20: Молекули в живих системах
- Page ID
- 23243
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
Вважалося, що органічні сполуки можуть вироблятися тільки в живих організмах, а хімію розділили на підполя неорганічних і органічних на цій основі. Цей підрозділ зберігається і сьогодні, але визначення органіки змінилося у відповідь на відкриття численних способів виготовлення органічних сполук з неорганічних вихідних матеріалів. Біохімія - це вивчення хімічних елементів, знайдених у живих системах, і як ці елементи поєднуються, утворюючи молекули та колекції молекул, які виконують біологічні функції та поведінку, які ми пов'язуємо з життям.
- 20.3: Будівельні блоки біохімії
- На щастя, майже всі речовини, знайдені в живих клітині, є полімерними - вони накопичені різними комбінаціями обмеженої кількості відносно невеликих молекул. Наприклад, основні структури всіх білків у всіх організмах складаються з ковалентно пов'язаних ланцюгів, що містять 100 і більше залишків амінокислот. Тільки 20 різних амінокислот зазвичай включені в білки, але кількість способів організації 100 з них в ланцюжку, приймаючи будь-яку з амінокислот у випадковому порядку для кожного місця
- 20.4: Жири та ліпіди
- Неполярні ліпіди мають молекулярні структури, які не містять електрично заряджених ділянок, мало полярних груп та великої кількості вуглецю та водню. Вони схожі на вуглеводні тим, що майже повністю не розчиняються у воді, і тому кажуть, що вони гідрофобні (від грецького, що означає водоненависник). З іншого боку, полярні ліпіди складаються з молекул, які мають полярні групи (наприклад, —OH) або електрично заряджені ділянки на одному кінці, і вуглеводневі ланцюги на іншому.
- 20.5: неполярні ліпіди
- Дуже багато неполярних ліпідів можна зробити шляхом поєднання різних довголанцюгових кислот з гліцерином. Оскільки ці кислоти спочатку були отримані з жирів, їх разом називають жирними кислотами. Ця найпоширеніша форма тваринного жиру служить джерелом енергії і ізоляцією від втрат тепла. На молекулярному рівні він побудований з трьох молекул стеаринової кислоти і однієї з гліцерину.
- 20.6: Полярні ліпіди
- Як і в більшості неполярних ліпідів, структури полярних ліпідів засновані на конденсації жирних кислот гліцерином. Основна відмінність полягає в тому, що задіяні тільки дві з трьох груп ОН на гліцерині.
- 20.7: Вуглеводи
- Вуглеводи - це цукру і похідні цукру, формули яких можна записати в загальному вигляді: Cx (H2O) y. (Індекси x і y - цілі числа.) Деякі типові вуглеводи - сахароза (звичайний тростинний цукор), C12H22O11; глюкоза (декстроза), C6H12O6; фруктоза (фруктовий цукор), C6H12O6; і рибоза, C5H10O5. Оскільки співвідношення атомів H/O становить 2/1 у кожній формулі, ці сполуки спочатку вважалися гідратами вуглецю, звідси їх загальна назва.
- 20.9: дисахариди
- Дисахариди складаються шляхом конденсації двох цукрових одиниць.
- 20.10: Полісахариди
- Як випливає з назви, полісахариди - це речовини, накопичені в результаті конденсації дуже великої кількості моносахаридних одиниць. Целюлоза, наприклад, являє собою полімер β-глюкози, що містить понад 3000 одиниць глюкози в ланцюжку. Крохмаль в значній мірі є полімером α-глюкози.
- 20.12: Поліпептидні ланцюги
- Опорою будь-якої білкової молекули є поліпептидний ланцюг, отриманий шляхом конденсації великої кількості амінокислот з виведенням води. Нагадаємо, що амінокислоти - це біфункціональні органічні сполуки азоту, що містять кислотну групу —COOH та амінну групу —NH2. Амінна група прикріплена до атома вуглецю, що прилягає до —COOH (α атома вуглецю).
- 20.13: Амінокислоти
- Всього існує 20 амінокислот, які зазвичай зустрічаються у всіх організмах. За більшості обставин амінокислоти існують у вигляді цвіттеріонів.
- 20.18: Структура нуклеїнових кислот
- Нуклеїнові кислоти були вперше виділені з ядер клітин (звідси і назва) в 1870 році. З тих пір вони були знайдені і в інших частинок клітин, особливо в рибосомах, які є ділянками синтезу білка. Більшість нуклеїнових кислот є надзвичайно довголанцюговими полімерами.
- 20.19: Зберігання інформації
- Як молекули ДНК та РНК можуть діяти як креслення для виготовлення білків? Кожна амінокислота в білку визначається специфічним кодоном з трьох азотистих основ в ланцюжку ДНК або РНК. Обговорюються подробиці цього генетичного коду.
- 20.20: Подвійна спіраль
- Існує більше до структури ДНК, ніж просто первинна послідовність азотистих підстав. Вторинна структура також відіграє вирішальну біохімічну роль. Кожна молекула ДНК складається з двох нуклеотидних ланцюгів, обернутих один навколо одного в подвійну спіраль і скріплених водневими зв'язками. У цьому водневому зв'язку беруть участь тільки азотисті основи. Кожна з пуринових підстав може водню зв'язуватися з однією і тільки однією з піримідинових підстав.
- 20.21: Реплікація ДНК
- ДНК є генетично активним компонентом хромосом клітини і містить всю інформацію, необхідну для контролю синтезу білків, ферментів та інших молекул, які необхідні, коли ця клітина росте, здійснює обмін речовин і, врешті-решт, розмножується. Таким чином, коли клітина ділиться, її ДНК повинна передавати генетичну інформацію обом дочірнім клітинам. Вона повинна якось вміти ділитися на дублікати примірників. Цей процес називається реплікацією.