Nagawa ng mga Amerikanong siyentipiko na lumikha ng isang molekula na maaaring maging ninuno ng mga modernong molecular carrier ng namamana na impormasyon sa isang buhay na cell - mga nucleic acid. Tinawag itong TNK dahil naglalaman ito ng four-carbon sugar tetrose. Ipinapalagay na sa proseso ng ebolusyon, ang DNA at RNA na alam natin ay nagmula dito.
Hanggang ngayon, ang mga siyentipiko na kasangkot sa muling pagtatayo ng mga kaganapan na naganap sa Earth mga apat na bilyong taon na ang nakalilipas ay hindi makasagot sa isang simple at sa parehong oras napakahalagang tanong - paano lumitaw ang deoxyribonucleic acid, o, mas simple, ang DNA?
Pagkatapos ng lahat, kung wala ang molekula na ito, ang mga unang nabubuhay na selula (o ang kanilang mga nauna) ay hindi makapag-imbak ng impormasyon tungkol sa istraktura ng mga protina, na kinakailangan para sa pagpaparami ng sarili. Iyon ay, kung walang DNA, ang buhay ay hindi makakalat sa ating planeta, kapwa sa espasyo at oras.
Maraming mga eksperimento ang nagpakita na ang DNA mismo ay hindi maaaring mag-assemble, kahit anong mga kondisyon ang ilagay mo sa lahat ng "mga ekstrang bahagi" nito. Upang malikha ang molekula na ito, ang aktibidad ng ilang dosenang mga protina ng enzyme ay kinakailangan. At kung gayon, ang isang mabisyo na bilog ay agad na bumangon sa pangangatwiran ng mga ebolusyonista, tulad ng problema sa primacy ng manok at itlog: saan magmumula ang mga enzyme kung walang DNA mismo? Pagkatapos ng lahat, ang impormasyon tungkol sa kanilang istraktura ay naitala nang tumpak sa kumplikadong molekula na ito.
Totoo, kamakailan ang ilang molekular na biologist ay nagmungkahi ng isang paraan upang maalis ang hindi pagkakasundo na ito: naniniwala sila na ang dating namamana na impormasyon ay nakaimbak sa "kapatid na babae" na DNA, ribonucleic acid, o RNA. Buweno, ang molekula na ito, sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ay may kakayahang magkopya sa sarili, at maraming mga eksperimento ang nagpapatunay nito (maaari mong basahin ang higit pa tungkol dito sa artikulong "Sa simula ay mayroong... ribonucleic acid").
Tila nahanap ang isang solusyon - una, ang mga ribozymes (ang tinatawag na mga molekula ng RNA na may aktibidad na enzymatic) ay kinopya ang kanilang mga sarili at, sa daan, nag-mutate, "nakuha" ng impormasyon tungkol sa mga bagong kapaki-pakinabang na protina. Pagkaraan ng ilang oras, ang impormasyong ito ay naipon nang labis na ang RNA ay "naunawaan" ang isang simpleng bagay - ngayon ay hindi na kailangang gawin ang medyo kumplikadong gawain ng pagkopya sa sarili. At sa lalong madaling panahon ang susunod na siklo ng mutasyon ay naging mas kumplikado ang RNA, ngunit sa parehong oras ay matatag na DNA, na hindi na gumawa ng gayong "kalokohan".
Gayunpaman, ang isang tiyak na sagot sa tanong kung paano lumitaw ang mga nucleic acid ay hindi natagpuan. Dahil nanatiling hindi malinaw kung paano lumitaw ang pinakaunang RNA na may kakayahang kopyahin ang sarili nito. Pagkatapos ng lahat, kahit na ito, tulad ng ipinakita ng mga eksperimento, ay hindi kaya ng self-assembly - ang molekula nito ay masyadong kumplikado para dito.
Gayunman, iminungkahi ng ilang molecular biologist na marahil sa mga panahong iyon ay may isa pang nucleic acid, na mas simple sa istraktura kaysa sa DNA at RNA. At siya ang unang molekula na nag-imbak ng impormasyon.
Gayunpaman, medyo mahirap i-verify ang gayong pagpapalagay, dahil sa kasalukuyan ay walang iba pang "tagapag-ingat" ng impormasyon mula sa pangkat ng mga acid na ito, maliban sa DNA at RNA. Gayunpaman, ginagawang posible ng mga modernong pamamaraan ng biochemistry na muling likhain ang naturang tambalan, at pagkatapos ay subukang eksperimento kung ito ay angkop para sa papel ng "pangunahing molekula ng buhay" o hindi.
At kamakailan, iminungkahi ng mga siyentipiko mula sa Unibersidad ng Arizona (USA) na ang karaniwang ninuno ng DNA at RNA ay maaaring TNA, o tetrosonucleic acid. Naiiba ito sa mga inapo nito na ang "tulay ng asukal-phosphate" ng sangkap na ito, na nagtataglay ng mga nitrogenous base (o nucleotides), ay hindi naglalaman ng pentose - isang asukal ng limang carbon atoms, ngunit isang apat na carbon tetrose. At ang ganitong uri ng asukal ay mas simple kaysa sa limang-carbon na singsing ng DNA at RNA. At, pinaka-mahalaga, maaari silang tipunin sa kanilang sarili - mula sa dalawang magkaparehong dalawang-carbon na piraso.
Sinubukan ng mga Amerikanong biochemist na lumikha ng ilang maiikling molekula ng tetrose at sa proseso ay nalaman na hindi ito nangangailangan ng paggamit ng isang napakalaking at kumplikadong enzymatic apparatus - sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang acid ay nakolekta sa isang puspos na solusyon mula sa "mga ekstrang bahagi" gamit lamang dalawang enzyme.
Ibig sabihin, ito ay talagang maaaring lumitaw sa simula pa lamang ng pagbuo ng buhay. At hanggang sa ang mga unang nabubuhay na organismo ay nakakuha ng isang enzymatic apparatus na may kakayahang mag-synthesize ng RNA at DNA, ito ay ang TNC na siyang tagapag-ingat ng namamana na impormasyon.
Ngunit maaari bang ang molekula na ito, sa prinsipyo, ay gumaganap ng isang mahalagang papel? Ngayon imposibleng direktang subukan ito, dahil walang mga protina na may kakayahang magbasa ng impormasyon mula sa mga TNC. Gayunpaman, nagpasya ang mga molecular biologist ng Arizona na kumuha ng ibang ruta. Nagsagawa sila ng isang kawili-wiling eksperimento - sinubukan nilang ikonekta ang DNA at TNC strands sa bawat isa. Ang resulta ay isang hybrid na molekula - sa gitna ng DNA chain mayroong isang fragment ng TNA 70 nucleotides ang haba. Kapansin-pansin, ang molekula na ito ay may kakayahang pagtitiklop, iyon ay, pagkopya sa sarili. At ang ari-arian na ito ang pinakamahalaga para sa anumang carrier ng impormasyon sa molekular.
Bukod dito, ipinakita ng mga siyentipiko na ang molekula ng TNA ay madaling pagsamahin sa isang protina at, nang naaayon, makakuha ng mga katangian ng enzymatic. Ang mga mananaliksik ay nagsagawa ng isang serye ng mga eksperimento na nagpakita na ang TNC ay maaaring gumawa ng isang istraktura na partikular na nagbubuklod sa protina thrombin: isang TNC chain ay nabuo sa isang DNA chain, ngunit pagkatapos ng DNA ay umalis, hindi ito nawala ang mga tampok ng istraktura nito at nagpatuloy. upang partikular na hawakan ang protina.
Ang fragment ng TNK ay 70 nucleotides ang haba, na sapat upang lumikha ng mga natatanging "upuan" para sa mga protina ng enzyme. Iyon ay, ang isang bagay tulad ng isang ribozyme ay maaari ding makuha mula sa mga TNC (hayaan kong ipaalala sa iyo na ito ay binubuo ng RNA na nauugnay sa isang protina).
Kaya, ipinakita ng mga eksperimento na ang TNK ay maaaring maging ninuno ng DNA at RNA. Ang huli ay maaaring nabuo nang medyo mas maaga bilang isang resulta ng isang serye ng mga mutasyon na humantong sa pagpapalit ng tetrose ng pentose. At pagkatapos, sa tulong ng natural na pagpili, lumabas na ang ribonucleic acid ay mas matatag at matatag kaysa sa hinalinhan nitong tetrose (ang mga tetroses ay talagang hindi matatag sa isang bilang ng mga impluwensyang kemikal). At sa gayon ang inapo ay mapagkumpitensyang pinatalsik ang ninuno nito mula sa angkop na lugar ng isang carrier ng molecular information.
Ang tanong ay lumitaw: ang mga TNC ay maaaring magkaroon ng ilang ninuno na naglalaman ng isang mas simpleng asukal kaysa sa tetrose? Malamang na hindi, at narito kung bakit. Simula lamang sa apat na carbon atoms, ang mga asukal ay maaaring bumuo ng mga cyclic na istruktura; ang tatlong-carbon na carbohydrates ay hindi magagawa ito. Buweno, kung wala ito, ang nucleic acid ay hindi nabuo - tanging ang mga molekula ng cyclic na asukal ang maaaring humawak sa lahat ng iba pang bahagi ng sangkap na ito. So parang si TNK talaga ang nauna.
Dapat pansinin na ang mga may-akda ng gawain ay hindi sa lahat ay nagsasabi na "ganito mismo ang nangyari." Sa mahigpit na pagsasalita, pinatunayan lamang nila ang posibilidad ng pagkakaroon ng isang ninuno na anyo ng mga ribonucleic acid, tulad ng TNA (na, sa pamamagitan ng paraan, ay hindi nangyayari sa natural na kapaligiran sa modernong mundo). Ang halaga ng pagtuklas ay nakasalalay sa katotohanan na ang isa sa mga posibleng landas ng ebolusyon ng mga molekular na carrier ng namamana na impormasyon ay ipinakita. Buweno, at, sa wakas, ang lumang pagtatalo tungkol sa kung ano ang nauna - ang nucleic acid o protina ay nalutas na...
Tanong 1. Anong mga proseso ang pinag-aaralan ng mga siyentipiko sa antas ng molekular?
Sa antas ng molekular, ang pinakamahalagang proseso ng buhay ng katawan ay pinag-aralan: ang paglaki at pag-unlad nito, metabolismo at conversion ng enerhiya, imbakan at paghahatid ng namamana na impormasyon, pagkakaiba-iba.
Tanong 2. Anong mga elemento ang nangingibabaw sa komposisyon ng mga buhay na organismo?
Ang isang buhay na organismo ay naglalaman ng higit sa 70-80 elemento ng kemikal, ngunit nangingibabaw ang carbon, oxygen, hydrogen at nitrogen.
Tanong 3. Bakit ang mga molekula ng mga protina, nucleic acid, carbohydrates at lipid ay itinuturing na biopolymer lamang sa cell?
Ang mga molekula ng mga protina, nucleic acid, carbohydrates at lipid ay mga polimer dahil binubuo sila ng paulit-ulit na monomer. Ngunit sa isang buhay na sistema lamang (cell, organismo) ang mga sangkap na ito ay nagpapakita ng kanilang biological na kakanyahan, na nagtataglay ng isang bilang ng mga tiyak na katangian at gumaganap ng maraming mahahalagang pag-andar. Samakatuwid, sa mga buhay na sistema ang mga naturang sangkap ay tinatawag na biopolymer. Sa labas ng isang buhay na sistema, ang mga sangkap na ito ay nawawala ang kanilang mga biological na katangian at hindi mga biopolymer.
Tanong 4. Ano ang ibig sabihin ng pagiging pangkalahatan ng mga molekulang biopolymer?
Ang mga katangian ng biopolymer ay nakasalalay sa bilang, komposisyon at pagkakasunud-sunod ng pag-aayos ng kanilang mga constituent monomer. Ang kakayahang baguhin ang komposisyon at pagkakasunud-sunod ng mga monomer sa istruktura ng polimer ay nagpapahintulot sa pagkakaroon ng isang malaking iba't ibang mga pagpipilian sa biopolymer, anuman ang mga species ng organismo. Sa lahat ng nabubuhay na organismo, ang mga biopolymer ay itinayo ayon sa isang plano.
1.1. Antas ng molekular: pangkalahatang katangian
4.4 (87.5%) 8 botoHinanap sa pahinang ito:
- anong mga proseso ang pinag-aaralan ng mga siyentipiko sa antas ng molekular?
- ano ang ibig sabihin ng pagiging pangkalahatan ng mga molekulang biopolymer
- anong mga elemento ang nangingibabaw sa mga buhay na organismo
- bakit ang mga molekula ng mga protina, nucleic acid, carbohydrates at lipid ay itinuturing na biopolymer lamang sa cell
- bakit molecules protina nucleic acids carbohydrates at lipids
Anong mga elemento ang nangingibabaw sa mga buhay na organismo?
Bakit ang mga molekula ng mga protina, nucleic acid, carbohydrates at lipid ay itinuturing na mga biopolymer lamang sa cell?
Ano ang ibig sabihin ng salitang universality ng biopolymer molecules?
a) pagkakasunud-sunod ng paghalili ng mga amino acid
b) ang bilang ng mga amino acid sa molekula
c) ang anyo ng istrukturang tersiyaryo
d) lahat ng tinukoy na tampok
3. Sa anong kaso wastong ipinahiwatig ang komposisyon ng isang DNA nucleotide?
a) ribose, phosphoric acid residue, thymine
b) phosphoric acid, uracil, deoxyribose
c) phosphoric acid residue, deoxyribose, adenine
d) phosphoric acid, ribose, guanine
4. Ang mga monomer ng nucleic acid ay:
a) mga nitrogenous na base
b) ribose o deoxyribose
c) mga pangkat ng deoxyribose at phosphate
d) mga nucleotide
5. Ang mga amino acid sa isang molekula ng protina ay konektado sa pamamagitan ng:
a) ionic bond
b) peptide bond
c) bono ng hydrogen
d) covalent bond
6. Ano ang tungkulin ng paglilipat ng RNA?
a) naglilipat ng mga amino acid sa mga ribosom
b) naglilipat ng impormasyon mula sa DNA
c) bumubuo ng mga ribosom
d) lahat ng nakalistang function
7. Ang mga enzyme ay mga biocatalyst na binubuo ng:
a) protina b) nucleotides c) lipids c) taba
8. Kasama sa polysaccharides ang:
a) almirol, ribose
b) glycogen, glucose
c) selulusa, almirol
d) almirol, sucrose
9. Ang carbon bilang isang elemento ay kasama sa:
a) protina at carbohydrates
b) carbohydrates at lipids
c) carbohydrates at nucleic acid
d) lahat ng mga organikong compound ng cell
10. Ang cell ay naglalaman ng DNA:
a) sa nucleus at mitochondria
b) sa nucleus, cytoplasm at iba't ibang organelles
c) sa nucleus, mitochondria at cytoplasm
d) sa nucleus, mitochondria, chloroplasts
ANO ANG NUCLEIC ACIDS MONOMETER? MGA OPSYON (AMINO ACID, NUCLEOTIDE, PROTEIN MOLECULE?) ANO ANG KASAMANUCLEOTIDE COMPOSITION
MGA OPSYON: (AMINO ACID, NITROGEN BASE, PHOSPHORIC ACID RESIDUE, CARBOHYDRATE?)
Tulungan mo ako please!1. Ang agham na nag-aaral ng mga selula ay tinatawag na:
A) Genetics;
B) Pagpili;
B) ekolohiya;
B) Cytology.
2. Mga organikong sangkap ng cell:
A) Tubig, mineral, taba;
B) Carbohydrates, lipids, protina, nucleic acid;
C) Carbohydrates, mineral, taba;
D) Tubig, mineral, protina.
3. Sa lahat ng mga organikong sangkap, ang bulk ng cell ay binubuo ng:
A) Mga protina.
B) Carbohydrates
B) Mga taba
D) Tubig.
4. Palitan ang mga naka-highlight na salita ng isang salita:
A) Ang maliliit na molekula ng mga organikong sangkap ay bumubuo ng mga kumplikadong molekula sa selula.
B) Ang mga permanenteng bahagi ng istruktura ng cell ay gumaganap ng mahahalagang function para sa cell.
C) Ang napakaayos, semi-likido na panloob na kapaligiran ng cell ay nagsisiguro ng kemikal na interaksyon ng lahat ng cellular na istruktura.
D) Ang pangunahing photosynthetic pigment ay nagbibigay ng berdeng kulay sa mga chloroplast.
5. Ang akumulasyon at packaging ng mga kemikal na compound sa stick ay isinasagawa:
A) Mitokondria;
B) Ribosome;
B) Lysosome;
D) Golgi complex.
6. Ang mga function ng intracellular digestion ay ginagampanan ng:
A) Mitokondria;
B) Ribosome;
B) Lysosome;
D) Golgi complex.
7. Ang "assembly" ng isang polymeric protein molecule ay isinasagawa:
A) Mitokondria;
B) Ribosome;
B) Lysosome;
D) Golgi complex.
8. Ang hanay ng mga reaksiyong kemikal na nagreresulta sa pagkasira ng mga organikong sangkap at pagpapalabas ng enerhiya ay tinatawag na:
A) Catabolism;
B) anabolismo;
B) Metabolismo;
D) Asimilasyon
9. Ang "pagkopya" ng genetic na impormasyon mula sa isang molekula ng DNA sa pamamagitan ng paglikha ng mRNA ay tinatawag na:
A) Broadcast;
B) Transkripsyon;
B) Biosynthesis;
D) Glycolysis.
10. Ang proseso ng pagbuo ng mga organikong sangkap sa liwanag sa mga chloroplast gamit ang tubig at carbon dioxide ay tinatawag na:
A) Photosynthesis;
B) Transkripsyon;
B) Biosynthesis;
D) Glycolysis.
11. Ang enzymatic at oxygen-free na proseso ng agnas ng mga organikong sangkap ay tinatawag na:
A) Photosynthesis;
B) Transkripsyon;
B) Biosynthesis;
D) Glycolysis.
12. Pangalanan ang mga pangunahing probisyon ng teorya ng cell.
Kasalukuyang pahina: 2 (ang libro ay may kabuuang 16 na pahina) [available reading passage: 11 pages]
Biology– ang agham ng buhay ay isa sa mga pinakalumang agham. Ang tao ay nakaipon ng kaalaman tungkol sa mga buhay na organismo sa loob ng libu-libong taon. Habang naipon ang kaalaman, naiba ang biology sa mga independiyenteng agham (botany, zoology, microbiology, genetics, atbp.). Ang kahalagahan ng mga disiplina sa hangganan na nag-uugnay sa biology sa iba pang mga agham - pisika, kimika, matematika, atbp., ay lalong tumataas. Bilang resulta ng pagsasama, bumangon ang biophysics, biochemistry, space biology, atbp.
Sa kasalukuyan, ang biology ay isang kumplikadong agham, na nabuo bilang resulta ng pagkakaiba-iba at pagsasama-sama ng iba't ibang mga disiplina.
Sa biology, iba't ibang pamamaraan ng pananaliksik ang ginagamit: pagmamasid, eksperimento, paghahambing, atbp.
Pinag-aaralan ng biology ang mga buhay na organismo. Ang mga ito ay bukas na biological system na tumatanggap ng enerhiya at nutrients mula sa kapaligiran. Ang mga buhay na organismo ay tumutugon sa mga panlabas na impluwensya, naglalaman ng lahat ng impormasyong kailangan nila para sa pag-unlad at pagpaparami, at iniangkop sa isang tiyak na tirahan.
Ang lahat ng mga buhay na sistema, anuman ang antas ng organisasyon, ay may mga karaniwang tampok, at ang mga sistema mismo ay nasa patuloy na pakikipag-ugnayan. Tinutukoy ng mga siyentipiko ang mga sumusunod na antas ng organisasyon ng buhay na kalikasan: molekular, cellular, organismo, populasyon-species, ecosystem at biosphere.
Kabanata 1. Antas ng molekular
Ang antas ng molekular ay maaaring tawaging paunang, pinakamalalim na antas ng organisasyon ng mga nabubuhay na bagay. Ang bawat buhay na organismo ay binubuo ng mga molekula ng mga organikong sangkap - mga protina, nucleic acid, carbohydrates, taba (lipids), na tinatawag na biological molecules. Pinag-aaralan ng mga biologist ang papel ng mahahalagang biological compound na ito sa paglaki at pag-unlad ng mga organismo, ang pag-iimbak at paghahatid ng namamana na impormasyon, metabolismo at conversion ng enerhiya sa mga buhay na selula at iba pang proseso.
Sa kabanatang ito ay matututuhan mo
Ano ang mga biopolymer;
Anong istraktura mayroon ang mga biomolecule?
Anong mga function ang ginagawa ng biomolecules?
Ano ang mga virus at ano ang kanilang mga tampok?
§ 4. Antas ng molekular: pangkalahatang katangian
1. Ano ang elementong kemikal?
2. Ano ang tinatawag na atom at molekula?
3. Anong mga organikong sangkap ang alam mo?
Anumang buhay na sistema, gaano man ito kakomplikadong organisado, ay nagpapakita ng sarili sa antas ng paggana ng biological macromolecules.
Sa pamamagitan ng pag-aaral ng mga buhay na organismo, nalaman mo na ang mga ito ay binubuo ng parehong mga elemento ng kemikal gaya ng mga walang buhay. Sa kasalukuyan, higit sa 100 elemento ang kilala, karamihan sa kanila ay matatagpuan sa mga buhay na organismo. Ang pinakakaraniwang elemento sa buhay na kalikasan ay kinabibilangan ng carbon, oxygen, hydrogen at nitrogen. Ito ang mga elementong ito na bumubuo ng mga molekula (mga compound) ng tinatawag na organikong bagay.
Ang batayan ng lahat ng mga organikong compound ay carbon. Maaari itong makipag-ugnayan sa maraming mga atomo at kanilang mga grupo, na bumubuo ng mga kadena na naiiba sa komposisyon ng kemikal, istraktura, haba at hugis. Ang mga molekula ay nabuo mula sa mga grupo ng mga atomo, at mula sa huli - mas kumplikadong mga molekula na naiiba sa istraktura at pag-andar. Ang mga organikong compound na ito na bumubuo sa mga selula ng mga buhay na organismo ay tinatawag biological polymers o mga biopolymer.
Polimer(mula sa Greek mga patakaran- marami) - isang kadena na binubuo ng maraming mga link - monomer, ang bawat isa ay medyo simple. Ang isang polymer molecule ay maaaring binubuo ng maraming libu-libong magkakaugnay na monomer, na maaaring pareho o magkaiba (Larawan 4).
kanin. 4. Scheme ng istraktura ng mga monomer at polimer
Ang mga katangian ng biopolymer ay nakasalalay sa istraktura ng kanilang mga molekula: sa bilang at iba't ibang mga yunit ng monomer na bumubuo sa polimer. Ang lahat ng mga ito ay unibersal, dahil ang mga ito ay binuo ayon sa parehong plano para sa lahat ng mga nabubuhay na organismo, anuman ang mga species.
Ang bawat uri ng biopolymer ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang tiyak na istraktura at pag-andar. Oo, mga molekula mga protina Sila ang mga pangunahing elemento ng istruktura ng mga selula at kinokontrol ang mga prosesong nagaganap sa kanila. Mga nucleic acid lumahok sa paglipat ng genetic (namana) na impormasyon mula sa cell patungo sa cell, mula sa organismo patungo sa organismo. Mga karbohidrat At mga taba Ang mga ito ang pinakamahalagang mapagkukunan ng enerhiya na kinakailangan para sa buhay ng mga organismo.
Nasa antas ng molekular na nangyayari ang pagbabago ng lahat ng uri ng enerhiya at metabolismo sa selula. Ang mga mekanismo ng mga prosesong ito ay pangkalahatan din para sa lahat ng nabubuhay na organismo.
Kasabay nito, lumabas na ang magkakaibang mga katangian ng mga biopolymer na bumubuo sa lahat ng mga organismo ay dahil sa iba't ibang mga kumbinasyon ng ilang uri lamang ng mga monomer, na bumubuo ng maraming mga variant ng mahabang polymer chain. Ang prinsipyong ito ay sumasailalim sa pagkakaiba-iba ng buhay sa ating planeta.
Ang mga partikular na katangian ng biopolymer ay lumilitaw lamang sa isang buhay na selula. Kapag nahiwalay sa mga selula, ang mga molekula ng biopolymer ay nawawala ang kanilang biyolohikal na kakanyahan at nailalarawan lamang ng mga katangiang physicochemical ng klase ng mga compound kung saan sila nabibilang.
Sa pamamagitan lamang ng pag-aaral ng antas ng molekular ay mauunawaan ng isang tao kung paano nagpatuloy ang mga proseso ng pinagmulan at ebolusyon ng buhay sa ating planeta, ano ang mga molecular na batayan ng pagmamana at metabolic na proseso sa isang buhay na organismo.
Ang pagpapatuloy sa pagitan ng antas ng molekular at ng susunod na antas ng cellular ay tinitiyak ng katotohanan na ang mga biyolohikal na molekula ay ang materyal kung saan nabuo ang mga supramolecular - cellular - na mga istruktura.
Mga organikong sangkap: protina, nucleic acid, carbohydrates, taba (lipids). Mga biopolymer. Mga monomer
Mga tanong
1. Anong mga proseso ang pinag-aaralan ng mga siyentipiko sa antas ng molekular?
2. Anong mga elemento ang nangingibabaw sa komposisyon ng mga buhay na organismo?
3. Bakit ang mga molekula ng mga protina, nucleic acid, carbohydrates at lipid ay itinuturing na biopolymer lamang sa cell?
4. Ano ang ibig sabihin ng pagiging pangkalahatan ng mga molekulang biopolymer?
5. Paano nakakamit ang pagkakaiba-iba ng mga katangian ng biopolymer na bumubuo sa mga buhay na organismo?
Mga gawain
Anong mga biyolohikal na pattern ang maaaring mabalangkas batay sa pagsusuri ng teksto ng talata? Talakayin ang mga ito sa mga miyembro ng klase.
§ 5. Carbohydrates
1. Anong mga sangkap na may kaugnayan sa carbohydrates ang alam mo?
2. Ano ang papel na ginagampanan ng carbohydrates sa isang buhay na organismo?
3. Bilang resulta ng anong proseso nabubuo ang carbohydrates sa mga selula ng berdeng halaman?
Mga karbohidrat, o saccharides, ay isa sa mga pangunahing grupo ng mga organikong compound. Bahagi sila ng mga selula ng lahat ng nabubuhay na organismo.
Ang mga carbohydrate ay binubuo ng carbon, hydrogen at oxygen. Natanggap nila ang pangalang "carbohydrates" dahil karamihan sa kanila ay may parehong ratio ng hydrogen at oxygen sa molekula tulad ng sa molekula ng tubig. Ang pangkalahatang formula ng carbohydrates ay C n (H 2 0) m.
Ang lahat ng carbohydrates ay nahahati sa simple, o monosaccharides, at kumplikado, o polysaccharides(Larawan 5). Sa mga monosaccharides, ang pinakamahalaga para sa mga buhay na organismo ay ribose, deoxyribose, glucose, fructose, galactose.
kanin. 5. Ang istraktura ng mga molekula ng simple at kumplikadong carbohydrates
di- At polysaccharides ay nabuo sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng dalawa o higit pang monosaccharide molecule. Kaya, sucrose(asukal sa tubo), maltose(malt sugar), lactose(asukal sa gatas) - disaccharides, nabuo bilang isang resulta ng pagsasanib ng dalawang monosaccharide molecule. Ang disaccharides ay katulad ng mga katangian sa monosaccharides. Halimbawa, ang parehong horony ay natutunaw sa tubig at may matamis na lasa.
Ang polysaccharides ay binubuo ng isang malaking bilang ng mga monosaccharides. Kabilang dito ang almirol, glycogen, selulusa, chitin atbp. (Larawan 6). Sa pagtaas ng bilang ng mga monomer, bumababa ang solubility ng polysaccharides at nawawala ang matamis na lasa.
Ang pangunahing pag-andar ng carbohydrates ay enerhiya. Sa panahon ng pagkasira at oksihenasyon ng mga molekula ng karbohidrat, ang enerhiya ay inilabas (na may pagkasira ng 1 g ng carbohydrates - 17.6 kJ), na nagsisiguro sa mahahalagang pag-andar ng katawan. Kapag may labis na carbohydrates, naiipon sila sa cell bilang mga reserbang sangkap (starch, glycogen) at, kung kinakailangan, ay ginagamit ng katawan bilang pinagmumulan ng enerhiya. Ang pagtaas ng pagkasira ng carbohydrates sa mga selula ay maaaring maobserbahan, halimbawa, sa panahon ng pagtubo ng binhi, matinding paggana ng kalamnan, at matagal na pag-aayuno.
Ginagamit din ang carbohydrates bilang materyales sa gusali. Kaya, ang selulusa ay isang mahalagang bahagi ng istruktura ng mga pader ng selula ng maraming unicellular na organismo, fungi at halaman. Dahil sa espesyal na istraktura nito, ang selulusa ay hindi matutunaw sa tubig at may mataas na lakas. Sa karaniwan, 20-40% ng materyal sa mga dingding ng selula ng halaman ay selulusa, at ang mga hibla ng koton ay halos purong selulusa, kaya naman ginagamit ang mga ito sa paggawa ng mga tela.
kanin. 6. Scheme ng istraktura ng polysaccharides
Ang chitin ay bahagi ng mga cell wall ng ilang protozoa at fungi; ito ay matatagpuan din sa ilang grupo ng mga hayop, tulad ng mga arthropod, bilang isang mahalagang bahagi ng kanilang exoskeleton.
Ang mga kumplikadong polysaccharides ay kilala rin, na binubuo ng dalawang uri ng mga simpleng asukal, na regular na humalili sa mahabang kadena. Ang ganitong mga polysaccharides ay nagsasagawa ng mga istrukturang pag-andar sa mga sumusuporta sa mga tisyu ng mga hayop. Ang mga ito ay bahagi ng intercellular substance ng balat, tendons, at cartilage, na nagbibigay sa kanila ng lakas at pagkalastiko.
Ang ilang polysaccharides ay bahagi ng mga lamad ng cell at nagsisilbing mga receptor, na nagpapahintulot sa mga cell na makilala ang isa't isa at makipag-ugnayan.
Carbohydrates, o saccharides. Monosaccharides. Disaccharides. Mga polysaccharides. Ribose. Deoxyribose. Glucose. Fructose. Galactose. Sucrose. Maltose. Lactose. almirol. Glycogen. Chitin
Mga tanong
1. Anong komposisyon at istraktura mayroon ang mga molekula ng carbohydrate?
2. Anong carbohydrates ang tinatawag na mono-, di- at polysaccharides?
3. Anong mga tungkulin ang ginagawa ng carbohydrates sa mga buhay na organismo?
Mga gawain
Suriin ang Figure 6 "Structure diagram ng polysaccharides" at ang teksto ng talata. Anong mga pagpapalagay ang maaari mong gawin batay sa isang paghahambing ng mga tampok na istruktura ng mga molekula at ang mga function na ginagawa ng starch, glycogen at cellulose sa isang buhay na organismo? Talakayin ang isyung ito sa iyong mga kaklase.
§ 6. Mga lipid
1. Anong mga sangkap na tulad ng taba ang alam mo?
2. Anong mga pagkain ang mayaman sa taba?
3. Ano ang papel ng mga taba sa katawan?
Mga lipid(mula sa Greek lipos- taba) ay isang malaking grupo ng mga sangkap na tulad ng taba na hindi matutunaw sa tubig. Karamihan sa mga lipid ay binubuo ng mataas na molecular weight fatty acids at ang trihydric alcohol glycerol (Fig. 7).
Ang mga lipid ay naroroon sa lahat ng mga cell nang walang pagbubukod, na gumaganap ng mga tiyak na biological function.
Mga taba- ang pinakasimple at pinakalaganap na lipid - gumaganap ng isang mahalagang papel bilang mapagkukunan ng enerhiya. Kapag na-oxidize, nagbibigay sila ng higit sa dalawang beses na mas maraming enerhiya kaysa sa mga carbohydrates (38.9 kJ kapag sinisira ang 1 g ng taba).
kanin. 7. Istraktura ng triglyceride molecule
Ang mga taba ay ang pangunahing anyo imbakan ng lipid sa isang hawla. Sa vertebrates, humigit-kumulang kalahati ng enerhiya na natupok ng mga cell sa pamamahinga ay nagmumula sa fat oxidation. Ang mga taba ay maaari ding gamitin bilang pinagmumulan ng tubig (ang oksihenasyon ng 1 g ng taba ay gumagawa ng higit sa 1 g ng tubig). Ito ay lalong mahalaga para sa mga hayop sa arctic at disyerto na naninirahan sa mga kondisyon ng kakulangan ng libreng tubig.
Dahil sa kanilang mababang thermal conductivity, gumaganap ang mga lipid proteksiyon function, ibig sabihin, nagsisilbi sila para sa thermal insulation ng mga organismo. Halimbawa, maraming vertebrates ang may mahusay na tinukoy na subcutaneous fat layer, na nagpapahintulot sa kanila na manirahan sa malamig na klima, at sa mga cetacean ay gumaganap din ito ng isa pang papel - ito ay nagtataguyod ng buoyancy.
Ang mga lipid ay gumaganap at pagpapaandar ng konstruksiyon, dahil ang kanilang insolubility sa tubig ay ginagawa silang mahahalagang bahagi ng mga lamad ng cell.
marami mga hormone(hal., adrenal cortex, gonads) ay mga lipid derivatives. Samakatuwid, ang mga lipid ay nailalarawan function ng regulasyon.
Mga lipid. Mga taba. Mga hormone. Mga pag-andar ng mga lipid: enerhiya, imbakan, proteksiyon, konstruksyon, regulasyon
Mga tanong
1. Anong mga sangkap ang lipid?
2. Anong istraktura mayroon ang karamihan sa mga lipid?
3. Anong mga tungkulin ang ginagawa ng mga lipid?
4. Aling mga selula at tisyu ang pinakamayaman sa lipid?
Mga gawain
Pagkatapos suriin ang teksto ng talata, ipaliwanag kung bakit maraming mga hayop bago ang taglamig, at mga migratoryong isda bago mangitlog, ay may posibilidad na makaipon ng mas maraming taba. Magbigay ng mga halimbawa ng mga hayop at halaman kung saan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay higit na malinaw. Ang sobrang taba ba ay palaging mabuti para sa katawan? Talakayin ang problemang ito sa klase.
§ 7. Komposisyon at istraktura ng mga protina
1. Ano ang papel ng mga protina sa katawan?
2. Anong mga pagkain ang mayaman sa protina?
Kabilang sa mga organikong sangkap mga ardilya, o mga protina, ay ang pinakamarami, pinaka-magkakaibang at pinakamahalagang biopolymer. Ang mga ito ay bumubuo ng 50-80% ng tuyong masa ng cell.
Ang mga molekula ng protina ay malaki ang laki, kaya naman tinawag ang mga ito macromolecules. Bilang karagdagan sa carbon, oxygen, hydrogen at nitrogen, ang mga protina ay maaaring maglaman ng sulfur, phosphorus at iron. Ang mga protina ay naiiba sa bawat isa sa bilang (mula sa isang daan hanggang ilang libo), komposisyon at pagkakasunud-sunod ng mga monomer. Ang mga monomer ng protina ay mga amino acid (Larawan 8).
Ang isang walang katapusang pagkakaiba-iba ng mga protina ay nilikha ng iba't ibang mga kumbinasyon ng 20 amino acids lamang. Ang bawat amino acid ay may sariling pangalan, espesyal na istraktura at mga katangian. Ang kanilang pangkalahatang formula ay maaaring iharap tulad ng sumusunod:
Ang molekula ng amino acid ay binubuo ng dalawang bahagi na magkapareho sa lahat ng mga amino acid, ang isa ay isang amino group (-NH 2) na may mga pangunahing katangian, ang isa ay isang carboxyl group (-COOH) na may acidic na mga katangian. Ang bahagi ng molekula na tinatawag na radical (R) ay may ibang istraktura para sa iba't ibang mga amino acid. Ang pagkakaroon ng mga pangunahing at acidic na grupo sa isang molekula ng amino acid ay tumutukoy sa kanilang mataas na reaktibidad. Sa pamamagitan ng mga pangkat na ito, ang mga amino acid ay pinagsama upang bumuo ng mga protina. Sa kasong ito, lumilitaw ang isang molekula ng tubig, at nabuo ang mga inilabas na electron peptide bond. Iyon ang dahilan kung bakit tinatawag ang mga protina polypeptides.
kanin. 8. Mga halimbawa ng istraktura ng mga amino acid - mga monomer ng mga molekula ng protina
Ang mga molekula ng protina ay maaaring magkaroon ng iba't ibang spatial na pagsasaayos - istraktura ng protina, at sa kanilang istraktura mayroong apat na antas ng istrukturang organisasyon (Larawan 9).
Ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa isang polypeptide chain ay pangunahing istraktura ardilya. Ito ay natatangi sa anumang protina at tinutukoy ang hugis, mga katangian at mga function nito.
Karamihan sa mga protina ay may spiral na hugis bilang resulta ng pagbuo ng mga hydrogen bond sa pagitan ng CO at NH na mga grupo ng iba't ibang mga residue ng amino acid ng polypeptide chain. Ang mga bono ng hydrogen ay mahina, ngunit magkasama sila ay nagbibigay ng isang medyo malakas na istraktura. Ang spiral na ito ay pangalawang istraktura ardilya.
Tertiary na istraktura– tatlong-dimensional na spatial na "packaging" ng isang polypeptide chain. Ang resulta ay kakaiba, ngunit tiyak na pagsasaayos para sa bawat protina - globule. Ang lakas ng tertiary na istraktura ay sinisiguro ng iba't ibang mga bono na lumabas sa pagitan ng mga amino acid radical.
kanin. 9. Scheme ng istraktura ng isang molekula ng protina: I, II, III, IV - pangunahin, pangalawa, tersiyaryo, mga istrukturang quaternary
Quaternary na istraktura hindi tipikal para sa lahat ng mga protina. Ito ay lumitaw bilang isang resulta ng kumbinasyon ng ilang mga macromolecule na may isang tersiyaryong istraktura sa isang kumplikadong kumplikado. Halimbawa, ang hemoglobin ng dugo ng tao ay isang complex ng apat na macromolecules ng protina (Fig. 10).
Ang pagiging kumplikado ng istraktura ng mga molekula ng protina ay nauugnay sa pagkakaiba-iba ng mga pag-andar na likas sa mga biopolymer na ito.
Ang paglabag sa likas na istraktura ng isang protina ay tinatawag denaturation(Larawan 11). Maaari itong mangyari sa ilalim ng impluwensya ng temperatura, mga kemikal, nagliliwanag na enerhiya at iba pang mga kadahilanan. Sa mahinang epekto, ang quaternary na istraktura lamang ang nawasak, na may mas malakas na epekto, ang tersiyaryo, at pagkatapos ay ang pangalawa, at ang protina ay nananatili sa anyo ng isang polypeptide chain.
kanin. 10. Scheme ng istraktura ng molekula ng hemoglobin
Ang prosesong ito ay bahagyang nababaligtad: kung ang pangunahing istraktura ay hindi nawasak, kung gayon ang denatured na protina ay magagawang ibalik ang istraktura nito. Sinusunod nito na ang lahat ng mga tampok na istruktura ng isang macromolecule ng protina ay tinutukoy ng pangunahing istraktura nito.
Maliban sa mga simpleng protina, na binubuo lamang ng mga amino acid, mayroon din kumplikadong mga protina, na maaaring may kasamang carbohydrates ( glycoproteins), taba ( lipoprotein), mga nucleic acid ( mga nucleoprotein) at iba pa.
Ang papel ng mga protina sa buhay ng isang cell ay napakalaki. Ipinakita ng modernong biology na ang mga pagkakatulad at pagkakaiba sa pagitan ng mga organismo ay sa huli ay tinutukoy ng isang hanay ng mga protina. Ang mas malapit na mga organismo sa bawat isa sa sistematikong posisyon, mas magkatulad ang kanilang mga protina.
kanin. 11. Denaturation ng protina
Mga protina, o protina. Simple at kumplikadong mga protina. Mga amino acid. Polypeptide. Pangunahin, pangalawa, tersiyaryo at quaternary na mga istruktura ng mga protina
Mga tanong
1. Anong mga sangkap ang tinatawag na protina o protina?
2. Ano ang pangunahing istraktura ng isang protina?
3. Paano nabuo ang pangalawang, tersiyaryo at quaternary na istruktura ng protina?
4. Ano ang protina denaturation?
5. Sa anong batayan nahahati ang mga protina sa simple at kumplikado?
Mga gawain
Alam mo na ang puti ng itlog ng manok ay pangunahing binubuo ng mga protina. Isipin kung ano ang nagpapaliwanag ng pagbabago sa istruktura ng protina ng isang pinakuluang itlog. Magbigay ng iba pang mga halimbawa na alam mo kung saan maaaring magbago ang istruktura ng protina.
§ 8. Mga function ng mga protina
1. Ano ang tungkulin ng carbohydrates?
2. Anong mga function ng mga protina ang alam mo?
Ang mga protina ay gumaganap ng lubhang mahalaga at magkakaibang mga pag-andar. Posible ito dahil sa iba't ibang anyo at komposisyon ng mga protina mismo.
Ang isa sa pinakamahalagang tungkulin ng mga molekula ng protina ay pagtatayo (plastik). Ang mga protina ay bahagi ng lahat ng lamad ng selula at mga organel ng selula. Ang mga dingding ng mga daluyan ng dugo, kartilago, tendon, buhok at mga kuko ay pangunahing binubuo ng protina.
Napakahalaga catalytic, o enzymatic, function ng protina. Mga espesyal na protina - ang mga enzyme ay may kakayahang pabilisin ang mga biochemical na reaksyon sa mga selula ng sampu at daan-daang milyong beses. Mga isang libong enzyme ang kilala. Ang bawat reaksyon ay na-catalyze ng isang tiyak na enzyme. Malalaman mo ang higit pa tungkol dito sa ibaba.
Pag-andar ng motor magsagawa ng mga espesyal na contractile protein. Salamat sa kanila, ang cilia at flagella ay gumagalaw sa protozoa, ang mga chromosome ay gumagalaw sa panahon ng cell division, ang mga kalamnan ay nagkontrata sa mga multicellular na organismo, at iba pang mga uri ng paggalaw sa mga buhay na organismo ay napabuti.
Ito ay mahalaga function ng transportasyon mga protina. Kaya, ang hemoglobin ay nagdadala ng oxygen mula sa mga baga patungo sa mga selula ng iba pang mga tisyu at organo. Sa mga kalamnan, bilang karagdagan sa hemoglobin, mayroong isa pang protina ng transportasyon ng gas - myoglobin. Ang mga serum na protina ay nagtataguyod ng paglipat ng mga lipid at fatty acid at iba't ibang biologically active substance. Ang mga transport protein sa panlabas na lamad ng mga selula ay nagdadala ng iba't ibang mga sangkap mula sa kapaligiran patungo sa cytoplasm.
Ang mga partikular na protina ay gumaganap proteksiyon na function. Pinoprotektahan nila ang katawan mula sa pagsalakay ng mga dayuhang protina at mikroorganismo at mula sa pinsala. Kaya, ang mga antibodies na ginawa ng mga lymphocyte ay humaharang sa mga dayuhang protina; pinoprotektahan ng fibrin at thrombin ang katawan mula sa pagkawala ng dugo.
Pag-andar ng regulasyon likas sa mga protina - mga hormone. Pinapanatili nila ang patuloy na konsentrasyon ng mga sangkap sa dugo at mga selula, nakikilahok sa paglaki, pagpaparami at iba pang mahahalagang proseso. Halimbawa, kinokontrol ng insulin ang asukal sa dugo.
Ang mga protina ay mayroon din function ng pagbibigay ng senyas. Ang cell lamad ay naglalaman ng mga protina na maaaring magbago ng kanilang tertiary na istraktura bilang tugon sa mga kadahilanan sa kapaligiran. Ito ay kung paano natatanggap ang mga signal mula sa panlabas na kapaligiran at ang impormasyon ay ipinadala sa cell.
Ang mga protina ay maaaring gumanap function ng enerhiya, na isa sa mga pinagmumulan ng enerhiya sa cell. Kapag ang 1 g ng protina ay ganap na nahati sa mga huling produkto, 17.6 kJ ng enerhiya ang inilalabas. Gayunpaman, ang mga protina ay bihirang ginagamit bilang isang mapagkukunan ng enerhiya. Ang mga amino acid na inilabas kapag ang mga molekula ng protina ay nasira ay ginagamit upang bumuo ng mga bagong protina.
Mga function ng mga protina: konstruksiyon, motor, transportasyon, proteksiyon, regulasyon, pagbibigay ng senyas, enerhiya, catalytic. Hormone. Enzyme
Mga tanong
1. Ano ang nagpapaliwanag sa pagkakaiba-iba ng mga function ng protina?
2. Anong mga function ng mga protina ang alam mo?
3. Ano ang papel na ginagampanan ng mga hormone protein?
4. Anong function ang ginagawa ng enzyme proteins?
5. Bakit bihirang gamitin ang mga protina bilang pinagkukunan ng enerhiya?
§ 9. Mga nucleic acid
1. Ano ang papel ng nucleus sa isang cell?
2. Anong mga cell organelle ang nauugnay sa paghahatid ng mga namamana na katangian?
3. Anong mga sangkap ang tinatawag na acids?
Mga nucleic acid(mula sa lat. nucleus– nucleus) ay unang natuklasan sa nuclei ng mga leukocytes. Kasunod nito, natagpuan na ang mga nucleic acid ay nakapaloob sa lahat ng mga selula, hindi lamang sa nucleus, kundi pati na rin sa cytoplasm at iba't ibang organelles.
Mayroong dalawang uri ng mga nucleic acid - deoxyribonucleic(pinaikling DNA) At ribonucleic(pinaikling RNA). Ang pagkakaiba sa mga pangalan ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang molekula ng DNA ay naglalaman ng isang karbohidrat deoxyribose, at ang molekula ng RNA ay ribose.
Ang mga nucleic acid ay mga biopolymer na binubuo ng mga monomer - nucleotides. Ang mga nucleotide monomer ng DNA at RNA ay may katulad na istraktura.
Ang bawat nucleotide ay binubuo ng tatlong sangkap na konektado ng malakas na mga bono ng kemikal. Ito nitrogenous base, karbohidrat(ribose o deoxyribose) at nalalabi ng phosphoric acid(Larawan 12).
Bahagi Mga molekula ng DNA Mayroong apat na uri ng nitrogenous base: adenine, guanine, cytosine o thymine. Tinutukoy nila ang mga pangalan ng kaukulang nucleotides: adenyl (A), guanyl (G), cytidyl (C) at thymidyl (T) (Fig. 13).
kanin. 12. Scheme ng istraktura ng nucleotides - monomer ng DNA (A) at RNA (B)
Ang bawat DNA strand ay isang polynucleotide na binubuo ng ilang sampu-sampung libong mga nucleotide.
Ang molekula ng DNA ay may kumplikadong istraktura. Binubuo ito ng dalawang helically twisted chain, na konektado sa bawat isa sa kanilang buong haba sa pamamagitan ng hydrogen bond. Ang istrukturang ito, na katangian lamang ng mga molekula ng DNA, ay tinatawag dobleng helix.
kanin. 13. DNA nucleotides
kanin. 14. Komplementaryong koneksyon ng mga nucleotide
Kapag nabuo ang isang double helix ng DNA, ang mga nitrogenous base ng isang chain ay nakaayos sa isang mahigpit na tinukoy na pagkakasunud-sunod sa tapat ng nitrogenous base ng isa pa. Sa kasong ito, ang isang mahalagang pattern ay ipinahayag: ang thymine ng isa pang chain ay palaging matatagpuan sa tapat ng adenine ng isang chain, ang cytosine ay palaging matatagpuan sa tapat ng guanine, at vice versa. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga pares ng nucleotide adenine at thymine, pati na rin ang guanine at cytosine, ay mahigpit na tumutugma sa isa't isa at komplementaryo, o pantulong(mula sa lat. komplementum- karagdagan), bawat isa. At ang pattern mismo ay tinatawag prinsipyo ng complementarity. Sa kasong ito, ang dalawang hydrogen bond ay palaging lumabas sa pagitan ng adenine at thymine, at tatlo sa pagitan ng guanine at cytosine (Fig. 14).
Dahil dito, sa anumang organismo ang bilang ng adenyl nucleotides ay katumbas ng bilang ng thymidyl nucleotides, at ang bilang ng guanyl nucleotides ay katumbas ng bilang ng cytidyl nucleotides. Alam ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides sa isang DNA chain, ang prinsipyo ng complementarity ay maaaring gamitin upang itatag ang pagkakasunud-sunod ng mga nucleotides sa isa pang chain.
Sa tulong ng apat na uri ng nucleotides, itinatala ng DNA ang lahat ng impormasyon tungkol sa katawan, na ipinapasa sa mga susunod na henerasyon. Sa madaling salita, ang DNA ay ang carrier ng namamana na impormasyon.
Ang mga molekula ng DNA ay pangunahing matatagpuan sa nuclei ng mga selula, ngunit ang maliit na halaga ay matatagpuan sa mitochondria at plastids.
Ang isang molekula ng RNA, hindi katulad ng isang molekula ng DNA, ay isang polimer na binubuo ng isang solong kadena ng mas maliliit na sukat.
Ang mga monomer ng RNA ay mga nucleotide na binubuo ng ribose, isang residue ng phosphoric acid at isa sa apat na nitrogenous base. Tatlong nitrogenous base - adenine, guanine at cytosine - ay pareho sa DNA, at ang pang-apat - uracil.
Ang pagbuo ng isang RNA polymer ay nangyayari sa pamamagitan ng covalent bonds sa pagitan ng ribose at ang phosphoric acid residue ng mga kalapit na nucleotides.
Mayroong tatlong uri ng RNA, na naiiba sa istraktura, laki ng molekular, lokasyon sa cell at mga function na ginanap.
Ribosomal RNA (rRNA) ay bahagi ng mga ribosom at nakikilahok sa pagbuo ng kanilang mga aktibong sentro, kung saan nangyayari ang proseso ng biosynthesis ng protina.
Ilipat ang mga RNA (tRNA) - ang pinakamaliit sa laki - nagdadala ng mga amino acid sa lugar ng synthesis ng protina.
Impormasyon, o template, RNA (mRNA) ay na-synthesize sa isang seksyon ng isa sa mga kadena ng molekula ng DNA at nagpapadala ng impormasyon tungkol sa istruktura ng protina mula sa cell nucleus hanggang sa mga ribosom, kung saan ipinatupad ang impormasyong ito.
Kaya, ang iba't ibang uri ng RNA ay kumakatawan sa isang solong functional system na naglalayong ipatupad ang namamana na impormasyon sa pamamagitan ng synthesis ng protina.
Ang mga molekula ng RNA ay matatagpuan sa nucleus, cytoplasm, ribosome, mitochondria at plastids ng cell.
Nucleic acid. Deoxyribonucleic acid, o DNA. Ribonucleic acid, o RNA. Mga base ng nitrogen: adenine, guanine, cytosine, thymine, uracil, nucleotide. Dobleng helix. Complementarity. Ilipat ang RNA (tRNA). Ribosomal RNA (rRNA). Messenger RNA (mRNA)
Mga tanong
1. Ano ang istraktura ng isang nucleotide?
2. Ano ang istraktura ng molekula ng DNA?
3. Ano ang prinsipyo ng complementarity?
4. Ano ang mga pagkakatulad at pagkakaiba sa istruktura ng mga molekula ng DNA at RNA?
5. Anong mga uri ng RNA molecule ang alam mo? Ano ang kanilang mga tungkulin?
Mga gawain
1. Balangkasin ang iyong talata.
2. Natuklasan ng mga siyentipiko na ang isang fragment ng isang DNA chain ay may sumusunod na komposisyon: C-G G A A A T T C C. Gamit ang prinsipyo ng complementarity, kumpletuhin ang pangalawang chain.
3. Sa panahon ng pag-aaral, natagpuan na sa molekula ng DNA na pinag-aaralan, ang mga adenine ay bumubuo ng 26% ng kabuuang bilang ng mga nitrogenous base. Bilangin ang bilang ng iba pang mga nitrogenous base sa molekula na ito.
Tingnan mo ang ugat!
Kozma Prutkov
Anong mga elemento ng kemikal ang bumubuo sa isang buhay na selula? Ano ang papel na ginagampanan ng mga asukal at lipid? Paano nakaayos ang mga protina at paano nakakakuha ang kanilang mga molekula ng isang tiyak na spatial na hugis? Ano ang mga enzyme at paano nila nakikilala ang kanilang mga substrate? Ano ang istraktura ng mga molekula ng RNA at DNA? Anong mga tampok ng molekula ng DNA ang nagpapahintulot na gampanan nito ang papel ng isang carrier ng genetic na impormasyon?
Lesson-lecture
ELEMENTARYO AT MOLECULAR COMPOSITION NG MGA BUHAY NA BAGAY. Sinisimulan natin ang ating kakilala sa mga buhay na sistema mula sa antas ng molekular na genetic. Ito ang antas ng mga molekula na bumubuo sa istruktura at functional na batayan ng mga selula ng mga buhay na organismo.
Retrovirus. Nagpapakita ang mga virus ng kamangha-manghang mga geometric na hugis!
Tandaan natin na sa lahat ng kilalang elemento na kasama sa Periodic Table ng D.I. Mendeleev, mga 80 ang natagpuan sa isang buhay na selda. Ito ay nagsisilbing isa sa mga patunay ng pagkakatulad ng buhay at walang buhay na kalikasan.
Higit sa 90% ng masa ng isang cell ay binubuo ng carbon, hydrogen, nitrogen at oxygen. Ang sulfur, phosphorus, potassium, sodium, calcium, magnesium, iron at chlorine ay matatagpuan sa mas maliit na dami sa cell. Ang lahat ng iba pang elemento (zinc, copper, yodo, fluorine, cobalt, manganese, atbp.) ay bumubuo ng hindi hihigit sa 0.02% ng cell mass. Kaya naman tinawag silang microelements. Ang mga microelement ay bahagi ng mga hormone, enzymes at bitamina, i.e. mga compound na may mataas na biological na aktibidad.
Halimbawa, ang kakulangan ng yodo sa katawan, na kinakailangan para sa produksyon ng thyroid hormone - thyroxine, ay humahantong sa isang pagbawas sa produksyon ng hormone na ito at, bilang isang resulta, sa pag-unlad ng mga malubhang sakit, kabilang ang cretinism.
Karamihan sa mga nilalaman ng cell ay tubig. Maraming mga sangkap ang pumapasok o umalis sa cell sa anyo ng mga may tubig na solusyon; karamihan sa mga intracellular na reaksyon ay nangyayari din sa isang may tubig na kapaligiran. Bukod dito, ang tubig ay nakikibahagi din sa isang bilang ng mga reaksiyong kemikal, na nagbibigay ng mga H + o OH - ions sa mga resultang compound. Dahil sa mataas na kapasidad ng init nito, pinapatatag ng tubig ang temperatura sa loob ng cell, na ginagawang hindi gaanong umaasa sa mga pagbabago sa temperatura sa kapaligiran na nakapalibot sa cell.
Bilang karagdagan sa tubig, na bumubuo ng 70% ng dami ng cell, naglalaman din ito ng mga organikong sangkap - mga carbon compound. Kabilang sa mga ito ay may maliliit na molecule na naglalaman ng hanggang 30 carbon atoms at macromolecules. Kasama sa una ang mga simpleng asukal (monosaccharides), lipid, amino acid at nucleotides. Nagsisilbi sila bilang mga bahagi ng istruktura para sa pagtatayo ng mga macromolecule, at bilang karagdagan, gumaganap sila ng isang mahalagang papel sa mga proseso ng metabolic at enerhiya ng isang buhay na cell.
Gayunpaman, ang batayan ng buhay sa antas ng molekular ay mga protina at nucleic acid, na tatalakayin natin nang mas detalyado.
AMINO ACIDS AT PROTEINS. Ang mga ardilya ay may espesyal na papel sa buhay na kalikasan. Ang mga ito ay nagsisilbing materyal sa pagtatayo ng selula, at halos wala sa mga prosesong nagaganap sa mga selula ay maaaring mangyari nang wala ang kanilang pakikilahok.
Ang molekula ng protina ay isang kadena ng mga amino acid, at ang bilang ng mga link sa naturang kadena ay maaaring mula sa sampu hanggang ilang libo. Ang mga katabing amino acid ay naka-link sa isa't isa sa pamamagitan ng isang espesyal na uri ng kemikal na bono na tinatawag peptide. Ang bono na ito ay nabuo sa panahon ng proseso ng synthesis ng protina, kapag ang carboxyl group ng isang amino acid ay nagbubuklod sa katabing amino group ng isa pang amino acid (Fig. 32).
kanin. 32. Peptide bond
Lahat ng 20 uri ng amino acid ay kasangkot sa pagbuo ng mga protina. Gayunpaman, ang pagkakasunud-sunod ng kanilang paghalili sa chain ng protina ay ibang-iba, na lumilikha ng pagkakataon para sa isang malaking bilang ng mga kumbinasyon, at, dahil dito, para sa pagtatayo ng maraming uri ng mga molekula ng protina. Dapat pansinin na ang mga halaman lamang ang makakapag-synthesize ng lahat ng 20 amino acid na kinakailangan upang bumuo ng mga protina. Nakakakuha ang mga hayop ng maraming amino acid, na tinatawag na mahahalagang amino acid, sa pamamagitan ng pagkain ng mga halaman.
Ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa isang molekula ng protina ay tinutukoy bilang pangunahing istraktura ardilya (Larawan 33). Meron din pangalawang istraktura protina, na nauunawaan bilang likas na katangian ng spatial na pag-aayos ng mga indibidwal na fragment ng chain ng amino acid. Sa pangalawang istraktura, ang mga seksyon ng molekula ng protina ay hugis tulad ng mga helice o nakatiklop na mga layer. Sa kanilang pagbuo, isang mahalagang papel ang ginagampanan ng mga hydrogen bond na itinatag sa pagitan ng oxygen at hydrogen ng mga peptide bond (-N-H...0=C-) ng iba't ibang amino acid.
kanin. 33. Istraktura ng protina
Sa ilalim tersiyaryong istraktura ang protina ay tumutukoy sa spatial na pag-aayos ng buong chain ng amino acid.
Ang tersiyaryong istraktura ay may direktang epekto sa hugis ng molekula ng protina, na maaaring maging thread-like o bilog. Sa huling kaso, ang molekula ay nakatiklop sa paraang ang mga hydrophobic na rehiyon nito ay nasa loob, at ang mga polar hydrophilic na grupo nito ay nasa ibabaw. Ang nagresultang spatial na istraktura ay tinatawag globule.
Sa wakas, ang ilang mga protina ay maaaring maglaman ng ilang globule, na ang bawat isa ay nabuo ng isang independiyenteng kadena ng mga amino acid. Ang kumbinasyon ng ilang globules sa isang solong complex ay itinalaga ng termino quaternary na istraktura ardilya. Halimbawa, ang molekula ng protina ng hemoglobin ay binubuo ng apat na globules na naglalaman ng isang bahagi na hindi protina - heme.
Ang isang molekula ng protina ay may kakayahang mag-ayos sa sarili sa isang kumplikadong spatial na istraktura, ang pagsasaayos nito ay tiyak at tinutukoy ng pagkakasunud-sunod ng mga amino acid, ibig sabihin, ang pangunahing istraktura ng protina.
Ang self-organization ay isa sa mga natatanging katangian ng mga protina, na pinagbabatayan ng marami sa mga function na ginagawa nila. Sa partikular, ang mekanismo ng pagkilala ng mga enzyme (biological catalysts) ng sarili nitong ay batay sa pagtitiyak ng spatial na istraktura ng molekula ng protina. substrate, ibig sabihin, isang molekula na, pagkatapos makipag-ugnayan sa isang enzyme, ay sumasailalim sa ilang partikular na pagbabagong kemikal at nagiging produkto.
Ang mga enzyme ay mga protina, isang tiyak na bahagi ng molekula na bumubuo sa aktibong sentro. Ito ay nagbubuklod sa isang substrate na tiyak sa isang ibinigay na enzyme at ginagawa itong isang produkto. Sa kasong ito, nagagawa ng enzyme na makilala ang substrate nito dahil sa espesyal na pagsasaayos ng spatial ng aktibong sentro, na tiyak sa bawat enzyme. Maaari mong isipin na ang substrate ay umaangkop sa enzyme tulad ng isang susi sa isang lock.
Ikaw ay kumbinsido na ang lahat ng mga katangian ng isang protina ay batay sa pangunahing istraktura nito - ang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid sa molekula. Maihahalintulad ito sa isang salita na nakasulat sa isang alpabeto na binubuo ng 20 letrang amino acid. At kung may mga salita, maaaring mayroong isang cipher kung saan maaaring ma-encode ang mga salitang ito. Paano? Ang pagiging pamilyar sa istruktura ng mga nucleic acid ay makakatulong sa pagsagot sa tanong na ito.
MGA NUCLEOTIDE AT NUCLEIC ACID. Ang mga nucleotide ay binubuo ng isang nitrogen-containing cyclic compound (nitrogen base), isang five-carbon sugar, at isang phosphoric acid residue. Ang mga macromolecule ng nucleic acid ay binuo mula sa kanila.
Ang komposisyon ng mga molekula RNA(ribonucleic acid) ay kinabibilangan ng mga nucleotide na binuo sa sugar ribose at naglalaman ng adenine (A), guanine (G), cytosine (C) at uracil (U) bilang mga nitrogenous na base. Mga nucleotide na bumubuo sa isang molekula DNA(deoxyribonucleic acid), naglalaman ng deoxyribose, at sa halip na uracil - thymine (T).
Ang pagkakaugnay ng mga nucleotide sa isa't isa sa isang molekula ng DNA (RNA) ay nangyayari dahil sa koneksyon ng phosphorus residue ng isang nucleotide sa deoxyribose (ribose) ng isa pa (Fig. 34).
kanin. 34. Chain composition at structure ng DNA molecule
Sa kurso ng mga pag-aaral ng komposisyon ng mga molekula ng DNA, natagpuan na sa bawat isa sa kanila ang bilang ng mga adenine nitrogenous base (A) ay katumbas ng bilang ng thymine (T), at ang bilang ng guanine (G) ay katumbas. sa bilang ng cytosine (C). Ang pagtuklas na ito ay nagsilbi bilang isang paunang kinakailangan para sa paglikha nina J. Watson at F. Crick noong 1953 ng isang modelo ng molekula ng DNA - ang sikat na double helix.
Ayon sa modelong ito, ang molekula ng DNA ay binubuo ng dalawang kadena na nakatiklop sa isang kanang kamay na spiral (Larawan 35).
kanin. 35. Modelo ng istruktura ng DNA
Ang bawat chain ay naglalaman ng isang sequence ng mga nucleotides na mahigpit na tumutugma (complementary) sa sequence ng isa pang chain. Ang sulat na ito ay nakamit sa pamamagitan ng pagkakaroon ng mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga nitrogenous na base ng dalawang chain na nakadirekta sa isa't isa - A at T o G at C.
Imposible ang komunikasyon sa pagitan ng iba pang mga pares ng nitrogenous base, dahil ang spatial na istraktura ng mga molekula ng nitrogenous base ay ganoon na lamang ang A at T, pati na rin ang G at C, ang maaaring magkalapit sa isa't isa nang sapat upang bumuo ng hydrogen bond sa isa't isa.
Ang pinakamahalagang katangian ng DNA ay ang posibilidad ng self-duplication nito - pagtitiklop, na isinasagawa kasama ang pakikilahok ng isang pangkat ng mga enzyme (Larawan 36).
kanin. 36. Iskema ng pagtitiklop ng DNA
Sa ilang mga lugar, kabilang ang sa isa sa mga dulo, ng isang double-stranded helical DNA molecule, ang mga hydrogen bond sa pagitan ng mga chain ay nasira. Naghiwalay sila at nagpahinga.
Ang prosesong ito ay unti-unting tumatagal sa buong molekula. Habang naghihiwalay ang mga kadena ng molekula ng magulang, ang mga kadena ng anak na babae ay itinayo sa kanila, tulad ng sa isang matrix, mula sa mga nucleotide na magagamit sa kapaligiran. Ang pagpupulong ng isang bagong chain ay nagpapatuloy sa mahigpit na alinsunod sa prinsipyo ng complementarity: laban sa bawat A mayroong isang T, laban sa G - C, atbp. Bilang resulta, dalawang bagong molekula ng DNA ang nakuha, bawat isa ay may isang kadena na natitira mula sa ang orihinal na molekula ng DNA, at ang pangalawa ay bago . Sa kasong ito, ang dalawang molekula ng DNA na nabuo sa panahon ng pagtitiklop ay magkapareho sa orihinal.
Ang kakayahan ng molekula ng DNA na kopyahin ang sarili ay ang batayan para sa paghahatid ng namamana na impormasyon ng mga nabubuhay na organismo. Ang pagkakasunud-sunod ng mga base ng nucleotide sa isang molekula ng DNA ay nagsisilbing code na nag-encode ng impormasyon tungkol sa mga protina na kinakailangan para sa paggana ng katawan.
Hindi tulad ng DNA, ang isang molekula ng RNA ay binubuo ng isang solong polynucleotide chain. Mayroong ilang mga uri ng RNA na gumaganap ng iba't ibang mga function sa cell. Ang isang kopya ng RNA ng isang seksyon ng isang DNA chain ay tinatawag na impormasyon o messenger RNA(mRNA) at gumaganap ng papel na isang tagapamagitan sa paglilipat ng genetic na impormasyon mula sa DNA patungo sa mga istruktura ng cell na nag-synthesize ng protina - ribosome. Bilang karagdagan, naglalaman ang cell ribosomal RNA(rRNA), na kasama ng mga protina ay bumubuo ng mga ribosom, ilipat ang mga RNA(tRNA), pagdadala ng mga amino acid sa lugar ng synthesis ng protina, at ilang iba pa.
Ang molekula ng DNA ay binubuo ng dalawang komplementaryong hibla ng mga nucleotide na nakapulupot sa isang spiral, na pinagsasama-sama ng mga hydrogen bond na bumubuo ng mga pares ng base ng A-T at G-C. Ang nucleotide sequence ng isang DNA chain ay nagsisilbing code na nag-encode ng genetic information. Ang pag-decipher ng impormasyong ito ay isinasagawa kasama ang pakikilahok ng mga molekula ng RNA. Ang kakayahan ng DNA na kopyahin ang sarili (kopyahin) ay nagbibigay ng posibilidad na magpadala ng genetic na impormasyon sa buhay na kalikasan.
- Bakit tinatawag na mga molekula ng buhay ang mga protina?
- Ano ang papel ng mga spatial na istruktura ng mga protina sa mga proseso ng buhay ng isang cell?
- Anong prinsipyo ang pinagbabatayan ng mga proseso ng pagtitiklop ng DNA?
