البطاقات

يتميز ATP بحقيقة أنه يحتوي على بنية بوليمر. هيكل ووظيفة الأحماض النووية ATF. مفهوم النوكليوتيدات وخصائصه

تذكر ما هو المونومر والبوليمر. ما هي المواد مونومرات البروتين؟ كيف تختلف البروتينات مثل البوليمرات عن النشا؟

تحتل الأحماض النووية مكانة خاصة بين المواد العضويةالخلايا. تم عزلهم أولاً من نوى الخلية ، والتي حصلوا على اسمهم (من النواة اللاتينية - النواة). بعد ذلك ، تم العثور على الأحماض النووية في السيتوبلازم وفي بعض عضيات الخلية الأخرى. لكن تم الاحتفاظ بالاسم الأصلي لهم.

الأحماض النووية ، مثل البروتينات ، عبارة عن بوليمرات ، لكن مونومراتها النوكليوتيدية لها بنية أكثر تعقيدًا. يمكن أن يصل عدد النيوكليوتيدات في السلسلة إلى 30000. الأحماض النووية هي المواد العضوية ذات الوزن الجزيئي الأعلى في الخلية.

أرز. 24. تركيب وأنواع النيوكليوتيدات

يوجد نوعان من الأحماض النووية الموجودة في الخلايا: الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA). وهي تختلف في تكوين النوكليوتيدات ، وهيكل سلسلة عديد النوكليوتيدات ، والوزن الجزيئي والوظائف المؤداة.

أرز. 25. سلسلة البولينوكليوتيد

تكوين وهيكل الحمض النووي.تشتمل نيوكليوتيدات جزيء الحمض النووي على حمض الفوسفوريك ، والكربوهيدرات ديوكسيريبوز (وهو سبب اسم الحمض النووي) والقواعد النيتروجينية - الأدينين (A) ، الثايمين (T) ، الجوانين (G) ، السيتوزين (C) (الشكل. 24 ، 25).

تتوافق هذه القواعد في أزواج مع بعضها البعض في الهيكل (A = T ، G = C) ويمكن توصيلها بسهولة باستخدام روابط هيدروجينية. تسمى هذه القواعد المزدوجة التكميلية (من التكملة اللاتينية - الإضافة).

أثبت العالمان البريطانيان جيمس واتسون وفرانسيس كريك في عام 1953 أن جزيء الحمض النووي يتكون من سلسلتين ملتويتين حلزونيًا. يتكون العمود الفقري للسلسلة من بقايا حمض الفوسفوريك و deoxyribose ، ويتم توجيه القواعد النيتروجينية داخل اللولب (الشكل 26 ، 27). ترتبط السلسلتان ببعضهما البعض بسبب الروابط الهيدروجينية بين القواعد التكميلية.

أرز. 26. رسم تخطيطي لجزيء DNA

في الخلايا ، توجد جزيئات الحمض النووي في النواة. إنها تشكل خيوطًا من الكروماتين ، وقبل انقسام الخلية ، تتصاعد وتتحد مع البروتينات وتتحول إلى كروموسومات. بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على DNA محدد في الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء.

الحمض النووي في الخلية مسؤول عن تخزين ونقل المعلومات الوراثية. يقوم بترميز المعلومات حول بنية جميع البروتينات في الجسم. يعمل عدد جزيئات الحمض النووي كسمة وراثية لنوع معين من الكائنات الحية ، ويكون تسلسل النيوكليوتيدات محددًا لكل فرد.

هيكل وأنواع الحمض النووي الريبي.يحتوي جزيء الحمض النووي الريبي (RNA) على حمض الفوسفوريك ، والكربوهيدرات - الريبوز (ومن هنا جاء اسم حمض الريبونوكليك) ، والقواعد النيتروجينية: الأدينين (A) ، واليوراسيل (U) ، والجوانين (G) ، والسيتوزين (C). بدلاً من الثايمين ، يوجد اليوراسيل هنا ، وهو مكمل للأدينين (أ = ص). تتكون جزيئات الحمض النووي الريبي ، على عكس الحمض النووي ، من سلسلة أحادية النوكليوتيد (الشكل 25) ، والتي يمكن أن تحتوي على أقسام مستقيمة وحلزونية وتشكل حلقات بين القواعد التكميلية باستخدام روابط هيدروجينية. الوزن الجزيئي للحمض النووي الريبي أقل بكثير من وزن الحمض النووي.

في الخلايا ، توجد جزيئات الحمض النووي الريبي في النواة ، والسيتوبلازم ، والبلاستيدات الخضراء ، والميتوكوندريا ، والريبوسومات. هناك ثلاثة أنواع من الرنا لها أوزان جزيئية وأشكال جزيئية ووظائف مختلفة.

تحمل Messenger RNAs (mRNAs) معلومات حول بنية البروتين من الحمض النووي إلى موقع تركيبه على الريبوسومات. يحتوي كل جزيء mRNA على معلومات كاملة ضرورية لتركيب جزيء بروتين واحد. من بين جميع أنواع الحمض النووي الريبي ، أكبر مرنا.

أرز. 27. الحلزون المزدوج لجزيء الدنا (نموذج ثلاثي الأبعاد)

نقل RNAs (tRNAs) هي أقصر الجزيئات. يشبه هيكلها ورقة البرسيم في الشكل (الشكل 62). ينقلون الأحماض الأمينية إلى موقع تخليق البروتين على الريبوسومات.

يشكل الرنا الريبوزومي (الرنا الريباسي) أكثر من 80٪ من الكتلة الكلية للحمض النووي الريبي في الخلية ، ومع البروتينات ، جزء من الريبوسومات.

ATP.بالإضافة إلى سلاسل عديد النوكليوتيدات ، تحتوي الخلية على أحاديات النيوكليوتيدات التي لها نفس التركيب والبنية مثل النيوكليوتيدات التي تشكل الحمض النووي الريبي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA). وأهمها ATP - ثلاثي فوسفات الأدينوزين.

يتكون جزيء ATP من ريبوز وأدينين وثلاثة بقايا حمض الفوسفوريك ، يوجد بينهما رابطان عاليان الطاقة (الشكل 28). طاقة كل منهما 30.6 كيلو جول / مول. لذلك ، يطلق عليه اسم macergic ، على عكس الرابطة البسيطة ، التي تبلغ طاقتها حوالي 13 kJ / mol. عندما يتم شق واحد أو اثنين من بقايا حمض الفوسفوريك من جزيء ATP ، يتم تكوين جزيء ADP (ثنائي فوسفات الأدينوزين) أو جزيء AMP (أدينوزين أحادي الفوسفات) ، على التوالي. في هذه الحالة ، يتم إطلاق الطاقة مرتين ونصف أكثر مما يحدث عند تكسير المواد العضوية الأخرى.

أرز. 28. تركيب جزيء الألينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) ودوره في تحويل الطاقة

ATP هو مادة رئيسية لعمليات التمثيل الغذائي في الخلية ومصدر عالمي للطاقة. يحدث تخليق جزيئات ATP في الميتوكوندريا ، البلاستيدات الخضراء. يتم تخزين الطاقة نتيجة تفاعلات أكسدة المادة العضوية وتراكم الطاقة الشمسية. تستخدم الخلية هذه الطاقة المخزنة في جميع عمليات الحياة.

تمارين على المادة المغطاة

ما هو مونومر الحمض النووي؟ ما المكونات التي تتكون منها؟
كيف تختلف الأحماض النووية ، كبوليمرات ، عن البروتينات؟
ما هو التكامل؟ قم بتسمية مجموعة القواعد القبلية. ما هي الروابط التي تتشكل بينهما؟
ما الدور الذي تلعبه جزيئات الحمض النووي الريبي في الأجسام الحية للطبيعة؟
تتم أحيانًا مقارنة وظيفة ATP في الخلية ببطارية أو بطارية. اشرح معنى هذه المقارنة.

تتكون كل أشكال الحياة على الكوكب من العديد من الخلايا التي تحافظ على تنظيم تنظيمها بسبب المعلومات الجينية الموجودة في النواة. يتم تخزينها وإدراكها ونقلها بواسطة مركبات معقدة عالية الجزيئات - أحماض نووية ، تتكون من وحدات أحادية - نيوكليوتيدات. لا يمكن المبالغة في التأكيد على دور الأحماض النووية. يحدد استقرار هيكلها النشاط الحيوي الطبيعي للكائن الحي ، وأي انحرافات في الهيكل تؤدي حتما إلى تغيير في التنظيم الخلوي ونشاط العمليات الفسيولوجية وصلاحية الخلايا بشكل عام.

مفهوم النوكليوتيدات وخصائصه

يتم تجميع كل أو RNA من مركبات أحادية أصغر - النيوكليوتيدات. بعبارة أخرى ، النوكليوتيدات هي مادة بناء للأحماض النووية ، والإنزيمات المساعدة والعديد من المركبات البيولوجية الأخرى الضرورية للخلية في مسار حياتها.

تشمل الخصائص الرئيسية لهذه المواد التي لا يمكن تعويضها ما يلي:

تخزين المعلومات حول السمات الموروثة ؛
... السيطرة على النمو والتكاثر ؛
... المشاركة في التمثيل الغذائي والعديد من العمليات الفسيولوجية الأخرى في الخلية.

عند الحديث عن النيوكليوتيدات ، لا يسع المرء إلا أن أسهب في الحديث عن قضية مهمة مثل هيكلها وتكوينها.

يتكون كل نوكليوتيد من:

بقايا السكر
... قاعدة نيتروجينية؛
... مجموعة الفوسفات أو بقايا حمض الفوسفوريك.

يمكننا القول أن النيوكليوتيد مركب عضوي معقد. اعتمادًا على تكوين الأنواع للقواعد النيتروجينية ونوع البنتوز في بنية النيوكليوتيدات ، تنقسم الأحماض النووية إلى:

حمض ديوكسي ريبونوكلييك ، أو دنا ؛
... حمض النووي الريبي ، أو RNA.

تكوين الحمض النووي

في الأحماض النووية ، يتم تمثيل السكر بالبنتوز. هذا سكر مكون من خمسة كربون ، ويسمى في الحمض النووي ديوكسيريبوز ، وفي الحمض النووي الريبي يسمى ريبوز. يحتوي كل جزيء خماسي على خمس ذرات كربون ، أربع منها ، مع ذرة أكسجين ، تشكل حلقة من خمسة أعضاء ، والخامس ينتمي إلى مجموعة HO-CH2.

يُشار إلى موضع كل ذرة كربون في جزيء البنتوز برقم عربي مع عدد أولي (1C´ ، 2C´ ، 3C´ ، 4C´ ، 5C´). نظرًا لأن جميع عمليات القراءة من جزيء الحمض النووي موجهة بدقة ، فإن ترقيم ذرات الكربون وترتيبها في الحلقة يعمل كمؤشر للاتجاه الصحيح.

في مجموعة الهيدروكسيل ، يتم ربط بقايا حمض الفوسفوريك بذرات الكربون الثالثة والخامسة (3 درجات مئوية و 5 درجات مئوية). كما تحدد الانتماء الكيميائي للحمض النووي والحمض النووي الريبي إلى مجموعة الأحماض.

ترتبط القاعدة النيتروجينية بأول ذرة كربون (1 درجة مئوية) في جزيء السكر.

تكوين الأنواع من القواعد النيتروجينية

يتم تمثيل نيوكليوتيدات الحمض النووي في القاعدة النيتروجينية بأربعة أنواع:

الأدينين (أ) ؛
... جوانين (G) ؛
... السيتوزين (ج) ؛
... الثايمين (T).

الأولين ينتميان إلى فئة البيورينات ، والنوعان الأخيران هما بيريميدين. من حيث الوزن الجزيئي ، تكون البيورينات دائمًا أثقل من البيريميدين.

يتم تقديم نيوكليوتيدات RNA على قاعدة نيتروجينية:

الأدينين (أ) ؛
... جوانين (G) ؛
... السيتوزين (ج) ؛
... اليوراسيل (يو).

اليوراسيل ، مثل الثايمين ، هو قاعدة بيريميدين.

في الأدبيات العلمية ، يمكنك غالبًا العثور على تسمية أخرى للقواعد النيتروجينية - بأحرف لاتينية (A ، T ، C ، G ، U).

دعونا نتناول المزيد من التفاصيل حول التركيب الكيميائي للبيورينات والبيريميدين.

تتكون البيريميدين ، وهي السيتوزين والثايمين واليوراسيل ، من ذرتين من النيتروجين وأربع ذرات كربون ، وتشكل حلقة من ستة ذرات. كل ذرة مرقمة من 1 إلى 6.

تتكون البيورينات (الأدينين والجوانين) من بيريميدين وإيميدازول أو دورتين غير متجانستين. يتم تمثيل جزيء قاعدة البيورين بأربع ذرات نيتروجين وخمس ذرات كربون. كل ذرة مرقمة من 1 إلى 9.

نتيجة للجمع بين القاعدة النيتروجينية وبقايا البنتوز ، يتم تكوين نوكليوزيد. النوكليوتيدات مركب من مجموعة نيوكليوسيد وفوسفات.

تكوين روابط فوسفوديستر

من المهم أن نفهم السؤال عن كيفية اتحاد النيوكليوتيدات في سلسلة متعددة الببتيد وتشكيل جزيء الحمض النووي. ويرجع ذلك إلى ما يسمى روابط الفوسفوديستر.

تفاعل اثنين من النيوكليوتيدات يعطي ثنائي النوكليوتيد. يحدث تكوين مركب جديد عن طريق التكثيف ، عندما تنشأ رابطة فوسفوديستر بين بقايا الفوسفات في أحد المونومر ومجموعة الهيدروكسي من البنتوز في آخر.

تخليق البولينوكليوتيد هو التكرار المتكرر لهذا التفاعل (عدة ملايين من المرات). تم بناء سلسلة عديد النوكليوتيد من خلال تكوين روابط فوسفوديستر بين الكربونات الثالثة والخامسة من السكريات (3C´ و 5C´).

يعتبر تجميع البولي نيوكليوتيد عملية معقدة بمشاركة إنزيم بوليميريز الحمض النووي ، والذي يضمن نمو سلسلة من طرف واحد فقط (3´) مع مجموعة هيدروكسي حرة.

هيكل جزيء الحمض النووي

يمكن أن يكون لجزيء الحمض النووي ، مثل البروتين ، بنية أولية وثانوية وثالثية.

يحدد تسلسل النيوكليوتيدات في سلسلة الحمض النووي تشكيلها الأساسي بسبب الروابط الهيدروجينية ، والتي تستند إلى مبدأ التكامل. بعبارة أخرى ، أثناء تخليق المضاعفة ، يعمل نمط معين: الأدينين في إحدى السلاسل يتوافق مع ثايمين الآخر ، والجوانين إلى السيتوزين ، والعكس صحيح. تتشكل أزواج من الأدينين والثايمين أو الجوانين والسيتوزين بسبب روابط هيدروجينية في الأولى وثلاثة في الحالة الأخيرة. يوفر اتصال النيوكليوتيدات هذا رابطة قوية بين السلاسل ومسافة متساوية بينهما.

بمعرفة تسلسل النوكليوتيدات لشريط DNA واحد ، يمكن إكمال الثاني بمبدأ التكامل أو الإضافة.

تتشكل البنية الثلاثية للحمض النووي بسبب الروابط المعقدة ثلاثية الأبعاد ، مما يجعل جزيءه أكثر إحكاما وقادرًا على احتواء حجم خلية صغير. على سبيل المثال ، يبلغ طول E. coli DNA أكثر من 1 مم ، بينما يبلغ طول الخلية أقل من 5 ميكرون.

يخضع عدد النيوكليوتيدات في الحمض النووي ، أي نسبتها الكمية ، لقاعدة Chergaff (عدد قواعد البيورين دائمًا يساوي عدد قواعد البيريميدين). المسافة بين النيوكليوتيدات قيمة ثابتة تساوي 0.34 نانومتر ، وكذلك وزنها الجزيئي.

هيكل جزيء الحمض النووي الريبي

يتم تمثيل الحمض النووي الريبي من خلال سلسلة واحدة من عديد النوكليوتيدات تتشكل من خلال البنتوز (في هذه الحالة ، الريبوز) وبقايا الفوسفات. إنه أقصر بكثير في الطول من الحمض النووي. بواسطة تكوين الأنواعهناك أيضًا اختلافات في القواعد النيتروجينية في النيوكليوتيدات. في الحمض النووي الريبي ، يستخدم اليوراسيل بدلاً من قاعدة بيريميدين من الثايمين. هناك ثلاثة أنواع من الحمض النووي الريبي ، اعتمادًا على الوظائف التي يؤديها الجسم.

الريبوسوم (الرنا الريباسي) - يحتوي عادة من 3000 إلى 5000 نيوكليوتيد. كمكون هيكلي ضروري ، فهو يشارك في تكوين المركز النشط للريبوسومات ، وهو موقع أحد أهم العمليات في التخليق الحيوي للبروتين في الخلية.
... النقل (الحمض الريبي النووي النقال) - يتكون من 75-95 نيوكليوتيد في المتوسط ، يقوم بنقل الحمض الأميني المطلوب إلى موقع تخليق بولي ببتيد في الريبوسوم. كل نوع من أنواع الحمض الريبي النووي النقال (40 على الأقل) له تسلسل خاص به من المونومرات أو النيوكليوتيدات المتأصلة فيه فقط.
... المعلوماتية (mRNA) متنوعة جدًا في تكوين النوكليوتيدات. ينقل المعلومات الجينية من الحمض النووي إلى الريبوسومات ، ويعمل كمصفوفة لتخليق جزيء البروتين.

دور النيوكليوتيدات في الجسم

تؤدي النيوكليوتيدات في الخلية عددًا من الوظائف المهمة:

تستخدم كعناصر بناء للأحماض النووية (نيوكليوتيدات البيورين والبيريميدين) ؛
... المشاركة في العديد من عمليات التمثيل الغذائي في الخلية ؛
... هي جزء من ATP - المصدر الرئيسي للطاقة في الخلايا ؛
... تعمل كحاملات لتقليل المكافئات في الخلايا (NAD + ، NADP + ، FAD ، FMN) ؛
... أداء وظيفة المنظمين الحيوي ؛
... يمكن اعتباره رسلًا ثانيًا للتوليف المنتظم خارج الخلية (على سبيل المثال ، cAMP أو cGMP).

النوكليوتيد هو وحدة أحادية تشكل مركبات أكثر تعقيدًا - أحماض نووية ، والتي بدونها يكون نقل المعلومات الجينية وتخزينها وتكاثرها مستحيلًا. النيوكليوتيدات الحرة هي المكونات الرئيسية المشاركة في عمليات الإشارات والطاقة التي تدعم الأداء الطبيعي للخلايا والجسم ككل.

إلى احماض نوويةتشمل المركبات عالية البوليمر التي تتحلل عند التحلل المائي إلى قواعد البيورين والبيريميدين والبنتوز وحمض الفوسفوريك. تحتوي الأحماض النووية على الكربون والهيدروجين والفوسفور والأكسجين والنيتروجين. هناك فئتان من الأحماض النووية: الأحماض النووية الريبية (RNA)و أحماض ديوكسي ريبونوكلييك (دنا).

هيكل ووظيفة الحمض النووي

الحمض النووي- بوليمر ، ومونومراته عبارة عن ديوكسي ريبونوكليوتيدات. تم اقتراح نموذج التركيب المكاني لجزيء الحمض النووي في شكل حلزون مزدوج في عام 1953 من قبل J. Watson و F. Crick (لبناء هذا النموذج ، استخدموا أعمال M. Wilkins ، R. Franklin ، E. Chargaff).

جزيء الحمض النوويتتكون من سلسلتين عديد النوكليوتيدات ، ملتوية حلزونيا حول بعضها البعض ومعا حول محور وهمي ، أي هو حلزون مزدوج (استثناء - تحتوي بعض فيروسات الحمض النووي على حمض نووي واحد تقطعت به السبل). يبلغ قطر الحلزون المزدوج للحمض النووي 2 نانومتر ، والمسافة بين النيوكليوتيدات المجاورة 0.34 نانومتر ، وهناك 10 أزواج قاعدية في كل دورة من اللولب. يمكن أن يصل طول الجزيء إلى عدة سنتيمترات. الوزن الجزيئي - عشرات ومئات الملايين. يبلغ الطول الإجمالي للحمض النووي لنواة الخلية البشرية حوالي 2 متر.في الخلايا حقيقية النواة ، يشكل الحمض النووي معقدات مع البروتينات ولها شكل مكاني محدد.

الحمض النووي مونومر - نوكليوتيد (ديوكسي ريبونوكليوتيد)- يتكون من بقايا ثلاث مواد: 1) قاعدة نيتروجينية ، 2) خماسي سكاريد أحادي الكربون (بنتوز) و 3) حمض فوسفوريك. تنتمي القواعد النيتروجينية للأحماض النووية إلى فئات البيريميدين والبورينات. قواعد الحمض النووي بيريميدين(لديهم حلقة واحدة في جزيءهم) - الثايمين ، السيتوزين. قواعد البيورين(لها حلقتان) - الأدينين والجوانين.

يتم تمثيل السكريات الأحادية للنيوكليوتيدات DNA بواسطة deoxyribose.

يشتق اسم النيوكليوتيدات من اسم القاعدة المقابلة. يشار إلى النيوكليوتيدات والقواعد النيتروجينية بأحرف كبيرة.

تتكون سلسلة عديد النوكليوتيدات نتيجة تفاعلات تكثيف النيوكليوتيدات. في هذه الحالة ، بين 3'-carbon من بقايا deoxyribose لنيوكليوتيد واحد وبقايا حمض الفوسفوريك للآخر ، السندات الفوسفورية(ينتمي إلى فئة الروابط التساهمية القوية). ينتهي أحد طرفي سلسلة عديد النوكليوتيد بكربون 5 بوصات (يُسمى الطرف 5 بوصات) ، وينتهي الآخر بنهاية 3 بوصات كربون (3 بوصات).

يقع الخيط الثاني مقابل خيط نيوكليوتيد واحد. ترتيب النيوكليوتيدات في هاتين السلسلتين ليس عشوائيًا ، ولكنه محدد بدقة: يقع الثايمين دائمًا مقابل الأدينين لسلسلة واحدة في السلسلة الأخرى ، ويوجد السيتوزين دائمًا مقابل الجوانين ، وتنشأ روابط هيدروجينية بين الأدينين والثايمين ، وثلاثة الروابط الهيدروجينية بين الجوانين والسيتوزين. يُطلق على النمط الذي يتم بموجبه ترتيب النيوكليوتيدات في خيوط الحمض النووي المختلفة بدقة (الأدينين - الثايمين ، والجوانين - السيتوزين) والارتباط الانتقائي ببعضها البعض مبدأ التكامل... وتجدر الإشارة إلى أن J. Watson و F. Crick توصلوا إلى فهم مبدأ التكامل بعد قراءة أعمال E. Chargaff. E. Chargaff ، بعد أن درس كمية كبيرةعينات الأنسجة والأعضاء كائنات مختلفة، وجد أنه في أي جزء من الحمض النووي ، فإن محتوى بقايا الجوانين دائمًا يتوافق تمامًا مع محتوى السيتوزين ، والأدينين مع الثايمين ( "قاعدة Chargaff") ، لكنه لم يستطع تفسير هذه الحقيقة.

ويترتب على مبدأ التكامل أن تسلسل النوكليوتيدات في أحد الخيطين يحدد تسلسل النوكليوتيدات للآخر.

خيوط الحمض النووي عكسية (متعددة الاتجاهات) ، أي توجد نيوكليوتيدات الخيوط المختلفة في اتجاهات متعاكسة ، وبالتالي ، فإن الطرف الآخر هو الطرف الآخر بطول 3 بوصات. يُقارن جزيء الحمض النووي أحيانًا بدرج حلزوني. "درابزين" هذا الدرج هو العمود الفقري للسكر والفوسفات (متبقيات متبادلة من ديوكسيريبوز وحمض الفوسفوريك) ؛ "خطوات" - القواعد النيتروجينية التكميلية.

وظيفة الحمض النووي- تخزين ونقل المعلومات الوراثية.

تكرار (تكرار) الحمض النووي

- عملية المضاعفة الذاتية ، الخاصية الرئيسية لجزيء الدنا. ينتمي النسخ المتماثل إلى فئة تفاعلات تخليق المصفوفة التي تتضمن الإنزيمات. تحت تأثير الإنزيمات ، ينفصل جزيء الحمض النووي ، وتكتمل سلسلة جديدة حول كل سلسلة ، والتي تعمل كمصفوفة ، وفقًا لمبادئ التكامل وعدم التوازي. وهكذا ، في كل ابنة من الحمض النووي ، يكون أحد الخيطين أموميًا والآخر تم تصنيعه حديثًا. تسمى طريقة التوليف هذه شبه محافظ.

"مواد البناء" ومصدر للطاقة للتكرار ثلاثي فوسفات deoxyribonucleoside(ATP، TTF، GTP، CTP) تحتوي على ثلاث بقايا لحمض الفوسفوريك. عندما يتم تضمين ثلاثي فوسفات deoxyribonucleoside في سلسلة polynucleotide ، يتم قطع البقايا النهائية لحمض الفوسفوريك ، وتستخدم الطاقة المنبعثة لتكوين رابطة phosphodiester بين النيوكليوتيدات.

تشارك الإنزيمات التالية في التكاثر:

هليكازات ("فك" الحمض النووي) ؛
بروتينات مزعزعة للاستقرار
إيزوميراز الحمض النووي (يتم قطع الحمض النووي) ؛
بوليميرات الحمض النووي (يتم اختيار ثلاثي فوسفات الديوكسي ريبونوكليوزيد وإرفاقه بقالب الحمض النووي) ؛
رئيسيات RNA (شكل اشعال RNA ، بادئات) ؛
ligases DNA (خياطة شظايا الحمض النووي).

بمساعدة الهليكازات ، تتلاشى في مناطق معينة من الحمض النووي ، وترتبط مناطق الحمض النووي أحادية الجديلة ببروتينات مزعزعة للاستقرار ، و شوكة النسخ المتماثل... عندما يكون هناك تناقض بين 10 أزواج قاعدية (دورة واحدة للحلزون) ، يجب أن يقوم جزيء الحمض النووي بعمل ثورة كاملة حول محوره. لمنع هذا الدوران ، يشق توبويزوميراز الحمض النووي خيطًا واحدًا من الحمض النووي ، مما يسمح له بالدوران حول حبلا آخر.

يمكن لبوليميراز الحمض النووي أن يعلق فقط نوكليوتيد بـ 3 "كربون من deoxyribose للنيوكليوتيد السابق ، لذلك يمكن لهذا الإنزيم أن يتحرك على طول قالب DNA في اتجاه واحد فقط: من 3" نهاية إلى 5 "نهاية هذا القالب DNA.، ثم يحدث تجميع سلاسل البولينيوكليوتيد الابنة على السلاسل المختلفة بطرق مختلفة وباتجاهات متعاكسة ، وفي السلسلة 3 "-5" ، يستمر تركيب سلسلة بولي نيوكليوتيد الابنة دون انقطاع ؛ قيادة... على السلسلة 5 "-3" - بشكل متقطع ، في أجزاء ( شظايا أوكازاكي) ، والتي ، بعد اكتمال النسخ المتماثل بواسطة ligases DNA ، يتم غرزها في حبلا واحد ؛ سيتم استدعاء هذه السلسلة الفرعية متخلفة (متخلفة).

ميزة بوليميراز الحمض النووي هي أنه لا يمكن أن يبدأ عمله إلا باستخدام "بذور" (التمهيدي). يتم تنفيذ دور "البادئات" بواسطة تسلسلات قصيرة من الحمض النووي الريبي (RNA) تتشكل بمشاركة إنزيم Primases RNA وتقترن مع قالب DNA. تتم إزالة الاشعال RNA بعد الانتهاء من تجميع سلاسل polynucleotide.

النسخ المتماثل مشابه في بدائيات النوى وحقيقيات النوى. معدل تخليق الحمض النووي في بدائيات النوى هو ترتيب من حيث الحجم أعلى (1000 نيوكليوتيد في الثانية) منه في حقيقيات النوى (100 نيوكليوتيد في الثانية). يبدأ النسخ المتماثل في وقت واحد في عدة مناطق من جزيء الحمض النووي. يشكل جزء من الحمض النووي من نقطة منشأ للنسخ إلى أخرى وحدة نسخ - نسخ.

يحدث النسخ المتماثل قبل انقسام الخلية. بفضل قدرة الحمض النووي هذه ، تنتقل المعلومات الوراثية من الخلية الأم إلى الابنة.

جبر الضرر ("الإصلاح")

جبر الضررتسمى عملية إصلاح الأضرار التي لحقت بتسلسل النوكليوتيدات للحمض النووي. يتم تنفيذه بواسطة أنظمة إنزيمية خاصة للخلية ( إصلاح الإنزيمات). في عملية استعادة بنية الحمض النووي ، يمكن التمييز بين المراحل التالية: 1) تتعرف نوكليازات إصلاح الحمض النووي على المنطقة المتضررة وتزيلها ، ونتيجة لذلك تتشكل فجوة في سلسلة الحمض النووي ؛ 2) بوليميراز الدنا يملأ هذه الفجوة بنسخ المعلومات من الخيط الثاني ("الجيد") ؛ 3) "روابط" النيوكليوتيدات DNA ligase ، استكمال الإصلاح.

أكثر الآليات التي تمت دراستها هي ثلاث آليات للإصلاح: 1) الفصل الضوئي ، 2) الإصلاح الاستئصالي ، أو ما قبل التكرار ، 3) الإصلاح بعد التكرار.

تحدث التغييرات في بنية الحمض النووي في الخلية باستمرار تحت تأثير المستقلبات التفاعلية ، والأشعة فوق البنفسجية ، والمعادن الثقيلة وأملاحها ، وما إلى ذلك ، لذلك ، فإن العيوب في أنظمة الإصلاح تزيد من معدل عمليات الطفرات ، وهي سبب الأمراض الوراثية (المصطبغة جفاف الجلد ، الشيخوخة المبكرة ، إلخ).

هيكل ووظيفة الحمض النووي الريبي

- البوليمر ومونومراته ريبونوكليوتيدات... على عكس الحمض النووي الريبي ، فإن الحمض النووي الريبي لا يتكون من سلسلتين ، ولكن من خلال سلسلة واحدة من عديد النوكليوتيدات (باستثناء أن بعض الفيروسات المحتوية على الحمض النووي الريبي لها رنا مزدوج الشريطة). نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي قادرة على تكوين روابط هيدروجينية مع بعضها البعض. خيوط الرنا أقصر بكثير من خيوط الدنا.

مونومر الحمض النووي الريبي - نيوكليوتيدات (ريبونوكليوتيد)- يتكون من بقايا ثلاث مواد: 1) قاعدة نيتروجينية ، 2) خماسي سكاريد أحادي الكربون (بنتوز) و 3) حمض فوسفوريك. تنتمي القواعد النيتروجينية للحمض النووي الريبي أيضًا إلى فئتي بيريميدين والبيورين.

قواعد الحمض النووي الريبي بيريميدين - قواعد اليوراسيل والسيتوزين والبيورين - الأدينين والجوانين. يتم تمثيل السكاريد أحادي النوكليوتيدات RNA بواسطة الريبوز.

تخصيص ثلاثة أنواع من الحمض النووي الريبي: 1) معلوماتية(رسول) RNA - mRNA (مرنا) ، 2) المواصلاتالحمض النووي الريبي - الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) ، 3) الريبوسوم RNA - الرنا الريباسي.

جميع أنواع الحمض النووي الريبي عبارة عن عديدات نيوكليوتيدات غير متفرعة ، ولها شكل مكاني محدد وتشارك في عمليات تخليق البروتين. يتم تخزين المعلومات حول بنية جميع أنواع الحمض النووي الريبي في الحمض النووي. تسمى عملية تصنيع الحمض النووي الريبي على قالب الحمض النووي النسخ.

نقل الحمض النووي الريبيتحتوي عادة على 76 (من 75 إلى 95) نيوكليوتيدات ؛ الوزن الجزيئي - 25000-30.000 يمثل الحمض الريبي النووي النقال حوالي 10٪ من إجمالي محتوى الحمض النووي الريبي في الخلية. وظائف الحمض الريبي النووي النقال: 1) نقل الأحماض الأمينية إلى موقع تخليق البروتين ، إلى الريبوسومات ، 2) وسيط متعدية. تحتوي الخلية على حوالي 40 نوعًا من الحمض الريبي النووي النقال ، ولكل منها سلسلة من النيوكليوتيدات المميزة لها فقط. ومع ذلك ، فإن جميع الحمض النووي الريبي (tRNAs) لها العديد من المناطق التكميلية داخل الجزيئية ، والتي بسببها تكتسب الحمض النووي الريبي شكل أوراق البرسيم. يحتوي أي الحمض الريبي النووي النقال على حلقة للتلامس مع الريبوسوم (1) ، وحلقة مضادة للكودون (2) ، وحلقة للتلامس مع إنزيم (3) ، وجذع متقبل (4) ، ومضاد كودون (5). يرتبط الحمض الأميني بنهاية 3 بوصات من جذع المستقبل. أنتيكودون- ثلاثة نيوكليوتيدات "تتعرف" على كودون الرنا المرسال. يجب التأكيد على أن الحمض النووي الريبي (tRNA) المحدد يمكنه نقل حمض أميني محدد بدقة يتوافق مع مضاد الكودون الخاص به. تتحقق خصوصية مزيج الأحماض الأمينية و tRNA بسبب خصائص الإنزيم aminoacyl-tRNA synthetase.

RNA الريبوسومتحتوي على 3000-5000 نيوكليوتيدات ؛ الوزن الجزيئي - 1000000-1500000. يمثل الرنا الريباسي 80-85٪ من إجمالي محتوى الحمض النووي الريبي في الخلية. بالاقتران مع بروتينات الريبوسوم ، يشكل الرنا الريباسي ريبوسومات - عضيات تقوم بتخليق البروتين. في الخلايا حقيقية النواة ، يحدث تخليق الرنا الريباسي في النواة. وظائف RRNA: 1) المكون الهيكلي الضروري للريبوسومات ، وبالتالي ضمان عمل الريبوسومات ؛ 2) ضمان تفاعل الريبوسوم و tRNA ؛ 3) الارتباط الأولي للريبوسوم وكودون بادئ الرنا المرسال وتحديد إطار القراءة ، 4) تشكيل المركز النشط للريبوسوم.

رسول RNAsمتنوعة في محتوى النوكليوتيدات والوزن الجزيئي (من 50،000 إلى 4،000،000). تمثل MRNA ما يصل إلى 5٪ من إجمالي محتوى الحمض النووي الريبي في الخلية. وظائف مرنا: 1) نقل المعلومات الجينية من الحمض النووي إلى الريبوسومات ، 2) مصفوفة لتخليق جزيء البروتين ، 3) تحديد تسلسل الأحماض الأمينية للبنية الأولية لجزيء البروتين.

هيكل ووظيفة ATP

حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك (ATP)- مصدر عالمي ومجمع رئيسي للطاقة في الخلايا الحية. يوجد ATP في جميع خلايا النباتات والحيوانات. كمية الـ ATP في المتوسط هي 0.04٪ (من الوزن الرطب للخلية) ، أكبر كمية من الـ ATP (0.2-0.5٪) موجودة في عضلات الهيكل العظمي.

يتكون ATP من المخلفات: 1) قاعدة نيتروجينية (أدينين) ، 2) أحادي السكاريد (ريبوز) ، 3) ثلاثة أحماض فوسفورية. نظرًا لأن ATP لا يحتوي على واحد ، بل ثلاثة بقايا لحمض الفوسفوريك ، فهو ينتمي إلى ثلاثي فوسفات الريبونوكليوزيد.

بالنسبة لمعظم أنواع العمل الذي يحدث في الخلايا ، يتم استخدام طاقة التحلل المائي لـ ATP. في هذه الحالة ، عندما يتم قطع البقايا النهائية لحمض الفوسفوريك ، ينتقل ATP إلى ADP (حمض الأدينوزين ثنائي الفوسفوريك) ، عندما يتم قطع بقايا حمض الفوسفوريك الثاني ، إلى AMP (حمض الأدينوزين أحادي الفوسفوريك). العائد من الطاقة الحرة أثناء التخلص من كل من الطرفية وبقايا حمض الفوسفوريك الثانية هو 30.6 كيلو جول لكل منهما. يصاحب انقسام مجموعة الفوسفات الثالثة إطلاق 13.8 كيلو جول فقط. الروابط بين الطرف وبقايا حمض الفوسفوريك الثاني والثاني والأول تسمى عالية الطاقة (عالية الطاقة).

يتم تجديد احتياطيات ATP باستمرار. في خلايا جميع الكائنات الحية ، يحدث تخليق ATP في عملية الفسفرة ، أي إضافة حمض الفوسفوريك إلى ADP. تحدث الفسفرة بكثافة مختلفة أثناء التنفس (الميتوكوندريا) ، تحلل السكر (السيتوبلازم) ، التمثيل الضوئي (البلاستيدات الخضراء).

ATP هو الرابط الرئيسي بين العمليات المصحوبة بإطلاق وتراكم الطاقة ، والعمليات التي تحدث مع إنفاق الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن ATP ، إلى جانب ثلاثي فوسفات الريبونوكليوزيد (GTP ، CTP ، UTP) ، هو ركيزة لتخليق الحمض النووي الريبي.

اذهب إلى عدد المحاضرات 3"هيكل ووظيفة البروتينات. إنزيمات "

اذهب إلى محاضرات رقم 5"النظرية الخلوية. أنواع التنظيم الخلوي "

هيكل ووظيفة الحمض النووي

يتم تمثيل السكريات الأحادية للنيوكليوتيدات DNA بواسطة deoxyribose.

يشتق اسم النيوكليوتيدات من اسم القاعدة المقابلة. يشار إلى النيوكليوتيدات والقواعد النيتروجينية بأحرف كبيرة.

يقع الخيط الثاني مقابل خيط نيوكليوتيد واحد. ترتيب النيوكليوتيدات في هاتين السلسلتين ليس عشوائيًا ، ولكنه محدد بدقة: يقع الثايمين دائمًا مقابل الأدينين لسلسلة واحدة في السلسلة الأخرى ، ويوجد السيتوزين دائمًا مقابل الجوانين ، وتنشأ روابط هيدروجينية بين الأدينين والثايمين ، وثلاثة الروابط الهيدروجينية بين الجوانين والسيتوزين. يُطلق على النمط الذي يتم بموجبه ترتيب النيوكليوتيدات في خيوط الحمض النووي المختلفة بدقة (الأدينين - الثايمين ، والجوانين - السيتوزين) والارتباط الانتقائي ببعضها البعض مبدأ التكامل... وتجدر الإشارة إلى أن J. Watson و F. Crick توصلوا إلى فهم مبدأ التكامل بعد قراءة أعمال E. Chargaff. Chargaff ، بعد أن درس عددًا كبيرًا من عينات الأنسجة والأعضاء من كائنات مختلفة ، وجد أنه في أي جزء من الحمض النووي ، فإن محتوى بقايا الجوانين دائمًا يتوافق تمامًا مع محتوى السيتوزين والأدينين - الثايمين ( "قاعدة Chargaff") ، لكنه لم يستطع تفسير هذه الحقيقة.

ويترتب على مبدأ التكامل أن تسلسل النوكليوتيدات في أحد الخيطين يحدد تسلسل النوكليوتيدات للآخر.

وظيفة الحمض النووي- تخزين ونقل المعلومات الوراثية.

تكرار (تكرار) الحمض النووي

تشارك الإنزيمات التالية في التكاثر:

هليكازات ("فك" الحمض النووي) ؛
بروتينات مزعزعة للاستقرار
إيزوميراز الحمض النووي (يتم قطع الحمض النووي) ؛
بوليميرات الحمض النووي (يتم اختيار ثلاثي فوسفات الديوكسي ريبونوكليوزيد وإرفاقه بقالب الحمض النووي) ؛
رئيسيات RNA (شكل اشعال RNA ، بادئات) ؛
ligases DNA (خياطة شظايا الحمض النووي).

جبر الضرر ("الإصلاح")

هيكل ووظيفة الحمض النووي الريبي

هيكل ووظيفة ATP

اذهب إلى عدد المحاضرات 3"هيكل ووظيفة البروتينات. إنزيمات "

اذهب إلى محاضرات رقم 5"النظرية الخلوية. أنواع التنظيم الخلوي "

استمرار. انظر رقم 11 ، 12 ، 13 ، 14 ، 15 ، 16/2005

دروس علم الأحياء في فصول العلوم

التخطيط المتقدم الصف العاشر

الدرس 19. التركيب الكيميائي والدور البيولوجي للاعبي التنس المحترفين

ادوات:جداول في علم الأحياء العام ، رسم تخطيطي لهيكل جزيء ATP ، رسم تخطيطي للعلاقة بين استقلاب البلاستيك والطاقة.

I. اختبار المعرفة

إجراء إملاء بيولوجي "المركبات العضوية للمادة الحية"

يقرأ المعلم الرسائل تحت الأرقام ، ويكتب الطلاب في دفتر الملاحظات أرقام تلك الأطروحات التي تتناسب مع محتوى نسختهم.

الخيار 1 - البروتينات.
الخيار 2 - الكربوهيدرات.
الخيار 3 - الدهون.
الخيار 4 - الأحماض النووية.

1. في شكلها النقي ، تتكون فقط من ذرات C ، H ، O.

2. بالإضافة إلى ذرات C و H و O ، فهي تحتوي على ذرات N و S.

3. بالإضافة إلى ذرات C و H و O ، تحتوي على N و P.

4. لها وزن جزيئي منخفض نسبيًا.

5. يمكن أن يكون الوزن الجزيئي من آلاف إلى عدة عشرات ومئات الآلاف من الدالتون.

6. أكبر المركبات العضوية التي يصل وزنها الجزيئي إلى عدة عشرات ومئات الملايين من الدالتونات.

7. تمتلك أوزانًا جزيئية مختلفة - من منخفض جدًا إلى مرتفع جدًا ، اعتمادًا على ما إذا كانت المادة مونومر أو بوليمر.

8. تتكون من السكريات الأحادية.

9. تتكون من أحماض أمينية.

10. تتكون من نيوكليوتيدات.

11. هي استرات من الأحماض الدهنية العالية.

12. الرئيسي الوحدة الهيكلية: "القاعدة النيتروجينية - البنتوز - بقايا حمض الفوسفوريك".

13. الوحدة الهيكلية الرئيسية: "الأحماض الأمينية".

14. الوحدة الهيكلية الرئيسية: "السكاريد الأحادي".

15. الوحدة الهيكلية الرئيسية: "الجلسرين - الأحماض الدهنية".

16. تتكون جزيئات البوليمر من نفس المونومرات.

17. تُبنى جزيئات البوليمر من مونومرات متشابهة ولكنها ليست متطابقة تمامًا.

18. ليس البوليمرات.

19. أداء وظائف الطاقة والبناء والتخزين على وجه الحصر تقريبًا ، وفي بعض الحالات - الحماية.

20. بالإضافة إلى الطاقة والبناء ، فإنها تؤدي وظائف تحفيزية ، وإشارات ، ونقل ، ومحرك ، ووظائف وقائية.

21. إجراء تخزين ونقل الخصائص الوراثية للخلية والكائن الحي.

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

ثانيًا. تعلم مواد جديدة

1. هيكل حامض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك

بالإضافة إلى البروتينات والأحماض النووية والدهون والكربوهيدرات ، يتم تصنيع عدد كبير من المركبات العضوية الأخرى في المادة الحية. من بينها ، تلعب دورًا مهمًا في الطاقة الحيوية للخلية حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك (ATP).يوجد ATP في جميع خلايا النباتات والحيوانات. في الخلايا ، غالبًا ما يوجد حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك في شكل أملاح تسمى الأدينوزين ثلاثي الفوسفات... تتقلب كمية الـ ATP ويبلغ متوسطها 0.04٪ (في المتوسط ، تحتوي الخلية على حوالي 1 مليار جزيء ATP). تم العثور على أكبر كمية من ATP في العضلات الهيكلية (0.2-0.5٪).

يتكون جزيء ATP من قاعدة نيتروجينية - الأدينين ، البنتوز - الريبوز وثلاث بقايا حمض الفوسفوريك ، أي ATP هو نوكليوتيد أدينيل خاص. على عكس النيوكليوتيدات الأخرى ، لا يحتوي ATP على بقايا حمض فوسفوريك واحدة ، بل ثلاثة. ينتمي ATP إلى مواد عالية الطاقة - مواد تحتوي على كمية كبيرة من الطاقة في روابطها.

النموذج المكاني (A) والصيغة التركيبية (B) لجزيء ATP

يتم شق بقايا حمض الفوسفوريك من تركيبة ATP تحت تأثير إنزيمات ATPase. لدى ATP ميل ثابت لفصل مجموعة الفوسفات النهائية:

ATP 4– + H 2 O ––> ADP 3– + 30.5 kJ + Fn ،

حيث هذا يؤدي إلى اختفاء التنافر الإلكتروستاتيكي غير المواتي بقوة بين الشحنات السالبة المجاورة. يتم تثبيت الفوسفات الناتج عن طريق تكوين روابط هيدروجينية مواتية بقوة مع الماء. يصبح توزيع الشحنات في نظام ADP + Fn أكثر استقرارًا منه في ATP. نتيجة لهذا التفاعل ، يتم تحرير 30.5 كيلو جول (عند كسر الرابطة التساهمية العادية ، يتم تحرير 12 كيلو جول).

من أجل التأكيد على "تكلفة" الطاقة العالية لرابطة الفوسفور والأكسجين في ATP ، من المعتاد الإشارة إليها بالعلامة ~ وتسميتها رابطة الطاقة الكلية. عندما ينفصل جزيء واحد من حمض الفوسفوريك ، يمر ATP إلى ADP (حمض الأدينوزين ثنائي الفوسفوريك) ، وإذا تم شق جزيئين من حمض الفوسفوريك ، فإن ATP يمر إلى AMP (حمض الأدينوزين أحادي الفوسفوريك). يصاحب انقسام الفوسفات الثالث إطلاق 13.8 كيلو جول فقط ، بحيث لا يوجد سوى رابطتين عاليتي الطاقة في جزيء ATP.

2. تكوين ATP في الخلية

مخزون ATP في الخلية صغير. على سبيل المثال ، في العضلات ، احتياطي ATP يكفي لـ 20-30 تقلص. لكن يمكن للعضلة أن تعمل لساعات وتنتج آلاف الانقباضات. لذلك ، جنبًا إلى جنب مع انهيار ATP إلى ADP في الخلية ، يجب أن يستمر التوليف العكسي باستمرار. هناك عدة مسارات لتخليق ATP في الخلايا. دعنا نتعرف عليهم.

1. الفسفرة اللاهوائية.تشير الفسفرة إلى تخليق ATP من ADP والفوسفات منخفض الوزن الجزيئي (Fn). في هذه الحالة ، نحن نتحدث عن عمليات نقص الأكسجين لأكسدة المواد العضوية (على سبيل المثال ، التحلل السكري هو عملية أكسدة الجلوكوز إلى حمض البيروفيك بأكسدة نقص الأكسجين). يتم إنفاق ما يقرب من 40٪ من الطاقة المنبعثة خلال هذه العمليات (حوالي 200 كيلو جول / مول من الجلوكوز) على تخليق ATP ، ويتم تبديد الباقي على شكل حرارة:

C 6 H 12 O 6 + 2ADP + 2Fn ––> 2C 3 H 4 O 3 + 2ATP + 4H.

2. الفسفرة التأكسديةهي عملية تخليق ATP نتيجة طاقة أكسدة المواد العضوية بالأكسجين. تم اكتشاف هذه العملية في أوائل الثلاثينيات. القرن العشرين. V.A. إنجلهاردت. تحدث عمليات أكسدة أكسجين المواد العضوية في الميتوكوندريا. يتم تحويل ما يقرب من 55٪ من الطاقة المنبعثة في هذه العملية (حوالي 2600 كيلوجول / مول جلوكوز) إلى طاقة روابط كيميائية ATP ، ويتم تبديد 45٪ كحرارة.

تعتبر الفسفرة المؤكسدة أكثر فاعلية من التوليفات اللاهوائية: إذا تم تصنيع 2 جزيء ATP فقط أثناء تحلل جزيء الجلوكوز ، فعند الفسفرة المؤكسدة يتم تشكيل 36 جزيء ATP.

3. الفسفرة الضوئية- عملية تخليق ATP بسبب طاقة ضوء الشمس. هذا المسار لتخليق ATP مميز فقط للخلايا القادرة على التمثيل الضوئي (النباتات الخضراء ، البكتيريا الزرقاء). يتم استخدام طاقة كمات ضوء الشمس بواسطة التمثيل الضوئي في المرحلة الضوئية لعملية التمثيل الضوئي من أجل تخليق ATP.

3. الأهمية البيولوجية للاعبي التنس المحترفين

يقع ATP في مركز عمليات التمثيل الغذائي في الخلية ، كونه رابط بين تفاعلات التوليف البيولوجي والانحلال. يمكن مقارنة دور ATP في الخلية بدور البطارية ، حيث يتم إطلاق الطاقة أثناء التحلل المائي لـ ATP ، وهو أمر ضروري لمختلف العمليات الحيوية ("التفريغ") ، وفي عملية الفسفرة ("الشحن" ) ، يتراكم ATP الطاقة مرة أخرى.

بسبب الطاقة المنبعثة أثناء التحلل المائي لـ ATP ، تحدث جميع العمليات الحيوية تقريبًا في الخلية والجسم: نبضات عصبية، التخليق الحيوي للمواد ، تقلصات العضلات ، نقل المواد ، إلخ.

ثالثا. توحيد المعرفة

حل المشاكل البيولوجية

المشكلة 1. عند الجري السريع ، نتنفس بشكل متكرر ويحدث التعرق. اشرح هذه الظواهر.

المشكلة الثانية: لماذا يبدأ الأشخاص المتجمدون بالدوس والقفز في البرد؟

المشكلة 3. في العمل الشهير لألف و إي بيتروف "اثنا عشر كرسيًا" من بين العديد نصائح مفيدةيمكنك أيضًا أن تجد هذا: "تنفس بعمق ، أنت مضطرب." حاول تبرير هذه النصيحة من حيث عمليات الطاقة التي تحدث في الجسم.

رابعا. واجب منزلي

ابدأ في التحضير للاختبار والاختبار (إملاء أسئلة الاختبار - انظر الدرس 21).

الدرس 20 - تعميم المعرفة في قسم "التنظيم الكيميائي للحياة"

ادوات:جداول في علم الأحياء العام.

أولا: تعميم المعرفة من القسم

عمل الطلاب مع الأسئلة (بشكل فردي) متبوعًا بالتحقق والمناقشة

1. أعط أمثلة للمركبات العضوية التي تشمل الكربون والكبريت والفوسفور والنيتروجين والحديد والمنغنيز.

2. كيف يمكن التمييز بين الخلية الحية والميتة من خلال تركيبها الأيوني؟

3. ما هي المواد الموجودة في الخلية في شكل غير منحل؟ ما هي الأعضاء والأنسجة التي يدخلونها؟

4. أعط أمثلة على المغذيات الكبيرة الموجودة في مراكز الإنزيمات النشطة.

5. ما الهرمونات التي تحتوي على العناصر النزرة؟

6. ما هو دور الهالوجينات في جسم الإنسان؟

7. كيف تختلف البروتينات عن البوليمرات الصناعية؟

8. ما هو الفرق بين الببتيدات والبروتينات؟

9. ما اسم البروتين الذي هو جزء من الهيموجلوبين؟ كم عدد الوحدات الفرعية التي تتكون منها؟

10. ما هو الريبونوكلياز؟ كم عدد الأحماض الأمينية فيه؟ متى تم تصنيعها بشكل مصطنع؟

11. لماذا ينخفض معدل التفاعلات الكيميائية بدون إنزيمات؟

12. ما هي المواد التي تنقلها البروتينات عبر غشاء الخلية؟

13. ما هو الفرق بين الأجسام المضادة ومستضدات؟ هل تحتوي اللقاحات على أجسام مضادة؟

14. ما هي المواد التي تتحلل فيها البروتينات في الجسم؟ ما مقدار الطاقة المنبعثة في هذه الحالة؟ أين وكيف يتم تحييد الأمونيا؟

15. أعط مثالاً على هرمونات الببتيد: كيف تشارك في تنظيم التمثيل الغذائي الخلوي؟

16. ما هي بنية السكر الذي نشرب به الشاي؟ ما المرادفات الثلاثة الأخرى لهذه المادة هل تعرف؟

17. لماذا لا تتجمع الدهون الموجودة في الحليب على السطح ، ولكنها في شكل معلق؟

18. ما هي كتلة الحمض النووي في نواة الخلايا الجسدية والجرثومية؟

19. ما مقدار ATP الذي يستخدمه الشخص في اليوم؟

20. ما البروتينات التي يصنع منها الناس الملابس؟

الهيكل الأساسي للريبونوكلياز البنكرياس (124 من الأحماض الأمينية)

ثانيًا. واجب منزلي.

يستمر التحضير للاختبار والاختبار في قسم "التنظيم الكيميائي للحياة".

الدرس 21. اختبار الدرس في قسم "التنظيم الكيميائي للحياة"

ط. إجراء مقاصة شفوية على القضايا

1. التكوين الأولي للخلية.

2. خصائص العناصر العضوية.

3. هيكل جزيء الماء. الرابطة الهيدروجينية وأهميتها في "كيمياء" الحياة.

4. الخصائص والوظائف البيولوجية للمياه.

5. المواد المحبة للماء والطارئة للماء.

6. الكاتيونات وأهميتها البيولوجية.

7. الأنيونات وأهميتها البيولوجية.

8. البوليمرات. البوليمرات البيولوجية. الاختلافات بين البوليمرات الدفعية وغير الدفعية.

9. خواص الدهون ووظائفها البيولوجية.

10. مجموعات الكربوهيدرات موزعة حسب خصائص التركيبة.

11. الوظائف البيولوجية للكربوهيدرات.

12. التركيب الأولي للبروتينات. أحماض أمينية. تشكيل الببتيدات.

13. الهياكل الأولية والثانوية والثالثية والرباعية للبروتينات.

14. الوظيفة البيولوجيةالبروتينات.

15. الاختلافات بين الإنزيمات والمحفزات غير البيولوجية.

16. تركيب الانزيمات. الإنزيمات.

17. آلية عمل الإنزيمات.

18. الأحماض النووية. النيوكليوتيدات وهيكلها. تشكيل عديد النوكليوتيدات.

19. قواعد E. Chargaff. مبدأ التكامل.

20. تكوين جزيء DNA مزدوج الشريطة وتصاعده.

21. أصناف الحمض النووي الريبي الخلوي ووظائفها.

22. الاختلافات بين DNA و RNA.

23. تكرار الحمض النووي. النسخ.

24. هيكل و دور بيولوجي ATP.

25. تكوين الـ ATP في الخلية.

ثانيًا. واجب منزلي

استمر في التحضير للاختبار في قسم "التنظيم الكيميائي للحياة".

الدرس 22. درس التحكم في قسم "التنظيم الكيميائي للحياة"

I. إجراء اختبار كتابي

الخيار 1

1. هناك ثلاثة أنواع من الأحماض الأمينية - أ ، ب ، ج. كم عدد المتغيرات من سلاسل البولي ببتيد ، التي تتكون من خمسة أحماض أمينية ، يمكنك بناؤها. حدد هذه الخيارات. هل سيكون لهذه البولي ببتيدات نفس الخصائص؟ لماذا ا؟

2. تتكون جميع الكائنات الحية أساسًا من مركبات الكربون ، والتماثل للكربون - السيليكون ، الذي يكون محتواه في قشرة الأرض 300 مرة أكثر من الكربون ، موجود فقط في عدد قليل جدًا من الكائنات الحية. اشرح هذه الحقيقة من حيث بنية وخصائص ذرات هذه العناصر.

3. تم إدخال جزيئات ATP الموصوفة بـ 32P المشع في آخر بقايا حمض الفوسفوريك في خلية واحدة ، وتم إدخال جزيئات ATP الموصوفة بـ 32P في البقايا الأولى الأقرب إلى الريبوز في الخلية الأخرى. بعد 5 دقائق ، تم قياس محتوى أيون الفوسفات غير العضوي المسمى بـ 32P في كلا الخليتين. أين ستكون أعلى بكثير؟

4. أظهرت الدراسات أن 34٪ من العدد الإجمالي للنيوكليوتيدات لهذا الرنا المرسال يتم حسابه بواسطة الجوانين ، و 18٪ - بواسطة اليوراسيل ، و 28٪ - بالسيتوزين و 20٪ - بواسطة الأدينين. تحديد النسبة المئوية للقواعد النيتروجينية للحمض النووي مزدوج الشريطة ، والتي يكون الصب منها هو مرنا المشار إليه.

الخيار 2

1. تشكل الدهون "الاحتياطي الأول" في تبادل الطاقةوتستخدم عندما ينضب احتياطي الكربوهيدرات. ومع ذلك ، في العضلات الهيكلية التي تحتوي على الجلوكوز والأحماض الدهنية ، يتم استخدام هذا الأخير إلى حد كبير. تستخدم البروتينات كمصدر للطاقة دائمًا كملاذ أخير فقط عندما يتضور الجسم جوعاً. اشرح هذه الحقائق.

2. أيونات المعادن الثقيلة (الزئبق ، الرصاص ، إلخ) والزرنيخ مرتبطة بسهولة بمجموعات البروتينات الكبريتيدية. معرفة خصائص الكبريتيدات لهذه المعادن ، اشرح ما يحدث للبروتين عندما يقترن بهذه المعادن. لماذا تسمم المعادن الثقيلة للجسم؟

3. في تفاعل أكسدة المادة (أ) مع المادة (ب) ، يتم إطلاق 60 كيلو جول من الطاقة. كم عدد جزيئات ATP التي يمكن تصنيعها إلى أقصى حد في هذا التفاعل؟ كيف سيتم استهلاك باقي الطاقة؟

4. أظهرت الدراسات أن 27٪ من العدد الإجمالي للنيوكليوتيدات لهذا الرنا المرسال يتم حسابه بواسطة الجوانين ، و 15٪ - بواسطة اليوراسيل ، و 18٪ - بالسيتوزين و 40٪ - بواسطة الأدينين. تحديد النسبة المئوية للقواعد النيتروجينية للحمض النووي مزدوج الشريطة ، والتي يكون الصب منها هو مرنا المشار إليه.

يتبع