οµή και λειτουργία των µεγάλων βιολογικών µορίων

Transcript

1 οµή και λειτουργία των µεγάλων βιολογικών µορίων

2 οµή και λειτουργία των µεγάλων βιολογικών µορίων κατηγορίες υδατάνθρακες πρωτεΐνες νουκλεϊνικά οξέα λιπίδια Οι πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, νουκλεϊνικά οξέα : πολυµερή Πολυµερές είναι ένα επίµηκες µόριο (σαν αλυσίδα) που αποτελείται από πολλούς παραπλήσιους ή πανοµοιότυπους δοµικούς λίθους που συνδέονται µεταξύ τους µε οµοιοπολικούς Περικλής δεσµούς. Οι δοµικοί λίθοι ενός πολυµερούς ρίλλιας λέγονται µονοµερή

3 Σύνθεση και διάσπαση πολυµερών α) αντίδραση αφυδάτωσης κατά τη σύνθεση πολυµερούς β) υδρόλυση κατά τη διάσπαση πολυµερούς Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I

4 Οι υδατάνθρακες χρησιµεύουν ως καύσιµα και δοµικά υλικά: Σάκχαρα και πολυσακχαρίτες µονοσακχαρίτες π.χ. γλυκόζη δισακχαρίτες σακχαρόζη λακτόζη µαλτόζη ολιγοσακχαρίτες µονοσακχαρίτες πολυσακχαρίτες άµυλο γλυκογόνο κυτταρίνη

5 οµή και ρόλος µονοσακχαριτών Μοριακός τύπος πολ/σιος της µονάδας CH 2 O Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I

6 Σχηµατισµός γλυκοζιτικού δεσµού Παράδειγµα σύνθεσης δισακχαριτών

7 ισακχαρίτες σακχαρόζη λακτόζη γλυκόζη-φρουκτόζη Βρίσκεται σε φρούτα και λαχανικά, γαλακτόζη γλυκόζη Η λακτόζη βρίσκεται στο γάλα και τα προϊόντα του γλυκόζη-γλυκόζη µαλτόζη Βρίσκεται σιτάρι και στο κριθάρι που έχουν υποστεί ζύµωση.

8 δοµικοί αποταµιευτικοί Πολυσακχαρίτες κυτταρίνη, φυτά γλυκόζη) ηµικυτταρίνες, φυτά από γλυκόζη) φυτά (ευθείες αλυσίδες από φυτά (διακλαδισµένες αλυσίδες πηκτίνη, φυτά (µονοµερές γαλακτουρονικό οξύ) χιτίνη, έντοµα, αστακός..(µονοµερές: ( Ν- ακετυλογλυκοζαµίνη) άµυλο (φυτά) αµυλόζη (ευθύγραµµη, 20% ) αµυλοπηκτίνη (διακλαδισµένη ) γλυκογόνο (ζώα, συκώτι, µυϊκά κύτταρα) Σε κυτταρίνη, ηµικυτταρίνη, άµυλο, γλυκογόνο το µονοµερές είναι η γλυκόζη

9 Πρωτεΐνες Κατηγορίες Λειτουργίες Ένζυµα Καταλύουν χηµικές αντιδράσεις (π.χ. αµυλάση) οµικές πρωτεΐνες Παρέχουν δοµική υποστήριξη (π.χ. κερατίνη) Αποθηκευτικές πρωτεΐνες Χρησιµεύουν ως αποθήκη (π.χ. φερριτίνη) Μεταφορικές πρωτεΐνες Ορµόνες Μεταφέρουν ουσίες (π.χ. αιµοσφαιρίνη) Συντονίζουν αποκρίσεις του οργανισµού (π.χ ινσουλίνη) Πρωτεΐνες- υποδοχείς Υποδέχονται εξωκυττάρια σήµατα (π.χ υποδοχείς ενδορφινών, οπιούχων) Κινητικές πρωτεΐνες Συµµετέχουν στην κυτταρική κίνηση (π.χ µυοσίνη) Προστατεύουν από ασθένειες (π.χ αντισώµατα) Αµυντικές πρωτεΐνες Προστατεύουν Περικλής από ρίλλιας ασθένειες (

10 οµή πρωτεϊνών δοµικοί λίθοι: αµινοξέα οµή αµινοξέος

11 Μη πολικά (υδρόφοβα) Αµινοξέα Πολικά (υδρόφιλα) Βασικά Όξινα

12 Σχηµατισµός πεπτιδικού δεσµού Πολυπεπτιδική αλυσίδα

13 Επίπεδα διαµόρφωσης πρωτεϊνών Πρωτοταγής δοµή ευτεροταγής δοµή Τριτοταγής δοµή Τεταρτοταγής δοµή

14 Πρωτοταγής δοµή Είναι η αλληλουχία των αµινοξέων. Τα αµινοξέα συνδέονται µεταξύ τους µε οµοιοπολικούς δεσµούς που λέγονται πεπτιδικοί Το παράδειγµα της δρεπανοκυτταρικής αναιµίας: το 6 ο αµινοξύ της β πολυπεπτιδικής αλυσίδας της αιµοσφαιρίνης αντί για γλουταµινικό είναι βαλίνη. αποτέλεσµα: τα ερυθρά αιµοσφαίρια αποκτούν σχήµα δρεπάνου και φράζουν αγγεία Η πρωτοταγής δοµή καθορίζεται από γονίδιο ( γονίδιο:µονάδα κληρονοµικής πληροφορίας που αποτελείται από ειδική αλληλουχία νουκλεοτιδίων στο DNA ή στο RNA)

15 ευτεροταγής δοµή Όλες οι πτυχώσεις και οι ελικοειδής δοµές της πολυπεπτιδικής αλυσίδας Οφείλονται σε δεσµούς υδρογόνου που αναπτύσσονται ανάµεσα σε επαναλαµβανόµενααµινοξέα (όχι στις πλευρικές οµάδες τους) α-έλικα δεσµοί υδρογόνου ανάµεσα σε κάθε τέταρτο αµινοξύ κερατίνη α β-πτυχωτή επιφάνεια δεσµοί υδρογόνου ανάµεσα σε παράλληλους ανθρακικούς σκελετούς σφαιρίνες

16 Τριτοταγής δοµή Αναδίπλωση πολυπεπτιδίου από αλληλεπιδράσεις πλευρικών οµάδων αµινοξέων εσµοί που αναπτύσσονται: δισουλφιδικοί δεσµοί (οµοιοπολικοί δεσµοί µεταξύ οµάδων SH κυστεϊνης) ιοντικοί δεσµοί, υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις, δεσµοί υδρογόνου

17 Παράγοντες που επηρεάζουν την τριτοταγή δοµή θερµοκρασία ph συγκέντρωση άλατος Μετουσίωση : Μόνιµη αποδιάταξη της δοµή µιας πρωτεΐνης απώλεια της βιολογικής δραστηριότητας

18 Τεταρτοταγής δοµή Το τελικό σχήµα στο χώρο πρωτεϊνών που αποτελούνται από δύο ή περισσότερες υποµονάδες αιµοσφαιρίνη

19 Η πρωτοταγής δοµή καθορίζει τελικά το βιολογικό ρόλο της πρωτεΐνης Το παράδειγµα της δρεπανοκυτταρικής αναιµίας Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I

20 Νουκλεϊνικά οξέα εοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) Ριβονουκλεϊκό οξύ (RNA) Ρόλος: αποθήκευση της γενετικής πληροφορίας Ρόλος: µεταφέρει τις οδηγίες σύνθεσης των πρωτεϊνών από το DNA στο µηχανισµό πρωτεϊνοσύνθεσης

21 DNA RNA πρωτεΐνη Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I

22 οµή νουκλεϊνικών οξέων οµικοί λίθοι: νουκλεοτίδια εοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) Ριβονουκλεϊκό οξύ (RNA) δεοξυριβονουκλεοτίδιο ριβονουκλεοτίδιο

23 οµή νουκλεοτιδίου: πεντόζη φωσφορική οµάδα αζωτούχος βάση Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I

24 Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I

25 Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I

26 ινουκλεοτίδιο (φωσφοδιεστερικός δεσµός)

27 Σχηµατισµός πολυνουκλεοτιδικής αλυσίδας Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I

28 οµή RNA, DNA

29 οµικός: DNA, RNA Λειτουργικός: ~ ATP Ρόλος νουκλεοτιδίων ~ GTP πρωτεϊνοσύνθεση ~ UTP σύνθεση γλυκογόνου ~ CTP σύνθεση λιπιδίων ~ NAD, NADPH, FAD δέκτης ηλεκτρονίων

30 Λιπίδια Ετερογενής οµάδα µεγάλων µορίων µε κοινό χαρακτηριστικό την υδρόφοβη συµπεριφορά Ουδέτερα λίπη Φωσφολιπίδια Καρωτενοειδή Στεροειδή

31 Ουδέτερα λίπη (τριγλυκερίδια) πηγή ενέργειας αποταµιευτικός ρόλος (λιποκύτταρα) µονωτικά προστασία οργάνων (π.χ. επένδυση νεφρών)

32 Σύνθεση και δοµή λιπιδίου Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I

33 Λιπαρά οξέα i Κορεσµένα λιπαρά οξέα : απουσία διπλού δεσµού µεταξύ των ανθράκων της αλυσίδας µέγιστος αριθµός ατόµων υδρογόνου Σε θερµοκρασία δωµατίου τα µόρια των κορεσµένων λιπαρών οξέων συσσωρεύονται µε αποτέλεσµα να στερεοποιούνται βουτυρικό οξύ (C4:0), παλµιτικό οξύ (C16:0), στεατικό (C18:0) Σηµείωση: Ο άνθρακας στο τέλος της αλυσίδας λέγεται ω άνθρακας

34 ii Μονοακόρεστα λιπαρά οξέα : ένας διπλός δεσµός Ελαϊκό (δεκαοκταενοϊκό) οξύ (C18:1) iiiπολυακόρεστα λιπαρά οξέα: περισσότεροι από ένας διπλοί δεσµοί Λινελαϊκό οξύ (C18:2, ω-6) α-λινολενικό οξύ (C18:3, ω-3) απαραίτητα

35 Κατηγορίες λιπών Κορεσµένα λίπη : ζωική προέλευση, στερεά σε θερµοκρασία δωµατίου π.χ. βούτυρο, λαρδί Ακόρεστα λίπη: λίπη φυτών ή ψαριών, υγράσε θερµοκρασία δωµατίου, λέγονται και έλαια, π.χ. ελαιόλαδο, µουρουνέλαιο Σηµείωση: υδρογόνωση φυτικών ελαίων κορεσµένα λιπαρά (στερεά) σχηµατισµός trans : µείωση ρευστότητας κυττάρων πιθανή εµφάνιση αθηροσκλήρωσης

36 Φωσφολιπίδια Ρόλος δοµικός (κυτταρική µεµβράνη, µυελίνη) αποταµιευτικός (λεκιθίνη)

37 οµή φωσφολιπιδίου γλυκερόλη 2 µόρια λιπαρού οξέος φωσφορικού οξύ πολικό µόριο (αιθανολαµίνη, χολίνη, σερίνη) Στο µόριο του φωσφολιπιδίου τα δύο άκρα εκδηλώνουν διαφορετική συµπεριφορά έναντι του νερού. Οι υδρογονανθρακικές ουρές είναι υδρόφοβες, ενώ η φωσφορική οµάδα και όσα πολικά φορτισµένα σωµατίδια είναι ενωµένα µε αυτή σχηµατίζουν µια πολική-υδρόφιλη κεφαλή.

38 Σύµβολο φωσφολιπιδίου Η διπλοστιβάδα που σχηµατίζεται αυθόρµητα όταν τα φωσφολιπίδια βρεθούν στο νερό Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I

39 Στεροειδή συστατικά µεµβρανών χοληστερόλη µεµβράνη ζωικών κυττάρων ορµόνες πρόδοµο µόριο ορµονών τεστοστερόνη οιστρογόνα κορτιζόνη Χοληστερόλη Campbell Reece, Βιολογία, τόµος I

40 Αθηροσκλήρωση: δηµιουργία αθηρωµατικών πλακών από εναποθέσεις λιπών στα τοιχώµατα των αιµοφόρων αγγείων µε αποτέλεσµα την κακή ροή του αίµατος