ถึง กรดนิวคลีอิกรวมถึงสารประกอบโพลีเมอร์สูงที่สลายตัวในระหว่างการไฮโดรไลซิสเป็นเบสพิวรีนและไพริมิดีน เพนโตสและกรดฟอสฟอริก กรดนิวคลีอิกประกอบด้วยคาร์บอน ไฮโดรเจน ฟอสฟอรัส ออกซิเจน และไนโตรเจน กรดนิวคลีอิกมีสองประเภท: กรดไรโบนิวคลีอิก (RNA)และ กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA).

โครงสร้างและหน้าที่ของดีเอ็นเอ

ดีเอ็นเอ- โพลีเมอร์ที่มีโมโนเมอร์เป็นดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์ แบบจำลองโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุล DNA ในรูปแบบของเกลียวคู่ถูกเสนอในปี 1953 โดย J. Watson และ F. Crick (เพื่อสร้างแบบจำลองนี้พวกเขาใช้ผลงานของ M. Wilkins, R. Franklin, E. Chargaff ).

โมเลกุลดีเอ็นเอเกิดขึ้นจากสายพอลินิวคลีโอไทด์สองเส้น บิดเป็นเกลียวรอบกันและกันและรวมกันรอบแกนจินตภาพ กล่าวคือ เป็นเกลียวคู่ (ยกเว้นว่าไวรัสที่มี DNA บางตัวจะมี DNA สายเดี่ยว) เส้นผ่านศูนย์กลางของเกลียวคู่ DNA คือ 2 นาโนเมตร ระยะห่างระหว่างนิวคลีโอไทด์ที่อยู่ติดกันคือ 0.34 นาโนเมตร และมีนิวคลีโอไทด์คู่ละ 10 คู่ต่อเทิร์นของเกลียว ความยาวของโมเลกุลสามารถยาวได้หลายเซนติเมตร น้ำหนักโมเลกุล - นับสิบและหลายร้อยล้าน ความยาวรวมของ DNA ในนิวเคลียสของเซลล์มนุษย์อยู่ที่ประมาณ 2 ม. ในเซลล์ยูคาริโอต DNA ก่อตัวเป็นเชิงซ้อนกับโปรตีนและมีโครงสร้างเชิงพื้นที่ที่เฉพาะเจาะจง

ดีเอ็นเอโมโนเมอร์ - นิวคลีโอไทด์ (ดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์)- ประกอบด้วยสารตกค้างของสารสามชนิด: 1) เบสไนโตรเจน 2) โมโนแซ็กคาไรด์ห้าคาร์บอน (เพนโตส) และ 3) กรดฟอสฟอริก เบสไนโตรเจนของกรดนิวคลีอิกอยู่ในกลุ่มไพริมิดีนและพิวรีน ฐานดีเอ็นเอไพริมิดีน(มีวงแหวนหนึ่งวงในโมเลกุล) - ไทมีน, ไซโตซีน ฐานพิวรีน(มีสองวงแหวน) - อะดีนีนและกัวนีน

DNA นิวคลีโอไทด์โมโนแซ็กคาไรด์คือดีออกซีไรโบส

ชื่อของนิวคลีโอไทด์ได้มาจากชื่อของเบสที่เกี่ยวข้อง นิวคลีโอไทด์และเบสไนโตรเจนระบุด้วยอักษรตัวใหญ่

สายโซ่โพลีนิวคลีโอไทด์เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาการควบแน่นของนิวคลีโอไทด์ ในกรณีนี้ ระหว่างคาร์บอน 3" ของเรซิดิวดีออกซีไรโบสของนิวคลีโอไทด์หนึ่งกับเรซิดิวของกรดฟอสฟอริกของอีกนิวคลีโอไทด์ พันธะฟอสโฟเอสเตอร์(อยู่ในประเภทของพันธะโควาเลนต์ชนิดแรง) ปลายด้านหนึ่งของสายโซ่พอลินิวคลีโอไทด์จะลงท้ายด้วยคาร์บอนขนาด 5 นิ้ว (เรียกว่าปลายขนาด 5 นิ้ว) ส่วนอีกด้านจะสิ้นสุดด้วยคาร์บอนขนาด 3 นิ้ว (ปลายขนาด 3 นิ้ว)

ตรงข้ามกับนิวคลีโอไทด์สายหนึ่งคือสายที่สอง การจัดเรียงนิวคลีโอไทด์ในสายโซ่ทั้งสองนี้ไม่ได้สุ่ม แต่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด: ไทมีนจะตั้งอยู่ตรงข้ามอะดีนีนของสายโซ่หนึ่งในอีกสายหนึ่งเสมอ และไซโตซีนจะอยู่ตรงข้ามกัวนีนเสมอ ระหว่างอะดีนีนและไทมีนจะมีสองสาย พันธะไฮโดรเจนมีพันธะไฮโดรเจนสามพันธะระหว่างกัวนีนและไซโตซีน รูปแบบตามที่นิวคลีโอไทด์ของสาย DNA ที่แตกต่างกันได้รับคำสั่งอย่างเคร่งครัด (adenine - thymine, guanine - cytosine) และเลือกเชื่อมต่อซึ่งกันและกันเรียกว่า หลักการของการเสริมกัน. ควรสังเกตว่า J. Watson และ F. Crick ได้เข้าใจหลักการของการเกื้อกูลกันหลังจากทำความคุ้นเคยกับผลงานของ E. Chargaff E. Chargaff ได้ศึกษาตัวอย่างเนื้อเยื่อและอวัยวะของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ จำนวนมากพบว่าในชิ้นส่วน DNA ใด ๆ เนื้อหาของสารตกค้างกัวนีนจะสอดคล้องกับเนื้อหาของไซโตซีนเสมอและอะดีนีนกับไทมีน ( "กฎของชาร์กาฟฟ์") แต่เขาไม่สามารถอธิบายข้อเท็จจริงนี้ได้

จากหลักการของการเสริมกัน ลำดับนิวคลีโอไทด์ของสายโซ่หนึ่งจะเป็นตัวกำหนดลำดับนิวคลีโอไทด์ของอีกสายโซ่หนึ่ง

สาย DNA นั้นตรงกันข้าม (หลายทิศทาง) เช่น นิวคลีโอไทด์ของสายโซ่ต่างๆ ตั้งอยู่ในทิศทางตรงกันข้าม ดังนั้น ตรงข้ามกับปลาย 3 นิ้วของสายโซ่หนึ่งก็คือปลาย 5 นิ้วของอีกสายหนึ่ง บางครั้งโมเลกุล DNA ก็ถูกเปรียบเทียบกับบันไดเวียน “ราวบันได” ของบันไดนี้เป็นแกนหลักของน้ำตาลฟอสเฟต (สารตกค้างของดีออกซีไรโบสและกรดฟอสฟอริกสลับกัน) “สเต็ป” เป็นเบสไนโตรเจนเสริม

หน้าที่ของดีเอ็นเอ- การจัดเก็บและการส่งข้อมูลทางพันธุกรรม

การจำลองแบบ DNA (การทำซ้ำ)

- กระบวนการทำซ้ำตัวเองซึ่งเป็นคุณสมบัติหลักของโมเลกุล DNA การจำลองแบบอยู่ในหมวดหมู่ของปฏิกิริยา การสังเคราะห์เมทริกซ์มาพร้อมกับการมีส่วนร่วมของเอนไซม์ ภายใต้การกระทำของเอนไซม์ โมเลกุล DNA จะคลายตัว และสายโซ่ใหม่จะถูกสร้างขึ้นรอบๆ สายโซ่แต่ละเส้น โดยทำหน้าที่เป็นแม่แบบ ตามหลักการของการเสริมกันและการต่อต้านคู่ขนาน ดังนั้นใน DNA ของลูกสาวแต่ละคน หนึ่งเกลียวคือเกลียวแม่ และเกลียวที่สองถูกสังเคราะห์ขึ้นใหม่ วิธีการสังเคราะห์นี้เรียกว่า กึ่งอนุรักษ์นิยม.

“วัสดุก่อสร้าง” และแหล่งพลังงานสำหรับการจำลองคือ ดีออกซีไรโบนิวคลีโอไซด์ ไตรฟอสเฟต(ATP, TTP, GTP, CTP) ที่มีกรดฟอสฟอริกตกค้างสามตัว เมื่อดีออกซีไรโบนิวคลีโอไซด์ไตรฟอสเฟตถูกรวมเข้ากับสายโซ่พอลินิวคลีโอไทด์ กรดฟอสฟอริกที่ปลายสองขั้วจะถูกแยกออก และพลังงานที่ปล่อยออกมาจะถูกนำมาใช้เพื่อสร้างพันธะฟอสโฟไดสเตอร์ระหว่างนิวคลีโอไทด์

เอนไซม์ต่อไปนี้เกี่ยวข้องกับการจำลองแบบ:

เฮลิเคส (“คลาย” DNA);
โปรตีนที่ไม่เสถียร
DNA topoisomerase (ตัด DNA);
ดีเอ็นเอโพลีเมอเรส (เลือกดีออกซีไรโบนิวคลีโอไซด์ไตรฟอสเฟตและแนบเข้ากับสายเทมเพลต DNA อย่างสมบูรณ์);
RNA ไพรเมส (ในรูปแบบไพรเมอร์ RNA);
DNA ligases (เชื่อมโยงชิ้นส่วน DNA เข้าด้วยกัน)

ด้วยความช่วยเหลือของเฮลิเคส DNA จะถูกคลี่คลายในบางส่วน DNA ที่เป็นเกลียวเดี่ยวจะถูกจับกันด้วยโปรตีนที่ไม่เสถียร และ ทางแยกการจำลอง. ด้วยความแตกต่างของนิวคลีโอไทด์ 10 คู่ (เกลียวหนึ่งรอบ) โมเลกุล DNA จะต้องหมุนรอบแกนของมันอย่างสมบูรณ์ เพื่อป้องกันการหมุนเวียนนี้ DNA topoisomerase จะตัด DNA หนึ่งสาย ปล่อยให้มันหมุนรอบสายที่สองได้

DNA polymerase สามารถยึดนิวคลีโอไทด์เข้ากับคาร์บอนขนาด 3 นิ้วของดีออกซีไรโบสของนิวคลีโอไทด์ก่อนหน้าเท่านั้น ดังนั้น เอนไซม์นี้สามารถเคลื่อนที่ไปตามแม่แบบ DNA ได้ในทิศทางเดียวเท่านั้น: จากปลาย 3 นิ้วไปจนถึงปลาย 5 นิ้วของ DNA แม่แบบนี้ เนื่องจากใน DNA แม่โซ่นั้นตรงกันข้ามกัน ดังนั้นบนสายโซ่ที่ต่างกันนั้นการประกอบของสายโซ่โพลีนิวคลีโอไทด์ของลูกสาวจึงเกิดขึ้นแตกต่างกันและในทิศทางตรงกันข้าม บนสายโซ่ 3"-5" การสังเคราะห์สายโซ่พอลินิวคลีโอไทด์ของสายโซ่ลูกดำเนินไปโดยไม่หยุดชะงัก ลูกสาวคนนี้ จะเรียกว่าลูกโซ่ ชั้นนำ. บนโซ่ขนาด 5"-3" - เป็นระยะ ๆ เป็นชิ้น ๆ ( ชิ้นส่วนของโอคาซากิ) ซึ่งหลังจากเสร็จสิ้นการจำลองแล้ว จะถูกเย็บเป็นเกลียวเดียวโดย DNA ligases ห่วงโซ่ลูกนี้จะถูกเรียกว่า ล้าหลัง (ล้าหลัง).

คุณสมบัติพิเศษของ DNA polymerase คือสามารถเริ่มทำงานได้เฉพาะกับ "เมล็ดพันธุ์" (ไพรเมอร์). บทบาทของ "ไพรเมอร์" ดำเนินการโดยลำดับ RNA สั้น ๆ ที่เกิดจากเอนไซม์ RNA ไพรเมส และจับคู่กับ DNA เทมเพลต ไพรเมอร์ RNA จะถูกลบออกหลังจากการประกอบสายพอลินิวคลีโอไทด์เสร็จสิ้น

การจำลองแบบดำเนินไปในทำนองเดียวกันในโปรคาริโอตและยูคาริโอต อัตราการสังเคราะห์ DNA ในโปรคาริโอตมีลำดับความสำคัญสูงกว่า (1,000 นิวคลีโอไทด์ต่อวินาที) มากกว่าในยูคาริโอต (100 นิวคลีโอไทด์ต่อวินาที) การจำลองแบบเริ่มต้นพร้อมกันในหลายส่วนของโมเลกุลดีเอ็นเอ ชิ้นส่วนของ DNA จากจุดกำเนิดหนึ่งของการจำลองแบบไปยังอีกจุดหนึ่งก่อให้เกิดหน่วยการจำลองแบบ - แบบจำลอง.

การจำลองแบบเกิดขึ้นก่อนการแบ่งเซลล์ ด้วยความสามารถของ DNA ข้อมูลทางพันธุกรรมจึงถูกถ่ายโอนจากเซลล์แม่ไปยังเซลล์ลูก

การซ่อมแซม (“การซ่อมแซม”)

การชดใช้เป็นกระบวนการขจัดความเสียหายต่อลำดับนิวคลีโอไทด์ของดีเอ็นเอ ดำเนินการโดยระบบเอนไซม์พิเศษของเซลล์ ( ซ่อมแซมเอนไซม์). ในกระบวนการฟื้นฟูโครงสร้าง DNA สามารถแยกแยะขั้นตอนต่อไปนี้ได้: 1) นิวเคลียสซ่อมแซม DNA รับรู้และกำจัดบริเวณที่เสียหายซึ่งเป็นผลมาจากช่องว่างที่เกิดขึ้นในสายโซ่ DNA; 2) DNA polymerase เติมเต็มช่องว่างนี้ โดยคัดลอกข้อมูลจากเกลียวที่สอง (“ดี”) 3) DNA ligase “เชื่อมโยงข้าม” นิวคลีโอไทด์เสร็จสิ้นการซ่อมแซม

มีการศึกษากลไกการซ่อมแซมสามประการมากที่สุด: 1) การซ่อมแซมด้วยแสง 2) การซ่อมแซมแบบตัดตอนหรือก่อนการจำลอง 3) การซ่อมแซมหลังการจำลอง

การเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง DNA เกิดขึ้นในเซลล์อย่างต่อเนื่องภายใต้อิทธิพลของสารที่เกิดปฏิกิริยา รังสีอัลตราไวโอเลต โลหะหนัก และเกลือของพวกมัน เป็นต้น ดังนั้นข้อบกพร่องในระบบการซ่อมแซมจะเพิ่มอัตราของกระบวนการกลายพันธุ์และเป็นสาเหตุ โรคทางพันธุกรรม(ซีโรเดอร์มา รงควัตถุโนซัม, โพรจีเรีย ฯลฯ)

โครงสร้างและหน้าที่ของ RNA

- โพลีเมอร์ที่มีโมโนเมอร์เป็น ไรโบนิวคลีโอไทด์. ต่างจาก DNA ตรงที่ RNA ไม่ได้ถูกสร้างขึ้นจากสองสาย แต่เกิดจากสายโซ่พอลินิวคลีโอไทด์สายเดียว (ยกเว้นว่าไวรัสที่มี RNA บางตัวจะมี RNA แบบเกลียวคู่) นิวคลีโอไทด์ RNA สามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนซึ่งกันและกันได้ สายโซ่ RNA นั้นสั้นกว่าสายโซ่ DNA มาก

RNA โมโนเมอร์ - นิวคลีโอไทด์ (ไรโบนิวคลีโอไทด์)- ประกอบด้วยสารตกค้างของสารสามชนิด: 1) เบสไนโตรเจน 2) โมโนแซ็กคาไรด์ห้าคาร์บอน (เพนโตส) และ 3) กรดฟอสฟอริก ฐานไนโตรเจนของ RNA ยังอยู่ในกลุ่มของไพริมิดีนและพิวรีน

ฐานไพริมิดีนของ RNA ได้แก่ ยูราซิลและไซโตซีน และฐานพิวรีนคืออะดีนีนและกัวนีน RNA นิวคลีโอไทด์โมโนแซ็กคาไรด์คือน้ำตาล

ไฮไลท์ RNA สามประเภท: 1) ข้อมูล(ผู้ส่งสาร) RNA - mRNA (mRNA), 2) ขนส่งอาร์เอ็นเอ - ทีอาร์เอ็นเอ, 3) ไรโบโซมอาร์เอ็นเอ - อาร์อาร์เอ็นเอ

RNA ทุกประเภทเป็นโพลีนิวคลีโอไทด์แบบไม่แยกส่วน มีโครงสร้างเชิงพื้นที่เฉพาะ และมีส่วนร่วมในกระบวนการสังเคราะห์โปรตีน ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของ RNA ทุกประเภทจะถูกเก็บไว้ใน DNA กระบวนการสังเคราะห์ RNA บนเทมเพลต DNA เรียกว่าการถอดรหัส

ถ่ายโอน RNAมักจะมีนิวคลีโอไทด์ 76 (จาก 75 ถึง 95) น้ำหนักโมเลกุล - 25,000-30,000 tRNA คิดเป็นประมาณ 10% ของเนื้อหา RNA ทั้งหมดในเซลล์ หน้าที่ของ tRNA: 1) การขนส่งกรดอะมิโนไปยังบริเวณที่มีการสังเคราะห์โปรตีนไปยังไรโบโซม 2) ตัวกลางในการแปล tRNA ที่พบในเซลล์มีประมาณ 40 ชนิด แต่ละชนิดมีลำดับนิวคลีโอไทด์เฉพาะตัว อย่างไรก็ตาม tRNA ทั้งหมดมีส่วนเสริมภายในโมเลกุลหลายส่วน ซึ่งทำให้ tRNA มีโครงสร้างคล้ายใบโคลเวอร์ tRNA ใดๆ มีลูปสำหรับการสัมผัสกับไรโบโซม (1), ลูปแอนติโคดอน (2), ลูปสำหรับการสัมผัสกับเอนไซม์ (3), ก้านตัวรับ (4) และแอนติโคดอน (5) กรดอะมิโนจะถูกเติมไปที่ปลาย 3 นิ้วของก้านตัวรับ แอนติโคดอน- นิวคลีโอไทด์สามตัวที่ "ระบุ" รหัส mRNA ควรเน้นย้ำว่า tRNA ที่เฉพาะเจาะจงสามารถขนส่งกรดอะมิโนที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดซึ่งสอดคล้องกับแอนติโคดอน ความจำเพาะของการเชื่อมต่อระหว่างกรดอะมิโนและ tRNA นั้นเกิดขึ้นได้เนื่องจากคุณสมบัติของเอนไซม์ aminoacyl-tRNA synthetase

ไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอมีนิวคลีโอไทด์ 3,000-5,000 น้ำหนักโมเลกุล - 1,000,000-1,500,000 rRNA คิดเป็น 80-85% ของเนื้อหา RNA ทั้งหมดในเซลล์ ที่ซับซ้อนกับโปรตีนไรโบโซม rRNA จะสร้างไรโบโซม - ออร์แกเนลล์ที่ทำหน้าที่สังเคราะห์โปรตีน ในเซลล์ยูคาริโอต การสังเคราะห์ rRNA เกิดขึ้นในนิวคลีโอลี หน้าที่ของ rRNA: 1) องค์ประกอบโครงสร้างที่จำเป็นของไรโบโซมและทำให้มั่นใจในการทำงานของไรโบโซม 2) สร้างความมั่นใจในการทำงานร่วมกันของไรโบโซมและ tRNA; 3) การจับเริ่มต้นของไรโบโซมและรหัสตัวเริ่มต้นของ mRNA และการกำหนดกรอบการอ่าน 4) การก่อตัวของศูนย์กลางแอคทีฟของไรโบโซม

Messenger RNAแตกต่างกันไปในปริมาณนิวคลีโอไทด์และน้ำหนักโมเลกุล (ตั้งแต่ 50,000 ถึง 4,000,000) mRNA คิดเป็นสัดส่วนมากถึง 5% ของเนื้อหา RNA ทั้งหมดในเซลล์ หน้าที่ของ mRNA: 1) การถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมจาก DNA ไปยังไรโบโซม 2) เมทริกซ์สำหรับการสังเคราะห์โมเลกุลโปรตีน 3) การกำหนดลำดับกรดอะมิโนของโครงสร้างปฐมภูมิของโมเลกุลโปรตีน

โครงสร้างและหน้าที่ของเอทีพี

กรดอะดีโนซีนไตรฟอสฟอริก (ATP)- แหล่งสากลและตัวสะสมพลังงานหลักในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต ATP พบได้ในเซลล์พืชและสัตว์ทุกชนิด ปริมาณ ATP โดยเฉลี่ยอยู่ที่ 0.04% (ของน้ำหนักเปียกของเซลล์) ปริมาณ ATP ที่ใหญ่ที่สุด (0.2-0.5%) พบในกล้ามเนื้อโครงร่าง

ATP ประกอบด้วยสารตกค้าง: 1) เบสไนโตรเจน (อะดีนีน) 2) โมโนแซ็กคาไรด์ (ไรโบส) 3) กรดฟอสฟอริกสามชนิด เนื่องจาก ATP ไม่มีกรดฟอสฟอริกตกค้างเพียงสามตัว จึงจัดอยู่ในไรโบนิวคลีโอไซด์ ไตรฟอสเฟต

งานส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นในเซลล์ใช้พลังงานของเอทีพีไฮโดรไลซิส ในกรณีนี้ เมื่อกำจัดกรดฟอสฟอริกส่วนปลายออก ATP จะเปลี่ยนรูปเป็น ADP (กรดอะดีโนซีน ไดฟอสฟอริก) และเมื่อกำจัดกรดฟอสฟอริกตัวที่สองออกไป ก็จะเปลี่ยนเป็น AMP (กรดอะดีโนซีน โมโนฟอสฟอริก) ผลผลิตพลังงานอิสระเมื่อกำจัดทั้งส่วนปลายและส่วนตกค้างที่สองของกรดฟอสฟอริกคือ 30.6 กิโลจูล การกำจัดกลุ่มฟอสเฟตกลุ่มที่สามจะมาพร้อมกับการปล่อยเพียง 13.8 กิโลจูล พันธะระหว่างขั้วกับสารตกค้างที่สอง ที่สอง และแรกของกรดฟอสฟอริกเรียกว่าพลังงานสูง (พลังงานสูง)

ทุนสำรอง ATP จะถูกเติมเต็มอย่างต่อเนื่อง ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด การสังเคราะห์ ATP เกิดขึ้นในกระบวนการฟอสโฟรีเลชั่นนั่นคือ การเติมกรดฟอสฟอริกให้กับ ADP ฟอสโฟรีเลชั่นเกิดขึ้นกับความเข้มที่แตกต่างกันระหว่างการหายใจ (ไมโตคอนเดรีย), ไกลโคไลซิส (ไซโตพลาสซึม) และการสังเคราะห์ด้วยแสง (คลอโรพลาสต์)

ATP คือการเชื่อมโยงหลักระหว่างกระบวนการที่มาพร้อมกับการปล่อยและการสะสมพลังงาน และกระบวนการที่เกิดขึ้นพร้อมกับการใช้พลังงาน นอกจากนี้ ATP พร้อมด้วยไรโบนิวคลีโอไซด์ไตรฟอสเฟตอื่น ๆ (GTP, CTP, UTP) ยังเป็นสารตั้งต้นสำหรับการสังเคราะห์ RNA

ไปที่ การบรรยายครั้งที่ 3“โครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีน เอนไซม์”

ไปที่ การบรรยายครั้งที่ 5“ทฤษฎีเซลล์ ประเภทขององค์กรเซลลูล่าร์”

โครงสร้างและหน้าที่ของดีเอ็นเอ

DNA นิวคลีโอไทด์โมโนแซ็กคาไรด์คือดีออกซีไรโบส

ตรงข้ามกับนิวคลีโอไทด์สายหนึ่งคือสายที่สอง การจัดเรียงนิวคลีโอไทด์ในสายโซ่ทั้งสองนี้ไม่ได้สุ่ม แต่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด: ไทมีนจะตั้งอยู่ตรงข้ามอะดีนีนของสายโซ่หนึ่งในอีกสายหนึ่งเสมอ และไซโตซีนจะอยู่ตรงข้ามกัวนีนเสมอ พันธะไฮโดรเจนสองพันธะเกิดขึ้นระหว่างอะดีนีนและไทมีน และสาม พันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นระหว่างกัวนีนและไซโตซีน รูปแบบตามที่นิวคลีโอไทด์ของสาย DNA ที่แตกต่างกันได้รับคำสั่งอย่างเคร่งครัด (adenine - thymine, guanine - cytosine) และเลือกเชื่อมต่อซึ่งกันและกันเรียกว่า หลักการของการเสริมกัน. ควรสังเกตว่า J. Watson และ F. Crick ได้เข้าใจหลักการของการเกื้อกูลกันหลังจากทำความคุ้นเคยกับผลงานของ E. Chargaff E. Chargaff ได้ศึกษาตัวอย่างเนื้อเยื่อและอวัยวะของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ จำนวนมากพบว่าในชิ้นส่วน DNA ใด ๆ เนื้อหาของสารตกค้างกัวนีนจะสอดคล้องกับเนื้อหาของไซโตซีนเสมอและอะดีนีนกับไทมีน ( "กฎของชาร์กาฟฟ์") แต่เขาไม่สามารถอธิบายข้อเท็จจริงนี้ได้

หน้าที่ของดีเอ็นเอ- การจัดเก็บและการส่งข้อมูลทางพันธุกรรม

การจำลองแบบ DNA (การทำซ้ำ)

- กระบวนการทำซ้ำตัวเองซึ่งเป็นคุณสมบัติหลักของโมเลกุล DNA การจำลองแบบอยู่ในหมวดหมู่ของปฏิกิริยาการสังเคราะห์เมทริกซ์และเกิดขึ้นพร้อมกับการมีส่วนร่วมของเอนไซม์ ภายใต้การกระทำของเอนไซม์ โมเลกุล DNA จะคลายตัว และสายโซ่ใหม่จะถูกสร้างขึ้นรอบๆ สายโซ่แต่ละเส้น โดยทำหน้าที่เป็นแม่แบบ ตามหลักการของการเสริมกันและการต่อต้านคู่ขนาน ดังนั้นใน DNA ของลูกสาวแต่ละคน หนึ่งเกลียวคือเกลียวแม่ และเกลียวที่สองถูกสังเคราะห์ขึ้นใหม่ วิธีการสังเคราะห์นี้เรียกว่า กึ่งอนุรักษ์นิยม.

เอนไซม์ต่อไปนี้เกี่ยวข้องกับการจำลองแบบ:

เฮลิเคส (“คลาย” DNA);
โปรตีนที่ไม่เสถียร
DNA topoisomerase (ตัด DNA);
ดีเอ็นเอโพลีเมอเรส (เลือกดีออกซีไรโบนิวคลีโอไซด์ไตรฟอสเฟตและแนบเข้ากับสายเทมเพลต DNA อย่างสมบูรณ์);
RNA ไพรเมส (ในรูปแบบไพรเมอร์ RNA);
DNA ligases (เชื่อมโยงชิ้นส่วน DNA เข้าด้วยกัน)

การซ่อมแซม (“การซ่อมแซม”)

การเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง DNA เกิดขึ้นในเซลล์อย่างต่อเนื่องภายใต้อิทธิพลของสารที่เกิดปฏิกิริยา, รังสีอัลตราไวโอเลต, โลหะหนักและเกลือของมัน ฯลฯ ดังนั้นข้อบกพร่องในระบบการซ่อมแซมจะเพิ่มอัตราของกระบวนการกลายพันธุ์และทำให้เกิดโรคทางพันธุกรรม (xeroderma pigmentosum, progeria, ฯลฯ)

โครงสร้างและหน้าที่ของ RNA

โครงสร้างและหน้าที่ของเอทีพี

ไปที่ การบรรยายครั้งที่ 3“โครงสร้างและหน้าที่ของโปรตีน เอนไซม์”

ไปที่ การบรรยายครั้งที่ 5“ทฤษฎีเซลล์ ประเภทขององค์กรเซลลูล่าร์”

ความต่อเนื่อง ดูฉบับที่ 11, 12, 13, 14, 15, 16/2548

บทเรียนชีววิทยาในชั้นเรียนวิทยาศาสตร์

การวางแผนขั้นสูง เกรด 10

บทที่ 19 โครงสร้างทางเคมีและบทบาททางชีววิทยาของ ATP

อุปกรณ์:ตารางชีววิทยาทั่วไป แผนภาพโครงสร้างของโมเลกุล ATP แผนภาพความสัมพันธ์ระหว่างเมแทบอลิซึมของพลาสติกและพลังงาน

I. การทดสอบความรู้

ดำเนินการเขียนตามคำบอกทางชีววิทยา "สารประกอบอินทรีย์ของสิ่งมีชีวิต"

ครูอ่านบทคัดย่อใต้ตัวเลข นักเรียนจดจำนวนบทคัดย่อที่ตรงกับเนื้อหาในเวอร์ชันลงในสมุดบันทึก

ตัวเลือกที่ 1 – โปรตีน
ตัวเลือกที่ 2 – คาร์โบไฮเดรต
ตัวเลือก 3 – ไขมัน
ตัวเลือก 4 – กรดนิวคลีอิก

1. ในรูปแบบบริสุทธิ์ประกอบด้วยอะตอม C, H, O เท่านั้น

2. นอกจากอะตอม C, H, O แล้วยังมีอะตอม N และโดยปกติคืออะตอม S

3. นอกจากอะตอม C, H, O แล้วยังมีอะตอม N และ P

4. มีน้ำหนักโมเลกุลค่อนข้างเล็ก

5. น้ำหนักโมเลกุลอาจมีตั้งแต่หลักพันไปจนถึงหลายหมื่นดาลตัน

6. สารประกอบอินทรีย์ที่ใหญ่ที่สุดที่มีน้ำหนักโมเลกุลมากถึงหลายสิบและหลายร้อยล้านดาลตัน

7. มีน้ำหนักโมเลกุลต่างกัน ตั้งแต่เล็กมากไปจนถึงสูงมาก ขึ้นอยู่กับว่าสารนั้นเป็นโมโนเมอร์หรือโพลีเมอร์

8. ประกอบด้วยโมโนแซ็กคาไรด์

9. ประกอบด้วยกรดอะมิโน

10. ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์

11. เป็นเอสเทอร์ของกรดไขมันที่สูงกว่า

12. หน่วยโครงสร้างพื้นฐาน: “เบสไนโตรเจน–เพนโตส–กรดฟอสฟอริกตกค้าง”

13. หน่วยโครงสร้างพื้นฐาน: “กรดอะมิโน”

14. หน่วยโครงสร้างพื้นฐาน: “โมโนแซ็กคาไรด์”

15. หน่วยโครงสร้างพื้นฐาน: “กลีเซอรอล–กรดไขมัน”

16. โมเลกุลโพลีเมอร์ถูกสร้างขึ้นจากโมโนเมอร์ที่เหมือนกัน

17. โมเลกุลโพลีเมอร์ถูกสร้างขึ้นจากโมโนเมอร์ที่คล้ายกันแต่ไม่เหมือนกันทั้งหมด

18. พวกมันไม่ใช่โพลีเมอร์

19. เกือบทั้งหมดทำหน้าที่ด้านพลังงาน การก่อสร้าง และการจัดเก็บ และในบางกรณีก็ทำหน้าที่ป้องกัน

20. นอกเหนือจากพลังงานและการก่อสร้างแล้ว ยังทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยา การส่งสัญญาณ การขนส่ง มอเตอร์และการป้องกัน

21. พวกมันจัดเก็บและส่งผ่านคุณสมบัติทางพันธุกรรมของเซลล์และสิ่งมีชีวิต

ตัวเลือกที่ 1 – 2; 5; 9; 13; 17; 20.
ตัวเลือกที่ 2 – 1; 7; 8; 14; 16; 19.
ตัวเลือกที่ 3 – 1; 4; 11; 15; 18; 19.
ตัวเลือกที่ 4– 3; 6; 10; 12; 17; 21.

ครั้งที่สอง การเรียนรู้เนื้อหาใหม่

1. โครงสร้างของกรดอะดีโนซีนไตรฟอสฟอริก

นอกจากโปรตีน กรดนิวคลีอิก ไขมัน และคาร์โบไฮเดรตแล้ว ยังมีการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์อื่นๆ อีกจำนวนมากในสิ่งมีชีวิต ในหมู่พวกเขามีบทบาทสำคัญในพลังงานชีวภาพของเซลล์ กรดอะดีโนซีน ไตรฟอสฟอริก (ATP) ATP พบได้ในเซลล์พืชและสัตว์ทุกชนิด ในเซลล์กรดอะดีโนซีน ไตรฟอสฟอริก มักปรากฏอยู่ในรูปของเกลือที่เรียกว่า อะดีโนซีนไตรฟอสเฟต. ปริมาณ ATP ผันผวนและเฉลี่ย 0.04% (โดยเฉลี่ยมีโมเลกุล ATP ประมาณ 1 พันล้านโมเลกุลในเซลล์) ATP จำนวนมากที่สุดมีอยู่ในกล้ามเนื้อโครงร่าง (0.2–0.5%)

โมเลกุล ATP ประกอบด้วยฐานไนโตรเจน - อะดีนีน, เพนโตส - ไรโบส และกรดฟอสฟอริกสามชนิดที่เหลือ ได้แก่ ATP คืออะดีนิลนิวคลีโอไทด์ชนิดพิเศษ ต่างจากนิวคลีโอไทด์อื่นๆ ATP ไม่มีกรดฟอสฟอริกตกค้างเพียงสามตัว ATP หมายถึงสาร Macroergic - สารที่มีพลังงานจำนวนมากอยู่ในพันธะ

แบบจำลองเชิงพื้นที่ (A) และสูตรโครงสร้าง (B) ของโมเลกุล ATP

กรดฟอสฟอริกที่ตกค้างจะถูกแยกออกจาก ATP ภายใต้การกระทำของเอนไซม์ ATPase ATP มีแนวโน้มสูงที่จะแยกกลุ่มเทอร์มินัลฟอสเฟตออก:

เอทีพี 4– + H 2 O ––> ADP 3– + 30.5 กิโลจูล + Fn,

เพราะ สิ่งนี้นำไปสู่การหายไปของแรงผลักไฟฟ้าสถิตที่ไม่เอื้ออำนวยเชิงพลังงานระหว่างประจุลบที่อยู่ติดกัน ฟอสเฟตที่ได้นั้นจะถูกทำให้เสถียรเนื่องจากการก่อตัวของพันธะไฮโดรเจนที่มีพลังกับน้ำ การกระจายประจุในระบบ ADP + Fn จะมีเสถียรภาพมากกว่า ATP ปฏิกิริยานี้จะปล่อย 30.5 kJ (เมื่อทำลายพันธะโควาเลนต์ปกติจะปล่อย 12 kJ)

เพื่อเน้นย้ำถึง "ต้นทุน" พลังงานสูงของพันธะฟอสฟอรัส-ออกซิเจนใน ATP โดยปกติจะแสดงด้วยเครื่องหมาย ~ และเรียกว่าพันธะพลังงานมหภาค เมื่อกรดฟอสฟอริกหนึ่งโมเลกุลถูกกำจัดออกไป ATP จะถูกแปลงเป็น ADP (กรดอะดีโนซีน ไดฟอสฟอริก) และถ้ากรดฟอสฟอริกสองโมเลกุลถูกกำจัดออกไป ATP จะถูกแปลงเป็น AMP (กรดอะดีโนซีน โมโนฟอสฟอริก) การแตกตัวของฟอสเฟตตัวที่สามจะมาพร้อมกับการปล่อยเพียง 13.8 กิโลจูล ดังนั้นจึงมีพันธะพลังงานสูงจริงเพียงสองตัวในโมเลกุล ATP

2. การสร้าง ATP ในเซลล์

ปริมาณ ATP ในเซลล์มีน้อย ตัวอย่างเช่น ATP สำรองในกล้ามเนื้อก็เพียงพอสำหรับการหดตัว 20–30 ครั้ง แต่กล้ามเนื้อสามารถทำงานได้หลายชั่วโมงและทำให้เกิดการหดตัวนับพันครั้ง ดังนั้นควบคู่ไปกับการแยก ATP เป็น ADP การสังเคราะห์แบบย้อนกลับจะต้องเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องในเซลล์ มีหลายวิธี การสังเคราะห์เอทีพีในเซลล์ มาทำความรู้จักกับพวกเขากันดีกว่า

1. ฟอสโฟรีเลชั่นแบบไม่ใช้ออกซิเจนฟอสโฟรีเลชั่นเป็นกระบวนการสังเคราะห์ ATP จาก ADP และฟอสเฟตน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (Pn) ในกรณีนี้ เรากำลังพูดถึงกระบวนการออกซิเดชันของสารอินทรีย์ที่ปราศจากออกซิเจน (เช่น ไกลโคไลซิสเป็นกระบวนการออกซิเดชันของกลูโคสโดยปราศจากออกซิเจนไปเป็นกรดไพรูวิก) ประมาณ 40% ของพลังงานที่ปล่อยออกมาในระหว่างกระบวนการเหล่านี้ (ประมาณ 200 กิโลจูล/โมลกลูโคส) ถูกใช้ไปกับการสังเคราะห์ ATP และส่วนที่เหลือจะกระจายไปเป็นความร้อน:

ค 6 ชม. 12 โอ 6 + 2ADP + 2Pn ––> 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 4H

2. ออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่นเป็นกระบวนการสังเคราะห์ ATP โดยใช้พลังงานการออกซิเดชันของสารอินทรีย์กับออกซิเจน กระบวนการนี้ถูกค้นพบในช่วงต้นทศวรรษ 1930 ศตวรรษที่ XX วีเอ เองเกลฮาร์ด กระบวนการออกซิเดชันของออกซิเจนของสารอินทรีย์เกิดขึ้นในไมโตคอนเดรีย ประมาณ 55% ของพลังงานที่ปล่อยออกมาในกรณีนี้ (ประมาณ 2,600 กิโลจูล/โมลกลูโคส) จะถูกแปลงเป็นพลังงานของพันธะเคมีของ ATP และ 45% จะถูกกระจายไปเป็นความร้อน

ฟอสโฟรีเลชั่นแบบออกซิเดชั่นมีประสิทธิภาพมากกว่าการสังเคราะห์แบบไม่ใช้ออกซิเจนมาก: หากในระหว่างกระบวนการไกลโคไลซิสจะมีการสังเคราะห์โมเลกุล ATP เพียง 2 โมเลกุลในระหว่างการสลายโมเลกุลกลูโคสจากนั้นโมเลกุล ATP 36 โมเลกุลจะถูกสร้างขึ้นในระหว่างการออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่น

3. โฟโตฟอสโฟรีเลชั่น– กระบวนการสังเคราะห์ ATP โดยใช้พลังงาน แสงแดด. เส้นทางการสังเคราะห์ ATP นี้เป็นลักษณะเฉพาะของเซลล์ที่สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้ (พืชสีเขียว ไซยาโนแบคทีเรีย) พลังงานของควอนตัมแสงอาทิตย์ถูกใช้โดยการสังเคราะห์แสงใน เฟสแสงการสังเคราะห์ด้วยแสงเพื่อสังเคราะห์ ATP

3. ความสำคัญทางชีวภาพของ ATP

ATP เป็นศูนย์กลางของกระบวนการเผาผลาญในเซลล์ ซึ่งเป็นตัวเชื่อมโยงระหว่างปฏิกิริยาของการสังเคราะห์ทางชีวภาพและการสลายตัว บทบาทของ ATP ในเซลล์สามารถเปรียบเทียบได้กับบทบาทของแบตเตอรี่เนื่องจากในระหว่างการไฮโดรไลซิสของ ATP พลังงานที่จำเป็นสำหรับกระบวนการสำคัญต่างๆ จะถูกปล่อยออกมา ("คายประจุ") และในกระบวนการฟอสโฟรีเลชั่น ("การชาร์จ") ATP สะสมพลังงานอีกครั้ง

เนื่องจากพลังงานที่ปล่อยออกมาในระหว่างการไฮโดรไลซิสของ ATP กระบวนการสำคัญเกือบทั้งหมดในเซลล์และร่างกายจึงเกิดขึ้น: การส่งกระแสประสาท, การสังเคราะห์ทางชีวภาพของสาร, การหดตัวของกล้ามเนื้อ, การขนส่งสาร ฯลฯ

สาม. การรวมความรู้

การแก้ปัญหาทางชีววิทยา

ภารกิจที่ 1 เมื่อเราวิ่งเร็ว เราจะหายใจเร็วและมีเหงื่อออกเพิ่มขึ้น อธิบายปรากฏการณ์เหล่านี้

ปัญหาที่ 2. ทำไมคนแช่แข็งถึงเริ่มกระทืบและกระโดดท่ามกลางความหนาวเย็น?

ภารกิจที่ 3 ในผลงานอันโด่งดังของ I. Ilf และ E. Petrov "The Twelve Chairs" ท่ามกลางหลาย ๆ คน เคล็ดลับที่เป็นประโยชน์คุณยังสามารถพบสิ่งนี้: “หายใจเข้าลึกๆ คุณรู้สึกตื่นเต้น” พยายามปรับคำแนะนำนี้จากมุมมองของกระบวนการพลังงานที่เกิดขึ้นในร่างกาย

IV. การบ้าน

เริ่มเตรียมตัวสำหรับการทดสอบและแบบทดสอบ (กำหนดคำถามทดสอบ - ดูบทที่ 21)

บทที่ 20 ความรู้ทั่วไปในหัวข้อ “การจัดองค์กรเคมีแห่งชีวิต”

อุปกรณ์:ตารางชีววิทยาทั่วไป

I. ลักษณะทั่วไปของความรู้ของส่วน

นักเรียนถามคำถาม (เป็นรายบุคคล) ตามด้วยการตรวจสอบและอภิปราย

1.ยกตัวอย่างสารประกอบอินทรีย์ ได้แก่ คาร์บอน ซัลเฟอร์ ฟอสฟอรัส ไนโตรเจน เหล็ก แมงกานีส

2. เราจะแยกแยะความแตกต่างด้วยองค์ประกอบไอออนิกได้อย่างไร เซลล์ที่มีชีวิตจากความตายเหรอ?

3. สารใดบ้างที่พบในเซลล์ในรูปแบบไม่ละลาย? ประกอบด้วยอวัยวะและเนื้อเยื่ออะไรบ้าง?

4. ยกตัวอย่างองค์ประกอบหลักที่รวมอยู่ในบริเวณที่ทำงานของเอนไซม์

5. ฮอร์โมนชนิดใดมีธาตุขนาดเล็ก?

6. ฮาโลเจนมีบทบาทอย่างไรในร่างกายมนุษย์?

7. โปรตีนแตกต่างจากโพลีเมอร์เทียมอย่างไร?

8. เปปไทด์แตกต่างจากโปรตีนอย่างไร?

9. โปรตีนที่ประกอบเป็นฮีโมโกลบินชื่ออะไร? ประกอบด้วยกี่หน่วยย่อย?

10. ไรโบนิวคลีเอสคืออะไร? มีกรดอะมิโนกี่ตัว? มันถูกสังเคราะห์ขึ้นเมื่อใด?

11. ทำไมต้องเร็ว ปฏิกริยาเคมีไม่มีเอนไซม์ตัวเล็กเหรอ?

12. สารใดบ้างที่ถูกขนส่งโดยโปรตีนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์?

13. แอนติบอดีแตกต่างจากแอนติเจนอย่างไร? วัคซีนมีแอนติบอดีหรือไม่?

14. โปรตีนสลายตัวเป็นสารอะไรในร่างกาย? ปล่อยพลังงานออกมาเท่าไร? แอมโมเนียถูกทำให้เป็นกลางที่ไหนและอย่างไร?

15. ขอยกตัวอย่างฮอร์โมนเปปไทด์: ฮอร์โมนเหล่านี้มีส่วนเกี่ยวข้องกับการควบคุมการเผาผลาญของเซลล์อย่างไร?

16. โครงสร้างของน้ำตาลที่เราดื่มชาคืออะไร? คุณรู้คำพ้องความหมายอีกสามคำสำหรับสารนี้อะไรบ้าง

17. เหตุใดไขมันในนมจึงไม่สะสมบนพื้นผิว แต่จะอยู่ในรูปของสารแขวนลอย?

18. มวลของ DNA ในนิวเคลียสของโซมาติกและเซลล์สืบพันธุ์คือเท่าใด?

19. บุคคลหนึ่งคนใช้ ATP เท่าใดต่อวัน?

20. ผู้คนใช้โปรตีนอะไรในการทำเสื้อผ้า?

โครงสร้างปฐมภูมิของไรโบนิวคลีเอสของตับอ่อน (กรดอะมิโน 124 ตัว)

ครั้งที่สอง การบ้าน.

เตรียมตัวสอบและทดสอบต่อในหัวข้อ “การจัดองค์กรเคมีแห่งชีวิต”

บทที่ 21. ทดสอบบทเรียนในหัวข้อ “การจัดองค์กรทางเคมีแห่งชีวิต”

I. ดำเนินการทดสอบคำถามปากเปล่า

1. องค์ประกอบเบื้องต้นของเซลล์

2. ลักษณะขององค์ประกอบออร์แกนิก

3. โครงสร้างของโมเลกุลของน้ำ พันธะไฮโดรเจนและความสำคัญของมันใน “เคมี” ของชีวิต

4. คุณสมบัติและหน้าที่ทางชีวภาพของน้ำ

5. สารที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ

6. แคตไอออนและความสำคัญทางชีวภาพ

7. แอนไอออนและความสำคัญทางชีวภาพ

8. โพลีเมอร์ โพลีเมอร์ชีวภาพ ความแตกต่างระหว่างโพลีเมอร์แบบคาบและแบบไม่คาบ

9. คุณสมบัติของไขมัน หน้าที่ทางชีวภาพ

10. กลุ่มคาร์โบไฮเดรต จำแนกตามลักษณะโครงสร้าง

11. หน้าที่ทางชีวภาพของคาร์โบไฮเดรต

12. องค์ประกอบเบื้องต้นของโปรตีน กรดอะมิโน. การสร้างเปปไทด์

13. โครงสร้างโปรตีนระดับปฐมภูมิ ทุติยภูมิ ตติยภูมิ และควอเทอร์นารี

14. การทำงานทางชีวภาพของโปรตีน

15. ความแตกต่างระหว่างเอนไซม์และตัวเร่งปฏิกิริยาที่ไม่ใช่ทางชีวภาพ

16. โครงสร้างของเอนไซม์ โคเอ็นไซม์

17.กลไกการออกฤทธิ์ของเอนไซม์

18. กรดนิวคลีอิก นิวคลีโอไทด์และโครงสร้างของพวกมัน การก่อตัวของโพลีนิวคลีโอไทด์

19. กฎของอี. ชาร์กาฟฟ์ หลักการของการเสริมกัน

20. การก่อตัวของโมเลกุล DNA ที่มีเกลียวคู่และเกลียวของมัน

21. คลาสของ RNA ของเซลล์และหน้าที่ของมัน

22. ความแตกต่างระหว่าง DNA และ RNA

23. การจำลองดีเอ็นเอ การถอดเสียง

24. โครงสร้างและ บทบาททางชีววิทยาเอทีพี.

25. การก่อตัวของ ATP ในเซลล์

ครั้งที่สอง การบ้าน

เตรียมตัวสอบต่อในหัวข้อ “การจัดโครงสร้างทางเคมีแห่งชีวิต”

บทที่ 22. ทดสอบบทเรียนในหัวข้อ “การจัดองค์กรทางเคมีแห่งชีวิต”

I. การทำแบบทดสอบข้อเขียน

ตัวเลือกที่ 1

1. กรดอะมิโนมีสามประเภท - A, B, C สามารถสร้างสายโพลีเปปไทด์ที่ประกอบด้วยกรดอะมิโนห้าชนิดได้กี่รูปแบบ โปรดระบุตัวเลือกเหล่านี้ โพลีเปปไทด์เหล่านี้จะมีคุณสมบัติเหมือนกันหรือไม่? ทำไม

2. สิ่งมีชีวิตทั้งหมดส่วนใหญ่ประกอบด้วยสารประกอบคาร์บอน และคาร์บอนที่คล้ายคลึงกันคือซิลิคอน ซึ่งมีเนื้อหาอยู่ เปลือกโลกมากกว่าคาร์บอนถึง 300 เท่า ซึ่งพบได้ในสิ่งมีชีวิตเพียงไม่กี่ชนิด อธิบายข้อเท็จจริงนี้ในแง่ของโครงสร้างและคุณสมบัติของอะตอมขององค์ประกอบเหล่านี้

3. โมเลกุล ATP ที่มีกัมมันตภาพรังสี 32P ในที่สุด กรดฟอสฟอริกตัวที่สามถูกนำเข้าไปในเซลล์หนึ่ง และโมเลกุล ATP ที่มีป้ายกำกับด้วย 32P ที่สารตกค้างตัวแรกที่ใกล้กับน้ำตาลไรโบสมากที่สุดถูกนำเข้าไปในเซลล์อื่น หลังจากผ่านไป 5 นาที ปริมาณของไอออนฟอสเฟตอนินทรีย์ที่มีป้ายกำกับ 32P จะถูกวัดในทั้งสองเซลล์ มันจะสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญตรงไหน?

4. การวิจัยแสดงให้เห็นว่า 34% ของจำนวนนิวคลีโอไทด์ทั้งหมดของ mRNA นี้คือ guanine, 18% เป็น uracil, 28% เป็น cytosine และ 20% เป็น adenine กำหนดองค์ประกอบเปอร์เซ็นต์ของฐานไนโตรเจนของ DNA ที่มีเกลียวคู่ ซึ่งมี mRNA ที่ระบุเป็นสำเนา

ตัวเลือกที่ 2

1. ไขมันถือเป็น “สำรองแรก” ใน การเผาผลาญพลังงานและใช้เมื่อปริมาณคาร์โบไฮเดรตสำรองหมดลง อย่างไรก็ตามในกล้ามเนื้อโครงร่างเมื่อมีกลูโคสและกรดไขมันจะใช้ในปริมาณที่มากขึ้น โปรตีนจะถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานเป็นทางเลือกสุดท้ายเสมอเมื่อร่างกายอดอยาก อธิบายข้อเท็จจริงเหล่านี้

2. ไอออนของโลหะหนัก (ปรอท ตะกั่ว ฯลฯ) และสารหนูจับกันได้ง่ายด้วยกลุ่มโปรตีนซัลไฟด์ เมื่อทราบคุณสมบัติของซัลไฟด์ของโลหะเหล่านี้แล้ว ให้อธิบายว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับโปรตีนเมื่อรวมกับโลหะเหล่านี้ ทำไมโลหะหนักถึงเป็นพิษต่อร่างกาย?

3. ในปฏิกิริยาออกซิเดชันของสาร A ให้เป็นสาร B พลังงาน 60 kJ จะถูกปล่อยออกมา ปฏิกิริยานี้สามารถสังเคราะห์ได้มากที่สุดกี่โมเลกุลของ ATP? พลังงานที่เหลือจะถูกนำไปใช้อย่างไร?

4. ผลการวิจัยพบว่า 27% จำนวนทั้งหมดนิวคลีโอไทด์ของ mRNA นี้คือกัวนีน 15% เป็นยูราซิล 18% เป็นไซโตซีน และ 40% เป็นอะดีนีน กำหนดองค์ประกอบเปอร์เซ็นต์ของฐานไนโตรเจนของ DNA ที่มีเกลียวคู่ ซึ่งมี mRNA ที่ระบุเป็นสำเนา

ยังมีต่อ

คาร์โบไฮเดรต- เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่ประกอบด้วยคาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน คาร์โบไฮเดรตแบ่งออกเป็นโมโน- ได- และโพลีแซ็กคาไรด์

โมโนแซ็กคาไรด์เป็นน้ำตาลอย่างง่ายที่ประกอบด้วยอะตอม C 3 อะตอมขึ้นไป โมโนแซ็กคาไรด์: กลูโคส น้ำตาลไรโบส และดีออกซีไรโบส ห้ามไฮโดรไลซ์ อาจตกผลึก ละลายน้ำได้ มีรสหวาน

โพลีแซ็กคาไรด์เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของโมโนแซ็กคาไรด์ ในขณะเดียวกันก็สูญเสียความสามารถในการตกผลึกและรสหวานไป ตัวอย่าง - แป้ง, ไกลโคเจน, เซลลูโลส

1. พลังงานเป็นแหล่งพลังงานหลักในเซลล์ (1 กรัม = 17.6 กิโลจูล)

2. โครงสร้าง - ส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์พืช (เซลลูโลส) และเซลล์สัตว์

3.แหล่งสังเคราะห์สารประกอบอื่นๆ

4. การเก็บรักษา (ไกลโคเจน - ในเซลล์สัตว์, แป้ง - ในเซลล์พืช)

5. การเชื่อมต่อ

ไขมัน- สารประกอบเชิงซ้อนของกลีเซอรอลและกรดไขมัน ไม่ละลายในน้ำ เฉพาะในตัวทำละลายอินทรีย์เท่านั้น มีไขมันเชิงเดี่ยวและเชิงซ้อน

หน้าที่ของไขมัน:

1. โครงสร้าง - พื้นฐานสำหรับเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งหมด

2. พลังงาน (1 กรัม = 37.6 กิโลจูล)

3. การจัดเก็บ

4. ฉนวนกันความร้อน

5.แหล่งน้ำในเซลล์

เอทีพี -เป็นสารที่ให้พลังงานเข้มข้นสากลเพียงชนิดเดียวในเซลล์พืช สัตว์ และจุลินทรีย์ ด้วยความช่วยเหลือของ ATP พลังงานจะถูกสะสมและขนส่งภายในเซลล์ ATP ประกอบด้วยเอดีนที่เป็นฐานไนโตรเจน คาร์โบไฮเดรตไรโบส และกรดฟอสฟอริกตกค้าง 3 ชนิด หมู่ฟอสเฟตเชื่อมต่อถึงกันโดยใช้พันธะพลังงานสูง หน้าที่ของ ATP คือการถ่ายโอนพลังงาน

กระรอกเป็นสารเด่นในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด โปรตีนเป็นโพลีเมอร์ที่มีโมโนเมอร์เป็น กรดอะมิโน (20)กรดอะมิโนเชื่อมต่อกันในโมเลกุลโปรตีนโดยใช้พันธะเปปไทด์ที่เกิดขึ้นระหว่างกลุ่มอะมิโนของกรดอะมิโนตัวหนึ่งกับกลุ่มคาร์บอกซิลของอีกกลุ่มหนึ่ง แต่ละเซลล์มีชุดโปรตีนที่เป็นเอกลักษณ์

การจัดระเบียบของโมเลกุลโปรตีนมีหลายระดับ หลักโครงสร้าง - ลำดับของกรดอะมิโนที่เชื่อมต่อกันด้วยพันธะเปปไทด์ โครงสร้างนี้กำหนดความจำเพาะของโปรตีน ใน รองโครงสร้างของโมเลกุลมีรูปร่างเป็นเกลียวซึ่งมีความเสถียรด้วยพันธะไฮโดรเจน ระดับอุดมศึกษาโครงสร้างถูกสร้างขึ้นอันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงของเกลียวให้เป็นรูปทรงกลมสามมิติ - ทรงกลม ควอเตอร์นารีเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลโปรตีนหลายโมเลกุลรวมกันเป็นสารเชิงซ้อนเดียว กิจกรรมการทำงานของโปรตีนแสดงออกมาในโครงสร้าง 2,3 หรือ 3

โครงสร้างของโปรตีนเปลี่ยนแปลงไปภายใต้อิทธิพลของสารเคมีต่างๆ (กรด, อัลคาไล, แอลกอฮอล์และอื่นๆ) และปัจจัยทางกายภาพ (รังสีสูงและต่ำ) เอนไซม์ หากการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้รักษาโครงสร้างหลักไว้ กระบวนการนี้สามารถย้อนกลับได้และถูกเรียก การเสียสภาพการทำลายโครงสร้างหลักเรียกว่า การแข็งตัว(กระบวนการทำลายโปรตีนที่ไม่สามารถย้อนกลับได้)

หน้าที่ของโปรตีน

1. โครงสร้าง

2. ตัวเร่งปฏิกิริยา

3. หดตัว (โปรตีนแอคตินและไมโอซินในเส้นใยกล้ามเนื้อ)

4. การขนส่ง (ฮีโมโกลบิน)

5. กฎระเบียบ (อินซูลิน)

6. สัญญาณ

7.ป้องกัน

8. พลังงาน (1 กรัม = 17.2 กิโลจูล)

ประเภทของกรดนิวคลีอิก กรดนิวคลีอิก- ไบโอโพลีเมอร์ชีวภาพที่มีฟอสฟอรัสของสิ่งมีชีวิต ทำหน้าที่จัดเก็บและถ่ายทอดข้อมูลทางพันธุกรรม พวกมันถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2412 โดยนักชีวเคมีชาวสวิส F. Miescher ในนิวเคลียสของเม็ดเลือดขาวและสเปิร์มปลาแซลมอน ต่อมาพบกรดนิวคลีอิกในเซลล์พืชและสัตว์ ไวรัส แบคทีเรีย และเชื้อราทั้งหมด

กรดนิวคลีอิกในธรรมชาติมีอยู่ 2 ชนิด คือ กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA)และ กรดไรโบนิวคลีอิก (RNA)ความแตกต่างในชื่ออธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าโมเลกุล DNA มีน้ำตาลดีออกซีไรโบส 5 คาร์บอน และโมเลกุล RNA มีไรโบส

DNA พบได้ในโครโมโซมของนิวเคลียสของเซลล์เป็นหลัก (99% ของ DNA ของเซลล์ทั้งหมด) เช่นเดียวกับในไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์ RNA เป็นส่วนหนึ่งของไรโบโซม โมเลกุล RNA ยังมีอยู่ในไซโตพลาสซึม เมทริกซ์ของพลาสติด และไมโตคอนเดรีย

นิวคลีโอไทด์- ส่วนประกอบโครงสร้างของกรดนิวคลีอิก กรดนิวคลีอิกเป็นไบโอโพลีเมอร์ที่มีโมโนเมอร์เป็นนิวคลีโอไทด์

นิวคลีโอไทด์- สารที่ซับซ้อน นิวคลีโอไทด์แต่ละชนิดประกอบด้วยเบสไนโตรเจน น้ำตาลคาร์บอนห้าคาร์บอน (ไรโบสหรือดีออกซีไรโบส) และกรดฟอสฟอริกตกค้าง

ฐานไนโตรเจนมีห้าฐานหลัก: อะดีนีน, กัวนีน, ยูราซิล, ไทมีนและไซโตซีน

ดีเอ็นเอ.โมเลกุล DNA ประกอบด้วยสายพอลินิวคลีโอไทด์สองเส้นที่บิดเป็นเกลียวสัมพันธ์กัน

นิวคลีโอไทด์ของโมเลกุล DNA ประกอบด้วยเบสไนโตรเจนสี่ประเภท ได้แก่ อะดีนีน กวานีน ไทมีน และไซโตซิน ในสายโซ่โพลีนิวคลีโอไทด์ นิวคลีโอไทด์ที่อยู่ใกล้เคียงจะเชื่อมต่อถึงกันด้วยพันธะโควาเลนต์

สายโซ่พอลินิวคลีโอไทด์ของ DNA บิดเบี้ยวเป็นรูปเกลียวคล้ายบันไดเวียน และเชื่อมต่อกับสายโซ่เสริมอีกสายหนึ่ง โดยใช้พันธะไฮโดรเจนที่เกิดขึ้นระหว่างอะดีนีนและไทมีน (พันธะ 2 พันธะ) เช่นเดียวกับกัวนีนและไซโตซีน (พันธะ 3 พันธะ) นิวคลีโอไทด์ A และ T, G และ C เรียกว่า เสริม

เป็นผลให้ในสิ่งมีชีวิตใด ๆ จำนวนของอะดีนิลนิวคลีโอไทด์จะเท่ากับจำนวนของไทมิดิลนิวคลีโอไทด์ และจำนวนของกัวนิลนิวคลีโอไทด์จะเท่ากับจำนวนของไซติดิลนิวคลีโอไทด์ ด้วยคุณสมบัตินี้ ลำดับของนิวคลีโอไทด์ในสายโซ่หนึ่งจึงกำหนดลำดับของมันในอีกสายหนึ่ง ความสามารถในการรวมนิวคลีโอไทด์แบบเลือกสรรนี้เรียกว่า การเสริมกันและคุณสมบัตินี้รองรับการก่อตัวของโมเลกุล DNA ใหม่ตามโมเลกุลดั้งเดิม (การจำลองแบบนั่นคือสองเท่า)

เมื่อสภาวะต่างๆ เปลี่ยนแปลง DNA ก็เหมือนกับโปรตีน ที่สามารถเกิดการเสื่อมสภาพได้ ซึ่งเรียกว่าการหลอมละลาย เมื่อค่อยๆ กลับคืนสู่สภาวะปกติ DNA ก็จะกลับคืนสู่ธรรมชาติ

หน้าที่ของดีเอ็นเอ คือการจัดเก็บ การส่งผ่าน และการทำซ้ำข้อมูลทางพันธุกรรมจากรุ่นสู่รุ่น DNA ของเซลล์จะเข้ารหัสข้อมูลเกี่ยวกับโปรตีนทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต โปรตีนชนิดใด ลำดับใด และในปริมาณเท่าใดที่จะถูกสังเคราะห์ ลำดับของกรดอะมิโนในโปรตีนถูกเขียนใน DNA โดยสิ่งที่เรียกว่ารหัสพันธุกรรม (triplet)

หลัก คุณสมบัติ ดีเอ็นเอเป็นความสามารถในการทำซ้ำ

การจำลองแบบ -นี่เป็นกระบวนการสร้างโมเลกุล DNA ซ้ำตัวเองที่เกิดขึ้นภายใต้การควบคุมของเอนไซม์ การจำลองแบบเกิดขึ้นก่อนแต่ละแผนกนิวเคลียร์ มันเริ่มต้นด้วยเกลียว DNA ที่คลี่คลายชั่วคราวภายใต้การกระทำของเอนไซม์ DNA polymerase ในแต่ละสายโซ่ที่เกิดขึ้นหลังจากการแตกของพันธะไฮโดรเจน เส้น DNA ลูกสาวจะถูกสังเคราะห์ตามหลักการของการเสริมกัน วัสดุสำหรับการสังเคราะห์คือนิวคลีโอไทด์อิสระที่มีอยู่ในนิวเคลียส

ดังนั้นแต่ละสายพอลินิวคลีโอไทด์จึงมีบทบาท เมทริกซ์สำหรับสายโซ่เสริมใหม่ (ดังนั้นกระบวนการเพิ่มโมเลกุล DNA เป็นสองเท่าจึงหมายถึงปฏิกิริยา การสังเคราะห์เมทริกซ์)ผลลัพธ์ที่ได้คือโมเลกุล DNA สองโมเลกุลซึ่งแต่ละสายมีสายโซ่หนึ่งเส้นที่เหลืออยู่จากโมเลกุลหลัก (ครึ่งหนึ่ง) และสายโซ่ที่สังเคราะห์ขึ้นใหม่อีกสายหนึ่ง นอกจากนี้ สายโซ่ใหม่หนึ่งสายถูกสังเคราะห์อย่างต่อเนื่องและสายที่สอง - สายแรกในรูปแบบของชิ้นส่วนสั้นซึ่ง จากนั้นจึงเย็บเอ็นไซม์พิเศษ - DNA ligase เข้ากับสายโซ่ยาว ผลจากการจำลองแบบ ทำให้โมเลกุล DNA ใหม่สองโมเลกุลเป็นสำเนาของโมเลกุลดั้งเดิมทุกประการ

ความหมายทางชีวภาพของการจำลองแบบอยู่ที่การถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมจากเซลล์แม่ไปยังเซลล์ลูกอย่างแม่นยำ ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการแบ่งเซลล์ร่างกาย

อาร์เอ็นเอโครงสร้างของโมเลกุล RNA นั้นคล้ายคลึงกับโครงสร้างของโมเลกุล DNA หลายประการ อย่างไรก็ตาม มีความแตกต่างที่สำคัญหลายประการ ในโมเลกุล RNA นิวคลีโอไทด์ประกอบด้วยไรโบสแทนดีออกซีไรโบส และยูริดิลนิวคลีโอไทด์ (U) แทนไทมิดิลนิวคลีโอไทด์ (T) ความแตกต่างที่สำคัญจาก DNA ก็คือโมเลกุล RNA นั้นเป็นสายเดี่ยว อย่างไรก็ตาม นิวคลีโอไทด์ของมันสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนซึ่งกันและกันได้ (เช่น ใน tRNA, โมเลกุล rRNA) แต่ในกรณีนี้ เรากำลังพูดถึงการเชื่อมต่อภายในสายโซ่ของนิวคลีโอไทด์เสริม สายโซ่ RNA นั้นสั้นกว่า DNA มาก

RNA ในเซลล์มีหลายประเภท ซึ่งแตกต่างกันตามขนาดโมเลกุล โครงสร้าง ตำแหน่งในเซลล์ และฟังก์ชัน:

1. Messenger RNA (mRNA) - ถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมจาก DNA ไปยังไรโบโซม

2. Ribosomal RNA (rRNA) - ส่วนหนึ่งของไรโบโซม

3. 3. Transfer RNA (tRNA) - นำกรดอะมิโนไปยังไรโบโซมในระหว่างการสังเคราะห์โปรตีน

จากหลักสูตรชีววิทยาพืชและสัตว์ของคุณ โปรดจำไว้ว่าข้อมูลทางพันธุกรรมถูกเก็บไว้ในเซลล์ที่ไหน สารใดบ้างที่รับผิดชอบในการจัดเก็บและการทำซ้ำข้อมูลทางพันธุกรรม? สารเหล่านี้เหมือนกันในพืชและสัตว์หรือไม่?

กรดนิวคลีอิกและนิวคลีโอไทด์

โมเลกุลของกรดนิวคลีอิกเป็นโมเลกุลอินทรีย์ขนาดใหญ่ - ไบโอโพลีเมอร์ซึ่งมีโมโนเมอร์เป็นนิวคลีโอไทด์ นิวคลีโอไทด์แต่ละชนิดประกอบด้วยองค์ประกอบสามส่วน ได้แก่ ฐานไนโตรเจน โมโนแซ็กคาไรด์ (ไรโบสหรือดีออกซีไรโบส) และกรดออร์โธฟอสเฟตที่ตกค้าง (รูปที่ 8.1)

กรดนิวคลีอิกประกอบด้วยเบสไนโตรเจนห้าชนิด (รูปที่ 8.2) ในความเป็นจริงนิวคลีโอไทด์มีห้าประเภท: ไทมิดิล (เบส - ไทมีน), ไซติดิล (เบส - ไซโตซีน), ยูริไดลิก (เบส - ยูราซิล), อะดีนิล (เบส - อะดีนีน), กัวนิล (เบส - กัวนีน)

ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต นิวคลีโอไทด์แต่ละตัวยังใช้ในกระบวนการเมตาบอลิซึมต่างๆ ในฐานะสารประกอบอิสระ

เมื่อโมเลกุลของกรดนิวคลีอิกเกิดขึ้นระหว่างกรดออร์โธฟอสเฟตที่ตกค้างของนิวคลีโอไทด์หนึ่งกับโมโนแซ็กคาไรด์ของอีกโมเลกุลหนึ่ง

พันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งเกิดขึ้น ดังนั้นกรดนิวคลีอิกที่เกิดขึ้นในลักษณะนี้จึงมีรูปแบบของสายโซ่ซึ่งนิวคลีโอไทด์จะอยู่เรียงกันตามลำดับ จำนวนโมเลกุลในโพลีเมอร์ชีวภาพหนึ่งโมเลกุลสามารถสูงถึงหลายล้านโมเลกุล

ดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอ

กรดนิวคลีอิกในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตมีสองประเภท ได้แก่ RNA (กรดไรโบนิวคลีอิก) และ DNA (กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก) มีความแตกต่างกันในด้านองค์ประกอบและคุณสมบัติทางโครงสร้าง

หน้าที่หลักของ DNA และ RNA คือการจัดเก็บและการทำซ้ำข้อมูลทางพันธุกรรมซึ่งได้รับการอำนวยความสะดวกโดยโครงสร้างของโมเลกุล

RNA เก็บข้อมูลทางพันธุกรรมมีความน่าเชื่อถือน้อยกว่า DNA ดังนั้น วิธีนี้พื้นที่เก็บข้อมูลถูกใช้โดยไวรัสบางชนิดเท่านั้น

โครงสร้างของโมเลกุลกรดนิวคลีอิก

นิวคลีโอไทด์ของ DNA ประกอบด้วยโมโนแซ็กคาไรด์ดีออกซีไรโบสและเบสไนโตรเจนสี่เบส ได้แก่ อะดีนีน ไทมีน ไซโตซีน และกัวนีน และโมเลกุล DNA นั้นมักจะประกอบด้วยสายนิวคลีโอไทด์สองเส้นซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยพันธะไฮโดรเจน (รูปที่ 8.3)

นิวคลีโอไทด์ RNA ประกอบด้วยโมโนแซ็กคาไรด์ไรโบสแทนดีออกซีไรโบส และมียูราซิลแทนไทมีน โมเลกุลอาร์เอ็นเอมักประกอบด้วยสายนิวคลีโอไทด์สายเดี่ยว โดยจะมีชิ้นส่วนต่างๆ ที่สร้างพันธะไฮโดรเจนต่อกัน พันธะดังกล่าวสามพันธะเกิดขึ้นระหว่างกัวนีนกับไซโตซีน และพันธะอีกสองพันธะระหว่างอะดีนีนกับไทมีนหรืออะดีนีนกับยูราซิล

โมเลกุล DNA ประกอบด้วยสายนิวคลีโอไทด์ 2 สายที่เชื่อมต่อกันตามหลักการเสริมกัน โดยวางนิวคลีโอไทด์ของสายโซ่ที่สองที่สอดคล้องกับนิวคลีโอไทด์แต่ละสายของสายโซ่หนึ่งไว้ ดังนั้นตรงข้ามกับ adenyl nucleotide คือ thymidyl nucleotide และตรงข้ามกับ cytidyl nucleotide คือ guanyl nucleotide (รูปที่ 8.4) ดังนั้นในโมเลกุล DNA จำนวนของอะดีนิลนิวคลีโอไทด์จะเท่ากับจำนวนของไทมิดิลนิวคลีโอไทด์เสมอ และจำนวนของกัวนิลนิวคลีโอไทด์จะเท่ากับจำนวนของไซติดิลนิวคลีโอไทด์เสมอ

ATP และบทบาทต่อชีวิตของเซลล์

ไม่เพียงแต่ RNA และ DNA เท่านั้น แต่ยังรวมถึงนิวคลีโอไทด์แต่ละตัวที่มีส่วนร่วมในชีวิตของเซลล์ด้วย สิ่งสำคัญอย่างยิ่งคือสารประกอบนิวคลีโอไทด์ที่มีกรดออร์โธฟอสเฟตตกค้าง สารตกค้างดังกล่าวตั้งแต่หนึ่งถึงสามตัวสามารถยึดติดกับนิวคลีโอไทด์ได้ ดังนั้นพวกเขาจึงถูกเรียกตามจำนวนของสารตกค้างเหล่านี้: ATP - adenosine triorthophosphate (adenosine triorthophosphate), GTP - guanosine triorthophosphate, ADP - adenosine diorthophosphate, AMP - adenosine monoorthophosphate นิวคลีโอไทด์ทั้งหมดที่ประกอบขึ้นเป็นกรดนิวคลีอิกคือโมโนฟอสเฟต ไตรและไดฟอสเฟตยังมีบทบาทสำคัญในกระบวนการทางชีวเคมีของเซลล์อีกด้วย

สิ่งที่พบบ่อยที่สุดในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตคือ ATP มีบทบาทในการเป็นแหล่งพลังงานสากลสำหรับปฏิกิริยาทางชีวเคมี และยังมีส่วนร่วมในกระบวนการเจริญเติบโต การเคลื่อนไหว และการสืบพันธุ์ของเซลล์ โมเลกุล ATP จำนวนมากเกิดขึ้นในกระบวนการหายใจของเซลล์และการสังเคราะห์ด้วยแสง

การแปลงพลังงานและปฏิกิริยาฟิวชันในระบบชีวภาพ

ATP ให้พลังงานสำหรับกระบวนการส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นในเซลล์ ประการแรกนี่คือกระบวนการสังเคราะห์สารอินทรีย์ซึ่งดำเนินการโดยใช้เอนไซม์

เพื่อให้เอนไซม์ทำปฏิกิริยาทางชีวเคมีได้ ในกรณีส่วนใหญ่จำเป็นต้องใช้พลังงาน

โมเลกุล ATP เมื่อมีปฏิกิริยากับเอนไซม์จะแตกตัวออกเป็นสองโมเลกุล - กรดออร์โธฟอสเฟตและ ADP สิ่งนี้จะปล่อยพลังงาน:

พลังงานนี้ถูกใช้โดยเอนไซม์ในการทำงาน ทำไมต้องเอทีพี? เนื่องจากพันธะของกรดออร์โธฟอสเฟตที่ตกค้างในโมเลกุลนี้ไม่ใช่เรื่องธรรมดา แต่เป็น Macroergic (พลังงานสูง) (รูปที่ 8.5) การก่อตัวของพันธะนี้ต้องใช้พลังงานมาก แต่ในระหว่างการทำลายพลังงานจะถูกปล่อยออกมาในปริมาณมาก

เมื่อโมเลกุลของคาร์โบไฮเดรต โปรตีน และไขมันในเซลล์ถูกทำลาย พลังงานจะถูกปล่อยออกมา เซลล์เก็บพลังงานนี้ไว้ ในการทำเช่นนี้จะมีการเติมกรดออร์โธฟอสเฟตหนึ่งหรือสองตัวลงในนิวคลีโอไทด์โมโนออร์โธฟอสเฟต (เช่น AMP) และโมเลกุลของได- หรือไตรออร์โธฟอสเฟต (ADP หรือ ATP ตามลำดับ) จะถูกสร้างขึ้น พันธะที่เกิดขึ้นนั้นมีพลังงานสูง ดังนั้น,

ADP ประกอบด้วยพันธะพลังงานสูงหนึ่งพันธะ และ ATP - สองพันธะ ในระหว่างการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ใหม่ พันธะพลังงานสูงจะถูกทำลายและทำให้เกิดกระบวนการที่สอดคล้องกันด้วยพลังงาน

รูปแบบชีวิตเซลล์ทั้งหมดบนโลกของเรามีทั้ง RNA และ DNA ในเซลล์ของมัน แต่ไวรัสมีกรดนิวคลีอิกเพียงชนิดเดียวเท่านั้น virions ของพวกมันมีทั้ง RNA หรือ DNA อยู่ใต้เปลือกโปรตีน เฉพาะเมื่อไวรัสเข้าสู่เซลล์โฮสต์เท่านั้น โดยทั่วไปแล้วจะเริ่มสังเคราะห์ทั้ง DNA และ RNA

กรดนิวคลีอิกเป็นพอลิเมอร์ชีวภาพที่มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตในรูปแบบของ DNA และ RNA โมโนเมอร์ของพวกมันคือนิวคลีโอไทด์ DNA มักจะมีรูปร่างเป็นเกลียวคู่ซึ่งประกอบด้วยสองเส้น RNA ส่วนใหญ่มักอยู่ในรูปของเกลียวเดี่ยว หน้าที่หลักของกรดนิวคลีอิกคือการจัดเก็บและการทำซ้ำข้อมูลทางพันธุกรรม นิวคลีโอไทด์ยังเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางชีวเคมีของเซลล์ด้วย และ ATP มีบทบาทเป็นแหล่งพลังงานสากลสำหรับปฏิกิริยาทางชีวเคมี

ทดสอบความรู้ของคุณ

1. DNA แตกต่างจาก RNA อย่างไร 2. เหตุใดสิ่งมีชีวิตจึงต้องการกรดนิวคลีอิก? 3. ATP ทำหน้าที่อะไรในเซลล์? 4. ทำ DNA สายที่สองให้สมบูรณ์ตามหลักการเสริมกัน หากสายแรกเป็นดังนี้: AGGTTATATCGCCTAGAATTCGGGGAA 5*. DNA ไม่สามารถเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับปฏิกิริยาทางชีวเคมีได้ แต่โมเลกุล RNA บางตัว (เรียกว่าไรโบไซม์) สามารถเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาได้ ลักษณะโครงสร้างของโมเลกุลเหล่านี้เกี่ยวข้องกับอะไร? 6*. เหตุใดพันธะพลังงานสูงจึงสะดวกต่อการใช้ในกระบวนการทางชีวเคมีของเซลล์?

งานทั่วไปสำหรับหัวข้อ “ องค์ประกอบทางเคมีเซลล์และโมเลกุลทางชีวภาพ"

ในงาน 1-9 เลือกคำตอบที่ถูกต้องหนึ่งคำตอบ

1 แสดงในรูป โครงสร้าง 1 ทำหน้าที่:

ก) จัดเก็บและทำซ้ำข้อมูลทางพันธุกรรม

b) ขนส่งสาร

B) สร้างแหล่งสารอาหาร

d) กระตุ้นปฏิกิริยา

2) จากโมโนเมอร์ตัวเดียวกันกับสารในรูป 1 ประกอบด้วย:

a) คอลลาเจน b) แป้ง c) RNA d) เอสโตรเจน

3) สารในรูป 1 สามารถสะสมได้:

ก) บนเยื่อหุ้มชั้นนอกของไมโตคอนเดรีย

b) ในผนังเซลล์ของยีสต์

B) ในเซลล์ตับของมนุษย์

d) ในคลอโรพลาสต์ข้าวโพด

4 แสดงในรูป 2 โครงสร้างเป็นองค์ประกอบ:

ก) ผนังเซลล์พืช

ข) โปรตีน

d) ชั้นในของเยื่อหุ้มเซลล์

5) หมายเลข 3 ในรูป 2 กำหนด:

ก) หมู่คาร์บอนิล c) หมู่คาร์บอกซิล

b) กลุ่มไฮดรอกซิล d) หัวรุนแรง

6) หมู่อะมิโนในรูปที่ 2 ระบุด้วยตัวเลข:

ก) 1 ข) 2 ค) 3 วัน) 4

7) โครงสร้างในรูป 2 คือโมโนเมอร์:

ก) กรดนิวคลีอิก b) ไขมัน

b) โปรตีน d) โพลีแซ็กคาไรด์

8) โมโนแซ็กคาไรด์ในรูป 3 ระบุด้วยตัวเลข:

ก) 1 ข) 2 ค) 3 วัน) 4

9) โครงสร้างในรูป 3 คือโมโนเมอร์:

ก) กรดนิวคลีอิก b) โปรตีน

b) ไขมัน d) โพลีแซ็กคาไรด์

10 เขียนชื่อกลุ่มสารอินทรีย์ที่มีโมเลกุลตามภาพดังนี้

11 พิจารณา สูตรโครงสร้างโมเลกุลดังแสดงในภาพ อธิบายว่าโครงสร้างของโมเลกุลนี้ช่วยให้ทำหน้าที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพได้อย่างไร

12 เติมสาย DNA เสริม: ATTGACCCGATTAGC

13 สร้างความสัมพันธ์ระหว่างกลุ่มของสารอินทรีย์กับสารที่เป็นของพวกมัน

กลุ่มสาร

1 โปรตีน ก) ฮอร์โมนโปรเจสเตอโรน

2 คาร์โบไฮเดรต b) เฮโมโกลบิน

3 ไขมัน c) แป้ง

ง) อินซูลิน

จ) ฟรุกโตส

จ) ฮอร์โมนเพศชาย

ทดสอบความรู้ของคุณในหัวข้อ “องค์ประกอบทางเคมีของเซลล์และโมเลกุลทางชีววิทยา”

มินิไดเร็กทอรี

ข้อมูลเกี่ยวกับสารอินทรีย์

โครงสร้าง โมเลกุลอินทรีย์โดยใช้อะลานีนเป็นตัวอย่าง

ประเภทของพันธะในโมเลกุลโปรตีน

พันธะโควาเลนต์

เกิดขึ้นระหว่างอะตอมของธาตุในโมเลกุลของสารเนื่องจากคู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกัน โมเลกุลโปรตีนประกอบด้วยพันธะเปปไทด์และซัลไฟด์ ให้ปฏิกิริยาทางเคมีที่รุนแรง

พันธะเปปไทด์

พันธะเปปไทด์เกิดขึ้นระหว่างกลุ่มคาร์บอกซิล (-COOH) ของกรดอะมิโนหนึ่งตัวกับกลุ่มอะมิโน (-NH 2) ของกรดอะมิโนอีกตัวหนึ่ง

พันธะไดซัลไฟด์

พันธะไดซัลไฟด์สามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างส่วนต่างๆ ของสายพอลิเพปไทด์เดียวกัน และยึดสายโซ่ไว้ในสถานะโค้งงอ หากพันธะไดซัลไฟด์เกิดขึ้นระหว่างโพลีเปปไทด์สองชนิด มันจะรวมเข้าด้วยกันเป็นโมเลกุลเดียว

พันธะที่ไม่ใช่โควาเลนต์

โมเลกุลโปรตีนประกอบด้วยพันธะไฮโดรเจน พันธะไอออนิก และปฏิกิริยาที่ไม่ชอบน้ำ ให้ปฏิกิริยาทางเคมีที่อ่อนแอ

พันธะไฮโดรเจน

เกิดขึ้นระหว่างอะตอม H ที่มีประจุบวกของกลุ่มฟังก์ชันหนึ่งกับอะตอม O หรือ N ที่มีประจุลบซึ่งมีอิเล็กตรอนคู่เดียวจากหมู่ฟังก์ชันอื่น

พันธะไอออนิก

มันถูกสร้างขึ้นระหว่างกลุ่มฟังก์ชันที่มีประจุบวกและลบ (กลุ่มคาร์บอกซิลและอะมิโนเพิ่มเติม) ซึ่งพบได้ในอนุมูลของไลซีน, อาร์จินีน, ฮิสติดีน, กรดแอสปาร์ติกและกลูตามิก

ไม่ชอบน้ำ

ปฏิสัมพันธ์

เกิดขึ้นระหว่างอนุมูลของกรดอะมิโนที่ไม่ชอบน้ำ

นี่คือเนื้อหาตำราเรียน