Kas yra atf monomeras. Organinės medžiagos – angliavandeniai, baltymai, lipidai, nukleorūgštys, atp
Visa gyvybė planetoje susideda iš daugybės ląstelių, kurios palaiko savo organizacijos tvarkingumą dėl branduolyje esančios genetinės informacijos. Jį saugo, įgyvendina ir perduoda sudėtingi didelės molekulinės masės junginiai – nukleorūgštys, susidedantys iš monomerų vienetų – nukleotidų. Nukleino rūgščių vaidmens negalima pervertinti. Jų sandaros stabilumas nulemia normalią gyvybinę organizmo veiklą, o bet kokie struktūros nukrypimai neišvengiamai lemia ląstelių organizacijos pasikeitimą, fiziologinių procesų aktyvumą ir visų ląstelių gyvybingumą.
Nukleotido samprata ir jo savybės
Kiekviena arba RNR yra surenkama iš mažesnių monomerinių junginių – nukleotidų. Kitaip tariant, nukleotidas yra statybinė medžiaga nukleino rūgštims, kofermentams ir daugeliui kitų biologinių junginių, būtinų ląstelei jos gyvavimo metu.
Pagrindinės šių nepakeičiamų medžiagų savybės:
Informacijos apie paveldėtus požymius saugojimas;
. kontroliuoti augimą ir dauginimąsi;
. dalyvavimas metabolizme ir daugelyje kitų fiziologinių procesų, vykstančių ląstelėje.
Kalbant apie nukleotidus, neįmanoma ties tuo nesusimąstyti svarbus klausimas kaip jų struktūra ir sudėtis.
Kiekvienas nukleotidas susideda iš:
cukraus likučių;
. azoto bazė;
. fosfato grupė arba likutis fosforo rūgštis.
Galima sakyti, kad nukleotidas yra kompleksas organinis junginys. Priklausomai nuo azoto bazių rūšinės sudėties ir pentozės tipo nukleotidų struktūroje, nukleorūgštys skirstomos į:
dezoksiribonukleorūgštis arba DNR;
. ribonukleino rūgštis arba RNR.
Nukleino rūgščių sudėtis
Nukleino rūgštyse cukrus pavaizduotas pentoze. Tai yra penkių anglies cukrų, DNR jis vadinamas dezoksiriboze, RNR - riboze. Kiekviena pentozės molekulė turi penkis anglies atomus, iš kurių keturi kartu su deguonies atomu sudaro penkių narių žiedą, o penktoji yra įtraukta į HO-CH2 grupę.
Kiekvieno anglies atomo padėtis pentozės molekulėje pažymėta arabišku skaitmeniu su pirminiu skaičiumi (1C´, 2C´, 3C´, 4C´, 5C´). Kadangi visi nuskaitymo procesai iš nukleino rūgšties molekulės turi griežtą kryptį, anglies atomų numeracija ir jų išsidėstymas žiede yra tam tikras teisingos krypties indikatorius.
Ant hidroksilo grupės fosforo rūgšties liekana yra prijungta prie trečiojo ir penktojo anglies atomų (3С´ ir 5С´). Jis nustato cheminę DNR ir RNR priklausomybę rūgščių grupei.
Azoto bazė yra prijungta prie pirmojo anglies atomo (1C') cukraus molekulėje.
Azotinių bazių rūšinė sudėtis
DNR nukleotidai pagal azoto bazę yra suskirstyti į keturis tipus:
Adeninas (A);
. guaninas (G);
. citozinas (C);
. timinas (T).
Pirmieji du priklauso purinų klasei, paskutiniai du yra pirimidinai. Pagal molekulinę masę purinai visada yra sunkesni už pirimidinus.
RNR nukleotidai pagal azoto bazę yra pavaizduoti:
Adeninas (A);
. guaninas (G);
. citozinas (C);
. uracilas (U).
Uracilas, kaip ir timinas, yra pirimidino bazė.
AT mokslinė literatūra dažnai galite rasti kitą azoto bazių žymėjimą - lotyniškomis raidėmis (A, T, C, G, U).
Išsamiau pakalbėkime apie purinų ir pirimidinų cheminę struktūrą.
Pirimidinai, būtent citozinas, timinas ir uracilas, yra sudaryti iš dviejų azoto atomų ir keturių anglies atomų, sudarančių šešių narių žiedą. Kiekvienas atomas turi savo skaičių nuo 1 iki 6.
Purinai (adeninas ir guaninas) susideda iš pirimidino ir imidazolo arba dviejų heterociklų. Purino bazės molekulę sudaro keturi azoto atomai ir penki anglies atomai. Kiekvienas atomas sunumeruotas nuo 1 iki 9.
Dėl azoto bazės ir pentozės liekanos derinio susidaro nukleozidas. Nukleotidas yra nukleozido ir fosfato grupės junginys.
Fosfodiesterio jungčių susidarymas
Svarbu suprasti klausimą, kaip nukleotidai susijungia į polipeptidinę grandinę ir sudaro nukleorūgšties molekulę. Taip atsitinka dėl vadinamųjų fosfodiesterio jungčių.
Dviejų nukleotidų sąveika suteikia dinukleotidą. Naujas junginys susidaro kondensacijos būdu, kai tarp vieno monomero fosfato liekanos ir kito pentozės hidroksi grupės susidaro fosfodiesterio jungtis.
Polinukleotido sintezė yra pakartotinis šios reakcijos pasikartojimas (kelis milijonus kartų). Polinukleotidinė grandinė yra sukurta formuojant fosfodiesterio ryšius tarp trečiojo ir penktojo cukrų anglies atomų (3C' ir 5C').
Polinukleotidų surinkimas yra sudėtingas procesas, vykstantis dalyvaujant fermentui DNR polimerazei, kuri užtikrina grandinės augimą tik iš vieno galo (3') su laisva hidroksilo grupe.
DNR molekulės struktūra
DNR molekulė, kaip ir baltymas, gali turėti pirminę, antrinę arba tretinę struktūrą.
Nukleotidų seka DNR grandinėje lemia jos pirminį susidarymą dėl vandenilinių jungčių, kurios yra pagrįstos komplementarumo principu. Kitaip tariant, dublio sintezės metu veikia tam tikras modelis: vienos grandinės adeninas atitinka kitos timiną, guaninas – citoziną ir atvirkščiai. Adenino ir timino arba guanino ir citozino poros susidaro dėl dviejų pirmuoju ir trijų paskutiniu atveju vandenilinių ryšių. Šis nukleotidų derinys suteikia stiprus ryšys grandinės ir vienodas atstumas tarp jų.
Žinodami vienos DNR grandinės nukleotidų seką, pagal komplementarumo arba papildymo principą, galite užbaigti antrąją.
Tretinę DNR struktūrą sudaro sudėtingi trimačiai ryšiai, todėl jos molekulė tampa kompaktiškesnė ir gali tilpti į mažą ląstelės tūrį. Pavyzdžiui, DNR ilgis coli yra didesnis nei 1 mm, o ląstelės ilgis yra mažesnis nei 5 mikronai.
Nukleotidų skaičius DNR, būtent jų kiekybinis santykis, paklūsta Chergaff taisyklei (purino bazių skaičius visada lygus pirimidino bazių skaičiui). Atstumas tarp nukleotidų yra pastovi vertė, lygi 0,34 nm, kaip ir jų molekulinė masė.
RNR molekulės struktūra
RNR atstovauja viena polinukleotidų grandinė, susidaranti tarp pentozės (šiuo atveju ribozės) ir fosfato liekanos. Jis yra daug trumpesnis nei DNR. Taip pat skiriasi nukleotidų azoto bazių rūšinė sudėtis. RNR vietoj timino pirimidino bazės naudojamas uracilas. Priklausomai nuo organizme atliekamų funkcijų, RNR gali būti trijų tipų.
Ribosominė (rRNR) – paprastai turi nuo 3000 iki 5000 nukleotidų. Kaip būtinas struktūrinis komponentas, jis dalyvauja formuojant aktyvųjį ribosomų centrą, kuriame vyksta vienas iš svarbiausių procesų ląstelėje - baltymų biosintezė.
. Transportas (tRNR) - susideda iš vidutiniškai 75 - 95 nukleotidų, atlieka norimos aminorūgšties perkėlimą į polipeptidų sintezės vietą ribosomoje. Kiekvienas tRNR tipas (mažiausiai 40) turi savo unikalią monomerų arba nukleotidų seką.
. Informacija (mRNR) – nukleotidų sudėtis labai įvairi. Perkelia genetinę informaciją iš DNR į ribosomas, veikia kaip baltymo molekulės sintezės matrica.
Nukleotidų vaidmuo organizme
Nukleotidai ląstelėje atlieka keletą svarbių funkcijų:
Jie naudojami kaip nukleorūgščių (purino ir pirimidino serijų nukleotidų) struktūriniai blokai;
. dalyvauti daugelyje medžiagų apykaitos procesų ląstelėje;
. yra ATP dalis - pagrindinis energijos šaltinis ląstelėse;
. veikia kaip redukuojančių ekvivalentų ląstelėse (NAD+, NADP+, FAD, FMN) nešėjai;
. atlieka bioreguliatorių funkciją;
. gali būti laikomi antraisiais tarpląstelinės reguliarios sintezės pasiuntiniais (pavyzdžiui, cAMP arba cGMP).
Nukleotidas yra monomerinis vienetas, sudarantis sudėtingesnius junginius – nukleino rūgštis, be kurių neįmanomas genetinės informacijos perdavimas, saugojimas ir dauginimasis. Laisvieji nukleotidai yra pagrindiniai komponentai, dalyvaujantys signalizacijos ir energijos procesuose, kurie palaiko normalų ląstelių ir viso kūno funkcionavimą.
Pradžia > Paskaita4 paskaita. Nukleino rūgštys. ATPNukleino rūgštys.Į
Ryžiai. . DNR struktūra
Nukleino rūgštys apima daug polimerų turinčius junginius, kurie hidrolizės metu suyra į purino ir pirimidino azoto bazes, pentozę ir fosforo rūgštį. Nukleino rūgštyse yra anglies, vandenilio, fosforo, deguonies ir azoto. Yra dvi nukleino rūgščių klasės: ribonukleino rūgštys (RNR) ir dezoksiribonukleino rūgštys (DNR). DNR struktūra ir funkcijos. DNR molekulė - heteropolimeras, kurio monomerai yra dezoksiribonukleotidai. Modelis erdvinė struktūra DNR molekulę dvigubos spiralės pavidalu 1953 m. pasiūlė J. Watsonas ir F. Crickas. Nobelio premija), šiam modeliui sukurti panaudojo M. Wilkinso, R. Franklino, E. Chargaffo darbus. DNR molekulę sudaro dvi polinukleotidinės grandinės, spirale susisukusios viena aplink kitą ir kartu aplink įsivaizduojamą ašį, t.y. yra dviguba spiralė (išimtis – kai kurie DNR turintys virusai turi viengrandę DNR). DNR dvigubos spiralės skersmuo yra 2 nm, atstumas tarp gretimų nukleotidų yra 0,34 nm, o viename spiralės posūkyje yra 10 bazinių porų. Molekulės ilgis gali siekti kelis centimetrus. Molekulinė masė – dešimtys ir šimtai milijonų. Bendras žmogaus ląstelės branduolio DNR ilgis yra apie 2 m. Eukariotinėse ląstelėse DNR sudaro kompleksus su baltymais ir turi specifinę erdvinę konformaciją. DNR monomeras - nukleotidas (dezoksiribonukleotidas)- susideda iš trijų medžiagų likučių: 1) azoto bazės, 2) penkių anglies monosacharido (dezoksiribozės) ir 3) fosforo rūgšties. Nukleino rūgščių azotinės bazės priklauso pirimidinų ir purinų klasėms. DNR pirimidininės bazės (jų molekulėje turi vieną žiedą) – timinas, citozinas. Purino bazės (turi du žiedus) – adeninas ir guaninas. O
Ryžiai. . DNR nukleotidų susidarymas
Nukleotidų susidarymas vyksta dviem etapais. Pirmajame etape dėl kondensacijos reakcijos nukleozidas yra azoto bazės ir cukraus kompleksas. Antrame etape nukleozidas fosforilinamas. Šiuo atveju tarp cukraus likučio ir fosforo rūgšties susidaro fosfoesterio jungtis. Taigi, nukleotidas yra nukleozidas, susietas su fosforo rūgšties liekana (pav.). Nukleotido pavadinimas kildinamas iš atitinkamos bazės pavadinimo. Nukleotidai ir azoto bazės yra žymimi Didžiosios raidės.
azotinis | vardas | Paskyrimas |
adeninas | Adenilas | |
Guaninas | Guanilas | |
Timinas | timidilas | Pav. Dinukleotidų susidarymas |
Citozinas | Cytidyl |
Ryžiai. . DNR
Tarp adenino ir timino susidaro du vandenilio ryšiai, o tarp guanino ir citozino – trys vandenilio ryšiai. Modelis, pagal kurį skirtingų DNR grandžių nukleotidai yra išsidėstę griežtai tvarkingai (adeninas – timinas, guaninas – citozinas) ir selektyviai jungiasi vienas su kitu, vadinamas komplementarumo principu.. Pažymėtina, kad J.Watsonas ir F.Crickas suprato papildomumo principą perskaitę E.Chargaffo kūrinius. E
Ryžiai. . Azoto bazių poravimas.
Chargaffas, studijavęs puiki sumaįvairių organizmų audinių ir organų mėginių, nustatė, kad bet kuriame DNR fragmente guanino likučių kiekis visada tiksliai atitinka citozino, o adenino – timino kiekį („Chargaffo taisyklė“), tačiau šio fakto paaiškinti negalėjo. Ši nuostata vadinama „Chargaffo taisykle“: A + GA = T; G \u003d C arba --- \u003d 1 C + TI Iš komplementarumo principo išplaukia, kad vienos grandinės nukleotidų seka lemia kitos grandinės nukleotidų seką. DNR grandinės antilygiagretus(priešingai), tai yra, skirtingų grandinių nukleotidai yra priešingomis kryptimis, todėl priešais 3 "vienos grandinės galas yra 5" kitos. DNR molekulė kartais lyginama su spiraliniais laiptais. Šių kopėčių „turėklai“ yra cukraus ir fosfato pagrindas (kintamos dezoksiribozės ir fosforo rūgšties likučiai); „žingsniai“ yra viena kitą papildančios azoto bazės.DNR funkcija yra saugojimas paveldima informacija.DNR padvigubėjimas.DNR replikacija- savaiminio padvigubėjimo procesas, pagrindinė DNR molekulės savybė. Replikacija priklauso matricos sintezės reakcijų kategorijai ir apima fermentus. Veikiant fermentams, DNR molekulė išsivynioja ir aplink kiekvieną grandinę, veikiančią kaip šabloną, pagal komplementarumo ir antiparaleliškumo principus užbaigiama nauja grandinė. Taigi kiekvienoje dukterinėje DNR viena grandinė yra pagrindinė grandinė, o antroji grandinė yra naujai susintetinta, šis sintezės būdas vadinamas pusiau konservatyvus„Statybinė medžiaga“ ir energijos šaltinis replikacijai yra dezoksiribonukleozidų trifosfatai (ATP, TTP, GTP, CTP), kuriuose yra trys fosforo rūgšties likučiai. Kai į polinukleotidų grandinę įtraukiami dezoksiribonukleozidų trifosfatai, atskiriamos dvi galinės fosforo rūgšties liekanos, o išsiskyrusi energija panaudojama fosfodiesterio ryšiui tarp nukleotidų sudaryti.
Pav. DNR replikacija.
Replikacijoje dalyvauja šie fermentai: 1) helikazės („išvynioja“ DNR); 2) destabilizuojančius baltymus; 3) DNR topoizomerazės (supjaustytos DNR); 4) DNR polimerazės (parenka dezoksiribonukleozidų trifosfatus ir juos komplementariai prijungia prie DNR šabloninės grandinės); 5) RNR primazės (sudaro RNR pradmenis, pradmenis); 6) DNR ligazės (siūti DNR fragmentus). Helikazių pagalba tam tikruose regionuose DNR išsisukinėja, vienagrandės DNR sritis suriša destabilizuojantys baltymai, susidaro replikacijos šakutė. Esant 10 nukleotidų porų neatitikimui (vienas spiralės posūkis), DNR molekulė turi visiškai apsisukti aplink savo ašį. Kad išvengtų šio sukimosi, DNR topoizomerazė nupjauna vieną DNR grandinę, kuri leidžia jai suktis aplink antrąją grandinę. DNR polimerazė gali prijungti nukleotidą tik prie ankstesnio nukleotido dezoksiribozės 3" anglies, todėl šis fermentas gali judėti palei šabloninę DNR tik viena kryptimi: nuo 3" galo iki 5" šio šablono DNR galo. Kadangi motinos DNR grandinės yra antilygiagrečios, tai skirtingose jos grandinėse dukterinių polinukleotidų grandinių surinkimas vyksta skirtingais būdais ir priešingomis kryptimis. pirmaujantis. Ant grandinės "5"-3" - su pertraukomis, fragmentais ( Okazaki fragmentai), kurios, užbaigus replikaciją DNR ligazėmis, susilieja į vieną grandinę; ši vaikų grandinė bus vadinama atsilieka(atsilieka).DNR polimerazės ypatybė yra ta, kad ji gali pradėti savo darbą tik turėdama „sėklą“ (pradmenį). Pradmenų vaidmenį atlieka trumpos RNR sekos, suformuotos dalyvaujant fermentui RNR primazės ir suporuotas su matricine DNR. Pasibaigus polinukleotidinių grandinių surinkimui, RNR pradmenys pašalinami ir pakeičiami DNR nukleotidais kita DNR polimeraze.Prokariotuose ir eukariotuose replikacija vyksta panašiai. DNR sintezės greitis prokariotuose yra daug didesnis (1000 nukleotidų per sekundę) nei eukariotuose (100 nukleotidų per sekundę). Replikacija vienu metu prasideda keliose DNR molekulės srityse, kurios turi specifinę nukleotidų seką ir yra vadinamos. ištakų(anglų kilmė – pradžia). DNR gabalėlis iš vienos replikacijos pradžios į kitą sudaro replikacijos vienetą – replikoną.
Ryžiai. . DNR replikacijos fermentai:
1 - helikazės; 2 - destabilizuojantys baltymai; 3 – pirmaujanti DNR grandinė; 4 - Okazaki fragmento sintezė; 5 - pradmuo pakeičiamas DNR nukleotidais, o fragmentai yra sujungti ligazėmis; 6 - DNR polimerazė; 7 - RNR primazė, sintetina RNR pradmenį; 8 - RNR pradmuo; 9 – Okazaki fragmentas; 10 - ligazė, jungianti Okazaki fragmentus; 11 – topoizomeras, pjaunantis vieną iš DNR grandinių.
R
Ryžiai. DNR replikonai
Eplikacija vyksta prieš ląstelių dalijimąsi. Dėl šio DNR gebėjimo paveldima informacija perduodama iš motininės ląstelės į dukterines ląsteles. Remontas(„remontas“) yra DNR nukleotidų sekos pažeidimo taisymo procesas. Jį atlieka specialios ląstelės fermentų sistemos (remontiniai fermentai). DNR struktūros taisymo procese galima išskirti šiuos etapus: 1) DNR taisančios nukleazės atpažįsta ir pašalina pažeistą vietą, todėl DNR grandinėje susidaro plyšys; 2) DNR polimerazė užpildo šią spragą, nukopijuodama informaciją iš antrosios („gerosios“) grandinės; 3) DNR ligazė „sujungia“ nukleotidus, užbaigdama taisymą.
Ryžiai. . RNR struktūra
Ribonukleino rūgštys RNR yra heteropolimero molekulė, kurios monomerai yra ribonukleotidai. Skirtingai nei DNR, RNR formuoja ne dvi, o viena polinukleotidų grandinė (išimtis – kai kurie RNR turintys virusai turi dvigrandę RNR). RNR nukleotidai gali sudaryti vandenilinius ryšius vienas su kitu, bet tai yra vidinis, o ne tarpgrindinis ryšys.RNR grandinės yra daug trumpesnės nei DNR grandinės. RNR monomeras – nukleotidas (ribonukleotidas) – susideda iš trijų medžiagų likučių: 1) azoto bazės, 2) penkių anglies monosacharido (ribozės) ir 3) fosforo rūgšties. Azotinės RNR bazės taip pat priklauso pirimidinų ir purinų klasėms. RNR pirimidino bazės uracilas, citozinas, purino bazės - adeninas ir guaninas. AT
Ryžiai. . tRNR
Yra trys RNR tipai: 1) informacinė (matrica) RNR - mRNR (mRNR), 2) pernešanti RNR - tRNR, 3) ribosominė RNR - rRNR. Visų tipų RNR yra neišsišakoję polinukleotidai, turi specifinę erdvinę konformaciją ir dalyvauja baltymų sintezės procesuose. Informacija apie visų tipų RNR struktūrą yra saugoma DNR. RNR sintezės DNR šablone procesas vadinamas transkripcija. Perkelkite RNR- paprastai turi nuo 76 iki 85 nukleotidų; molekulinė masė – 25 000-30 000. tRNR sudaro apie 10 % viso RNR kiekio ląstelėje. tRNR yra atsakinga už aminorūgščių transportavimą į baltymų sintezės vietą, į ribosomas. Ląstelėje randama apie 30 tRNR tipų, kiekvienas iš jų turi tik jai būdingą nukleotidų seką. Tačiau visos tRNR turi keletą intramolekulinių komplementarių sričių, dėl kurių tRNR įgauna dobilo lapo konformaciją – kompaktiškos struktūros susidarymas dėl antrinės struktūros spiralizuotų pjūvių sąveikos. Bet kuri tRNR turi kilpą kontaktui su ribosoma, antikodono kilpą su antikodonu, kilpą kontaktui su fermentu ir akceptoriaus kamieną. Aminorūgštis yra prijungta prie akceptoriaus kamieno 3 "galo. Antikodonas - trys nukleotidai, kurie "atpažįsta" mRNR kodoną. Reikia pabrėžti, kad konkreti tRNR gali transportuoti griežtai apibrėžtą aminorūgštį, atitinkančią jos antikodoną. -sintetazė. Ribosominė RNR- turi 3000-5000 nukleotidų. rRNR sudaro 80-85% viso RNR kiekio ląstelėje. Kartu su ribosomų baltymais rRNR sudaro ribosomas – organelius, kurie vykdo baltymų sintezę. Eukariotinėse ląstelėse rRNR sintezė vyksta branduolyje. Informacinė RNR skyrėsi pagal nukleotidų kiekį ir molekulinę masę (iki 30 000 nukleotidų). MRNR dalis sudaro iki 5% viso RNR kiekio ląstelėje. iRNR funkcijos yra genetinės informacijos perkėlimas iš DNR į ribosomas; matrica baltymo molekulės sintezei; baltymo molekulės pirminės struktūros aminorūgščių sekos nustatymas. ATP, PABAIGTA + , NADP + , FAD.Adenozino trifosforo rūgštis (ATP) – universalus šaltinis ir pagrindinis energijos kaupiklis gyvose ląstelėse. ATP yra visose augalų ir gyvūnų ląstelėse. ATP kiekis vidutiniškai siekia 0,04% (nuo neapdorotos ląstelės masės), didžiausias ATP kiekis (0,2-0,5%) randamas griaučių raumenyse. Ląstelėje ATP molekulė sunaudojama per minutę po jos susidarymo. Žmonėms ATP kiekis lygus masei kūnas, formuojamas ir sunaikinamas kas 24 valandas.ATP yra mononukleotidas, susidedantis iš azoto bazės (adenino), ribozės ir trijų fosforo rūgšties likučių. Kadangi ATP yra ne vienas, o trys fosforo rūgšties likučiai, jis priklauso ribonukleozido trifosfatas.Daugeliui ląstelių, atliekamų darbo rūšių, naudojama ATP hidrolizės energija. Tuo pačiu metu, kai yra atskilusi galinė fosforo rūgšties likutis, ATP pereina į ADP (adenozino difosforo rūgštį), o kai atsiskiria antra fosforo rūgšties liekana, į AMP (adenozino monofosforo rūgštį). Išeiti nemokama energija atskyrus ir galinę, ir antrąją fosforo rūgšties likučius, yra apie 30,6 kJ/mol. Trečiosios fosfatų grupės skilimą lydi tik 13,8 kJ/mol išsiskyrimas. Ryšiai tarp galinės ir antrosios, antrosios ir pirmosios fosforo rūgšties liekanų vadinamos makroerginis(didelės energijos).ATP atsargos nuolat pildomos. Visų organizmų ląstelėse vyksta ATP sintezė fosforilinimas, t.y. fosforo rūgšties pridėjimasį ADP. Fosforilinimas vyksta skirtingo intensyvumo kvėpavimo (mitochondrijos), glikolizės (citoplazmos), fotosintezės (chloroplastų) metu.
Ryžiai. ATP hidrolizė
ATP yra pagrindinė grandis tarp procesų, kuriuos lydi energijos išsiskyrimas ir kaupimas, ir procesų, kuriems reikia energijos. Be to, ATP kartu su kitais ribonukleozidų trifosfatais (GTP, CTP, UTP) yra RNR sintezės substratas.Be ATP, yra ir kitų molekulių su makroerginiais ryšiais – UTP (uridino trifosforo rūgštis), GTP (guanozintrifosforo rūgštis). ), CTP (citidino trifosforo rūgštis), energija, naudojama baltymų (GTP), polisacharidų (UTP), fosfolipidų (CTP) biosintezei. Bet visi jie susidaro dėl ATP energijos.Be mononukleotidų, svarbus vaidmuo metabolinėse reakcijose žaidžia dinukleotidai (NAD +, NADP +, FAD), priklausantys kofermentų grupei (organinės molekulės, kurios kontaktuoja su fermentu tik reakcijos metu). NAD + (nikotinamido adenino dinukleotidas), NADP + (nikotinamido adenino dinukleotido fosfatas) yra dinukleotidai, kuriuose yra dvi azotinės bazės – adeninas ir nikotino rūgšties amidas – vitamino PP darinys, dvi ribozės liekanos ir dvi fosforo rūgšties likučiai. Jei ATP yra universalus energijos šaltinis, tada AUKŠČIAU + ir NADP + - universalūs akceptoriai, ir jų atkurtos formos – NADH ir NADPH – universalūs donorai redukcijos ekvivalentai (du elektronai ir vienas protonas). Azoto atomas, kuris yra nikotino rūgšties amido liekanos dalis, yra keturvalentinis ir turi teigiamą krūvį ( AUKŠČIAU + ). Ši azotinė bazė lengvai prijungia du elektronus ir vieną protoną (t. y. redukuojasi) tose reakcijose, kuriose, dalyvaujant dehidrogenazės fermentams, du vandenilio atomai atitrūksta nuo substrato (antrasis protonas patenka į tirpalą): Substratas-H 2 + NAD + substratas + NADH + H +
Ryžiai. . Dinukleotidų NAD + ir NADP + molekulės struktūra.
A – fosfatinės grupės prijungimas prie ribozės liekanos NAD molekulėje. B - dviejų elektronų ir vieno protono (H - anijono) prijungimas prie NAD +.
Atvirkštinėse reakcijose fermentai, oksiduojasi NADH arba NADPH, atkurti substratus prie jų prijungiant vandenilio atomus (antrasis protonas gaunamas iš tirpalo). FAD – flavino adenino dinukleotidas- vitamino B2 darinys (riboflavinas) taip pat yra dehidrogenazių kofaktorius, bet FAD prijungia du protonus ir du elektronus, atsigauna prie FADH 2 .Pagrindiniai terminai ir sąvokos 1. DNR nukleotidas. 2. Purino ir pirimidino azoto bazės. 3. DNR nukleotidų grandinių antiparaleliškumas. 4. Komplementarumas. 5. Pusiau konservatyvus DNR replikacijos būdas. 6. Pirmaujančios ir atsiliekančios DNR nukleotidų grandinės. 7. Replikonas. 8. Reparacija. 9. RNR nukleotidas. 10. ATP, ADP, AMP. 11. OVER +, NADP +. 12. MODYMAS. Esminiai peržiūros klausimai
DNR nukleotidų sujungimas į vieną grandinę.
DNR polinukleotidinių grandinių jungtis tarpusavyje.
DNR matmenys: ilgis, skersmuo, vieno apsisukimo ilgis, atstumas tarp nukleotidų.
Chargaffo taisyklės, D. Watsono ir F. Cricko kūrinių reikšmė.
DNR replikacija. Replikaciją užtikrinantys fermentai: helikazės, topoizomerazės, primazės, DNR polimerazės; ligazės.
RNR struktūra.
RNR rūšys, jų skaičius, dydis ir funkcija.
ATP savybės.
NAD +, NADP +, FAD charakteristikos.
Lipidai– Tai organinės medžiagos, kurios netirpsta vandenyje, o tirpsta organiniuose tirpikliuose.
Lipidai skirstomi į:
1. Riebalai ir aliejai (trihidroalkoholinio glicerolio ir riebalų rūgščių esteriai). Riebalų rūgštys yra sočiosios (palmitino, stearino, arachido) ir nesočiosios (oleino, linolo, linoleno). Aliejuose nesočiųjų riebalų rūgščių dalis yra didesnė, todėl kambario temperatūroje jų yra skysta būsena. Poliarinių gyvūnų riebaluose, palyginti su atogrąžų gyvūnais, taip pat yra daugiau nesočiųjų riebalų rūgščių.
2. Lipoidai (į riebalus panašios medžiagos). Tai: a) fosfolipidai, b) riebaluose tirpūs vitaminai (A, D, E, K), c) vaškai, d) paprasti lipidai, kuriuose nėra riebalų rūgščių: steroidai (cholesterolis, antinksčių hormonai, lytiniai hormonai) ir terpenai. ( giberelinai – augalų augimo hormonai, karotenoidai – fotosintetiniai pigmentai, mentolis).
Fosfolipidai turi poliarines galvutes (hidrofilines sritis) ir nepolines uodegas (hidrofobines sritis). Dėl šios struktūros jie atlieka svarbų vaidmenį formuojant biologines membranas.
Lipidų funkcijos:
1) energija – riebalai yra energijos šaltinis ląstelėje. Padalijus 1 gramą išsiskiria 38,9 kJ energijos;
2) struktūriniai (statiniai) – fosfolipidai yra biologinių membranų dalis;
3) apsauginis ir šilumą izoliuojantis – poodinis riebalinis audinys, saugo organizmą nuo hipotermijos ir traumų;
4) saugojimas - riebalai sudaro maistinių medžiagų atsargas, kaupiamos gyvūnų riebalinėse ląstelėse ir augalų sėklose;
5) reguliaciniai – steroidiniai hormonai dalyvauja medžiagų apykaitos reguliavime organizme (antinksčių žievės hormonai, lytiniai hormonai).
6) vandens šaltinis – oksiduojantis 1 kg riebalų susidaro 1,1 kg vandens. Jį naudoja dykumos gyvūnai, todėl kupranugaris gali negerti 10-12 dienų.
Angliavandeniai - sudėtingų organinių medžiagų, kurių bendroji formulė yra Cn(H2O)m. Jie sudaryti iš anglies, vandenilio ir deguonies. Gyvūnų ląstelėse jų yra 1-2%, o augalų ląstelėse iki 90% sausųjų medžiagų masės.
Angliavandeniai skirstomi į monosacharidus, oligosacharidus ir polisacharidus.
Monosacharidai, priklausomai nuo anglies atomų skaičiaus, skirstomi į triozes (C3), tetrozes (C4), pentozes (C5), heksozes (C6) ir kt. Svarbų vaidmenį ląstelės gyvenime atlieka:
1) Pentozės. Ribozė ir dezoksiribozė yra nukleorūgščių sudedamosios dalys.
2) Heksozės: gliukozė, fruktozė, galaktozė. Fruktozė randama daugelyje vaisių ir medaus, o tai prisideda prie jų saldaus skonio. Gliukozė yra pagrindinė energijos medžiaga ląstelėje metabolizmo metu. Galaktozė yra pieno cukraus (laktozės) dalis.
D:\Program Files\Physicon\Open Biology 2.6\content\3DHTML\08010203.htm
Maltozė
Oligosacharidų molekulės susidaro polimerizuojant 2-10 monosacharidų. Sujungus du monosacharidus, susidaro disacharidai: sacharozė, susidedanti iš gliukozės ir fruktozės molekulių; laktozė, susidedanti iš gliukozės ir galaktozės molekulių; Maltozė sudaryta iš dviejų gliukozės molekulių. Oligosachariduose ir polisachariduose monomerų molekulės yra sujungtos glikozidiniais ryšiais.
Polisacharidai susidaro polimerizuojant daugybę monosacharidų. Polisacharidai apima glikogeną (pagrindinę gyvūnų ląstelių saugojimo medžiagą); krakmolas (pagrindinė augalų ląstelių saugojimo medžiaga); celiuliozė (randama augalų ląstelių sienelėse), chitinas (randama grybų ląstelių sienelėje). Glikogeno, krakmolo ir celiuliozės monomeras yra gliukozė.
D:\Program Files\Physicon\Open Biology 2.6\content\3DHTML\08010208.htmCellulose
Angliavandenių funkcijos:
1) energija – angliavandeniai yra pagrindinis ląstelės energijos šaltinis. Padalijus 1 gramą angliavandenių išsiskiria 17,6 kJ energijos.
2) struktūrinis (konstrukcinis) – iš celiuliozės statomi augalų ląstelių apvalkalai.
3) saugojimas – polisacharidai tarnauja kaip rezervinė maistinė medžiaga.
Voverės yra biologiniai polimerai, kurių monomerai yra aminorūgštys. Baltymai yra labai svarbūs ląstelių gyvybei. Jie sudaro 50–80% sausosios medžiagos gyvūnų ląstelė. Baltymuose yra 20 skirtingų aminorūgščių. Aminorūgštys skirstomos į keičiamąsias, kurias galima sintetinti žmogaus organizme, ir nepakeičiamas (metioninas, triptofanas, lizinas ir kt.). Žmogaus organizmas negali susintetinti nepakeičiamų aminorūgščių, jos turi būti gaunamos su maistu.
Amino rūgštis
Priklausomai nuo radikalo savybių, aminorūgštys skirstomos į tris grupes: nepolines, polines įkrautas ir polines neįkrautas.
Aminorūgštys yra sujungtos NH-CO ryšiu (kovalentinis, peptidinis ryšys). Kelių aminorūgščių junginiai vadinami peptidais. Pagal jų skaičių išskiriami di-, tri-, oligo- arba polipeptidai. Paprastai baltymuose yra 300-500 aminorūgščių liekanų, tačiau yra ir didesnių, kuriuose yra iki kelių tūkstančių aminorūgščių. Baltymų skirtumus lemia ne tik aminorūgščių sudėtis ir skaičius, bet ir jų kaitos polipeptidinėje grandinėje seka. Baltymų molekulių organizavimo lygiai:
1) pirminė struktūra yra aminorūgščių seka polipeptidinėje grandinėje. Aminorūgštys yra sujungtos peptidiniais ryšiais. Pirminė struktūra yra būdinga kiekvienam baltymui ir yra nulemta aminorūgščių sekos, užkoduotos DNR. Tik pakeitimas
viena aminorūgštis lemia baltymo funkcijų pasikeitimą.
2) antrinė konstrukcija susukama į spiralę (α - spiralė) arba klojama akordeono pavidalu (β — sluoksnis) polipeptidinė grandinė. Antrinę struktūrą palaiko vandeniliniai ryšiai.
3) tretinė struktūra – erdvėje padėta spiralė, formuojanti rutuliuką arba fibrilę. Baltymas yra aktyvus tik tretinės struktūros pavidalu. Jį palaiko disulfidiniai, vandenilio, hidrofobiniai ir kiti ryšiai.
4) ketvirtinė struktūra – susidaro jungiant kelis baltymus su pirmine, antrine ir tretine struktūromis. Pavyzdžiui, kraujo baltymas hemoglobinas susideda iš keturių globino baltymų molekulių ir nebaltyminės dalies, kuri vadinama hemu.
Baltymai yra paprasti (baltymai) arba kompleksiniai (baltymai). Paprasti baltymai susideda tik iš aminorūgščių. Sudėtinguose, be aminorūgščių, yra ir kitų cheminių junginių (pavyzdžiui: lipoproteinai, glikoproteinai, nukleoproteinai, hemoglobinas ir kt.).
Kai baltymas yra veikiamas įvairių cheminių medžiagų, aukštos temperatūros suardoma baltymų struktūra. Šis procesas vadinamas denatūravimu. Denatūracijos procesas kartais būna grįžtamas, tai yra, gali įvykti spontaniškas baltymo struktūros atstatymas – renatūracija. Renatūracija galima, kai išsaugoma pirminė baltymo struktūra.
Baltymų funkcijos:
1. Struktūrinė (statybinė) funkcija – baltymai yra visų ląstelių membranų ir ląstelių organelių dalis.
2. Katalizinis (fermentinis) – fermentiniai baltymai pagreitina chemines reakcijas ląstelėje.
3. Motorinis (sutraukiamasis) – baltymai dalyvauja visų tipų ląstelių judesiuose. Taigi raumenų susitraukimą užtikrina susitraukiantys baltymai: aktinas ir miozinas.
4. Transportas – transportuojami baltymai cheminių medžiagų. Taigi baltymas hemoglobinas perneša deguonį į organus ir audinius.
5. Apsauginiai – kraujo baltymų antikūnai (imunoglobulinai) atpažįsta organizmui svetimus antigenus ir prisideda prie jų naikinimo.
6. Energija – baltymai yra energijos šaltinis ląstelėje. Suskaidžius 1 gramą baltymų išsiskiria 17,6 kJ energijos.
7. Reguliuojantis – baltymai dalyvauja medžiagų apykaitos reguliavime organizme (hormonai insulinas, gliukagonas).
8. Receptorius – baltymai yra receptorių darbo pagrindas.
9. Sandėliavimas – albumino baltymai yra rezerviniai organizmo baltymai (kiaušinio baltyme yra ovalbumino, piene – laktalbumino).
Publikavimo data: 2014-11-19; Skaityta: 1228 | Puslapio autorių teisių pažeidimas
studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018. (0,003 s) ...
Nukleino rūgštys biologinė reikšmė
Nukleino rūgštys
DNR nukleotido sandara
RNR nukleotido sandara
RNR molekulė yra viena nukleotidų grandinė, savo struktūra panaši į vieną DNR grandinę.
Lipidų sudėtis, savybės ir funkcijos organizme
Tik vietoj dezoksiribozės RNR yra kitas angliavandenis – ribozė (iš čia ir pavadinimas), o vietoj timino – uracilas.
papildančios poros.
Šiuo būdu, papildomumo principas
G ≡ C G ≡ C
replikacija kompensacijas.
Adenozino fosforo rūgštys – a a a
ATP molekulės struktūra:
ATP ADP + P + E
ADP AMP + F + E,
makroerginės obligacijos
PERŽIŪRĖTI DAUGIAU:
Biologijoje santrumpa ATP reiškia organinę medžiagą (monomerą). adenozino trifosfatas(adenozino trifosforo rūgštis). Pagal cheminę struktūrą tai yra nukleozidų trifosfatas. ATP sudaro ribozė, adeninas, trys fosforo rūgšties liekanos.
Lipidai. Kas yra lipidai? Lipidų klasifikacija. Lipidų apykaita organizme ir jų biologinis vaidmuo
Fosfatai yra sujungti nuosekliai. Šiuo atveju paskutiniai du yra vadinamasis makroerginis ryšys, kurio nutrūkimas suteikia ląstelei daug energijos. Taigi ATP veikia ląstelėje energetinė funkcija.
Dauguma ATP molekulių susidaro reakcijų metu mitochondrijose ląstelinis kvėpavimas. Ląstelėse vyksta nuolatinė daugybės adenozino trifosforo rūgšties molekulių sintezė ir skaidymas.
Fosfatų grupių skilimas daugiausia vyksta dalyvaujant fermentui ATPazės ir yra hidrolizės reakcija (vandens pridėjimas):
ATP + H2O = ADP + H3PO4 + E,
kur E – išsiskirianti energija, kuri patenka į įvairius ląstelių procesus (kitų organinių medžiagų sintezę, jų transportavimą, organelių ir ląstelių judėjimą, termoreguliaciją ir kt.). Įvairių šaltinių duomenimis, išsiskiriančios energijos kiekis svyruoja nuo 30 iki 60 kJ/mol.
ADP yra adenozino difosfatas, kuriame jau yra dvi fosforo rūgšties liekanos. Dažniausiai į jį vėl pridedamas fosfatas, kad susidarytų ATP:
ADP + H3PO4 = ATP + H2O - E.
Ši reakcija vyksta absorbuojant energiją, kuri kaupiasi dėl daugelio fermentinių reakcijų ir jonų transportavimo procesų (daugiausia matricoje ir vidinėje mitochondrijų membranoje). Galiausiai energija kaupiasi fosfatų grupėje, prijungtoje prie ADP.
Tačiau kitas fosfatas, surištas makroerginiu ryšiu, gali būti atskirtas nuo ADP ir susidaro AMP (adenozino monofosfatas). AMP yra RNR dalis. Taigi kita adenozino trifosforo rūgšties funkcija yra ta, kad ji yra daugelio organinių junginių sintezės žaliavų šaltinis.
Taigi ATP struktūrinės ypatybės, jo funkcinis naudojimas tik kaip energijos šaltinis medžiagų apykaitos procesuose, leidžia ląstelėms turėti vieną ir universalią cheminės energijos priėmimo sistemą.
Susijęs straipsnis: Energijos metabolizmo etapai
Priklausomai nuo to, kuris angliavandenis yra nukleotido dalis, yra dviejų tipų nukleorūgštys:
1. Dezoksiribonukleino rūgštyje (DNR) yra dezoksiribozės. DNR makromolekulė susideda iš 25-30 tūkstančių ar daugiau nukleotidų. DNR nukleotido sudėtis apima: dezoksiribozę, fosforo rūgšties liekanas (H3PO4), vieną iš keturių azoto bazių (adenino, guanino, citozino, timino).
2. Ribonukleino rūgštyje (RNR) yra ribozės. RNR makromolekulę sudaro 5-6 tūkstančiai nukleotidų. RNR nukleotidą sudaro: ribozė, fosforo rūgšties liekanos, viena iš keturių azoto bazių (adeninas, guaninas, citozinas, uracilas).
DNR ir RNR monomeras susideda iš keturių tipų nukleotidų, kurie vienas nuo kito skiriasi tik azotine baze. Nukleotidai yra sujungti polimero grandine. Pagrindinę polimero grandinę sudaro angliavandeniai ir fosforo rūgštis. Purino ir pirimidino bazės nėra įtrauktos į polimero grandinę. Be to, mononukleotidai yra sujungti vienas su kitu diesterio tilteliais: tarp OH-angliavandenio vieno nukleotido C3 padėtyje ir OH-angliavandenio gretimo nukleotido C5 padėtyje.
Nukleino rūgštims būdinga pirminė ir antrinė struktūra. Nukleino rūgščių biologinę funkciją organizme lemia pirminė struktūra, t.y., keturių į jas įtrauktų nukleotidų tipų kaitos seka.
Apsvarstykite antrinę nukleorūgščių struktūrą naudodami DNR kaip pavyzdį.
Lipidai. Angliavandeniai. Voverės
DNR makromolekulės yra dviguba spiralė, susidedanti iš dviejų polinukleotidų grandinių. Kiekvienos polinukleotidinės grandinės fosforo rūgšties ir dezoksiribozės liekanos yra išorinės spiralės dalies paviršiuje, o azoto junginiai yra viduje. Dviejų grandinių azotinės bazės yra sujungtos vandenilio ryšiais ir palaiko antrinę struktūrą. Vandenilio jungtis susidaro tarp adenino ir timino, tarp guanino ir citozino.
Biologinis nukleorūgščių vaidmuo. Jie atlieka paveldimos informacijos saugojimą ir perdavimą, taip pat nustato būtinų baltymų sintezę ląstelėje ir jos reguliavimą. Taigi DNR iš ląstelės branduolio siunčia savo RNR vykdytojus, suteikdama jiems reikiamą informaciją į citoplazmą – baltymų sintezės vietą.
ATP (adenozino trifosfatas) yra nukleotidas, susidedantis iš angliavandenių (ribozės), trijų fosforo rūgšties molekulių ir adenino. Kai hidrolizuojamas cheminis ryšys tarp antrosios ir trečiosios ATP fosfatų grupių, išsiskiria energija. Tai išskiria energiją ir paverčia ATP į adenozino difosfatą (ADP).
Jei reikia sukurti energijos rezervą ląstelėje, tada atvirkštinis procesas fosfatų grupės pridėjimas ir ADP pavertimas ATP. Taigi ATP gali kaupti energiją ir ją išleisti. Todėl ATP plačiai naudojamas medicinoje kaip vaistas, skatinantis medžiagų apykaitos procesus miokarde, prisidedantis prie geresnio deguonies pasisavinimo.
Paskelbimo data: 2015-02-18; Skaityta: 2279 | Puslapio autorių teisių pažeidimas
studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018. (0,001 s) ...
Nukleino rūgštys. ATP
Nukleino rūgštys(iš lot. nucleus – branduolys) – rūgštys, pirmą kartą atrastos tiriant leukocitų branduolius; 1868 m. atrado I. F. Miescheris, Šveicarijos biochemikas. biologinė reikšmė nukleorūgštys – paveldimos informacijos saugojimas ir perdavimas; jie būtini gyvybei palaikyti ir ją atgaminti.
Nukleino rūgštys
DNR nukleotidas ir RNR nukleotidas turi panašumų ir skirtumų.
DNR nukleotido sandara
RNR nukleotido sandara
DNR molekulė yra dvigubos spiralės grandinė.
RNR molekulė yra viena nukleotidų grandinė, savo struktūra panaši į vieną DNR grandinę. Tik vietoj dezoksiribozės RNR yra kitas angliavandenis – ribozė (iš čia ir pavadinimas), o vietoj timino – uracilas.
Dvi DNR grandinės yra sujungtos viena su kita vandeniliniais ryšiais. Šiuo atveju pastebimas svarbus modelis: priešinga azoto bazei adeninas A vienoje grandinėje yra azoto bazės timinas T kitoje grandinėje, o citozinas C visada yra priešais guaniną G. Šios bazių poros vadinamos papildančios poros.
Šiuo būdu, papildomumo principas(iš lot. komplementum – papildymas) reiškia, kad kiekviena azotinė bazė, įtraukta į nukleotidą, atitinka kitą azoto bazę. Yra griežtai apibrėžtos bazių poros (A - T, G - C), šios poros yra specifinės. Tarp guanino ir citozino yra trys vandenilio ryšiai, o tarp adenino ir timino DNR nukleotide susidaro du vandenilio ryšiai, o RNR – tarp adenino ir uracilo.
Vandeniliniai ryšiai tarp nukleotidų azotinių bazių
G ≡ C G ≡ C
Dėl to bet kuriame organizme adenilo nukleotidų skaičius yra lygus timidilo skaičiui, o guanilo nukleotidų skaičius yra lygus citidilo skaičiui. Dėl šios savybės nukleotidų seka vienoje grandinėje lemia jų seką kitoje. Šis gebėjimas selektyviai sujungti nukleotidus vadinamas komplementarumu, ir ši savybė yra naujų DNR molekulių susidarymo pagrindas, remiantis pradine molekule (replikacija, t. y. padvigubėjimas).
Taigi, kiekybiniam azoto bazių kiekiui DNR taikomos tam tikros taisyklės:
1) Adenino ir guanino suma lygi citozino ir timino sumai A + G = C + T.
2) Adenino ir citozino suma lygi guanino ir timino sumai A + C = G + T.
3) Adenino kiekis lygus timino kiekiui, guanino kiekis lygus citozino kiekiui A = T; G = C.
Pasikeitus sąlygoms, DNR, kaip ir baltymai, gali denatūruotis, o tai vadinama tirpimu.
DNR pasižymi unikaliomis savybėmis: gebėjimas savaime padvigubėti (replikacija, reduplikacija) ir gebėjimas save pataisyti (repairuoti). replikacija užtikrina tikslų informacijos, kuri buvo įrašyta pirminėje molekulėje, atkūrimą dukterinėse molekulėse. Tačiau kartais replikacijos proceso metu įvyksta klaidų. DNR molekulės gebėjimas ištaisyti klaidas, atsirandančias jos grandinėse, tai yra atkurti teisingą nukleotidų seką, vadinamas kompensacijas.
DNR molekulės daugiausia randamos ląstelių branduoliuose ir nedidelis kiekis mitochondrijose bei plastiduose – chloroplastuose. DNR molekulės yra paveldimos informacijos nešėjos.
Struktūra, funkcijos ir lokalizacija ląstelėje. Yra trys RNR tipai. Pavadinimai siejami su atliekamomis funkcijomis:
RNR | Vieta ląstelėje | Funkcijos |
Ribosominė RNR (rRNR) yra didžiausia RNR, susidedanti iš 3–5 tūkstančių nukleotidų. | Ribosomos | Struktūrinė (rRNR kartu su baltymo molekule sudaro ribosomą) |
Pernešimo RNR (tRNR) yra mažiausia RNR, susidedanti iš 80-100 nukleotidų. Organinės medžiagos – angliavandeniai, baltymai, lipidai, nukleino rūgštys, ATP |
Citoplazma | Aminorūgščių perkėlimas į ribosomas – baltymų sintezės vieta, kodono atpažinimas mRNR |
Messenger, arba pasiuntinio RNR (mRNR) - RNR, susidedanti iš 300 - 3000 nukleotidų. | branduolys, citoplazma | Genetinės informacijos perkėlimas iš DNR į baltymų sintezės vietą – ribosomas, yra statomos baltymo molekulės (polipeptido) matrica. |
Nukleino rūgščių lyginamosios charakteristikos
Adenozino fosforo rūgštys – a denozino trifosforo rūgštis (ATP), a denozino difosforo rūgštis (ADP), a denozino monofosforo rūgštis (AMP).
Kiekvienos ląstelės citoplazmoje, taip pat mitochondrijose, chloroplastuose ir branduoliuose yra adenozino trifosfato (ATP). Jis aprūpina energiją daugumai ląstelėje vykstančių reakcijų. ATP pagalba ląstelė sintetina naujas baltymų, angliavandenių, riebalų molekules, vykdo aktyvų medžiagų pernešimą, įveikia žvynelius ir blakstienas.
ATP struktūra yra panaši į adenino nukleotidą, kuris yra RNR dalis, tik vietoj vienos fosforo rūgšties ATP yra trys fosforo rūgšties liekanos.
ATP molekulės struktūra:
Nestabilus cheminiai ryšiai, kurios yra susijusios su ATP esančiomis fosforo rūgšties molekulėmis, yra labai turtingos energijos. Nutrūkus šiems ryšiams, išsiskiria energija, kurią kiekviena ląstelė naudoja gyvybiniams procesams užtikrinti:
ATP ADP + P + E
ADP AMP + F + E,
kur F yra fosforo rūgštis H3PO4, E yra išsiskyrusi energija.
Energijos turtingi cheminiai ryšiai ATP tarp fosforo rūgšties likučių vadinami makroerginės obligacijos. Vienos fosforo rūgšties molekulės skilimą lydi energijos išsiskyrimas – 40 kJ.
ATP susidaro iš ADP ir neorganinio fosfato dėl energijos, išsiskiriančios oksiduojantis organinėms medžiagoms ir fotosintezės procese. Šis procesas vadinamas fosforilinimu.
Tokiu atveju turi būti išeikvota ne mažiau kaip 40 kJ/mol energijos, kuri yra sukaupta makroerginiuose ryšiuose. Vadinasi, pagrindinę kvėpavimo ir fotosintezės procesų reikšmę lemia tai, kad jie tiekia energiją ATP sintezei, kurioje dalyvauja ląstelė. dauguma dirbti.
ATP yra itin greitai atnaujinamas. Pavyzdžiui, žmonėms kiekviena ATP molekulė suskaidoma ir atkuriama 2400 kartų per dieną, todėl jos vidutinė gyvenimo trukmė yra mažesnė nei 1 minutė. ATP sintezė daugiausia atliekama mitochondrijose ir chloroplastuose (iš dalies citoplazmoje). Čia susidaręs ATP siunčiamas į tas ląstelės dalis, kur reikia energijos.
ATP atlieka svarbų vaidmenį ląstelių bioenergijoje: atlieka vieną iš svarbiausių funkcijų – energijos kaupimo įrenginį, tai universalus biologinės energijos kaupiklis.
PERŽIŪRĖTI DAUGIAU:
Monosacharidai (paprasti cukrūs) susideda iš vienos molekulės, kurioje yra nuo 3 iki 6 anglies atomų. Disacharidai yra junginiai, sudaryti iš dviejų monosacharidų. Polisacharidai yra stambiamolekulinės medžiagos, sudarytos iš didelis skaičius(nuo kelių dešimčių iki kelių dešimčių tūkstančių) monosacharidų.
Įvairių angliavandenių organizmuose randama dideliais kiekiais. Pagrindinės jų funkcijos:
- Energija: Tai yra angliavandeniai, kurie yra pagrindinis kūno energijos šaltinis. Iš monosacharidų tai yra fruktozė, kuri gausiai aptinkama augaluose (pirmiausia vaisiuose), o ypač gliukozė (suskaidžius vieną jos gramą, išsiskiria 17,6 kJ energijos). Gliukozė randama vaisiuose ir kitose augalų dalyse, kraujyje, limfoje, gyvūnų audiniuose. Iš disacharidų būtina išskirti sacharozę (cukranendrių arba runkelių cukrų), susidedančią iš gliukozės ir fruktozės, ir laktozę (pieno cukrų), susidarantį gliukozės ir galaktozės derinyje. Sacharozės yra augaluose (daugiausia vaisiuose), o laktozės – piene. Jie vaidina svarbų vaidmenį gyvūnų ir žmonių mityboje. Didelė svarba energetiniuose procesuose jie turi tokius polisacharidus kaip krakmolas ir glikogenas, kurių monomeras yra gliukozė. Jie yra atitinkamai augalų ir gyvūnų atsarginės medžiagos. Jei organizme yra daug gliukozės, ji naudojama šių medžiagų, kurios kaupiasi audinių ir organų ląstelėse, sintezei. Taigi, krakmolo dideliais kiekiais yra vaisiuose, sėklose, bulvių gumbuose; glikogeno – kepenyse, raumenyse. Pagal poreikį šios medžiagos suskaidomos, aprūpindamos gliukoze įvairius organizmo organus ir audinius.
- Struktūrinis: pavyzdžiui, monosacharidai, tokie kaip dezoksiribozė ir ribozė, dalyvauja formuojant nukleotidus. Į jį įeina įvairūs angliavandeniai ląstelių sienelės(celiuliozė augaluose, chitinas grybuose).
Lipidai (riebalai)- organinės medžiagos, netirpios vandenyje (hidrofobinės), bet lengvai tirpios organiniuose tirpikliuose (chloroformas, benzinas ir kt.). Jų molekulė susideda iš glicerolio ir riebalų rūgščių. Pastarųjų įvairovė lemia lipidų įvairovę. Fosfolipidai (kuriuose, be riebalų, yra ir fosforo rūgšties liekanos) ir glikolipidai (lipidų ir sacharidų junginiai) yra plačiai randami ląstelių membranose.
Lipidų funkcijos yra struktūrinės, energetinės ir apsauginės.
Ląstelės membranos struktūrinis pagrindas – bimolekulinis (susidaręs iš dviejų molekulių sluoksnių) lipidų sluoksnis, kuriame įterptos įvairių baltymų molekulės.
Skilus riebalams išsiskiria 38,9 kJ energijos, tai yra maždaug dvigubai daugiau nei skaidant angliavandenius ar baltymus. Riebalai gali kauptis įvairių audinių ir organų ląstelėse (gyvūnų kepenyse, poodiniame audinyje, augalų sėklose), dideliais kiekiais formuodami reikšmingą „kuro“ atsargą organizme.
Riebalai, turintys prastą šilumos laidumą, atlieka svarbų vaidmenį apsaugant nuo hipotermijos (pavyzdžiui, banginių ir irklakojų poodinių riebalų sluoksnių).
ATP (adenozino trifosfatas). Jis tarnauja kaip universalus energijos nešiklis ląstelėse.
Chemiko vadovas 21
Energija, išsiskirianti skaidant organines medžiagas (riebalus, angliavandenius, baltymus ir kt.), negali būti tiesiogiai panaudota jokiems darbams atlikti, o iš pradžių kaupiama ATP pavidalu.
Adenozino trifosfatas susideda iš azotinės adenino bazės, ribozės ir trijų fosforo rūgšties molekulių (tiksliau, likučių) (1 pav.).
Ryžiai. vienas. ATP molekulės sudėtis
Skaldant vieną fosforo rūgšties likutį, susidaro ADP (adenozindifosfatas) ir išsiskiria apie 30 kJ energijos, kuri sunaudojama atliekant bet kokį darbą ląstelėje (pavyzdžiui, raumenų ląstelės susitraukimui, organinių medžiagų sintezės procesams). medžiagos ir kt.):
Kadangi ATP tiekimas ląstelėje yra ribotas, jis nuolat atsistato dėl energijos, išsiskiriančios skaidant kitas organines medžiagas; ATP atkuriamas pridedant fosforo rūgšties molekulę į ADP:
Taigi biologinėje energijos transformacijoje galima išskirti du pagrindinius etapus:
1) ATP sintezė – energijos kaupimas ląstelėje;
2) sukauptos energijos išlaisvinimas (skilimo ATP metu) darbui ląstelėje atlikti.
Krasnodembsky E. G. „Bendroji biologija: vadovas aukštųjų mokyklų studentams ir stojantiesiems į universitetus“
Svarbiausia gyvų organizmų ląstelių medžiaga yra adenozino trifosfatas arba adenozino trifosfatas. Jei įvesime šio pavadinimo santrumpą, gausime ATP (angl. ATP). Ši medžiaga priklauso nukleozidų trifosfatų grupei ir atlieka pagrindinį vaidmenį medžiagų apykaitos procesuose gyvose ląstelėse, nes yra nepakeičiamas energijos šaltinis.
Susisiekus su
ATP atradėjai buvo Harvardo atogrąžų medicinos mokyklos biochemikai – Yellapragada Subbarao, Karlas Lomanas ir Cyrusas Fiske. Šis atradimas įvyko 1929 m. ir tapo svarbiu gyvenimo sistemų biologijos etapu. Vėliau, 1941 m., vokiečių biochemikas Fritzas Lipmannas nustatė, kad ATP ląstelėse yra pagrindinis energijos nešėjas.
ATP struktūra
Ši molekulė turi sisteminį pavadinimą, kuris parašytas taip: 9-β-D-ribofuranoziladenino-5'-trifosfatas arba 9-β-D-ribofuranozil-6-amino-purino-5'-trifosfatas. Kokie junginiai yra ATP? Chemiškai tai yra adenozino trifosfato esteris. adenino ir ribozės darinys. Ši medžiaga susidaro adeninui, kuris yra purino azoto bazė, sujungiant ribozės 1'-anglį, naudojant β-N-glikozidinę jungtį. Tada fosforo rūgšties α-, β- ir γ-molekulės nuosekliai prisijungia prie ribozės 5'-anglies.
Taigi ATP molekulėje yra tokių junginių kaip adeninas, ribozė ir trys fosforo rūgšties liekanos. ATP yra specialus junginys, kuriame yra jungčių, kurios išskiria daug energijos. Tokie ryšiai ir medžiagos vadinamos makroerginėmis. Šių ATP molekulės ryšių hidrolizės metu išsiskiria nuo 40 iki 60 kJ / mol energijos, o šis procesas kartu pašalinama viena ar dvi fosforo rūgšties likučiai.
Taip parašytos šios cheminės reakcijos:
- vienas). ATP + vanduo → ADP + fosforo rūgštis + energija;
- 2). ADP + vanduo → AMP + fosforo rūgštis + energija.
Šių reakcijų metu išsiskirianti energija naudojama tolesniuose biocheminiuose procesuose, kuriems reikia tam tikrų energijos sąnaudų.
ATP vaidmuo gyvame organizme. Jo funkcijos
Kokia yra ATP funkcija? Visų pirma, energija. Kaip minėta aukščiau, pagrindinis adenozino trifosfato vaidmuo yra gyvo organizmo biocheminių procesų energijos tiekimas. Šis vaidmuo atsiranda dėl to, kad dėl dviejų didelės energijos jungčių ATP veikia kaip energijos šaltinis daugeliui fiziologinių ir biocheminių procesų, kuriems reikia didelių energijos sąnaudų. Tokie procesai yra visos sudėtingų medžiagų sintezės organizme reakcijos. Tai visų pirma aktyvus molekulių pernešimas per ląstelių membranas, įskaitant dalyvavimą kuriant tarpmembranas. elektrinis potencialas ir raumenų susitraukimo pratimai.
Be pirmiau minėtų dalykų, išvardijame dar keletą, ne mažiau svarbių ATP funkcijų, toks kaip:
Kaip organizme susidaro ATP?
Vyksta adenozino trifosforo rūgšties sintezė, nes kūnui visada reikia energijos normaliam gyvenimui. Bet kuriuo momentu šios medžiagos yra labai mažai – apie 250 gramų, kurie yra „avarinis rezervas“ „lietingą dieną“. Sergant vyksta intensyvi šios rūgšties sintezė, nes imuninės ir šalinimo sistemų darbui, taip pat organizmo termoreguliacijos sistemai reikia daug energijos, kuri būtina efektyvi kova su ligos pradžia.
Kuri ląstelė turi daugiausiai ATP? Tai raumenų ir nervų audinių ląstelės, nes jose intensyviausiai vyksta energijos mainų procesai. Ir tai akivaizdu, nes judesyje, kuriam reikalingas raumenų skaidulų susitraukimas, dalyvauja raumenys, o neuronai perduoda elektrinius impulsus, be kurių neįmanomas visų organizmo sistemų darbas. Todėl ląstelei taip svarbu išlaikyti nepakitusią ir aukštas lygis adenozino trifosfatas.
Kaip organizme gali susidaryti adenozino trifosfato molekulės? Juos formuoja vadinamieji ADP (adenozino difosfato) fosforilinimas. Tai cheminė reakcija taip:
ADP + fosforo rūgštis + energija → ATP + vanduo.
ADP fosforilinimas vyksta dalyvaujant tokiems katalizatoriams kaip fermentai ir šviesa, ir jis atliekamas vienu iš trijų būdų:
Tiek oksidacinis, tiek substratinis fosforilinimas naudoja tokios sintezės metu oksiduojamų medžiagų energiją.
Išvada
Adenozino trifosforo rūgštis yra dažniausiai atnaujinama medžiaga organizme. Kiek vidutiniškai gyvena adenozino trifosfato molekulė? Pavyzdžiui, žmogaus organizme jo gyvenimo trukmė yra mažesnė nei viena minutė, todėl viena tokios medžiagos molekulė gimsta ir suyra iki 3000 kartų per dieną. Nuostabu, bet dienos metu Žmogaus kūnas susintetina apie 40 kg šios medžiagos! Toks didelis šios „vidinės energijos“ poreikis mums!
Visas ATP, kaip energetinio kuro medžiagų apykaitos procesams gyvos būtybės organizme, sintezės ir tolesnio panaudojimo ciklas yra pati energijos apykaitos šiame organizme esmė. Taigi adenozino trifosfatas yra savotiška „baterija“, užtikrinanti normalią visų gyvo organizmo ląstelių veiklą.
Angliavandeniai yra organiniai junginiai, kurių sudėtyje yra anglies, vandenilio ir deguonies. Angliavandeniai skirstomi į mono-, di- ir polisacharidus.
Monosacharidai – paprasti cukrūs, susidedantys iš 3 ar daugiau C atomų. Monosacharidai: gliukozė, ribozė ir dezoksiribozė. Nehidrolizuojamas, gali kristalizuotis, tirpus vandenyje, saldaus skonio
Polisacharidai susidaro dėl monosacharidų polimerizacijos. Tuo pačiu metu jie praranda gebėjimą kristalizuotis, saldaus skonio. Pavyzdžiui, krakmolas, glikogenas, celiuliozė.
1. Energija yra pagrindinis energijos šaltinis ląstelėje (1 gramas = 17,6 kJ)
2. struktūriniai – yra augalų ląstelių (celiuliozės) ir gyvūnų ląstelių membranų dalis
3. kitų junginių sintezės šaltinis
4. saugojimas (glikogenas – gyvūnų ląstelėse, krakmolas – augalų ląstelėse)
5. jungiantis
Lipidai- sudėtingi glicerolio ir riebalų rūgščių junginiai. Netirpus vandenyje, tik organiniuose tirpikliuose. Atskirkite paprastus ir sudėtingus lipidus.
Lipidų funkcijos:
1. struktūrinis – visų ląstelių membranų pagrindas
2. energija (1 g = 37,6 kJ)
3. saugykla
4. šilumos izoliacija
5. tarpląstelinio vandens šaltinis
ATP - viena universali energijai imli medžiaga augalų, gyvūnų ir mikroorganizmų ląstelėse. ATP pagalba energija kaupiama ir transportuojama ląstelėje. ATP susideda iš azoto bazės adeino, angliavandenių ribozės ir trijų fosforo rūgšties liekanų. Fosfatų grupės tarpusavyje sujungiamos makroerginių ryšių pagalba. ATP funkcijos yra energijos perdavimas.
Voverės yra vyraujanti medžiaga visuose gyvuose organizmuose. Baltymai yra polimeras, kurio monomeras yra amino rūgštys (20). Aminorūgštys yra sujungtos baltymo molekulėje naudojant peptidinius ryšius, susidariusius tarp vienos aminorūgšties amino grupės ir kitos karboksilo grupės. Kiekviena ląstelė turi unikalų baltymų rinkinį.
Yra keli baltymo molekulės organizavimo lygiai. Pirminis struktūra – aminorūgščių seka, sujungta peptidiniu ryšiu. Ši struktūra lemia baltymo specifiškumą. Į antraeilis molekulės struktūra turi spiralės formą, jos stabilumą užtikrina vandeniliniai ryšiai. Tretinis struktūra susidaro dėl spiralės transformacijos į trimatę sferinę formą - rutuliuką. Kvarteras atsiranda, kai susijungia kelios baltymų molekulės vienas kompleksas. Funkcinis baltymų aktyvumas pasireiškia 2, 3 arba 3 struktūroje.
Baltymų struktūra keičiasi veikiant įvairioms cheminėms medžiagoms (rūgštims, šarmams, alkoholiui ir kt.) ir fiziniai veiksniai(didelis ir mažas t, radiacija), fermentai. Jei šie pokyčiai išsaugo pirminę struktūrą, procesas yra grįžtamas ir vadinamas denatūravimas. Pirminės struktūros sunaikinimas vadinamas koaguliacija(negrįžtamas baltymų skilimo procesas)
Baltymų funkcijos
1. struktūrinis
2. katalizinis
3. susitraukiantys (baltymai aktinas ir miozinas raumenų skaidulose)
4. transportavimas (hemoglobinas)
5. reguliavimo (insulinas)
6. signalas
7. apsauginis
8. energija (1 g = 17,2 kJ)
Nukleino rūgščių rūšys. Nukleino rūgštys- fosforo turintys gyvų organizmų biopolimerai, užtikrinantys paveldimos informacijos saugojimą ir perdavimą. Juos 1869 metais leukocitų, lašišų spermatozoidų branduoliuose aptiko šveicarų biochemikas F. Miescheris. Vėliau nukleino rūgštys buvo aptiktos visose augalų ir gyvūnų ląstelėse, virusuose, bakterijose ir grybuose.
Gamtoje yra dviejų tipų nukleino rūgštys - dezoksiribonukleino (DNR) ir ribonukleino (RNR). Pavadinimų skirtumas paaiškinamas tuo, kad DNR molekulėje yra penkių anglies cukrų dezoksiribozės, o RNR molekulėje – ribozės.
DNR daugiausia yra ląstelės branduolio chromosomose (99% visos ląstelės DNR), taip pat mitochondrijose ir chloroplastuose. RNR yra ribosomų dalis; RNR molekulės taip pat randamos citoplazmoje, plastidų matricoje ir mitochondrijose.
Nukleotidai - konstrukciniai komponentai nukleino rūgštys. Nukleorūgštys yra biopolimerai, kurių monomerai yra nukleotidai.
Nukleotidai- sudėtingos medžiagos. Kiekvienas nukleotidas susideda iš azoto bazės, penkių angliavandenių cukraus (ribozės arba dezoksiribozės) ir fosforo rūgšties liekanos.
Yra penkios pagrindinės azoto bazės: adeninas, guaninas, uracilas, timinas ir citozinas.
DNR. DNR molekulė susideda iš dviejų polinukleotidų grandinių, spirališkai susuktų viena kitos atžvilgiu.
DNR molekulės nukleotidų sudėtis apima keturių tipų azoto bazes: adeniną, guaniną, timiną ir citociną. Polinukleotidinėje grandinėje gretimi nukleotidai yra sujungti kovalentiniais ryšiais.
DNR polinukleotidinė grandinė yra susukta spiralės pavidalu kaip spiraliniai laiptai ir sujungta su kita, ją papildančia grandine, naudojant vandenilinius ryšius, susidariusius tarp adenino ir timino (dvi jungtys), taip pat guanino ir citozino (trys ryšiai). Nukleotidai A ir T, G ir C vadinami vienas kitą papildantis.
Dėl to bet kuriame organizme adenilo nukleotidų skaičius yra lygus timidilo skaičiui, o guanilo nukleotidų skaičius yra lygus citidilo skaičiui. Dėl šios savybės nukleotidų seka vienoje grandinėje lemia jų seką kitoje. Šis gebėjimas selektyviai sujungti nukleotidus vadinamas papildomumas, ir ši savybė yra naujų DNR molekulių formavimosi pradinės molekulės pagrindu (pakartojimai, y. padvigubinti).
Pasikeitus sąlygoms, DNR, kaip ir baltymai, gali denatūruotis, o tai vadinama tirpimu. Palaipsniui grįžtant į normalias sąlygas, DNR renatūruojasi.
DNR funkcija yra genetinės informacijos saugojimas, perdavimas ir dauginimas. Bet kurios ląstelės DNR koduoja informaciją apie visus tam tikro organizmo baltymus, apie tai, kokie baltymai, kokia seka ir kokiu kiekiu bus sintetinami. Baltymų aminorūgščių seka DNR įrašoma vadinamuoju genetiniu (tripleto) kodu.
Pagrindinis nuosavybė DNR yra jo gebėjimas replikuotis.
Replikacija - Tai savaiminio DNR molekulių dubliavimosi procesas, vykstantis kontroliuojant fermentams. Replikacija vyksta prieš kiekvieną branduolio dalijimąsi. Tai prasideda tuo, kad DNR spiralė laikinai išvyniojama veikiant DNR polimerazės fermentui. Kiekvienoje iš grandinių, susidariusių nutrūkus vandeniliniams ryšiams, pagal komplementarumo principą susintetinama dukterinė DNR grandinė. Sintezės medžiaga yra laisvieji nukleotidai, esantys branduolyje.
Taigi kiekviena polinukleotidų grandinė atlieka tam tikrą vaidmenį matricos dėl naujos papildomos grandinės (todėl DNR molekulių padvigubėjimo procesas reiškia reakcijas matricos sintezė). Rezultatas yra dvi DNR molekulės, kurių kiekviena "viena grandinė lieka iš pradinės molekulės (pusės), o kita - naujai susintetinta. Be to, viena nauja grandinė yra sintetinama ištisinė, o antroji - pirmoji trumpų fragmentų pavidalu, kurios vėliau susiuvamos į ilgą grandinę specialų fermentą – DNR ligazę.Dėl replikacijos dvi naujos DNR molekulės yra tiksli originalios molekulės kopija.
Biologinė replikacijos prasmė slypi tiksliame paveldimos informacijos perdavimas iš motininės ląstelės į dukterines ląsteles, kurios vyksta somatinių ląstelių dalijimosi metu.
RNR. RNR molekulių struktūra daugeliu atžvilgių panaši į DNR molekulių struktūrą. Tačiau yra ir nemažai reikšmingų skirtumų. RNR molekulėje vietoj dezoksiribozės į nukleotidų sudėtį įeina ribozė, o vietoj timidilo nukleotido (T) - uridilas (U). Pagrindinis skirtumas nuo DNR yra tas, kad RNR molekulė yra viena grandinė. Tačiau jo nukleotidai gali sudaryti vandenilinius ryšius vienas su kitu (pavyzdžiui, tRNR, rRNR molekulėse), tačiau šiuo atveju kalbame apie komplementarių nukleotidų intrastrandinį ryšį. RNR grandinės yra daug trumpesnės nei DNR.
Ląstelėje yra keletas RNR tipų, kurie skiriasi molekulių dydžiu, struktūra, vieta ląstelėje ir funkcijomis:
1. Informacija (matrica) RNR (mRNR) – perduoda genetinę informaciją iš DNR į ribosomas
2. Ribosominė RNR (rRNR) – yra ribosomų dalis
3. 3. Perneša RNR (tRNR) – baltymų sintezės metu perneša aminorūgštis į ribosomas