Ինչո՞ւ են սպիտակուցների, նուկլեինաթթուների, ածխաջրերի և լիպիդների մոլեկուլները միայն բջջում համարվում կենսապոլիմերներ: Ի՞նչն եղավ առաջինը՝ նուկլեինաթթու կամ սպիտակուց Ինչպիսի՞ ճարպային նյութեր գիտեք:

Ընթացիկ էջ՝ 2 (գիրքն ունի ընդհանուր 16 էջ) [հասանելի ընթերցման հատված՝ 11 էջ]

Կենսաբանություն– կենսագիտությունը հնագույն գիտություններից է։ Մարդը գիտելիք է կուտակել կենդանի օրգանիզմների մասին հազարավոր տարիների ընթացքում: Գիտելիքների կուտակմամբ կենսաբանությունը տարբերվում է ինքնուրույն գիտությունների (բուսաբանություն, կենդանաբանություն, մանրէաբանություն, գենետիկա և այլն)։ Կենսաբանությունը այլ գիտությունների՝ ֆիզիկայի, քիմիայի, մաթեմատիկայի և այլնի հետ կապող սահմանային առարկաների կարևորությունը գնալով մեծանում է, ինտեգրման արդյունքում առաջացել են կենսաֆիզիկա, կենսաքիմիա, տիեզերական կենսաբանություն և այլն։

Ներկայումս կենսաբանությունը բարդ գիտություն է, որը ձևավորվել է տարբեր առարկաների տարբերակման և ինտեգրման արդյունքում։

Կենսաբանության մեջ կիրառվում են հետազոտության տարբեր մեթոդներ՝ դիտում, փորձ, համեմատություն և այլն։

Կենսաբանությունը ուսումնասիրում է կենդանի օրգանիզմները։ Դրանք բաց կենսաբանական համակարգեր են, որոնք էներգիա և սննդանյութեր են ստանում շրջակա միջավայրից: Կենդանի օրգանիզմները արձագանքում են արտաքին ազդեցություններին, պարունակում են բոլոր այն տեղեկությունները, որոնք անհրաժեշտ են զարգացման և վերարտադրության համար և հարմարեցված են հատուկ միջավայրին:

Բոլոր կենդանի համակարգերը, անկախ կազմակերպվածության մակարդակից, ունեն ընդհանուր հատկանիշներ, և համակարգերն իրենք շարունակական փոխազդեցության մեջ են: Գիտնականներն առանձնացնում են կենդանի բնության կազմակերպման հետևյալ մակարդակները՝ մոլեկուլային, բջջային, օրգանիզմային, պոպուլյացիա-տեսակ, էկոհամակարգ և կենսոլորտ։

Գլուխ 1. Մոլեկուլային մակարդակ

Մոլեկուլային մակարդակը կարելի է անվանել կենդանի էակների կազմակերպման սկզբնական, ամենախոր մակարդակը։ Յուրաքանչյուր կենդանի օրգանիզմ բաղկացած է օրգանական նյութերի մոլեկուլներից՝ սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ, ածխաջրեր, ճարպեր (լիպիդներ), որոնք կոչվում են կենսաբանական մոլեկուլներ։ Կենսաբաններն ուսումնասիրում են այս կարևոր կենսաբանական միացությունների դերը օրգանիզմների աճի և զարգացման, ժառանգական տեղեկատվության պահպանման և փոխանցման, կենդանի բջիջներում նյութափոխանակության և էներգիայի փոխակերպման և այլ գործընթացներում:

Այս գլխում դուք կսովորեք

Ինչ են կենսապոլիմերները;

Ի՞նչ կառուցվածք ունեն բիոմոլեկուլները:

Ի՞նչ գործառույթներ են կատարում կենսամոլեկուլները:

Ի՞նչ են վիրուսները և ի՞նչ առանձնահատկություններ ունեն:

§ 4. Մոլեկուլային մակարդակ՝ ընդհանուր բնութագրեր

1. Ի՞նչ է քիմիական տարրը:

2. Ի՞նչ են կոչվում ատոմ և մոլեկուլ:

3. Ի՞նչ օրգանական նյութեր գիտեք:

Ցանկացած կենդանի համակարգ, որքան էլ այն բարդ կազմակերպված լինի, դրսևորվում է կենսաբանական մակրոմոլեկուլների գործունեության մակարդակում։

Ուսումնասիրելով կենդանի օրգանիզմները՝ դուք իմացաք, որ դրանք բաղկացած են նույնից քիմիական տարրեր, որպես անշունչ։ Ներկայումս հայտնի է ավելի քան 100 տարր, որոնց մեծ մասը հանդիպում է կենդանի օրգանիզմներում։ Կենդանի բնության մեջ ամենատարածված տարրերն են ածխածինը, թթվածինը, ջրածինը և ազոտը: Հենց այս տարրերն են կազմում մոլեկուլներ (միացություններ) այսպես կոչված օրգանական նյութեր.

Բոլորի հիմքը օրգանական միացություններածխածինը ծառայում է. Այն կարող է շփվել բազմաթիվ ատոմների և նրանց խմբերի հետ՝ ձևավորելով տարբեր շղթաներ քիմիական բաղադրությունը, կառուցվածքը, երկարությունը և ձևը: Մոլեկուլները առաջանում են ատոմների խմբերից, իսկ վերջիններից՝ կառուցվածքով և ֆունկցիաներով տարբերվող ավելի բարդ մոլեկուլներ։ Այս օրգանական միացությունները, որոնք կազմում են կենդանի օրգանիզմների բջիջները, կոչվում են կենսաբանական պոլիմերներկամ կենսապոլիմերներ.

Պոլիմեր(հունարենից քաղաքականությունները- բազմաթիվ) - բազմաթիվ օղակներից բաղկացած շղթա. մոնոմերներ, որոնցից յուրաքանչյուրը համեմատաբար պարզ է։ Պոլիմերային մոլեկուլը կարող է բաղկացած լինել բազմաթիվ հազարավոր փոխկապակցված մոնոմերներից, որոնք կարող են լինել նույնը կամ տարբեր (նկ. 4):

Բրինձ. 4. Մոնոմերների և պոլիմերների կառուցվածքի սխեման

Կենսապոլիմերների հատկությունները կախված են դրանց մոլեկուլների կառուցվածքից՝ պոլիմերը կազմող մոնոմերային միավորների քանակից և բազմազանությունից։ Դրանք բոլորն ունիվերսալ են, քանի որ կառուցված են նույն պլանի համաձայն բոլոր կենդանի օրգանիզմների համար՝ անկախ տեսակից։

Կենսապոլիմերների յուրաքանչյուր տեսակ բնութագրվում է որոշակի կառուցվածքով և գործառույթով: Այո, մոլեկուլներ սպիտակուցներհիմնականն են կառուցվածքային տարրերբջիջները և կարգավորում դրանցում տեղի ունեցող գործընթացները: Նուկլեինաթթուներմասնակցել գենետիկական (ժառանգական) տեղեկատվության փոխանցմանը բջիջից բջիջ, օրգանիզմից օրգանիզմ։ ԱծխաջրերԵվ ճարպերԴրանք օրգանիզմների կյանքի համար անհրաժեշտ էներգիայի ամենակարեւոր աղբյուրներն են։

Հենց վրա մոլեկուլային մակարդակԲոլոր տեսակի էներգիաները փոխակերպվում են, և բջջում տեղի է ունենում նյութափոխանակություն: Այս գործընթացների մեխանիզմները համընդհանուր են նաև բոլոր կենդանի օրգանիզմների համար։

Միևնույն ժամանակ, պարզվեց, որ կենսապոլիմերների բազմազան հատկությունները, որոնք կազմում են բոլոր օրգանիզմները, պայմանավորված են ընդամենը մի քանի տեսակի մոնոմերների տարբեր համակցություններով՝ ձևավորելով երկար պոլիմերային շղթաների բազմաթիվ տարբերակներ: Այս սկզբունքն է ընկած մեր մոլորակի վրա կյանքի բազմազանության հիմքում:

Կենսապոլիմերների հատուկ հատկությունները հայտնվում են միայն կենդանի բջիջում: Բջիջներից մեկուսացվելուց հետո բիոպոլիմերային մոլեկուլները կորցնում են իրենց կենսաբանական էությունը և բնութագրվում են միայն այն միացությունների դասի ֆիզիկաքիմիական հատկություններով, որոնց պատկանում են:

Միայն մոլեկուլային մակարդակը ուսումնասիրելով կարելի է հասկանալ, թե ինչպես են ընթացել մեր մոլորակի կյանքի ծագման և էվոլյուցիայի գործընթացները, որոնք են կենդանի օրգանիզմում ժառանգականության և նյութափոխանակության գործընթացների մոլեկուլային հիմքը:

Մոլեկուլային մակարդակի և հաջորդ բջջային մակարդակի միջև շարունակականությունն ապահովվում է նրանով, որ կենսաբանական մոլեկուլները այն նյութն են, որից ձևավորվում են վերմոլեկուլային-բջջային կառուցվածքներ:

Օրգանական նյութեր՝ սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ, ածխաջրեր, ճարպեր (լիպիդներ): Կենսապոլիմերներ. Մոնոմերներ

Հարցեր

1. Ի՞նչ գործընթացներ են ուսումնասիրում գիտնականները մոլեկուլային մակարդակում:

2. Ո՞ր տարրերն են գերակշռում կենդանի օրգանիզմների բաղադրության մեջ.

3. Ինչո՞ւ են սպիտակուցների, նուկլեինաթթուների, ածխաջրերի և լիպիդների մոլեկուլները միայն բջջում համարվում կենսապոլիմերներ։

4. Ի՞նչ է նշանակում բիոպոլիմերային մոլեկուլների ունիվերսալություն:

5. Ինչպե՞ս է ձեռք բերվում կենդանի օրգանիզմները կազմող կենսապոլիմերների հատկությունների բազմազանությունը:

Առաջադրանքներ

Ի՞նչ կենսաբանական օրինաչափություններ կարելի է ձևակերպել պարբերության տեքստի վերլուծության հիման վրա: Քննարկեք դրանք դասարանի անդամների հետ:

§ 5. Ածխաջրեր

1. Ածխաջրերի հետ կապված ի՞նչ նյութեր գիտեք:

2. Ի՞նչ դեր ունեն ածխաջրերը կենդանի օրգանիզմում:

3. Ի՞նչ գործընթացի արդյունքում են գոյանում ածխաջրեր կանաչ բույսերի բջիջներում:

Ածխաջրեր, կամ սախարիդներ, օրգանական միացությունների հիմնական խմբերից է։ Դրանք բոլոր կենդանի օրգանիզմների բջիջների մի մասն են։

Ածխաջրերը կազմված են ածխածնից, ջրածնից և թթվածնից։ Նրանք ստացել են «ածխաջրեր» անվանումը, քանի որ դրանցից շատերը մոլեկուլում ունեն ջրածնի և թթվածնի նույն հարաբերակցությունը, ինչ ջրի մոլեկուլում: Ածխաջրերի ընդհանուր բանաձևը C n (H 2 0) m է:

Բոլոր ածխաջրերը բաժանված են պարզ, կամ մոնոսաքարիդներ, եւ բարդ, կամ պոլիսախարիդներ(նկ. 5): Մոնոսախարիդներից կենդանի օրգանիզմների համար առավել կարևոր են ռիբոզա, դեզօքսիրիբոզ, գլյուկոզա, ֆրուկտոզա, գալակտոզա.

Բրինձ. 5. Պարզ և բարդ ածխաջրերի մոլեկուլների կառուցվածքը

դի-Եվ պոլիսախարիդներձևավորվում են երկու կամ ավելի մոնոսաքարիդ մոլեկուլների համադրմամբ։ Այսպիսով, սախարոզա(եղեգի շաքար), մալտոզա(ածիկ շաքար), կաթնաշաքար(կաթնային շաքար) - դիսախարիդներ, ձևավորվել է երկու մոնոսաքարիդ մոլեկուլների միաձուլման արդյունքում։ Դիսաքարիդներն իրենց հատկություններով նման են մոնոսաքարիդներին։ Օրինակ, երկուսն էլ հորոնիները լուծելի են ջրի մեջ և ունեն քաղցր համ։

Պոլիսաքարիդները բաղկացած են մեծ թիվմոնոսաքարիդներ. Դրանք ներառում են օսլա, գլիկոգեն, ցելյուլոզա, քիտինև այլն (նկ. 6): Մոնոմերների քանակի ավելացմամբ նվազում է պոլիսախարիդների լուծելիությունը և անհետանում է քաղցր համը։

Ածխաջրերի հիմնական գործառույթն է էներգիա. Ածխաջրերի մոլեկուլների քայքայման և օքսիդացման ժամանակ էներգիա է անջատվում (1 գ ածխաջրերի տրոհմամբ՝ 17,6 կՋ), որն ապահովում է օրգանիզմի կենսագործունեությունը։ Ածխաջրերի ավելցուկի դեպքում դրանք կուտակվում են բջջում որպես պահեստային նյութեր (օսլա, գլիկոգեն) և անհրաժեշտության դեպքում օգտագործվում են օրգանիզմի կողմից որպես էներգիայի աղբյուր։ Բջիջներում ածխաջրերի տարրալուծման ավելացում կարելի է նկատել, օրինակ՝ սերմերի բողբոջման, մկանների ինտենսիվ աշխատանքի և երկարատև ծոմապահության ժամանակ։

Ածխաջրերը նույնպես օգտագործվում են որպես շինանյութ. Այսպիսով, ցելյուլոզը շատ միաբջիջ օրգանիզմների, սնկերի և բույսերի բջջային պատերի կարևոր կառուցվածքային բաղադրիչն է: Իր հատուկ կառուցվածքի շնորհիվ ցելյուլոզը ջրում անլուծելի է և ունի բարձր ամրություն։ Միջին հաշվով, բույսերի բջիջների պատերի նյութի 20-40%-ը ցելյուլոզ է, իսկ բամբակի մանրաթելերը գրեթե մաքուր ցելյուլոզ են, ինչի պատճառով էլ դրանցից տեքստիլ պատրաստում են։

Բրինձ. 6. Պոլիսաքարիդների կառուցվածքի սխեման

Խիտինը որոշ նախակենդանիների և սնկերի բջջային պատերի մի մասն է, այն նաև հանդիպում է կենդանիների որոշ խմբերում, ինչպիսիք են հոդվածոտանիները, որպես նրանց էկզոկմախքի կարևոր բաղադրիչ:

Հայտնի են նաև բարդ պոլիսախարիդներ, որոնք բաղկացած են երկու տեսակի պարզ շաքարներից, որոնք պարբերաբար հերթափոխվում են երկար շղթաներով։ Նման պոլիսախարիդները կառուցվածքային գործառույթներ են կատարում կենդանիների աջակցող հյուսվածքներում։ Դրանք մաշկի, ջլերի և աճառի միջբջջային նյութի մի մասն են՝ տալով նրանց ամրություն և առաձգականություն։

Որոշ պոլիսախարիդներ բջջային թաղանթների մի մասն են և ծառայում են որպես ընկալիչներ՝ թույլ տալով բջիջներին ճանաչել միմյանց և փոխազդել։

Ածխաջրեր կամ սախարիդներ. Մոնոսաքարիդներ. Դիսաքարիդներ. Պոլիսաքարիդներ. Ռիբոզա. Դեզօքսիրիբոզ. Գլյուկոզա. Ֆրուկտոզա. Գալակտոզա. Սախարոզա. Մալթոզա. Լակտոզա. Օսլա. Գլիկոգեն. Չիտին

Հարցեր

1. Ի՞նչ բաղադրություն և կառուցվածք ունեն ածխաջրերի մոլեկուլները:

2. Ո՞ր ածխաջրերն են կոչվում մոնո-, դի- և պոլիսախարիդներ:

3. Ի՞նչ գործառույթներ են կատարում ածխաջրերը կենդանի օրգանիզմներում:

Առաջադրանքներ

Վերլուծեք Նկար 6-ը «Պոլիսաքարիդների կառուցվածքային դիագրամ» և պարբերության տեքստը: Ի՞նչ ենթադրություններ կարող եք անել՝ հիմնվելով կենդանի օրգանիզմում մոլեկուլների կառուցվածքային առանձնահատկությունների և օսլայի, գլիկոգենի և բջջանյութի կատարած գործառույթների համեմատության վրա: Քննարկեք այս հարցը ձեր դասընկերների հետ:

§ 6. Լիպիդներ

1. Ինչպիսի՞ ճարպային նյութեր գիտեք:

2. Ո՞ր մթերքներն են հարուստ ճարպերով:

3. Ի՞նչ դեր ունեն ճարպերն օրգանիզմում։

Լիպիդներ(հունարենից լիպոսը- ճարպ) ճարպի նմանվող նյութերի մեծ խումբ է, որոնք չեն լուծվում ջրում: Լիպիդների մեծ մասը բաղկացած է բարձր մոլեկուլային քաշի ճարպաթթուներից և եռահիդրիկ սպիրտ գլիցերինից (նկ. 7):

Լիպիդները առկա են բոլոր բջիջներում՝ առանց բացառության՝ կատարելով հատուկ կենսաբանական գործառույթներ։

Ճարպեր- ամենապարզ և ամենատարածված լիպիդները կարևոր դեր են խաղում որպես էներգիայի աղբյուր. Օքսիդացվելիս նրանք տալիս են ավելի քան երկու անգամ ավելի շատ էներգիա, քան ածխաջրերը (38,9 կՋ՝ 1 գ ճարպը քայքայելիս)։

Բրինձ. 7. Տրիգլիցերիդի մոլեկուլի կառուցվածքը

Ճարպերը հիմնական ձևն են լիպիդների պահեստավորումվանդակի մեջ։ Ողնաշարավորների մոտ հանգստի ժամանակ բջիջների կողմից սպառվող էներգիայի մոտավորապես կեսը գալիս է ճարպերի օքսիդացումից: Ճարպերը կարող են օգտագործվել նաև որպես ջրի աղբյուր (1 գ ճարպի օքսիդացումից ստացվում է ավելի քան 1 գ ջուր): Սա հատկապես արժեքավոր է արկտիկական և անապատային կենդանիների համար, որոնք ապրում են ազատ ջրի սակավության պայմաններում։

Իրենց ցածր ջերմային հաղորդակցության շնորհիվ լիպիդները կատարում են պաշտպանիչ գործառույթներ, այսինքն՝ ծառայում են օրգանիզմների ջերմամեկուսացմանը։ Օրինակ՝ ողնաշարավորներից շատերն ունեն հստակ արտահայտված ենթամաշկային ճարպային շերտ, որը թույլ է տալիս նրանց ապրել ցուրտ կլիմայական պայմաններում, իսկ կետաձկաններում այն ​​նաև մեկ այլ դեր է խաղում՝ նպաստում է լողունակությանը:

Լիպիդները կատարում են և շինարարական գործառույթ, քանի որ ջրի մեջ դրանց անլուծելիությունը դրանք դարձնում է բջջային թաղանթների հիմնական բաղադրիչները։

Շատերը հորմոններ(օրինակ՝ մակերիկամների կեղևը, սեռական գեղձերը) լիպիդային ածանցյալներ են: Հետեւաբար, լիպիդները բնութագրվում են կարգավորող գործառույթ.

Լիպիդներ. Ճարպեր. Հորմոններ. Լիպիդների գործառույթները՝ էներգետիկ, պահեստային, պաշտպանիչ, շինարարական, կարգավորող

Հարցեր

1. Ի՞նչ նյութեր են լիպիդները:

2. Ի՞նչ կառուցվածք ունեն լիպիդների մեծ մասը:

3. Ի՞նչ գործառույթներ են կատարում լիպիդները:

4. Ո՞ր բջիջներն ու հյուսվածքներն են առավել հարուստ լիպիդներով:

Առաջադրանքներ

Պարբերության տեքստը վերլուծելուց հետո բացատրեք, թե ինչու են շատ կենդանիներ մինչև ձմեռը, և չվող ձկները՝ նախքան ձվադրելը, հակված են ավելի շատ ճարպ կուտակել: Բերե՛ք կենդանիների և բույսերի օրինակներ, որոնցում այս երևույթն առավել արտահայտված է: Արդյո՞ք ավելորդ ճարպը միշտ օգտակար է մարմնի համար: Դասարանում քննարկեք այս խնդիրը:

§ 7. Սպիտակուցների կազմը և կառուցվածքը

1. Ո՞րն է սպիտակուցների դերն օրգանիզմում:

2. Ո՞ր մթերքներն են հարուստ սպիտակուցներով:

Օրգանական նյութերի շարքում սկյուռիկներ, կամ սպիտակուցներ, ամենաբազմաթիվ, ամենատարբեր և առաջնային նշանակություն ունեցող կենսապոլիմերներն են։ Նրանք կազմում են բջջի չոր զանգվածի 50–80%-ը։

Սպիտակուցի մոլեկուլները մեծ չափերով են, այդ պատճառով էլ կոչվում են մակրոմոլեկուլներ. Բացի ածխածնից, թթվածնից, ջրածնից և ազոտից, սպիտակուցները կարող են պարունակել ծծումբ, ֆոսֆոր և երկաթ: Սպիտակուցները միմյանցից տարբերվում են մոնոմերների քանակով (հարյուրից մինչև մի քանի հազար), կազմով և հաջորդականությամբ։ Սպիտակուցի մոնոմերները ամինաթթուներ են (նկ. 8):

Սպիտակուցների անսահման բազմազանություն է ստեղծվում ընդամենը 20 ամինաթթուների տարբեր համակցություններով: Յուրաքանչյուր ամինաթթու ունի իր անունը, հատուկ կառուցվածքը և հատկությունները: իրենց ընդհանուր բանաձեւկարող է ներկայացվել հետևյալ ձևով.

Ամինաթթվի մոլեկուլը բաղկացած է երկու մասից, որոնք նույնական են բոլոր ամինաթթուներին, որոնցից մեկը հիմնական հատկություններով ամինո խումբ է (-NH 2), մյուսը՝ կարբոքսիլ խումբ (-COOH) թթվային հատկություններ. Մոլեկուլի այն մասը, որը կոչվում է ռադիկալ (R), ունի տարբեր կառուցվածք տարբեր ամինաթթուների համար: Հիմնական և թթվային խմբերի առկայությունը մեկ ամինաթթվի մոլեկուլում որոշում է դրանց բարձրությունը ռեակտիվություն. Այս խմբերի միջոցով ամինաթթուները միավորվում են՝ ձևավորելով սպիտակուցներ։ Այս դեպքում հայտնվում է ջրի մոլեկուլ, և ձևավորվում են ազատված էլեկտրոնները պեպտիդային կապ. Ահա թե ինչու են սպիտակուցները կոչվում պոլիպեպտիդներ.

Բրինձ. 8. Ամինաթթուների կառուցվածքի օրինակներ՝ սպիտակուցի մոլեկուլների մոնոմերներ

Սպիտակուցի մոլեկուլները կարող են ունենալ տարբեր տարածական կոնֆիգուրացիաներ. սպիտակուցի կառուցվածքը, և դրանց կառուցվածքում չորս մակարդակ կա կառուցվածքային կազմակերպություն(նկ. 9):

Պոլիպեպտիդային շղթայում ամինաթթուների հաջորդականությունն է առաջնային կառուցվածքըսկյուռիկ. Այն յուրահատուկ է ցանկացած սպիտակուցի համար և որոշում է դրա ձևը, հատկությունները և գործառույթները:

Սպիտակուցների մեծ մասը պոլիպեպտիդային շղթայի տարբեր ամինաթթուների մնացորդների CO և NH խմբերի միջև ջրածնային կապերի ձևավորման արդյունքում ունեն պարուրաձև ձև: Ջրածնային կապերը թույլ են, բայց միասին ապահովում են բավականին ամուր կառուցվածք։ Այս պարույրն է երկրորդական կառուցվածքսկյուռիկ.

Երրորդական կառուցվածք– պոլիպեպտիդային շղթայի եռաչափ տարածական «փաթեթավորում»: Արդյունքը տարօրինակ, բայց հատուկ կոնֆիգուրացիա է յուրաքանչյուր սպիտակուցի համար. գնդիկ. Երրորդական կառուցվածքի ամրությունը ապահովվում է տարբեր կապերով, որոնք առաջանում են ամինաթթուների ռադիկալների միջև։

Բրինձ. 9. Սպիտակուցի մոլեկուլի կառուցվածքի սխեման՝ I, II, III, IV – առաջնային, երկրորդային, երրորդային, չորրորդական կառուցվածքներ.

Չորրորդական կառուցվածքբնորոշ չէ բոլոր սպիտակուցներին: Այն առաջանում է երրորդական կառուցվածքով մի քանի մակրոմոլեկուլների միացման արդյունքում բարդ համալիրի մեջ։ Օրինակ, մարդու արյան հեմոգլոբինը չորս սպիտակուցային մակրոմոլեկուլների համալիր է (նկ. 10):

Սպիտակուցի մոլեկուլների կառուցվածքի այս բարդությունը կապված է այս կենսապոլիմերներին բնորոշ գործառույթների բազմազանության հետ:

Սպիտակուցի բնական կառուցվածքի խախտումը կոչվում է denaturation(նկ. 11): Այն կարող է առաջանալ ջերմաստիճանի ազդեցության տակ, քիմիական նյութեր, ճառագայթային էներգիա և այլ գործոններ։ Թույլ ազդեցությամբ քայքայվում է միայն չորրորդական կառուցվածքը, ավելի ուժեղ հարվածով՝ երրորդականը, իսկ հետո երկրորդականը, իսկ սպիտակուցը մնում է պոլիպեպտիդային շղթայի տեսքով։

Բրինձ. 10. Հեմոգլոբինի մոլեկուլի կառուցվածքի սխեման

Այս գործընթացը մասամբ շրջելի է. եթե առաջնային կառուցվածքը չի քայքայվում, ապա դենատուրացված սպիտակուցը կարողանում է վերականգնել իր կառուցվածքը։ Դրանից բխում է, որ սպիտակուցի մակրոմոլեկուլի բոլոր կառուցվածքային առանձնահատկությունները որոշվում են նրա առաջնային կառուցվածքով։

Բացառությամբ պարզ սպիտակուցներ, բաղկացած միայն ամինաթթուներից, կան նաև բարդ սպիտակուցներ, որը կարող է ներառել ածխաջրեր ( գլիկոպրոտեիններ), ճարպեր ( լիպոպրոտեիններ), նուկլեինաթթուներ ( նուկլեոպրոտեիններ) և այլն:

Սպիտակուցների դերը բջջի կյանքում հսկայական է։ Ժամանակակից կենսաբանությունցույց տվեց, որ օրգանիզմների միջև նմանություններն ու տարբերությունները, ի վերջո, որոշվում են սպիտակուցների հավաքածուով: Որքան ավելի մոտ են օրգանիզմները միմյանց համակարգված դիրքում, այնքան ավելի նման են նրանց սպիտակուցները:

Բրինձ. 11. Սպիտակուցների դենատուրացիա

Սպիտակուցներ կամ սպիտակուցներ. Պարզ և բարդ սպիտակուցներ. Ամինաթթուներ. Պոլիպեպտիդ. Սպիտակուցների առաջնային, երկրորդային, երրորդային և չորրորդական կառուցվածքները

Հարցեր

1. Ո՞ր նյութերն են կոչվում սպիտակուցներ կամ սպիտակուցներ:

2. Ո՞րն է սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքը:

3. Ինչպե՞ս են առաջանում երկրորդական, երրորդային և չորրորդական սպիտակուցային կառուցվածքները:

4. Ի՞նչ է սպիտակուցի դենատուրացիան:

5. Ինչի՞ հիման վրա են սպիտակուցները բաժանվում պարզի և բարդի:

Առաջադրանքներ

Գիտեք, որ հավի ձվի սպիտակուցը հիմնականում բաղկացած է սպիտակուցներից։ Մտածեք, թե ինչով է բացատրվում խաշած ձվի սպիտակուցի կառուցվածքի փոփոխությունը: Բերեք այլ օրինակներ, որոնք գիտեք, թե որտեղ կարող է փոխվել սպիտակուցի կառուցվածքը:

§ 8. Սպիտակուցների գործառույթները

1. Ի՞նչ ֆունկցիա են կատարում ածխաջրերը:

2. Սպիտակուցների ի՞նչ գործառույթներ գիտեք:

Սպիտակուցները կատարում են չափազանց կարևոր և բազմազան գործառույթներ։ Դա հնարավոր է հիմնականում հենց սպիտակուցների ձևերի և կազմի բազմազանության շնորհիվ:

Սպիտակուցի մոլեկուլների կարևորագույն գործառույթներից է շինարարություն (պլաստիկ) Սպիտակուցները բոլոր բջջային թաղանթների և բջջային օրգանելների մի մասն են: Արյան անոթների, աճառի, ջլերի, մազերի և եղունգների պատերը հիմնականում բաղկացած են սպիտակուցից։

Մեծ նշանակություն ունի կատալիտիկ, կամ ֆերմենտային, սպիտակուցային ֆունկցիա. Հատուկ սպիտակուցներ՝ ֆերմենտները ունակ են արագացնել կենսաքիմիական ռեակցիաները բջիջներում տասնյակ և հարյուրավոր միլիոնավոր անգամներ: Հայտնի է մոտ հազար ֆերմենտ։ Յուրաքանչյուր ռեակցիա կատալիզացվում է հատուկ ֆերմենտի կողմից: Այս մասին ավելին կիմանաք ստորև:

Շարժիչի գործառույթկատարել հատուկ կծկվող սպիտակուցներ: Դրանց շնորհիվ նախակենդանիներում շարժվում են թարթիչները և դրոշակները, բջիջների բաժանման ժամանակ շարժվում են քրոմոսոմները, բազմաբջիջ օրգանիզմներում մկանները կծկվում են, իսկ կենդանի օրգանիզմների շարժումների այլ տեսակներ բարելավվում են։

Դա կարեւոր է տրանսպորտային գործառույթսպիտակուցներ. Այսպիսով, հեմոգլոբինը թթվածինը տեղափոխում է թոքերից այլ հյուսվածքների և օրգանների բջիջներ: Մկաններում, բացի հեմոգլոբինից, կա մեկ այլ գազափոխադրող սպիտակուց՝ միոգլոբին։ Շիճուկի սպիտակուցները նպաստում են կենսաբանորեն բազմազան լիպիդների և ճարպաթթուների տեղափոխմանը ակտիվ նյութեր. Տրանսպորտային սպիտակուցները բջիջների արտաքին թաղանթում տարբեր նյութեր են տեղափոխում շրջակա միջավայրից ցիտոպլազմա:

Հատուկ սպիտակուցներ կատարում են պաշտպանիչ գործառույթ. Նրանք պաշտպանում են մարմինը օտար սպիտակուցների և միկրոօրգանիզմների ներխուժումից և վնասից: Այսպիսով, լիմֆոցիտների կողմից արտադրված հակամարմինները արգելափակում են օտար սպիտակուցները. ֆիբրինը և թրոմբինը պաշտպանում են մարմինը արյան կորստից:

Կարգավորող գործառույթսպիտակուցներին բնորոշ - հորմոններ. Նրանք արյան և բջիջների մեջ պահպանում են նյութերի մշտական ​​կոնցենտրացիաներ, մասնակցում են աճի, վերարտադրության և այլ կենսական գործընթացներին։ Օրինակ՝ ինսուլինը կարգավորում է արյան շաքարը։

Սպիտակուցները նույնպես ունեն ազդանշանային գործառույթ. Բջջային թաղանթը պարունակում է սպիտակուցներ, որոնք կարող են փոխել իրենց երրորդական կառուցվածքը՝ ի պատասխան շրջակա միջավայրի գործոնների: Ահա թե ինչպես են ազդանշաններ ստանում արտաքին միջավայրից և տեղեկատվությունը փոխանցվում բջիջ:

Սպիտակուցները կարող են կատարել էներգիայի գործառույթ, լինելով բջջի էներգիայի աղբյուրներից մեկը։ Երբ 1 գ սպիտակուցը ամբողջությամբ տրոհվում է վերջնական արտադրանքի, 17,6 կՋ էներգիա է անջատվում։ Այնուամենայնիվ, սպիտակուցները չափազանց հազվադեպ են օգտագործվում որպես էներգիայի աղբյուր: Ամինաթթուները, որոնք ազատվում են սպիտակուցի մոլեկուլների քայքայման ժամանակ, օգտագործվում են նոր սպիտակուցներ ստեղծելու համար:

Սպիտակուցների գործառույթները՝ շինարարական, շարժիչ, տրանսպորտային, պաշտպանիչ, կարգավորող, ազդանշանային, էներգիա, կատալիտիկ։ Հորմոն. Ֆերմենտ

Հարցեր

1. Ինչո՞վ է բացատրվում սպիտակուցի ֆունկցիաների բազմազանությունը:

2. Սպիտակուցների ի՞նչ գործառույթներ գիտեք:

3. Ի՞նչ դեր են խաղում հորմոնային սպիտակուցները:

4. Ի՞նչ ֆունկցիա են կատարում ֆերմենտային սպիտակուցները:

5. Ինչու՞ են սպիտակուցները հազվադեպ օգտագործվում որպես էներգիայի աղբյուր:

§ 9. Նուկլեինաթթուներ

1. Ո՞րն է բջջի միջուկի դերը:

2. Ո՞ր բջջի օրգանելների հետ է կապված ժառանգական հատկանիշների փոխանցումը:

3. Ո՞ր նյութերն են կոչվում թթուներ:

Նուկլեինաթթուներ(լատ. միջուկ– կորիզ) առաջին անգամ հայտնաբերվել են լեյկոցիտների միջուկներում: Հետագայում պարզվեց, որ նուկլեինաթթուները պարունակվում են բոլոր բջիջներում, ոչ միայն միջուկում, այլև ցիտոպլազմում և տարբեր օրգանելներում։

Գոյություն ունեն երկու տեսակի նուկլեինաթթուներ. դեզօքսիռիբոնուկլեին(կրճատ ԴՆԹ) Եվ ռիբոնուկլեին(կրճատ ՌՆԹ) Անվանումների տարբերությունը բացատրվում է նրանով, որ ԴՆԹ-ի մոլեկուլը պարունակում է ածխաջրեր դեզօքսիրիբոզ, իսկ ՌՆԹ մոլեկուլն է ռիբոզա.

Նուկլեինաթթուները կենսապոլիմերներ են, որոնք բաղկացած են մոնոմերներից. նուկլեոտիդներ. Նմանատիպ կառուցվածք ունեն ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի նուկլեոտիդային մոնոմերները։

Յուրաքանչյուր նուկլեոտիդ բաղկացած է երեք բաղադրիչներից, որոնք կապված են ամուր քիմիական կապերով։ Սա ազոտային հիմք, ածխաջրածին(ռիբոզ կամ դեզօքսիրիբոզ) և ֆոսֆորաթթվի մնացորդ(նկ. 12):

մաս ԴՆԹ մոլեկուլներԱզոտային հիմքերի չորս տեսակ կա. ադենին, գուանին, ցիտոզինկամ տիմին. Նրանք որոշում են համապատասխան նուկլեոտիդների անվանումները՝ ադենիլ (A), գուանիլ (G), ցիտիդիլ (C) և թիմիդիլ (T) (նկ. 13)։

Բրինձ. 12. Նուկլեոտիդների կառուցվածքի սխեման՝ ԴՆԹ (A) և ՌՆԹ (B) մոնոմերներ.

Յուրաքանչյուր ԴՆԹ շղթա մի քանի տասնյակ հազար նուկլեոտիդներից բաղկացած պոլինուկլեոտիդ է:

ԴՆԹ-ի մոլեկուլն ունի բարդ կառուցվածք. Այն բաղկացած է երկու պարուրաձև ոլորված շղթաներից, որոնք իրենց ամբողջ երկարությամբ միացված են միմյանց ջրածնային կապերով։ Այս կառուցվածքը, որը բնորոշ է միայն ԴՆԹ-ի մոլեկուլներին, կոչվում է կրկնակի խխունջ.

Բրինձ. 13. ԴՆԹ նուկլեոտիդներ

Բրինձ. 14. Նուկլեոտիդների կոմպլեմենտար միացում

Երբ ձևավորվում է ԴՆԹ կրկնակի խխունջ, մի շղթայի ազոտային հիմքերը դասավորվում են մյուսի ազոտային հիմքերի դեմ խիստ սահմանված կարգով: Այս դեպքում բացահայտվում է մի կարևոր օրինաչափություն՝ մեկ այլ շղթայի թիմինը միշտ գտնվում է մի շղթայի ադենինի հակառակ կողմում, ցիտոսինը՝ գուանինի դիմաց և հակառակը։ Սա բացատրվում է նրանով, որ ադենին և թիմին նուկլեոտիդային զույգերը, ինչպես նաև գուանինը և ցիտոսինը խստորեն համապատասխանում են միմյանց և փոխլրացնող են, կամ. փոխլրացնող(լատ. լրացնող- լրացում), միմյանց: Եվ օրինաչափությունն ինքնին կոչվում է փոխլրացման սկզբունքը. Այս դեպքում ադենինի և թիմինի միջև միշտ առաջանում է երկու ջրածնային կապ, իսկ գուանինի և ցիտոզինի միջև՝ երեքը (նկ. 14):

Հետևաբար, ցանկացած օրգանիզմում ադենիլ նուկլեոտիդների թիվը հավասար է թիմիդիլ նուկլեոտիդների թվին, իսկ գուանիլ նուկլեոտիդների թիվը հավասար է ցիտիդիլ նուկլեոտիդների թվին։ Իմանալով ԴՆԹ-ի մեկ շղթայում նուկլեոտիդների հաջորդականությունը՝ փոխլրացման սկզբունքը կարող է օգտագործվել մեկ այլ շղթայում նուկլեոտիդների հերթականությունը հաստատելու համար։

Չորս տեսակի նուկլեոտիդների օգնությամբ ԴՆԹ-ն գրանցում է մարմնի մասին ողջ տեղեկատվությունը, որը փոխանցվում է հաջորդ սերունդներին։ Այսինքն՝ ԴՆԹ-ն ժառանգական տեղեկատվության կրողն է։

ԴՆԹ-ի մոլեկուլները հիմնականում հայտնաբերվում են բջիջների միջուկներում, սակայն փոքր քանակություններ՝ միտոքոնդրիումներում և պլաստիդներում։

ՌՆԹ մոլեկուլը, ի տարբերություն ԴՆԹ-ի մոլեկուլի, պոլիմեր է, որը բաղկացած է շատ ավելի փոքր չափերի մեկ շղթայից։

ՌՆԹ մոնոմերները նուկլեոտիդներ են, որոնք բաղկացած են ռիբոզից, ֆոսֆորաթթվի մնացորդից և չորս ազոտային հիմքերից մեկից։ Երեք ազոտային հիմքերը՝ ադենինը, գուանինը և ցիտոզինը, նույնն են, ինչ ԴՆԹ-ում, իսկ չորրորդը՝ ուրացիլ.

ՌՆԹ պոլիմերի ձևավորումը տեղի է ունենում ռիբոզի և հարևան նուկլեոտիդների ֆոսֆորաթթվի մնացորդի միջև կովալենտային կապերի միջոցով:

Գոյություն ունի ՌՆԹ-ի երեք տեսակ, որոնք տարբերվում են կառուցվածքով, մոլեկուլային չափերով, բջջում տեղակայմամբ և կատարվող գործառույթներով։

Ռիբոսոմային ՌՆԹ (rRNA) մաս են կազմում ռիբոսոմների և մասնակցում են դրանց ակտիվ կենտրոնների ձևավորմանը, որտեղ տեղի է ունենում սպիտակուցի կենսասինթեզի գործընթացը։

Տրանսֆերային ՌՆԹ (tRNA) - ամենափոքրը չափերով - ամինաթթուները տեղափոխում է սպիտակուցի սինթեզի վայր:

Տեղեկություն, կամ կաղապար, ՌՆԹ (mRNA) սինթեզվում են ԴՆԹ-ի մոլեկուլի շղթաներից մեկի հատվածի վրա և սպիտակուցի կառուցվածքի մասին տեղեկատվությունը փոխանցում են բջջի միջուկից դեպի ռիբոսոմներ, որտեղ այդ տեղեկությունն իրականացվում է։

Այսպիսով, ՌՆԹ-ի տարբեր տեսակներ ներկայացնում են մեկ ֆունկցիոնալ համակարգ, որն ուղղված է ժառանգական տեղեկատվության ներդրմանը սպիտակուցների սինթեզի միջոցով:

ՌՆԹ-ի մոլեկուլները հայտնաբերվում են բջջի միջուկում, ցիտոպլազմում, ռիբոսոմներում, միտոքոնդրիումներում և պլաստիդներում:

Նուկլեինաթթու. Դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու կամ ԴՆԹ: Ռիբոնուկլեինաթթու կամ ՌՆԹ: Ազոտային հիմքեր՝ ադենին, գուանին, ցիտոզին, թիմին, ուրացիլ, նուկլեոտիդ։ Կրկնակի պարույր. Կոմպլեմենտարություն. Տրանսֆերային ՌՆԹ (tRNA): Ռիբոսոմային ՌՆԹ (rRNA): Մեսսենջեր ՌՆԹ (mRNA)

Հարցեր

1. Ինչպիսի՞ն է նուկլեոտիդի կառուցվածքը:

2. Ինչպիսի՞ն է ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կառուցվածքը:

3. Ո՞րն է փոխլրացման սկզբունքը:

4. Ի՞նչ նմանություններ և տարբերություններ կան ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի մոլեկուլների կառուցվածքում:

5. ՌՆԹ-ի մոլեկուլների ի՞նչ տեսակներ գիտեք: Որո՞նք են նրանց գործառույթները:

Առաջադրանքներ

1. Ուրվագծեք ձեր պարբերությունը:

2. Գիտնականները պարզել են, որ ԴՆԹ-ի շղթայի բեկորն ունի հետևյալ բաղադրությունը՝ C-G G A A A T T C C. Կոմպլեմենտարության սկզբունքով լրացրեք երկրորդ շղթան:

3. Հետազոտության ընթացքում պարզվել է, որ ուսումնասիրվող ԴՆԹ-ի մոլեկուլում ադենինները կազմում են 26%-ը. ընդհանուր թիվըազոտային հիմքեր. Հաշվե՛ք այս մոլեկուլում այլ ազոտային հիմքերի քանակը:

Նայիր արմատին.
Կոզմա Պրուտկով

Ո՞ր քիմիական տարրերն են կազմում կենդանի բջիջը: Ի՞նչ դեր են խաղում շաքարներն ու լիպիդները: Ինչպե՞ս են կառուցված սպիտակուցները և ինչպե՞ս են դրանց մոլեկուլները ձեռք բերում որոշակի տարածական ձև: Ի՞նչ են ֆերմենտները և ինչպե՞ս են դրանք ճանաչում իրենց սուբստրատները: Ինչպիսի՞ն է ՌՆԹ-ի և ԴՆԹ-ի մոլեկուլների կառուցվածքը: ԴՆԹ-ի մոլեկուլի ո՞ր հատկանիշներն են թույլ տալիս նրան խաղալ գենետիկ տեղեկատվության կրողի դերը:

Դաս-դասախոսություն

ԿԵՆԴԱՆԻ ԷՆԵՐԻ ՄՈԼԵԿՈՒԼԱՅԻՆ ԵՎ ՄՈԼԵԿՈՒԼԱՅԻՆ ԿԱԶՄԸ. Կենդանի համակարգերի հետ մեր ծանոթությունը սկսում ենք մոլեկուլային գենետիկ մակարդակից։ Սա մոլեկուլների մակարդակն է, որոնք կազմում են կենդանի օրգանիզմների բջիջների կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ հիմքը:

Ռետրովիրուս. Վիրուսները ցուցադրում են զարմանալի երկրաչափական ձևեր:

Հիշենք, որ ներառված բոլոր հայտնի տարրերից Պարբերական աղյուսակԴ.Ի.Մենդելեևի մոտ 80-ը հայտնաբերվել է կենդանի խցում, ընդ որում, նրանց թվում չկա որևէ մեկը, որը բացակայում է անշունչ բնության մեջ։ Սա կենդանի և անշունչ բնության ընդհանրության ապացույցներից մեկն է։

Բջջի զանգվածի ավելի քան 90%-ը կազմված է ածխածնից, ջրածնից, ազոտից և թթվածնից։ Ծծումբը, ֆոսֆորը, կալիումը, նատրիումը, կալցիումը, մագնեզիումը, երկաթը և քլորը հայտնաբերվում են բջջում շատ ավելի փոքր քանակությամբ: Մնացած բոլոր տարրերը (ցինկ, պղինձ, յոդ, ֆտոր, կոբալտ, մանգան և այլն) միասին կազմում են բջջի զանգվածի 0,02%-ից ոչ ավելին։ Դրա համար էլ դրանք կոչվում են միկրոտարրեր։ Միկրոէլեմենտները հորմոնների, ֆերմենտների և վիտամինների մի մասն են, այսինքն՝ բարձր կենսաբանական ակտիվություն ունեցող միացություններ։

Օրինակ՝ օրգանիզմում յոդի պակասը, որն անհրաժեշտ է վահանաձև գեղձի հորմոնի՝ թիրոքսինի արտադրության համար, հանգեցնում է այս հորմոնի արտադրության նվազմանը և, որպես հետևանք, լուրջ հիվանդությունների, այդ թվում՝ կրետինիզմի զարգացմանը։

Բջիջների պարունակության մեծ մասը ջուր է: Շատ նյութեր մտնում կամ դուրս են գալիս բջիջից ջրային լուծույթների տեսքով, ներբջջային ռեակցիաների մեծ մասը տեղի է ունենում նաև ջրային միջավայրում: Ավելին, ջուրն ուղղակիորեն ներգրավված է մի շարք քիմիական ռեակցիաներ, ստացված միացություններին նվիրաբերելով H + կամ OH - իոններ։ Իր բարձր ջերմային հզորության շնորհիվ ջուրը կայունացնում է ջերմաստիճանը բջիջի ներսում՝ դարձնելով այն ավելի քիչ կախված բջիջը շրջապատող միջավայրի ջերմաստիճանի տատանումներից:

Բացի ջրից, որը կազմում է բջջի ծավալի 70%-ը, այն պարունակում է նաև օրգանական նյութեր՝ ածխածնային միացություններ։ Դրանց թվում կան մինչև 30 ածխածնի ատոմ պարունակող փոքր մոլեկուլներ և մակրոմոլեկուլներ։ Առաջինները ներառում են պարզ շաքարներ (մոնոսաքարիդներ), լիպիդներ, ամինաթթուներ և նուկլեոտիդներ: Նրանք ծառայում են որպես կառուցվածքային բաղադրիչներ մակրոմոլեկուլների կառուցման համար, և բացի այդ, նրանք կարևոր դեր են խաղում կենդանի բջջի նյութափոխանակության գործընթացներում և էներգիայում:

Եվ այնուամենայնիվ, մոլեկուլային մակարդակում կյանքի հիմքը սպիտակուցներն ու նուկլեինաթթուներն են, որոնք մենք ավելի մանրամասն կքննարկենք։

Ամինաթթուներ և սպիտակուցներ. Սկյուռներն առանձնահատուկ դեր ունեն կենդանի բնության մեջ։ Նրանք ծառայում են որպես բջջի շինանյութ, և բջիջներում տեղի ունեցող գործընթացներից գրեթե ոչ մեկը չի կարող տեղի ունենալ առանց նրանց մասնակցության:

Սպիտակուցի մոլեկուլը ամինաթթուների շղթա է, և նման շղթայի օղակների թիվը կարող է տատանվել տասնյակից մինչև մի քանի հազար: Հարակից ամինաթթուները կապված են միմյանց հետ հատուկ տեսակ քիմիական կապ, որը կոչվում է պեպտիդ. Այս կապը ձևավորվում է սպիտակուցի սինթեզի գործընթացում, երբ մեկ ամինաթթվի կարբոքսիլ խումբը կապվում է մեկ այլ ամինաթթվի հարակից ամինախմբի հետ (նկ. 32):

Բրինձ. 32. Պեպտիդային կապ

Բոլոր 20 տեսակի ամինաթթուները մասնակցում են սպիտակուցների կառուցմանը։ Այնուամենայնիվ, սպիտակուցային շղթայում դրանց փոփոխության կարգը շատ տարբեր է, ինչը հնարավորություն է ստեղծում հսկայական քանակությամբ համակցությունների և, հետևաբար, բազմաթիվ տեսակի սպիտակուցային մոլեկուլների կառուցման համար: Պետք է նշել, որ միայն բույսերն են կարողանում սինթեզել բոլոր 20 ամինաթթուները, որոնք անհրաժեշտ են սպիտակուցներ կառուցելու համար։ Կենդանիները բույսեր ուտելով ստանում են մի շարք ամինաթթուներ, որոնք կոչվում են էական ամինաթթուներ։

Սպիտակուցի մոլեկուլում ամինաթթուների հաջորդականությունը նշվում է որպես առաջնային կառուցվածքըսկյուռ (նկ. 33): Այնտեղ կան նաեւ երկրորդական կառուցվածքսպիտակուց, որը հասկացվում է որպես ամինաթթուների շղթայի առանձին բեկորների տարածական դասավորության բնույթ։ Երկրորդական կառուցվածքում սպիտակուցի մոլեկուլի հատվածները նման են խխունջների կամ ծալված շերտերի: Դրանց առաջացման գործում կարևոր դեր են խաղում տարբեր ամինաթթուների պեպտիդային կապերի (-N-H...0=C-) թթվածնի և ջրածնի միջև հաստատված ջրածնային կապերը։

Բրինձ. 33. Սպիտակուցի կառուցվածքը

Տակ երրորդական կառուցվածքըսպիտակուցը վերաբերում է ամբողջ ամինաթթուների շղթայի տարածական դասավորությանը:

Երրորդային կառուցվածքը անմիջականորեն կապված է սպիտակուցի մոլեկուլի ձևի վրա, որը կարող է լինել թելի կամ կլոր: Վերջին դեպքում մոլեկուլը ծալվում է այնպես, որ նրա հիդրոֆոբ շրջանները ներսում են, իսկ բևեռային հիդրոֆիլ խմբերը՝ մակերեսին։ Ստացված տարածական կառուցվածքը կոչվում է գնդիկ.

Վերջապես, որոշ սպիտակուցներ կարող են պարունակել մի քանի գնդիկներ, որոնցից յուրաքանչյուրը ձևավորվում է ամինաթթուների անկախ շղթայով։ Մի քանի գլոբուլների համադրությունը մեկ համալիրի մեջ նշվում է տերմինով չորրորդական կառուցվածքսկյուռիկ. Օրինակ, հեմոգլոբինի սպիտակուցի մոլեկուլը բաղկացած է չորս գնդիկներից, որոնք պարունակում են ոչ սպիտակուցային մաս՝ հեմ։

Սպիտակուցի մոլեկուլն ունակ է ինքնակազմակերպվել բարդ տարածական կառուցվածքի մեջ, որի կոնֆիգուրացիան հատուկ է և որոշվում է ամինաթթուների հաջորդականությամբ, այսինքն՝ սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքով։

Ինքնակազմակերպումը մեկն է եզակի հատկություններսպիտակուցներ, որոնք ընկած են նրանց կատարած բազմաթիվ գործառույթների հիմքում: Մասնավորապես, սեփական ֆերմենտների (կենսաբանական կատալիզատորների) կողմից ճանաչման մեխանիզմը հիմնված է սպիտակուցի մոլեկուլի տարածական կառուցվածքի առանձնահատկությունների վրա։ սուբստրատ, այսինքն՝ մոլեկուլ, որը ֆերմենտի հետ փոխազդելուց հետո ենթարկվում է որոշակի քիմիական փոխակերպումների և վերածվում. արտադրանք.

Ֆերմենտները սպիտակուցներ են, որոնց մոլեկուլի որոշակի մասը կազմում է ակտիվ կենտրոնը։ Այն կապում է տվյալ ֆերմենտին հատուկ սուբստրատը և այն վերածում արտադրանքի: Այս դեպքում ֆերմենտը կարողանում է տարբերել իր սուբստրատը յուրաքանչյուր ֆերմենտի համար հատուկ ակտիվ կենտրոնի հատուկ տարածական կոնֆիգուրացիայի շնորհիվ: Դուք կարող եք պատկերացնել, որ սուբստրատը համապատասխանում է ֆերմենտին, ինչպես կողպեքի բանալին:

Դուք համոզված եք, որ սպիտակուցի բոլոր հատկությունները հիմնված են նրա առաջնային կառուցվածքի վրա՝ մոլեկուլում ամինաթթուների հաջորդականության վրա։ Այն կարելի է համեմատել մի բառի հետ, որը գրված է 20 ամինաթթու տառերից բաղկացած այբուբենով։ Եվ եթե կան բառեր, ապա կարող է լինել մի ծածկագիր, որով այս բառերը կարող են կոդավորվել: Ինչպե՞ս: Նուկլեինաթթուների կառուցվածքին ծանոթանալը կօգնի պատասխանել այս հարցին:

ՆՈՒԿԼԵՈՏԻԴՆԵՐ ԵՎ ՆՈՒԿԼԵԻՆԹԹՈՒՆԵՐ. Նուկլեոտիդները բաղկացած են ազոտ պարունակող ցիկլային միացությունից (ազոտային հիմք), հինգ ածխածնային շաքարից և ֆոսֆորաթթվի մնացորդից։ Դրանցից կառուցվում են նուկլեինաթթվի մակրոմոլեկուլներ։

Մոլեկուլների կազմը ՌՆԹ(ռիբոնուկլեինաթթու) ներառում է նուկլեոտիդներ, որոնք կառուցված են շաքարի ռիբոզի վրա և պարունակում են ադենին (A), գուանին (G), ցիտոզին (C) և ուրացիլ (U) որպես ազոտային հիմքեր։ Նուկլեոտիդներ, որոնք կազմում են մոլեկուլ ԴՆԹ(դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու), պարունակում են դեզօքսիրիբոզ, իսկ ուրացիլի փոխարեն՝ թիմին (T):

ԴՆԹ-ի (ՌՆԹ) մոլեկուլում նուկլեոտիդների միմյանց հետ կապը տեղի է ունենում մի նուկլեոտիդի ֆոսֆորի մնացորդի միացման պատճառով մյուսի դեզօքսիրիբոզի (ռիբոզայի) հետ (նկ. 34):

Բրինձ. 34. ԴՆԹ-ի մոլեկուլի շղթայի կազմը և կառուցվածքը

ԴՆԹ-ի մոլեկուլների բաղադրության ուսումնասիրությունների ընթացքում պարզվել է, որ դրանցից յուրաքանչյուրում ադենինի ազոտային հիմքերի (A) թիվը հավասար է թիմինի (T), իսկ գուանինի (G) թվին. ցիտոզինի քանակին (C): Այս հայտնագործությունը նախապայման ծառայեց 1953 թվականին Ջ.

Ըստ այս մոդելի՝ ԴՆԹ-ի մոլեկուլը բաղկացած է երկու շղթայից, որոնք ծալված են աջակողմյան պարույրի մեջ (նկ. 35):

Բրինձ. 35. ԴՆԹ կառուցվածքի մոդել

Յուրաքանչյուր շղթա պարունակում է նուկլեոտիդների հաջորդականություն, որը խստորեն համապատասխանում է (կոմպլեմենտար) մյուս շղթայի հաջորդականությանը։ Այս համապատասխանությունը ձեռք է բերվում ջրածնային կապերի առկայությամբ երկու շղթաների ազոտային հիմքերի միջև, որոնք ուղղված են միմյանց՝ A և T կամ G և C:

Ազոտային հիմքերի այլ զույգերի միջև հաղորդակցությունն անհնար է, քանի որ ազոտային հիմքերի մոլեկուլների տարածական կառուցվածքն այնպիսին է, որ միայն A-ն և T-ն, ինչպես նաև G-ն և C-ն կարող են այնքան մոտենալ միմյանց, որպեսզի միմյանց հետ ջրածնային կապեր ձևավորեն:

ԴՆԹ-ի ամենակարևոր հատկանիշը դրա ինքնակրկնօրինակման հնարավորությունն է. վերօրինակման, որն իրականացվում է մի խումբ ֆերմենտների մասնակցությամբ (նկ. 36)։

Բրինձ. 36. ԴՆԹ-ի վերարտադրման սխեմա

Որոշակի հատվածներում, ներառյալ ծայրերից մեկում, կրկնակի շղթա պարուրաձև ԴՆԹ-ի մոլեկուլը, շղթաների միջև ջրածնային կապերը կոտրված են: Նրանք բաժանվում են և լիցքաթափվում:

Այս գործընթացը աստիճանաբար վերցնում է ամբողջ մոլեկուլը: Քանի որ մայր մոլեկուլի շղթաները շեղվում են դրանց վրա, ինչպես մատրիցայի վրա, գոյություն ունեցողներից միջավայրըկառուցվում են նուկլեոտիդներ, դուստր շղթաներ։ Նոր շղթայի հավաքումն ընթանում է փոխլրացման սկզբունքով. յուրաքանչյուր A-ի դեմ կա T, G-ի դեմ և այլն: Արդյունքում ստացվում է ԴՆԹ-ի երկու նոր մոլեկուլ, որոնցից յուրաքանչյուրին մնում է մեկ շղթա: սկզբնական ԴՆԹ մոլեկուլը, իսկ երկրորդը նոր է: Այս դեպքում կրկնօրինակման ժամանակ ձևավորված ԴՆԹ-ի երկու մոլեկուլները նույնական են սկզբնականին:

ԴՆԹ-ի մոլեկուլի ինքնապատճենման ունակությունը հիմք է հանդիսանում կենդանի օրգանիզմների կողմից ժառանգական տեղեկատվության փոխանցման համար։ ԴՆԹ-ի մոլեկուլում նուկլեոտիդային հիմքերի հաջորդականությունը ծառայում է որպես կոդ, որը կոդավորում է տեղեկատվությունը մարմնի գործունեության համար անհրաժեշտ սպիտակուցների մասին:

Ի տարբերություն ԴՆԹ-ի՝ ՌՆԹ-ի մոլեկուլը բաղկացած է մեկ պոլինուկլեոտիդային շղթայից։ Գոյություն ունեն ՌՆԹ-ի մի քանի տեսակներ, որոնք տարբեր գործառույթներ են կատարում բջջում։ ԴՆԹ-ի շղթայի մի հատվածի ՌՆԹ պատճենը կոչվում է տեղեկատվություն կամ սուրհանդակ ՌՆԹ(mRNA) և միջնորդի դեր է խաղում գենետիկական տեղեկատվության փոխանցման գործում ԴՆԹ-ից բջիջների կառուցվածքներ, որոնք սինթեզում են սպիտակուցը՝ ռիբոսոմները: Բացի այդ, բջիջը պարունակում է ռիբոսոմային ՌՆԹ(rRNA), որը սպիտակուցների հետ միասին կազմում է ռիբոսոմներ, փոխանցման ՌՆԹ(tRNA), ամինաթթուների տեղափոխումը սպիտակուցի սինթեզի վայր և մի քանի այլ:

ԴՆԹ-ի մոլեկուլը բաղկացած է պարույրի մեջ ոլորված նուկլեոտիդների երկու կոմպլեմենտար շղթաներից, որոնք իրար են պահում ջրածնային կապերով։ ձևավորելով Ա-ԹԵվ G-C զույգերհիմքերը. ԴՆԹ-ի շղթայի նուկլեոտիդային հաջորդականությունը ծառայում է որպես կոդ, որը կոդավորում է գենետիկական տեղեկատվությունը: Այս տեղեկատվության վերծանումն իրականացվում է ՌՆԹ մոլեկուլների մասնակցությամբ։ ԴՆԹ-ի ինքնապատճենման (կրկնօրինակման) ունակությունը ապահովում է կենդանի բնության մեջ գենետիկ տեղեկատվության փոխանցման հնարավորություն։

• Ինչու են սպիտակուցները կոչվում կյանքի մոլեկուլներ:
• Ո՞րն է դերը տարածական կառույցներսպիտակուցներ բջջային կյանքի գործընթացներում:
• Ո՞ր սկզբունքն է ընկած ԴՆԹ-ի վերարտադրության գործընթացների հիմքում:

Հարց 1. Ի՞նչ գործընթացներ են ուսումնասիրում գիտնականները մոլեկուլային մակարդակում:
Մոլեկուլային մակարդակում ուսումնասիրվում են օրգանիզմի կյանքի կարեւորագույն գործընթացները՝ նրա աճն ու զարգացումը, նյութափոխանակությունն ու էներգիայի փոխակերպումը, ժառանգական տեղեկատվության պահպանումն ու փոխանցումը, փոփոխականությունը։ Տարրական միավորմոլեկուլային մակարդակում գենը ծառայում է որպես նուկլեինաթթվի մոլեկուլի բեկոր, որում որակական և քանակական իմաստով գրանցվում է որոշակի քանակությամբ կենսաբանական տեղեկատվություն։

Հարց 2. Ո՞ր տարրերն են գերակշռում կենդանի օրգանիզմների բաղադրության մեջ:
Կենդանի օրգանիզմը պարունակում է ավելի քան 70-80 քիմիական տարր, սակայն գերակշռում են ածխածինը, թթվածինը, ջրածինը, ազոտը և ֆոսֆորը։

Հարց 3. Ինչո՞ւ են սպիտակուցների, նուկլեինաթթուների, ածխաջրերի և լիպիդների մոլեկուլները միայն բջջում համարվում կենսապոլիմերներ:
Սպիտակուցների, նուկլեինաթթուների, ածխաջրերի և լիպիդների մոլեկուլները պոլիմերներ են, քանի որ դրանք բաղկացած են կրկնվող մոնոմերներից: Բայց միայն կենդանի համակարգում (բջջ, օրգանիզմ) այդ նյութերը դրսևորում են իրենց կենսաբանական էությունը՝ ունենալով մի շարք առանձնահատուկ հատկություններ և կատարելով շատ կարևոր գործառույթներ։ Ուստի կենդանի համակարգերում նման նյութերը կոչվում են բիոպոլիմերներ։ Կենդանի համակարգից դուրս այս նյութերը կորցնում են իրենց կենսաբանական հատկությունները և բիոպոլիմերներ չեն։

Հարց 4. Ի՞նչ է նշանակում բիոպոլիմերային մոլեկուլների ունիվերսալություն:
Անկախ բջիջում կատարվող բարդության մակարդակից և գործառույթներից, բոլոր կենսապոլիմերներն ունեն հետևյալ հատկանիշները.
նրանց մոլեկուլները քիչ երկար ճյուղեր ունեն, բայց շատ կարճ.
պոլիմերային շղթաները ամուր են և ինքնաբերաբար չեն քանդվում.
կարող է կրել մի շարք ֆունկցիոնալ խմբեր և մոլեկուլային բեկորներ, որոնք ապահովում են կենսաքիմիական ֆունկցիոնալ ակտիվություն, այսինքն.
ունեն բավականաչափ ճկունություն՝ ձևավորելու շատ բարդ տարածական կառուցվածքներ, որոնք անհրաժեշտ են կենսաքիմիական գործառույթներ կատարելու համար, այսինքն՝ սպիտակուցների՝ որպես մոլեկուլային մեքենաների, նուկլեինաթթուների՝ որպես ծրագրավորման մոլեկուլների և այլնի գործարկման համար.
Կենսապոլիմերների C-H և C-C կապերը, չնայած իրենց ամրությանը, նույնպես էլեկտրոնային էներգիայի մարտկոցներ են։
Կենսապոլիմերների հիմնական հատկությունը պոլիմերային շղթաների գծայինությունն է, քանի որ միայն գծային կառուցվածքները հեշտությամբ կոդավորվում և «հավաքվում» են մոնոմերներից: Բացի այդ, եթե պոլիմերային թելը ճկուն է, ապա դրանից բավականին հեշտ է ձևավորել ցանկալի տարածական կառուցվածքը, և այսպես կառուցված մոլեկուլային մեքենան արժեզրկվելուց և կոտրվելուց հետո այն հեշտությամբ կարող է ապամոնտաժվել իր բաղադրիչ տարրերի մեջ, որպեսզի կրկին օգտագործեք դրանք: Այս հատկությունների համակցությունը հանդիպում է միայն ածխածնի վրա հիմնված պոլիմերներում: Կենդանի համակարգերի բոլոր բիոպոլիմերները կարող են գործել որոշակի հատկություններև կատարել շատ կարևոր գործառույթներ: Կենսապոլիմերների հատկությունները կախված են դրանց բաղկացուցիչ մոնոմերների քանակից, բաղադրությունից և դասավորության կարգից։ Պոլիմերային կառուցվածքում մոնոմերների բաղադրությունը և հաջորդականությունը փոխելու ունակությունը թույլ է տալիս գոյություն ունենալ բիոպոլիմերային տարբերակների հսկայական բազմազանություն՝ անկախ օրգանիզմի տեսակից։ Բոլոր կենդանի օրգանիզմներում բիոպոլիմերները կառուցված են մեկ պլանի համաձայն։

Ո՞ր տարրերն են գերակշռում կենդանի օրգանիզմներում:
Ինչո՞ւ են սպիտակուցների, նուկլեինաթթուների, ածխաջրերի և լիպիդների մոլեկուլները միայն բջջում համարվում կենսապոլիմերներ:
Ի՞նչ է նշանակում կենսապոլիմերային մոլեկուլների ունիվերսալություն բառը:

1. Ո՞ր նյութն է շատ լուծելի ջրի մեջ: ա) մանրաթել բ) սպիտակուց գ) գլյուկոզա դ) լիպիդներ 2. Սպիտակուցի մոլեկուլները տարբերվում են միմյանցից.

ա) ամինաթթուների փոփոխության հաջորդականությունը

բ) մոլեկուլում ամինաթթուների քանակը

գ) երրորդական կառուցվածքի ձևը

դ) նշված բոլոր հատկանիշները

3. Ո՞ր դեպքում է ճիշտ նշված ԴՆԹ նուկլեոտիդի բաղադրությունը:

ա) ռիբոզ, ֆոսֆորաթթվի մնացորդ, թիմին

բ) ֆոսֆորական թթու, ուրացիլ, դեզօքսիռիբոզ

գ) ֆոսֆորաթթվի մնացորդ, դեզօքսիրիբոզ, ադենին

դ) ֆոսֆորական թթու, ռիբոզա, գուանին

4. Նուկլեինաթթուների մոնոմերներն են.

ա) ազոտային հիմքեր

բ) ռիբոզ կամ դեզօքսիրիբոզ

գ) դեզօքսիռիբոզային և ֆոսֆատային խմբեր

դ) նուկլեոտիդներ

5. Սպիտակուցի մոլեկուլում ամինաթթուները միացված են.

ա) իոնային կապ

բ) պեպտիդային կապ

գ) ջրածնային կապ

է) կովալենտային կապ

6. Ո՞րն է փոխանցման ՌՆԹ-ի գործառույթը:

ա) ամինաթթուները փոխանցում է ռիբոսոմներին

բ) տեղեկատվություն է փոխանցում ԴՆԹ-ից

գ) ձևավորում է ռիբոսոմներ

դ) թվարկված բոլոր գործառույթները

7. Ֆերմենտները կենսակատալիզատորներ են, որոնք բաղկացած են.

ա) սպիտակուցներ բ) նուկլեոտիդներ գ) լիպիդներ գ) ճարպեր

8. Պոլիսաքարիդները ներառում են.

ա) օսլա, ռիբոզա

բ) գլիկոգեն, գլյուկոզա

գ) ցելյուլոզա, օսլա

դ) օսլա, սախարոզա

9. Ածխածինը որպես տարր ներառված է.

ա) սպիտակուցներ և ածխաջրեր

բ) ածխաջրեր և լիպիդներ

գ) ածխաջրեր և նուկլեինաթթուներ

դ) բջջի բոլոր օրգանական միացությունները

10. Բջիջը պարունակում է ԴՆԹ.

ա) միջուկում և միտոքոնդրիումներում

բ) միջուկում, ցիտոպլազմում և տարբեր օրգանելներում

գ) միջուկում, միտոքոնդրիումներում և ցիտոպլազմայում

դ) միջուկում, միտոքոնդրիումներում, քլորոպլաստներում

Ի՞ՆՉ Է ՆՈՒԿԼԵԻՆԹԹՈՒՆԵՐԻ ՄՈՆՈՄԵՏՐԸ: ՏԱՐԲԵՐԱԿՆԵՐ (ԱՄԻՆՈԹԹՈՒ, ՆՈՒԿԼԵՈՏԻԴ, ՍՊՏՈՒՏԻՆԻ ՄՈԼԵԿՈՒԼ?) Ի՞ՆՉ Է ՆԵՐԱՌՎՈՒՄ

ՆՈՒԿԼԵՈՏԻԴԻ ԿԱԶՄԸ

ՏԱՐԲԵՐԱԿՆԵՐ. (ԱՄԻՆՈԹԹՈՒ, ԱԶՈՏԱԿԱՆ ՀԻՄԱՆ, ՖՈՍՖՈՐ ԹԹՎԻ ՄՆԱՑՈՒՅՔ, ԱԾԽԱՋՐԱՏ?)

Օգնեցեք, խնդրում եմ!

1. Բջիջներն ուսումնասիրող գիտությունը կոչվում է.
Ա) գենետիկա;
Բ) Ընտրություն;
Բ) էկոլոգիա;
Բ) բջջաբանություն.
2. Բջջի օրգանական նյութեր.
Ա) ջուր, հանքանյութեր, ճարպեր;
Բ) ածխաջրեր, լիպիդներ, սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ;
Գ) ածխաջրեր, հանքանյութեր, ճարպեր;
Դ) Ջուր, հանքանյութեր, սպիտակուցներ.
3. Բոլոր օրգանական նյութերից բջջի հիմնական մասը բաղկացած է.
Ա) սպիտակուցներ.
Բ) ածխաջրեր
Բ) ճարպեր
Դ) ջուր.
4. Ընդգծված բառերը փոխարինի՛ր մեկ բառով.
Ա) Օրգանական նյութերի փոքր մոլեկուլները բջջում կազմում են բարդ մոլեկուլներ:
Բ) Բջջի մշտական ​​կառուցվածքային բաղադրիչները կատարում են բջջի համար կենսական գործառույթներ.
Գ) Բջջի խիստ կարգավորված, կիսահեղուկ ներքին միջավայրը ապահովում է բոլոր բջջային կառուցվածքների քիմիական փոխազդեցությունը:
Դ) Հիմնական ֆոտոսինթետիկ պիգմենտը կանաչ գույն է տալիս քլորոպլաստներին:
5. Կուտակում և փաթեթավորում քիմիական միացություններվանդակում նրանք իրականացնում են.
Ա) միտոքոնդրիա;
Բ) Ռիբոսոմներ;
Բ) Լիզոսոմներ;
Դ) Գոլջիի համալիր.
6. Ներբջջային մարսողության գործառույթներն իրականացնում են.
Ա) միտոքոնդրիա;
Բ) Ռիբոսոմներ;
Բ) Լիզոսոմներ;
Դ) Գոլջիի համալիր.
7. Պոլիմերային սպիտակուցի մոլեկուլի «հավաքումը» կատարվում է.
Ա) միտոքոնդրիա;
Բ) Ռիբոսոմներ;
Բ) Լիզոսոմներ;
Դ) Գոլջիի համալիր.
8. Օրգանական նյութերի քայքայման և էներգիայի արտազատման արդյունքում քիմիական ռեակցիաների ամբողջությունը կոչվում է.
Ա) կատաբոլիզմ;
Բ) անաբոլիզմ;
Բ) նյութափոխանակություն;
Դ) ձուլում
9. ԴՆԹ-ի մոլեկուլից գենետիկ տեղեկատվության «պատճենումը» mRNA-ի ստեղծմամբ կոչվում է.
Ա) հեռարձակում;
Բ) Տառադարձում;
Բ) կենսասինթեզ;
Դ) գլիկոլիզ.
10. Ջրի և ածխաթթու գազի օգտագործմամբ քլորոպլաստներում լույսի ներքո օրգանական նյութերի առաջացման գործընթացը կոչվում է.
Ա) ֆոտոսինթեզ;
Բ) Տառադարձում;
Բ) կենսասինթեզ;
Դ) գլիկոլիզ.
11. Օրգանական նյութերի տարրալուծման ֆերմենտային և թթվածնազուրկ գործընթացը կոչվում է.
Ա) ֆոտոսինթեզ;
Բ) Տառադարձում;
Բ) կենսասինթեզ;
Դ) գլիկոլիզ.
12. Անվանե՛ք բջջային տեսության հիմնական դրույթները: