ATP polimer quruluşa malik olması ilə xarakterizə olunur. Atf nuklein turşularının quruluşu və funksiyası. Nukleotid anlayışı və onun xassələri

Monomer və polimerin nə olduğunu xatırlayın. Zülal monomerləri hansı maddələrdir? Polimer kimi zülallar nişastadan nə ilə fərqlənir?

arasında nuklein turşuları xüsusi yer tutur üzvi maddələr hüceyrələr. Onlar əvvəlcə hüceyrə nüvələrindən təcrid olundular, bunun üçün öz adlarını aldılar (latınca nüvədən - nüvə). Sonradan nuklein turşuları sitoplazmada və hüceyrənin bəzi digər orqanoidlərində tapıldı. Lakin onlar üçün orijinal adı qorunub saxlanılıb.

Nuklein turşuları, zülallar kimi, polimerlərdir, lakin onların monomerləri, nukleotidləri daha mürəkkəb quruluşa malikdir. Zəncirdəki nukleotidlərin sayı 30.000-ə çata bilər.Nuklein turşuları hüceyrənin ən yüksək molekulyar çəkisi olan üzvi maddələrdir.

düyü. 24. Nukleotidlərin quruluşu və növləri

Hüceyrələrdə iki növ nuklein turşusu var: deoksiribonuklein turşusu (DNT) və ribonuklein turşusu (RNT). Onlar nukleotid tərkibinə, polinükleotid zəncirinin quruluşuna, molekulyar çəkisinə və yerinə yetirilən funksiyalarına görə fərqlənirlər.

düyü. 25. Polinükleotid zənciri

DNT-nin tərkibi və quruluşu. DNT molekulunun nukleotidlərinə fosfor turşusu, karbohidrat dezoksiriboza (DNT-nin adının səbəbidir) və azotlu əsaslar - adenin (A), timin (T), guanin (G), sitozin (C) daxildir (Şəkil 2). 24, 25).

Bu əsaslar bir-birinə quruluşca cüt olaraq uyğun gəlir (A = T, G = C) və hidrogen bağlarından istifadə edərək asanlıqla birləşdirilə bilər. Belə qoşalaşmış əsaslar tamamlayıcı adlanır (latınca komplementum - əlavə).

İngilis alimləri James Watson və Francis Crick 1953-cü ildə DNT molekulunun iki spiral şəklində bükülmüş zəncirdən ibarət olduğunu müəyyən etdilər. Zəncirin onurğa sütunu fosfor turşusu və dezoksiriboza qalıqlarından əmələ gəlir, azotlu əsaslar isə spiralın içərisinə yönəlir (şək. 26, 27). İki zəncir tamamlayıcı əsaslar arasındakı hidrogen bağları sayəsində bir-birinə bağlıdır.

düyü. 26. DNT molekulunun diaqramı

Hüceyrələrdə DNT molekulları nüvədə olur. Onlar xromatinin filamentlərini əmələ gətirir və hüceyrə bölünməzdən əvvəl spirallaşır, zülallarla birləşir və xromosomlara çevrilir. Bundan əlavə, spesifik DNT mitoxondrilərdə və xloroplastlarda olur.

Hüceyrədəki DNT irsi məlumatların saxlanması və ötürülməsindən məsuldur. Bədəndəki bütün zülalların quruluşu haqqında məlumatları kodlaşdırır. DNT molekullarının sayı müəyyən bir orqanizm növü üçün genetik əlamət kimi xidmət edir və nukleotid ardıcıllığı hər bir fərd üçün spesifikdir.

RNT-nin quruluşu və növləri. RNT molekulunun tərkibində fosfor turşusu, karbohidrat - riboza (ribonuklein turşusu belə adlandırılmışdır), azotlu əsaslar: adenin (A), urasil (U), guanin (G), sitozin (C) var. Burada timin əvəzinə adenini tamamlayan urasil tapılır (A = Y). RNT molekulları, DNT-dən fərqli olaraq, düz və spiral hissələrə malik ola bilən tək polinükleotid zəncirindən (şəkil 25) ibarətdir və hidrogen bağlarından istifadə edərək tamamlayıcı əsaslar arasında ilmələr əmələ gətirirlər. RNT-nin molekulyar çəkisi DNT-dən əhəmiyyətli dərəcədə aşağıdır.

Hüceyrələrdə RNT molekulları nüvədə, sitoplazmada, xloroplastlarda, mitoxondrilərdə və ribosomlarda olur. Müxtəlif molekulyar çəkilərə, molekulyar formalara və fərqli funksiyalara malik üç növ RNT var.

Messenger RNT (mRNA) zülalın strukturu haqqında məlumatı DNT-dən onun ribosomlar üzərində sintez olunduğu yerə aparır. Hər bir mRNT molekulu bir protein molekulunun sintezi üçün lazım olan tam məlumatı ehtiva edir. RNT-nin bütün növlərindən ən böyük mRNA-lardır.

düyü. 27. DNT molekulunun ikiqat sarmal (üç ölçülü model)

Nəqliyyat RNTləri (tRNA) ən qısa molekullardır. Onların quruluşu formasına görə yonca yarpağına bənzəyir (şək. 62). Amin turşularını ribosomlarda zülal sintezi yerinə nəql edirlər.

Ribosomal RNT (rRNT) hüceyrədəki RNT-nin ümumi kütləsinin 80%-dən çoxunu təşkil edir və zülallarla birlikdə ribosomların bir hissəsidir.

ATP. Polinükleotid zəncirlərindən əlavə hüceyrədə DNT və RNT-ni təşkil edən nukleotidlərlə eyni tərkibə və quruluşa malik mononükleotidlər var. Bunlardan ən əhəmiyyətlisi ATP - adenozin trifosfatdır.

ATP molekulu riboza, adenin və üç fosfor turşusu qalığından ibarətdir, onların arasında iki yüksək enerjili rabitə mövcuddur (şək. 28). Onların hər birinin enerjisi 30,6 kJ/mol təşkil edir. Buna görə də, enerjisi təxminən 13 kJ / mol olan sadə bir bağdan fərqli olaraq makroergik adlanır. ATP molekulundan bir və ya iki fosfor turşusu qalığı ayrıldıqda, müvafiq olaraq ADP (adenozin difosfat) və ya AMP (adenozin monofosfat) molekulu əmələ gəlir. Bu zaman enerji digər üzvi maddələrin parçalanması zamanı olduğundan iki yarım dəfə çox ayrılır.

düyü. 28. Alenozin trifosfat (ATP) molekulunun quruluşu və onun enerjiyə çevrilməsində rolu.

ATP hüceyrədəki metabolik proseslərin əsas maddəsi və universal enerji mənbəyidir. ATP molekullarının sintezi mitoxondrilərdə, xloroplastlarda baş verir. Enerji üzvi maddələrin oksidləşmə reaksiyaları və günəş enerjisinin yığılması nəticəsində yığılır. Hüceyrə bu yığılmış enerjini bütün həyat proseslərində istifadə edir.

Örtülü material üzərində məşqlər

  1. Nuklein turşusu monomeri nədir? Hansı komponentlərdən ibarətdir?
  2. Polimerlər kimi nuklein turşuları zülallardan nə ilə fərqlənir?
  3. tamamlayıcılıq nədir? Qəbilə əsasları qrupunu adlandırın. Onlar arasında hansı əlaqələr yaranır?
  4. RNT molekulları təbiətin canlı orqanizmlərində hansı rol oynayır?
  5. Hüceyrədəki ATP funksiyası bəzən təkrar doldurulan batareya və ya batareya ilə müqayisə edilir. Bu müqayisənin mənasını izah edin.

Planetdəki bütün həyat nüvədə olan genetik məlumatlara görə təşkilatlanma nizamını qoruyan bir çox hüceyrədən ibarətdir. O, kompleks yüksək molekullu birləşmələr - monomer vahidlərdən ibarət nuklein turşuları - nukleotidlər tərəfindən saxlanılır, həyata keçirilir və ötürülür. Nuklein turşularının rolunu çox vurğulamaq olmaz. Onların strukturunun sabitliyi orqanizmin normal həyat fəaliyyətini müəyyən edir və strukturda hər hansı sapma istər-istəməz hüceyrə quruluşunun, fizioloji proseslərin aktivliyinin və ümumiyyətlə hüceyrələrin həyat qabiliyyətinin dəyişməsinə səbəb olur.

Nukleotid anlayışı və onun xassələri

Hər və ya RNT daha kiçik monomerik birləşmələrdən - nukleotidlərdən yığılır. Başqa sözlə, bir nukleotid hüceyrənin həyatı boyu vacib olan nuklein turşuları, koenzimlər və bir çox digər bioloji birləşmələr üçün tikinti materialıdır.

Bu əvəzedilməz maddələrin əsas xüsusiyyətlərinə aşağıdakılar daxildir:

irsi xüsusiyyətlər haqqında məlumatların saxlanması;
... böyümə və çoxalmaya nəzarət;
... hüceyrədə maddələr mübadiləsində və bir çox digər fizioloji proseslərdə iştirak.

Nukleotidlərdən danışarkən, onların quruluşu və tərkibi kimi vacib bir məsələ üzərində dayanmaya bilməzsiniz.

Hər bir nukleotid aşağıdakılardan ibarətdir:

şəkər qalıqları;
... azotlu əsas;
... fosfat qrupu və ya fosfor turşusu qalığı.

Bir nukleotidin mürəkkəb üzvi birləşmə olduğunu söyləyə bilərik. Azotlu əsasların növ tərkibindən və nukleotid strukturunda pentozanın növündən asılı olaraq nuklein turşuları aşağıdakılara bölünür:

Deoksiribonuklein turşusu və ya DNT;
... ribonuklein turşusu və ya RNT.

Nuklein turşusu tərkibi

Nuklein turşularında şəkər pentozadır. Bu, beş karbonlu şəkərdir, DNT-də dezoksiriboza, RNT-də riboza adlanır. Hər bir pentoza molekulunda beş karbon atomu var, onlardan dördü bir oksigen atomu ilə birlikdə beş üzvlü halqa əmələ gətirir, beşincisi isə HO-CH2 qrupuna aiddir.

Pentoza molekulundakı hər bir karbon atomunun mövqeyi ərəb rəqəmi ilə əsas (1C´, 2C´, 3C´, 4C´, 5C´) ilə göstərilir. Bir nuklein turşusu molekulundan oxumaq üçün bütün proseslər ciddi şəkildə yönəldildiyi üçün karbon atomlarının nömrələnməsi və onların halqada düzülməsi düzgün istiqamətin bir növ göstəricisi kimi xidmət edir.

Hidroksil qrupunda fosfor turşusu qalığı üçüncü və beşinci karbon atomlarına (3C´ və 5C´) bağlanır. O, həmçinin DNT və RNT-nin turşular qrupuna kimyəvi mənsubiyyətini müəyyən edir.

Şəkər molekulunda ilk karbon atomuna (1C´) azotlu əsas bağlanır.

Azotlu əsasların növ tərkibi

Azotlu bazada DNT nukleotidləri dörd növlə təmsil olunur:

Adenin (A);
... guanin (G);
... sitozin (C);
... timin (T).

İlk ikisi purinlər sinfinə aiddir, sonuncu ikisi pirimidinlərdir. Molekulyar çəki baxımından purinlər həmişə pirimidinlərdən daha ağırdır.

Azotlu əsasda RNT nukleotidləri təqdim olunur:

Adenin (A);
... guanin (G);
... sitozin (C);
... urasil (U).

Urasil, timin kimi, pirimidin əsasıdır.

Elmi ədəbiyyatda tez-tez azotlu əsaslar üçün başqa bir təyinat tapa bilərsiniz - Latın hərflərində (A, T, C, G, U).

Purinlərin və pirimidinlərin kimyəvi quruluşu üzərində daha ətraflı dayanaq.

Pirimidinlər, yəni sitozin, timin və urasil iki azot atomundan və dörd karbon atomundan ibarətdir və altı üzvlü bir halqa əmələ gətirir. Hər bir atom 1-dən 6-ya qədər nömrələnir.

Purinlər (adenin və guanin) pirimidin və imidazoldan və ya iki heterosikldən ibarətdir. Purin bazası molekulu dörd azot atomu və beş karbon atomu ilə təmsil olunur. Hər bir atom 1-dən 9-a qədər nömrələnir.

Azotlu əsas və pentoza qalığının birləşməsi nəticəsində nukleozid əmələ gəlir. Bir nukleotid bir nukleozid və bir fosfat qrupunun birləşməsidir.

Fosfodiester bağlarının əmələ gəlməsi

Nukleotidlərin necə bir polipeptid zəncirinə birləşərək nuklein turşusu molekulunu əmələ gətirdiyi sualını anlamaq vacibdir. Bu, sözdə fosfodiester bağları ilə bağlıdır.

İki nukleotidin qarşılıqlı təsiri dinukleotid verir. Yeni birləşmənin əmələ gəlməsi kondensasiya yolu ilə, bir monomerin fosfat qalığı ilə digərinin pentozasının hidroksi qrupu arasında fosfodiester bağı yarandıqda baş verir.

Polinükleotid sintezi bu reaksiyanın təkrar təkrarlanmasıdır (bir neçə milyon dəfə). Polinükleotid zənciri şəkərlərin üçüncü və beşinci karbonları (3C´ və 5C´) arasında fosfodiester bağlarının formalaşması yolu ilə qurulur.

Bir polinükleotidin yığılması, DNT polimeraz fermentinin iştirakı ilə mürəkkəb bir prosesdir, bu, bir zəncirin yalnız bir ucundan (3´) sərbəst hidroksi qrupu ilə böyüməsini təmin edir.

DNT molekulunun quruluşu

DNT molekulu, zülal kimi, birincili, ikincili və üçüncü dərəcəli quruluşa malik ola bilər.

DNT zəncirindəki nukleotidlərin ardıcıllığı onun əsas hissəsinin tamamlayıcılıq prinsipinə əsaslanan hidrogen bağları hesabına əmələ gəldiyini müəyyən edir. Başqa sözlə, qoşanın sintezi zamanı müəyyən qanunauyğunluq hərəkət edir: bir zəncirin adenini digərinin timininə, quaninə sitozinə və əksinə uyğun gəlir. Adenin və timin və ya guanin və sitozin cütləri birincidə iki, ikinci halda üç hidrogen bağı hesabına əmələ gəlir. Nukleotidlərin bu əlaqəsi zəncirlər arasında güclü bir əlaqə və onlar arasında bərabər məsafəni təmin edir.

Bir DNT zəncirinin nukleotid ardıcıllığını bilməklə, ikincisi tamamlayıcılıq və ya əlavə prinsipi ilə tamamlana bilər.

DNT-nin üçüncü strukturu mürəkkəb üçölçülü bağlar hesabına formalaşır ki, bu da onun molekulunu daha yığcam və kiçik hüceyrə həcminə sığdıra bilir. Məsələn, E. coli-nin DNT-sinin uzunluğu 1 mm-dən çox, hüceyrənin uzunluğu isə 5 mikrondan azdır.

DNT-dəki nukleotidlərin sayı, yəni onların kəmiyyət nisbəti Chergaff qaydasına tabedir (purin əsaslarının sayı həmişə pirimidin əsaslarının sayına bərabərdir). Nukleotidlər arasındakı məsafə onların molekulyar çəkisi kimi 0,34 nm-ə bərabər sabit dəyərdir.

RNT molekulunun quruluşu

RNT pentoza (bu halda riboza) və fosfat qalığı arasında əmələ gələn tək polinükleotid zənciri ilə təmsil olunur. Uzunluğu DNT-dən çox qısadır. By növ tərkibi Nukleotiddə azotlu əsaslarda da fərqlər var. RNT-də timin pirimidin əsasının yerinə urasil istifadə olunur. Bədəndə yerinə yetirilən funksiyalardan asılı olaraq üç növ RNT var.

Ribosomal (rRNT) - adətən 3000-dən 5000-ə qədər nukleotid ehtiva edir. Zəruri struktur komponent kimi hüceyrədə ən mühüm proseslərdən birinin - zülal biosintezinin yeri olan ribosomların aktiv mərkəzinin formalaşmasında iştirak edir.
... Nəqliyyat (tRNT) - orta hesabla 75 - 95 nukleotiddən ibarətdir, arzu olunan amin turşusunun ribosomda polipeptid sintezi yerinə köçürülməsini həyata keçirir. Hər bir tRNT növü (ən azı 40) yalnız ona xas olan monomerlərin və ya nukleotidlərin öz ardıcıllığına malikdir.
... İnformasiya (mRNT) nukleotid tərkibində çox müxtəlifdir. Genetik məlumatı DNT-dən ribosomlara ötürür, bir protein molekulunun sintezi üçün matris rolunu oynayır.

Nukleotidlərin orqanizmdə rolu

Hüceyrədəki nukleotidlər bir sıra mühüm funksiyaları yerinə yetirirlər:

Nuklein turşuları (purin və pirimidin nukleotidləri) üçün tikinti blokları kimi istifadə olunur;
... hüceyrədə bir çox metabolik proseslərdə iştirak etmək;
... hüceyrələrdə əsas enerji mənbəyi olan ATP-nin bir hissəsidir;
... hüceyrələrdə reduksiya edən ekvivalentlərin daşıyıcısı kimi çıxış edir (NAD+, NADP+, FAD, FMN);
... biotənzimləyicilərin funksiyasını yerinə yetirmək;
... hüceyrədənkənar müntəzəm sintezin ikinci xəbərçiləri hesab edilə bilər (məsələn, cAMP və ya cGMP).

Nukleotid daha mürəkkəb birləşmələr - nuklein turşuları əmələ gətirən monomer vahiddir, onsuz genetik məlumatın ötürülməsi, saxlanması və çoxalması mümkün deyil. Sərbəst nukleotidlər hüceyrələrin və bütövlükdə orqanizmin normal fəaliyyətini dəstəkləyən siqnal və enerji proseslərində iştirak edən əsas komponentlərdir.

TO nuklein turşuları hidroliz zamanı purin və pirimidin əsaslarına, pentoza və fosfor turşusuna parçalanan yüksək polimer birləşmələri daxildir. Nuklein turşularının tərkibində karbon, hidrogen, fosfor, oksigen və azot var. Nuklein turşularının iki sinfi var: ribonuklein turşuları (RNT)deoksiribonuklein turşuları (DNT).

DNT strukturu və funksiyası

DNT- monomerləri deoksiribonukleotidlər olan bir polimer. DNT molekulunun ikiqat spiral şəklində məkan quruluşunun modeli 1953-cü ildə C.Uotson və F.Krik tərəfindən təklif edilmişdir (bu modeli qurmaq üçün onlar M.Uilkins, R.Franklin, E. Chargaff).

DNT molekulu iki polinükleotid zəncirindən əmələ gəlmiş, bir-birinin ətrafında spiral şəklində bükülmüş və birlikdə xəyali bir ox ətrafında, yəni. ikiqat spiraldır (istisna - bəzi DNT viruslarında tək zəncirli DNT var). DNT cüt spiralının diametri 2 nm, bitişik nukleotidlər arasındakı məsafə 0,34 nm-dir və spiralın hər döngəsində 10 əsas cütü var. Molekulun uzunluğu bir neçə santimetrə qədər ola bilər. Molekulyar çəki - onlarla və yüz milyonlarla. İnsan hüceyrəsi nüvəsinin DNT-sinin ümumi uzunluğu təqribən 2 m-dir.Eukaryotik hüceyrələrdə DNT zülallarla komplekslər əmələ gətirir və spesifik məkan konformasiyasına malikdir.

Monomer DNT - nukleotid (deoksiribonukleotid)- üç maddənin qalığından ibarətdir: 1) azotlu əsas, 2) beş karbon monosaxarid (pentoza) və 3) fosfor turşusu. Nuklein turşularının azotlu əsasları pirimidinlər və purinlər siniflərinə aiddir. DNT pirimidin əsasları(onların molekulunda bir halqa var) - timin, sitozin. Purin əsasları(iki üzük var) - adenin və guanin.

DNT nukleotidinin monosaxaridi deoksiriboza ilə təmsil olunur.

Nukleotidin adı müvafiq bazanın adından götürülüb. Nukleotidlər və azotlu əsaslar böyük hərflərlə göstərilir.

Polinükleotid zənciri nukleotidlərin kondensasiyası reaksiyaları nəticəsində əmələ gəlir. Bu halda, bir nukleotidin dezoksiriboza qalığının 3'-karbonu ilə digərinin fosfor turşusu qalığı arasında; fosfoeter bağı(güclü kovalent bağlar kateqoriyasına aiddir). Polinükleotid zəncirinin bir ucu 5 "karbon" (5" ucu adlanır), digəri isə 3 "karbon (3") ilə bitir.

İkinci bir zəncir bir nukleotid zəncirinin qarşısında yerləşir. Bu iki zəncirdə nukleotidlərin düzülüşü təsadüfi deyil, ciddi şəkildə müəyyən edilmişdir: timin həmişə digər zəncirdə bir zəncirin adeninin qarşısında, sitozin isə həmişə guaninə qarşı yerləşir, adenin və timin arasında iki hidrogen bağı yaranır və üç guanin və sitozin arasında hidrogen bağları. Müxtəlif DNT zəncirlərinin nukleotidlərinin ciddi şəkildə sıralandığı (adenin - timin, guanin - sitozin) və seçici olaraq bir-birinə bağlandığı nümunə deyilir. tamamlayıcılıq prinsipi... Qeyd edək ki, C.Vatson və F.Krik E.Çarqafın əsərlərini oxuduqdan sonra bir-birini tamamlayan prinsipi dərk ediblər. E. Chargaff, oxuyub böyük məbləğ toxuma və orqan nümunələri müxtəlif orqanizmlər, hər hansı bir DNT fraqmentində guaninin qalıqlarının tərkibinin həmişə sitozinin, adeninin isə timin tərkibinə tam uyğun gəldiyini aşkar etdi ( "Chargaff qaydası"), lakin bu faktı izah edə bilmədi.

Komplementarlıq prinsipindən belə çıxır ki, bir zəncirinin nukleotid ardıcıllığı digərinin nukleotid ardıcıllığını təyin edir.

DNT zəncirləri antiparalel (çox istiqamətli), yəni. müxtəlif zəncirlərin nukleotidləri əks istiqamətlərdə yerləşir və buna görə də, digərinin 3 "bir zəncirinin ucu 5" ucu ilə qarşı-qarşıyadır. DNT molekulunu bəzən spiral pilləkənlə müqayisə edirlər. Bu pilləkənin "parlaqlığı" şəkər-fosfat onurğasıdır (dezoksiriboza və fosfor turşusunun alternativ qalıqları); "Addımlar" - tamamlayıcı azotlu əsaslar.

DNT funksiyası- irsi məlumatların saxlanması və ötürülməsi.

DNT-nin replikasiyası (reduplikasiyası).

- DNT molekulunun əsas xassəsi olan özünü ikiqat artırma prosesi. Replikasiya fermentlərin iştirak etdiyi matris sintez reaksiyaları kateqoriyasına aiddir. Fermentlərin təsiri altında DNT molekulu açılır və hər bir zəncir ətrafında tamamlayıcılıq və antiparalellik prinsiplərinə uyğun olaraq matris rolunu oynayan yeni zəncir tamamlanır. Beləliklə, hər qız DNT-də bir zəncir ana, digəri isə yeni sintez olunur. Bu sintez üsulu adlanır yarı mühafizəkar.

"Tikinti materialı" və təkrarlanma üçün enerji mənbəyidir deoksiribonukleozid trifosfatlar(ATP, TTF, GTP, CTP) tərkibində üç fosfor turşusu qalığı var. Dezoksiribonukleozid trifosfatlar polinükleotid zəncirinə daxil olduqda, fosfor turşusunun iki terminal qalığı ayrılır və ayrılan enerji nukleotidlər arasında fosfodiester bağı yaratmaq üçün istifadə olunur.

Replikasiyada aşağıdakı fermentlər iştirak edir:

  1. helikazlar ("açılan" DNT);
  2. sabitliyi pozan zülallar;
  3. DNT topoizomerazları (DNT kəsilir);
  4. DNT polimerazları (deoksiribonukleozid trifosfatlar seçilir və şablon DNT zəncirinə əlavə olunur);
  5. RNT primazları (forma RNT primerləri, primerlər);
  6. DNT ligazaları (DNT fraqmentlərini tikmək).

Helikazların köməyi ilə DNT-nin müəyyən bölgələrində açılır, tək zəncirli DNT bölgələri sabitliyi pozan zülallarla bağlanır və replikasiya çəngəl... 10 əsas cütünün uyğunsuzluğu (spiralın bir növbəsi) olduqda, DNT molekulu öz oxu ətrafında tam bir inqilab etməlidir. Bu fırlanmanın qarşısını almaq üçün DNT topoizomerazası DNT-nin bir zəncirini parçalayaraq onun ikinci zəncir ətrafında fırlanmasını təmin edir.

DNT polimeraza yalnız əvvəlki nukleotidin 3 "-karbon dezoksiribozasına bir nukleotid bağlaya bilər, buna görə də bu ferment şablon DNT boyunca yalnız bir istiqamətdə hərəkət edə bilər: bu şablon DNT-nin 3" ucundan 5" ucuna. , sonra onun müxtəlif zəncirlərində qız polinükleotid zəncirlərinin yığılması müxtəlif yollarla və əks istiqamətlərdə baş verir.3 "-5" zəncirində qız polinukleotid zəncirinin sintezi fasiləsiz davam edir; aparıcı... 5-ci zəncirdə "-3" - fasilələrlə, fraqmentlərdə ( Okazakinin fraqmentləri), DNT ligazaları tərəfindən replikasiya tamamlandıqdan sonra bir zəncirdə tikilir; bu uşaq zənciri çağırılacaq geriləmə (geridə qalır).

DNT polimerazanın bir xüsusiyyəti, işinə yalnız onunla başlaya bilməsidir "Toxumlar" (primer). "Astarların" rolunu RNT primaz fermentinin iştirakı ilə əmələ gələn və şablon DNT ilə qoşalaşmış qısa RNT ardıcıllıqları yerinə yetirir. RNT primerləri polinükleotid zəncirlərinin yığılması tamamlandıqdan sonra çıxarılır.

Replikasiya prokaryotlarda və eukariotlarda eyni şəkildə gedir. Prokaryotlarda DNT sintezinin sürəti eukaryotlara (saniyədə 100 nukleotid) nisbətən daha yüksəkdir (saniyədə 1000 nukleotid). Replikasiya DNT molekulunun bir neçə bölgəsində eyni vaxtda başlayır. Replikasiyanın bir mənşəyindən digərinə DNT fraqmenti replikasiya vahidi əmələ gətirir - replikon.

Replikasiya hüceyrə bölünməsindən əvvəl baş verir. DNT-nin bu qabiliyyəti sayəsində irsi məlumatlar ana hüceyrədən qıza ötürülür.

Təmir ("təmir")

Təmir DNT-nin nukleotid ardıcıllığının zədələnməsinin bərpası prosesi adlanır. Hüceyrənin xüsusi ferment sistemləri tərəfindən həyata keçirilir ( təmir fermentləri). DNT strukturunun bərpası prosesində aşağıdakı mərhələləri ayırd etmək olar: 1) DNT-ni bərpa edən nükleazlar zədələnmiş ərazini tanıyır və çıxarır, nəticədə DNT zəncirində boşluq əmələ gəlir; 2) DNT polimeraza ikinci (“yaxşı”) zəncirdən məlumatı kopyalayaraq bu boşluğu doldurur; 3) DNT liqazası təmiri tamamlayaraq nukleotidləri "bağlayır".

Təmirin üç mexanizmi ən çox öyrənilmişdir: 1) fotoreparasiya, 2) eksizyon və ya pre-replikativ, təmir, 3) post-replikativ təmir.

DNT strukturunda dəyişikliklər hüceyrədə daim reaktiv metabolitlərin, ultrabənövşəyi radiasiyanın, ağır metalların və onların duzlarının və s. təsiri altında baş verir. Buna görə də təmir sistemlərindəki qüsurlar mutasiya proseslərinin sürətini artırır, irsi xəstəliklərin (piqmentli) yaranmasına səbəb olur. kseroderma, progeriya və s.).

RNT strukturu və funksiyası

- monomerləri olan polimer ribonukleotidlər... DNT-dən fərqli olaraq, RNT iki deyil, bir polinükleotid zənciri ilə əmələ gəlir (bəzi RNT tərkibli virusların ikiqat zəncirli RNT olması istisna olmaqla). RNT nukleotidləri bir-biri ilə hidrogen bağları yaratmağa qadirdir. RNT zəncirləri DNT zəncirlərindən çox qısadır.

RNT monomeri - nukleotid (ribonukleotid)- üç maddənin qalığından ibarətdir: 1) azotlu əsas, 2) beş karbon monosaxarid (pentoza) və 3) fosfor turşusu. RNT azotlu əsaslar da pirimidin və purin siniflərinə aiddir.

RNT pirimidin əsasları - urasil, sitozin, purin əsasları - adenin və quanin. RNT nukleotid monosaxaridi riboza ilə təmsil olunur.

ayırmaq üç növ RNT: 1) məlumat xarakterli(xəbərçi) RNT - mRNA (mRNA), 2) nəqliyyat RNT - tRNT, 3) ribosomal RNT - rRNT.

RNT-nin bütün növləri şaxələnməmiş polinükleotidlərdir, spesifik məkan konformasiyasına malikdir və zülal sintezi proseslərində iştirak edir. Bütün növ RNT-lərin strukturu haqqında məlumat DNT-də saxlanılır. DNT şablonunda RNT sintezi prosesinə transkripsiya deyilir.

Nəqliyyat RNTləri adətən 76 (75-dən 95-ə qədər) nukleotid ehtiva edir; molekulyar çəkisi - 25.000-30.000 tRNT hüceyrədə ümumi RNT məzmununun təxminən 10% -ni təşkil edir. tRNT funksiyaları: 1) amin turşularının zülal sintezi yerinə, ribosomlara daşınması, 2) translyasiya mediatoru. Hüceyrədə təxminən 40 növ tRNT var, hər birində yalnız onun üçün xarakterik olan nukleotidlər ardıcıllığı var. Bununla belə, bütün tRNA-ların bir neçə molekuldaxili tamamlayıcı bölgələri var, bunun sayəsində tRNA-lar yonca yarpağı konformasiyası əldə edirlər. İstənilən tRNT-də ribosomla təmas üçün dövrə (1), antikodon halqası (2), fermentlə təmas üçün dövrə (3), qəbuledici gövdə (4) və antikodon (5) vardır. Amin turşusu qəbuledici sapın 3" ucuna yapışır. Antikodon- mRNT kodonu "tanıyan" üç nukleotid. Xüsusi bir tRNT-nin antikodonuna uyğun gələn ciddi şəkildə müəyyən edilmiş bir amin turşusunu daşıya biləcəyini vurğulamaq lazımdır. Amin turşuları və tRNT birləşməsinin spesifikliyi aminoasil-tRNA sintetaza fermentinin xüsusiyyətləri sayəsində əldə edilir.

Ribosomal RNT 3000-5000 nukleotid ehtiva edir; molekulyar çəki - 1.000.000-1.500.000.rRNT hüceyrədəki ümumi RNT tərkibinin 80-85% -ni təşkil edir. Ribosomal zülallarla birlikdə rRNT ribosomları - protein sintezini həyata keçirən orqanelləri əmələ gətirir. Eukaryotik hüceyrələrdə rRNT sintezi nüvələrdə baş verir. RRNT funksiyaları: 1) ribosomların zəruri struktur komponenti və bununla da ribosomların fəaliyyətini təmin etmək; 2) ribosom və tRNT-nin qarşılıqlı təsirinin təmin edilməsi; 3) ribosomun və mRNT inisiator kodonunun ilkin bağlanması və oxuma çərçivəsinin təyini, 4) ribosomun aktiv mərkəzinin formalaşması.

Messenger RNT-ləri nukleotidlərin tərkibinə və molekulyar çəkisinə görə müxtəlifdir (50.000-dən 4.000.000-a qədər). MRNT hüceyrədəki ümumi RNT tərkibinin 5%-ə qədərini təşkil edir. mRNT-nin funksiyaları: 1) genetik məlumatın DNT-dən ribosomlara ötürülməsi, 2) zülal molekulunun sintezi üçün matris, 3) zülal molekulunun ilkin strukturunun amin turşusu ardıcıllığının təyini.

ATP-nin quruluşu və funksiyası

Adenozin trifosfor turşusu (ATP)- canlı hüceyrələrdə universal enerji mənbəyi və əsas akkumulyator. ATP bütün bitki və heyvan hüceyrələrində olur. ATP-nin miqdarı orta hesabla 0,04% (hüceyrənin yaş çəkisi) təşkil edir, ATP-nin ən böyük miqdarı (0,2-0,5%) skelet əzələlərində olur.

ATP qalıqlardan ibarətdir: 1) azotlu əsas (adenin), 2) monosaxarid (riboza), 3) üç fosfor turşusu. ATP tərkibində bir deyil, üç fosfor turşusu qalığı olduğundan ribonukleozid trifosfatlara aiddir.

Hüceyrələrdə baş verən əksər iş növləri üçün ATP hidrolizinin enerjisi istifadə olunur. Bu zaman fosfor turşusunun terminal qalığı ayrıldıqda ATP ADP-yə (adenozin difosfor turşusu), ikinci fosfor turşusu qalığı ayrıldıqda AMP-yə (adenozin monofosfor turşusu) çevrilir. Həm terminal, həm də ikinci fosfor turşusu qalıqlarının aradan qaldırılması zamanı sərbəst enerji məhsuldarlığı hər biri 30,6 kJ-dir. Üçüncü fosfat qrupunun parçalanması yalnız 13,8 kJ-nin sərbəst buraxılması ilə müşayiət olunur. Terminal ilə ikinci, ikinci və birinci fosfor turşusu qalıqları arasındakı bağlar yüksək enerjili (yüksək enerjili) adlanır.

ATP ehtiyatları daim yenilənir. Bütün orqanizmlərin hüceyrələrində ATP sintezi fosforlaşma prosesində baş verir, yəni. ADP-yə fosfor turşusunun əlavə edilməsi. Fosforlaşma tənəffüs (mitoxondriya), qlikoliz (sitoplazma), fotosintez (xloroplastlar) zamanı müxtəlif intensivliklə baş verir.

ATP enerjinin ayrılması və yığılması ilə müşayiət olunan proseslərlə enerjinin xərclənməsi ilə baş verən proseslər arasında əsas əlaqədir. Bundan əlavə, ATP digər ribonukleozid trifosfatlarla (GTP, CTP, UTP) birlikdə RNT sintezi üçün substratdır.

    Getmək 3 nömrəli mühazirələr“Zülalların quruluşu və funksiyası. Fermentlər"

    Getmək 5 nömrəli mühazirələr“Hüceyrə nəzəriyyəsi. Hüceyrə təşkilatının növləri "

TO nuklein turşuları hidroliz zamanı purin və pirimidin əsaslarına, pentoza və fosfor turşusuna parçalanan yüksək polimer birləşmələri daxildir. Nuklein turşularının tərkibində karbon, hidrogen, fosfor, oksigen və azot var. Nuklein turşularının iki sinfi var: ribonuklein turşuları (RNT)deoksiribonuklein turşuları (DNT).

DNT strukturu və funksiyası

DNT- monomerləri deoksiribonukleotidlər olan bir polimer. DNT molekulunun ikiqat spiral şəklində məkan quruluşunun modeli 1953-cü ildə C.Uotson və F.Krik tərəfindən təklif edilmişdir (bu modeli qurmaq üçün onlar M.Uilkins, R.Franklin, E. Chargaff).

DNT molekulu iki polinükleotid zəncirindən əmələ gəlmiş, bir-birinin ətrafında spiral şəklində bükülmüş və birlikdə xəyali bir ox ətrafında, yəni. ikiqat spiraldır (istisna - bəzi DNT viruslarında tək zəncirli DNT var). DNT cüt spiralının diametri 2 nm, bitişik nukleotidlər arasındakı məsafə 0,34 nm-dir və spiralın hər döngəsində 10 əsas cütü var. Molekulun uzunluğu bir neçə santimetrə qədər ola bilər. Molekulyar çəki - onlarla və yüz milyonlarla. İnsan hüceyrəsi nüvəsinin DNT-sinin ümumi uzunluğu təqribən 2 m-dir.Eukaryotik hüceyrələrdə DNT zülallarla komplekslər əmələ gətirir və spesifik məkan konformasiyasına malikdir.

Monomer DNT - nukleotid (deoksiribonukleotid)- üç maddənin qalığından ibarətdir: 1) azotlu əsas, 2) beş karbon monosaxarid (pentoza) və 3) fosfor turşusu. Nuklein turşularının azotlu əsasları pirimidinlər və purinlər siniflərinə aiddir. DNT pirimidin əsasları(onların molekulunda bir halqa var) - timin, sitozin. Purin əsasları(iki üzük var) - adenin və guanin.

DNT nukleotidinin monosaxaridi deoksiriboza ilə təmsil olunur.

Nukleotidin adı müvafiq bazanın adından götürülüb. Nukleotidlər və azotlu əsaslar böyük hərflərlə göstərilir.

Polinükleotid zənciri nukleotidlərin kondensasiyası reaksiyaları nəticəsində əmələ gəlir. Bu halda, bir nukleotidin dezoksiriboza qalığının 3'-karbonu ilə digərinin fosfor turşusu qalığı arasında; fosfoeter bağı(güclü kovalent bağlar kateqoriyasına aiddir). Polinükleotid zəncirinin bir ucu 5 "karbon" (5" ucu adlanır), digəri isə 3 "karbon (3") ilə bitir.

İkinci bir zəncir bir nukleotid zəncirinin qarşısında yerləşir. Bu iki zəncirdə nukleotidlərin düzülüşü təsadüfi deyil, ciddi şəkildə müəyyən edilmişdir: timin həmişə digər zəncirdə bir zəncirin adeninin qarşısında, sitozin isə həmişə guaninə qarşı yerləşir, adenin və timin arasında iki hidrogen bağı yaranır və üç guanin və sitozin arasında hidrogen bağları. Müxtəlif DNT zəncirlərinin nukleotidlərinin ciddi şəkildə sıralandığı (adenin - timin, guanin - sitozin) və seçici olaraq bir-birinə bağlandığı nümunə deyilir. tamamlayıcılıq prinsipi... Qeyd edək ki, C.Vatson və F.Krik E.Çarqafın əsərlərini oxuduqdan sonra bir-birini tamamlayan prinsipi dərk ediblər. E. Chargaff, müxtəlif orqanizmlərdən çoxlu sayda toxuma və orqan nümunələrini tədqiq edərək, hər hansı bir DNT fraqmentində guanin qalıqlarının tərkibinin həmişə sitozinin tərkibinə, adeninin isə timininə tam uyğun olduğunu müəyyən etdi ( "Chargaff qaydası"), lakin bu faktı izah edə bilmədi.

Komplementarlıq prinsipindən belə çıxır ki, bir zəncirinin nukleotid ardıcıllığı digərinin nukleotid ardıcıllığını təyin edir.

DNT zəncirləri antiparalel (çox istiqamətli), yəni. müxtəlif zəncirlərin nukleotidləri əks istiqamətlərdə yerləşir və buna görə də, digərinin 3 "bir zəncirinin ucu 5" ucu ilə qarşı-qarşıyadır. DNT molekulunu bəzən spiral pilləkənlə müqayisə edirlər. Bu pilləkənin "parlaqlığı" şəkər-fosfat onurğasıdır (dezoksiriboza və fosfor turşusunun alternativ qalıqları); "Addımlar" - tamamlayıcı azotlu əsaslar.

DNT funksiyası- irsi məlumatların saxlanması və ötürülməsi.

DNT-nin replikasiyası (reduplikasiyası).

- DNT molekulunun əsas xassəsi olan özünü ikiqat artırma prosesi. Replikasiya fermentlərin iştirak etdiyi matris sintez reaksiyaları kateqoriyasına aiddir. Fermentlərin təsiri altında DNT molekulu açılır və hər bir zəncir ətrafında tamamlayıcılıq və antiparalellik prinsiplərinə uyğun olaraq matris rolunu oynayan yeni zəncir tamamlanır. Beləliklə, hər qız DNT-də bir zəncir ana, digəri isə yeni sintez olunur. Bu sintez üsulu adlanır yarı mühafizəkar.

"Tikinti materialı" və təkrarlanma üçün enerji mənbəyidir deoksiribonukleozid trifosfatlar(ATP, TTF, GTP, CTP) tərkibində üç fosfor turşusu qalığı var. Dezoksiribonukleozid trifosfatlar polinükleotid zəncirinə daxil olduqda, fosfor turşusunun iki terminal qalığı ayrılır və ayrılan enerji nukleotidlər arasında fosfodiester bağı yaratmaq üçün istifadə olunur.

Replikasiyada aşağıdakı fermentlər iştirak edir:

  1. helikazlar ("açılan" DNT);
  2. sabitliyi pozan zülallar;
  3. DNT topoizomerazları (DNT kəsilir);
  4. DNT polimerazları (deoksiribonukleozid trifosfatlar seçilir və şablon DNT zəncirinə əlavə olunur);
  5. RNT primazları (forma RNT primerləri, primerlər);
  6. DNT ligazaları (DNT fraqmentlərini tikmək).

Helikazların köməyi ilə DNT-nin müəyyən bölgələrində açılır, tək zəncirli DNT bölgələri sabitliyi pozan zülallarla bağlanır və replikasiya çəngəl... 10 əsas cütünün uyğunsuzluğu (spiralın bir növbəsi) olduqda, DNT molekulu öz oxu ətrafında tam bir inqilab etməlidir. Bu fırlanmanın qarşısını almaq üçün DNT topoizomerazası DNT-nin bir zəncirini parçalayaraq onun ikinci zəncir ətrafında fırlanmasını təmin edir.

DNT polimeraza yalnız əvvəlki nukleotidin 3 "-karbon dezoksiribozasına bir nukleotid bağlaya bilər, buna görə də bu ferment şablon DNT boyunca yalnız bir istiqamətdə hərəkət edə bilər: bu şablon DNT-nin 3" ucundan 5" ucuna. , sonra onun müxtəlif zəncirlərində qız polinükleotid zəncirlərinin yığılması müxtəlif yollarla və əks istiqamətlərdə baş verir.3 "-5" zəncirində qız polinukleotid zəncirinin sintezi fasiləsiz davam edir; aparıcı... 5-ci zəncirdə "-3" - fasilələrlə, fraqmentlərdə ( Okazakinin fraqmentləri), DNT ligazaları tərəfindən replikasiya tamamlandıqdan sonra bir zəncirdə tikilir; bu uşaq zənciri çağırılacaq geriləmə (geridə qalır).

DNT polimerazanın bir xüsusiyyəti, işinə yalnız onunla başlaya bilməsidir "Toxumlar" (primer). "Astarların" rolunu RNT primaz fermentinin iştirakı ilə əmələ gələn və şablon DNT ilə qoşalaşmış qısa RNT ardıcıllıqları yerinə yetirir. RNT primerləri polinükleotid zəncirlərinin yığılması tamamlandıqdan sonra çıxarılır.

Replikasiya prokaryotlarda və eukariotlarda eyni şəkildə gedir. Prokaryotlarda DNT sintezinin sürəti eukaryotlara (saniyədə 100 nukleotid) nisbətən daha yüksəkdir (saniyədə 1000 nukleotid). Replikasiya DNT molekulunun bir neçə bölgəsində eyni vaxtda başlayır. Replikasiyanın bir mənşəyindən digərinə DNT fraqmenti replikasiya vahidi əmələ gətirir - replikon.

Replikasiya hüceyrə bölünməsindən əvvəl baş verir. DNT-nin bu qabiliyyəti sayəsində irsi məlumatlar ana hüceyrədən qıza ötürülür.

Təmir ("təmir")

Təmir DNT-nin nukleotid ardıcıllığının zədələnməsinin bərpası prosesi adlanır. Hüceyrənin xüsusi ferment sistemləri tərəfindən həyata keçirilir ( təmir fermentləri). DNT strukturunun bərpası prosesində aşağıdakı mərhələləri ayırd etmək olar: 1) DNT-ni bərpa edən nükleazlar zədələnmiş ərazini tanıyır və çıxarır, nəticədə DNT zəncirində boşluq əmələ gəlir; 2) DNT polimeraza ikinci (“yaxşı”) zəncirdən məlumatı kopyalayaraq bu boşluğu doldurur; 3) DNT liqazası təmiri tamamlayaraq nukleotidləri "bağlayır".

Təmirin üç mexanizmi ən çox öyrənilmişdir: 1) fotoreparasiya, 2) eksizyon və ya pre-replikativ, təmir, 3) post-replikativ təmir.

DNT strukturunda dəyişikliklər hüceyrədə daim reaktiv metabolitlərin, ultrabənövşəyi radiasiyanın, ağır metalların və onların duzlarının və s. təsiri altında baş verir. Buna görə də təmir sistemlərindəki qüsurlar mutasiya proseslərinin sürətini artırır, irsi xəstəliklərin (piqmentli) yaranmasına səbəb olur. kseroderma, progeriya və s.).

RNT strukturu və funksiyası

- monomerləri olan polimer ribonukleotidlər... DNT-dən fərqli olaraq, RNT iki deyil, bir polinükleotid zənciri ilə əmələ gəlir (bəzi RNT tərkibli virusların ikiqat zəncirli RNT olması istisna olmaqla). RNT nukleotidləri bir-biri ilə hidrogen bağları yaratmağa qadirdir. RNT zəncirləri DNT zəncirlərindən çox qısadır.

RNT monomeri - nukleotid (ribonukleotid)- üç maddənin qalığından ibarətdir: 1) azotlu əsas, 2) beş karbon monosaxarid (pentoza) və 3) fosfor turşusu. RNT azotlu əsaslar da pirimidin və purin siniflərinə aiddir.

RNT pirimidin əsasları - urasil, sitozin, purin əsasları - adenin və quanin. RNT nukleotid monosaxaridi riboza ilə təmsil olunur.

ayırmaq üç növ RNT: 1) məlumat xarakterli(xəbərçi) RNT - mRNA (mRNA), 2) nəqliyyat RNT - tRNT, 3) ribosomal RNT - rRNT.

RNT-nin bütün növləri şaxələnməmiş polinükleotidlərdir, spesifik məkan konformasiyasına malikdir və zülal sintezi proseslərində iştirak edir. Bütün növ RNT-lərin strukturu haqqında məlumat DNT-də saxlanılır. DNT şablonunda RNT sintezi prosesinə transkripsiya deyilir.

Nəqliyyat RNTləri adətən 76 (75-dən 95-ə qədər) nukleotid ehtiva edir; molekulyar çəkisi - 25.000-30.000 tRNT hüceyrədə ümumi RNT məzmununun təxminən 10% -ni təşkil edir. tRNT funksiyaları: 1) amin turşularının zülal sintezi yerinə, ribosomlara daşınması, 2) translyasiya mediatoru. Hüceyrədə təxminən 40 növ tRNT var, hər birində yalnız onun üçün xarakterik olan nukleotidlər ardıcıllığı var. Bununla belə, bütün tRNA-ların bir neçə molekuldaxili tamamlayıcı bölgələri var, bunun sayəsində tRNA-lar yonca yarpağı konformasiyası əldə edirlər. İstənilən tRNT-də ribosomla təmas üçün dövrə (1), antikodon halqası (2), fermentlə təmas üçün dövrə (3), qəbuledici gövdə (4) və antikodon (5) vardır. Amin turşusu qəbuledici sapın 3" ucuna yapışır. Antikodon- mRNT kodonu "tanıyan" üç nukleotid. Xüsusi bir tRNT-nin antikodonuna uyğun gələn ciddi şəkildə müəyyən edilmiş bir amin turşusunu daşıya biləcəyini vurğulamaq lazımdır. Amin turşuları və tRNT birləşməsinin spesifikliyi aminoasil-tRNA sintetaza fermentinin xüsusiyyətləri sayəsində əldə edilir.

Ribosomal RNT 3000-5000 nukleotid ehtiva edir; molekulyar çəki - 1.000.000-1.500.000.rRNT hüceyrədəki ümumi RNT tərkibinin 80-85% -ni təşkil edir. Ribosomal zülallarla birlikdə rRNT ribosomları - protein sintezini həyata keçirən orqanelləri əmələ gətirir. Eukaryotik hüceyrələrdə rRNT sintezi nüvələrdə baş verir. RRNT funksiyaları: 1) ribosomların zəruri struktur komponenti və bununla da ribosomların fəaliyyətini təmin etmək; 2) ribosom və tRNT-nin qarşılıqlı təsirinin təmin edilməsi; 3) ribosomun və mRNT inisiator kodonunun ilkin bağlanması və oxuma çərçivəsinin təyini, 4) ribosomun aktiv mərkəzinin formalaşması.

Messenger RNT-ləri nukleotidlərin tərkibinə və molekulyar çəkisinə görə müxtəlifdir (50.000-dən 4.000.000-a qədər). MRNT hüceyrədəki ümumi RNT tərkibinin 5%-ə qədərini təşkil edir. mRNT-nin funksiyaları: 1) genetik məlumatın DNT-dən ribosomlara ötürülməsi, 2) zülal molekulunun sintezi üçün matris, 3) zülal molekulunun ilkin strukturunun amin turşusu ardıcıllığının təyini.

ATP-nin quruluşu və funksiyası

Adenozin trifosfor turşusu (ATP)- canlı hüceyrələrdə universal enerji mənbəyi və əsas akkumulyator. ATP bütün bitki və heyvan hüceyrələrində olur. ATP-nin miqdarı orta hesabla 0,04% (hüceyrənin yaş çəkisi) təşkil edir, ATP-nin ən böyük miqdarı (0,2-0,5%) skelet əzələlərində olur.

ATP qalıqlardan ibarətdir: 1) azotlu əsas (adenin), 2) monosaxarid (riboza), 3) üç fosfor turşusu. ATP tərkibində bir deyil, üç fosfor turşusu qalığı olduğundan ribonukleozid trifosfatlara aiddir.

Hüceyrələrdə baş verən əksər iş növləri üçün ATP hidrolizinin enerjisi istifadə olunur. Bu zaman fosfor turşusunun terminal qalığı ayrıldıqda ATP ADP-yə (adenozin difosfor turşusu), ikinci fosfor turşusu qalığı ayrıldıqda AMP-yə (adenozin monofosfor turşusu) çevrilir. Həm terminal, həm də ikinci fosfor turşusu qalıqlarının aradan qaldırılması zamanı sərbəst enerji məhsuldarlığı hər biri 30,6 kJ-dir. Üçüncü fosfat qrupunun parçalanması yalnız 13,8 kJ-nin sərbəst buraxılması ilə müşayiət olunur. Terminal ilə ikinci, ikinci və birinci fosfor turşusu qalıqları arasındakı bağlar yüksək enerjili (yüksək enerjili) adlanır.

ATP ehtiyatları daim yenilənir. Bütün orqanizmlərin hüceyrələrində ATP sintezi fosforlaşma prosesində baş verir, yəni. ADP-yə fosfor turşusunun əlavə edilməsi. Fosforlaşma tənəffüs (mitoxondriya), qlikoliz (sitoplazma), fotosintez (xloroplastlar) zamanı müxtəlif intensivliklə baş verir.

ATP enerjinin ayrılması və yığılması ilə müşayiət olunan proseslərlə enerjinin xərclənməsi ilə baş verən proseslər arasında əsas əlaqədir. Bundan əlavə, ATP digər ribonukleozid trifosfatlarla (GTP, CTP, UTP) birlikdə RNT sintezi üçün substratdır.

    Getmək 3 nömrəli mühazirələr“Zülalların quruluşu və funksiyası. Fermentlər"

    Getmək 5 nömrəli mühazirələr“Hüceyrə nəzəriyyəsi. Hüceyrə təşkilatının növləri "

Davamı. Bax, № 11, 12, 13, 14, 15, 16/2005

Elmi siniflərdə biologiya dərsləri

Təkmil planlaşdırma, 10 sinif

Dərs 19. ATP-nin kimyəvi quruluşu və bioloji rolu

Avadanlıq:ümumi biologiya üzrə cədvəllər, ATP molekulunun strukturunun diaqramı, plastik və enerji mübadiləsi arasında əlaqə diaqramı.

I. Biliyin yoxlanılması

“Canlı maddənin üzvi birləşmələri” bioloji imlanın aparılması

Müəllim rəqəmlərin altında tezisləri oxuyur, tələbələr öz variantının məzmununa uyğun gələn tezislərin nömrələrini dəftərə yazır.

Seçim 1 - zülallar.
Seçim 2 - karbohidratlar.
Seçim 3 - lipidlər.
Seçim 4 - nuklein turşuları.

1. Təmiz formada onlar yalnız C, H, O atomlarından ibarətdir.

2. Onların tərkibində C, H, O atomlarından başqa N və adətən S atomları var.

3. C, H, O atomlarından başqa N və P atomlarını ehtiva edir.

4. Nisbətən aşağı molekulyar çəkiyə malik olun.

5. Molekulyar çəki minlərlə, bir neçə on və yüz minlərlə dalton ola bilər.

6. Molekulyar çəkisi bir neçə on və yüz milyonlarla daltona qədər olan ən böyük üzvi birləşmələr.

7. Müxtəlif molekulyar çəkilərə sahib olun - maddənin monomer və ya polimer olmasından asılı olaraq çox aşağıdan çox yüksəkə qədər.

8. Monosaxaridlərdən ibarətdir.

9. Amin turşularından ibarətdir.

10. Nukleotidlərdən ibarətdir.

11. Yüksək yağ turşularının efirləridir.

12. Əsas struktur vahidi: "Azotlu əsas-pentoza-fosfor turşusu qalığı".

13. Əsas struktur vahidi: “amin turşuları”.

14. Əsas struktur vahidi: “monosaxarid”.

15. Əsas struktur vahidi: “qliserin-yağ turşusu”.

16. Polimer molekulları eyni monomerlərdən qurulur.

17. Polimer molekulları oxşar, lakin tamamilə eyni olmayan monomerlərdən qurulur.

18. Polimerlər deyil.

19. Demək olar ki, yalnız enerji, tikinti və saxlama funksiyalarını yerinə yetirin, bəzi hallarda - qoruyucu.

20. Enerji və tikinti ilə yanaşı, katalitik, siqnal, nəqliyyat, motor və qoruyucu funksiyaları yerinə yetirirlər;

21. Hüceyrə və orqanizmin irsi xüsusiyyətlərinin saxlanmasını və ötürülməsini həyata keçirin.

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

II. Yeni materialın öyrənilməsi

1. Adenozin trifosfor turşusunun quruluşu

Canlı maddədə zülallardan, nuklein turşularından, yağlardan və karbohidratlardan başqa çoxlu sayda digər üzvi birləşmələr sintez olunur. Onların arasında hüceyrənin bioenergetikasında mühüm rol oynayır adenozin trifosfor turşusu (ATP). ATP bütün bitki və heyvan hüceyrələrində olur. Hüceyrələrdə adenozin trifosforik turşusu adlanan duzlar şəklində ən çox olur adenozin trifosfatlar... ATP-nin miqdarı dəyişir və orta hesabla 0,04% təşkil edir (orta hesabla bir hüceyrədə təxminən 1 milyard ATP molekulu var). Ən çox ATP miqdarı skelet əzələlərində (0,2-0,5%) olur.

ATP molekulu azotlu əsasdan - adenin, pentoza - riboza və üç fosfor turşusu qalığından ibarətdir, yəni. ATP xüsusi adenil nukleotiddir. Digər nukleotidlərdən fərqli olaraq ATP bir deyil, üç fosfor turşusu qalığı ehtiva edir. ATP yüksək enerjili maddələrə - bağlarında çox miqdarda enerji olan maddələrə aiddir.

ATP molekulunun məkan modeli (A) və struktur formulu (B).

Fosfor turşusunun qalığı ATPaz fermentlərinin təsiri altında ATP tərkibindən ayrılır. ATP öz terminal fosfat qrupunu ayırmaq üçün davamlı bir tendensiyaya malikdir:

ATP 4– + H 2 O ––> ADP 3– + 30,5 kJ + Fn,

ildən bu, qonşu mənfi yüklər arasında enerji baxımından əlverişsiz elektrostatik itələmənin yox olmasına gətirib çıxarır. Yaranan fosfat su ilə enerji baxımından əlverişli hidrogen bağlarının əmələ gəlməsi ilə sabitləşir. ADP + Fn sistemində yük paylanması ATP ilə müqayisədə daha sabit olur. Bu reaksiya nəticəsində 30,5 kJ ayrılır (normal kovalent rabitə pozulduqda 12 kJ ayrılır).

ATP-də fosfor-oksigen bağının yüksək enerjili “qiymətini” vurğulamaq üçün onu ~ işarəsi ilə qeyd etmək və onu makroenerji rabitəsi adlandırmaq adətdir. Fosfor turşusunun bir molekulu ayrıldıqda, ATP ADP-yə (adenozin difosfor turşusu), iki fosfor turşusu molekulu ayrılırsa, ATP AMP-yə (adenozin monofosfor turşusu) çevrilir. Üçüncü fosfatın parçalanması yalnız 13,8 kJ-nin sərbəst buraxılması ilə müşayiət olunur, belə ki, ATP molekulunda yalnız iki yüksək enerjili bağ var.

2. Hüceyrədə ATP-nin əmələ gəlməsi

Hüceyrədə ATP ehtiyatı azdır. Məsələn, bir əzələdə ATP ehtiyatları 20-30 daralma üçün kifayətdir. Ancaq bir əzələ saatlarla işləyə və minlərlə daralma edə bilər. Buna görə də hüceyrədə ATP-nin ADP-yə parçalanması ilə yanaşı, əks sintez davamlı olaraq baş verməlidir. Hüceyrələrdə ATP sintezi üçün bir neçə yol var. Gəlin onlarla tanış olaq.

1. Anaerob fosforlaşma. Fosforlaşma ADP-dən və aşağı molekulyar çəkili fosfatdan (Fn) ATP sintezinə aiddir. Bu zaman söhbət üzvi maddələrin oksidləşməsinin anoksik proseslərindən gedir (məsələn, qlikoliz - qlükozanın piruvik turşuya anoksid oksidləşməsi prosesi). Bu proseslər zamanı ayrılan enerjinin təxminən 40% -i (təxminən 200 kJ / mol qlükoza) ATP sintezinə sərf olunur, qalan hissəsi isə istilik şəklində yayılır:

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

2. Oksidləşdirici fosforlaşmaÜzvi maddələrin oksigenlə oksidləşmə enerjisi hesabına ATP sintezi prosesidir. Bu proses 1930-cu illərin əvvəllərində aşkar edilmişdir. XX əsr V.A. Engelhardt. Mitoxondriyada üzvi maddələrin oksidləşməsinin oksigen prosesləri baş verir. Bu proses zamanı ayrılan enerjinin təxminən 55%-i (təxminən 2600 kJ/mol qlükoza) enerjiyə çevrilir. kimyəvi bağlar ATP, 45% isə istilik kimi dağılır.

Oksidləşdirici fosforlaşma anaerob sintezdən qat-qat effektivdir: qlükoza molekulunun parçalanması zamanı qlikoliz zamanı cəmi 2 ATP molekulu sintez edilirsə, oksidləşdirici fosforlaşma zamanı 36 ATP molekulu əmələ gəlir.

3. Fotofosforlaşma- günəş işığının enerjisi hesabına ATP sintezi prosesi. ATP sintezinin bu yolu yalnız fotosintez edə bilən hüceyrələr (yaşıl bitkilər, siyanobakteriyalar) üçün xarakterikdir. Günəş işığının kvant enerjisi ATP sintezi üçün fotosintezin işıq mərhələsində fotosintetiklər tərəfindən istifadə olunur.

3. ATP-nin bioloji əhəmiyyəti

ATP hüceyrədəki metabolik proseslərin mərkəzindədir, bioloji sintez və parçalanma reaksiyaları arasında əlaqədir. Hüceyrədəki ATP-nin rolunu batareyanın rolu ilə müqayisə etmək olar, çünki ATP-nin hidrolizi zamanı müxtəlif həyati proseslər ("boşalma") və fosforlaşma ("yüklənmə") üçün zəruri olan enerji ayrılır. ), ATP yenidən enerji toplayır.

ATP-nin hidrolizi zamanı ayrılan enerji sayəsində hüceyrədə və orqanizmdə demək olar ki, bütün həyati proseslər baş verir: sinir impulsları, maddələrin biosintezi, əzələlərin yığılması, maddələrin daşınması və s.

III. Biliyin konsolidasiyası

Bioloji problemlərin həlli

Problem 1. Sürətli qaçarkən tez-tez nəfəs alırıq, tərləmə baş verir. Bu hadisələri izah edin.

Məsələ 2. Niyə soyuq donda insanlar ayaq üstə yerə tullanmağa başlayırlar?

Məsələ 3. Çoxları arasında İ.İlf və E.Petrovun məşhur “On iki stul” əsərində faydalı məsləhətlər bunu da tapa bilərsiniz: "Dərindən nəfəs al, həyəcanlısan". Bu məsləhəti bədəndə baş verən enerji prosesləri baxımından əsaslandırmağa çalışın.

IV. Ev tapşırığı

Test və test işinə hazırlaşmağa başlayın (test suallarını diktə edin - 21-ci dərsə baxın).

Dərs 20. "Həyatın kimyəvi təşkili" bölməsi üzrə biliklərin ümumiləşdirilməsi

Avadanlıq:Ümumi biologiya üzrə cədvəllər.

I. Bölmə üzrə biliklərin ümumiləşdirilməsi

Tələbələrin suallarla (fərdi olaraq) işi, sonra yoxlama və müzakirə

1. Karbon, kükürd, fosfor, azot, dəmir, manqan daxil olan üzvi birləşmələrə nümunələr göstərin.

2. Canlı hüceyrəni ion tərkibinə görə ölü hüceyrədən necə ayırmaq olar?

3.Hüceyrədə hansı maddələr həll olunmamış formada olur? Hansı orqan və toxumalara daxil olurlar?

4. Fermentlərin aktiv mərkəzlərinə daxil olan makronutrientlərə misallar göstərin.

5. Hansı hormonların tərkibində mikroelementlər var?

6. Halogenlərin insan orqanizmində rolu nədir?

7. Zülallar süni polimerlərdən nə ilə fərqlənir?

8. Peptidlər və zülallar arasında fərq nədir?

9. Hemoqlobinin tərkibinə daxil olan zülal necə adlanır? Neçə alt bölmədən ibarətdir?

10. Ribonükleaza nədir? Tərkibində neçə amin turşusu var? Nə vaxt süni şəkildə sintez edilmişdir?

11. Fermentlərsiz kimyəvi reaksiyaların sürəti niyə yavaş olur?

12. Zülallar vasitəsilə hüceyrə membranı vasitəsilə hansı maddələr daşınır?

13. Anticisimlər və antigenlər arasında fərq nədir? Peyvəndlərdə antikor varmı?

14. Zülallar orqanizmdə hansı maddələrə parçalanır? Bu vəziyyətdə nə qədər enerji ayrılır? Ammonyak harada və necə zərərsizləşdirilir?

15. Peptid hormonlarına misal göstərin: onlar hüceyrə mübadiləsinin tənzimlənməsində necə iştirak edirlər?

16. Çay içdiyimiz şəkərin quruluşu necədir? Bu maddənin başqa hansı üç sinonimini bilirsiniz?

17. Südün tərkibindəki yağ niyə səthə yığılmır, süspansiyon halında olur?

18. Somatik və cinsi hüceyrələrin nüvəsindəki DNT-nin kütləsi nə qədərdir?

19. İnsan gündə nə qədər ATP istifadə edir?

20. İnsanlar paltarları hansı zülallardan hazırlayırlar?

Pankreas ribonukleazının ilkin quruluşu (124 amin turşusu)

II. Ev tapşırığı.

"Həyatın kimyəvi təşkili" bölməsində sınaq və sınaq işinə hazırlaşmağa davam edin.

Dərs 21. "Həyatın kimyəvi təşkili" mövzusunda sınaq dərsi

I. Məsələlər üzrə şifahi ofsetin aparılması

1. Hüceyrənin elementar tərkibi.

2. Orqanogen elementlərin xarakteristikası.

3. Su molekulunun quruluşu. Hidrogen rabitəsi və onun həyatın "kimyasında" əhəmiyyəti.

4. Suyun xassələri və bioloji funksiyaları.

5. Hidrofil və hidrofobik maddələr.

6. Kationlar və onların bioloji əhəmiyyəti.

7. Anionlar və onların bioloji əhəmiyyəti.

8. Polimerlər. Bioloji polimerlər. Partiya və partiyasız polimerlər arasındakı fərqlər.

9. Lipidlərin xassələri, bioloji funksiyaları.

10. Quruluş xüsusiyyətlərinə görə ayrılmış karbohidrat qrupları.

11. Karbohidratların bioloji funksiyaları.

12. Zülalların elementar tərkibi. Amin turşuları. Peptidlərin əmələ gəlməsi.

13. Zülalların ilkin, ikincili, üçüncü və dördüncü strukturları.

14. Bioloji funksiya zülallar.

15. Fermentlərlə qeyri-bioloji katalizatorlar arasındakı fərqlər.

16. Fermentlərin quruluşu. Kofermentlər.

17. Fermentlərin təsir mexanizmi.

18. Nuklein turşuları. Nukleotidlər və onların quruluşu. Polinükleotidlərin əmələ gəlməsi.

19. E. Chargaff qaydaları. Tamamlayıcılıq prinsipi.

20. İkizəncirli DNT molekulunun əmələ gəlməsi və onun spirallaşması.

21. Hüceyrə RNT-nin sinifləri və onların funksiyaları.

22. DNT və RNT arasındakı fərqlər.

23. DNT replikasiyası. Transkripsiya.

24. Quruluş və bioloji rolu ATP.

25. Hüceyrədə ATP-nin əmələ gəlməsi.

II. Ev tapşırığı

"Həyatın kimyəvi təşkili" bölməsi üzrə testə hazırlaşmağa davam edin.

Dərs 22. "Həyatın kimyəvi təşkili" bölməsi üzrə nəzarət dərsi

I. Yazılı imtahanın keçirilməsi

Seçim 1

1. Üç növ amin turşusu var - A, B, C. Beş amin turşusundan ibarət polipeptid zəncirlərinin neçə variantını qura bilərsiniz. Bu variantları göstərin. Bu polipeptidlər eyni xüsusiyyətlərə malik olacaqmı? Niyə?

2. Bütün canlılar əsasən karbon birləşmələrindən ibarətdir və karbonun analoqu - yer qabığında tərkibi karbondan 300 dəfə çox olan silikona çox az sayda orqanizmdə rast gəlinir. Bu faktı bu elementlərin atomlarının quruluşu və xassələri baxımından izah edin.

3. Fosfor turşusunun sonuncu, üçüncü qalığında radioaktiv 32P ilə işarələnmiş ATP molekulları bir hüceyrəyə, riboza ən yaxın olan birinci qalıqda isə 32P ilə işarələnmiş ATP molekulları digərinə daxil edilmişdir. 5 dəqiqədən sonra hər iki hüceyrədə 32P ilə işarələnmiş qeyri-üzvi fosfat ionunun tərkibi ölçüldü. Harada əhəmiyyətli dərəcədə yüksək olacaq?

4. Tədqiqatlar göstərdi ki, bu mRNT-nin nukleotidlərinin ümumi sayının 34%-i quanin, 18%-i urasil, 28%-i sitozin və 20%-i adenin payına düşür. Dökümləri göstərilən mRNT olan ikiqat zəncirli DNT-nin azotlu əsaslarının faizini təyin edin.

Seçim 2

1. Yağlar "ilk ehtiyat"ı təşkil edir enerji mübadiləsi və karbohidrat ehtiyatı tükəndikdə istifadə olunur. Bununla birlikdə, qlükoza və yağ turşularının iştirakı ilə skelet əzələsində sonuncular daha çox istifadə olunur. Enerji mənbəyi kimi zülallar həmişə yalnız son çarə kimi, orqanizm ac qaldıqda istifadə olunur. Bu faktları izah edin.

2. Ağır metalların (civə, qurğuşun və s.) və arsenin ionları zülalların sulfid qrupları ilə asanlıqla bağlanır. Bu metalların sulfidlərinin xassələrini bilərək, bu metallarla birləşdikdə zülala nə baş verdiyini izah edin. Niyə ağır metallar bədəni zəhərləyir?

3. A maddəsinin B maddəsinə oksidləşməsi reaksiyasında 60 kJ enerji ayrılır. Bu reaksiyada maksimum neçə ATP molekulu sintez edilə bilər? Enerjinin qalan hissəsi necə istifadə olunacaq?

4. Tədqiqatlar göstərdi ki, bu mRNT-nin nukleotidlərinin ümumi sayının 27%-i quanin, 15%-i urasil, 18%-i sitozin və 40%-i adeninin payına düşür. Dökümləri göstərilən mRNT olan ikiqat zəncirli DNT-nin azotlu əsaslarının faizini təyin edin.

Ardı var