Topic 1 Chemistry of Life
MAKROMOLEKUL
Makromolekul adalah molekul besar yang merupakan blok pembinaan sel-sel. Makromolekul umumnya dibina dengan menggabungkan banyak unit tunggal atau monomer dalam unit-unit yang lebih besar dikenali sebagai polimer. Semua sel-sel terdiri daripada empat jenis umum makromolekul, yang lipid, karbohidrat, protein dan asid nukleik.
Dalam seksyen ini, anda akan mempelajari tentang empat jenis, bagaimana mereka dibentuk dan dipecahkan dan bagaimana ia digunakan dalam sel-sel.Lipid: Lemak Tulen - Asid Lemak dan Gliserol
Apakah lipid? Istilah ini mungkin mengelirukan jika anda tidak pernah belajar tentang lemak sebelum ini. Kami biasanya mengatakan lemak, bukannya lipid. "Lipid" adalah istilah yang lebih luas daripada "lemak". Lipid boleh dibahagikan kepada tiga kumpulan, iaitu, trigliserida (lemak tulen), phospholipid dan steroid.
Lipid boleh ditakrifkan sebagai berikut: - Lipid adalah bahan organik terdiri daripada C, H dan O.
Nisbah antara oksigen dan atom hidrogen adalah 1:2. Lipid tidak larut dalam air kerana ia adalah hidrofobik. Walau bagaimanapun, ia larut dalam pelarut lain seperti alkohol hangat.
A) Trigliserida (lemak
tulen) - asid lemak dan gliserol
Struktur umum lemak tulen ditunjukkan dalam Rajah 1.7. Lemak tulen adalah ester
dibentuk oleh molekul gliserol (sejenis alkohol) dan tthree molekul asid
lemak (asid). Proses pengesteran boleh dilihat dalam Rajah 1.8.
 |
| Rajah 1.7: Struktur am trigliserida |
 |
| Rajah 1.8: Struktur am trigliserida |
Daripada Rajah 1.8, anda boleh melihat bahawa
formula molekul yang am bagi lemak asid adalah RCOOH . Apabila rantaian
hidrokarbon daripada asid lemak dimaksimumkan oleh bilangan atom hidrogen , ia
dikenali sebagai asid lemak ssaturated . A asid lemak dengan satu atau lebih
ikatan ganda dua terikat dipanggil asid lemak tak tepu. Asid stearik (
C17H35COOH ) dan asid ooleic C17H33COOH ) adalah contoh asid lemak tepu dan
asid lemak tak tepu , masing-masing.
Adakah anda tahu perbezaan antara minyak dan
lemak? Perbezaan utama adalah bahawa minyak wujud sebagai lliquid dan lemak
wujud dalam keadaan ssolid pada suhu bilik. Kedua , minyak adalah lemak tak
tepu manakala lemak tergolong dalam kumpulan lemak tepu.
Bagaimana pula eessential dan asid lemak yang
tidak penting ? Mungkin anda boleh membuat tekaan sebelum kita terus lagi .
Pada asasnya , badan kita tidak boleh menghasilkan asid lemak penting pada asas
yang mencukupi. Ia hanya boleh disintesis daripada pemakanan kita seharian.
Asid LLinoleic adalah contoh asid lemak perlu. Bagi asid lemak yang tidak perlu
, ia boleh disintesis daripada badan kita. Oleh itu, ia tidak diperlukan untuk
penggunaan makanan.
B) Fosfolipid
Fosfolipid
adalah hampir sama trigliserida tetapi dengan satu perbezaan yang penting ?
kumpulan berfungsi fosfat digantikan dengan salah satu daripada tiga asid
lemak.
Ciri yang paling
penting dalam struktur fosfolipid adalah bahawa asid lemak "ekor "
adalah bukan kutub , manakala fosfat "kepala" adalah sangat kutub.
Ini membawa kepada kimia keliru ( kelarutan -mencabar ) molekul. Apabila
terdedah kepada akueus (air) alam sekitar, phospholipid membentuk perhimpunan
unik yang dikenali sebagai bilayers . Kepala kutub P- lipid berpaling ke arah
molekul air ( hidrofilik ), manakala ekor bukan kutub bersembunyi dari molekul
air ( hidrofobik ). Sila rujuk kepada Rajah 1.9.
Struktur yang
mengelilingi setiap sel-sel anda (plasma atau membran sel) terbentuk daripada
bilayer phospholipid . Kepala kutub phospholipid semua menghadapi persekitaran
akueus di luar , dan bahagian dalam sel, manakala ekor bukan kutub membentuk
lapisan lemak di bahagian dalam. Struktur ini merupakan penghalang penting dan
mentakrifkan sempadan hidup dan tidak hidup bahagian sel.
Ikatan hidrogen
membentuk antara kepala phospholipid dan persekitaran berair di dalam dan di
luar sel di mana interaksi hidrofobik memaksa ekor menghadapi masuk.
Fosfolipid tidak terikat antara satu sama lain, yang menjadikan cecair lapisan
berganda.
 |
| Rajah 1.9: membran sel bilayer Lipid |
C)
Steroid
Satu lagi kelas
utama lipid adalah steroid, yang mempunyai struktur yang sama sekali berbeza
daripada kelas-kelas lain lipid. Ciri utama steroid adalah sistem cincin tiga
cyclohexanes dan satu siklopentana dalam sistem cincin bersatu. Terdapat
pelbagai kumpulan berfungsi yang boleh dilampirkan . Ciri utama , seperti dalam
semua lipid, adalah bilangan besar karbon - hidrogen yang membuat steroid
bukan kutub.
Steroid termasuk
sebatian terkenal seperti kolesterol, hormon seks, pil kawalan kelahiran, kortison
dan steroid anabolik.
The steroid yang
paling terkenal dan paling banyak di dalam tubuh adalah kolesterol ( lihat
Rajah 1.10 untuk struktur kolesterol ). Kolesterol terbentuk dalam tisu otak ,
tisu saraf dan aliran darah. Ia juga merupakan sebatian utama yang terdapat
dalam batu karang dan garam hempedu. Kolesterol menyumbang kepada pembentukan
deposit pada dinding bahagian dalam saluran darah. Deposit ini menjadi keras
dan menghalang aliran darah. Keadaan ini , yang dikenali sebagai aterosklerosis,
menyebabkan penyakit jantung pelbagai , strok dan tekanan darah tinggi.
Rajah 1.10: Struktur Kolestrol
Karbohidrat
Karbohidrat adalah bahan organik yang terdiri daripada C, H dan O dalam nisbah 01:02:01. Formula molekul ialah (CH2O)n, di mana n ialah bilangan karbon dalam molekul.
Kita makan karbohidrat setiap hari. Sebagai rakyat Malaysia, kita makan nasi dan roti sebagai sumber utama karbohidrat. Adakah anda tahu fungsi karbohidrat dalam badan kita? Pada tahap sel, karbohidrat adalah penting kerana:
(a) karbohidrat Mudah adalah sumber tenaga mmain untuk sel-sel;(b) karbohidrat Long-dirantai boleh kkeep lebih banyak tenaga; dan
(c) karbohidrat Long-dirantai fforms struktur benda-benda hidup, terutamanya dalam dinding sel (tumbuhan).
Berdasarkan kepada kerumitan atau struktur karbohidrat, ia boleh dibahagikan kepada tiga kumpulan (rujuk Rajah 1.12).
 |
| Rajah 1.12 |
(a)
Monosakarida
Ini adalah gula yang paling mudah. Ia adalah
unit asas yang membentuk gula kompleks dalam karbohidrat. Di bawah
monosakarida, dua klasifikasi boleh digunakan untuk kumpulan semua gula
ringkas. Pengelasan pertama adalah berdasarkan nnumber atom karbon dalam
struktur (lihat Jadual 1.2).
Jadual 1.2: Pengkelasan Pertama monosakarida
Monosakarida
|
Fungsi
|
Triose
(3C)
|
Inter-produk yang penting untuk
pernafasan dan fotosintesis
|
Pentose
(5C)
|
Menyokong struktur DNA dan RNA
|
Hexose
(6C)
|
Bekalan tenaga segera kepada haiwan dan
tumbuh-tumbuhan (glukosa)
|
Menyediakan kemanisan (fruktosa) untuk
buah-buahan, lantas menggalakkan penyebaran biji benih
|
Pengelasan kedua
adalah berdasarkan kepada kumpulan berfungsi dalam struktur molekul (lihat
Jadual 1.3). Di sini, kita hanya melihat gula monosakarida yang paling asas
(triose). Kedua-dua aldose dan keton (triose) memiliki formula molekul yang
sama tetapi susunan atom adalah berbeza. Fenomena ini dipanggil isomer
struktur. Monosakarida dengan kumpulan aldose dan sekumpulan ketose dipanggil
masing-masing gula aldose dan gula ketose.
Jadual 1.3: Pengkelasan Kedua monosakarida
Pendek kata, monosakarida adalah manis,
mudah larut dalam air dan membentuk kristal putih.
Asid amino dan Peptida
Asid amino adalah unit asas yang membentuk protein. Semua asid amino mempunyai struktur asas yang sama tetapi berbeza hanya pada kumpulan sisi (-R kumpulan). Lihatlah Rajah 1.13 untuk mempunyai gambaran yang jelas tentang struktur asid amino.
Terdapat 20 jenis asid amino. Asid amino adalah dikelaskan kepada empat
kumpulan mengikut kumpulan pihak mereka. Empat kumpulan adalah:
(a) Asid amino tanpa kumpulan R polarisasi
- Contoh: glysine (Gly)
(b) Asid amino dengan kumpulan R polarisasi
- Contoh: serine (Ser)
(c) Asid amino dengan kumpulan R berasid (bercas
negatif)
- Contoh: asid aspartik
(ASP)
(d) Asid amino dengan kumpulan R asas (bercas positif)
(e)
- Contoh: lisin (Lys)
Apabila satu asid amino digabungkan dengan asid amino, pemeluwapan akan berlaku. Hasilnya,
satu ikatan peptide akan ditubuhkan
antara asid amino. Molekul baru dipanggil dipeptide
(lihat Rajah 1.14). Dipeptide A mungkin membentuk tripeptide dengan yang lain asid amino. Apabila ini berterusan, polipeptida yang mungkin terbentuk. Protein adalah gabungan peptida.
Terdapat 20 jenis asid amino. Asid amino adalah dikelaskan kepada empat
kumpulan mengikut kumpulan pihak mereka. Empat kumpulan adalah:
(a) Asid amino tanpa kumpulan R polarisasi
- Contoh: glysine (Gly)
(b) Asid amino dengan kumpulan R polarisasi
- Contoh: serine (Ser)
(c) Asid amino dengan kumpulan R berasid (bercas
negatif)
- Contoh: asid aspartik
(ASP)
(d) Asid amino dengan kumpulan R asas (bercas positif)
- Contoh: lisin (Lys)
Apabila satu asid amino digabungkan dengan asid amino, pemeluwapan akan berlaku. Hasilnya,
satu ikatan peptide akan ditubuhkan
antara asid amino. Molekul baru dipanggil dipeptide
(lihat Rajah 1.14). Dipeptide A mungkin membentuk tripeptide dengan yang lain asid amino. Apabila ini berterusan, polipeptida yang mungkin terbentuk. Protein adalah gabungan peptida.
Dua puluh asid amino boleh terbentuk jenis uunlimited daripada polypeptides.
Protein adalah makromolekul kompleks. Ia mengandungi beribu-ribu atom
dalam strukturnya. Satu molekul protein diperbuat daripada C, H, O dan N.
Jarang sekali, ia juga terdiri daripada S dan P. Protein terdiri daripada asid amino.
Struktur protein tiga dimensi disusun ke dalam empat peringkat (lihat
Rajah 1.15), iaitu:
(a)
Rendah Rantaian polipeptida yang terdiri daripada
asid amino urutan linear;
(b)
Menengah Lipat dan coiling rantaian polipeptida;
(c)
Tertiari Folding of - heliks (berbentuk seperti
wayar telefon) polipeptida untuk membentuk molekul protein globular dibungkus;
dan
(d)
Quartenary Susunan lebih daripada satu rantai
polipeptida untuk membentuk sebuah molekul protein.
Kita boleh menggunakan sstructure atau ccomposition untuk
mengklasifikasikan protein. Pada suhu yang tinggi (40oC), pprotein
denaturalisation mungkin berlaku. Struktur badan kita terdiri daripada protein.
Ini juga bertindak sebagai hormon dan enzim.
 |
| Rajah 1.15: 4 level struktur protein |
Nukleotida dan Asid nukleik
Asid nukleik adalah molekul kompleks yang dibuat daripada C, H, O, P dan N. Dua asid nukleik penting adalah asid deoksiribonukleik (DDNA) dan asid ribonucleic (RNA).Apakah unit asas untuk asid nukleik Ia dipanggil nukleotida (lihat Rajah 1.16). Satu unit nukleotida terdiri daripada gula pentose, kumpulan fosfat dan asas nitrogenous. Terdapat empat jenis nukleotida dalam DNA dan RNA - thymine digantikan oleh uracil (U):
(a) Adenine (A)
} Kumpulan berasaskan Purine-
(b) Guanine (G)
(c) Thymine (T)
} Kumpulan berasaskan Pyrimidine
(d) Sitosin (C)
DNA terdiri daripada dua antisense (5 'ke 3' dan 3 '5') helai. Ia gegelung dan membentuk
molekul berbentuk heliks berganda. Bagi RNA, ia berdiri sebagai sehelai
tunggal. Ia boleh muncul dalam tiga bentuk RNA
ribosom (rRNA), utusan RNA (mRNA) dan pemindahan
RNA (tRNA).
Terdapat 4 jenis nukleotida dan 20 jenis asid amino.
Secara amnya, kod gabungan tiga
nukleotida dari satu jenis asid amino. Rajah 1.18 di bawah menunjukkan satu
jenis asid amino dikenali sebagai Valine
(terdapat dalam DNA) boleh dibentuk melalui empat gabungan nukleotida.
CAA
CAG
} Valine
CAT
CAC
Rajah 1.18: Gabungan yang membentuk Valine
Serine adalah formable dari enam kombinasi nukleotida. Oleh itu, codon adalah kod genetik triplet yang ditemui hanya dalam mRNA. Walau bagaimanapun, ambil perhatian bahawa kod genetik dalam DNA dan mRNA adalah berbeza (rujuk Rajah 1.19).
UCU
UCC
UCA
} Serine
UCG
AGU
AGC
Figure 1.19: The combination that forms Serine
Dalam mRNA, terdapat juga sejenis codon atau genetik kod, dinamakan sstop codon. Ia bertindak sebagai isyarat penamatan dalam sintesis protein. Anda akan memahami lebih lanjut apabila kita bergerak ke subtopik seterusnya. Pendek kata, kod genetik hadir dalam bentuk triplet dan terdiri daripada tiga nukleotida.
Protein Sintesis
Fungsi sintesis pprotein adalah untuk menjana protein sebagai produk akhir. Ia bermula dengan DNA yang mengandungi semua bahan-bahan genetik. Ini bermakna, DNA memastikan bahawa komponen protein buatan dalam badan kita adalah mencukupi dan boleh didapati apabila diperlukan.Sintesis protein berlaku dalam rRNA. mRNA adalah satu template atau salinan DNA (DNA adalah bahan genetik dan sintesis protein hanya boleh dilakukan dari mRNA). tRNA (anticodon) diperlukan untuk memindahkan asid amino untuk setiap satu daripada codons yang hampir sama dalam mRNA. Proses sintesis akan ditamatkan secara automatik apabila anticodon berhenti telah mencapai rRNA. Kemudian, sintesis protein yang dikehendaki selesai.
Ringkasnya, transkripsi berlaku dalam nukleus dan melibatkan membuat template (mRNA) untuk laman jaringan DNA tertentu. Matlamat terjemahan adalah untuk mendapatkan protein sebagai produk akhir. Ia berlaku dalam sitoplasma dan melibatkan tiga peringkat utama: permulaan, pemanjangan dan penamatan.
Enzim
Enzim adalah molekul protein yang merupakan pemangkin biologi dengan tiga ciri-ciri.Fungsi asas enzim adalah untuk meningkatkan kadar tindak balas. Kebanyakan reaksi sel berlaku kira-kira satu juta kali lebih cepat daripada mereka akan jika tiada enzim. Kedua, kebanyakan enzim bertindak secara khusus dengan hanya satu bahan tindak balas (dipanggil substrat) untuk menghasilkan produk. Ciri ketiga dan yang paling luar biasa adalah bahawa enzim dikawal selia dari keadaan aktiviti yang rendah kepada aktiviti yang tinggi dan sebaliknya.
Secara beransur-ansur, anda akan menghargai bahawa keperibadian seorang sel hidup adalah kerana sebahagian besar untuk set unik 3,000 enzim yang ia secara genetik diprogramkan untuk menghasilkan. Jika walaupun satu enzim yang hilang atau rosak, hasilnya boleh membawa bencana. Contoh enzim laktase, diastase dan sukrosa.
Enzim memudahkan substrat dengan menukar bentuk tapak aktif. Enzim ini adalah lebih besar daripada substrat. Ini membantu meningkatkan kadar tindak balas biokimia dan menghasilkan produk yang dijangkakan. Enzim adalah ssubstrate khusus.
No comments:
Post a Comment