ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών DNA...

43
Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham Copyright © 1999 by Harcourt Brace ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών DNA και RNA: Μόρια της κληρονομικότητας Μυοσφαιρίνη και Αιμοσφαιρίνη Εισαγωγή στα ένζυμα Μηχανισμοί ενζυμικής δράσης Ελεγχος της ενζυμικής δραστικότητας Εισαγωγή στις βιολογικές μεμβράνες Βασικές αρχές του μεταβολισμού Γλυκόλυση Ο κύκλος του κιτρικού οξέος Οξειδωτική φωσφορυλίωση Η πορεία των φωσφορικών πεντοζών και γλυκονεογένεση Φωτοσύνθεση

description

ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών DNA και RNA : Μόρια της κληρονομικότητας Μυοσφαιρίνη και Αιμοσφαιρίνη Εισαγωγή στα ένζυμα Μηχανισμοί ενζυμικής δράσης Ελεγχος της ενζυμικής δραστικότητας Εισαγωγή στις βιολογικές μεμβράνες Βασικές αρχές του μεταβολισμού Γλυκόλυση - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών DNA...

Page 1: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ ΙΕισαγωγή

Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών DNA και RNA: Μόρια της κληρονομικότητας

Μυοσφαιρίνη και ΑιμοσφαιρίνηΕισαγωγή στα ένζυμα

Μηχανισμοί ενζυμικής δράσηςΕλεγχος της ενζυμικής δραστικότηταςΕισαγωγή στις βιολογικές μεμβράνες

Βασικές αρχές του μεταβολισμούΓλυκόλυση

Ο κύκλος του κιτρικού οξέοςΟξειδωτική φωσφορυλίωση

Η πορεία των φωσφορικών πεντοζών και γλυκονεογένεσηΦωτοσύνθεση

Page 2: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

ΖΩΗ ΚΑΙ ΧΗΜΕΙΑ….

“Τα ζωντανά πράγματα αποτελούνται από άψυχα μόρια” (Albert Lehninger)

“Η Χημεία αποτελεί την λογική των βιολογικών φαινoμενων” (Garrett and Grisham)

Page 3: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΖΩΝΤΑΝΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

-Οι οργανισμοί είναι πολύπλοκοι με μεγάλο βαθμό οργάνωσης

-Οι βιολογικές δομές εξυπηρετούν λειτουργικούς σκοπούς

-Τα ζωντανά συστήματα συμμετέχουν σε ενεργειακούς μετασχηματισμούς

-Τα ζωντανά συστήματα έχουν μια εντυπωσιακή ικανότητα να αναπαράγονται

Page 4: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 5: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 6: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 7: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

ΒΙΟΜΟΡΙΑ: Τα Μόρια της Ζωής

H, O, C και N συνιστούν το 99+% των ατόμων στο ανθρώπινο σώμα

Στοιχείο %Οξυγόνο 63

Υδρογόνο 25.2Ανθρακας 9.5Αζωτο 1.4

Page 8: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

ΒΙΟΜΟΡΙΑ: Τα Μόρια της Ζωής

Ποια κοινή ιδιότητα των H, O, C και N καθιστά τα άτομα αυτά τόσο κατάλληλα για την Χημεία της Ζωής;

Απάντηση: Η ικανότητα τους να σχηματίζουν ομοιοπολικούς δεσμούς

Page 9: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Ποιες είναι οι ενέργειες δεσμών των ομοιοπολικών δεσμών;

Δεσμός Ενέργεια kJ/molH-H 436C-H 414C-C 343C-O 351

Page 10: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 11: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 12: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Ιεραρχία Βιομορίων

Απλά Μόρια είναι οι μονάδες που χρησιμοποιούνται για την δημιουργία

πολύπλοκων δομών

• Μεταβολίτες και μακρομόρια

• Οργανίδια

• Μεμβράνες

• Η «μονάδα» της ζωής είναι το Κύτταρο

Page 13: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 14: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Οι Ιδιότητες των Βιομορίων αντανακλούν την καταλληλότητα τους

για τις συνθήκες της Ζωής • Τα Μακρομόρια και οι δομικές τους

μονάδες έχουν «κατευθυντικότητα» • Τα Μακρομόρια περιέχουν πληροφορίες • Τα Βιομόρια έχουν χαρακτηριστική

τρισδιάστατη αρχιτεκτονική • Ασθενείς δυνάμεις διατηρούν την

βιολογική δομή και προσδιορίζουν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ βιομορίων

Page 15: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 16: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 17: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 18: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 19: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 20: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Οι Ιδιότητες των Βιομορίων αντανακλούν την καταλληλότητα τους για τις συνθήκες της Ζωής

Σημαντικοί Αριθμοί!• van der Waals: 0.4-4.0 kJ/mole• Δεσμοί υδρογόνου: 12-30 kJ/mole• Ιοντικοί δεσμοί: 20 kJ/mole• Υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις: <40

kJ/mole

Page 21: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 22: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Δυο σημαντικά σημεία σχετικά με τις ασθενείς δυνάμεις

• Η αναγνώριση των βιομορίων γίνεται μέσω ασθενών χημικών δυνάμεων

• Οι ασθενείς δυνάμεις περιορίζουν τους οργανισμούς σε ένα στενό φάσμα περιβαλλοντικών συνθηκών

Page 23: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 24: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 25: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 26: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 27: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Οργάνωση και δομή των κυττάρων

• Προκαρυωτικά κύτταρα– Μια μόνο (πλασματική) μεμβράνη – Δεν έχουν πυρήνα ή οργανίδια

• Ευκαρυωτικά κύτταρα– Πολύ μεγαλύτερα από τα προκαρυωτικά – 103-104 φορές μαγαλύτερα!– Εχουν πυρήνα και πολλά οργανίδια – ER, Golgi, μιτοχόνδρια, κ.λ.π.

Page 28: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 29: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 30: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 31: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 32: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Ιδιότητες του Νερού

• Υψηλό σ.ζ., σ.τ., θερμότητα εξάτμισης και επιφανειακή τάση

• Η κεκαμένη δομή το καθιστά πολικό

• Μη-τετραεδρικές γωνίες δεσμών

• Δότης και αποδέκτης δεσμού-Η

• Δυνατότητα σχηματισμού 4 δεσμών-Η ανά μόριο νερού

Page 33: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 34: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Σύγκριση Πάγου-Νερού Δεσμοί-Η και κίνηση

• Πάγος: 4 δεσμοί-Η ανά μόριο νερού

• Νερό: 2,3 δεσμοί-Η ανά μόριο νερού

• Πάγος: Χρόνος ζωής δεσμού-Η περίπου 10μsec

• Νερό: Χρόνος ζωής δεσμού-Η περίπου 10 psec

• (10 psec = 0.00000000001 sec)

Page 35: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 36: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 37: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Νερό ως διαλύτης

• Τα ιόντα είναι πάντοτε ενυδατωμένα μέσα στο νερό και φέρουν γύρω τους μια «σφαίρα ενυδάτωσης»

• Το νερό σχηματίζει δεσμούς-Η με πολικές ενώσεις

• Υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις – ένα «μυστικό της ζωής»

Page 38: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 39: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις

• Μια μη-πολική ένωση «οργανώνει» το νερό

• Το πλέγμα των δεσμών υδρογόνου <επανοργανώνεται> για να δεχθεί την μη-πολική ένωση

• Αυτό αποτελεί μια αύξηση της «οργάνωσης» του νερού

• Δηλαδή μια ελάττωση της ΕΝΤΡΟΠΙΑΣ

Page 40: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 41: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Αμφιπαθή Μόρια

• Αναφέρεται σε μόρια τα οποία περιέχουν

τόσο πολικές όσο και μη-πολικές ομάδες • Και επίσης σε μόρια τα οποία έχουν τάση

τόσο για πολικό όσο και μη-πολικό περιβάλλον

• Ένα καλό παράδειγμα είναι τα λιπαρά οξέα

Page 42: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company

Page 43: ΒΙΟΧΗΜΕΙΑ  Ι Εισαγωγή Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών  DNA  και  RNA : Μόρια της κληρονομικότητας

Biochemistry 2/e - Garrett & Grisham

Copyright © 1999 by Harcourt Brace & Company