Məlumat

W2018_Bis2A_Lecture04_reading - Biologiya

W2018_Bis2A_Lecture04_reading - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Hidrogen Bağları

Hidrogen daha yüksək elektromənfilik atomu ilə qütb kovalent bağ əmələ gətirdikdə, hidrogenin ətrafındakı bölgə fraksiyalı müsbət yükə malik olacaqdır (δ adlanır).+). Bu fraksiyalı müsbət yük qismən mənfi yüklə qarşılaşdıqda (δ adlanır).-) hidrogenin bağlı olmadığı başqa bir elektronmənfi atomdan və o, həmin mənfi yükə uyğun bir oriyentasiyada təqdim olunur. hidrogen bağı formalaşa bilər. Kimyaçılar hələ də hidrogen bağının dəqiq təbiətini müzakirə edərkən, BIS2A-da biz bunu δ arasında zəif elektrostatik qarşılıqlı təsir kimi təsəvvür etməyi xoşlayırıq.+ hidrogen və δ- elektronmənfi atomun yükü. Qismən yüklü hidrogen atomuna töhfə verən molekula "hidrogen bağı" deyirik donor" və qismən mənfi yüklü atom "hidrogen bağı qəbul edən." Sizdən ümumi bioloji hidrogen bağı donorlarını və qəbuledicilərini tanımağı və molekulyar strukturların modellərindən ehtimal olunan hidrogen bağlarını müəyyən etməyi öyrənməyə başlamağınız xahiş olunacaq.

Hidrogen bağları biologiyada həm bütün növ biomolekulların daxilində, həm də arasında geniş yayılmışdır. Hidrogen bağları həm də biomolekullar və onların həlledicisi olan su arasında kritik qarşılıqlı əlaqədir.

Şəkil 1: İki su molekulu hidrogen bağı əmələ gətirərək təsvir edilmişdir (kəsik mavi xətt kimi çəkilmişdir). Yuxarıdakı su molekulu qismən yüklənmiş hidrogen "verir", aşağıdakı su molekulu isə tamamlayıcı mənfi yüklü oksigen atomu təqdim edərək bu qismən yükü qəbul edir.

Atribut: Marc T. Facciotti (orijinal iş)

Kimyəvi reaksiyalar

Kimyəvi reaksiyalar iki və ya daha çox atom molekulları əmələ gətirmək üçün birləşdikdə və ya bağlanmış atomlar parçalandıqda baş verir. Kimyəvi reaksiyaya "daxil olan" maddələr deyilir reaktivlər (konvensiyaya görə bunlar adətən kimyəvi tənliyin sol tərəfində qeyd olunur) və reaksiyadan “çıxdığı” aşkar edilən maddələr məhsullar (konvensiyaya görə, bunlar adətən kimyəvi tənliyin sağ tərəfində olur). Kimyəvi reaksiyanın istiqamətini göstərmək üçün reaktivləri və məhsulları birləşdirən ox adətən onların arasında çəkilir. Konvensiyaya görə, birtərəfli reaksiyalar üçün (biristiqamətli kimi) reaktivlər tək başlı oxun solunda, məhsullar isə sağında verilmişdir. Bununla belə, hər hansı bir oriyentasiyada (məsələn, sağdan sola; yuxarıdan aşağıya, sağdan sola diaqonal, dairəvi oxun ətrafında və s.) yazılmış reaktivləri və biristiqamətli reaksiya məhsullarını müəyyən edə bilməlisiniz. istiqamətləndirmək üçün oxu istifadə edin.

2H2O2 (hidrogen peroksid) → 2H2O (su) + O2 (oksigen)

Qeyd: mümkün müzakirə

Təcrübə: Yuxarıdakı hidrogen peroksidin iştirak etdiyi reaksiyanın reaktivlərini və məhsullarını müəyyənləşdirin.

Qeyd: mümkün müzakirə

H yazdığımız zaman2O2 hidrogen peroksidin molekulunu təmsil etmək üçün bu, faktiki molekulu təmsil edən bir modeldir. Bu molekulyar düsturla molekul haqqında hansı məlumat dərhal ötürülür? Yəni yalnız H termininə baxaraq molekul haqqında nə bilirsiniz2O2? Yalnız düstura baxaraq bu molekul haqqında hansı məlumat açıq şəkildə verilmir?

Bütün kimyəvi reaksiyalar texniki olaraq hər iki istiqamətdə davam edə bilsə də, bəzi reaksiyalar bir istiqaməti digərindən üstün tutur. Reaksiyanın kortəbii olaraq hər iki və ya bir istiqamətdə getmə dərəcəsindən asılı olaraq reaksiyaların geri dönmə qabiliyyətini xarakterizə etmək üçün fərqli bir ad verilə bilər. Bəzi kimyəvi reaksiyalar, məsələn, yuxarıda göstərilən kimi, "əks" istiqamətdə o qədər uzun zaman miqyasında və ya o qədər aşağı ehtimalla baş verən bir istiqamətdə gedir ki, praktiki məqsədlər üçün "əks" reaksiyaya məhəl qoymuruq. Bu biristiqamətli reaksiyalara da deyilir dönməz reaksiyalar və tək başlı (bir istiqamətli) ox ilə təsvir edilmişdir. Əksinə, geri çevrilə bilən reaksiyalar hər iki istiqamətdə asanlıqla irəliləyə bilənlərdir. Geri dönən reaksiyalar adətən həm reaktivlərə, həm də məhsullara işarə edən ikibaşlı ox ilə kimyəvi tənliklə təsvir olunur. Praktikada kimyəvi reaksiyaların davamlılığını tapacaqsınız; bəziləri əsasən bir istiqamətdə hərəkət edir və demək olar ki, heç vaxt tərsinə dönmür, digərləri isə reaktivlərin və məhsulların nisbi konsentrasiyası kimi müxtəlif amillərdən asılı olaraq istiqaməti asanlıqla dəyişir. Bu terminlər müxtəlif tarazlıq nöqtələri ilə reaksiyaları təsvir etmək üçün sadəcə üsullardır.

istifadə edin lüğətdən

Ola bilsin ki, "reaktivlər" və "məhsullar" terminlərinin reaksiyanın istiqamətinə nisbətən olduğunu başa düşdünüz. Əgər geri dönən bir reaksiyanız varsa, reaksiyanın bir istiqamətdə aparılmasının məhsulları əks reaksiyanın reaktivlərinə çevrilir. Eyni birləşməni iki fərqli terminlə etiketləyə bilərsiniz. Bu bir az qarışıq ola bilər. Yaxşı, belə hallarda nə etmək lazımdır? Cavab budur ki, əgər siz "reaktivlər" və "məhsullar" terminlərindən istifadə etmək istəyirsinizsə, istinad etdiyiniz reaksiyanın istiqaməti barədə aydın olmalısınız - hətta geri dönən reaksiyalar haqqında danışarkən belə. İstifadə etdiyiniz terminlər, "reaktivlər" və ya "məhsullar" seçimi, nəzərdən keçirdiyiniz reaksiyanın istiqamətini başqalarına çatdıracaq.

Gəlin biologiyada geri dönə bilən reaksiya nümunəsinə baxaq və bioloji sistemdə yaranan bu əsas fikirlərin mühüm genişləndirilməsini müzakirə edək. İnsan qanında artıq hidrogen ionları (H+) bikarbonat ionlarına (HCO3-), karbon turşusu ilə tarazlıq vəziyyəti yaratmaq (H2CO3). Bu reaksiya asanlıqla geri çevrilir. Bu sistemə karbon turşusu əlavə edilsəydi, kimyəvi sistem tarazlıq axtardığı üçün onun bir hissəsi bikarbonat və hidrogen ionlarına çevrilərdi.

[HCO_3^−+ H^+ ightleftharpoons H_2CO_3]

Yuxarıdakı nümunə bir sınaq borusunda baş verə biləcəyi kimi kimyəvi sistemləri araşdırır və "ideal" edir. Bioloji sistemlərdə isə tək reaksiya üçün tarazlıq sınaq borusunda olduğu kimi nadir hallarda əldə edilir. Bioloji sistemlərdə reaksiyalar ayrı-ayrılıqda baş vermir. Əksinə, reaktivlərin və/və ya məhsulların konsentrasiyası daim dəyişir, çox vaxt bir reaksiyanın məhsulu digər reaksiya üçün reaktiv olur. Bu əlaqəli reaksiyalar biokimyəvi yollar kimi tanınanları meydana gətirir. Aşağıdakı dərhal nümunə bu məqamı göstərir. Bikarbonat/proton və karbon turşusu arasındakı reaksiya çox geri dönən olsa da, məlum olur ki, fizioloji olaraq bu reaksiya adətən karbon turşusunun əmələ gəlməsinə doğru “çəkilir”. Niyə? Aşağıda göstərildiyi kimi, karbon turşusu başqa bir biokimyəvi reaksiya üçün reaktiv olur - karbon turşusunun CO-yə çevrilməsi2 və H2O. Bu çevrilmə H konsentrasiyasını azaldır2CO3, beləliklə bikarbonat və H arasındakı reaksiyanı çəkir+ sağa. Üstəlik, üçüncü, bir istiqamətli reaksiya, CO-nun çıxarılması2 və H2Sistemdən O, reaksiyanı daha da sağa çəkir. Bu cür reaksiyalar H+ qanımızın homeostazı.

[ HCO_3^- + H^+ ightleftharpoons H_2CO_3 ightleftharpoons CO_2 + H_20 sağ ox tullantıları]

Karbon turşusunun sintezi ilə bağlı reaksiya əslində onun (CO_2) və (H_2O) parçalanması ilə bağlıdır. Bu məhsullar daha sonra ekshalasiya edildikdə sistemdən/bədəndən çıxarılır. Birlikdə, karbon turşusunun parçalanması və məhsulların ekshalasiyası aktı ilk reaksiyanı sağa çəkir.

Bis2A-da Turşu/Əsas Kimyasının rolu nədir?

Kimyəvi funksional qrupların davranışının onları təşkil edən atomların tərkibindən, nizamından və xassələrindən çox asılı olduğunu öyrəndik. Görəcəyimiz kimi, əsas bioloji funksional qrupların bəzi xüsusiyyətləri onların yuyulduğu məhlulun pH-ından (hidrogen ionlarının konsentrasiyası) asılı olaraq dəyişdirilə bilər.

Məsələn, zülalları təşkil edən amin turşusu molekullarında olan bəzi funksional qruplar pH-dan asılı olaraq müxtəlif kimyəvi vəziyyətdə ola bilər. Biz öyrənəcəyik ki, zülal kontekstində bu funksional qrupların kimyəvi vəziyyəti zülalın formasına və ya kimyəvi reaksiyalar aparmaq qabiliyyətinə böyük təsir göstərə bilər. Kursu keçərkən biz müxtəlif kontekstlərdə bu tip kimyanın çoxsaylı nümunələrini görəcəyik.

pH formal olaraq müəyyən edilir:

[ pH = -log_{10} [H^+]]

Yuxarıdakı tənlikdə (H^+) ətrafındakı kvadrat mötərizələr konsentrasiyanı göstərir. Lazım gələrsə, wiki loqarifmində və ya kahn loqarifmində riyaziyyat nəzərdən keçirin. Həmçinin baxın: konsentrasiya lüğəti və ya viki konsentrasiyası.

Hidrogen ionları su molekullarının kiçik bir hissəsinin bərabər sayda hidrogenə (H) ayrılması (ionlaşması) ilə təmiz suda kortəbii şəkildə əmələ gəlir.+) ionları və hidroksid (OH-) ionları. Hidroksid ionları digər su molekulları ilə hidrogen əlaqəsi ilə məhlulda saxlanıldığı halda, çılpaq protonlardan ibarət olan hidrogen ionları dərhal ionlaşmamış su molekullarına çəkilərək hidronium ionlarını (H) əmələ gətirir.30+).

Yenə də konvensiyaya görə, elm adamları hidrogen ionlarına və onların konsentrasiyasına sanki maye suda bu vəziyyətdə sərbəst olduqları kimi istinad edirlər. Bu, tez-tez istifadə etdiyimiz qısa yolun başqa bir nümunəsidir - H yazmaq daha asandır+ daha çox H3O+. Sadəcə, bu qısa yolun götürüldüyünü dərk etməliyik; əks halda qarışıqlıq yaranacaq.

Şəkil 1: Su kortəbii olaraq proton və hidroksil qrupuna ayrılır. Proton su molekulu ilə birləşərək hidronium ionunu əmələ gətirəcək.
Atribut: Marc T. Facciotti

The pH məhluldakı hidrogen ionlarının konsentrasiyasının ölçüsüdür (və ya hidronium ionlarının sayı). Hidrogen ionlarının sayı məhlulun nə qədər turşu və ya əsas olduğunun birbaşa ölçüsüdür.

The pH şkalası loqarifmikdir və 0-dan 14-ə qədər dəyişir (Şəkil 2). Biz pH=7.0 neytral olaraq təyin edirik. PH 7.0-dən aşağı olan hər şey deyilir turşulu və 7.0-dən yuxarı hər hansı bildirilmiş pH deyilir qələvi və ya əsas. 7.0-dən hər iki istiqamətdə pH-da ifrat göstəricilər adətən həyat üçün əlverişsiz hesab edilir, baxmayaraq ki, bunun əksi olan nümunələr mövcuddur. İnsan bədənindəki pH səviyyələri adətən 6,8 ilə 7,4 arasında dəyişir, mədədə pH-ın daha turşu olduğu, adətən 1 ilə 2 arasındadır.

pH və onun loqarifmik miqyasının sadə izahı üçün bu videoya baxın.

Şəkil 2: Müxtəlif bioloji birləşmələr və ya müəyyən pH-da mövcud olan maddələrlə turşudan əsasa qədər pH şkalası. Atribut: Marc T. Facciotti

Əlavə məlumat üçün:

PH və onun loqarifmik miqyasının alternativ izahı üçün bu videoya baxın.

Təmiz sudan ayrılan hidrogen ionlarının konsentrasiyası 1 × 10-dur-7 mol H+ litr suya ionlar.

Maddənin 1 mol (mol) (atomlar, molekullar, ionlar və s. ola bilər) 6.02 x 10-a bərabər olaraq təyin olunur.23 maddənin hissəcikləri. Beləliklə, 1 mol su 6,02 x 10-a bərabərdir23 su molekulları. pH bu konsentrasiya vahidinin əsas 10 loqarifminin mənfisi kimi hesablanır. Günlük10 1 × 10-7 -7.0-dir və bu ədədin mənfisi neytral pH olaraq da bilinən 7.0 pH verir.

Qeyri-neytral pH göstəriciləri turşuların və ya əsasların suda həll edilməsi nəticəsində yaranır. Hidrogen ionlarının yüksək konsentrasiyası aşağı pH nömrəsini verir, hidrogen ionlarının aşağı səviyyələri isə yüksək pH ilə nəticələnir.

pH və protonların konsentrasiyası arasındakı bu tərs əlaqə bir çox tələbələri çaşdırır - özünüzü "aldığınıza" inandırmaq üçün vaxt ayırın.

An turşu hidrogen ionlarının konsentrasiyasını artıran bir maddədir (H+) məhlulda, adətən onun hidrogen atomlarından birinin dissosiasiyası ilə. Məsələn, karboksil funksional qrupunun turşu olduğunu öyrəndik. Hidrogen atomu oksigen atomundan ayrıla bilər, nəticədə sərbəst proton və mənfi yüklü funksional qrup yaranır. A əsas hidroksid ionları (OH) və ya hidrogen ionları ilə birləşən digər mənfi yüklü ionlar, H+ məhlulda konsentrasiya və bununla da pH yüksəlir. Baza hidroksid ionlarını buraxdığı hallarda, bu ionlar yeni su molekulları yaradaraq, sərbəst hidrogen ionlarına bağlanır. Məsələn, amin funksional qrupunun əsas olduğunu öyrəndik. Azot atomu hidrogen ionlarını məhlulda qəbul edəcək və bununla da məhlulun pH səviyyəsini yüksəldən hidrogen ionlarının sayını azaldacaq.

Şəkil 3: Karboksilik turşu qrupu bir protonu məhlula buraxaraq turşu rolunu oynayır. Bu, məhluldakı protonların sayını artırır və bununla da pH azalır. Amin qrupu məhluldan hidrogen ionlarını qəbul edərək, məhlullarda hidrogen ionlarının sayını azaldaraq, bununla da pH-ı artıraraq əsas rolunu oynayır.
Atribut: Erin Easlon

Əlavə pH resursları

Materialı öyrənməyə kömək etmək üçün burada pH və pKa ilə bağlı bəzi əlavə bağlantılar var. Qeyd edək ki, pKa-ya həsr olunmuş əlavə modul var.

Buferlər

PH-dakı dəyişikliklər bir çox biomolekulların funksiyasına dramatik təsir göstərə bildiyindən, birhüceyrəli və çoxhüceyrəli orqanizmlər pH dəyişməsindən qorunmaq üçün müxtəlif vasitələr hazırlamışlar. Bu mexanizmlərdən biri kimyəvi xassələrinə görə təsnif edilə bilən kiçik molekulların istifadəsidir tamponlar. Buferlər adətən məhluldakı protonları tərsinə bağlaya və ayıra bilən kiçik molekullardır. Əgər mühitdəki pH tampon molekulunda protonasiya edilə bilən funksional qrupun pKa-dan aşağı olarsa, həmin qrup protonlaşmağa meylli olacaq və buna görə də protonu məhluldan “çıxaracaq”. Alternativ olaraq, bir mühitdə pH tampon molekulunda eyni protonasiya edilə bilən funksional qrupun pKa-dan yüksək olarsa, bu qrup yerli pH-ı aşağı salaraq deprotonasiyaya çevrilməyə və ya qalmağa meylli olacaq.

Qanın pH səviyyəsini sabit saxlamaq bir insanın rifahı üçün vacibdir. İnsan qanının pH səviyyəsini saxlayan tampon tərkibinə karbon turşusu (H2CO3), bikarbonat ionu (HCO3-) və karbon qazı (CO2) daxildir. Bikarbonat ionları sərbəst hidrogen ionları ilə birləşdikdə və karbon turşusuna çevrildikdə, hidrogen ionları çıxarılaraq pH dəyişikliklərini tənzimləyir. Eynilə, artıq karbon turşusu karbon dioksid qazına çevrilə və ağciyərlər vasitəsilə çıxarıla bilər. Bu, qanda çoxlu sərbəst hidrogen ionlarının yığılmasının qarşısını alır və onun pH səviyyəsini təhlükəli şəkildə aşağı salır. Eyni şəkildə, sistemə çox OH- daxil edilərsə, karbon turşusu onunla reaksiya verərək bikarbonat meydana gətirərək pH-ı aşağı salır. Bu tampon sistemi olmasaydı, bədənin pH səviyyəsi sağ qalmağı təhlükə altına alacaq qədər dəyişəcəkdi.

Şəkil 1. Bu diaqram bədənin qan pH səviyyələrinin tamponlanmasını göstərir. Mavi oxlar daha çox CO2 əmələ gəldikdə pH-ın yüksəldilməsi prosesini göstərir.

Tamponların digər nümunələri artıq mədə turşusu ilə mübarizə üçün istifadə olunan antasidlərdir. Reçetesiz satılan bu dərmanların bir çoxu qan tamponları ilə eyni şəkildə işləyir, adətən hidrogeni udmaq və pH-ı normallaşdırmaq qabiliyyətinə malik ən azı bir ion ilə yeməkdən sonra “ürək yanmasından” əziyyət çəkənlərə rahatlıq gətirir. Suyun bir çox faydalı xüsusiyyətlərinə əlavə olaraq, pH-ı tarazlaşdırmaq qabiliyyətinə töhfə verən unikal xüsusiyyətləri Yerdəki həyatın davam etməsi üçün vacibdir.

Biomolekulların növləri:

BIS2A-da biz ilk növbədə bioloji hüceyrənin funksional anlayışını inkişaf etdirməklə məşğuluq. Design Challenge kontekstində biz hüceyrə qurmaq problemini həll etmək istədiyimizi deyə bilərik. Bu böyük işi daha kiçik problemlərə bölsək və ya alternativ olaraq bunun üçün hansı növləri anlamalı olduğumuzu soruşsaq, hüceyrənin nədən ibarət olduğunu başa düşməyin vacib olacağı qənaətinə gəlmək ağlabatan olardı. Bununla belə, hüceyrənin NƏDƏNDİRİLdiyini təqdir etmək kifayət deyil. Hüceyrəni təşkil edən materialların XÜSUSİYYƏTLƏRİNİ də başa düşməliyik. Bu, bizdən bir az kimyaya - bildiyimiz dünyanı təşkil edən "əşya" (materiya) elminə dərindən baxmağımızı tələb edir. BIS2A-da bir tələbə olaraq sizdən makromolekulları onların kimyəvi tərkibinə baxaraq qruplara təsnif etməyiniz və bu tərkibə əsasən onların malik ola biləcəyi bəzi xassələri çıxarmağınız xahiş olunacaq.

Karbohidratlar

Karbohidratlar bütün hüceyrələri təşkil edən dörd əsas makromolekul sinifindən biridir və pəhrizimizin vacib hissəsidir; taxıllar, meyvələr və tərəvəzlər hamısı təbii qaynaqlardır. Karbohidratların qidalanmada oynadığı rolla ən çox tanış olsaq da, onlar insanlarda, heyvanlarda, bitkilərdə və bakteriyalarda bir sıra digər vacib funksiyalara malikdir. Bu bölmədə karbohidratların quruluşu və nomenklaturasının əsas anlayışlarını, həmçinin onların hüceyrələrdə oynadığı müxtəlif funksiyaları müzakirə edəcəyik və nəzərdən keçirəcəyik.

Molekulyar strukturlar

Ən sadə formada, karbohidratlar stoxiometrik düsturla (CH2O)n, harada n molekuldakı karbonların sayıdır. Sadə karbohidratlar üçün molekulda karbon-hidrogen-oksigen nisbəti 1:2:1-dir. Bu düstur həm də “karbohidrat” termininin mənşəyini izah edir: komponentlər karbon (“karbo”) və suyun komponentləri (“hidrat”). Sadə karbohidratlar üç alt növə bölünür: monosaxaridlər, disakaridlər və polisaxaridlər, bunlar aşağıda müzakirə olunacaq. Sadə karbohidratlar bu 1:2:1 nisbətinə gözəl düşsə də, karbohidratlar da struktur olaraq daha mürəkkəb ola bilər. Məsələn, bir çox karbohidratlar aşkar hidroksildən başqa funksional qrupları (onları kimya haqqında əsas müzakirəmizdən xatırlayın) ehtiva edir. Məsələn, karbohidratlarda molekulun müxtəlif yerlərində əvəzlənmiş fosfatlar və ya amin qrupları ola bilər. Bu funksional qruplar molekula əlavə xüsusiyyətlər verə bilər və onun ümumi funksiyasını dəyişdirəcək. Bununla belə, bu növ əvəzetmələrlə belə, karbohidratın əsas ümumi strukturu saxlanılır və asanlıqla müəyyən edilir.

Nomenklatura

Karbohidratlar kimyası ilə bağlı bir məsələ nomenklaturadır. Burada bir neçə sürətli və sadə qaydalar var:

  1. Qlükoza, laktoza və ya dekstroza kimi sadə karbohidratlar "-ose" ilə bitir.
  2. Sadə karbohidratlar, trioza (üç karbon), pentoza (beş karbon) və ya heksoza (altı karbon) kimi molekuldakı karbon atomlarının sayına görə təsnif edilə bilər.
  3. Sadə karbohidratlar molekulda olan funksional qrupa əsasən təsnif edilə bilər, yəni ketoza (bir keton ehtiva edir) və ya aldoza (aldehid ehtiva edir).
  4. Polisaxaridlər tez-tez monosaxarid, disakarid və ya trisaxarid kimi zəncirdəki şəkər molekullarının sayına görə təşkil edilir.

Karbohidratların təsnifatı haqqında qısa video üçün bura klikləməklə 10 dəqiqəlik Khan Academy videosuna baxın.

Monosakkaridlər

Monosakkaridlər ("mono-" = bir; "saccar-" = şirin) sadə şəkərlərdir; ən çox yayılmış qlükozadır. Monosaxaridlərdə karbonların sayı adətən üç ilə yeddi arasında dəyişir. Şəkərdə aldehid qrupu varsa (R-CHO strukturlu funksional qrup), o, aldoz kimi tanınır; onun keton qrupu varsa (RC(=O)R' quruluşlu funksional qrup), ketoz kimi tanınır.

Şəkil 1. Monosakkaridlər karbonil qrupunun mövqeyinə və onurğadakı karbonların sayına görə təsnif edilir. Aldozların karbon zəncirinin sonunda bir karbonil qrupu (yaşıl rənglə göstərilmişdir), ketozların isə karbon zəncirinin ortasında bir karbonil qrupu vardır. Triozların, pentozaların və heksozların onurğa sütunlarında müvafiq olaraq üç, beş və altı karbon var. Facciotti (öz işi)

Qalaktoza qarşı qlükoza

Qalaktoza (laktozanın bir hissəsi və ya süd şəkəri) və qlükoza (saxarozada, qlükoza disakaridində olur) digər ümumi monosaxaridlərdir. Qlükoza və qalaktozun kimyəvi formulu C-dir6H12O6; hər ikisi heksozlardır, lakin hidrogenlərin və hidroksil qruplarının düzülüşü C mövqeyində fərqlidir4. Bu kiçik fərqə görə, onlar struktur və kimyəvi cəhətdən fərqlənirlər və asimmetrik karbon ətrafında funksional qrupların müxtəlif düzülüşünə görə kimyəvi izomerlər kimi tanınırlar; bu monosaxaridlərin hər ikisində birdən çox asimmetrik karbon var (aşağıdakı şəkildəki strukturları müqayisə edin).

Fruktoza həm qlükoza, həm də qalaktoza qarşı

İkinci müqayisə qlükoza, qalaktoza və fruktoza (qlükoza ilə birlikdə saxaroza disaxaridini təşkil edən ikinci karbohidrat meyvələrdə olan ümumi şəkərdir). Hər üçü heksozlardır; Bununla belə, qlükoza və qalaktoza və fruktoza arasında əsas struktur fərq var: tərkibində karbon karbonil (C=O).

Qlükoza və qalaktozada karbonil qrupu C-də yerləşir1 karbon əmələ gətirir aldehid qrup. Fruktozada karbonil qrupu C-də yerləşir2 karbon, əmələ gətirən a keton qrup. Əvvəlki şəkərlər deyilir aldozlar əmələ gələn aldehid qrupuna əsasən; sonuncu a kimi təyin olunur ketoza keton qrupuna əsaslanır. Yenə də bu fərq fruktoza aldoza, qlükoza və qalaktozadan fərqli kimyəvi və struktur xassələri verir, baxmayaraq ki, fruktoza, qlükoza və qalaktozanın hamısı eyni kimyəvi tərkibə malikdir: C6H12O6.

Şəkil 2. Qlükoza, qalaktoza və fruktoza hamısı heksozlardır. Onlar struktur izomerləridir, yəni eyni kimyəvi düstura malikdirlər (C6H12O6) lakin atomların fərqli düzülüşü.

Monosaxaridlərin xətti və halqa forması

Monosakkaridlər xətti zəncir və ya halqaşəkilli molekullar şəklində mövcud ola bilər. Sulu məhlullarda monosaxaridlər adətən halqa şəklində olur (Şəkil 3). Halqa şəklində olan qlükoza anomerik karbonun (C) ətrafında hidroksil qrupunun (OH) iki fərqli quruluşuna malik ola bilər.1 ki, halqa əmələ gəlmə prosesində asimmetrik olur). Hidroksil qrupu C-dən aşağı olarsa1 şəkərdə alfa (α) vəziyyətində olduğu deyilir, C-dən yuxarıdırsa1 şəkərdə beta (β) vəziyyətində olduğu deyilir.

Şəkil 3. Beş və altı karbonlu monosakaridlər xətti və halqa şəklində tarazlıqda mövcuddur. Üzük meydana gəldikdə, onun bağladığı yan zəncir α və ya β vəziyyətində kilidlənir. Fruktoza və riboza da halqalar əmələ gətirir, baxmayaraq ki, onlar altı üzvlü qlükoza halqasından fərqli olaraq beş üzvlü halqalar əmələ gətirirlər.

Disakaridlər

Disakaridlər ("di-" = iki) iki monosaxarid susuzlaşdırma reaksiyasına məruz qaldıqda əmələ gəlir (həmçinin kondensasiya reaksiyası və ya susuzlaşdırma sintezi kimi tanınır). Bu proses zamanı bir monosaxaridin hidroksil qrupu digər monosaxaridin hidrogeni ilə birləşərək, su molekulunu buraxır və kovalent bağ əmələ gətirir. Bir karbohidrat molekulu ilə başqa bir molekul arasında (bu halda iki monosaxarid arasında) əmələ gələn kovalent bağ kimi tanınır. qlikozid bağ. Qlikozid bağları (həmçinin qlikozid bağları adlanır) alfa və ya beta tipli ola bilər.

Şəkil 4. Qlükoza monomeri və fruktoza monomeri bir qlikozid bağı yaratmaq üçün susuzlaşdırma reaksiyasında birləşdikdə saxaroza əmələ gəlir. Prosesdə bir su molekulu itir. Konvensiyaya görə, monosaxariddəki karbon atomları karbonil qrupuna ən yaxın olan terminal karbondan nömrələnir. Saxarozada C arasında qlikozid əlaqə əmələ gəlir1 qlükozada karbon və C2 karbon fruktozada.

Ümumi disakaridlərə laktoza, maltoza və saxaroza daxildir (Şəkil 5). Laktoza qlükoza və qalaktoza monomerlərindən ibarət bir disakariddir. Təbii olaraq süddə olur. Maltoza və ya səməni / taxıl şəkəri iki qlükoza molekulu arasında dehidrasiya reaksiyası nəticəsində əmələ gələn disakariddir. Ən çox yayılmış disaxarid saxaroza və ya qlükoza və fruktoza monomerlərindən ibarət süfrə şəkəridir.

Şəkil 5. Ümumi disakaridlərə maltoza (taxıl şəkəri), laktoza (süd şəkəri) və saxaroza (süfrə şəkəri) daxildir.

Polisaxaridlər

Qlikozid bağları ilə bağlanmış uzun monosaxarid zəncirinə a kimi tanınır polisaxarid ("poli-" = çoxlu). Zəncir budaqlanmış və ya budaqsız ola bilər və müxtəlif növ monosaxaridləri ehtiva edə bilər. Birləşən monomerlərin sayından asılı olaraq molekulyar çəki 100.000 Dalton və ya daha çox ola bilər. Nişasta, glikogen, sellüloza və xitin polisaxaridlərin əsas nümunələridir.

Nişasta bitkilərdə şəkərin saxlanılan formasıdır və amiloza və amilopektin qarışığından ibarətdir; hər ikisi qlükoza polimerləridir. Bitkilər qlükoza sintez edə bilirlər. Həddindən artıq qlükoza, bitkinin dərhal enerji tələbatını aşan sintez edilmiş miqdar, köklər və toxumlar da daxil olmaqla, müxtəlif bitki hissələrində nişasta kimi saxlanılır. Toxumlardakı nişasta cücərdiyi zaman embrionu qida ilə təmin edir və eyni zamanda toxumu yeyə bilən insanlar və heyvanlar üçün qida mənbəyi kimi çıxış edə bilər. İnsanlar tərəfindən istehlak edilən nişasta tüpürcək amilazları kimi fermentlər tərəfindən maltoza və qlükoza kimi daha kiçik molekullara parçalanır.

Nişasta 1-4 və ya 1-6 qlikozid bağları ilə birləşən qlükoza monomerlərindən ibarətdir; 1-4 və 1-6 rəqəmləri əlaqə yaratmaq üçün birləşən iki qalığın karbon sayına aiddir. Şəkil 6-da göstərildiyi kimi, amiloza qlükoza monomerlərinin şaxələnməmiş zəncirlərindən əmələ gələn nişastadır (yalnız 1-4 əlaqə), amilopektin isə budaqlanmış polisaxariddir (budaq nöqtələrində 1-6 əlaqə).

Şəkil 6. Amiloza və amilopektin nişastanın iki fərqli formasıdır. Amiloza 1-4 qlikozid bağı ilə bağlanmış şaxələnməmiş qlükoza monomer zəncirlərindən ibarətdir. Amilopektin 1-4 və 1-6 qlikozid bağları ilə bağlanmış qlükoza monomerlərinin budaqlanmış zəncirlərindən ibarətdir. Alt bölmələrin birləşmə üsuluna görə qlükoza zəncirləri spiral quruluşa malikdir. Qlikogen (göstərilmir) strukturuna görə amilopektinə bənzəyir, lakin daha yüksək budaqlanmışdır.

Qlikogen

Glikogen insanlarda və digər onurğalılarda qlükozanın ümumi yığılmış formasıdır. Glikogen nişastanın heyvan ekvivalentidir və adətən qaraciyər və əzələ hüceyrələrində saxlanılan yüksək budaqlanmış molekuldur. Qanda qlükoza səviyyəsi azaldıqda, glikogenoliz kimi tanınan bir prosesdə qlükozanı buraxmaq üçün qlikogen parçalanır.

Sellüloza

Selüloz ən çox yayılmış təbii biopolimerdir. Bitkilərin hüceyrə divarı daha çox hüceyrəyə struktur dəstək verən sellülozadan ibarətdir. Ağac və kağız təbiətdə əsasən sellülozdur. Sellüloza β 1-4 qlikozid bağları ilə bağlanmış qlükoza monomerlərindən ibarətdir.

Şəkil 7. Selülozda qlükoza monomerləri β 1-4 qlikozid bağları ilə şaxələnməmiş zəncirlərdə bağlanır. Qlükoza alt bölmələrinin birləşmə üsuluna görə, hər bir qlükoza monomeri növbəti birinə nisbətən çevrilir və nəticədə xətti, lifli bir quruluş yaranır.

Qeyd: mümkün müzakirə

Sellüloza kristal vəziyyətində suda çox həll olunmur; bu yuxarıda yığılmış selüloz lifi təsviri ilə təxmin edilə bilər. Niyə (qarşılıqlı təsir növlərinə əsasən) bu qədər həll olunmaz ola biləcəyinin səbəbini təklif edə bilərsinizmi?

Yuxarıdakı şəkildə göstərildiyi kimi, sellülozadakı hər bir digər qlükoza monomeri ters çevrilir və monomerlər uzadılmış, uzun zəncirlər kimi möhkəm bağlanır. Bu, sellülozaya möhkəmlik və yüksək dartılma gücü verir - bu da bitki hüceyrələri üçün çox vacibdir. β 1-4 əlaqəsi insan həzm fermentləri tərəfindən parçalana bilməsə də, inək, koala, camış və atlar kimi ot yeyən heyvanlar mədələrindəki xüsusi floranın köməyi ilə sellüloza ilə zəngin olan bitki materialını həzm edə bilirlər. və qida mənbəyi kimi istifadə edin. Bu heyvanlarda müəyyən növ bakteriya və protistlər rumendə (otyeyən heyvanların həzm sisteminin bir hissəsi) yaşayır və selülaz fermentini ifraz edirlər. Otlayan heyvanların əlavəsində sellülozu həzm edən bakteriyalar da var ki, bu da gevişən heyvanların həzm sistemində mühüm rol oynayır. Selülazlar sellülozu heyvan tərəfindən enerji mənbəyi kimi istifadə edilə bilən qlükoza monomerlərinə parçalaya bilər. Termitlər bədənlərində sellülaz ifraz edən digər orqanizmlərin olması səbəbindən sellülozu da parçalaya bilirlər.

Karbohidratlarla qarşılıqlı əlaqə

Biz indicə biologiyada olan karbohidratların müxtəlif növlərini və strukturlarını müzakirə etdik. Növbəti məsələ bu birləşmələrin digər birləşmələrlə qarşılıqlı əlaqəsidir. Bunun cavabı budur ki, bu, karbohidratın son quruluşundan asılıdır. Karbohidratlarda molekulla əlaqəli bir çox hidroksil qrupları olduğundan, onlar əladır H-bağ donorları qəbuledicilər. Monosakkaridlər su ilə tez və asanlıqla H-bağları yarada bilir və asanlıqla həll olunur. Bütün bu H bağları onları olduqca "yapışqan" edir. Bu, bir çox disaxaridlərə və bir çox qısa zəncirli polimerlərə də aiddir. Daha uzun polimerlər asanlıqla həll olmaya bilər.

Nəhayət, müxtəlif H-bağları yaratmaq qabiliyyəti karbohidratların polimerlərinə imkan verir və ya polisaxaridlər güclü intramolekulyar və molekullararası bağlar yaratmaq. Bir polimerdə, çoxlu H-bağları olduğundan, bu, molekul və ya molekulyar kompleksə çox güc verə bilər, xüsusən də polimerlər qarşılıqlı əlaqədə olarsa. Hər hansı bir şübhəniz varsa, sadəcə olaraq qlükoza polimeri olan sellülozu düşünün.

Nuklein turşuları

Biologiyada iki növ nuklein turşusu var: DNT və RNT. DNT hüceyrənin irsi genetik məlumatını daşıyır və spiral quruluşda düzülmüş iki antiparalel nukleotid zəncirindən ibarətdir. Hər bir nukleotid alt bölməsi pentoza şəkərindən (deoksiriboza), azotlu əsasdan və fosfat qrupundan ibarətdir. İki zəncir kimyəvi cəhətdən tamamlayıcı azotlu əsaslar arasında hidrogen bağları vasitəsilə birləşir. "Əsas yığma" qarşılıqlı təsirləri kimi tanınan qarşılıqlı təsirlər də ikiqat sarmalın sabitləşməsinə kömək edir. DNT-dən fərqli olaraq, RNT tək zəncirli və ya ikiqat zəncirli ola bilər. O da pentoza şəkəri (riboza), azotlu əsas və fosfat qrupundan ibarətdir. RNT may hiylələrinin molekuludur. Prosesin xəbərçisi, tənzimləyicisi və katalizatoru kimi zülal sintezində iştirak edir. RNT həmçinin müxtəlif digər hüceyrə tənzimləmə proseslərində iştirak edir və bəzi əsas reaksiyaları kataliz etməyə kömək edir (bu barədə daha sonra). RNT ilə əlaqədar olaraq, bu kursda bizi ilk növbədə (a) RNT-nin əsas molekulyar quruluşunu və onu DNT-dən nə ilə fərqləndirdiyini bilmək, (b) transkripsiya deyilən proses zamanı baş verən RNT sintezinin əsas kimyasını anlamaq, (c) maraqlandırırıq. ) RNT-nin hüceyrədə ola biləcəyi müxtəlif rolları qiymətləndirmək və (d) ən çox rastlaşacağınız əsas RNT növlərini öyrənmək (yəni mRNT, rRNA, tRNA, miRNA və s.) və onları iştirak etdikləri proseslərlə əlaqələndirmək. ilə. Bu modulda biz ilk növbədə DNT və RNT-nin kimyəvi strukturlarına və onların bir-birindən necə fərqlənə biləcəyinə diqqət yetiririk.

Nukleotid quruluşu

Nuklein turşularının iki əsas növü vardır deoksiribonuklein turşusu (DNT)ribonuklein turşusu (RNT). DNT və RNT kimi tanınan monomerlərdən ibarətdir nukleotidlər. Ayrı-ayrı nukleotidlər bir-biri ilə sıxlaşaraq a nuklein turşusu polimer. Each nucleotide is made up of three components: a nitrogenous base (for which there are five different types), a pentose sugar, and a phosphate group. These are depicted below. The main difference between these two types of nucleic acids is the presence or absence of a hydroxyl group at the C2 position, also called the 2' position (read "two prime"), of the pentose (see Figure 1 legend and section on the pentose sugar for more on carbon numbering). RNA has a hydroxyl functional group at that 2' position of the pentose sugar; the sugar is called ribose, hence the name ribonucleic acid. By contrast, DNA lacks the hydroxyl group at that position, hence the name, "deoxy" ribonucleic acid. DNA has a hydrogen atom at the 2' position.

Şəkil 1. A nucleotide is made up of three components: a nitrogenous base, a pentose sugar, and one or more phosphate groups. Carbons in the pentose are numbered 1′ through 5′ (the prime distinguishes these residues from those in the base, which are numbered without using a prime notation). The base is attached to the 1′ position of the ribose, and the phosphate is attached to the 5′ position. When a polynucleotide is formed, the 5′ phosphate of the incoming nucleotide attaches to the 3′ hydroxyl group at the end of the growing chain. Two types of pentose are found in nucleotides, deoxyribose (found in DNA) and ribose (found in RNA). Deoxyribose is similar in structure to ribose, but it has an -H instead of an -OH at the 2′ position. Bases can be divided into two categories: purines and pyrimidines. Purines have a double ring structure, and pyrimidines have a single ring.
Attribution: Marc T. Facciotti (original work)

The nitrogenous base

The nitrogenous bases of nucleotides are organic molecules and are so named because they contain carbon and nitrogen. They are bases because they contain an amino group that has the potential of binding an extra hydrogen, and thus acting as a base by decreasing the hydrogen ion concentration in the local environment. Each nucleotide in DNA contains one of four possible nitrogenous bases: adenine (A), guanine (G), cytosine (C), and thymine (T). By contrast, RNA contains adenine (A), guanine (G) cytosine (C), and uracil (U) instead of thymine (T).

Adenine and guanine are classified as purines. The primary distinguishing structural feature of a purine is double carbon-nitrogen ring. Cytosine, thymine, and uracil are classified as pyrimidines. These are structurally distinguished by a single carbon-nitrogen ring. You will be expected to recognize that each of these ring structures is decorated by functional groups that may be involved in a variety of chemistries and interactions.

Note: practice

Take a moment to review the nitrogenous bases in Figure 1. Identify functional groups as described in class. For each functional group identified, describe what type of chemistry you expect it to be involved in. Try to identify whether the functional group can act as either a hydrogen bond donor, acceptor, or both?

The pentose sugar

The pentose sugar contains five carbon atoms. Each carbon atom of the sugar molecule are numbered as 1′, 2′, 3′, 4′, and 5′ (1′ is read as “one prime”). The two main functional groups that are attached to the sugar are often named in reference to the carbon to whch they are bound. For example, the phosphate residue is attached to the 5′ carbon of the sugar and the hydroxyl group is attached to the 3′ carbon of the sugar. We will often use the carbon number to refer to functional groups on nucleotides so be very familiar with the structure of the pentose sugar.

The pentose sugar in DNA is called deoxyribose, and in RNA, the sugar is ribose. The difference between the sugars is the presence of the hydroxyl group on the 2' carbon of the ribose and its absence on the 2' carbon of the deoxyribose. You can, therefore, determine if you are looking at a DNA or RNA nucleotide by the presence or absence of the hydroxyl group on the 2' carbon atom—you will likely be asked to do so on numerous occasions, including exams.

The phosphate group

There can be anywhere between one and three phosphate groups bound to the 5' carbon of the sugar. When one phosphate is bound, the nucleotide is referred to as a Nucleotide MonoPhosphate (NMP). If two phosphates are bound the nucleotide is referred to as Nucleotide DiPhosphate (NDP). When three phosphates are bound to the nucleotide it is referred to as a Nucleotide TriPhosphate (NTP). The phosphoanhydride bonds between that link the phosphate groups to each other have specific chemical properties that make them good for various biological functions. The hydrolysis of the bonds between the phosphate groups is thermodynamically exergonic in biological conditions; nature has evolved numerous mechanisms to couple this negative change in free energy to help drive many reactions in the cell. Figure 2 shows the structure of the nucleotide triphosphate Adenosine Triphosphate, ATP, that we will discuss in greater detail in other chapters.

Note: "high-energy" bonds

The term "high-energy bond" is used A LOT in biology. This term is, however, a verbal shortcuts that can cause some confusion. The term refers to the amount of negative free energy associated with the hydrolysis of the bond in question. The water (or other equivalent reaction partner) is an important contributor to the energy calculus. In ATP, for instance, simply "breaking" a phosphoanhydride bond - say with imaginary molecular tweezers - by pulling off a phosphate would not be energetically favorable. We must, therefore, be careful not to say that breaking bonds in ATP is energetically favorable or that it "releases energy". Rather, we should be more specific, noting that they hydrolysis of the bond is energetically favorable. Some of this common misconception is tied to, in our opinion, the use of the term "high energy bonds". While in Bis2a we have tried to minimize the use of the vernacular "high energy" when referring to bonds, trying instead to describe biochemical reactions by using more specific terms, as students of biology you will no doubt encounter the potentially misleading - though admittedly useful - short cut "high energy bond" as you continue in your studies. So, keep the above in mind when you are reading or listening to various discussions in biology. Heck, use the term yourself. Just make sure that you really understand what it refers to.

Figure 2. ATP (adenosine triphosphate) has three phosphate groups that can be removed by hydrolysis to form ADP (adenosine diphosphate) or AMP (adenosine monophosphate). Facciotti (original work)


Videoya baxın: Functional Groups (Iyul 2022).


Şərhlər:

  1. Tovi

    Bu vəziyyətə müdaxilə etdiyim üçün məni bağışlayın. Buraya və ya PM-ə yazın.

  2. Daigor

    looked and was disappointed ..........

  3. Tygojas

    İnternetdəki hər hansı bir veb saytın uğuru gündəlik yenilənməsində yerləşir. Danimdə, sadəcə zəruridir, yalnız sonra mütəmadi ziyarətçiləriniz olacaq. Bir avtomobildə olduğu kimi eynidir, daim qaz anbarına benzin əlavə etməlisiniz, sonra avtomobil hərəkətdə olacaq. Bunu bir səbəbə görə yazıram, öz veb saytına sahib olan bir insan kimi yazıram.

  4. Faras

    və PS-də ona yazmağa çalışdın. bu qədər etibarlı)))

  5. Ford

    ZİBİL!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!



Mesaj yazmaq