Δομή και λειτουργία πρωτεϊνών DNA και RNA: Μόρια της κληρονομικότητας 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

ΖΩΗ ΚΑΙ ΧΗΜΕΙΑ…. “Τα ζωντανά πράγματα αποτελούνται από άψυχα μόρια” (Albert Lehninger) “Η Χημεία αποτελεί την λογική των βιολογικών φαινoμενων” (Garrett and Grisham)

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

ΒΙΟΜΟΡΙΑ: Τα Μόρια της Ζωής H, O, C και N συνιστούν το 99+% των ατόμων στο ανθρώπινο σώμα Στοιχείο % Οξυγόνο 63 Υδρογόνο 25.2 Ανθρακας 9.5 Αζωτο 1.4

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

Ποιες είναι οι ενέργειες δεσμών των ομοιοπολικών δεσμών; Δεσμός Ενέργεια kJ/mol H-H 436 C-H 414 C-C 343 C-O 351

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

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

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

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

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.

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

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)

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»

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

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