Тема 3.08. Молекулярні основи життя

Поліпептиди як попередники білків -

Амінокислоти – мономери білків складаються із залишків амінокислот, з'єднаних пептидним (амідним) зв'язком. Є більш короткими сполуками ніж білки та стійкішими. З них складаються гормони – речовини, які є найважливішими біорегуляторами в організмі.

Білки як високомолекулярні сполуки з особливим комплексом властивостей - - білки - складні органічні сполуки (біополімери), що складаються з вуглецю, водню, кисню та азоту (іноді сірки), мономерами яких є амінокислоти.

Рівні організації білкової молекули (первинна, вторинна, третинна, четвертинна ) - Розрізняють чотири рівні організації білкових молекул.

Первинною структурою називають послідовність амінокислотних залишків у поліпептидному ланцюзі. Всі білки розрізняються за первинною структурою, потенційно їх можливе число практично необмежене.

Вторинна структура білка – це -спіраль, яка утворюється в результаті скручування поліпептидного ланцюга за рахунок водневих зв'язків між групами: ―C― та ―N―

В одному витку спіралі зазвичай міститься 3,6 амінокислотних залишків, крок спіралі – 0,544 нм.

Під третинною структурою білка розуміють розташування його поліпептидного ланцюга в просторі. Істотний вплив формування третинної структури надають розмір, форма і полярність амінокислотних залишків. Третинна структура багатьох білків складається з кількох компактних глобул, званих доменами. Між собою домени зазвичай бувають пов'язані тонкими перемичками – витягнутими поліпептидними ланцюгами.

Термінчетвертична структура відноситься до макромолекул, до складу яких входить кілька поліпептидних ланцюгів (субодиниць), не пов'язаних між собоюковалентним зв'язком. Між собою ці субодиниці з'єднуються водневими, іонними, гідрофобними та іншими зв'язками. Прикладом може бути макромолекула гемоглобіну.

Функції білків:

с т р у к т у р н а я(будівельна) функція: білки входять до складу клітинних мембран і органел клітини, з білків складаються стінки кровоносних судин, хрящі, сухожилля вищих тварин.

функція - властива особливим скоротливим білкам, які зумовлюють скорочення мускулатури, переміщення хромосом при розподілі клітини, рух органів рослин і т.д.
- білки пов'язують і переносять зі струмом крові багато хімічних сполук (гемоглобін, що переносить кисень у крові, міоглобін - у м'язах та ін.)
функція - при проникненні в клітину чужорідних тіл виробляються особливі білки - імуноглобуліни (антитіла), які нейтралізують чужорідні тіла та здійснюють імунологічний захист організму
функція - в поверхневу мембрану клітини вбудовані білки, здатні змінювати третинну структуру у відповідь на дію факторів зовнішнього середовища - прийом сигналів із зовнішнього середовища та передача команд в клітину
ка т а л і т і ч е с к а яфункція - регулювання біохімічних процесів білками-ферментами

функція - білки є енергетичним матеріалом: при їх розщепленні виділяється певна кількість енергії.

Ліпіди та їх функції - ліпіди – це жирні кислоти та їх похідні; ліпопротеїди (ЛП) - високомолекулярні водорозчинні частинки, що являють собою комплекс білка і ліпіду, утворений нековалентними зв'язками, в якому білки спільно з полярними ліпідамиформують поверхневий гідрофільний шар, що оточує та захищає внутрішню гідрофобну ліпідну сферу від водної сфери та забезпечує транспорт ліпідів у кров'яному руслі та доставку їх в органи та тканини. Відповідно до цього визначення, однією з ознак ЛП є наявність у них зовнішнього гідрофільного білково – ліпідного шару та ліпідної гідрофобної сфери (ядра).

Вуглеводи та їх функції: енергетична, структурна – Вуглеводи поряд з білками та ліпідами є найважливішими хімічними сполуками, що входять до складу живих організмів. У людини та тварин вуглеводи виконують важливі функції: енергетичну (головний вид клітинного палива), структурну (обов'язковий компонент більшості внутрішньоклітинних структур) та захисну (участь вуглеводних компонентів імуноглобулінів у підтримці імунітету).

Нуклеотиди – мономери нуклеїнових кислот – органічні речовини, що складаються з пуринової або піримідинової основи, вуглеводу та одного або декількох залишків фосфорної кислоти, складова частина нуклеїнових кислот та коферментів, багатьох ферментів.

Нуклеїнові кислоти (полінуклеотиди) - ДНК, РНК – вони ж полінуклеотиди, постійна та необхідна складова частина всіх живих систем, яким належить провідна роль у біосинтезі білків та передачі спадкових ознак організму.

Азотисті основи: аденін, гуанін, цитозин, тимін - в ДНК зустрічається чотири види азотистих основ (аденін, гуанін, тимін і цитозин). Послідовність нуклеотидів дозволяє «кодувати» інформацію про різні типи РНК,

Комплементарність, комплементарні пари азотистих основ - азотисті основи одного з ланцюгів ДНК з'єднані з азотистими основами іншого ланцюга водневими зв'язками згідно з принципом комплементарності: аденінз'єднується лише з тиміном, гуанін - тільки з цитозином.

Комплементарність ланцюгів ДНК - основа найважливіших функцій: зберігання та передачі спадкової інформації - У разі нуклеїнових кислот - як оліго-так і полінуклеотидів азотисті основи нуклеотидів здатні внаслідок утворення водневих зв'язків формувати парні комплекси аденін-тимін (або урацил в РНК ) і гуанін-цитозин при взаємодії ланцюгів нуклеїнових кислот. Така взаємодія відіграє ключову роль у ряді фундаментальних процесів зберігання та передачі генетичної інформації: реплікації ДНК, що забезпечує передачу генетичної інформації при розподілі клітини, транскрипції ДНК у РНК при синтезі білків, кодованих ДНК гена, зберіганні генетичної інформації у двох ланцюжковій ДНК та процесах репарації ДНК при її ушкодження.

Функції нуклеїнових кислот та процеси редуплікації, транскрипції, трансляції -транскрипція— процес синтезу РНК з використанням ДНК як матриці, що відбувається у всіх живих клітинах. Іншими словами, це перенесення генетичної інформації з ДНК на РНК і трансляції (синтез білків на РНК-матриці).

Генетичний код - система зашифрування спадкової інформації в молекулах нуклеїнових кислот, що реалізується у тварин, рослин, бактерій та вірусів.

Кодон - кодуюча одиниця, набір з 3 нуклеотидів (триплет), що визначає місце даної амінокислоти синтезується під контролем гена поліпептидного ланцюга. - одиниця генетичного коду, за допомогою якого в молекулах ДНК і РНК "записана" вся генетична інформація. Для багатьох амінокислот існує більше одного До. (так звана виродженість коду). Три К. не кодують амінокислот, а визначають місце початку або обриву синтезу поліпептидного ланцюга.

Властивостігенетичного коду: триплетність, виродженість, однозначність, універсальність, відсутність розділових знаків між триплетами (кодонами). . Властивості генетичного коду: триплетність: 3 нуклеотиди (триплет, кодон) - 1 амінокислота, неперекриваемість (кодони одного гена не перекриваються, хоча в даний час відомі і гени, що перекриваються), виродженість (кодування однієї амінокислоти кількома триплетами), однозначність (кожен одну амінокислоту), універсальність (хоча є і винятки)/