Ilmuwan Amerika berhasil menciptakan molekul yang bisa menjadi nenek moyang molekul modern pembawa informasi herediter dalam sel hidup - asam nukleat. Disebut TNK karena mengandung gula tetrosa empat karbon. Diasumsikan bahwa dalam proses evolusi, DNA dan RNA yang kita kenal berasal darinya.
Hingga saat ini, para ilmuwan yang terlibat dalam rekonstruksi peristiwa yang terjadi di Bumi sekitar empat miliar tahun yang lalu tidak dapat menjawab satu pertanyaan sederhana namun sekaligus sangat penting - bagaimana asam deoksiribonukleat, atau lebih sederhananya, DNA muncul?
Memang, tanpa molekul ini, sel hidup pertama (atau pendahulunya) tidak dapat menyimpan informasi tentang struktur protein, yang diperlukan untuk reproduksi diri. Artinya, tanpa DNA, kehidupan tidak akan bisa menyebar ke seluruh planet kita, baik dalam ruang maupun waktu.
Sejumlah percobaan telah menunjukkan bahwa DNA itu sendiri tidak dapat berkumpul, tidak peduli dalam kondisi apa Anda menempatkan semua “suku cadangnya”. Untuk membuat molekul ini, diperlukan aktivitas beberapa lusin protein enzim. Dan jika demikian, maka lingkaran setan segera muncul dalam penalaran para evolusionis, seperti masalah keutamaan ayam dan telur: dari mana datangnya enzim jika tidak ada DNA itu sendiri? Bagaimanapun, informasi tentang strukturnya dicatat secara tepat dalam molekul kompleks ini.
Benar, baru-baru ini beberapa ahli biologi molekuler telah mengusulkan jalan keluar dari kebuntuan ini: mereka percaya bahwa informasi yang sebelumnya diturunkan disimpan dalam DNA “saudara”, asam ribonukleat, atau RNA. Nah, molekul ini, dalam kondisi tertentu, mampu menggandakan diri, dan banyak eksperimen mengkonfirmasi hal ini (Anda dapat membaca lebih lanjut tentang ini di artikel “Pada mulanya ada... asam ribonukleat”).
Tampaknya solusi telah ditemukan - pertama, ribozim (yang disebut molekul RNA dengan aktivitas enzimatik) menyalin dirinya sendiri dan, secara bersamaan, bermutasi, “memperoleh” informasi tentang protein baru yang berguna. Setelah beberapa waktu, informasi ini terakumulasi sedemikian rupa sehingga RNA “memahami” satu hal sederhana - sekarang ia tidak perlu lagi melakukan pekerjaan penyalinan mandiri yang agak rumit. Dan segera siklus mutasi berikutnya mengubah RNA menjadi DNA yang lebih kompleks namun stabil, yang tidak lagi melakukan "omong kosong" seperti itu.
Namun, jawaban pasti atas pertanyaan bagaimana asam nukleat muncul belum ditemukan. Karena masih belum jelas bagaimana RNA pertama dengan kemampuan menyalin dirinya sendiri muncul. Lagi pula, bahkan ia, seperti yang ditunjukkan oleh eksperimen, tidak mampu melakukan perakitan sendiri - molekulnya juga sangat kompleks untuk ini.
Namun, beberapa ahli biologi molekuler berpendapat bahwa mungkin pada masa itu terdapat asam nukleat lain, yang strukturnya lebih sederhana daripada DNA dan RNA. Dan dialah yang pertama kali menjadi molekul yang menyimpan informasi.
Namun asumsi tersebut cukup sulit untuk diverifikasi, karena saat ini tidak ada “penjaga” informasi lain dari kelompok asam tersebut, kecuali DNA dan RNA. Namun, metode biokimia modern memungkinkan untuk menciptakan kembali senyawa semacam itu, dan kemudian menguji secara eksperimental apakah senyawa tersebut cocok untuk peran “molekul utama kehidupan” atau tidak.
Dan baru-baru ini, para ilmuwan dari Universitas Arizona (AS) menyatakan bahwa nenek moyang yang sama dari DNA dan RNA bisa jadi adalah TNA, atau asam tetrosonukleat. Ini berbeda dari turunannya karena "jembatan gula-fosfat" dari zat ini, yang menyatukan basa nitrogen (atau nukleotida), tidak mengandung pentosa - gula yang terdiri dari lima atom karbon, tetapi tetrosa empat karbon. Dan jenis gula ini jauh lebih sederhana daripada cincin lima karbon pada DNA dan RNA. Dan, yang paling penting, mereka dapat dirakit sendiri - dari dua bagian dua karbon yang identik.
Ahli biokimia Amerika mencoba membuat beberapa molekul pendek tetrosa dan dalam prosesnya menemukan bahwa hal ini tidak memerlukan penggunaan peralatan enzimatik yang besar dan kompleks - dalam kondisi tertentu, asam dikumpulkan dalam larutan jenuh dari "suku cadang" hanya dengan menggunakan dua enzim.
Artinya, ia memang bisa saja muncul pada awal mula terbentuknya kehidupan. Dan sampai organisme hidup pertama mampu memperoleh peralatan enzimatik yang mampu mensintesis RNA dan DNA, TNC-lah yang menjaga informasi keturunan.
Tapi bisakah molekul ini, pada prinsipnya, memainkan peran penting? Sekarang tidak mungkin untuk mengujinya secara langsung, karena tidak ada protein yang mampu membaca informasi dari TNC. Namun, ahli biologi molekuler Arizona memutuskan untuk mengambil jalan berbeda. Mereka melakukan eksperimen yang menarik - mereka mencoba menghubungkan untaian DNA dan TNC satu sama lain. Hasilnya adalah molekul hibrida - di tengah rantai DNA terdapat fragmen nukleotida TNA 70 panjang. Menariknya, molekul ini mampu melakukan replikasi, yaitu menggandakan diri. Dan properti ini adalah yang paling penting untuk setiap pembawa informasi molekuler.
Selain itu, para ilmuwan telah menunjukkan bahwa molekul TNA dapat dengan mudah bergabung dengan protein dan, karenanya, memperoleh sifat enzimatik. Para peneliti melakukan serangkaian percobaan yang menunjukkan bahwa TNC dapat menghasilkan struktur yang secara spesifik mengikat protein trombin: rantai TNC terbentuk pada rantai DNA, tetapi setelah DNA keluar, ia tidak kehilangan ciri-ciri strukturnya dan melanjutkan untuk secara khusus menampung protein.
Fragmen TNK memiliki panjang 70 nukleotida, yang cukup untuk menciptakan “tempat” unik bagi protein enzim. Artinya, sesuatu seperti ribozim juga dapat diperoleh dari TNC (izinkan saya mengingatkan Anda bahwa ribozim terdiri dari RNA yang terkait dengan protein).
Jadi, percobaan menunjukkan bahwa TNK bisa jadi merupakan nenek moyang DNA dan RNA. Yang terakhir ini mungkin terbentuk lebih awal sebagai akibat dari serangkaian mutasi yang menyebabkan penggantian tetrosa dengan pentosa. Dan kemudian, dengan bantuan seleksi alam, ternyata asam ribonukleat lebih stabil dan stabil dibandingkan pendahulunya tetrosa (tetrosa memang sangat tidak stabil terhadap sejumlah pengaruh kimia). Dan dengan demikian keturunannya secara kompetitif menyingkirkan nenek moyangnya dari ceruk pembawa informasi molekuler.
Timbul pertanyaan: mungkinkah TNC mempunyai nenek moyang yang mengandung gula yang lebih sederhana daripada tetrose? Kemungkinan besar tidak, dan inilah alasannya. Hanya dimulai dengan empat atom karbon, gula dapat membentuk struktur siklik; karbohidrat tiga karbon tidak mampu melakukan hal ini. Tanpa ini, asam nukleat tidak akan terbentuk - hanya molekul gula siklik yang mampu menampung semua komponen lain dari zat ini. Jadi sepertinya TNK memang yang pertama.
Perlu dicatat bahwa penulis karya tersebut sama sekali tidak mengklaim bahwa “inilah yang sebenarnya terjadi”. Sebenarnya, mereka hanya membuktikan kemungkinan adanya bentuk nenek moyang asam ribonukleat, seperti TNA (yang tidak ditemukan di lingkungan alami di dunia modern). Nilai dari penemuan ini terletak pada kenyataan bahwa salah satu kemungkinan jalur evolusi pembawa molekuler informasi herediter telah ditunjukkan. Nah, dan akhirnya, perselisihan lama tentang mana yang lebih dulu - asam nukleat atau protein telah terselesaikan...
Pertanyaan 1. Proses apa yang dipelajari para ilmuwan pada tingkat molekuler?
Pada tingkat molekuler, proses terpenting dalam kehidupan suatu organisme dipelajari: pertumbuhan dan perkembangannya, metabolisme dan konversi energi, penyimpanan dan transmisi informasi herediter, dan variabilitas.
Pertanyaan 2. Unsur apa saja yang mendominasi komposisi makhluk hidup?
Organisme hidup mengandung lebih dari 70-80 unsur kimia, tetapi karbon, oksigen, hidrogen, dan nitrogen mendominasi.
Pertanyaan 3. Mengapa molekul protein, asam nukleat, karbohidrat dan lipid dianggap sebagai biopolimer hanya di dalam sel?
Molekul protein, asam nukleat, karbohidrat dan lipid merupakan polimer karena terdiri dari monomer yang berulang. Tetapi hanya dalam sistem kehidupan (sel, organisme) zat-zat ini mewujudkan esensi biologisnya, memiliki sejumlah sifat khusus dan menjalankan banyak fungsi penting. Oleh karena itu, dalam sistem kehidupan, zat semacam itu disebut biopolimer. Di luar sistem kehidupan, zat-zat ini kehilangan sifat biologisnya dan bukan merupakan biopolimer.
Pertanyaan 4. Apa yang dimaksud dengan universalitas molekul biopolimer?
Sifat-sifat biopolimer bergantung pada jumlah, komposisi dan urutan susunan monomer penyusunnya. Kemampuan untuk mengubah komposisi dan urutan monomer dalam struktur polimer memungkinkan adanya beragam pilihan biopolimer, apapun spesies organismenya. Di semua organisme hidup, biopolimer dibangun menurut satu rencana.
1.1. Tingkat molekul: ciri-ciri umum
4,4 (87,5%) 8 suaraDicari di halaman ini:
- proses apa yang dipelajari para ilmuwan pada tingkat molekuler?
- apa yang dimaksud dengan universalitas molekul biopolimer
- unsur apa yang mendominasi organisme hidup
- mengapa molekul protein, asam nukleat, karbohidrat dan lipid dianggap sebagai biopolimer hanya di dalam sel
- mengapa molekul protein asam nukleat karbohidrat dan lipid
Unsur apa yang mendominasi organisme hidup?
Mengapa molekul protein, asam nukleat, karbohidrat dan lipid dianggap sebagai biopolimer hanya di dalam sel?
Apa yang dimaksud dengan kata universalitas molekul biopolimer?
a) urutan pergantian asam amino
b) jumlah asam amino dalam molekul
c) bentuk struktur tersier
d) semua fitur yang ditentukan
3. Dalam hal apa komposisi nukleotida DNA ditunjukkan dengan benar?
a) ribosa, residu asam fosfat, timin
b) asam fosfat, urasil, deoksiribosa
c) residu asam fosfat, deoksiribosa, adenin
d) asam fosfat, ribosa, guanin
4. Monomer asam nukleat adalah:
a) basa nitrogen
b) ribosa atau deoksiribosa
c) gugus deoksiribosa dan fosfat
d) nukleotida
5. Asam amino dalam molekul protein dihubungkan melalui:
a) ikatan ionik
b) ikatan peptida
c) ikatan hidrogen
d) ikatan kovalen
6. Apa fungsi RNA transfer?
a) mentransfer asam amino ke ribosom
b) mentransfer informasi dari DNA
c) membentuk ribosom
d) semua fungsi yang terdaftar
7. Enzim adalah biokatalis yang terdiri atas:
a) protein b) nukleotida c) lipid c) lemak
8. Polisakarida meliputi:
a) pati, ribosa
b) glikogen, glukosa
c) selulosa, pati
d) pati, sukrosa
9. Karbon sebagai unsur termasuk dalam :
a) protein dan karbohidrat
b) karbohidrat dan lipid
c) karbohidrat dan asam nukleat
d) semua senyawa organik sel
10. Sel mengandung DNA:
a) di dalam nukleus dan mitokondria
b) dalam nukleus, sitoplasma dan berbagai organel
c) di dalam nukleus, mitokondria dan sitoplasma
d) di dalam nukleus, mitokondria, kloroplas
APA ITU MONOMETER ASAM NUKLIK? PILIHAN (ASAM AMINO, NULEOTIDA, MOLEKUL PROTEIN?) APA YANG TERMASUK?KOMPOSISI NULEOTIDA
PILIHAN: (ASAM AMINO, DASAR NITROGEN, RESIDU ASAM FOSFOR, KARBOHIDRAT?)
Tolong bantu aku!1.Ilmu yang mempelajari tentang sel disebut :
A) Genetika;
B) Seleksi;
B) ekologi;
B) Sitologi.
2. Zat organik sel:
A) Air, mineral, lemak;
B) Karbohidrat, lipid, protein, asam nukleat;
C) Karbohidrat, mineral, lemak;
D) Air, mineral, protein.
3. Dari semua zat organik, sebagian besar sel terdiri dari:
A) Protein.
B) Karbohidrat
B) Lemak
D) Air.
4. Ganti kata yang disorot dengan satu kata:
A) Molekul kecil zat organik membentuk molekul kompleks di dalam sel.
B) Komponen struktural permanen sel menjalankan fungsi vital bagi sel.
C) Lingkungan internal sel semi-cair yang sangat teratur memastikan interaksi kimiawi semua struktur seluler.
D) Pigmen fotosintesis utama memberi warna hijau pada kloroplas.
5. Penimbunan dan pengemasan senyawa kimia pada batang dilakukan:
A) Mitokondria;
B) Ribosom;
B) Lisosom;
D) Kompleks Golgi.
6. Fungsi pencernaan intraseluler dilakukan oleh:
A) Mitokondria;
B) Ribosom;
B) Lisosom;
D) Kompleks Golgi.
7. “Perakitan” molekul protein polimer dilakukan:
A) Mitokondria;
B) Ribosom;
B) Lisosom;
D) Kompleks Golgi.
8. Himpunan reaksi kimia yang mengakibatkan penguraian zat organik dan pelepasan energi disebut:
A) Katabolisme;
B) anabolisme;
B) Metabolisme;
D) Asimilasi
9. “Menyalin” informasi genetik dari molekul DNA dengan membuat mRNA disebut:
A) Siaran;
B) Transkripsi;
B) Biosintesis;
D) Glikolisis.
10. Proses pembentukan zat organik dalam cahaya di kloroplas dengan menggunakan air dan karbon dioksida disebut:
A) Fotosintesis;
B) Transkripsi;
B) Biosintesis;
D) Glikolisis.
11. Proses penguraian zat organik secara enzimatis dan bebas oksigen disebut:
A) Fotosintesis;
B) Transkripsi;
B) Biosintesis;
D) Glikolisis.
12. Sebutkan ketentuan pokok teori sel.
Halaman saat ini: 2 (buku memiliki total 16 halaman) [bagian bacaan yang tersedia: 11 halaman]
Biologi– ilmu kehidupan adalah salah satu ilmu tertua. Manusia telah mengumpulkan pengetahuan tentang organisme hidup selama ribuan tahun. Ketika pengetahuan terakumulasi, biologi berdiferensiasi menjadi ilmu-ilmu independen (botani, zoologi, mikrobiologi, genetika, dll). Pentingnya disiplin ilmu perbatasan yang menghubungkan biologi dengan ilmu-ilmu lain - fisika, kimia, matematika, dll semakin meningkat.Sebagai hasil dari integrasi, muncullah biofisika, biokimia, biologi ruang angkasa, dll.
Saat ini biologi merupakan ilmu yang kompleks, terbentuk sebagai hasil diferensiasi dan integrasi berbagai disiplin ilmu.
Dalam biologi, berbagai metode penelitian digunakan: observasi, eksperimen, perbandingan, dll.
Biologi mempelajari organisme hidup. Mereka adalah sistem biologis terbuka yang menerima energi dan nutrisi dari lingkungan. Organisme hidup merespons pengaruh eksternal, mengandung semua informasi yang mereka butuhkan untuk perkembangan dan reproduksi, dan beradaptasi dengan habitat tertentu.
Semua sistem kehidupan, terlepas dari tingkat organisasinya, memiliki ciri-ciri yang sama, dan sistem itu sendiri berada dalam interaksi yang berkelanjutan. Para ilmuwan membedakan tingkat organisasi satwa liar berikut ini: molekuler, seluler, organisme, populasi-spesies, ekosistem, dan biosfer.
Bab 1. Tingkat molekuler
Tingkat molekuler dapat disebut sebagai tingkat awal, terdalam dalam pengorganisasian makhluk hidup. Setiap organisme hidup terdiri dari molekul zat organik – protein, asam nukleat, karbohidrat, lemak (lipid), yang disebut molekul biologis. Ahli biologi mempelajari peran senyawa biologis penting ini dalam pertumbuhan dan perkembangan organisme, penyimpanan dan transmisi informasi herediter, metabolisme dan konversi energi dalam sel hidup, serta proses lainnya.
Dalam bab ini Anda akan belajar
Apa itu biopolimer;
Struktur apa yang dimiliki biomolekul?
Fungsi apa yang dilakukan biomolekul?
Apa itu virus dan apa saja ciri-cirinya?
§ 4. Tingkat molekul: ciri-ciri umum
1. Apa yang dimaksud dengan unsur kimia?
2. Apa yang disebut atom dan molekul?
3. Zat organik apa yang anda ketahui?
Sistem kehidupan apa pun, betapapun rumitnya organisasinya, memanifestasikan dirinya pada tingkat fungsi makromolekul biologis.
Dengan mempelajari organisme hidup, Anda mengetahui bahwa organisme tersebut tersusun dari unsur kimia yang sama dengan organisme tak hidup. Saat ini, lebih dari 100 unsur diketahui, sebagian besar ditemukan pada organisme hidup. Unsur yang paling umum di alam hidup termasuk karbon, oksigen, hidrogen dan nitrogen. Unsur-unsur inilah yang membentuk molekul (senyawa) yang disebut bahan organik.
Dasar dari semua senyawa organik adalah karbon. Ia dapat berinteraksi dengan banyak atom dan kelompoknya, membentuk rantai yang berbeda dalam komposisi kimia, struktur, panjang dan bentuk. Molekul terbentuk dari kelompok atom, dan dari kelompok atom - molekul yang lebih kompleks yang berbeda dalam struktur dan fungsinya. Senyawa organik yang menyusun sel-sel makhluk hidup disebut polimer biologis atau biopolimer.
Polimer(dari bahasa Yunani kebijakan- banyak) - rantai yang terdiri dari banyak mata rantai - monomer, yang masing-masing relatif sederhana. Molekul polimer dapat terdiri dari ribuan monomer yang saling berhubungan, yang bisa sama atau berbeda (Gbr. 4).
Beras. 4. Skema struktur monomer dan polimer
Sifat biopolimer bergantung pada struktur molekulnya: pada jumlah dan variasi unit monomer yang membentuk polimer. Semuanya bersifat universal, karena dibangun menurut rencana yang sama untuk semua organisme hidup, apa pun spesiesnya.
Setiap jenis biopolimer mempunyai struktur dan fungsi tertentu. Ya, molekul protein Mereka adalah elemen struktural utama sel dan mengatur proses yang terjadi di dalamnya. Asam nukleat berpartisipasi dalam transfer informasi genetik (keturunan) dari sel ke sel, dari organisme ke organisme. Karbohidrat Dan lemak Mereka adalah sumber energi terpenting yang diperlukan untuk kehidupan organisme.
Pada tingkat molekuler terjadi transformasi semua jenis energi dan metabolisme di dalam sel. Mekanisme proses ini juga bersifat universal untuk semua organisme hidup.
Pada saat yang sama, ternyata beragamnya sifat biopolimer yang menyusun semua organisme disebabkan oleh kombinasi yang berbeda dari beberapa jenis monomer saja, sehingga membentuk banyak varian rantai polimer panjang. Prinsip ini mendasari keanekaragaman kehidupan di planet kita.
Sifat spesifik biopolimer hanya muncul pada sel hidup. Setelah diisolasi dari sel, molekul biopolimer kehilangan esensi biologisnya dan hanya dicirikan oleh sifat fisikokimia dari golongan senyawa yang menjadi miliknya.
Hanya dengan mempelajari tingkat molekuler seseorang dapat memahami bagaimana proses asal usul dan evolusi kehidupan di planet kita berlangsung, apa dasar molekuler dari hereditas dan proses metabolisme dalam organisme hidup.
Kontinuitas antara tingkat molekuler dan tingkat sel berikutnya dijamin oleh fakta bahwa molekul biologis adalah bahan dari mana struktur supramolekul - seluler - terbentuk.
Zat organik: protein, asam nukleat, karbohidrat, lemak (lipid). Biopolimer. Monomer
Pertanyaan
1. Proses apa saja yang dipelajari para ilmuwan pada tingkat molekuler?
2. Unsur apa saja yang mendominasi komposisi makhluk hidup?
3. Mengapa molekul protein, asam nukleat, karbohidrat dan lipid dianggap sebagai biopolimer hanya di dalam sel?
4. Apa yang dimaksud dengan universalitas molekul biopolimer?
5. Bagaimana keanekaragaman sifat biopolimer penyusun organisme hidup dicapai?
Tugas
Pola biologis apa yang dapat dirumuskan berdasarkan analisis teks paragraf? Bahaslah itu dengan anggota kelas.
§ 5. Karbohidrat
1. Zat apa saja yang berhubungan dengan karbohidrat yang anda ketahui?
2. Apa peran karbohidrat dalam organisme hidup?
3. Akibat proses apa karbohidrat terbentuk di dalam sel tumbuhan hijau?
Karbohidrat, atau sakarida, adalah salah satu kelompok utama senyawa organik. Mereka adalah bagian dari sel semua organisme hidup.
Karbohidrat terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen. Mereka mendapat nama “karbohidrat” karena kebanyakan dari mereka memiliki rasio hidrogen dan oksigen yang sama dalam molekulnya seperti pada molekul air. Rumus umum karbohidrat adalah C n (H 2 0) m.
Semua karbohidrat dibagi menjadi sederhana, atau monosakarida, dan kompleks, atau polisakarida(Gbr. 5). Dari monosakarida, yang paling penting bagi organisme hidup adalah ribosa, deoksiribosa, glukosa, fruktosa, galaktosa.
Beras. 5. Struktur molekul karbohidrat sederhana dan kompleks
Di- Dan polisakarida dibentuk dengan menggabungkan dua atau lebih molekul monosakarida. Jadi, sukrosa(gula tebu), maltosa(gula malt), laktosa(gula susu) – disakarida, terbentuk sebagai hasil peleburan dua molekul monosakarida. Disakarida memiliki sifat yang mirip dengan monosakarida. Misalnya, kedua khoroni larut dalam air dan mempunyai rasa manis.
Polisakarida terdiri dari sejumlah besar monosakarida. Ini termasuk pati, glikogen, selulosa, kitin dll. (Gbr. 6). Dengan bertambahnya jumlah monomer, kelarutan polisakarida menurun dan rasa manis hilang.
Fungsi utama karbohidrat adalah energi. Selama pemecahan dan oksidasi molekul karbohidrat, energi dilepaskan (dengan pemecahan 1 g karbohidrat - 17,6 kJ), yang menjamin fungsi vital tubuh. Ketika karbohidrat berlebih, mereka terakumulasi di dalam sel sebagai zat cadangan (pati, glikogen) dan, jika perlu, digunakan oleh tubuh sebagai sumber energi. Peningkatan pemecahan karbohidrat dalam sel dapat diamati, misalnya pada saat perkecambahan biji, kerja otot yang intens, dan puasa yang berkepanjangan.
Karbohidrat juga digunakan sebagai bahan bangunan. Dengan demikian, selulosa merupakan komponen struktural penting dari dinding sel banyak organisme uniseluler, jamur dan tumbuhan. Karena strukturnya yang khusus, selulosa tidak larut dalam air dan memiliki kekuatan yang tinggi. Rata-rata, 20-40% bahan dinding sel tumbuhan adalah selulosa, dan serat kapas hampir merupakan selulosa murni, itulah sebabnya serat kapas digunakan untuk membuat tekstil.
Beras. 6. Skema struktur polisakarida
Kitin adalah bagian dari dinding sel beberapa protozoa dan jamur; ia juga ditemukan pada kelompok hewan tertentu, seperti artropoda, sebagai komponen penting dari kerangka luarnya.
Polisakarida kompleks juga dikenal, terdiri dari dua jenis gula sederhana, yang bergantian secara teratur dalam rantai panjang. Polisakarida tersebut menjalankan fungsi struktural pada jaringan pendukung hewan. Mereka adalah bagian dari zat antar sel pada kulit, tendon, dan tulang rawan, yang memberi mereka kekuatan dan elastisitas.
Beberapa polisakarida adalah bagian dari membran sel dan berfungsi sebagai reseptor, memungkinkan sel untuk mengenali satu sama lain dan berinteraksi.
Karbohidrat, atau sakarida. Monosakarida. Disakarida. Polisakarida. ribosa. Deoksiribosa. Glukosa. Fruktosa. Galaktosa. Sukrosa. Maltosa. Laktosa. Pati. Glikogen. Kitin
Pertanyaan
1. Bagaimana komposisi dan struktur molekul karbohidrat?
2. Karbohidrat apa yang disebut mono-, di- dan polisakarida?
3. Apa fungsi karbohidrat dalam organisme hidup?
Tugas
Analisis Gambar 6 “Diagram struktur polisakarida” dan teks paragraf. Asumsi apa yang dapat dibuat berdasarkan perbandingan ciri struktural molekul dan fungsi yang dilakukan oleh pati, glikogen, dan selulosa dalam organisme hidup? Diskusikan masalah ini dengan teman sekelasmu.
§ 6. Lipid
1. Zat mirip lemak apa yang anda ketahui?
2. Makanan apa saja yang kaya lemak?
3. Apa peranan lemak dalam tubuh?
Lemak(dari bahasa Yunani lipo- lemak) adalah sekelompok besar zat mirip lemak yang tidak larut dalam air. Sebagian besar lipid terdiri dari asam lemak dengan berat molekul tinggi dan gliserol alkohol trihidrat (Gbr. 7).
Lipid terdapat di semua sel tanpa kecuali, menjalankan fungsi biologis tertentu.
lemak- lipid paling sederhana dan paling luas - memainkan peran penting sebagai sumber energi. Ketika dioksidasi, mereka memberikan energi dua kali lebih banyak daripada karbohidrat (38,9 kJ saat memecah 1 g lemak).
Beras. 7. Struktur molekul trigliserida
Lemak adalah bentuk utamanya penyimpanan lipid didalam sangkar. Pada vertebrata, sekitar setengah energi yang dikonsumsi sel saat istirahat berasal dari oksidasi lemak. Lemak juga dapat digunakan sebagai sumber air (oksidasi 1 g lemak menghasilkan lebih dari 1 g air). Hal ini sangat berharga bagi hewan Arktik dan gurun yang hidup dalam kondisi kekurangan air gratis.
Karena konduktivitas termalnya yang rendah, lipid berfungsi fungsi pelindung, yaitu mereka berfungsi untuk isolasi termal organisme. Misalnya, banyak vertebrata memiliki lapisan lemak subkutan yang jelas, yang memungkinkan mereka hidup di iklim dingin, dan pada cetacea, lapisan ini juga memainkan peran lain - meningkatkan daya apung.
Lipid melakukan dan fungsi konstruksi, karena ketidaklarutannya dalam air menjadikannya komponen penting membran sel.
Banyak hormon(misalnya, korteks adrenal, gonad) adalah turunan lipid. Oleh karena itu, lipid dikarakterisasi fungsi regulasi.
Lemak. lemak. Hormon. Fungsi lipid: energi, penyimpanan, pelindung, konstruksi, pengaturan
Pertanyaan
1. Zat apakah yang termasuk lipid?
2. Struktur apa yang dimiliki sebagian besar lipid?
3. Fungsi apa yang dilakukan lipid?
4. Sel dan jaringan manakah yang paling kaya akan lipid?
Tugas
Setelah menganalisis teks paragraf, jelaskan mengapa banyak hewan sebelum musim dingin, dan ikan yang bermigrasi sebelum bertelur, cenderung menumpuk lebih banyak lemak. Berikan contoh hewan dan tumbuhan di mana fenomena ini paling menonjol. Apakah kelebihan lemak selalu baik untuk tubuh? Diskusikan masalah ini di kelas.
§ 7. Komposisi dan struktur protein
1. Apa peranan protein dalam tubuh?
2. Makanan apa saja yang kaya protein?
Diantara zat organik tupai, atau protein, adalah biopolimer yang paling banyak, paling beragam dan sangat penting. Mereka menyumbang 50-80% dari massa kering sel.
Molekul protein berukuran besar, itulah sebabnya disebut demikian makromolekul. Selain karbon, oksigen, hidrogen, dan nitrogen, protein mungkin mengandung belerang, fosfor, dan besi. Protein berbeda satu sama lain dalam jumlah (dari seratus hingga beberapa ribu), komposisi dan urutan monomer. Monomer protein adalah asam amino (Gbr. 8).
Variasi protein yang tak terbatas diciptakan oleh kombinasi berbeda hanya dari 20 asam amino. Setiap asam amino memiliki nama, struktur dan sifat khusus. Rumus umumnya dapat disajikan sebagai berikut:
Molekul asam amino terdiri dari dua bagian yang identik dengan semua asam amino, salah satunya adalah gugus amino (-NH 2) yang bersifat basa, yang lain adalah gugus karboksil (-COOH) yang bersifat asam. Bagian molekul yang disebut radikal (R) memiliki struktur berbeda untuk asam amino berbeda. Kehadiran gugus basa dan asam dalam satu molekul asam amino menentukan tingginya reaktivitasnya. Melalui gugus ini, asam amino digabungkan untuk membentuk protein. Dalam hal ini, molekul air muncul, dan elektron yang dilepaskan terbentuk ikatan peptida. Itulah sebabnya disebut protein polipeptida.
Beras. 8. Contoh struktur asam amino – monomer molekul protein
Molekul protein dapat memiliki konfigurasi spasial yang berbeda - struktur protein, dan dalam strukturnya terdapat empat tingkat organisasi struktural (Gbr. 9).
Urutan asam amino dalam rantai polipeptida adalah struktur primer tupai. Ini unik untuk protein apa pun dan menentukan bentuk, sifat, dan fungsinya.
Sebagian besar protein berbentuk spiral sebagai hasil pembentukan ikatan hidrogen antara gugus CO dan NH dari residu asam amino yang berbeda dari rantai polipeptida. Ikatan hidrogen lemah, tetapi jika digabungkan memberikan struktur yang cukup kuat. Spiral ini adalah struktur sekunder tupai.
Struktur tersier– “pengemasan” spasial tiga dimensi dari rantai polipeptida. Hasilnya adalah konfigurasi yang aneh namun spesifik untuk setiap protein - percikan. Kekuatan struktur tersier dijamin oleh berbagai ikatan yang timbul antara radikal asam amino.
Beras. 9. Skema struktur molekul protein: I, II, III, IV – struktur primer, sekunder, tersier, kuaterner
Struktur Kuarter tidak khas untuk semua protein. Ini muncul sebagai akibat dari penggabungan beberapa makromolekul dengan struktur tersier menjadi kompleks yang kompleks. Misalnya, hemoglobin darah manusia adalah kompleks dari empat makromolekul protein (Gbr. 10).
Kompleksitas struktur molekul protein ini dikaitkan dengan keragaman fungsi yang melekat pada biopolimer tersebut.
Pelanggaran terhadap struktur alami suatu protein disebut denaturasi(Gbr. 11). Hal ini dapat terjadi di bawah pengaruh suhu, bahan kimia, energi radiasi dan faktor lainnya. Dengan dampak yang lemah, hanya struktur kuaterner yang hancur, dengan dampak yang lebih kuat, struktur tersier, dan kemudian struktur sekunder, dan protein tetap dalam bentuk rantai polipeptida.
Beras. 10. Skema struktur molekul hemoglobin
Proses ini sebagian reversibel: jika struktur primer tidak rusak, maka protein yang terdenaturasi mampu memulihkan strukturnya. Oleh karena itu, semua ciri struktural makromolekul protein ditentukan oleh struktur utamanya.
Kecuali protein sederhana, hanya terdiri dari asam amino, ada juga protein kompleks, yang mungkin termasuk karbohidrat ( glikoprotein), lemak ( lipoprotein), asam nukleat ( nukleoprotein) dan sebagainya.
Peran protein dalam kehidupan sel sangatlah besar. Biologi modern telah menunjukkan bahwa persamaan dan perbedaan antar organisme pada akhirnya ditentukan oleh sekumpulan protein. Semakin dekat organisme satu sama lain dalam posisi sistematis, semakin mirip proteinnya.
Beras. 11. Denaturasi protein
Protein, atau protein. Protein sederhana dan kompleks. Asam amino. Polipeptida. Struktur protein primer, sekunder, tersier dan kuaterner
Pertanyaan
1. Zat apa yang disebut protein atau protein?
2. Apa struktur utama suatu protein?
3. Bagaimana struktur protein sekunder, tersier, dan kuaterner terbentuk?
4. Apa yang dimaksud dengan denaturasi protein?
5. Atas dasar apa protein dibedakan menjadi sederhana dan kompleks?
Tugas
Tahukah Anda bahwa putih telur ayam sebagian besar terdiri dari protein. Pikirkan tentang apa yang menjelaskan perubahan struktur protein telur rebus. Berikan contoh lain yang Anda ketahui tentang perubahan struktur protein.
§ 8. Fungsi protein
1. Apa fungsi karbohidrat?
2. Apa fungsi protein yang anda ketahui?
Protein melakukan fungsi yang sangat penting dan beragam. Hal ini dimungkinkan sebagian besar karena keragaman bentuk dan komposisi protein itu sendiri.
Salah satu fungsi terpenting molekul protein adalah konstruksi (plastik). Protein adalah bagian dari semua membran sel dan organel sel. Dinding pembuluh darah, tulang rawan, tendon, rambut dan kuku sebagian besar terdiri dari protein.
Sangat penting katalis, atau enzimatik, fungsi protein. Protein khusus - enzim mampu mempercepat reaksi biokimia dalam sel puluhan dan ratusan juta kali lipat. Sekitar seribu enzim diketahui. Setiap reaksi dikatalisis oleh enzim tertentu. Anda akan mempelajari lebih lanjut tentang ini di bawah.
Fungsi motorik melakukan protein kontraktil khusus. Berkat mereka, silia dan flagela bergerak pada protozoa, kromosom bergerak selama pembelahan sel, otot berkontraksi pada organisme multiseluler, dan jenis gerakan lain pada organisme hidup ditingkatkan.
Itu penting fungsi transportasi protein. Dengan demikian, hemoglobin membawa oksigen dari paru-paru ke sel-sel jaringan dan organ lain. Di otot, selain hemoglobin, ada protein pengangkut gas lainnya - mioglobin. Protein serum mendorong transfer lipid dan asam lemak serta berbagai zat aktif biologis. Protein pengangkut pada membran luar sel membawa berbagai zat dari lingkungan ke dalam sitoplasma.
Protein tertentu berfungsi fungsi pelindung. Mereka melindungi tubuh dari invasi protein asing dan mikroorganisme serta dari kerusakan. Jadi, antibodi yang diproduksi oleh limfosit memblokir protein asing; fibrin dan trombin melindungi tubuh dari kehilangan darah.
Fungsi regulasi melekat pada protein - hormon. Mereka mempertahankan konsentrasi zat yang konstan dalam darah dan sel, berpartisipasi dalam pertumbuhan, reproduksi, dan proses vital lainnya. Misalnya, insulin mengatur gula darah.
Protein juga punya fungsi sinyal. Membran sel mengandung protein yang dapat mengubah struktur tersiernya sebagai respons terhadap faktor lingkungan. Ini adalah bagaimana sinyal diterima dari lingkungan eksternal dan informasi dikirim ke dalam sel.
Protein dapat berfungsi fungsi energi, menjadi salah satu sumber energi dalam sel. Ketika 1 g protein dipecah seluruhnya menjadi produk akhir, 17,6 kJ energi dilepaskan. Namun, protein sangat jarang digunakan sebagai sumber energi. Asam amino yang dilepaskan ketika molekul protein dipecah digunakan untuk membangun protein baru.
Fungsi protein: konstruksi, motorik, transportasi, pelindung, pengatur, sinyal, energi, katalitik. Hormon. Enzim
Pertanyaan
1. Apa yang menjelaskan keragaman fungsi protein?
2. Apa fungsi protein yang anda ketahui?
3. Apa peran hormon protein?
4. Apa fungsi protein enzim?
5. Mengapa protein jarang digunakan sebagai sumber energi?
§ 9. Asam nukleat
1. Apa peranan inti sel dalam sel?
2. Organel sel apa yang berhubungan dengan transmisi sifat-sifat keturunan?
3. Zat apa yang disebut asam?
Asam nukleat(dari lat. inti– nukleus) pertama kali ditemukan pada inti leukosit. Selanjutnya diketahui bahwa asam nukleat terdapat di semua sel, tidak hanya di nukleus, tetapi juga di sitoplasma dan berbagai organel.
Ada dua jenis asam nukleat - deoksiribonukleat(disingkat DNA) Dan ribonukleat(disingkat RNA). Perbedaan nama disebabkan oleh fakta bahwa molekul DNA mengandung karbohidrat deoksiribosa, dan molekul RNA adalah ribosa.
Asam nukleat adalah biopolimer yang terdiri dari monomer - nukleotida. Monomer nukleotida DNA dan RNA memiliki struktur yang serupa.
Setiap nukleotida terdiri dari tiga komponen yang dihubungkan oleh ikatan kimia yang kuat. Ini basa nitrogen, karbohidrat(ribosa atau deoksiribosa) dan residu asam fosfat(Gbr. 12).
Bagian molekul DNA Ada empat jenis basa nitrogen: adenin, guanin, sitosin atau timin. Mereka menentukan nama nukleotida yang sesuai: adenil (A), guanil (G), sitidil (C) dan timidil (T) (Gbr. 13).
Beras. 12. Skema struktur nukleotida - monomer DNA (A) dan RNA (B).
Setiap untai DNA adalah polinukleotida yang terdiri dari beberapa puluh ribu nukleotida.
Molekul DNA memiliki struktur yang kompleks. Ini terdiri dari dua rantai yang dipilin secara heliks, yang dihubungkan satu sama lain sepanjang panjangnya melalui ikatan hidrogen. Struktur ini, yang hanya merupakan ciri molekul DNA, disebut heliks ganda.
Beras. 13. Nukleotida DNA
Beras. 14. Hubungan komplementer nukleotida
Ketika heliks ganda DNA terbentuk, basa nitrogen dari satu rantai disusun dalam urutan yang ditentukan secara ketat berlawanan dengan basa nitrogen rantai lainnya. Dalam hal ini, sebuah pola penting terungkap: timin dari rantai lain selalu terletak berlawanan dengan adenin dari satu rantai, sitosin selalu terletak berlawanan dengan guanin, dan sebaliknya. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa pasangan nukleotida adenin dan timin, serta guanin dan sitosin, sangat bersesuaian satu sama lain dan saling melengkapi, atau yang saling melengkapi(dari lat. pelengkap- tambahan), satu sama lain. Dan pola itu sendiri disebut prinsip saling melengkapi. Dalam hal ini, dua ikatan hidrogen selalu muncul antara adenin dan timin, dan tiga ikatan hidrogen antara guanin dan sitosin (Gbr. 14).
Akibatnya, dalam organisme apa pun, jumlah nukleotida adenil sama dengan jumlah nukleotida timidil, dan jumlah nukleotida guanil sama dengan jumlah nukleotida sitidil. Dengan mengetahui urutan nukleotida pada satu rantai DNA, prinsip komplementaritas dapat digunakan untuk menentukan urutan nukleotida pada rantai lainnya.
Dengan bantuan empat jenis nukleotida, DNA mencatat semua informasi tentang tubuh, yang diteruskan ke generasi berikutnya. Dengan kata lain, DNA adalah pembawa informasi keturunan.
Molekul DNA terutama ditemukan di inti sel, tetapi sejumlah kecil ditemukan di mitokondria dan plastida.
Molekul RNA, tidak seperti molekul DNA, adalah polimer yang terdiri dari rantai tunggal dengan dimensi yang jauh lebih kecil.
Monomer RNA adalah nukleotida yang terdiri dari ribosa, residu asam fosfat, dan salah satu dari empat basa nitrogen. Tiga basa nitrogen - adenin, guanin, dan sitosin - sama dengan DNA, dan basa keempat - urasil.
Pembentukan polimer RNA terjadi melalui ikatan kovalen antara ribosa dan residu asam fosfat dari nukleotida tetangga.
Ada tiga jenis RNA, berbeda dalam struktur, ukuran molekul, lokasi dalam sel dan fungsi yang dilakukan.
RNA ribosom (rRNA) merupakan bagian dari ribosom dan ikut serta dalam pembentukan pusat aktifnya, tempat terjadinya proses biosintesis protein.
Transfer RNA (tRNA) - ukuran terkecil - mengangkut asam amino ke tempat sintesis protein.
Informasi, atau templat, RNA (mRNA) disintesis pada bagian salah satu rantai molekul DNA dan mengirimkan informasi tentang struktur protein dari inti sel ke ribosom, tempat informasi ini diimplementasikan.
Dengan demikian, berbagai jenis RNA mewakili sistem fungsional tunggal yang bertujuan untuk mengimplementasikan informasi herediter melalui sintesis protein.
Molekul RNA ditemukan di nukleus, sitoplasma, ribosom, mitokondria, dan plastida sel.
Asam nukleat. Asam deoksiribonukleat, atau DNA. Asam ribonukleat, atau RNA. Basa nitrogen: adenin, guanin, sitosin, timin, urasil, nukleotida. Heliks ganda. Komplementaritas. Transfer RNA (tRNA). RNA ribosom (rRNA). RNA Pembawa Pesan (mRNA)
Pertanyaan
1. Bagaimana struktur nukleotida?
2. Bagaimana struktur molekul DNA?
3. Apa yang dimaksud dengan prinsip saling melengkapi?
4. Apa persamaan dan perbedaan struktur molekul DNA dan RNA?
5. Jenis molekul RNA apa yang kamu ketahui? Apa fungsinya?
Tugas
1. Buat garis besar paragraf Anda.
2. Para ilmuwan telah menemukan bahwa sebuah fragmen rantai DNA mempunyai komposisi sebagai berikut: C-G G A A A T T C C. Dengan menggunakan prinsip saling melengkapi, lengkapi rantai kedua.
3. Selama penelitian, ditemukan bahwa dalam molekul DNA yang diteliti, adenin membentuk 26% dari total jumlah basa nitrogen. Hitung jumlah basa nitrogen lain dalam molekul ini.
Lihatlah akarnya!
Kozma Prutkov
Unsur kimia apa yang menyusun sel hidup? Apa peran gula dan lipid? Bagaimana struktur protein dan bagaimana molekulnya memperoleh bentuk spasial tertentu? Apa itu enzim dan bagaimana cara mengenali substratnya? Bagaimana struktur molekul RNA dan DNA? Ciri-ciri molekul DNA apa yang memungkinkannya berperan sebagai pembawa informasi genetik?
Pelajaran-ceramah
KOMPOSISI DASAR DAN MOLEKULER MAKNA HIDUP. Kita memulai perkenalan kita dengan sistem kehidupan dari tingkat genetik molekuler. Ini adalah tingkat molekul yang membentuk dasar struktural dan fungsional sel-sel organisme hidup.
Retrovirus. Virus menunjukkan bentuk geometris yang menakjubkan!
Ingatlah bahwa dari semua unsur yang diketahui yang termasuk dalam Tabel Periodik DI Mendeleev, sekitar 80 unsur ditemukan dalam sel hidup, apalagi di antara unsur-unsur tersebut tidak ada satu pun yang tidak ada di alam mati. Hal ini menjadi salah satu bukti kesamaan alam hidup dan alam mati.
Lebih dari 90% massa sel terdiri dari karbon, hidrogen, nitrogen, dan oksigen. Belerang, fosfor, kalium, natrium, kalsium, magnesium, besi dan klorin ditemukan dalam jumlah yang jauh lebih kecil di dalam sel. Semua unsur lainnya (seng, tembaga, yodium, fluor, kobalt, mangan, dll.) bersama-sama membentuk tidak lebih dari 0,02% massa sel. Itu sebabnya mereka disebut elemen mikro. Unsur mikro merupakan bagian dari hormon, enzim dan vitamin, yaitu senyawa dengan aktivitas biologis yang tinggi.
Misalnya, kekurangan yodium dalam tubuh, yang diperlukan untuk produksi hormon tiroid - tiroksin, menyebabkan penurunan produksi hormon ini dan, sebagai akibatnya, berkembangnya penyakit serius, termasuk kretinisme.
Sebagian besar isi sel adalah air. Banyak zat masuk atau keluar sel dalam bentuk larutan air; sebagian besar reaksi intraseluler juga terjadi di lingkungan berair. Selain itu, air juga berperan langsung dalam sejumlah reaksi kimia, menyumbangkan ion H+ atau OH - ke senyawa yang dihasilkan. Karena kapasitas panasnya yang tinggi, air menstabilkan suhu di dalam sel, sehingga tidak terlalu bergantung pada fluktuasi suhu di lingkungan sekitar sel.
Selain air, yang merupakan 70% volume sel, juga mengandung zat organik – senyawa karbon. Diantaranya terdapat molekul kecil yang mengandung hingga 30 atom karbon dan makromolekul. Yang pertama termasuk gula sederhana (monosakarida), lipid, asam amino dan nukleotida. Mereka berfungsi sebagai komponen struktural untuk pembangunan makromolekul, dan selain itu, mereka memainkan peran penting dalam proses metabolisme dan energi sel hidup.
Namun, dasar kehidupan pada tingkat molekuler adalah protein dan asam nukleat, yang akan kita bahas lebih terinci.
ASAM AMINO DAN PROTEIN. Tupai memiliki peran khusus dalam kehidupan alam. Mereka berfungsi sebagai bahan pembangun sel, dan hampir tidak ada proses yang terjadi di dalam sel dapat terjadi tanpa partisipasi mereka.
Molekul protein adalah rantai asam amino, dan jumlah mata rantai dalam rantai tersebut dapat berkisar dari puluhan hingga beberapa ribu. Asam amino yang berdekatan dihubungkan satu sama lain melalui ikatan kimia khusus yang disebut peptida. Ikatan ini terbentuk selama proses sintesis protein, ketika gugus karboksil dari satu asam amino berikatan dengan gugus amino yang berdekatan dari asam amino lain (Gbr. 32).
Beras. 32. Ikatan peptida
Semua 20 jenis asam amino terlibat dalam pembangunan protein. Namun, urutan pergantiannya dalam rantai protein sangat berbeda, sehingga menciptakan peluang terjadinya sejumlah besar kombinasi, dan akibatnya, untuk pembentukan berbagai jenis molekul protein. Perlu dicatat bahwa hanya tumbuhan yang mampu mensintesis semua 20 asam amino yang diperlukan untuk membangun protein. Hewan memperoleh sejumlah asam amino, yang disebut asam amino esensial, dengan memakan tumbuhan.
Urutan asam amino dalam molekul protein dilambangkan sebagai struktur primer tupai (Gbr. 33). ada juga struktur sekunder protein, yang dipahami sebagai sifat penataan ruang masing-masing fragmen rantai asam amino. Pada struktur sekunder, bagian molekul protein berbentuk seperti heliks atau lapisan terlipat. Dalam pembentukannya, peran penting dimainkan oleh ikatan hidrogen yang terbentuk antara oksigen dan hidrogen dari ikatan peptida (-N-H...0=C-) dari berbagai asam amino.
Beras. 33. Struktur protein
Di bawah struktur tersier protein mengacu pada pengaturan spasial seluruh rantai asam amino.
Struktur tersier mempunyai pengaruh langsung pada bentuk molekul protein, yang bisa berbentuk benang atau bulat. Dalam kasus terakhir, molekul dilipat sedemikian rupa sehingga daerah hidrofobiknya berada di dalam, dan gugus hidrofilik polarnya berada di permukaan. Struktur ruang yang dihasilkan disebut percikan.
Akhirnya, beberapa protein mungkin mengandung beberapa butiran, yang masing-masing dibentuk oleh rantai asam amino independen. Kombinasi beberapa butiran menjadi satu kompleks disebut dengan istilah struktur kuaterner tupai. Misalnya, molekul protein hemoglobin terdiri dari empat gumpalan yang mengandung bagian non-protein - heme.
Molekul protein mampu mengatur dirinya sendiri menjadi struktur spasial yang kompleks, yang konfigurasinya spesifik dan ditentukan oleh urutan asam amino, yaitu struktur utama protein.
Pengorganisasian mandiri adalah salah satu sifat unik protein, yang mendasari banyak fungsi yang dilakukannya. Secara khusus, mekanisme pengenalan oleh enzim (katalis biologis) sendiri didasarkan pada kekhususan struktur spasial molekul protein. substrat, yaitu molekul yang setelah berinteraksi dengan enzim, mengalami transformasi kimia tertentu dan berubah menjadi produk.
Enzim adalah protein, bagian tertentu dari molekulnya membentuk pusat aktif. Ini mengikat substrat spesifik ke enzim tertentu dan mengubahnya menjadi produk. Dalam hal ini, enzim mampu membedakan substratnya karena konfigurasi spasial khusus dari pusat aktif, khusus untuk setiap enzim. Anda dapat membayangkan bahwa substrat cocok dengan enzim seperti kunci pada gembok.
Anda yakin bahwa semua sifat protein didasarkan pada struktur utamanya - urutan asam amino dalam molekul. Hal ini dapat dibandingkan dengan sebuah kata yang ditulis dalam alfabet yang terdiri dari 20 huruf asam amino. Dan jika ada kata-kata, maka mungkin ada sandi yang dapat digunakan untuk mengkodekan kata-kata tersebut. Bagaimana? Keakraban dengan struktur asam nukleat akan membantu menjawab pertanyaan ini.
NULEOTIDA DAN ASAM NUKLIK. Nukleotida terdiri dari senyawa siklik yang mengandung nitrogen (basa nitrogen), gula lima karbon, dan residu asam fosfat. Makromolekul asam nukleat dibangun darinya.
Komposisi molekul RNA(asam ribonukleat) termasuk nukleotida yang dibangun di atas gula ribosa dan mengandung adenin (A), guanin (G), sitosin (C) dan urasil (U) sebagai basa nitrogen. Nukleotida yang menyusun suatu molekul DNA(asam deoksiribonukleat), mengandung deoksiribosa, dan sebagai pengganti urasil - timin (T).
Keterkaitan nukleotida satu sama lain dalam molekul DNA (RNA) terjadi karena adanya hubungan residu fosfor dari satu nukleotida dengan deoksiribosa (ribosa) yang lain (Gbr. 34).
Beras. 34. Komposisi rantai dan struktur molekul DNA
Dalam studi komposisi molekul DNA, ditemukan bahwa pada masing-masing molekul jumlah basa nitrogen adenin (A) sama dengan jumlah timin (T), dan jumlah guanin (G) sama dengan jumlah dengan jumlah sitosin (C). Penemuan ini menjadi prasyarat bagi penciptaan model molekul DNA oleh J. Watson dan F. Crick pada tahun 1953 - heliks ganda yang terkenal.
Menurut model ini, molekul DNA terdiri dari dua rantai yang dilipat menjadi spiral kanan (Gbr. 35).
Beras. 35. Model struktur DNA
Setiap rantai mengandung rangkaian nukleotida yang benar-benar bersesuaian (saling melengkapi) dengan rangkaian rantai lainnya. Korespondensi ini dicapai dengan adanya ikatan hidrogen antara basa nitrogen dari dua rantai yang diarahkan satu sama lain - A dan T atau G dan C.
Komunikasi antara pasangan basa nitrogen lainnya tidak mungkin dilakukan, karena struktur spasial molekul basa nitrogen sedemikian rupa sehingga hanya A dan T, serta G dan C, yang dapat berdekatan satu sama lain untuk membentuk ikatan hidrogen satu sama lain.
Ciri terpenting DNA adalah kemungkinan penggandaan diri - replikasi, yang dilakukan dengan partisipasi sekelompok enzim (Gbr. 36).
Beras. 36. Skema replikasi DNA
Di area tertentu, termasuk di salah satu ujung, molekul DNA heliks beruntai ganda, ikatan hidrogen antar rantai terputus. Mereka berpisah dan melepas lelah.
Proses ini secara bertahap mengambil alih seluruh molekul. Ketika rantai molekul induk menyimpang, rantai anak perempuan dibangun di atasnya, seperti pada matriks, dari nukleotida yang tersedia di lingkungan. Perakitan rantai baru berlangsung sesuai dengan prinsip saling melengkapi: melawan setiap A ada T, melawan G - C, dll. Hasilnya, dua molekul DNA baru diperoleh, yang masing-masing memiliki satu rantai tersisa. molekul DNA asli, dan yang kedua adalah yang baru. Dalam hal ini, dua molekul DNA yang terbentuk selama replikasi identik dengan molekul aslinya.
Kemampuan molekul DNA untuk menyalin diri adalah dasar transmisi informasi herediter oleh organisme hidup. Urutan basa nukleotida dalam molekul DNA berfungsi sebagai kode yang mengkodekan informasi tentang protein yang diperlukan untuk berfungsinya tubuh.
Tidak seperti DNA, molekul RNA terdiri dari rantai polinukleotida tunggal. Ada beberapa jenis RNA yang menjalankan fungsi berbeda di dalam sel. Salinan RNA dari bagian rantai DNA disebut informasi atau RNA pembawa pesan(mRNA) dan berperan sebagai perantara dalam transfer informasi genetik dari DNA ke struktur sel yang mensintesis protein - ribosom. Selain itu, sel tersebut berisi RNA ribosom(rRNA), yang bersama dengan protein membentuk ribosom, mentransfer RNA(tRNA), mengangkut asam amino ke tempat sintesis protein, dan beberapa lainnya.
Molekul DNA terdiri dari dua untai nukleotida komplementer yang digulung menjadi spiral, yang disatukan oleh ikatan hidrogen yang membentuk pasangan basa AT dan G-C. Urutan nukleotida rantai DNA berfungsi sebagai kode yang mengkodekan informasi genetik. Penguraian informasi ini dilakukan dengan partisipasi molekul RNA. Kemampuan DNA untuk menggandakan diri (replikasi) memberikan kemungkinan transmisi informasi genetik ke alam hidup.
- Mengapa protein disebut molekul kehidupan?
- Apa peran struktur spasial protein dalam proses kehidupan sel?
- Prinsip apa yang mendasari proses replikasi DNA?
