Oamenii de știință americani au reușit să creeze o moleculă care ar putea fi strămoșul purtătorilor moleculari moderni de informații ereditare într-o celulă vie - acizii nucleici. A fost numit TNK pentru că conține zahăr tetroză cu patru atomi de carbon. Se presupune că în procesul de evoluție, ADN-ul și ARN-ul pe care îl cunoaștem au provenit din el.
Până acum, oamenii de știință implicați în reconstrucția evenimentelor care au avut loc pe Pământ în urmă cu aproximativ patru miliarde de ani nu pot răspunde la o întrebare simplă și în același timp foarte importantă - cum a apărut acidul dezoxiribonucleic sau, mai simplu, ADN-ul?
La urma urmei, fără această moleculă, primele celule vii (sau predecesorii lor) nu ar putea stoca informații despre structura proteinelor, care este necesară pentru auto-reproducere. Adică, fără ADN, viața pur și simplu nu s-ar putea răspândi pe planeta noastră, atât în spațiu, cât și în timp.
Numeroase experimente au arătat că ADN-ul în sine nu se poate asambla, indiferent de condițiile în care ai plasat toate „piesele de schimb”. Pentru a crea această moleculă, este necesară activitatea câtorva zeci de proteine enzimatice. Și dacă da, atunci imediat apare un cerc vicios în raționamentul evoluționiștilor, precum problema primatului găinii și a oului: de unde ar putea veni enzimele dacă nu există ADN în sine? La urma urmei, informațiile despre structura lor sunt înregistrate tocmai în această moleculă complexă.
Adevărat, unii biologi moleculari au propus recent o cale de ieșire din acest impas: ei cred că informațiile ereditare anterior au fost stocate în ADN-ul „sora”, acid ribonucleic sau ARN. Ei bine, această moleculă, în anumite condiții, este capabilă să se autocopiaze, iar numeroase experimente confirmă acest lucru (puteți citi mai multe despre asta în articolul „La început a existat... acid ribonucleic”).
Se pare că a fost găsită o soluție - în primul rând, ribozimele (așa-numitele molecule de ARN cu activitate enzimatică) s-au copiat și, pe parcurs, au mutat, au „dobândit” informații despre noi proteine utile. După ceva timp, aceste informații s-au acumulat atât de mult încât ARN-ul a „înțeles” un lucru simplu - acum nu mai trebuie să facă munca destul de complexă de auto-copiere. Și, în curând, următorul ciclu de mutații a transformat ARN-ul într-un ADN mai complex, dar în același timp stabil, care nu a mai făcut astfel de „prostii”.
Cu toate acestea, nu a fost găsit un răspuns definitiv la întrebarea cum au apărut acizii nucleici. Pentru că a rămas încă neclar cum a apărut primul ARN cu capacitatea de a se copia. La urma urmei, chiar și ea, după cum au arătat experimentele, nu este capabilă de auto-asamblare - molecula sa este, de asemenea, foarte complexă pentru aceasta.
Unii biologi moleculari au sugerat însă că poate în acele vremuri îndepărtate ar fi putut exista un alt acid nucleic, mai simplu ca structură decât ADN-ul și ARN-ul. Și ea a fost la început molecula care a stocat informații.
Cu toate acestea, este destul de dificil să se verifice o astfel de presupunere, deoarece în prezent nu există alți „păstratori” de informații din grupul acestor acizi, cu excepția ADN-ului și ARN-ului. Cu toate acestea, metodele moderne de biochimie fac posibilă recrearea unui astfel de compus și apoi testarea experimentală dacă este potrivit sau nu pentru rolul „moleculei principale a vieții”.
Și recent, oamenii de știință de la Universitatea din Arizona (SUA) au sugerat că strămoșul comun al ADN-ului și ARN-ului ar putea fi TNA, sau acidul tetrozonucleic. Diferă de descendenții săi prin faptul că „puntea zahăr-fosfat” a acestei substanțe, care ține împreună bazele azotate (sau nucleotidele), nu conține pentoză - un zahăr cu cinci atomi de carbon, ci o tetroză cu patru atomi de carbon. Și acest tip de zahăr este mult mai simplu decât inelele cu cinci atomi de carbon ale ADN-ului și ARN-ului. Și, cel mai important, pot fi asamblate singure - din două bucăți identice din două carboni.
Biochimiștii americani au încercat să creeze mai multe molecule scurte de tetroză și în acest proces au descoperit că acest lucru nu necesită utilizarea unui aparat enzimatic masiv și complex - în anumite condiții, acidul a fost colectat într-o soluție saturată din „piese de schimb” folosind numai două enzime.
Adică ar fi putut să apară chiar la începutul formării vieții. Și până când primele organisme vii au reușit să dobândească un aparat enzimatic capabil să sintetizeze ARN și ADN, TNC a fost cel care a fost custodele informațiilor ereditare.
Dar ar putea această moleculă, în principiu, să joace un rol atât de important? Acum este imposibil să testați direct acest lucru, deoarece nu există proteine capabile să citească informațiile de la TNC. Cu toate acestea, biologii moleculari din Arizona au decis să ia o altă cale. Au efectuat un experiment interesant - au încercat să conecteze firele ADN și TNC între ele. Rezultatul a fost o moleculă hibridă - în mijlocul lanțului de ADN se afla un fragment de nucleotide TNA lung de 70. Interesant este că această moleculă a fost capabilă de replicare, adică de autocopie. Și această proprietate este cea mai importantă pentru orice purtător de informații moleculare.
Mai mult, oamenii de știință au demonstrat că molecula de TNA se poate combina cu ușurință cu o proteină și, în consecință, obține proprietăți enzimatice. Cercetătorii au efectuat o serie de experimente care au demonstrat că TNC ar putea produce o structură care se leagă în mod specific de proteina trombina: un lanț TNC s-a format pe un lanț de ADN, dar după ce ADN-ul a plecat, acesta nu și-a pierdut caracteristicile structurii și a continuat. pentru a reține în mod specific proteina.
Fragmentul TNK avea o lungime de 70 de nucleotide, ceea ce este suficient pentru a crea „locuri” unice pentru proteinele enzimatice. Adică, ceva asemănător unui ribozimă ar putea fi obținut și din TNC-uri (dați-mi voie să vă reamintesc că constă din ARN asociat cu o proteină).
Deci, experimentele au arătat că TNK ar putea fi strămoșul ADN-ului și ARN-ului. Acesta din urmă s-ar putea să se fi format ceva mai devreme ca urmare a unei serii de mutații care au dus la înlocuirea tetrozei cu pentoză. Și apoi, cu ajutorul selecției naturale, s-a dovedit că acidul ribonucleic este mai stabil și mai stabil decât predecesorul său de tetroză (tetrozele sunt într-adevăr foarte instabile la o serie de influențe chimice). Și astfel, descendentul și-a înlăturat competitiv strămoșul din nișa unui purtător de informații moleculare.
Apare întrebarea: ar fi putut CTN-urile să aibă vreun strămoș care să conțină un zahăr mai simplu decât tetroza? Cel mai probabil nu, și iată de ce. Doar începând cu patru atomi de carbon, zaharurile pot forma structuri ciclice; carbohidrații cu trei atomi de carbon nu pot face acest lucru. Ei bine, fără aceasta, acidul nucleic nu se formează - numai moleculele de zahăr ciclic sunt capabile să rețină toate celelalte componente ale acestei substanțe. Deci se pare că TNK a fost într-adevăr primul.
Trebuie remarcat faptul că autorii lucrării nu susțin deloc că „așa s-a întâmplat”. Strict vorbind, au dovedit doar posibilitatea existenței unei forme ancestrale de acizi ribonucleici, precum TNA (care, de altfel, nu apare în mediul natural din lumea modernă). Valoarea descoperirii constă în faptul că a fost arătată una dintre căile probabile de evoluție a purtătorilor moleculari ai informațiilor ereditare. Ei bine, și, în sfârșit, vechea dispută despre ceea ce a fost mai întâi - acidul nucleic sau proteina a fost rezolvată...
Întrebarea 1. Ce procese studiază oamenii de știință la nivel molecular?
La nivel molecular sunt studiate cele mai importante procese ale vieții organismului: creșterea și dezvoltarea acestuia, metabolismul și conversia energetică, stocarea și transmiterea informațiilor ereditare, variabilitatea.
Întrebarea 2. Ce elemente predomină în compoziția organismelor vii?
Un organism viu conține mai mult de 70-80 de elemente chimice, dar predomină carbonul, oxigenul, hidrogenul și azotul.
Întrebarea 3. De ce moleculele de proteine, acizi nucleici, carbohidrați și lipide sunt considerate biopolimeri doar în celulă?
Moleculele de proteine, acizi nucleici, carbohidrați și lipide sunt polimeri, deoarece constau din monomeri repetați. Dar numai într-un sistem viu (celulă, organism) aceste substanțe își manifestă esența biologică, posedând o serie de proprietăți specifice și îndeplinind multe funcții importante. Prin urmare, în sistemele vii astfel de substanțe sunt numite biopolimeri. În afara unui sistem viu, aceste substanțe își pierd proprietățile biologice și nu sunt biopolimeri.
Întrebarea 4. Ce se înțelege prin universalitatea moleculelor de biopolimer?
Proprietățile biopolimerilor depind de numărul, compoziția și ordinea de aranjare a monomerilor lor constituenți. Capacitatea de a schimba compoziția și secvența monomerilor în structura polimerului permite existența unei varietăți uriașe de opțiuni de biopolimeri, indiferent de specia organismului. În toate organismele vii, biopolimerii sunt construiți după un singur plan.
1.1. Nivel molecular: caracteristici generale
4,4 (87,5%) 8 voturiCăutat pe această pagină:
- ce procese studiază oamenii de știință la nivel molecular?
- ce se înțelege prin universalitatea moleculelor de biopolimer
- ce elemente predomină în organismele vii
- de ce moleculele de proteine, acizi nucleici, carbohidrați și lipide sunt considerate biopolimeri doar în celulă
- de ce molecule proteine acizi nucleici carbohidrați și lipide
Ce elemente predomină în organismele vii?
De ce moleculele de proteine, acizi nucleici, carbohidrați și lipide sunt considerate biopolimeri doar în celulă?
Ce se înțelege prin cuvântul universalitate a moleculelor de biopolimer?
a) succesiunea alternantei aminoacizilor
b) numărul de aminoacizi din moleculă
c) forma structurii terţiare
d) toate caracteristicile specificate
3. În ce caz este indicată corect compoziția unei nucleotide ADN?
a) riboză, reziduu de acid fosforic, timină
b) acid fosforic, uracil, dezoxiriboză
c) reziduu de acid fosforic, dezoxiriboză, adenină
d) acid fosforic, riboză, guanină
4. Monomerii acizilor nucleici sunt:
a) baze azotate
b) riboză sau dezoxiriboză
c) grupări dezoxiriboză şi fosfat
d) nucleotide
5. Aminoacizii dintr-o moleculă de proteină sunt legați prin:
a) legătura ionică
b) legătură peptidică
c) legătura de hidrogen
d) legătură covalentă
6. Care este funcția ARN-ului de transfer?
a) transferă aminoacizi la ribozomi
b) transferă informații din ADN
c) formează ribozomi
d) toate funcțiile enumerate
7. Enzimele sunt biocatalizatori care constau din:
a) proteine b) nucleotide c) lipide c) grăsimi
8. Polizaharidele includ:
a) amidon, riboză
b) glicogen, glucoză
c) celuloză, amidon
d) amidon, zaharoză
9. Carbonul ca element este inclus în:
a) proteine si carbohidrati
b) carbohidrați și lipide
c) carbohidraţi şi acizi nucleici
d) toți compușii organici ai celulei
10. Celula conține ADN:
a) în nucleu și mitocondrii
b) în nucleu, citoplasmă și diverse organite
c) în nucleu, mitocondrii și citoplasmă
d) în nucleu, mitocondrii, cloroplaste
CE ESTE UN MONOMETR DE ACIZI NUCLEICI? OPȚIUNI (AMINOACID, NUCLEOTIDE, MOLECULĂ DE PROTEINĂ?) CE ESTE INCLUSCOMPOZIȚIA NUCLEOTIDELOR
OPȚIUNI: (AMINOACID, BAZĂ DE AZOT, REZIDU DE ACID FOSFORIC, CARBOHIDRATI?)
Ajuta-ma te rog!1. Știința care studiază celulele se numește:
A) Genetica;
B) Selectie;
B) ecologie;
B) Citologie.
2. Substante organice ale celulei:
A) Apă, minerale, grăsimi;
B) Glucide, lipide, proteine, acizi nucleici;
C) Glucide, minerale, grăsimi;
D) Apa, minerale, proteine.
3. Dintre toate substanțele organice, cea mai mare parte a celulei este formată din:
A) Proteine.
B) Carbohidrați
B) Grăsimi
D) Apa.
4. Înlocuiți cuvintele evidențiate cu un singur cuvânt:
A) Moleculele mici de substanțe organice formează molecule complexe în celulă.
B) Componentele structurale permanente ale celulei îndeplinesc funcții vitale pentru celulă.
C) Mediul intern foarte ordonat, semi-lichid al celulei asigură interacțiunea chimică a tuturor structurilor celulare.
D) Principalul pigment fotosintetic dă culoarea verde cloroplastelor.
5. Acumularea și ambalarea compușilor chimici în stick se realizează:
A) Mitocondriile;
B) Ribozomi;
B) Lizozomi;
D) Complexul Golgi.
6. Funcțiile digestiei intracelulare sunt îndeplinite de:
A) Mitocondriile;
B) Ribozomi;
B) Lizozomi;
D) Complexul Golgi.
7. „Asamblarea” unei molecule de proteină polimerică se realizează:
A) Mitocondriile;
B) Ribozomi;
B) Lizozomi;
D) Complexul Golgi.
8. Ansamblul reacțiilor chimice care au ca rezultat descompunerea substanțelor organice și eliberarea de energie se numește:
A) Catabolism;
B) anabolism;
B) Metabolism;
D) Asimilarea
9. „Copiarea” informațiilor genetice dintr-o moleculă de ADN prin crearea ARNm se numește:
A) Difuzare;
B) Transcrierea;
B) Biosinteza;
D) Glicoliza.
10. Procesul de formare a substanțelor organice în lumină în cloroplaste folosind apă și dioxid de carbon se numește:
A) Fotosinteza;
B) Transcrierea;
B) Biosinteza;
D) Glicoliza.
11. Procesul enzimatic și lipsit de oxigen de descompunere a substanțelor organice se numește:
A) Fotosinteza;
B) Transcrierea;
B) Biosinteza;
D) Glicoliza.
12. Numiți principalele prevederi ale teoriei celulare.
Pagina curentă: 2 (cartea are 16 pagini în total) [pasaj de lectură disponibil: 11 pagini]
Biologie– știința vieții este una dintre cele mai vechi științe. Omul a acumulat cunoștințe despre organismele vii de-a lungul a mii de ani. Pe măsură ce s-au acumulat cunoștințele, biologia s-a diferențiat în științe independente (botanica, zoologie, microbiologie, genetică etc.). Importanța disciplinelor de graniță care leagă biologia cu alte științe - fizică, chimie, matematică etc., este din ce în ce mai mare. Ca urmare a integrării au apărut biofizica, biochimia, biologia spațială etc.
În prezent, biologia este o știință complexă, formată ca urmare a diferențierii și integrării diferitelor discipline.
În biologie se folosesc diverse metode de cercetare: observație, experiment, comparație etc.
Biologia studiază organismele vii. Sunt sisteme biologice deschise care primesc energie și nutrienți din mediu. Organismele vii răspund la influențele externe, conțin toate informațiile de care au nevoie pentru dezvoltare și reproducere și sunt adaptate unui anumit habitat.
Toate sistemele vii, indiferent de nivelul de organizare, au trăsături comune, iar sistemele în sine sunt într-o interacțiune continuă. Oamenii de știință disting următoarele niveluri de organizare a naturii vii: moleculară, celulară, organismală, populație-specie, ecosistem și biosferă.
Capitolul 1. Nivelul molecular
Nivelul molecular poate fi numit nivelul inițial, cel mai profund de organizare a viețuitoarelor. Fiecare organism viu este format din molecule de substanțe organice - proteine, acizi nucleici, carbohidrați, grăsimi (lipide), numite molecule biologice. Biologii studiază rolul acestor compuși biologici esențiali în creșterea și dezvoltarea organismelor, stocarea și transmiterea informațiilor ereditare, metabolismul și conversia energiei în celulele vii și alte procese.
În acest capitol vei învăța
Ce sunt biopolimerii;
Ce structură au biomoleculele?
Ce funcții îndeplinesc biomoleculele?
Ce sunt virușii și care sunt caracteristicile lor?
§ 4. Nivelul molecular: caracteristici generale
1. Ce este un element chimic?
2. Ce se numesc atom și moleculă?
3. Ce substanțe organice cunoașteți?
Orice sistem viu, oricât de complex ar fi el, se manifestă la nivelul de funcționare al macromoleculelor biologice.
Studiind organismele vii, ați învățat că acestea sunt compuse din aceleași elemente chimice ca și cele nevii. În prezent, sunt cunoscute peste 100 de elemente, majoritatea se găsesc în organismele vii. Cele mai comune elemente din natura vie includ carbonul, oxigenul, hidrogenul și azotul. Aceste elemente sunt cele care formează molecule (compuși) așa-numitelor materie organică.
Baza tuturor compușilor organici este carbonul. Poate interacționa cu mulți atomi și grupurile lor, formând lanțuri care diferă ca compoziție chimică, structură, lungime și formă. Moleculele sunt formate din grupuri de atomi, iar din acestea din urmă - molecule mai complexe, care diferă ca structură și funcție. Acești compuși organici care formează celulele organismelor vii se numesc polimeri biologici sau biopolimeri.
Polimer(din greaca politici- numeroase) - un lanț format din numeroase verigi - monomeri, fiecare dintre acestea fiind relativ simplu. O moleculă de polimer poate consta din multe mii de monomeri interconectați, care pot fi la fel sau diferiți (Fig. 4).
Orez. 4. Schema structurii monomerilor și polimerilor
Proprietățile biopolimerilor depind de structura moleculelor lor: de numărul și varietatea unităților monomerice care formează polimerul. Toate sunt universale, deoarece sunt construite după același plan pentru toate organismele vii, indiferent de specie.
Fiecare tip de biopolimer este caracterizat de o structură și funcție specifică. Da, molecule proteine Ele sunt principalele elemente structurale ale celulelor și reglează procesele care au loc în ele. Acizi nucleici participa la transferul de informații genetice (ereditare) de la celulă la celulă, de la organism la organism. CarbohidrațiȘi grăsimi Sunt cele mai importante surse de energie necesare vieții organismelor.
La nivel molecular are loc transformarea tuturor tipurilor de energie și metabolism în celulă. Mecanismele acestor procese sunt, de asemenea, universale pentru toate organismele vii.
În același timp, s-a dovedit că diversele proprietăți ale biopolimerilor care alcătuiesc toate organismele se datorează unor combinații diferite de doar câteva tipuri de monomeri, formând multe variante de lanțuri lungi de polimeri. Acest principiu stă la baza diversității vieții de pe planeta noastră.
Proprietățile specifice ale biopolimerilor apar numai într-o celulă vie. Odată izolate din celule, moleculele de biopolimer își pierd esența biologică și se caracterizează doar prin proprietățile fizico-chimice ale clasei de compuși căreia îi aparțin.
Numai studiind nivelul molecular se poate înțelege cum au decurs procesele de origine și evoluție a vieții pe planeta noastră, care sunt baza moleculară a eredității și procesele metabolice într-un organism viu.
Continuitatea între nivelul molecular și nivelul celular următor este asigurată de faptul că moleculele biologice sunt materialul din care se formează structurile supramoleculare - celulare.
Substante organice: proteine, acizi nucleici, carbohidrati, grasimi (lipide). Biopolimeri. Monomerii
Întrebări
1. Ce procese studiază oamenii de știință la nivel molecular?
2. Ce elemente predomină în compoziția organismelor vii?
3. De ce moleculele de proteine, acizi nucleici, carbohidrați și lipide sunt considerate biopolimeri doar în celulă?
4. Ce se înțelege prin universalitatea moleculelor de biopolimer?
5. Cum se realizează diversitatea proprietăților biopolimerilor care formează organismele vii?
Sarcini
Ce tipare biologice pot fi formulate pe baza analizei textului paragrafului? Discutați-le cu membrii clasei.
§ 5. Glucide
1. Ce substanțe legate de carbohidrați cunoașteți?
2. Ce rol joacă carbohidrații într-un organism viu?
3. În urma ce proces se formează carbohidrații în celulele plantelor verzi?
Carbohidrați, sau zaharide, este una dintre principalele grupe de compuși organici. Ele fac parte din celulele tuturor organismelor vii.
Carbohidrații sunt formați din carbon, hidrogen și oxigen. Au primit denumirea de „carbohidrați” deoarece majoritatea au același raport de hidrogen și oxigen în moleculă ca și în molecula de apă. Formula generală a carbohidraților este C n (H 2 0) m.
Toți carbohidrații sunt împărțiți în simpli sau monozaharide, și complex, sau polizaharide(Fig. 5). Dintre monozaharide, cele mai importante pentru organismele vii sunt riboză, deoxiriboză, glucoză, fructoză, galactoză.
Orez. 5. Structura moleculelor de carbohidrați simpli și complecși
di-Și polizaharide sunt formate prin combinarea a două sau mai multe molecule de monozaharide. Asa de, zaharoza(Trestie de zahăr), maltoză(zahăr de malț), lactoză(zahăr din lapte) - dizaharide, format ca urmare a fuziunii a două molecule de monozaharide. Dizaharidele sunt similare ca proprietăți cu monozaharidele. De exemplu, ambele horony sunt solubile în apă și au un gust dulce.
Polizaharidele constau dintr-un număr mare de monozaharide. Acestea includ amidon, glicogen, celuloză, chitină etc. (Fig. 6). Odată cu creșterea numărului de monomeri, solubilitatea polizaharidelor scade și gustul dulce dispare.
Funcția principală a carbohidraților este energie. În timpul descompunerii și oxidării moleculelor de carbohidrați, se eliberează energie (cu descompunerea a 1 g de carbohidrați - 17,6 kJ), ceea ce asigură funcțiile vitale ale organismului. Când există un exces de carbohidrați, aceștia se acumulează în celulă ca substanțe de rezervă (amidon, glicogen) și, dacă este necesar, sunt folosiți de organism ca sursă de energie. Descompunerea crescută a carbohidraților în celule poate fi observată, de exemplu, în timpul germinării semințelor, a muncii musculare intense și a postului prelungit.
Carbohidrații sunt folosiți și ca material de construcții. Astfel, celuloza este o componentă structurală importantă a pereților celulari ai multor organisme unicelulare, ciuperci și plante. Datorită structurii sale speciale, celuloza este insolubilă în apă și are rezistență ridicată. În medie, 20-40% din materialul din pereții celulelor vegetale este celuloză, iar fibrele de bumbac sunt celuloză aproape pură, motiv pentru care sunt folosite la fabricarea textilelor.
Orez. 6. Schema structurii polizaharidelor
Chitina face parte din pereții celulari ai unor protozoare și ciuperci; se găsește și la anumite grupuri de animale, cum ar fi artropodele, ca o componentă importantă a exoscheletului lor.
Sunt cunoscute și polizaharide complexe, formate din două tipuri de zaharuri simple, care alternează regulat în lanțuri lungi. Astfel de polizaharide îndeplinesc funcții structurale în țesuturile de susținere ale animalelor. Ele fac parte din substanța intercelulară a pielii, tendoanelor și cartilajului, dându-le rezistență și elasticitate.
Unele polizaharide fac parte din membranele celulare și servesc drept receptori, permițând celulelor să se recunoască între ele și să interacționeze.
Carbohidrați sau zaharide. Monozaharide. dizaharide. Polizaharide. Riboza. Dezoxiriboză. Glucoză. Fructoză. Galactoză. Zaharoza. Maltoză. Lactoză. Amidon. Glicogen. Chitină
Întrebări
1. Ce compoziție și structură au moleculele de carbohidrați?
2. Ce carbohidrați se numesc mono-, di- și polizaharide?
3. Ce funcții îndeplinesc carbohidrații în organismele vii?
Sarcini
Analizați Figura 6 „Schema structurii polizaharidelor” și textul paragrafului. Ce presupuneri puteți face pe baza unei comparații a caracteristicilor structurale ale moleculelor și a funcțiilor îndeplinite de amidon, glicogen și celuloză într-un organism viu? Discutați această problemă cu colegii dvs. de clasă.
§ 6. Lipide
1. Ce substanțe asemănătoare grăsimilor cunoașteți?
2. Ce alimente sunt bogate în grăsimi?
3. Care este rolul grăsimilor în organism?
Lipidele(din greaca lipos- grăsime) este un grup mare de substanțe asemănătoare grăsimilor care sunt insolubile în apă. Majoritatea lipidelor constau din acizi grași cu greutate moleculară mare și alcool trihidroxilic glicerol (Fig. 7).
Lipidele sunt prezente în toate celulele fără excepție, îndeplinind funcții biologice specifice.
Grasimi- cele mai simple si raspandite lipide - joaca un rol important ca sursa de energie. Când sunt oxidate, ele furnizează mai mult de două ori mai multă energie decât carbohidrații (38,9 kJ când descompun 1 g de grăsime).
Orez. 7. Structura moleculei de trigliceride
Grăsimile sunt forma principală stocarea lipidelor intr-o cusca. La vertebrate, aproximativ jumătate din energia consumată de celulele în repaus provine din oxidarea grăsimilor. Grasimile pot fi folosite si ca sursa de apa (oxidarea a 1 g de grasime produce mai mult de 1 g de apa). Acest lucru este deosebit de valoros pentru animalele arctice și din deșert care trăiesc în condiții de deficit de apă liberă.
Datorită conductivității lor termice scăzute, lipidele funcționează funcții de protecție, adică servesc pentru izolarea termică a organismelor. De exemplu, multe vertebrate au un strat de grăsime subcutanat bine definit, care le permite să trăiască în climă rece, iar la cetacee joacă și un alt rol - promovează flotabilitatea.
Lipidele efectuează şi funcția de construcție, deoarece insolubilitatea lor în apă le face componente esențiale ale membranelor celulare.
Mulți hormoni(de exemplu, cortexul suprarenal, gonade) sunt derivați lipidici. Prin urmare, lipidele sunt caracterizate functie de reglementare.
Lipidele. Grasimi. Hormonii. Funcțiile lipidelor: energetic, de stocare, de protecție, de construcție, de reglare
Întrebări
1. Ce substanțe sunt lipidele?
2. Ce structură au majoritatea lipidelor?
3. Ce funcții îndeplinesc lipidele?
4. Care celule și țesuturi sunt cele mai bogate în lipide?
Sarcini
După ce ați analizat textul paragrafului, explicați de ce multe animale înainte de iarnă și peștii migratori înainte de depunere a icrelor tind să acumuleze mai multă grăsime. Dați exemple de animale și plante în care acest fenomen este cel mai pronunțat. Excesul de grăsime este întotdeauna bun pentru organism? Discutați această problemă în clasă.
§ 7. Compoziţia şi structura proteinelor
1. Care este rolul proteinelor în organism?
2. Ce alimente sunt bogate în proteine?
Dintre substanţele organice veverite, sau proteine, sunt cei mai numeroși, mai diversi și de importanță capitală biopolimeri. Ele reprezintă 50-80% din masa uscată a celulei.
Moleculele de proteine sunt mari ca dimensiuni, motiv pentru care sunt numite macromolecule. Pe lângă carbon, oxigen, hidrogen și azot, proteinele pot conține sulf, fosfor și fier. Proteinele diferă unele de altele prin numărul (de la o sută la câteva mii), compoziția și secvența monomerilor. Monomerii proteici sunt aminoacizi (Fig. 8).
O varietate infinită de proteine este creată de diferite combinații de doar 20 de aminoacizi. Fiecare aminoacid are propriul său nume, structură și proprietăți speciale. Formula lor generală poate fi prezentată după cum urmează:
O moleculă de aminoacizi este formată din două părți identice cu toți aminoacizii, dintre care una este o grupare amino (-NH 2 ) cu proprietăți bazice, cealaltă este o grupă carboxil (-COOH) cu proprietăți acide. Partea moleculei numită radical (R) are o structură diferită pentru diferiți aminoacizi. Prezența grupărilor bazice și acide într-o moleculă de aminoacid determină reactivitatea lor ridicată. Prin aceste grupe, aminoacizii sunt combinați pentru a forma proteine. În acest caz, apare o moleculă de apă și se formează electronii eliberați legătură peptidică. De aceea se numesc proteine polipeptide.
Orez. 8. Exemple de structură a aminoacizilor – monomeri ai moleculelor proteice
Moleculele de proteine pot avea diferite configurații spațiale - structura proteinelor, iar în structura lor există patru niveluri de organizare structurală (Fig. 9).
Secvența de aminoacizi dintr-un lanț polipeptidic este structura primara veveriţă. Este unică pentru orice proteină și determină forma, proprietățile și funcțiile acesteia.
Majoritatea proteinelor au o formă spiralată ca urmare a formării legăturilor de hidrogen între grupările CO și NH ale diferitelor resturi de aminoacizi ale lanțului polipeptidic. Legăturile de hidrogen sunt slabe, dar împreună oferă o structură destul de puternică. Această spirală este structura secundara veveriţă.
Structura terțiară– „ambalarea” spațială tridimensională a unui lanț polipeptidic. Rezultatul este o configurație bizară, dar specifică pentru fiecare proteină - globulă. Rezistența structurii terțiare este asigurată de diferitele legături care apar între radicalii de aminoacizi.
Orez. 9. Schema structurii unei molecule proteice: I, II, III, IV – structuri primare, secundare, terțiare, cuaternare
Structura cuaternară nu tipic pentru toate proteinele. Apare ca urmare a combinării mai multor macromolecule cu o structură terțiară într-un complex complex. De exemplu, hemoglobina din sângele uman este un complex de patru macromolecule proteice (Fig. 10).
Această complexitate a structurii moleculelor proteice este asociată cu diversitatea funcțiilor inerente acestor biopolimeri.
Se numește încălcarea structurii naturale a unei proteine denaturare(Fig. 11). Poate apărea sub influența temperaturii, a substanțelor chimice, a energiei radiante și a altor factori. Cu impact slab se dezintegrează doar structura cuaternară, cu impact mai puternic, terțiara, apoi secundară, iar proteina rămâne sub formă de lanț polipeptidic.
Orez. 10. Schema structurii moleculei de hemoglobină
Acest proces este parțial reversibil: dacă structura primară nu este distrusă, atunci proteina denaturată este capabilă să-și restabilească structura. Rezultă că toate caracteristicile structurale ale unei macromolecule proteice sunt determinate de structura sa primară.
Cu exceptia proteine simple, constând numai din aminoacizi, există și proteine complexe, care poate include carbohidrați ( glicoproteine), grăsimi ( lipoproteinele), acizi nucleici ( nucleoproteine) si etc.
Rolul proteinelor în viața unei celule este enorm. Biologia modernă a arătat că asemănările și diferențele dintre organisme sunt în cele din urmă determinate de un set de proteine. Cu cât organismele sunt mai apropiate unele de altele în poziție sistematică, cu atât proteinele lor sunt mai asemănătoare.
Orez. 11. Denaturarea proteinelor
Proteine, sau proteine. Proteine simple și complexe. Aminoacizi. Polipeptidă. Structuri primare, secundare, terțiare și cuaternare ale proteinelor
Întrebări
1. Ce substanțe se numesc proteine sau proteine?
2. Care este structura primară a unei proteine?
3. Cum se formează structurile proteice secundare, terțiare și cuaternare?
4. Ce este denaturarea proteinelor?
5. Pe ce bază se împart proteinele în simple și complexe?
Sarcini
Știți că albușul unui ou de găină este format în principal din proteine. Gândiți-vă la ce explică modificarea structurii proteice a unui ou fiert. Dați alte exemple pe care le cunoașteți despre unde se poate schimba structura proteinelor.
§ 8. Funcţiile proteinelor
1. Care este funcția carbohidraților?
2. Ce funcții ale proteinelor cunoașteți?
Proteinele îndeplinesc funcții extrem de importante și diverse. Acest lucru este posibil în mare parte datorită varietății de forme și compoziție a proteinelor în sine.
Una dintre cele mai importante funcții ale moleculelor de proteine este constructie (plastic). Proteinele fac parte din toate membranele celulare și organelele celulare. Pereții vaselor de sânge, cartilajele, tendoanele, părul și unghiile constau în principal din proteine.
De mare importanta catalitic, sau funcția enzimatică, proteică. Proteine speciale - enzimele sunt capabile să accelereze reacțiile biochimice în celule de zeci și sute de milioane de ori. Sunt cunoscute aproximativ o mie de enzime. Fiecare reacție este catalizată de o enzimă specifică. Veți afla mai multe despre asta mai jos.
Funcția motorului efectuează proteine contractile speciale. Datorită acestora, cilii și flagelii se mișcă în protozoare, cromozomii se mișcă în timpul diviziunii celulare, mușchii se contractă în organismele multicelulare și alte tipuri de mișcare în organismele vii sunt îmbunătățite.
Este important functia de transport proteine. Astfel, hemoglobina transportă oxigenul de la plămâni către celulele altor țesuturi și organe. În mușchi, pe lângă hemoglobină, există o altă proteină de transport de gaz - mioglobina. Proteinele serice favorizează transferul de lipide și acizi grași și diferite substanțe biologic active. Proteinele de transport din membrana exterioară a celulelor transportă diferite substanțe din mediu în citoplasmă.
Proteinele specifice efectuează functie de protectie. Ele protejează organismul de invazia proteinelor și microorganismelor străine și de daune. Astfel, anticorpii produși de limfocite blochează proteinele străine; fibrina și trombina protejează organismul de pierderea de sânge.
Funcția de reglementare inerente proteinelor - hormoni. Ei mențin concentrații constante de substanțe în sânge și celule, participă la creștere, reproducere și alte procese vitale. De exemplu, insulina reglează glicemia.
Proteinele au de asemenea functie de semnalizare. Membrana celulară conține proteine care își pot schimba structura terțiară ca răspuns la factorii de mediu. Acesta este modul în care semnalele sunt primite din mediul extern și informațiile sunt transmise în celulă.
Proteinele pot funcționa funcția energetică, fiind una dintre sursele de energie din celulă. Când 1 g de proteină este complet descompus în produse finite, se eliberează 17,6 kJ de energie. Cu toate acestea, proteinele sunt folosite extrem de rar ca sursă de energie. Aminoacizii eliberați atunci când moleculele de proteine sunt descompuse sunt utilizați pentru a construi noi proteine.
Funcțiile proteinelor: construcție, motor, transport, protecție, reglare, semnalizare, energie, catalitică. Hormonul. Enzimă
Întrebări
1. Ce explică diversitatea funcțiilor proteinelor?
2. Ce funcții ale proteinelor cunoașteți?
3. Ce rol joacă proteinele hormonale?
4. Ce funcție îndeplinesc proteinele enzimatice?
5. De ce proteinele sunt rareori folosite ca sursă de energie?
§ 9. Acizi nucleici
1. Care este rolul nucleului într-o celulă?
2. Cu ce organele celulare se asociază transmiterea caracteristicilor ereditare?
3. Ce substanțe se numesc acizi?
Acizi nucleici(din lat. nucleu– nucleu) au fost descoperite pentru prima dată în nucleele leucocitelor. Ulterior, s-a constatat că acizii nucleici sunt conținuți în toate celulele, nu numai în nucleu, ci și în citoplasmă și diverse organite.
Există două tipuri de acizi nucleici - dezoxiribonucleic(abreviat ADN) Și ribonucleic(abreviat ARN). Diferența de nume se explică prin faptul că molecula de ADN conține un carbohidrat dezoxiriboză, iar molecula de ARN este riboza.
Acizii nucleici sunt biopolimeri formați din monomeri - nucleotide. Monomerii nucleotidici ai ADN-ului și ARN-ului au o structură similară.
Fiecare nucleotidă constă din trei componente legate prin legături chimice puternice. Acest bază azotată, carbohidrați(riboză sau dezoxiriboză) și reziduu de acid fosforic(Fig. 12).
Parte molecule de ADN Există patru tipuri de baze azotate: adenina, guanina, citozina sau timină. Ele determină denumirile nucleotidelor corespunzătoare: adenil (A), guanil (G), citidil (C) și timidil (T) (Fig. 13).
Orez. 12. Schema structurii nucleotidelor - ADN (A) și ARN (B) monomeri
Fiecare catenă de ADN este o polinucleotidă formată din câteva zeci de mii de nucleotide.
Molecula de ADN are o structură complexă. Este format din două lanțuri răsucite elicoidal, care sunt conectate între ele pe toată lungimea lor prin legături de hidrogen. Această structură, caracteristică doar moleculelor de ADN, se numește dublu helix.
Orez. 13. Nucleotidele ADN
Orez. 14. Legătura complementară a nucleotidelor
Când se formează o dublă helix ADN, bazele azotate ale unui lanț sunt aranjate într-o ordine strict definită opus bazelor azotate ale celuilalt. În acest caz, se dezvăluie un model important: timina dintr-un alt lanț este întotdeauna situată vizavi de adenina unui lanț, citozina este întotdeauna situată opus guaninei și invers. Acest lucru se explică prin faptul că perechile de nucleotide adenină și timină, precum și guanina și citozină, corespund strict una cu cealaltă și sunt complementare, sau complementar(din lat. complementum- adaos), unul pe altul. Și modelul în sine este numit principiul complementaritatii. În acest caz, între adenină și timină apar întotdeauna două legături de hidrogen și trei între guanină și citozină (Fig. 14).
În consecință, în orice organism numărul de nucleotide adenil este egal cu numărul de nucleotide timidil, iar numărul de nucleotide guanil este egal cu numărul de nucleotide citidil. Cunoscând secvența nucleotidelor dintr-un lanț de ADN, principiul complementarității poate fi folosit pentru a stabili ordinea nucleotidelor dintr-un alt lanț.
Cu ajutorul a patru tipuri de nucleotide, ADN-ul înregistrează toate informațiile despre organism, care sunt transmise generațiilor ulterioare. Cu alte cuvinte, ADN-ul este purtătorul de informații ereditare.
Moleculele de ADN se găsesc în principal în nucleele celulelor, dar cantități mici se găsesc în mitocondrii și plastide.
O moleculă de ARN, spre deosebire de o moleculă de ADN, este un polimer format dintr-un singur lanț de dimensiuni mult mai mici.
Monomerii ARN sunt nucleotide formate din riboză, un rest de acid fosforic și una dintre cele patru baze azotate. Trei baze azotate - adenina, guanina si citozina - sunt aceleasi cu cele ale ADN-ului, iar a patra - uracil.
Formarea unui polimer ARN are loc prin legături covalente dintre riboză și reziduul de acid fosforic al nucleotidelor învecinate.
Există trei tipuri de ARN, care diferă ca structură, dimensiune moleculară, locație în celulă și funcții îndeplinite.
ARN ribozomal (ARNr) fac parte din ribozomi și participă la formarea centrilor lor activi, unde are loc procesul de biosinteză a proteinelor.
Transfer ARN-uri (ARNt) - cea mai mică ca dimensiune - transportă aminoacizii la locul sintezei proteinelor.
informație, sau șablon, ARN (ARNm) sunt sintetizate pe o secțiune a unuia dintre lanțurile moleculei de ADN și transmit informații despre structura proteinei de la nucleul celular la ribozomi, unde sunt implementate aceste informații.
Astfel, diferitele tipuri de ARN reprezintă un singur sistem funcțional care vizează implementarea informațiilor ereditare prin sinteza proteinelor.
Moleculele de ARN se găsesc în nucleu, citoplasmă, ribozomi, mitocondrii și plastide ale celulei.
Acid nucleic. Acid dezoxiribonucleic sau ADN. Acid ribonucleic sau ARN. Baze azotate: adenina, guanina, citozina, timina, uracil, nucleotide. Helix dublu. Complementaritatea. ARN de transfer (ARNt). ARN ribozomal (ARNr). ARN mesager (ARNm)
Întrebări
1. Care este structura unei nucleotide?
2. Care este structura moleculei de ADN?
3. Care este principiul complementarității?
4. Care sunt asemănările și diferențele în structura moleculelor de ADN și ARN?
5. Ce tipuri de molecule de ARN cunoașteți? Care sunt funcțiile lor?
Sarcini
1. Conturează-ți paragraful.
2. Oamenii de știință au descoperit că un fragment dintr-un lanț de ADN are următoarea compoziție: C-G G A A A T T C C. Folosind principiul complementarității, completați al doilea lanț.
3. În timpul studiului, s-a constatat că în molecula de ADN studiată, adeninele reprezintă 26% din numărul total de baze azotate. Numărați numărul de alte baze azotate din această moleculă.
Uită-te la rădăcină!
Kozma Prutkov
Ce elemente chimice alcătuiesc o celulă vie? Ce rol joacă zaharurile și lipidele? Cum sunt structurate proteinele și cum moleculele lor capătă o anumită formă spațială? Ce sunt enzimele și cum își recunosc substraturile? Care este structura moleculelor de ARN și ADN? Ce caracteristici ale moleculei de ADN îi permit să joace rolul de purtător de informații genetice?
Lecție-prelecție
COMPOZIȚIA ELEMENTARĂ ȘI MOLECULARĂ A VIEȚILOR. Începem cunoașterea cu sistemele vii de la nivel genetic molecular. Acesta este nivelul de molecule care formează baza structurală și funcțională a celulelor organismelor vii.
Retrovirus. Virușii demonstrează forme geometrice uimitoare!
Să ne amintim că dintre toate elementele cunoscute incluse în Tabelul periodic al lui D.I. Mendeleev, într-o celulă vie s-au găsit aproximativ 80. Mai mult, printre ele nu există nici unul care să fie absent în natura neînsuflețită. Aceasta servește ca una dintre dovezile comunității naturii vie și neînsuflețite.
Peste 90% din masa unei celule este formată din carbon, hidrogen, azot și oxigen. Sulful, fosforul, potasiul, sodiul, calciul, magneziul, fierul și clorul se găsesc în cantități mult mai mici în celulă. Toate celelalte elemente (zinc, cupru, iod, fluor, cobalt, mangan etc.) alcătuiesc împreună nu mai mult de 0,02% din masa celulară. De aceea se numesc microelemente. Microelementele fac parte din hormoni, enzime și vitamine, adică compuși cu activitate biologică ridicată.
De exemplu, lipsa de iod în organism, necesar pentru producerea hormonului tiroidian - tiroxina, duce la o scădere a producției acestui hormon și, în consecință, la dezvoltarea unor boli grave, inclusiv cretinismul.
Majoritatea conținutului celular este apă. Multe substanțe intră sau ies din celulă sub formă de soluții apoase; majoritatea reacțiilor intracelulare apar și în mediu apos. În plus, apa participă direct la o serie de reacții chimice, donând ioni H + sau OH - compușilor rezultați. Datorită capacității sale mari de căldură, apa stabilizează temperatura din interiorul celulei, făcând-o mai puțin dependentă de fluctuațiile de temperatură din mediul din jurul celulei.
Pe lângă apă, care reprezintă 70% din volumul celular, conține și substanțe organice - compuși de carbon. Printre acestea se numără molecule mici care conțin până la 30 de atomi de carbon și macromolecule. Primele includ zaharuri simple (monozaharide), lipide, aminoacizi și nucleotide. Ele servesc ca componente structurale pentru construcția macromoleculelor și, în plus, joacă un rol semnificativ în procesele metabolice și în energia unei celule vii.
Și totuși, baza vieții la nivel molecular sunt proteinele și acizii nucleici, despre care vom discuta mai detaliat.
AMINOACIZI ȘI PROTEINE. Veverițele au un rol deosebit în natura vie. Ele servesc ca material de construcție al celulei și aproape niciunul dintre procesele care au loc în celule nu poate avea loc fără participarea lor.
O moleculă de proteină este un lanț de aminoacizi, iar numărul de legături dintr-un astfel de lanț poate varia de la zeci la câteva mii. Aminoacizii adiacenți sunt legați între ei printr-un tip special de legătură chimică numită peptidă. Această legătură se formează în timpul procesului de sinteză a proteinelor, când gruparea carboxil a unui aminoacid se leagă de gruparea amino adiacentă a altui aminoacid (Fig. 32).
Orez. 32. Legătura peptidică
Toate cele 20 de tipuri de aminoacizi sunt implicate în construcția proteinelor. Cu toate acestea, ordinea alternanței lor în lanțul proteic este foarte diferită, ceea ce creează oportunitatea unui număr mare de combinații și, în consecință, pentru construirea a numeroase tipuri de molecule proteice. Trebuie remarcat faptul că numai plantele sunt capabile să sintetizeze toți cei 20 de aminoacizi necesari pentru a construi proteine. Animalele obțin o serie de aminoacizi, numiți aminoacizi esențiali, mâncând plante.
Secvența de aminoacizi dintr-o moleculă de proteină este notă ca structura primara veveriță (Fig. 33). Există, de asemenea structura secundara proteină, care este înțeleasă ca natura aranjamentului spațial al fragmentelor individuale ale lanțului de aminoacizi. În structura secundară, secțiunile moleculei proteice au formă de elice sau straturi pliate. În formarea lor, un rol important îl au legăturile de hidrogen stabilite între oxigen și hidrogen ale legăturilor peptidice (-N-H...0=C-) ale diferiților aminoacizi.
Orez. 33. Structura proteinei
Sub structura tertiara proteina se referă la aranjarea spațială a întregului lanț de aminoacizi.
Structura terțiară are o legătură directă cu forma moleculei proteice, care poate fi sub formă de fir sau rotundă. În acest din urmă caz, molecula este pliată în așa fel încât regiunile sale hidrofobe să fie în interior, iar grupările sale hidrofile polare să fie la suprafață. Structura spațială rezultată se numește globulă.
În cele din urmă, unele proteine pot conține mai multe globule, fiecare dintre acestea fiind format dintr-un lanț independent de aminoacizi. Combinația mai multor globule într-un singur complex este desemnată prin termen structura cuaternară veveriţă. De exemplu, molecula de proteină a hemoglobinei este formată din patru globule care conțin o parte neproteică - hem.
O moleculă de proteină este capabilă să se autoorganizeze într-o structură spațială complexă, a cărei configurație este specifică și determinată de secvența de aminoacizi, adică structura primară a proteinei.
Auto-organizarea este una dintre proprietățile unice ale proteinelor, care stă la baza multor funcții pe care le îndeplinesc. În special, mecanismul de recunoaștere de către enzime (catalizatori biologici) proprii se bazează pe specificitatea structurii spațiale a moleculei proteice. substrat, adică o moleculă care, după ce interacționează cu o enzimă, suferă anumite transformări chimice și se transformă în produs.
Enzimele sunt proteine, o anumită parte a moleculei care formează centrul activ. Leagă un substrat specific unei enzime date și o transformă într-un produs. În acest caz, enzima este capabilă să-și distingă substratul datorită configurației spațiale speciale a centrului activ, specifică fiecărei enzime. Vă puteți imagina că substratul se potrivește cu enzima ca o cheie a unei broaște.
Sunteți convins că toate proprietățile unei proteine se bazează pe structura ei primară - secvența de aminoacizi din moleculă. Poate fi comparat cu un cuvânt care este scris într-un alfabet format din 20 de litere de aminoacizi. Și dacă există cuvinte, atunci poate exista un cifr cu care aceste cuvinte pot fi codificate. Cum? Familiarizarea cu structura acizilor nucleici va ajuta la răspunsul la această întrebare.
NUCLEOTIDE ȘI ACIZI NUCLEICI. Nucleotidele constau dintr-un compus ciclic care conține azot (bază de azot), un zahăr cu cinci atomi de carbon și un reziduu de acid fosforic. Macromoleculele de acid nucleic sunt construite din ele.
Compoziția moleculelor ARN(acidul ribonucleic) include nucleotide construite pe riboza de zahăr și care conțin adenină (A), guanină (G), citozină (C) și uracil (U) ca baze azotate. Nucleotidele care alcătuiesc o moleculă ADN(acid dezoxiribonucleic), conțin dezoxiriboză, iar în loc de uracil - timină (T).
Legarea nucleotidelor între ele într-o moleculă de ADN (ARN) are loc datorită conexiunii reziduului de fosfor al unei nucleotide cu dezoxiriboza (riboza) a alteia (Fig. 34).
Orez. 34. Compoziția lanțului și structura moleculei de ADN
În cursul studiilor privind compoziția moleculelor de ADN, s-a constatat că în fiecare dintre ele numărul de baze azotate adenine (A) este egal cu numărul de timină (T), iar numărul de guanine (G) este egal. la numărul de citozină (C). Această descoperire a servit ca o condiție prealabilă pentru crearea de către J. Watson și F. Crick în 1953 a unui model al moleculei de ADN - celebra dublă helix.
Conform acestui model, molecula de ADN este formată din două lanțuri care sunt pliate într-o spirală dreaptă (Fig. 35).
Orez. 35. Modelul structurii ADN
Fiecare lanț conține o secvență de nucleotide care corespunde strict (complementare) cu secvența celuilalt lanț. Această corespondență se realizează prin prezența legăturilor de hidrogen între bazele azotate a două lanțuri direcționate unul către celălalt - A și T sau G și C.
Comunicarea între alte perechi de baze azotate este imposibilă, deoarece structura spațială a moleculelor de baze azotate este astfel încât numai A și T, precum și G și C, se pot apropia suficient unul de celălalt pentru a forma legături de hidrogen unul cu celălalt.
Cea mai importantă caracteristică a ADN-ului este posibilitatea de auto-duplicare - replicare, care se realizează cu participarea unui grup de enzime (Fig. 36).
Orez. 36. Schema de replicare a ADN-ului
În anumite zone, inclusiv la unul dintre capete, ale unei molecule de ADN elicoidal dublu catenar, legăturile de hidrogen dintre lanțuri sunt rupte. Se separă și se relaxează.
Acest proces preia treptat întreaga moleculă. Pe măsură ce lanțurile moleculei părinte diverg, lanțurile fiice sunt construite pe ele, ca pe o matrice, din nucleotidele disponibile în mediu. Asamblarea unui nou lanț se desfășoară în strictă conformitate cu principiul complementarității: față de fiecare A există un T, față de G - C etc. Ca urmare, se obțin două noi molecule de ADN, fiecare având câte un lanț rămas din molecula originală de ADN, iar a doua este una nouă. În acest caz, cele două molecule de ADN formate în timpul replicării sunt identice cu cea originală.
Capacitatea moleculei de ADN de a se autocopia este baza pentru transmiterea informațiilor ereditare de către organismele vii. Secvența bazelor nucleotidice dintr-o moleculă de ADN servește drept cod care codifică informații despre proteinele necesare funcționării organismului.
Spre deosebire de ADN, o moleculă de ARN constă dintr-un singur lanț de polinucleotide. Există mai multe tipuri de ARN care îndeplinesc diferite funcții în celulă. O copie ARN a unei secțiuni a unui lanț de ADN se numește informație sau ARN mesager(ARNm) și joacă rolul de intermediar în transferul informațiilor genetice de la ADN la structurile celulare care sintetizează proteine – ribozomi. În plus, celula conține ARN ribozomal(ARNr), care împreună cu proteinele formează ribozomi, transfer ARN-uri(ARNt), transportând aminoacizi la locul sintezei proteinelor și alții.
Molecula de ADN constă din două catene complementare de nucleotide înfăşurate într-o spirală, care sunt ţinute împreună prin legături de hidrogen care formează perechi de baze A-T şi G-C. Secvența de nucleotide a unui lanț de ADN servește ca un cod care codifică informația genetică. Descifrarea acestor informații se realizează cu participarea moleculelor de ARN. Capacitatea ADN-ului de a se autocopia (replica) oferă posibilitatea de a transmite informații genetice în natura vie.
- De ce proteinele sunt numite molecule ale vieții?
- Care este rolul structurilor spațiale ale proteinelor în procesele de viață ale unei celule?
- Ce principiu stă la baza proceselor de replicare a ADN-ului?
