آموزش گفتار 3 فصل 1 زیست دوازدهم به‌صورت تست‌بیس، همراه با تدریس ویدیویی «دکتر الهه بنام» را، در این پست از رپیتیچ ببینید.
موضوع دو گفتار قبلی درباره نوکلئیک اسیدها و نحوه همانندسازی دنا بود. در این گفتار، قرار است با یکی دیگر از پر‌اهمیت‌ترین مولکول‌های بدن، یعنی پروتئین‌ها آشنا شویم.
برای دسترسی به کل مباحث فصل اول، روی لینک زیر کلیک کنید.
فیلم و جزوه فصل اول زیست دوازدهم
خب، اول از همه بریم که ویدیوی آموزشی این بخش رو ببینیم.
آموزش ویدیویی گفتار 3 فصل 1 زیست دوازدهم
در این قسمت، بخشی از «آموزش گفتار سوم فصل اول زیست دوازدهم» را به‌صورت ویدیویی می‌توانید ببینید. مدرس این قسمت، خانم دکتر الهه بنام، رتبه 37 کنکور تجربی هستند.
فرم دریافت آموزش های ویدئویی زیست:
اگه تو هم میخوای کل زیستت رو تو کمترین زمان و با تدریس انیمیشنی مفهومی تستی رتبه 37 کنکور، خانم دکتر الهه بنام جمع کنی؛ کافیه این فرم رو پر کنی و منتظر تماسمون باشی:
روی نمره 20 و درصد بالای 70 زیست شناسیت (مثل رتبه های برتر هر سالمون) حساب کن!
در ابتدا به بررسی ساختار آمینواسیدها می‌پردازیم. پس از آن، سطوح مختلف ساختاری در پروتئین‌ها را مورد مطالعه قرار می‌دهیم. موضوعات بعدی درباره «نقش پروتئین‌ها»، «آنزیم‌ها، ساختار و عملکرد آنها» و «عوامل موثر بر فعالیت آنزیم‌ها» است.
پروتئین‌ها؛ گفتار سوم فصل اول زیست دوازدهم
در کنار دنا و رنا که نقش ذخیره و انتقال اطلاعات را بر عهده دارند، مولکول‌های دیگری هم به انجام فرایندهای یاخته‌ای کمک می‌کنند. یکی از این مولکول‌ها پروتئین است که نقش بسیار مهمی را در فرایندهای یاخته‌ای دارد.
ساختار آمینواسیدها
پروتئین‌ها، بسپارهایی از آمینواسیدها هستند. نوع، ترتیب و تعداد آمینواسیدها در پروتئین، ساختار و عمل آنها را مشخص می‌کند. آمینواسیدها مطابق اسم‌شان، دارای یک گروه آمین (NH2-) و یک گروه اسیدی کربوکسیل (COOH-) هستند. این دو گروه به همراه یک هیدروژن و گروه R، همگی به یک کربن مرکزی متصل‌اند و چهار ظرفیت آن را پر می‌کنند. گروه R در آمینواسیدهای مختلف، متفاوت است و ویژگی‌های منحصر به فرد هر آمینواسید، به آن بستگی دارد.
هر آمینواسید می‌تواند در شکل‌دهی پروتئین موثر باشد و تاثیر آن، به ماهیت شیمیایی گروه R بستگی دارد.
نقش پیوند پپتیدی در آمینواسیدها
آمینواسیدهای مختلف با حضور آنزیم، واکنش سنتز آبدهی را انجام می‌دهند. در این واکنش با خروج یک مولکول آب، یک آمینواسید با آمینواسید دیگر پیوند اشتراکی ایجاد می‌کند. به پیوند اشتراکی بین آمینواسیدها، پیوند پپتیدی می‌گویند.
وقتی تعدادی آمینواسید با پیوند پپتیدی به هم وصل شوند، زنجیره‌ای از آمینواسیدها به نام پلی‌پپتید را تشکیل می‌دهند. پروتئین‌ها از یک یا چند زنجیره بلند و بدون شاخه از پلی‌پپتیدها ساخته‌شده‌اند. هر نوع پروتئین، ترتیب خاصی از آمینواسیدها را دارد که با استفاده روش‌های شیمیایی، آمینواسیدها را جدا و آنها را شناسایی می‌کند. اگرچه آمینواسیدها در طبیعت انواع گوناگونی دارند، اما فقط 20 نوع از آنها در ساختار پروتئین‌ها به کار می‌روند.
سطوح مختلف ساختاری در پروتئین‌ها
شکل فضایی پروتئین، نوع عمل آن را مشخص می‌کند. یکی از راه‌های پی‌بردن به شکل پروتئین، استفاده از پرتوهای ایکس است. با استفاده از این پرتوها و روش‌های دیگر، ساختار سه‌بعدی پروتئین‌ها و حتی جایگاه هر اتم، قابل تشخیص است.
اولین پروتئینی که ساختار آن شناسایی شد، میوگلوبین بود که دارای یک رشته پلی‌پپتید است.
ساختار پروتئین‌ها در چهار سطح بررسی می‌شود که هر ساختار، مبنای تشکیل ساختار بالاتر است. در ادامه به بررسی هر کدام از آنها می‌پردازیم.
ساختار اول پروتئین _ توالی آمینواسیدها
نوع، تعداد، ترتیب و تکرار آمینواسیدها، ساختار اول پروتئین‌ها را تعیین می‌کند. ساختار اول با ایجاد پیوندهای پپتیدی بین آمینواسیدها شکل می‌گیرد و خطی است. این پیوند در واقع، نوعی پیوند اشتراکی است.
تغییر آمینواسید در هر جایگاه، موجب تغییر در ساختار اول پروتئین می‌شود و ممکن است فعالیت آن را تغییر دهد.
گفتیم که 20 نوع آمینواسید می‌توانند در ساختار پروتئین‌ها حضور پیدا کنند. علاوه بر این، محدودیتی در توالی آمینواسیدها در ساختار اول پروتیئن‌ها وجود ندارد. طبق این دو مورد، پروتئین‌های حاصل می‌توانند بسیار متنوع باشند.
با توجه به اهمیت توالی آمینواسیدها در ساختار اول، همه سطوح دیگر ساختاری در پروتئین‌ها به این ساختار بستگی دارند.
ساختار دوم _ الگوهایی از پیوندهای هیدروژنی
بین بخش‌هایی از زنجیره پلی‌پپتیدی می‌تواند پیوندهای هیدروژنی برقرار شود. این پیوندها منشا تشکیل ساختار دوم پروتئین‌ها هستند که به چند صورت مشاهده می‌شوند. دو نمونه معروف آنها، ساختار مارپیچ و ساختار صفحه‌ای است.
ساختار سوم _ تاخورده و متصل به هم
در ساختار سوم، تاخوردگی بیشتر صفحات و مارپیچ‌ها رخ می‌دهد و پروتئین‌ها به شکل‌های متفاوتی در می‌آیند. تشکیل این ساختار، در اثر برهم کنش‌های آب‌گریز است. در این حالت، گروه‌های R آمینواسیدهایی که آب‌گریزند، به یکدیگر نزدیک می‌شوند تا در معرض آب نباشند. پس از آن، با تشکیل پیوندهای دیگری مانند هیدوژنی، اشتراکی و یونی ساختار سوم پروتئین تثبیت می‌شود. مجموعه این نیروها، قسمت‌های مختلف پروتئین را به صورت به هم پیچیده در کنار هم نگه می‌دارند.
این نیروها به پروتئین‌های دارای ساختار سوم کمک می‌کنند که ثبات نسبی داشته باشند. ایجاد تغییر در پروتئین، حتی تغییر یک آمینواسید هم می‌تواند ساختار و عملکرد آن را به شدت تغییر دهد. میوگلوبین، نمونه‌ای از پروتئین‌ها با ساختار سوم است.
ساختار چهارم _ آرایش زیرواحدها
بعضی پروتئین‌ها ساختار چهارم دارند. این ساختار هنگامی شکل می‌گیرد که دو یا چند زنجیره پلی‌پپتید در کنار یکدیگر، پروتئین را تشکیل دهند. در این ساختار، هر یک از زنجیره‌ها نقشی کلیدی در شکل‌گیری پروتئین دارند. نحوه آرایش این زیرواحدها در کنار هم، ساختار چهارم پروتئین‌ها نام دارد.
هموگلوبین شامل چهار زنجیره پلی‌پپتیدی است. دو زنجیره از نوع آلفا و دو زنجیره از نوع بتا است. هر نوع زنجیره، ترتیب خاصی از آمینواسیدها را در ساختار اول دارند.
در ساختار دوم، به شکل مارپیچ در می‌آیند. در ساختار سوم، هر یک از زنجیره‌ها به صورت یک زیرواحد، تاخورده و شکل خاصی پیدا می‌کند. این چهار زیرواحد نهایتا در ساختار چهارم در کنار هم قرار می‌گیرند و هموگلوبین را درست می‌کنند.
نقش پروتئین‌ها؛ گفتار 3 فصل 1 زیست دوازدهم
متنوع‌ترین گروه مولکول‌های زیستی از نظر ساختار شیمیایی و عملکردی، پروتئین‌ها هستند. این مولکول‌ها در فرایندها و فعالیت‌های متفاوتی شرکت می‌کنند. یکی از این فعالیت‌ها، فعالیت آنزیمی است که در آن، به صورت کاتالیزورهای زیستی عمل کنند. از این طریق می‌توانند سرعت واکنش شیمیایی خاصی را زیاد کنند.
بعضی دیگر از پروتئین‌ها به صورت گیرنده‌هایی در سطح یاخته‌ها قرار دارند. به عنوان مثال، گیرنده‌های آنتی‌ژنی در سطح لنفوسیت‌ها، نمونه‌ای از این پروتئین‌ها هستند.
برخی پروتئین‌ها مانند هموگلوبین، گازهای تنفسی را در خون منتقل می‌کنند. پمپ سدیم _ پتاسیم، پروتئینی است که در غشا وجود دارد. این پمپ، یون‌های سدیم و پتاسیم را در عرض غشا جابجا می‌کند و فعالیت آنزیمی هم دارد. کلاژن، پروتئین دیگری است که سبب استحکام بافت پیوندی می‌شود. زردپی و رباط، مقدار زیادی کلاژن دارند.
انقباض ماهیچه‌ها هم ناشی از حرکت لغزشی دو نوع پروتئین روی یکدیگر، یعنی اکتین و میوزین است. از دیگر پروتئین‌ها می‌توان به هورمون‌ها اشاره کرد. هورمون‌های اکسی‌توسین و انسولین، پروتیئن‌هایی هستند که پیام‌های بین یاخته‌ای را در بدن جانوران رد و بدل می‌کنند. از طریق این دو هورمون، تنظیم‌های مختلف بدن انجام می‌شود. مهار‌کننده‌ها گروهی دیگر از پروتئین‌ها هستند که نقش‌های تنظیمی متعددی را در فعال و غیر فعال کردن ژن‌ها بر عهده دارند.
فرم دریافت آموزش های ویدئویی زیست:
اگه تو هم میخوای کل زیستت رو تو کمترین زمان و با تدریس انیمیشنی مفهومی تستی رتبه 37 کنکور، خانم دکتر الهه بنام جمع کنی؛ کافیه این فرم رو پر کنی و منتظر تماسمون باشی:
روی نمره 20 و درصد بالای 70 زیست شناسیت (مثل رتبه های برتر هر سالمون) حساب کن!
آنزیم‌ها
واکنش‌های شیمیایی در صورتی سرعت مناسب می‌گیرند که انرژی اولیه کافی را برای انجام آن داشته‌باشند. به این انرژی، انرژی فعال‌سازی می‌گویند. انجام واکنش‌ها در بدن موجود زنده نیز که با عنوان کلی سوخت‌و‌ساز مطرح می‌شود هم، همین‌طور هستند. این واکنش‌ها با حضور آنزیم انجام می‌شوند.
آنزیم امکان برخورد مناسب مولکول‌ها را افزایش و انرژی فعال‌سازی واکنش را کاهش می‌دهد. علاوه بر این با این کار، سرعت واکنش‌هایی را که در بدن موجود زنده انجام شدنی هستند، زیاد می‌کند. بدون آنزیم ممکن است در دمای بدن، سوخت‌و‌ساز یاخته‌ها بسیار کند انجام شود و انرژی لازم برای حیات تامین نشود. آنزیم‌های ترشحی دستگاه گوارش مثل آمیلاز بزاق و لیپاز در خارج یاخته عمل می‌کنند. گروهی دیگر از آنزیم‌ها، مانند آنزیم‌های موثر در تنفس یاخته‌ای، فتوسنتز و همانندسازی درون یاخته فعال می‌کنند. بعضی از آنزیم‌ها مانند پمپ سدیم _ پتاسیم هم وجود دارند که در غشا فعالیت خود را انجام می‌دهند.
ساختار آنزیم‌ها
بیشتر آنزیم‌ها، پروتئینی هستند. آنزیم‌ها در ساختار خود، بخشی به نام جایگاه فعال دارند. جایگاه فعال بخشی اختصاصی در آنزیم است که پیش‌ماده در آن قرار دارد. ترکیباتی که آنزیم روی آنها عمل می‌کند، پیش‌ماده و ترکیباتی حاصل فعالیت آنزیم هستند، فراورده یا محصول نام دارند.
بعضی آنزیم‌ها برای فعالیت به یون‌های فلزی مانند آهن، مس و یا مواد آلی مثل ویتامین‌ها نیاز دارند. به مواد آلی که به آنزیم کمک می‌کنند، کوآنزیم می‌گویند. بعضی از مواد سمی مانند سیانید و آرسنیک، می‌توانند در جایگاه فعال آنزیم قرار بگیرند. این کار علاوه بر این‌که مانع فعالیت جایگاه فعال می‌شود، ممکن است به مرگ هم بیانجامد.
عملکرد اختصاصی آنزیم‌ها؛ گفتار 3 فصل 1 زیست دوازدهم
هر آنزیم روی یک یا چند پیش‌ماده خاص موثر است. از همین رو، می‌گویند که آنزیم‌ها عمل اختصاصی دارند. شکل آنزیم در جایگاه فعال با شکل پیش‌ماده یا بخشی از آن مطابقت دارد و به اصطلاح مکمل یکدیگرند.
درست است که آنزیم‌ها عمل اختصاصی دارند ولی، برخی از آنها بیش از یک نوع واکنش را سرعت می‌بخشند.
آنزیم‌ها در صورت شرکت در همه واکنش‌های شیمیایی بدن جانداران، سرعت واکنش را زیاد می‌کنند. با این حال، در پایان واکنش‌ها دست‌نخورده باقی می‌مانند تا بدن بتواند بارها از آنها استفاده بکند. از این رو، یاخته‌ها به مقدار کمی از آنزیم نیاز دارند. ممکن است به مرور، مقداری از آنها از بین بروند و یاخته مجبور به تولید آنزیم‌های جدید شود.
عوامل موثر بر فعالیت آنزیم‌ها
عوامل متعددی از جمله PH، دما، غلظت آنزیم و پیش‌ماده بر سرعت فعالیت آنزیم‌ها تاثیر می‌گذارند. در ادامه هر کدام از این عوامل را با هم بررسی می‌کنیم.
نقش PH محیط بر فعالیت آنزیم
PH بیشتر مایعات بدن، بین 6 و 8 است؛ مثلا PH خون حدود 7.4 است. در بعضی بخش‌ها، PH خارج از این محدوده هستند. به عنوان مثال، PH ترشحات معده حدود 2 است.
هر آنزیم در یک PH خاص، بهترین فعالیت را دارد که به آن، PH بهینه می‌گویند. برای مثال، PH بهینه پپسین، حدود 2 است. آنزیم‌هایی که از لوزالمعده به روده کوچک وارد می‌شوند، PH بهینه حدود 8 دارند. تغییر PH محیط با تاثیر بر پیوندهای شیمیایی مولکول پروتئین، می‌تواند باعث تغییر شکل آنزیم شود. در نتیجه این امر، امکان اتصال آن به پیش‌ماذه از بین می‌رود و میزان فعالیت آن تغییر می‌کند.
نحوه فعالیت آنزیم با تغییرات دما
آنزیم‌های بدن انسان در دمای 37 درجه سانتی‌گراد، بهترین فعالیت را دارند. این آنزیم‌ها در دمای بالاتر ممکن است شکل غیر طبیعی یا برگشت‌ناپذیر پیدا کنند و غیر فعال شوند. آنزیم‌هایی که در دمای پایین غیر فعال می‌شوند با برگشت دما به حالت طبیعی، می‌توانند به حالت فعال برگردند.
غلظت آنزیم و پیش‌ماده
مقدار بسیار کمی از آنزیم کافی است تا مقدار زیادی از پیش‌ماده را در واحد زمان، به فراورده تبدیل کند. اگر مقدار آنزیم زیادتر شود، تولید فراورده در واحد زمان افزایش می‌یابد. افزایش غلظت پیش‌ماده در محیطی که آنزیم وجود دارد، می‌تواند تا حدی باعث افزایش سرعت شود. این افزایش تا زمانی ادامه می‌یابد که تمامی جایگاه‌های فعال آنزیم‌ها، با پیش‌ماده اشغال شوند. در این حالت، سرعت انجام واکنش ثابت می‌شود.
فرم دریافت آموزش های ویدئویی زیست:
اگه تو هم میخوای کل زیستت رو تو کمترین زمان و با تدریس انیمیشنی مفهومی تستی رتبه 37 کنکور، خانم دکتر الهه بنام جمع کنی؛ کافیه این فرم رو پر کنی و منتظر تماسمون باشی:
روی نمره 20 و درصد بالای 70 زیست شناسیت (مثل رتبه های برتر هر سالمون) حساب کن!
برای دسترسی به دیگر گفتارهای فصل 1 زیست 12، روی لینک های زیر کلیک کنید: