Основи біохімії для психологів

Ази біохімії

білки ліпіди вуглеводи нуклеїнові кислоти

Білки

полімери складаються з мономерів – амінокислот мають найрізноманітнішу будову відповідно виконують найрізноманітніші

функції більшість функцій у клітині та в організмі

здійснюють білки структура закодована в ДНК синтезуються рибосомами

Амінокислоти – мономери білків20 типів

усі мають однакову частину

виділена кольором частина унікальна для різних амінокислот

послідовність амінокислот у білку закодована в ДНК і визначає його структуру та функцію

Функції білків

структурна – утворюють певні структури ферментативна – каталізують (прискорюють

хімічні реакції) рецепторна – вибірково та специфічно реагують

на певні сигнальні хімічні речовини (гормони, медіатори, фактори росту та ін.)

сигнальна – можуть бути сигнальними речовинами (деякі гормони, медіатори, фактори росту є білками)

транспортна – зв'язують та переносять певні речовини

рухова – забезпечують м'язове скорочення захисна – антитіла

Структурні білки колаген та еластин – білки позаклітинного

простору сполучної тканини осеїн – білок позаклітинного простору

кісткової тканини кератин – формує волосся, нігті та інші

похідні шкіри гістони – зв'язують в ядрі еукаріотичних

клітин ДНК, запобігаючи її ушкодженню

Еластин

Показано, як еластинові нитки змінюють конфігурацію в розтягнутому та розслабленому стані

Таке відбувається, наприклад, при розтяганні нашої шкіри

Ферменти

прискорюють біохімічні реакції є необхідними для синтезу або розщеплення

різних хімічних речовин як всередині клітин так і за її межами (наприклад, травні ферменти)

в назвах часто є закінчення -аза (наприклад, ДНК-полімераза – здійснює синтез молекули ДНК)

фермент зв'язує вихідну речовину (субстрат) і перетворює її (або їх) на кінцевий продукт

Функції ферментів залежать від їхньої структури

ДНК-полімераза здійснює синтез молекули ДНК перед клітинним поділом. Видно, що молекула ферменту має складну просторову конфігурацію.

Червоним показано фрагменти молекул фермента, що укладені у альфа-спіралі

Рецептор до серотоніну

розташування у мембрані

3D-модель

Активація цього рецептора супроводжується зниженням агресивності та імпульсивності, зростанням соціальності, полегшення статевого збудження. Синтетичні речовини, які активують такі рецептори, часто є антидепресантами.

Сигнальна функція

деякі гормони (тропні гормони гіпофізу, вазопресин, окситоцин, інсулін, глюкагон) є білками або пептидами

деякі нейротрансміттери мають пептидну природу (нейропептиди)

велика кількість регуляторних сполук є білками – фактори росту, транскрипційні фактори та ін.

Гормон росту (соматотропний гормон)

На рисунку гормон росту у вільному та зв'язаному з рецептором стані

Він стимулює синтез білка у клітинах різних тканин, а відтак їх ріст

Нестача гормону росту у дитини призводить до карликовості; надмірна його секреція – до гігантизму

Транспортна функція

зв'язування і перенесення деяких речовин з кров'ю (гемоглобін + кисень)

перенесення через плазматичну мембрану гідрофільних речовин (наприклад, глюкози, амінокислот); окремо слід відмітити йонні канали – білки, які транспортують крізь мембрану йони

Гемоглобін – транспортування кисню в еритроцитах крові

Білок складається з чотирьох субодиниць (по дві різного типу), містить небілковий компонент – гем, до якого і приєднується молекула кисню.

Рухова функція

забезпечують м'язове скорочення (актин і міозин)

забезпечують переміщення структур всередині клітин (тубулін, дінеїн, кінезін)

Кінезин

Молекула кінезину транспортує вздовж мікротрубочки (утвореної тубуліном) мембранний пухирець

Антитіла – захисні імунні білки

Антитіла дуже специфічно (вибірково) зв'язують антигени, нейтралізуючи їх

Вуглеводи

можуть бути мономерними і полімерними

мономери класифікуються за кількістю атомів Карбону: важливі групи пентози (5) та гексози (6)

дисахариди полісахариди

Мономерні вуглеводи

пентози: рибоза і дезоксирибоза – входять до складу нуклеотидів РНК та ДНК

гексози: глюкоза, галактоза та фруктоза – є джерелом енергії та структурним матеріалом

гексози можуть утворювати дисахариди: сахароза (ГЛЮ+ФРУ), лактоза (ГЛЮ+ГАЛА) – харчовий та молочний цукор

Полімерні вуглеводи

глікоген – полімер глюкози, виконує в тваринних клітинах запасальну функцію, за необхідності може швидко розщепитися до глюкози; зберігається у печінці та м'язах

целюлоза, крохмаль, хітин

Глюкоза

основне джерело енергії для окиснення з метою синтезу АТФ (мітохондрії)

мономер глікогену може використовуватися для

синтезу ліпідів та інших важливих речовин (наприклад, вітаміну С)

Ліпіди

різноманітні за будовою речовини спільна ознака – гідрофобність поділяються на прості і складні прості – жири (структурна, захисна,

енергетичні функції) складні – фосфоліпіди і стероїди

Фосфоліпіди

утворюють основу біологічних мембран

мають два довгі гідрофобні хвости і невелику гідрофільну голівку

через це товща мембрани є переважно гідрофобною, тобто непроникною для гідрофільних речовин (глюкоза, неоганічні йони)

Стероїдні ліпіди

хімічні похідні холестеролу (холестерину)

холестерол є важливим компонентом біологічних мембран

стероїдні гормони: статеві гормони, гормони кори наднирників

легко проникають через мембрану, оскільки є гідрофобними

Нуклеїнові кислоти

РНК і ДНК полімери, що складаються з нуклеотидів забезпечують зберігання і передачу

(ДНК) та реалізацію (РНК) генетичної інформації

ДНК зберігається у ядрі, взаємодіє з гістонами, формує хромосоми

РНК утворюється в ядрі, функціонує переважно у цитоплазмі

Нуклеотид

залишок фосфатної кислоти

цукор: рибоза в РНК або дезоксирибоза в ДНК

нітратна основа: в ДНК аденін, тимін, цитозин або гуанін; в РНК аденін, урацил, цитозин або гуанін

РНК і ДНК нуклеотиди відрізняються цукром і набором нітратних основ

на рисунку зображено аденіловий РНК-нуклеотид

нітратні основи та відповідні нуклеотиди скорочено позначаються літерами АТГЦУ

АТФ

аденозинтрифосфатна кислота є РНК-нуклеотидом, але містить не один, а три

залишки фосфатної кислоти універсальне джерело енергії в клітині: її

розщеплення дає велику кількість енергії найбільша частина утворюються внаслідок

окиснення хімічних речовин в мітохондріях; також може утворюватися при безкисневому розщепленні глюкози

Полінуклеотидний ланцюг

Залишки цукру одного нуклеотида з'єднуються з залишками фосфатної кислоти іншого, формуючи ланцюги. Нітратні основи при цьому "стирчать" в бік

Молекула ДНК

складається з двох ланцюгів ланцюги утворюють спіраль нуклеотиди утворюють

комплементарні пари: напроти А одного ланцюга в іншому завжди Т; напроти Г завжди Ц

тому структура одного ланцюга однозначно визначає структуру іншого ланцюга, що має важливе значення для збереження інформації (резервна копія)

Молекула РНК

рибосомальні, рРНК входять до складу рибосом

матричні, мРНК (або інформаційні, іРНК) є матрицею для біосинтезу білка за участю рибосом

транспортні, тРНК переносять до місця синтезу білка (тобто до рибосом) амінокислоти

на відміну від ДНК, РНК клітин є одноланцюговими молекулами

РНК

Деякі ділянки молекул РНК здатні формувати дволанцюгові фрагменти (за рахунок принципу комплементарності)

Завдяки цьому молекули РНК можуть набувати різних просторових конфігурацій, проте така їхня здатність є більш обмеженою в порівнянні з білками

Транскрипція

процес синтезу РНК на матриці ДНК відбувається за принципом

комплементарності: напроти Г молекули ДНК в РНК включається Ц, напроти Ц – Г, напроти А – У (замість Т), напроти Т – А; А→У, Т →А, Г →Ц, Ц →Г

отже, структура ДНК визначає структуру РНК

процес здійснюється ферментом РНК-полімеразою

Реплікація

процес подвоєння молекули ДНК два ланцюги розплітаються, до кожного з

них за принципом комплементарності добудовується другий

в результаті утворюються дві молекули з ідентичною структурою

відбувається перед клітинним поділом здійснюється ферментом ДНК-

полімеразою