rumah » Topi » Asam nukleat sebagai polimer alami. Biopolimer

Asam nukleat sebagai polimer alami. Biopolimer

Polimer adalah senyawa bermolekul tinggi yang terdiri dari banyak kelompok atom berulang dengan struktur – unit yang berbeda atau identik. Tautan ini saling berhubungan melalui koordinasi atau ikatan kimia menjadi rantai linier bercabang atau panjang dan menjadi struktur spasial tiga dimensi.

Polimer adalah:

sintetis,
palsu,
organik.

Polimer organik terbentuk di alam pada organisme hewan dan tumbuhan. Yang terpenting adalah protein, polisakarida, asam nukleat, karet dan senyawa alami lainnya.

Manusia telah lama dan banyak menggunakan polimer organik dalam kehidupan sehari-hari. Kulit, wol, katun, sutra, bulu - semua ini digunakan untuk memproduksi pakaian. Kapur, semen, tanah liat, kaca organik (kaca plexiglass) - dalam konstruksi.

Polimer organik juga ada pada manusia. Misalnya asam nukleat (disebut juga DNA), serta asam ribonukleat (RNA).

Sifat-sifat polimer organik

Semua polimer organik memiliki sifat mekanik khusus:

kerapuhan rendah polimer kristal dan kaca (kaca organik, plastik);
elastisitas, yaitu deformasi reversibel tinggi pada beban kecil (karet);
orientasi makromolekul di bawah pengaruh medan mekanik terarah (produksi film dan serat);
pada konsentrasi rendah, viskositas larutan tinggi (polimer mula-mula membengkak dan kemudian larut);
di bawah pengaruh sejumlah kecil reagen, mereka dapat dengan cepat mengubah karakteristik fisik dan mekaniknya (misalnya penyamakan kulit, vulkanisasi karet).

Tabel 1. Karakteristik pembakaran beberapa polimer.

Polimer	Perilaku material saat dimasukkan ke dalam nyala api dan sifat mudah terbakar	Karakter nyala api	Bau
Polietilen (PE)	Ia meleleh setetes demi setetes, terbakar dengan baik, dan terus menyala ketika dikeluarkan dari api.	Bersinar, awalnya kebiruan, lalu kuning	Pembakaran parafin
Polipropilena (PP)	Sama	Sama	Sama
Polikarbonat (PC)	Sama	Merokok
Poliamida (PA)	Terbakar, mengalir seperti benang	Bagian bawah berwarna kebiruan, dengan pinggiran berwarna kuning	Rambut hangus atau tanaman terbakar
Poliuretan (PU)	Terbakar, mengalir setetes demi setetes	Kuning, kebiruan di bawah, bercahaya, asap abu-abu	Keras, tidak menyenangkan
Polistiren (PS)	Menyala sendiri, meleleh	Kuning cerah, bercahaya, berasap	Bunga manis, dengan sedikit aroma styrene
Polietilen tereftalat (PET)	Terbakar, menetes	Kuning-oranye, berasap	Manis, harum
Resin epoksi (ED)	Terbakar dengan baik, terus menyala ketika dikeluarkan dari api	Kuning berasap	Segar tertentu (di awal pemanasan)
Resin poliester (PN)	Terbakar, hangus	Bersinar, berasap, kuning	Agak manis
Polivinil klorida kaku (PVC)	Terbakar dengan susah payah dan berhamburan, jika dikeluarkan dari api akan padam dan melunak	Hijau terang	Akut, hidrogen klorida
PVC diplastisisasi	Terbakar dengan susah payah dan bila dikeluarkan dari nyala api, tersebar	Hijau terang	Akut, hidrogen klorida
Resin fenol-formaldehida (FFR)	Sulit untuk menyala, tidak terbakar dengan baik, mempertahankan bentuknya	Kuning	Fenol, formaldehida

Tabel 2. Kelarutan bahan polimer.

Tabel 3. Pewarnaan polimer menurut reaksi Lieberman-Storch-Moravsky.

Artikel tentang topik tersebut

Di antara sebagian besar material, yang paling populer dan dikenal luas adalah material komposit polimer (PCM). Mereka secara aktif digunakan di hampir setiap bidang aktivitas manusia. Bahan-bahan inilah yang merupakan komponen utama dalam pembuatan berbagai produk yang digunakan untuk tujuan yang sangat berbeda, mulai dari pancing dan lambung kapal, hingga silinder untuk menyimpan dan mengangkut bahan yang mudah terbakar, serta baling-baling helikopter. Popularitas PCM yang begitu luas dikaitkan dengan kemampuannya untuk memecahkan masalah teknologi dengan kompleksitas apa pun yang terkait dengan produksi komposit dengan sifat tertentu, berkat perkembangan kimia polimer dan metode untuk mempelajari struktur dan morfologi matriks polimer yang digunakan dalam industri. produksi PCM.

Presentasi dengan topik: Polimer alami yang lebih tinggi - Protein dan Asam Nukleat

1 dari 25

Presentasi dengan topik:

Geser nomor 1

Deskripsi slide:

Geser nomor 2

Deskripsi slide:

Tujuan pembelajaran: Untuk memantapkan dan memperdalam pemahaman siswa tentang polimer alam dengan menggunakan contoh protein dan asam nukleat. Mensistematisasikan pengetahuan tentang komposisi, struktur, sifat dan fungsi protein. Memiliki gambaran tentang sintesis kimia dan biologi protein, pembuatan makanan buatan dan sintetis. Perluas pemahaman Anda tentang komposisi dan struktur asam nukleat. Mampu menjelaskan konstruksi heliks ganda DNA berdasarkan prinsip saling melengkapi. Mengetahui peranan asam nukleat dalam kehidupan organisme. Terus kembangkan keterampilan mendidik diri, kemampuan mendengarkan ceramah, menonjolkan hal yang pokok. Mencatat persiapan rencana atau tesis. Mengembangkan minat kognitif siswa, menjalin hubungan interdisipliner (dengan biologi).

Geser nomor 3

Deskripsi slide:

Geser nomor 4

Deskripsi slide:

Geser nomor 5

Deskripsi slide:

Nilai Protein Organisme yang hidup di Bumi saat ini mengandung sekitar seribu miliar ton protein. Dibedakan oleh keragaman strukturnya yang tidak ada habisnya, yang pada saat yang sama sangat spesifik untuk masing-masing struktur, protein, bersama dengan asam nukleat, menciptakan bahan dasar bagi keberadaan seluruh kekayaan organisme di dunia sekitar kita. Protein dicirikan oleh kemampuan interaksi intramolekul, itulah sebabnya struktur molekul protein sangat dinamis dan dapat berubah. Protein berinteraksi dengan berbagai macam zat. Dengan menggabungkan satu sama lain atau dengan asam nukleat, polisakarida dan lipid, mereka membentuk ribosom, mitokondria, lisosom, membran retikulum endoplasma dan struktur subseluler lainnya di mana berbagai proses metabolisme dilakukan. Oleh karena itu, proteinlah yang memainkan peran penting dalam fenomena kehidupan.

Geser nomor 6

Deskripsi slide:

Tingkatan pengorganisasian molekul protein Primer Sekunder Tersier Kuarter Salah satu tugas sulit kimia protein adalah menguraikan urutan residu asam amino dalam rantai polipeptida, yaitu struktur utama molekul protein. Ini pertama kali dipecahkan oleh ilmuwan Inggris F. Sanger dan rekan-rekannya pada tahun 1945-1956. Mereka membentuk struktur utama hormon insulin, protein yang diproduksi oleh pankreas. Untuk ini, F. Sanger dianugerahi Hadiah Nobel pada tahun 1958.

Geser nomor 7

Deskripsi slide:

Geser nomor 8

Deskripsi slide:

Geser nomor 9

Deskripsi slide:

Geser nomor 10

Deskripsi slide:

Sifat kimia protein (film video) Reaksi khas protein adalah denaturasi: Koagulasi protein bila dipanaskan Pengendapan protein dengan alkohol pekat Pengendapan protein dengan garam logam berat 2. Reaksi warna protein: Reaksi Xanthoprotein Reaksi Biuret Penentuan kandungan sulfur dalam komposisi molekul protein.

Geser nomor 11

Deskripsi slide:

Peran protein dalam proses kehidupan Sangat menarik untuk mempelajari tidak hanya strukturnya, tetapi juga peran protein dalam proses kehidupan. Banyak dari mereka memiliki sifat pelindung (imunoglobulin) dan racun (bisa ular, kolera, difteri dan tetanus, enterotoksin. B dari staphylococcus, toksin butulisme) yang penting untuk keperluan medis. Namun yang terpenting adalah protein merupakan bagian terpenting dan tak tergantikan dari makanan manusia. Saat ini, 10-15% penduduk dunia mengalami kelaparan, dan 40% menerima junk food dengan kandungan protein yang tidak mencukupi. Oleh karena itu, umat manusia terpaksa memproduksi protein secara industri - produk paling langka di Bumi. Masalah ini diselesaikan secara intensif dengan tiga cara: produksi ragi pakan, pembuatan konsentrat protein-vitamin berdasarkan hidrokarbon minyak bumi di pabrik, dan isolasi protein dari bahan baku non-pangan yang berasal dari tumbuhan. Di negara kita, konsentrat protein-vitamin diproduksi dari bahan baku hidrokarbon. Produksi industri asam amino esensial juga menjanjikan sebagai pengganti protein. Pengetahuan tentang struktur dan fungsi protein membawa umat manusia semakin dekat untuk menguasai rahasia terdalam dari fenomena kehidupan itu sendiri.

Geser nomor 12

Deskripsi slide:

ASAM NUKLEAT Asam nukleat adalah senyawa organik alami bermolekul tinggi, polinukleotida, yang menyediakan penyimpanan dan transmisi informasi herediter (genetik) dalam organisme hidup. Asam nukleat ditemukan pada tahun 1869 oleh ilmuwan Swiss F. Miescher sebagai bagian integral dari inti sel, sehingga namanya diambil dari kata Latin nukleus - inti.Nicleus - nukleus. Untuk pertama kalinya, DNA dan RNA diekstraksi dari inti sel. Itu sebabnya mereka disebut asam nukleat. Struktur dan fungsi asam nukleat dipelajari oleh ahli biologi Amerika J. Watson dan fisikawan Inggris F. Crick.

Geser nomor 13

Deskripsi slide:

Pada tahun 1953, ahli biokimia Amerika J. Watson dan fisikawan Inggris F. Crick membangun model struktur spasial DNA; yang terlihat seperti heliks ganda. Hal ini sesuai dengan data ilmuwan Inggris R. Franklin dan M. Wilkins, yang, dengan menggunakan analisis difraksi sinar-X pada DNA, mampu menentukan parameter umum heliks, diameternya, dan jarak antar belokan. Pada tahun 1962, Watson, Crick dan Wilkins dianugerahi Hadiah Nobel atas penemuan penting ini.

Geser nomor 14

Deskripsi slide:

Geser nomor 15

Deskripsi slide:

Struktur asam nukleat Ada tiga jenis asam nukleat: DNA (asam deoksiribonukleat), RNA (asam ribonukleat), dan ATP (adenosin trifosfat). Seperti karbohidrat dan protein, mereka adalah polimer. Seperti protein, asam nukleat adalah polimer linier. Namun, monomernya - nukleotida - adalah zat kompleks, berbeda dengan gula dan asam amino yang cukup sederhana.

Geser nomor 16

Deskripsi slide:

Ciri-ciri perbandingan DNA dan RNA DNA Polimer biologis Monomer - nukleotida 4 jenis basa nitrogen: adenin, timin, guanin, sitosin Pasangan komplementer: adenin-timin, guanin-sitosin Lokasi - inti Fungsi - penyimpanan informasi herediter Gula - RNA deoksiribosa Biologis polimer Monomer - nukleotida 4 jenis basa nitrogen: adenin, guanin , sitosin, urasil Pasangan komplementer: adenin-urasil, guanin-sitosin Lokasi - inti, sitoplasma Fungsi - transfer, transmisi informasi herediter Gula - ribosa Deskripsi slide:

Geser nomor 23

Deskripsi slide:

Penerapan NK Sepanjang hidup, seseorang jatuh sakit, berada dalam kondisi produksi atau iklim yang tidak menguntungkan. Konsekuensi dari hal ini adalah peningkatan frekuensi “kegagalan” pada peralatan genetik yang berfungsi dengan baik. Sampai waktu tertentu, “kegagalan” tidak muncul secara lahiriah, dan kita tidak menyadarinya. Sayang! Seiring waktu, perubahan menjadi jelas. Pertama-tama, muncul di kulit.Saat ini, hasil penelitian biomakromolekul bermunculan dari dinding laboratorium, mulai semakin membantu para dokter dan ahli kosmetik dalam pekerjaan sehari-hari. Kembali pada tahun 1960an. Diketahui bahwa untaian DNA yang terisolasi menyebabkan regenerasi sel. Namun baru pada tahun-tahun terakhir abad ke-20 properti ini dapat digunakan untuk memulihkan sel-sel kulit yang menua.

Geser nomor 24

Deskripsi slide:

Penerapan NC Science masih jauh dari kemungkinan menggunakan untaian DNA eksogen (kecuali DNA virus) sebagai cetakan untuk sintesis DNA “baru” secara langsung pada sel manusia, hewan, atau tumbuhan. Faktanya adalah bahwa sel inang dilindungi secara andal dari masuknya DNA asing oleh enzim spesifik yang ada di dalamnya - nuklease. DNA asing pasti akan mengalami kehancuran, atau pembatasan, di bawah pengaruh nuklease. DNA akan dikenali sebagai “asing” dengan tidak adanya pola distribusi basa termetilasi yang melekat pada DNA sel inang yang spesifik untuk setiap organisme. Pada saat yang sama, semakin dekat kekerabatan sel, semakin banyak DNA mereka yang akan membentuk hibrida.Hasil penelitian tersebut adalah berbagai krim kosmetik yang mengandung “benang ajaib” untuk peremajaan kulit.

Geser nomor 25

Deskripsi slide:

Penguatan pelajaran (kontrol tes) Pilihan 11. Rantai polinukleotida ganda merupakan ciri molekul: a) DNA b) RNAc) kedua jawaban sebelumnya benar.2. Berat molekul rata-rata, jenis asam nukleat manakah yang lebih besar? a) DNA b) RNA c) tergantung pada jenis sel hidup3. Zat apa yang bukan merupakan bagian integral dari nukleotida? a) basa pirimidin atau purin b) ribosa dan deoksiribosa c) α - asam amino d) asam fosfat 4. Nukleotida DNA tidak mengandung residu berikut sebagai basa: a) sitosin b) guanin b) urasil d) adenin e) timin5. Urutan nukleotida adalah struktur asam nukleat: a) primer b) tersierb) sekunder d) kuaterner 2 pilihan1. Asam nukleat mendapatkan namanya dari kata Latin: a) inti c) kehidupan b) sel d) pertama2. Rantai polimer, asam nukleat manakah yang merupakan rangkaian nukleotida?a) DNA b) RNA c) kedua jenis asam nukleat3. Struktur sekunder berbentuk heliks ganda merupakan ciri dari molekul: a) DNA c) RNAb) protein d) semua asam nukleat4. Basa purin bukan: a) adenin c) guanin b) timin d) semuanya5. Molekul nukleotida tidak mengandung: a) residu monosakarida b) residu basa nitrogen b) residu asam amino d) residu asam fosfat

Terdiri dari kelompok bahan kimia alami yang khusus dan sangat penting senyawa dengan berat molekul tinggi (polimer). Mereka dapat dibagi menjadi dua kelompok besar:

Polimer organik alami - biopolimer

Polimer anorganik alami

Pertama, mari kita lihat zat yang berhubungan dengan biopolimer.

Massa molekul biopolimer mencapai beberapa puluh ribu dan peran senyawa ini sangat besar. Zat polimer adalah dasar Kehidupan di Bumi.

Tabel 1

Polimer alami organik – biopolimer– menyediakan proses penting untuk semua organisme hewan dan tumbuhan. Menariknya, dari sekian banyak pilihan yang mungkin, Alam “memilih” hanya 4 jenis polimer:

Gambar 1

Polisakarida

Polisakarida adalah karbohidrat alami dengan berat molekul tinggi, makromolekulnya terdiri dari residu monosakarida.

Polisakarida membentuk sebagian besar bahan organik di biosfer bumi. Di alam yang hidup, mereka menjalankan fungsi biologis yang penting, bertindak sebagai:

komponen struktural sel dan jaringan,

cadangan energi,

zat pelindung.

Polisakarida terbentuk dari senyawa berbobot molekul rendah dengan rumus umum C n H 2 n O n yang disebut gula atau karbohidrat. Gula dicirikan oleh adanya gugus aldehida atau keton, sehingga gugus aldehida atau keton disebut aldosa, dan ketosa. Di antara gula dengan n = 6, yang disebut heksosa, terdapat 16 aldoheksosa isomer dan 16 ketoheksosa. Namun, hanya empat diantaranya (α-galaktosa, D-manosa, D-glukosa, D-fruktosa) ditemukan dalam sel hidup. Peran biologis gula ditentukan oleh fakta bahwa gula merupakan sumber energi yang dibutuhkan tubuh, yang dilepaskan selama oksidasi, dan bahan awal untuk sintesis makromolekul.

Dalam kasus terakhir, kemampuan gula untuk membentuk struktur siklik sangatlah penting, seperti yang diilustrasikan di bawah ini dengan menggunakan contoh glukosa dan fruktosa:

Beras. 2

Dalam larutan air, glukosa mengandung 99,976% isomer siklik. Ketoheksosa memiliki isomer siklik beranggota lima. Molekul siklik monosakarida dapat berikatan satu sama lain untuk membentuk apa yang disebut ikatan glikosidik melalui kondensasi gugus hidroksil.

Yang paling umum adalah polisakarida yang unit berulangnya merupakan residu α-D-glukopiranosa atau turunannya.

Perwakilan utama polisakarida adalah pati Dan selulosa- dibangun dari sisa satu monosakarida - glukosa. Pati dan selulosa memiliki rumus molekul yang sama:

(C6h10o5)n,

tapi tentu saja berbagai properti. Hal ini dijelaskan oleh kekhasan struktur spasialnya.

Pati terdiri dari residu α-glukosa, dan selulosa - dari β-glukosa, yang merupakan isomer spasial dan hanya berbeda pada posisi satu gugus hidroksil (disorot):

Gambar 3

Dengan mempertimbangkan struktur spasial cincin beranggota enam, rumus isomer ini berbentuk:

Gambar 4

Polisakarida yang paling penting juga termasuk glikogen(C 6 H 10 O 5) n, terbentuk dalam tubuh manusia dan hewan sebagai hasil transformasi biokimia dari karbohidrat tumbuhan. Seperti pati, glikogen terdiri dari residu α-glukosa dan menjalankan fungsi serupa (karena itulah sering disebut pati hewani).

Dari sifat kimia reaksi polisakarida adalah yang paling penting hidrolisis Dan penurunan karena reaksi makromolekul pada gugus OH.

Hidrolisis polisakarida terjadi dalam larutan encer asam mineral (atau di bawah aksi enzim). Pada saat yang sama, dalam makromolekul, ikatan yang menghubungkan unit monosakarida terputus - ikatan glikosidik(mirip dengan hidrolisis disakarida). Hidrolisis lengkap polisakarida mengarah pada pembentukan monosakarida (selulosa, pati dan glikogen dihidrolisis menjadi glukosa):

(C6H10O5) N + N H2O(H+) N C6H12O6

Dengan hidrolisis tidak sempurna, oligosakarida terbentuk, termasuk disakarida. Kemampuan polisakarida untuk menghidrolisis meningkat dengan urutan sebagai berikut:

selulosa< крахмал < гликоген

Dari selulosa (produk limbah dari industri kayu), etanol (disebut “alkohol hidrolitik”) diproduksi melalui hidrolisis asam dan fermentasi selanjutnya dari glukosa yang dihasilkan.

Di antara turunan polisakarida, selulosa eter dan ester memiliki kepentingan praktis yang paling besar. Pembentukannya terjadi melalui reaksi makromolekul selulosa sepanjang gugus OH alkohol (setiap unit monosakarida memiliki 3 gugus OH):

Turunan selulosa yang paling penting meliputi: - metilselulosa(selulosa metil eter) dari rumus umum

N ( X= 1, 2 atau 3);

- selulosa asetat(selulosa triasetat) - ester selulosa dan asam asetat

- nitroselulosa(selulosa nitrat) - selulosa nitrat:

N ( X= 1, 2 atau 3).

Bahan polimer ini digunakan dalam produksi serat buatan, plastik, film, cat dan pernis, bubuk tanpa asap, bahan peledak, bahan bakar roket padat, dll.

Geser 1

Geser 2

Tujuan pembelajaran: Untuk memantapkan dan memperdalam pemahaman siswa tentang polimer alam dengan menggunakan contoh protein dan asam nukleat. Mensistematisasikan pengetahuan tentang komposisi, struktur, sifat dan fungsi protein. Memiliki gambaran tentang sintesis kimia dan biologi protein, pembuatan makanan buatan dan sintetis. Perluas pemahaman Anda tentang komposisi dan struktur asam nukleat. Mampu menjelaskan konstruksi heliks ganda DNA berdasarkan prinsip saling melengkapi. Mengetahui peranan asam nukleat dalam kehidupan organisme. Terus kembangkan keterampilan mendidik diri, kemampuan mendengarkan ceramah, dan menonjolkan hal yang pokok. Mencatat persiapan rencana atau tesis. Mengembangkan minat kognitif siswa, menjalin hubungan interdisipliner (dengan biologi).

Geser 3

Geser 4

Geser 5

Nilai Protein Organisme yang hidup di Bumi saat ini mengandung sekitar seribu miliar ton protein. Dibedakan oleh keragaman strukturnya yang tidak ada habisnya, yang pada saat yang sama sangat spesifik untuk masing-masing struktur, protein, bersama dengan asam nukleat, menciptakan bahan dasar bagi keberadaan seluruh kekayaan organisme di dunia sekitar kita. Protein dicirikan oleh kemampuan interaksi intramolekul, itulah sebabnya struktur molekul protein sangat dinamis dan dapat diubah. Protein berinteraksi dengan berbagai macam zat. Dengan menggabungkan satu sama lain atau dengan asam nukleat, polisakarida dan lipid, mereka membentuk ribosom, mitokondria, lisosom, membran retikulum endoplasma dan struktur subseluler lainnya di mana berbagai proses metabolisme dilakukan. Oleh karena itu, proteinlah yang memainkan peran penting dalam fenomena kehidupan.

Geser 6

Geser 7

urutan spesifik residu asam a-amino dalam rantai polipeptida Struktur primer -

Geser 8

Geser 9

Struktur kuarter – agregat beberapa makromolekul protein (kompleks protein), terbentuk melalui interaksi rantai polipeptida yang berbeda

Geser 10

Sifat kimia protein (film video) Reaksi khas protein adalah denaturasi: Koagulasi protein bila dipanaskan. Pengendapan protein dengan alkohol pekat. Pengendapan protein oleh garam logam berat. 2. Reaksi warna protein: Reaksi xanthoprotein Reaksi Biuret Penentuan kandungan sulfur dalam komposisi molekul protein.

Geser 11

Peran protein dalam proses kehidupan Sangat menarik untuk mempelajari tidak hanya strukturnya, tetapi juga peran protein dalam proses kehidupan. Banyak dari mereka memiliki sifat pelindung (imunoglobulin) dan racun (racun ular, kolera, difteri dan tetanus, enterotoksin. B dari staphylococcus, toksin butulisme) yang penting untuk keperluan medis. Namun yang terpenting adalah protein merupakan bagian terpenting dan tak tergantikan dari makanan manusia. Saat ini, 10-15% penduduk dunia mengalami kelaparan, dan 40% menerima junk food dengan kandungan protein yang tidak mencukupi. Oleh karena itu, umat manusia terpaksa memproduksi protein secara industri - produk paling langka di Bumi. Masalah ini diselesaikan secara intensif dengan tiga cara: produksi ragi pakan, pembuatan konsentrat protein-vitamin berdasarkan hidrokarbon minyak bumi di pabrik, dan isolasi protein dari bahan baku non-pangan yang berasal dari tumbuhan. Di negara kita, konsentrat protein-vitamin diproduksi dari bahan baku hidrokarbon. Produksi industri asam amino esensial juga menjanjikan sebagai pengganti protein. Pengetahuan tentang struktur dan fungsi protein membawa umat manusia semakin dekat untuk menguasai rahasia terdalam dari fenomena kehidupan itu sendiri.

Geser 12

ASAM NUKLEAT Asam nukleat adalah senyawa organik alami bermolekul tinggi, polinukleotida, yang menyediakan penyimpanan dan transmisi informasi herediter (genetik) dalam organisme hidup. Asam nukleat ditemukan pada tahun 1869 oleh ilmuwan Swiss F. Miescher sebagai bagian integral dari inti sel, sehingga namanya diambil dari kata Latin nukleus - nukleus. Nycleus" - inti. Untuk pertama kalinya, DNA dan RNA diekstraksi dari inti sel. Itu sebabnya mereka disebut asam nukleat. Struktur dan fungsi asam nukleat dipelajari oleh ahli biologi Amerika J. Watson dan fisikawan Inggris F. Crick.

Geser 13

STRUKTUR DNA DAN RNA Pada tahun 1953, ahli biokimia Amerika J. Watson dan fisikawan Inggris F. Crick membangun model struktur spasial DNA; yang terlihat seperti heliks ganda. Hal ini sesuai dengan data ilmuwan Inggris R. Franklin dan M. Wilkins, yang, dengan menggunakan analisis difraksi sinar-X pada DNA, mampu menentukan parameter umum heliks, diameternya, dan jarak antar belokan. Pada tahun 1962, Watson, Crick dan Wilkins dianugerahi Hadiah Nobel atas penemuan penting ini.

Geser 14

MONOMERS ASAM NUKLAT - NUKLEOTIDA DNA - asam deoksiribonukleat RNA asam ribonukleat Komposisi nukleotida dalam DNA Komposisi nukleotida dalam RNA Basa nitrogen: Adenin (A) Guanin (G) Sitosin (C) Urasil (U): Ribosa Residu asam fosfat Basa nitrogen : Adenin (A ) Guanin (G) Sitosin (C) Timin (T) Deoksiribosa Residu asam fosfat Messenger RNA (i-RNA) Transfer RNA (t-RNA) RNA ribosom (r-RNA)

Geser 15

Ada tiga jenis asam nukleat: DNA (asam deoksiribonukleat), RNA (asam ribonukleat), dan ATP (adenosin trifosfat). Seperti karbohidrat dan protein, mereka adalah polimer. Seperti protein, asam nukleat adalah polimer linier. Namun, monomernya - nukleotida - adalah zat kompleks, berbeda dengan gula dan asam amino yang cukup sederhana. Struktur asam nukleat

Geser 16

Karakteristik perbandingan DNA dan RNA DNA Polimer biologis Monomer - nukleotida 4 jenis basa nitrogen: adenin, timin, guanin, sitosin. Pasangan komplementer: adenin-timin, guanin-sitosin Lokasi - inti Fungsi - penyimpanan informasi herediter Gula - RNA deoksiribosa Polimer biologis Monomer - nukleotida 4 jenis basa nitrogen: adenin, guanin, sitosin, urasil Pasangan komplementer: adenin-urasil, guanin- sitosin Lokasi – nukleus, sitoplasma Fungsi – transfer, transmisi informasi keturunan. Gula - ribosa

Geser 17

Triplet Triplet adalah tiga nukleotida yang berurutan. Urutan kembar tiga menentukan urutan asam amino dalam suatu protein! Kembar tiga yang terletak satu di belakang yang lain, menentukan struktur satu molekul protein, mewakili GEN.

Geser 18

Replikasi adalah proses penggandaan diri suatu molekul DNA berdasarkan prinsip saling melengkapi. Arti replikasi: karena DNA menggandakan diri, terjadi proses pembelahan sel.

Geser 19

Antara basa nitrogen dari pasangan A dan T terbentuk 2 ikatan hidrogen, dan antara G dan C - 3, oleh karena itu kekuatan ikatan G-C lebih tinggi dari pada A-T: Pasangan komplementer

Geser 20

Geser 21

Geser 22

Arti asam nukleat Penyimpanan, transfer dan pewarisan informasi tentang struktur molekul protein. Stabilitas NK adalah kondisi terpenting untuk berfungsinya sel dan seluruh organisme secara normal. Perubahan struktur NK adalah perubahan struktur sel atau proses fisiologis – perubahan aktivitas kehidupan.

Geser 23

Penerapan NK Sepanjang hidup, seseorang jatuh sakit, berada dalam kondisi produksi atau iklim yang tidak menguntungkan. Konsekuensi dari hal ini adalah peningkatan frekuensi “kegagalan” pada peralatan genetik yang berfungsi dengan baik. Sampai waktu tertentu, “kegagalan” tidak muncul secara lahiriah, dan kita tidak menyadarinya. Sayang! Seiring waktu, perubahan menjadi jelas. Pertama-tama, mereka muncul di kulit. Saat ini, hasil-hasil penelitian tentang biomakromolekul bermunculan di laboratorium, mulai semakin membantu para dokter dan ahli kosmetik dalam pekerjaannya sehari-hari. Kembali pada tahun 1960an. Diketahui bahwa untaian DNA yang terisolasi menyebabkan regenerasi sel. Namun baru pada tahun-tahun terakhir abad ke-20 properti ini dapat digunakan untuk memulihkan sel-sel kulit yang menua.

Geser 24

Penerapan NC Science masih jauh dari kemungkinan menggunakan untaian DNA eksogen (kecuali DNA virus) sebagai cetakan untuk sintesis DNA “baru” secara langsung pada sel manusia, hewan, atau tumbuhan. Faktanya adalah bahwa sel inang dilindungi secara andal dari masuknya DNA asing oleh enzim spesifik yang ada di dalamnya - nuklease. DNA asing pasti akan mengalami kehancuran, atau pembatasan, di bawah pengaruh nuklease. DNA akan dikenali sebagai “asing” dengan tidak adanya pola distribusi basa termetilasi yang melekat pada DNA sel inang yang spesifik untuk setiap organisme. Pada saat yang sama, semakin dekat sel-sel tersebut berkerabat, semakin banyak DNA mereka yang akan membentuk hibrida. Hasil penelitian ini berupa berbagai krim kosmetik yang mengandung “benang ajaib” untuk peremajaan kulit.

Geser 25

Penguatan pelajaran (kontrol tes) Pilihan 1 1. Rantai polinukleotida ganda merupakan ciri-ciri molekul: a) DNA b) RNA c) kedua jawaban sebelumnya benar. 2. Berat molekul rata-rata, jenis asam nukleat manakah yang lebih besar? a) DNA b) RNA c) tergantung pada jenis sel hidup 3. Zat apa yang bukan merupakan bagian integral dari nukleotida? a) basa pirimidin atau purin. b) ribosa dan deoksiribosa c) α - asam amino d) asam fosfat 4. Nukleotida DNA tidak mengandung residu sebagai basa: a) sitosin c) guanin b) urasil d) adenin e) timin 5. Urutan nukleotida adalah strukturnya asam nukleat: a) primer c) tersier b) sekunder d) kuaterner Pilihan 2 1. Asam nukleat mendapatkan namanya dari kata Latin: a) inti c) kehidupan b) sel d) pertama 2. Rantai polimer, yaitu asam nukleat yang merupakan barisan nukleotida? a) DNA b) RNA c) kedua jenis asam nukleat 3. Struktur sekunder berupa heliks ganda merupakan ciri molekul: a) DNA c) RNA b) protein d) semua asam nukleat 4. A basa purin tidak mengandung: a) adenin c) guanin b) timin d) semuanya 5. Molekul nukleotida tidak mengandung: a) residu monosakarida c) residu basa nitrogen b) residu asam amino d) residu asam fosfat

Asam nukleat adalah senyawa organik organik bermolekul tinggi alami yang menjamin penyimpanan dan transmisi informasi herediter (genetik) dalam organisme hidup.

Asam nukleat adalah DNA (asam deoksiribonukleat) dan RNA (asam ribonukleat). Mereka ditemukan pada tahun 1869 oleh F. Miescher dalam inti leukosit dan disebut asam nukleat karena. inti – inti (inti).

Biopolimer, yang monomernya adalah nukleotida. DNA merupakan polinukleotida dengan berat molekul yang sangat besar. Satu molekul dapat mengandung 10 8 atau lebih nukleotida. Nukleotida mengandung gula lima atom, deoksiribosa, residu asam fosfat, dan satu basa nitrogen. Hanya ada empat basa nitrogen - adenin (A), guanin (G), sitosin (C) dan timin (T). Jadi, hanya ada empat nukleotida: adenin, guanin, sitosin, dan timin (Gbr. 10).

Beras. 10. Diagram struktur DNA Gambar. 11. Struktur suatu bagian molekul DNA

Urutan pergantian nukleotida dalam DNA berbeda pada organisme yang berbeda.

Pada tahun 1953, D. Watson dan F. Crick membangun model spasial DNA. Dua kemajuan eksperimental berkontribusi pada penemuan ini:

1) Chargaff memperoleh sampel DNA murni dan menganalisis jumlah basa pada setiap sampel. Ternyata dari organisme mana pun DNA diisolasi, jumlah adenin sama dengan jumlah timin ( SEBUAH = T), dan jumlah guanin sama dengan jumlah sitosin ( G = C);

2) Wilkins dan Franklin menggunakan difraksi sinar-X untuk mendapatkan gambaran DNA yang baik (Gbr. 12).

Molekul DNA terdiri dari dua rantai yang saling berhubungan dan menyerupai tangga tali (Gbr. 11). Sisi-sisi tangga dipilin seperti kabel listrik. Sisi-sisinya bergantian gula dan asam fosfat. Anak tangga ini merupakan basa nitrogen yang dihubungkan menurut prinsip saling melengkapi (A = T; G = C). Ada ikatan hidrogen ganda antara adenin dan timin, dan ikatan hidrogen rangkap tiga antara guanin dan sitosin.

Beras. 13 Struktur nukleotida

Lebar heliks ganda 1,7 nm, satu putaran berisi 10 pasangan basa, panjang putaran 3,4 nm, jarak antar nukleotida 0,34 nm. Ketika digabungkan dengan protein tertentu—histon—derajat heliksisasi molekul meningkat. Molekulnya menebal dan memendek. Selanjutnya, spiralisasi mencapai maksimum, dan spiral dengan tingkat yang lebih tinggi muncul - superspiral. Dalam hal ini, molekul menjadi terlihat di mikroskop cahaya sebagai benda yang memanjang dan terwarnai dengan baik - kromosom.

sintesis DNA

DNA merupakan bagian dari kromosom (kompleks DNA dengan protein histon membentuk 90% kromosom. Timbul pertanyaan, mengapa setelah pembelahan sel jumlah kromosom tidak berkurang, tetapi tetap sama. Karena sebelum pembelahan sel terjadi penggandaan (perpaduan) DNA, dan akibatnya, duplikasi kromosom. Di bawah pengaruh enzim nukleasi ikatan hidrogen antara basa nitrogen di bagian DNA tertentu terputus dan untai ganda DNA mulai terlepas, satu untai menjauhi untai lainnya. Dari nukleotida bebas yang ditemukan dalam inti sel di bawah aksi enzim DNA polimerase untaian komplementer dibangun. Masing-masing untaian molekul DNA berpasangan yang terpisah berfungsi sebagai cetakan untuk pembentukan untaian komplementer lain di sekitarnya. Kemudian masing-masing benang lama (ibu) dan benang baru (anak perempuan) dipilin kembali membentuk spiral. Hasilnya, dua heliks ganda baru yang benar-benar identik terbentuk (Gbr. 14).

Kemampuan untuk bereproduksi adalah ciri yang sangat penting dari molekul DNA.

Beras. 14. DNA “ibu” berfungsi sebagai cetakan untuk sintesis rantai komplementer

Fungsi DNA dalam sel

Asam deoksiribonukleat menjalankan fungsi yang sangat penting yang diperlukan untuk pemeliharaan dan reproduksi kehidupan.

Pertama , - Ini penyimpanan informasi turun-temurun, yang terkandung dalam urutan nukleotida salah satu rantainya. Unit terkecil informasi genetik setelah nukleotida adalah tiga nukleotida berurutan - tiga serangkai. Urutan kembar tiga dalam rantai polinukleotida menentukan urutan asam amino dalam molekul protein. Kembar tiga yang terletak satu demi satu, menentukan struktur satu rantai polipeptida, adalah gen.

Fungsi DNA yang kedua adalah transmisi informasi herediter dari generasi ke generasi. Hal ini dilakukan berkat reduplikasi(penggandaan) molekul induk dan selanjutnya distribusi molekul anak di antara sel-sel keturunannya. Ini adalah struktur molekul DNA untai ganda yang menentukan kemungkinan pembentukan molekul anak yang benar-benar identik selama reduplikasi.

Terakhir, DNA terlibat sebagai cetakan dalam proses transfer informasi genetik dari nukleus ke sitoplasma hingga tempat sintesis protein. Dalam hal ini, pada salah satu rantainya, menurut prinsip saling melengkapi, molekul RNA pembawa pesan disintesis dari nukleotida lingkungan sekitar molekul.

RNA, seperti halnya DNA, adalah biopolimer (polinukleotida), yang monomernya adalah nukleotida (Gbr. 15). Basa nitrogen dari tiga nukleotida sama dengan basa nitrogen yang menyusun DNA (adenin, guanin, sitosin), basa keempat - urasil– hadir dalam molekul RNA, bukan timin. Nukleotida RNA mengandung pentosa lain - ribosa(bukan deoksiribosa). Berdasarkan strukturnya, RNA untai ganda dan untai tunggal dibedakan. RNA beruntai ganda adalah penjaga informasi genetik pada sejumlah virus, mis. Mereka melakukan fungsi kromosom.

RNA membawa informasi tentang urutan asam amino dalam protein, mis. tentang struktur protein, dari kromosom hingga tempat sintesisnya, dan terlibat dalam sintesis protein.

Ada beberapa jenis RNA untai tunggal. Nama mereka ditentukan oleh fungsi dan lokasinya di dalam sel. Semua jenis RNA disintesis pada DNA, yang berfungsi sebagai cetakan.

1. Mentransfer RNA(t-RNA) Yang terkecil, mengandung 76 - 85 nukleotida. Bentuknya seperti daun semanggi, di ujung panjangnya terdapat triplet nukleotida (ANC), yang ditambahkan asam amino teraktivasi.Di ujung pendek terdapat basa nitrogen - guanin, yang mencegah t-RNA dari kehancuran. Di ujung lainnya terdapat antikodon, yang secara ketat melengkapi kode genetik pada RNA pembawa pesan. Fungsi utama tRNA adalah transfer asam amino ke tempat sintesis protein. Dari total kandungan RNA dalam sel, t-RNA menyumbang 10%.

2. RNA ribosom(r-RNA) yang terkandung dalam ribosom, terdiri dari 3 - 5 ribu nukleotida. Dari total kandungan RNA dalam sel, r-RNA menyumbang 90%.

3. Informasi (i-RNA) atau matriks (m-RNA) . Terkandung dalam nukleus dan sitoplasma, molekul messenger RNA dapat terdiri dari 300 - 30.000 nukleotida. Fungsinya untuk mentransfer informasi tentang struktur utama protein ke ribosom. Porsi mRNA adalah 0,5 - 1% dari total kandungan RNA sel.

Kode genetik

Kode genetik adalah sistem pencatatan informasi tentang urutan asam amino dalam protein menggunakan urutan nukleotida dalam DNA (Gbr. 16).

Gambar 16 Kode genetik

Sifat-sifat kode genetik

1. Kodenya rangkap tiga. Ini berarti bahwa setiap asam amino dienkripsi oleh rangkaian tiga nukleotida yang disebut triplet atau kodon. Jadi, asam amino sistein sesuai dengan triplet ACA, valin - CAA, lisin - TTT (Gbr.).

2Kodenya merosot. Ada total 64 kode genetik, sementara 20 asam amino dikodekan, ketika mereka masuk ke mRNA, sintesis protein berhenti. Setiap asam amino dienkripsi oleh beberapa kode genetik, kecuali metionin dan triptofan. Ini redundansi kode sangat penting untuk meningkatkan keandalan transfer informasi genetik. Misalnya, asam amino arginin dapat berhubungan dengan kembar tiga HCA, HCT, HCC, dll. Jelas bahwa penggantian acak nukleotida ketiga pada kembar tiga ini tidak akan mempengaruhi struktur protein yang disintesis.

3. Kode ini bersifat universal. Kode genetiknya sama untuk semua makhluk hidup di bumi (manusia, hewan, tumbuhan, bakteri, dan jamur).

4. Kode genetik bersifat kontinu. Nukleotida dalam DNA tidak saling tumpang tindih, tidak ada spasi atau tanda baca di antara kembar tiga (kodon). Bagaimana bagian molekul DNA yang membawa informasi tentang struktur satu protein dipisahkan dari bagian lainnya? Ada kembar tiga yang fungsinya memicu sintesis rantai polinukleotida, dan kembar tiga ( UAA, UAG, UGA), yang menghentikan sintesis.

5. Kode genetiknya spesifik. Tidak ada kasus di mana geotriplet yang sama berhubungan dengan lebih dari satu asam amino.

Biosintesis protein di dalam sel

Biosintesis protein dalam sel terdiri dari dua tahap:

1. Transkripsi.

2. Siaran.

1. Transkripsi - Ini adalah penulisan ulang informasi tentang struktur primer suatu protein dari bagian tertentu DNA (gen) menjadi mRNA menurut prinsip saling melengkapi dengan menggunakan enzim RNA polimerase.

Pembacaan informasi keturunan dimulai dari bagian DNA tertentu yang disebut promotor Itu terletak di depan gen dan mencakup sekitar 80 nukleotida. Enzim RNA polimerase mengenali promotor, mengikatnya dengan kuat dan melelehkannya, memisahkan nukleotida dari rantai DNA komplementer, kemudian enzim ini dimulai

bergerak sepanjang gen dan ketika rantai DNA dipisahkan, mRNA disintesis pada salah satunya, yang disebut rantai indera. MRNA yang telah selesai memasuki sitoplasma melalui pori-pori membran inti dan menembus subunit kecil ribosom, dan bagian gen tempat polimerase membentuk mRNA kembali dipelintir menjadi spiral, mRNA dapat menembus beberapa ribosom sekaligus dan kompleks ini disebut polisom. Di sitoplasma, asam amino diaktifkan oleh enzim aminoasil-t-sintetase dan menempel pada ujung panjang t-RNA (Gbr. 17). 2. Penerjemahan adalah penerjemahan informasi turun-temurun dari bahasa nukleotida ke bahasa asam amino.

Penerjemahan dimulai dengan kodon awal AUG, yang mana tRNA berisi metionin dilekatkan dengan antikodon UAC-nya. Subunit besar dari ribosom memiliki aminoasil dan peptidil pusat. Pertama, asam amino I (metionin) memasuki pusat aminoasil, dan kemudian, bersama dengan tRNA-nya, dicampur ke dalam pusat peptidil. Pusat aminoasil dilepaskan dan dapat menerima tRNA berikutnya dengan asam aminonya. TRNA kedua, yang diisi dengan asam amino ke-2, memasuki subunit besar ribosom dan, dengan antikodonnya, berikatan dengan kodon komplementer mRNA. Segera, dengan bantuan enzim peptidil transferase, asam amino sebelumnya, dengan gugus karboksilnya (COOH), bergabung dengan gugus amino (NH 2) dari asam amino yang baru tiba. Ikatan peptida (-CO-NH-) terbentuk di antara mereka. Akibatnya, t-RNA yang membawa metionin dilepaskan, dan dua asam amino (dipeptida) ditambahkan ke t-RNA di pusat aminoasil. Untuk proses pertumbuhan rantai polipeptida selanjutnya, pusat aminoasil harus dilepaskan. Subunit besar dan kecil dari gulungan ribosom relatif satu sama lain (seperti memutar jam), triplet nukleotida pada mRNA bergerak maju, dan triplet nukleotida berikutnya menggantikannya. Sesuai dengan kodonomi i-RNA, t-RNA berikutnya membawa asam amino ke pusat aminoasil yang dilepaskan, yang dihubungkan dengan asam amino sebelumnya melalui ikatan peptida, dan t-RNA kedua meninggalkan ribosom. Kemudian ribosom kembali menggerakkan satu kodon dan prosesnya berulang. Penambahan asam amino secara berurutan ke rantai polipeptida terjadi sangat sesuai dengan urutan kolom pada mRNA.

Tampilan