakítását, örökletes információk tárolását és továbbítását, változékonyságát.
2. kérdés Milyen elemek érvényesülnek az élő szervezetek összetételében?
Az élő szervezet összetételében több mint 70-80 kémiai elem található, de a szén, az oxigén, a hidrogén és a nitrogén dominál.
3. kérdés. Miért csak a sejtben tekintik biopolimernek a fehérjék, nukleinsavak, szénhidrátok és lipidek molekuláit?
A fehérjék, nukleinsavak, szénhidrátok és lipidek molekulái polimerek, mivel ismétlődő monomerekből állnak. De ezek az anyagok csak egy élő rendszerben (sejtben, szervezetben) mutatják meg biológiai lényegüket, számos sajátos tulajdonsággal rendelkeznek és számos fontos funkciót töltenek be. Ezért az élő rendszerekben az ilyen anyagokat biopolimereknek nevezik. Az élő rendszeren kívül ezek az anyagok elveszítik biológiai tulajdonságaikat, és nem biopolimerek.
4. kérdés Mit értünk a biopolimer molekulák egyetemességén?
A biopolimerek tulajdonságai függenek az őket alkotó monomerek számától, összetételétől és elrendezésétől. A polimer szerkezetében a monomerek összetételének és sorrendjének megváltoztatásának lehetősége lehetővé teszi a biopolimer változatok hatalmas változatának létezését, a szervezet fajtájától függetlenül. Minden élő szervezetben a biopolimerek egyetlen terv szerint épülnek fel.
1.1. Molekuláris szint: általános jellemzők
4,4 (87,5%) 8 szavazatEz az oldal a következőkre keresett:
- milyen folyamatokat vizsgálnak a tudósok molekuláris szinten
- mit kell érteni a biopolimer molekulák egyetemességén
- milyen elemek vannak túlsúlyban az élő szervezetek összetételében
- miért tekintik a fehérjék, nukleinsavak, szénhidrátok és lipidek molekuláit csak a sejtben biopolimernek
- miért fehérjék, nukleinsavak, szénhidrátok és lipidek molekulái
1. kérdés. Milyen folyamatokat kutatnak a tudósok molekuláris szinten?
Molekuláris szinten egy szervezet életének legfontosabb folyamatait vizsgálják: növekedését és fejlődését, anyagcseréjét és energiaátalakítását, örökletes információk tárolását és továbbítását, változékonyságát. Molekuláris szinten egy elemi egység egy gén - egy nukleinsavmolekula fragmentuma, amelyben minőségileg és mennyiségileg meghatározott mennyiségű biológiai információ kerül rögzítésre.
2. kérdés Milyen elemek érvényesülnek az élő szervezetek összetételében?
Az élő szervezet összetételében több mint 70-80 kémiai elem található, de a szén, az oxigén, a hidrogén, a nitrogén és a foszfor dominál.
3. kérdés. Miért csak a sejtben tekintik biopolimernek a fehérjék, nukleinsavak, szénhidrátok és lipidek molekuláit?
A fehérjék, nukleinsavak, szénhidrátok és lipidek molekulái polimerek, mivel ismétlődő monomerekből állnak. De ezek az anyagok csak egy élő rendszerben (sejtben, szervezetben) mutatják meg biológiai lényegüket, számos sajátos tulajdonsággal rendelkeznek és számos fontos funkciót töltenek be. Ezért az élő rendszerekben az ilyen anyagokat biopolimereknek nevezik. Az élő rendszeren kívül ezek az anyagok elveszítik biológiai tulajdonságaikat, és nem biopolimerek.
4. kérdés Mit értünk a biopolimer molekulák egyetemességén?
A komplexitás szintjétől és a cellában végrehajtott funkcióktól függetlenül minden biopolimer rendelkezik a következő tulajdonságokkal:
molekuláiban kevés hosszú ág van, de sok rövid;
a polimer láncok erősek és nem szakadnak spontán szét;
képesek különféle funkcionális csoportokat és molekuláris fragmentumokat hordozni, amelyek biokémiai funkcionális aktivitást biztosítanak, azaz képesek a sejt számára szükséges biokémiai reakciók és átalakulások végrehajtására az intracelluláris oldat közegében;
elég rugalmasak ahhoz, hogy nagyon összetett térszerkezeteket alakítsanak ki, amelyek a biokémiai funkciók ellátásához szükségesek, azaz a fehérjék molekuláris gépezetként, a nukleinsavak mint programozó molekulák stb. működéséhez;
S-N csatlakozások a C-C biopolimerek pedig erejük ellenére egyben az elektronikus energia felhalmozódói is.
A biopolimerek fő tulajdonsága a polimer láncok linearitása, mivel csak a lineáris szerkezetek kódolhatók és „összerakhatók” a monomerekből. Ezen túlmenően, ha a polimer fonalnak van rugalmassága, akkor elég könnyen kialakítható belőle a kívánt térszerkezet, és miután az így megépített molekulagép amortizálódik, eltörik, könnyen szétszedhető az alkotóelemei sorrendben. hogy újra használhassa őket. E tulajdonságok kombinációja csak szénalapú polimerekben létezik. Az élő rendszerekben lévő összes biopolimer képes bizonyos tulajdonságokat ellátni és számos fontos funkciót ellátni. A biopolimerek tulajdonságai függenek az őket alkotó monomerek számától, összetételétől és elrendezésétől. A polimer szerkezetében a monomerek összetételének és sorrendjének megváltoztatásának lehetősége lehetővé teszi a biopolimer változatok hatalmas változatának létezését, a szervezet fajtájától függetlenül. Minden élő szervezetben a biopolimerek egyetlen terv szerint épülnek fel.
