فصل 1: ساختار شیمیایی مولکول های زیستی PDF

1‫فصل‬ ‫ساختار شیمیایی مولکول های زیستی‬ Chemical Structure of Biomolecules By: Mahsa Alami  ‫کوچک ترین واحد سازنده ماده اتم (‪ (atom‬نام دارد‪.‬‬ ‫ ‬ ‫اتم ها به متصل شده و مولکول ها (‪ )molecules‬را به وجود می آو...

1‫فصل‬ ‫ساختار شیمیایی مولکول های زیستی‬ Chemical Structure of Biomolecules By: Mahsa Alami  ‫کوچک ترین واحد سازنده ماده اتم (‪ (atom‬نام دارد‪.‬‬ ‫ ‬ ‫اتم ها به متصل شده و مولکول ها (‪ )molecules‬را به وجود می آورند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫مواد بدن موجودات زنده به دو گروه عمده مواد معدنى(‪ )inorganic‬و مواد آلى(‪ )organic‬تقسیم‬ ‫ ‬ ‫مى شوند‪.‬‬  ‫ترکیبات معدنی ‪:‬‬ ‫ آب‬ ‫یکى از مهم ترین مواد معدنى موجود در طبیعت و نیز در بدن موجودات زنده است‪.‬مقدار آب موجود در بدن‬ ‫موجودات زنده به طور متوسط بین ‪ 65‬تا ‪ 95‬درصد وزن بدن است‪.‬‬ ‫ گازها‬ ‫دی اکسید کربن (‪ (CO2‬و اکسیژن )‪ )O2‬نیز از مواد مهم معدنی هستند که پیوسته بین موجودات زنده و محیط‬ ‫مبادله می شوند‪.‬‬  ‫نمکها یا امالح (‪:)salts‬‬ ‫ترکیبات معدنى دیگر‪ ،‬مانند کلریدها‪ ،‬کربنات ها‪ ،‬فسفات ها‬ ‫و غیره نیز در ساختار بعضى بخشهاى بدن موجودات زنده‬ ‫وجود دارند و به انجام بسیارى از واکنشهاى زیستى بدن‬ ‫کمک مى کنند‪.‬‬ ‫به شکل کلی یونهای معدنی به دو دسته کاتیون ها ( با بار مثبت) و آنیون ها (با بار منفی) تقسیم میشوند‪.‬‬ ‫توزیع یون ها در بخش درونی و بیرونی سلول یکنواخت نیست‪.‬‬ ‫غلظت یون های پتاسیم و منیزیم در درون سلول (‪ )intracellular‬بیشتر بوده و‬ ‫یون های سدیم و کلر اغلب در مایع برون سلولی(‪ )extracellular‬غلظت‬ ‫بیشتری دارند‪.‬‬ ‫برخی از این یون ها در تنظیم فشار اسمزی‪ ،‬ساختار و اعمال درشت مولکولها‬ ‫(‪ )macromolecule‬و همچنین اجزای مختلف سلولی نقش دارند‪.‬‬  ‫اسمز(‪:)osmosis‬‬ ‫حرکت خود به خودی مولکول های حالل از غشایی با ویژگی نیمه تراوایی است تا زمانی که‬ ‫غلظت ماده حل شونده در دو طرف یکسان شود‪.‬‬  ‫اسمز(‪:)osmosis‬‬ ‫در حالت طبیعی‪ ،‬سلولهای بدن موجودات زنده در محیطی هم‬ ‫غلظت با محتوی خود قرار دارند(‪.)isotonic‬اگر سلولهای‬ ‫گیاهی و یا جانوری در محیطی که غلظت آن از غلظت مایع‬ ‫درونی آنها بیشتر است قرار داده شوند(‪ ،)hypertonic‬آب از‬ ‫درون سلول خارج شده و پروتوپالسم سلول چروکیده میشود که‬ ‫به این حالت پالسمولیز(‪ )plasmolysis‬می گویند‪.‬‬  ‫اسمز(‪:)osmosis‬‬ ‫قرار‬ ‫خود‬ ‫از‬ ‫تر‬ ‫رقیق‬ ‫محیطی‬ ‫در‬ ‫سلولها‬ ‫اگر‬ ‫بگیرند(‪ )hypotonic‬طبق فرایند اسمز آب به درون آنها وارد‬ ‫شده و سلول متورم میشود که به این حالت تورژسانس‬ ‫(‪ )turgescence‬می گویند‪.‬‬ ‫امکان متالشی شدن سلول های جانوری به علت نداشتن دیواره‬ ‫سلولی در حالت تورژسانس وجود دارد‪.‬‬  ‫ترکیبات آلی ‪:‬‬ ‫مواد آلى موادى هستند که معموالً به وسیله موجودات زنده ساخته مى شوند و‬ ‫ ‬ ‫در همه آنها کربن به صورت عنصر اصلى وجود دارد‪.‬‬  ‫چهار گروه از مهم ترین ترکیبهاى آلى بدن موجودات زنده شامل‬ ‫کربوهیدرات ها ‪ ،‬لیپیدها ‪ ،‬پروتئین و اسید نوکلئیک ها هستند‪.‬‬ ‫اسیدهای چرب‬ ‫نوکلئوتیدها‬ ‫مونوساکاریدها‬ ‫اسیدهای آمینه‬ ‫ملکولهای آلی کوچک اغلب ترکیباتی با جرم ملکولی بین ‪ 100‬تا ‪ 1000‬دالتون و حاوی‬ ‫ ‬ ‫‪ 30‬کربن یا تعداد کمتری از آن هستند‪.‬‬ ‫یک دالتون جرم یک اتم هیدروژن و برابر مقدار زیر است ‪:‬‬ ‫ ‬  ‫کربوهیدرات ها‪:‬‬ ‫در ساختار کربوهیدراتها ‪ ،‬هیدروژن‪ ،‬اکسیژن و کربن وجود دارد‪.‬‬ ‫نشاسته ‪ ،‬قند و شکر و پنبه ‪ ،‬انواعی از کربوهیدرات هستند‪.‬‬ ‫مونو ساکاریدها‪ ،‬دى ساکاریدها و پلى ساکاریدها سه گروه اصلی کربوهیدرات ها را تشکیل‬ ‫می دهند‪.‬‬  ‫مونوساکاریدها‬ ‫کوچک ترین و ساده ترین کربوهیدراتها هستند‪.‬‬ ‫معروف ترین آنها گلوکز است‪.‬‬ ‫منبع تولید انرژی بسیاری از سلولها گلوکز است‪ ،‬یعنى سلول براى به دست‬ ‫آوردن انرژى الزم براى انجام واکنشهاى زیستى‪ ،‬گلوکز را اکسید میکند ‪.‬‬  ‫مونوساکاریدها‬ ‫در زبان یونانی "مونو" به معنی یک و "ساکارید" به معنی شیرین است‪.‬‬ ‫همه مونو ساکاریدها دارای فرمول کلی ‪ (CH2O ) n‬هستند‪.‬‬ ‫عدد ‪ n‬در فرمول بین سه تا هفت متغیر است‪.‬‬ ‫این ترکیبات مزه شیرین داشته ولی شیرینی مونوساکاریدهای مختلف متفاوت‬ ‫است‪.‬‬ ‫فروکتوز از شیرین ترین قندها و پس از آن گلوکز و گاالکتوز از سایر قندها‬ ‫شیرین تر هستند‪.‬‬  ‫منوساکاریدها سه تا هفت کربن داشته و میتوانند آلدوز یا‬ ‫ ‬ ‫کتوز باشند‪.‬‬ ‫آلدوزها در کربن شماره ‪ 1‬عامل آلدهیدی و کتوز ها عامل‬ ‫ ‬ ‫کتونی دارند‪.‬‬ ‫قندهای سه کربنی (تری اوز )‪ ،‬چهار کربنی(تتروز)‪ ،‬پنج‬ ‫ ‬ ‫کربنی(پنتوز)‪ ،‬شش کربنی (هگزوز ) و هفت کربنی (هپتوز‬ ‫)‬ ‫برای نامگذاری قندهای ساده پسوند "وز" (‪ )ose‬به شماره‬ ‫ ‬ ‫یونانی کربن موجود در قند اضافه می شود‪.‬‬  ‫گلیسیرآلدهید یک قند سه کربنه بوده و در آن اتم کربن شماره ‪ 2‬نامتقارن است زیرا با چهار گروه‬ ‫مختلف پیوند تشکیل داده است‪.‬‬ ‫چنین کربنی میتواند دو ایزومر ‪ D‬و ‪ L‬داشته باشد که تفاوت آنها در محل قرار گرفتن عامل ‪ OH‬در‬ ‫مولکول است‪.‬‬ ‫همه آلدوزها مشتقی از گلیسرآلدهید هستند‪.‬‬  ‫قندهای پنج و شش کربنی اهمیت ویژه ای دارند زیرا عالوه بر این که در راههای‬ ‫ ‬ ‫متابولیسمی شرکت دارند‪ ،‬در ساختار برخی درشت مولکولها نیز به کار میروند‪.‬‬ ‫ریبوز و مشتقات آن که در ساختار اسیدهای نوکلئیک شرکت میکنند از مهمترین قندهای پنج‬ ‫ ‬ ‫کربنی هستند‪.‬‬  ‫قند شش کربنی گلوکز با فرمول ‪، C6H12O6‬واحد سازنده نشاسته‪ ،‬گلیکوژن و سلولز‬ ‫ ‬ ‫است‪.‬‬ ‫این مولکول همچنین در راههای متابولیسمی انرژی زا نقش محوری دارد‪.‬قندهای پنج و‬ ‫ ‬ ‫شش کربنی میتوانند به دو شکل خطی یا حلقوی باشند که البته در محیطهای زیستی تقریبا‬ ‫همیشه شکل حلقوی دارند‪.‬‬  ‫دى ساکاریدها ‪:‬‬ ‫از ترکیب دو نوع مونوساکارید با یکدیگر به وجود مى آیند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫معروف ترین دى ساکاریدها ساکارز است که به صورت قند یا شکر مصرف مى شود‪.‬‬ ‫ساکارز از اتصال گلوکز و فروکتوز حاصل می شود‪.‬‬  ‫پلی ساکاریدها ‪:‬‬ ‫کربوهیدراتهایی با بیش از ده واحد منوساکاریدی‪ ،‬در گروه پلی ساکاریدها قرار می گیرند‪.‬‬ ‫نشاسته یکى از پلى ساکاریدهاى خوراکى است‪.‬‬ ‫یکى دیگر از پلى ساکاریدهاى مهم طبیعت‪ ،‬سلولز است که براى انسان غذا محسوب نمی شود؛ اما غذاى‬ ‫بسیارى ازجانوران گیاهخوار را تشکیل مىدهد‪.‬‬ ‫پنبه‪ ،‬تقریباً سلولز خالص است‪.‬‬ ‫بخش اصلى دیواره سلولهاى گیاهى‪ ،‬سلولز است‪.‬‬ ‫گلیکوژن یکی از پلى ساکاریدهایى است که بسیار شبیه به نشاسته است‪.‬‬ ‫نشاسته مخصوص سلولهاى گیاهى و گلیکوژن مخصوص سلولهاى جانورى و قارچها است‪.‬‬ ‫گلیکوژن در سلولهاى کبدى و ماهیچه اى به مقدارزیادی وجود داشته و منبع ذخیره اى گلوکز است‪.‬‬  ‫لیپیدها‬ ‫لیپیدها نیز مانند کربوهیدراتها از عناصر هیدروژن‪ ،‬اکسیژن و کربن ساخته شده اند‪ ،‬اما نسبت‬ ‫ ‬ ‫این عناصر با یکدیگر در لیپیدها در مقایسه با نسبت آنها در کربوهیدراتها بسیار متفاوت است‪.‬‬ ‫روغن ها و چربى ها‪ ،‬همگى لیپید هستند‪.‬یکى از ویژگى هاى لیپیدها این است که هیچ کدام‬ ‫ ‬ ‫از آنها در آب حل نمى شوند‪.‬‬ ‫لیپیدها بخش مهمى از غشاهاى سلولى را مى سازند وهمچنین براى تولید انرژى در سلول‪،‬‬ ‫ ‬ ‫مصرف مى شوند‪.‬‬ ‫معروفترین لیپیدها که ترى گلیسرید نامیده مى شود از ترکیب سه مولکول اسید چرب و یک مولکول‬ ‫ ‬ ‫گلیسرول حاصل مى شوند‬ ‫تشکیل یک مولکول تری گلیسرید از واکنش یک مولکول گلیسرول با سه مولکول اسید چرب و حذف سه‬ ‫ ‬ ‫مولکول آب ایجاد میگردد‪.‬عامل ‪ OH‬از گلیسرول و عامل ‪ H‬از اسیدهای چرب در تشکیل آب شرکت‬ ‫میکنند‪.‬‬  ‫پروتئین ها‪:‬‬ ‫در پروتئین ها عالوه بر هیدروژن‪ ،‬اکسیژن و کربن‪ ،‬عنصر نیتروژن و در بعضی از آنها گوگرد‬ ‫ ‬ ‫نیز وجود دارد‪.‬‬ ‫هر پروتئین از تعداد زیادی اسید آمینه که با یکدیگر پیوند میدهند‪ ،‬تشکیل می شوند‪.‬‬ ‫ ‬  ‫پروتئین ها نقشهاى عمده اى در بدن دارند‪.‬پروتئینى به نام هموگلوبین در خون‪ ،‬مسئول‬ ‫ ‬ ‫انتقال گازهاى تنفسى است‪.‬‬ ‫پروتئینهاى ماهیچه‪ ،‬کشش و انقباض ماهیچه را سبب مى شوند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫بعضى پروتئینها نقش آنزیمى دارند و از این نظر براى ادامه زندگى سلولها بسیار مهم اند‪.‬‬ ‫ ‬  ‫آنزیم ها‪:‬‬ ‫ساختار پروتئینی داشته و باعث آغاز بیشتر واکنش هاى درون سلولها میشوند و از این نظر‬ ‫ ‬ ‫اهمیت زیادی دارند‪.‬‬ ‫براى اکسید شدن گلوکز در درون سلولها‪ ،‬امکان افزایش دماى سلول تا حد سوختن در‬ ‫ ‬ ‫خارج از بدن‪ ،‬وجود ندارد‪ ،‬بنابراین‪ ،‬آنزیمها در دماى معمولى بدن‪ ،‬باعث انجام این‬ ‫واکنشها در دمای پائین تر میشوند‪.‬‬ ‫انجام این واکنش ها در بدن‪ ،‬بدون حضور آنزیم ها امکان پذیر نیست‪.‬‬ ‫ ‬  ‫آنزیم ها‪:‬‬ ‫به طور کلى آنزیم ها به انجام واکنشهاى شیمیایى سرعت مى دهند‪ ،‬اما خود در این واکنش ها مصرف نشده و تغییرى‬ ‫ ‬ ‫نمى یابند‪.‬‬ ‫درون هر سلول در هر لحظه صدها نوع آنزیم در حال فعالیت هستند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫براى بیشتر واکنشهایى که در سلول انجام مى شود‪،‬حداقل وجود یک آنزیم ضرورى است‪.‬‬ ‫ ‬ ‫گرمای زیاد به آنزیمها آسیب میزند‪.‬سرعت یک واکنش آنزیمی در دماهای مختلف متغیر است‪.‬‬ ‫ ‬ ‫معموال دمای پائین سرعت واکنش را کم و دمای باالتر سرعت واکنش را افزایش می دهد‪.‬‬ ‫ ‬ ‫اغلب در دمای بیش از حدود ‪ 42‬درجه سانتیگراد سرعت واکنش آنزیمی به علت تخریب ساختار پروتئینی به سرعت‬ ‫ ‬ ‫کاهش می یابد‬ ‫دمایی که آنزیم حداکثر فعالیت را دارد‪ ،‬دمای بهینه نام دارد‪.‬‬ ‫ ‬  ‫مولکول های زیستی‪:‬‬ ‫مولکول های زیستی شامل درشت مولکولها مانند پروتئین ها‪ ،‬کربوهیدرات ها‪ ،‬چربی ها‪ ،‬اسیدهای نوکلئیک و‬ ‫ ‬ ‫مولکول های کوچک مانند متابولیت های اولیه و متابولیت های ثانویه و ترکیبات طبیعی هستند‪.‬‬ ‫تقریباً همه مولکولهایى که در سلول ها ساخته مى شوند‪ ،‬کربن دارند‪.‬کربن در این مولکول ها با سایر اتم ها‬ ‫ ‬ ‫پیوند برقرار مى کند‪.‬‬ ‫بعد از آب‪ ،‬مولکول هاى کربن دار‪ ،‬بیشترین ترکیبهاى بدن جانداران را تشکیل مىدهند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫مواد کربن دارى که در سلول ساخته مى شوند‪ ،‬مواد آلى نام دارند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫اتم کربن در ترکیب با عناصر دیگر مى تواند حداکثر ‪ 4‬پیوند تشکیل دهد‪.‬‬ ‫ ‬ ‫به عبارت دیگر‪ ،‬ظرفیت عنصر کربن ‪ 4‬است‪ ،‬یعنى این عنصر مى تواند با چهار عنصر یک ظرفیتى دیگر پیوند‬ ‫ ‬ ‫کوواالنسی برقرار کند‪.‬‬  ‫تنوع حیات‬ ‫سلولها انواع بسیار زیادی از درشت مولکول ها را‪ ،‬توسط چند نوع مولکول کوچک‪ ،‬مى سازند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫بسیارى از مولکولهاى زیستى نسبت به مولکول هاى غیرزیستى‪ ،‬بسیار بزرگتر بوده و بنابراین درشت‬ ‫ ‬ ‫مولکول نامیده مى شوند‪.‬‬ ‫هر مولکول پروتئین از هزاران اتم ساخته شده که با پیوندهاى کوواالنسى به یکدیگر متصل شده اند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫نوکلئیک اسیدها و کربوهیدرات ها نیز درشت مولکول اند‪.‬بسیارى از این درشت مولکول ها در سلول‪،‬‬ ‫ ‬ ‫به صورت پلى مر ساخته مى شوند‪.‬‬  ‫تنوع حیات‬ ‫پلى مر مولکولى است که از واحدهایى تقریبا یکسان تشکیل شده است‪.‬‬ ‫ ‬ ‫سلولز یک پُلى مر است که از واحدهای مشابه گلوکزساخته شده است‪.‬‬ ‫ ‬ ‫هریک از واحدهاى سازنده یک مولکول پلى مر‪ ،‬مونومر ( تک پاره) نامیده مىشود‪.‬‬ ‫ ‬  ‫گوناگونى پلى مرها در دنیاى جانداران بسیار زیاد است‪.‬‬ ‫ ‬ ‫سلول های جانداران مى توانند انواع بسیار متنوعی از پروتئین را فقط با استفاده از ‪20‬نوع‬ ‫ ‬ ‫آمینواسید (اسید آمینه) بسازند‪.‬‬ ‫مونومرهاى تشکیل دهنده مولکول هاى ‪(DNA‬نوکلئوتیدها) در دنیاى زنده فقط ‪ 4‬نوع هستند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫تفاوتهاى بین جانداران‪ ،‬از جمله اختالف هاى فردى که بین افراد یک گونه از جانداران وجود‬ ‫ ‬ ‫دارد‪ ،‬به علت تنوع مونومرها‪ ،‬تعداد‪ ،‬تکرار و ترکیب قرارگیری متفاوت در آنها است که پلیمرهای‬ ‫متفاوتی به وجود می آورند‪.‬‬ ‫یکی از اصول اساسی حیات و جانداران این است که مولکول هاى کوچک که در همه جانداران‬ ‫ ‬ ‫یکسان هستند‪ ،‬به صورت درشت مولکولهایى ساخته میشوند که در افراد جانداران گونه های مختلف‬ ‫و حتی افراد یک گونه از جانداران‪ ،‬متفاوت بوده و باعث ایجاد تفاوت در بین آنها می شوند‪.‬‬  ‫هرگونه تغییر در تعداد‪ ،‬ترتیب‪ ،‬نوع و تکرار چهار نوع مونومر در مولکول ‪ ،DNA‬سبب تنوع‬ ‫ ‬ ‫در پروتئین های ساخته شده از ‪ 20‬نوع آمینو اسید شده و می تواند تعداد بسیار زیادی از انواع‬ ‫پروتئین ها و در نتیجه صفات مختلف مانند تنوع رنگ در گل را تولید کند‪.‬‬ ‫شماره ‪ 1‬فرایند همانند سازی‪ ،‬شماره‪ 2‬رونویسی و شماره ‪ 3‬ترجمه را نشان می دهند‪.‬‬ ‫ ‬  ‫فرمول شیمیاى آب ‪ H2O‬است‪ ،‬بعضى از گروههاى ‪OH‬و ‪ H‬که در مونومرها حضور‬ ‫ ‬ ‫دارند‪ ،‬میتوانند با یکدیگر ترکیب و به صورت ‪ H2O‬از مونومرها جدا شوند‪.‬در نتیجه دو‬ ‫مونومر با هم ترکیب شده و یک مولکول آب‪ ،‬از بین آن دو آزاد مى شود‪.‬این نوع واکنش‬ ‫سنتز آبدهى نام دارد ‪.‬‬ ‫عکس چنین واکنشى هنگام تجزیه یک پلى مر به مونومرهاى آن اتفاق مى افتد؛ یعنى هنگام‬ ‫ ‬ ‫تجزیه یک پلى مر به مونومرهاى سازنده آن‪ ،‬مولکول هاى آب به صورت ‪OH‬و ‪H‬در آمده‬ ‫و با اتصال به مونومرهای یک مولکول پلى مر‪ ،‬آن را به مونومرهایش تبدیل مى کنند‪.‬چنین‬ ‫واکنشى هیدرولیز نام دارد‪.‬‬ ‫واکنش سنتز آبدهی و هیدرولیز‬  ‫کربوهیدرات ها‬ ‫کربوهیدرات ها ساده ترین درشت مولکولهای زیستی هستند که در آنها پیوندهای کوواالن‬ ‫ ‬ ‫متعددی وجود دارد که کربن در آنها شرکت میکند و در نتیجه شکسته شدن آنها مقدار‬ ‫زیادی انرژی تولید میشود‪.‬‬ ‫این ترکیبات عالوه بر انرژی زا بودن‪ ،‬در ساختار بخش های مختلف سلول مانند غشاهای‬ ‫ ‬ ‫سلولی نیز نقش دارند‪.‬‬  ‫گلوکز که یک مونوساکارید است ایزومرهای متعدد دارد‪.‬‬ ‫ ‬ ‫گاالکتوز یکی از این ایزومرها‪ ،‬یک قند آلدوزی است و با گلوکز تنها در نحوه قرار گرفتن‬ ‫ ‬ ‫گروه های هیدروکسیل و هیدروژن متصل به کربن شماره ‪ 4‬تفاوت دارد‪.‬‬ ‫فروکتوز یک قند شش کربنی کتوزی است که در آن اکسیژن با پیوند دوگانه به کربن شماره ‪2‬‬ ‫ ‬ ‫متصل است‬ ‫گلوکز‬ ‫گاالکتوز‬ ‫فروکتوز‬  ‫دی ساکارید ها‪:‬‬ ‫هر گاه دو مونو ساکارید با واکنش سنتز آبدهی با هم ترکیب شوند دی ساکارید به وجود می آید‪.‬‬ ‫ ‬ ‫ساکارز‬ ‫ ‬ ‫مالتوز‬ ‫ ‬ ‫الکتوز‬ ‫ ‬ ‫ساکارز ‪ :‬پیوند کوواالن بین کربن شماره ‪ 2‬فروکتوز و کربن شماره ‪ 1‬گلوکز‬ ‫ ‬ ‫مالتوز‪ :‬پیوند کوواالن بین کربن شماره ‪ 1‬گلوکز و کربن شماره ‪ 4‬گلوکز‬ ‫ ‬ ‫الکتوز‪ :‬پیوند کوواالن بین کربن شماره ‪ 1‬گاالکتوز و کربن شماره ‪ 4‬گلوکز‬ ‫ ‬  ‫نشاسته‬ ‫نشاسته پلی ساکارید ذخیره ای در گیاهان است‪.‬‬ ‫ ‬ ‫جانوران توانایی هضم نشاسته را دارند و این مولکول در منابع عمده غذایی انسان مانند برنج‪،‬‬ ‫ ‬ ‫گندم و سیب زمینی به مقادیر زیاد یافت میشود‪.‬‬ ‫در ساده ترین آزمایش برای معرفی نشاسته از ید استفاده می شود که تشکیل رنگ آبی به‬ ‫ ‬ ‫علت واکنش بین ید و آمیلوز است‪.‬‬  ‫این پلی ساکارید به دو شکل خطی و منشعب وجود دارد‪.‬‬ ‫شکل خطی نشاسته آمیلوز نام دارد که در آن پیوند بین کربن شماره ‪ 1‬از یک مولکول گلوکز با کربن‬ ‫شماره ‪ 4‬گلوکز مجاور ایجاد می شود‪.‬‬ ‫شکل منشعب نشاسته آمیلوپکتین نام دارد‪.‬در این مولکول عالوه بر پیوند ‪ 4-1‬در یک زنجیره‪ ،‬بین‬ ‫کربن شماره ‪ 1‬یک زنجیره با کربن شماره ‪ 6‬زنجیره مجاور نیز پیوند برقرار میگردد‪.‬حاللیت نشاسته‬ ‫در آب کم بوده و با افزایش انشعاب‪ ،‬حاللیت آن کمتر می شود‪.‬‬  ‫گلیکوژن‬ ‫گلیکوژن پلی ساکارید ذخیره ای در جانوران است ‪.‬‬ ‫ ‬ ‫در سلولهای کبد و ماهیچه به مقدار زیادی وجود دارد‪.‬‬ ‫ ‬ ‫ساختار آن شبیه آمیلوپکتین اما با تعداد انشعابات بیشتر است‪.‬‬ ‫ ‬  ‫سلولز‬ ‫سلولز که بیشترین ترکیب آلى طبیعت را تشکیل مى دهد‪ ،‬به صورت رشته هاى محکم در‬ ‫ ‬ ‫ساختار دیواره سلولى گیاهان شرکت دارد‪.‬‬ ‫مولکول سلولز رشته اى و بدون انشعاب است‪.‬‬ ‫ ‬ ‫ چند هزار از این رشته ها درکنار یکدیگر قرار مى گیرند و یک فیبریل سلولزى تشکیل مى‬ ‫دهند‪.‬‬ ‫الیه هاى سلولزى در دیواره هاى سلولى با سایر مواد ترکیب مى شوند و ساختارى محکم‬ ‫ ‬ ‫را به وجود مى آورند‪.‬‬ ‫این پلی ساکارید برای اغلب جانوران غذا محسوب نمیشود‪ ،‬زیرا جانوران توانایی شکستن‬ ‫ ‬ ‫پیوندهای بین واحدهای گلوکز موجود در سلولز را ندارند‪.‬‬ ‫نشخوار کنندگان به دلیل داشتن باکتریهای تجزیه کننده سلولز در دستگاه گوارش خود‪،‬‬ ‫ ‬ ‫قادر به هضم سلولز بوده و لذا از آن به عنوان منبع غذایی استفاده می کنند‪.‬‬  ‫کیتین‬ ‫کیتین یک پلی ساکارید ساختاری است که در پوشش خارجی بدن بسیاری از حشرات و سخت‬ ‫ ‬ ‫پوستان وجود دارد‪.‬‬ ‫این ماده سخت ومقاوم بوده و ساختاری شبیه سلولز دارد‪.‬‬ ‫ ‬ ‫تفاوت کیتین و سلولز در جایگزینی عامل هیدروکسیل با گروه استامید) ‪ ) CH3CONH2‬در‬ ‫ ‬ ‫کربن شماره ‪ 2‬کیتین است‪.‬‬ ‫مونومر یا همان واحد سازنده کیتین‪ ،‬مولکول "ان‪-‬استیل گلوکز آمین" است‪.‬‬ ‫ ‬  ‫لیپید ها ‪:‬‬ ‫از مولکول های اصلی تشکیل دهنده غشاها هستند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫این مولکول ها در آب غیر قابل حل بوده و در حالل های آلی مانند اتر و کلروفرم حل می شوند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫دارای تعداد کمی گروههای قطبی و تعداد زیادی نواحی غیر قطبی می باشد‪.‬‬ ‫ ‬ ‫ساده ترین لیپیدها اسیدهای چرب هستند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫انواع لیپیدها ‪:‬‬ ‫ چربی ‪ :‬اسیدهای چرب و تری گلیسرید ها‬ ‫ فسفولیپیدها‬ ‫موم ها‬ ‫ ‬ ‫ استروئیدها‬ ‫ گلیکولیپیدها‬ ‫اسیدهای چرب از یک زنجیره هیدروکربنی که در یک انتهای آن گروه کربوکسیل ) ‪ (COOH‬قرار‬ ‫ ‬ ‫دارد‪ ،‬تشکیل شده است‪.‬‬ ‫بخش هیدروکربنی اسید چرب که غیر قطبی است " دم" و گروه کربوکسیل که قطبی است " سر"‬ ‫ ‬ ‫نامیده می شود‪.‬‬ ‫تعداد اتم های کربن در اسیدهای چرب بین ‪ 12‬و ‪ 24‬است‪.‬‬ ‫ ‬ ‫فراوان ترین اسیدهای چرب سلول ها ‪ 16‬یا ‪ 18‬اتم کربن دارند‪.‬‬ ‫ ‬  ‫اگر همه اتم های کربن موجود در زنجیره هیدروکربنی با پیوند یگانه به هم متصل شده باشند‪ ،‬اسید چرب از نوع اشباع‬ ‫ ‬ ‫(اسید پالمتیک) است‪.‬‬ ‫اگر یک یا چند پیوند دوگانه در زنجیره وجود داشته باشد (اسید اولئیک با یک پیوند دوگانه)‪ ،‬آن را غیر اشباع می‬ ‫ ‬ ‫نامند‪.‬‬ ‫در اسیدهای چرب غیر اشباع در محل پیوند دوگانه‪ ،‬خمیدگی وجود داشته و مانند انواع اشباع ساختار میله ای ندارند ‪.‬‬ ‫ ‬ ‫نقطه ذوب اسیدهای چرب اشباع بیشتر از انواع غیر اشباع است‪.‬‬ ‫ ‬  ‫تری گلیسریدها از ترکیب سه مولکول اسید چرب و یک مولکول گلیسرول تشکیل می شوند ‪.‬‬ ‫ ‬ ‫گلیسرول الکل سه کربنی است که یک گروه هیدروکسیل با هر یک از کربن های آن پیوند دارد‪.‬‬ ‫ ‬ ‫برای تشکیل تری گلیسریدها‪ ،‬یک مولکول اسید چرب با هریک از گروه های هیدروکسیل موجود در‬ ‫ ‬ ‫گلیسرول ترکیب و به ازای هر اتصال‪ ،‬یک مولکول آب ایجاد می شود‪.‬‬ ‫عامل ‪OH‬از گلیسرول و عامل ‪H‬از اسیدهای چرب در تشکیل آب شرکت می کنند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫سه اسید چرب موجود در ساختار هر تری گلیسرید ممکن است از یک نوع و یا از انواع مختلف باشد‪.‬‬ ‫ ‬ ‫تری گلیسریدها لیپیدهای خنثی و مولکول های غیر قطبی هستند زیرا گروه کربوکسیل هر‬ ‫ ‬ ‫یک از اسیدهای چرب آنها با گلیسرول وارد واکنش شده اند‪.‬‬ ‫تری گلیسریدها در سلولها بر اثر آنزیم هایی به نام لیپازها به اسیدهای چرب و گلیسرول‬ ‫ ‬ ‫تجزیه می شوند‪.‬‬ ‫تری گلیسریدها مهمترین شکل های ذخیره ای لیپیدها هستند که در سلولهای جانوری و‬ ‫ ‬ ‫گیاهی به شکل ذرات چربی وجود دارند‪.‬‬ ‫بافت چربی مهمترین بافت ذخیره ای چربی در بدن جانوران است‪.‬‬ ‫ ‬  ‫فسفولیپیدها‬ ‫اجزاى اصلى غشاهاى سلولى‬ ‫ ‬ ‫تفاوت فسفو لیپید و تری گلیسرید ها ‪ :‬مولکول گلیسرول در فسفولیپیدها به دو اسید چرب و یک‬ ‫ ‬ ‫گروه فسفات متصل است ‪.‬‬ ‫ فسفولیپیدها مولکولهایی دوگانه دوست هستند که فسفات‬ ‫با بار منفی در یک سر به آنها خاصیت قطبی بودن میدهد و‬ ‫وجود زنجیرههای هیدروکربنی‪ ،‬ویژگی غیر قطبی بودن‬ ‫آنها را سبب میشود‪.‬بخش غیر قطبی اسیدهای چرب از‬ ‫یک زنجیره هیدروکربنی تشکیل شده اما بخش غیر قطبی‬ ‫فسفولیپیدها دو زنجیره هیدروکربنی دارد‪.‬‬ ‫ فسفولیپیدها بسیار متنوع بوده و از ترکیبات اصلی‬ ‫غشاهای سلولی هستند‪.‬‬  ‫انواع فسفو لیپیدها ‪:‬‬ ‫فسفوگلیسریدها ‪:‬فسفوگلیسریدها از مهمترین فسفولیپیدها هستند‪.‬ساده ترین فسفوگلیسیرید‪،‬‬ ‫ ‬ ‫ساختاری شبیه به تری گلیسریدها دارد با این تفاوت که در آن یک گروه فسفات جایگزین اسید چرب‬ ‫متصل به کربن شماره ‪ 2‬گلیسرول شده است‪.‬فسفوگلیسریدهای دیگر همه از مشتقات این فسفوگلیسرید‬ ‫ساده هستند‪.‬‬  ‫اسفنگولیپیدها ‪:‬‬ ‫سایر فسفولیپیدها از الکلی به نام اسفنگوزین مشتق می شوند‪.‬اسفنگوزین الکلی آمین دار و‬ ‫پیچیده تر از گلیسرول است که دارای یک زنجیر طویل هیدروکربنی نیز می باشد ‪.‬‬ ‫در فسفولیپیدهای مشتق شده از اسفنگوزین‪ ،‬یک اسید چرب به گروه آمین اسفنگوزین و یک‬ ‫گروه قطبی فسفات دار به سر مولکول متصل هستند‪.‬اسفنگومیلین فسفولیپید مهم مشتق شده‬ ‫از اسفنگوزین بوده و در غشای سلول های عصبی وجود دارد‪.‬‬  ‫فسفولیپیدها در محیط آبی میسل تک الیه یا دو الیه تشکیل می دهند‪.‬در این میسل های‬ ‫ ‬ ‫فسفولیپیدی‪ ،‬دم های مولکول درون میسل ها مخفی شده و سر آنها با آب واکنش می دهد‪.‬‬ ‫در تک الیه ها‪ ،‬فسفولیپیدها در سطح محیط آبی پخش می شوند به شکلی که سرهای قطبی آنها‬ ‫ ‬ ‫مجاور آب و دم های غیر قطبی آنها بیرون از آب قرار می گیرند‪.‬فسفو لیپیدها در شرایط مناسب می‬ ‫توانند ساختار دو الیه ای تشکیل دهند به شکلی که سر قطبی آنها در دو سطح خارجی این ساختار و‬ ‫مجاور آب و دم های غیر قطبی مولکولها در داخل ساختار و دور از آب قرار بگیرند‪.‬‬ ‫اگر مولکولهای فسفولیپیدی در محیط آب تکان داده شوند‪ ،‬ساختارهایی به نام لیپوزوم ایجاد می شوند‬ ‫ ‬ ‫که مانندمیسل ها کروی بوده اما از دو الیه فسفولیپیدی ساخته شده اند و مقداری آب در مرکز آنها‬ ‫محصور شده است و امروزه برای استفاده از لیپوزوم ها در صنعت دارو سازی‪ ،‬تحقیقات زیادی در دست‬ ‫انجام است‪.‬‬  ‫موم ها‬ ‫ موم ها پلی مر اسیدهای چرب طویل بوده و از چربى ها آب گریزتر هستند‪.‬‬ ‫این ویژگى سبب شده است تا موم ها پوشش مناسبى براى بخشهاى جوان‬ ‫گیاهان‪ ،‬میوه ها و غیره باشند‪.‬‬ ‫ بسیارى از جانوران‪ ،‬ازجمله حشراتى مانند زنبور عسل نیز موم تولید مى‬ ‫کنند‪.‬‬  ‫استروئید ها‪:‬‬ ‫کلسترول یک استروئید است که در غشاهاى‬ ‫ ‬ ‫سلول جانورى یافت مى شود‪.‬سلولها از این ماده‬ ‫براى ساختن سایر استروئیدها‪ ،‬مثال هورمون هاى‬ ‫استروئیدى استفاده مى کنند‪.‬‬ ‫افزایش کلسترول خون ممکن است موجب بیمارى‬ ‫ ‬ ‫مربوط به رگ ها شود‪.‬ساختار کلی همه‬ ‫استروئیدها یکسان و شبیه مولکول کلسترول‬ ‫است‪.‬‬ ‫همه استروئیدها یک اسکلت چهار حلقه ای دارند که در انواع مختلف‪ ،‬تعداد و موقعیت پیوندهای‬ ‫دو گانه و گروههای فعال متصل به آنها متفاوت است ‪.‬‬  ‫استروئیدها ترکیباتی هستند که ساختار شیمیایی آنها شباهتی به لیپیدهای ذکر شده نداشته و‬ ‫ ‬ ‫در ساختار آنها اسیدهای چرب وجود ندارد‪.‬این ترکیبات به دلیل غیر قابل حل بودن در آب‪ ،‬جزء‬ ‫لیپیدها طبقه بندی می شوند‪.‬‬ ‫این ترکیبات بسیار متنوع بوده و نقشهای متفاوتی در سلولهای جانداران عالی دارند‪.‬استروئیدها‬ ‫ ‬ ‫در اغلب باکتریها وجود ندارند‪.‬کلسترول فراوان ترین استروئید در جانوران و تنها استروئید‬ ‫موجود در غشاهای سلولهای آنها است‪.‬‬ ‫در غشای سلول های گیاهی عالوه بر کلسترول‪ ،‬استروئیدهای دیگری که خاص گیاهان هستند‪،‬‬ ‫ ‬ ‫وجود دارند‪.‬‬ ‫بسیاری از هورمونهای جانوری مانند هورمونهای جنسی در پستانداران‪ ،‬استروئیدی هستند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫همچنین اسیدهای صفراوی که به هضم لیپیدها کمک می کنند‪ ،‬نوعی از استروئیدها هستند‪.‬‬  ‫ گلیکولیپیدها ‪ ،‬لیپیدهایی‬ ‫هستند که به آنها یک یا چند‬ ‫مولکول قند یا زنجیره‬ ‫کربوهیدراتی متصل است‬ ‫ گلیکولیپیدها نیز جز ساختار‬ ‫غشای سلولی بوده و در سطح‬ ‫خارجی سلول قرار میگیرند و در‬ ‫دریافت برخی پیام ها توسط‬ ‫سلولها نقش دارند‪.‬‬  ‫ترپن ها‬ ‫ترپن ها گروه دیگری از لیپیدها هستند که از تعدادی‬ ‫ ‬ ‫زیر واحد مشترک به نام ایزوپرن با فرمول شیمیایی‬ ‫)‪ )C5H8‬و مشتقات آن تشکیل شده اند‪.‬‬ ‫ترپنها در گیاهان فراوان بوده و به آنها رنگ‪ ،‬طعم و‬ ‫ ‬ ‫عطر میدهند‪.‬‬  ‫کاروتن و کلروفیل که به ترتیب رنگ های سبز و نارنجی گیاهان را تشکیل می دهند‪ ،‬جزء ترپن های‬ ‫مهم محسوب می شوند‪.‬‬ ‫عالوه بر آن ها‪ ،‬ویتامین های ‪ K،E ،A‬که در چربی ها قابل حل هستند نیز در گروه ترپن ها قرار دارند‪.‬‬  ‫پروتئین ها ‪:‬‬ ‫پروتئینها در ساختار و کار سلولى نقش اساسى دارند‪.‬پروتئین از واژه یونانی "پروتوس" به معنی اولیه گرفته‬ ‫ ‬ ‫شده و این بیانگر اهمیت این مولکولها در سلولها است‪.‬‬ ‫پروتئین ها ترکیباتی دارای تنوع زیاد بوده و نقشهای گوناگونی در سلول دارند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫برخی از پروتئین ها انواعی از واکنشهای شیمیایی را کاتالیز می کنند که می توان به آنزیم ها که از مهمترین‬ ‫ ‬ ‫پروتئینها هستند‪ ،‬اشاره نمود‪.‬‬ ‫از پروتئینهاى ساختارى میتوان به تار عنکبوت ‪ ،‬ابریشم و حتى مو و ناخن اشاره نمود‪.‬‬ ‫ ‬ ‫همچنین رشته هاى موجود در رُباطها و زردپى ها از پروتئینهاى ساختارى هستند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫پروتئین ها از ترکیبات اصلی ساختار غشاهای سلول بوده و در ترابری مواد از غشا سلول ها نقش دارند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫این ترکیبات جزء ساختار بیشتر بخش های سلول مانند اسکلت سلولی در سلولهای یوکاریوتی هستند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫پروتئینهاى منقبض شونده از رشته هاى پروتئینى هستند که باعث حرکت ماهیچه ها مى شوند‪.‬‬ ‫ ‬  ‫پروتئینها در تنظیم فعالیتهای ژنتیکی نیز دخالت دارند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫بسیاری از هورمونها جزء پروتئین های نشانه ای بوده و پیامی را از بخشی به بخش دیگر بدن منتقل‬ ‫ ‬ ‫میکنند‪.‬‬ ‫برخی مولکولهای دستگاه ایمنی مانند پادتن ها از جنس پروتئین بوده و به بدن برای دفاع از خود‬ ‫ ‬ ‫کمک میکنند‪.‬‬ ‫از پروتئینهاى ذخیره اى میتوان به سفیده تخم مرغ که آلبومین نامیده مى شود‪ ،‬اشاره نمود که‬ ‫ ‬ ‫منبع مناسبى از آمینواسیدها بوده و جنین جوجه‪ ،‬درحال رشد و نمو خود از آن استفاده مى کند‪.‬‬ ‫کازئین شیر نیز نوعی پروتئین است‪.‬‬ ‫ ‬ ‫پروتئین هاى انتقال دهنده نوع دیگر پروتئین ها هستند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫هموگلوبین که پروتئینى آهن دار است‪ ،‬اکسیژن و دى اکسید کربن را در خون منتقل مى کند‪.‬‬ ‫ ‬  ‫پروتئین ها از واحدهای کوچکتری به نام اسیدهای آمینه (آمینواسید) ساخته شده اند ‪.‬اسیدهای‬ ‫ ‬ ‫آمینه در نتیجه جوشاندن پروتئین ها در محلولهای قوی اسیدی و یا قلیایی حاصل می شوند‪.‬‬ ‫فقط ‪ 20‬اسید آمینه از ‪ 100‬نوع اسید آمینه شناخته شده در طبیعت‪ ،‬در ساختار پروتئین ها شرکت‬ ‫ ‬ ‫دارند‪.‬‬ ‫گیاهان و بی مهرگان میتوانند تمام اسیدآمینه های مورد نیاز خود را بسازند‪.‬اما بسیاری از‬ ‫ ‬ ‫جانوران توانایی تولید برخی از اسیدهای آمینه را نداشته و باید از طریق غذا آنها را دریافت کنند‪.‬‬ ‫مهره داران توانایی ساختن تنها ‪ 10‬اسید آمینه را دارند که به آنها اسیدهای آمینه غیر ضروری گفته‬ ‫ ‬ ‫میشود‪.‬ده اسید آمینه دیگر که باید از طریق غذا تامین شود به نام اسیدهای آمینه ضروری نامیده‬ ‫می شوند‪.‬‬  ‫اسیدهای آمینه مختلف ساختار پایه یکسانی دارند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫هر اسید آمینه یک کربن مرکزی به نام کربن آلفا ) ‪ )α‬دارد که سه ظرفیت آن در همه اسیدهای آمینه به اتم هیدروژن (‪)- COOH )H‬گروه‬ ‫ ‬ ‫کربوکسیل )‪)-‬و ‪ NH2‬گروه آمین ) متصل میشود‪.‬‬ ‫در ظرفیت چهارم کربن آلفا‪ ،‬ترکیبی که زنجیره کناری یا گروه ‪R‬خوانده میشود‪ ،‬قرار میگیرد‪.‬‬ ‫ ‬ ‫گروه ‪ R‬بر حسب نوع اسید آمینه متفاوت بوده و در واقع اختالف بین بیست اسید آمینه به نوع زنجیره کناری آنها بستگی دارد‪.‬نام اسید‬ ‫ ‬ ‫آمینه به علت وجود گروه کربوکسیل که اسیدی است و گروه آمین که در همه اسیدهای آمینه وجود دارد‪ ،‬به آنها داده شده است‪.‬‬ ‫گروه ‪ R‬در انواع اسیدهای آمینه از لحاظ اندازه و بار الکتریکی بسیار متنوع است‪.‬‬ ‫ ‬ ‫در گلیسین که ساده ترین اسید آمینه است‪ ،‬گروه ‪R‬تنها یک اتم هیدروژن است‬ ‫ ‬  ‫در برخی دیگر از اسیدهای آمینه گروه ‪ R‬پیچیده تر و یا حلقوی است‪.‬‬ ‫ ‬ ‫بسته به خواص شیمیایی گروه ‪ ،R‬اسیدهای آمینه به گروه های‬ ‫ ‬ ‫غیر قطبی‪:‬اسیدهای آمینه غیر قطبی در آب قابل حل نیستند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫قطبی و غیر یونی ‪ :‬اسیدهای آمینه قطبی و غیر یونی به علت نحوه توزیع بار الکتریکی در آنها‪ ،‬توانایی‬ ‫ ‬ ‫تشکیل پیوندهای هیدروژنی با مولکول های آب را داشته و بیشتر در آن حل میشوند‪.‬‬ ‫قطبی و یونی ‪ :‬اسیدهای آمینه با بار مثبت و یا منفی در آب حل میشوند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫در اسیدیته معمولی سلول (‪)pH =7‬گروههای کربوکسیل و آمین در اسیدهای آمینه یونیزه شده و به صورت‬ ‫ ‬ ‫‪ COO-‬و ‪ NH3 +‬وجود دارند‪.‬‬ ‫کربن آلفا در همه اسیدهای آمینه به غیر از گلیسین نامتقارن بوده و به همین دلیل اغلب اسیدهای آمینه‬ ‫ ‬ ‫میتوانند به دو شکل ایزومر ‪ D‬و ‪L‬وجود داشته باشند که البته تنها نوع ‪L‬آنها در پروتئینها وجود دارند‪.‬‬  ‫از اتصال اسیدهای آمینه به یکدیگر پلیمرهای خطی با اندازه های مختلف به وجود می آیند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫جهت اتصال دو اسید آمینه‪ ،‬پیوند آمیدی بین گروه کربوکسیل یک اسید آمینه و گروه آمین‬ ‫دیگری تشکیل و یک مولکول آب آزاد می شود‪.‬پیوند آمیدی بین دو اسید آمینه را پیوند پپتیدی‬ ‫نیز می نامند‪.‬‬ ‫اتصال دو اسید آمینه دی پپتید‪ ،‬و اتصال سه اسید آمینه تری پپتید را تشکیل می دهند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫مولکولهای با حدود ‪ 30‬و یا کمتر تعداد اسید آمینه را الیگوپپتید یا پپتید و مولکولهای با تعداد‬ ‫ ‬ ‫بیشتر اسید آمینه را پلی پپتید می نامند‪.‬‬ ‫در انتهای یک الیگو یا پلی پپتید‪ ،‬یک گروه آمین آزاد و در انتهای دیگر یک کربوکسیل آزاد‬ ‫ ‬ ‫وجود دارد که در پیوندهای پپتیدی شرکت نمی کنند‪.‬اسیدهای آمینه به ترتیب از انتهای آمین‬ ‫شماره گذاری میشوند ‪.‬‬  ‫جرم مولکولی پروتئینها معموال بین ‪ 5000‬تا ‪ 100000‬دالتون و گاهی تا چند میلیون دالتون‬ ‫ ‬ ‫می باشد‪.‬‬ ‫در ساختار پروتئین ها‪ ،‬یک یا چند زنجیره پلی پییتیدی میتواند وجود داشته باشد‪.‬پروتئینها‬ ‫ ‬ ‫معموال به علت پیچ و تاب خوردگی های ویژه می توانند دارا ی ساختار سه بعدی باشند‪.‬‬ ‫انواع پروتئین ها بر اساس شکل ظاهری را میتوان به دو نوع پروتئین های میله ای و کروی‬ ‫ ‬ ‫تقسیم کرد‪.‬‬  ‫پروتئین های میله ای اکثرا نقش ساختاری در سلول و محیط خارج آن دارند که میتوان به‬ ‫ ‬ ‫پروتئین های تشکیل دهنده اسکلت سلولی‪ ،‬کراتین که در مو و پر یافت می شود و همچنین‬ ‫کالژن که در استخوان ها و تاندون ها وجود دارد‪ ،‬اشاره نمود‪.‬‬ ‫پروتئینهای کروی از نوع میله ای متنوع تر بوده و آنزیم ها از مهمترین پروتئین های کروی‬ ‫ ‬ ‫هستند‪.‬ارتباط مستقیمی بین ساختار و فعالیت پروتئین ها وجود داشته و در واقع ساختار پروتئین‬ ‫ها تعیین کننده فعالیت آنها است‪.‬‬ ‫تغییر در ساختار یک پروتئین توسط عوامل گوناگون معموال سبب تغییر در فعالیت آن می شود‪.‬‬ ‫ ‬ ‫چهار سطح ساختاری پروتئین ها‬ ‫ساختار اول پروتئین ها توالی خطی اسیدهای آمینه در آنها‬ ‫ ‬ ‫است‪.‬‬ ‫توالی اسیدهای آمینه از انتهای آمین به انتهای کربوکسیل‬ ‫ ‬ ‫است‪.‬‬ ‫با استفاده از عالئم یک و یا سه حرفی اسیدهای آمینه‬ ‫ ‬ ‫نوشته می شود‪.‬‬ ‫هر گونه تغییر در نوع‪ ،‬تعداد و یا جایگاه اسیدهای آمینه در‬ ‫ ‬ ‫زنجیره پروتئین موجب تغییر در ساختار اول آن شده و‬ ‫ممکن است سبب تغییر در فعالیت آن نیز بشود‪.‬‬ ‫ساختارهای بعدی پروتئینها به ساختار اولیه آنها بستگی‬ ‫ ‬ ‫دارد‪.‬‬  ‫ساختار دوم پروتئین در نتیجه ایجاد پیوند بین اسیدهای آمینه نزدیک در‬ ‫ ‬ ‫زنجیره خطی پروتئین به وجود می آید‪.‬این ساختار می تواند منظم و یا نا‬ ‫منظم باشد‪.‬از نوع منظم که پیوندهای هیدروژنی به آن ساختار پایداری‬ ‫میدهد میتوان به ساختارآلفا(‪ )α‬و ساختار بتا (‪ )ß‬اشاره کرد‬ ‫در ساختار آلفا‪ ،‬اسیدهای آمینه مارپیچ راست گرد منظمی را تشکیل می‬ ‫ ‬ ‫دهند که چرخش در این نوع در جهت حرکت عقربه های ساعت است‪.‬‬ ‫پیوند هیدروژنی‬ ‫در مارپیچ های چپ گرد این چرخش در خالف جهت حرکت عقربه های‬ ‫ ‬ ‫ساعت است‪.‬‬ ‫در ساختار آلفا‪ ،‬هر اسید آمینه با چهارمین اسیدآمینه بعد از خود پیوند‬ ‫ ‬ ‫هیدروژنی تشکیل می دهد که باعث پایداری ساختار می شوند‪.‬‬  ‫ساختار بتا صفحه ای بوده و مارپیچی نیست و به همین دلیل صفحه بتا‬ ‫ ‬ ‫نیز نامیده میشود‪.‬‬ ‫صفحه بتا از رشته های بتا که در مجاورت یکدیگر قرار دارند تشکیل‬ ‫ ‬ ‫میشود‪.‬‬ ‫رشته های بتا ممکن است نسبت به یکدیگر همسو (در یک جهت) و یا نا‬ ‫ ‬ ‫همسو (در دو جهت مخالف) باشند ‪.‬‬ ‫بین گروههای آمین و کربوکسیل اسیدهای آمینه در رشته های مجاور در‬ ‫ ‬ ‫صفحه بتا‪ ،‬پیوندهای هیدروژنی تشکیل می شوند که سبب پایداری‬ ‫ساختار آن می گردند‪.‬‬ ‫ساختار سوم پروتئین ها ساختار سه بعدی پلی‬ ‫ ‬ ‫پپتیدی است که در بسیاری از پروتئین ها کروی‬ ‫شکل است‪.‬پیوندهای آب گریز بین گروه های جانبی‬ ‫اسیدهای آمینه غیر قطبی مهمترین نقش را در به‬ ‫وجود آوردن ساختار سوم دارند‪.‬‬ ‫مارپیچ های آلفا و صفحه های بتا در پلی پپتید پیچ‬ ‫ ‬ ‫و تاب می خورند تا تشکیل این پیوندها امکان پذیر‬ ‫شود‪.‬ساختار نهایی پروتئین هایی که از یک رشته‬ ‫پلی پپتیدی تشکیل شده اند‪ ،‬ساختار سوم است‪.‬‬  ‫ساختار چهارم پروتئین ها بیش از یک زنجیره پلی پپتیدی دارد‪.‬‬ ‫ ‬ ‫به هر یک از زنجیره های پلی پپتیدی تشکیل دهنده این پروتئینها "زیر واحد" گویند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫ساختار چهارم در نتیجه انواع پیوندهای غیر کوواالن مانند پیوندهای هیدروژنی‪ ،‬یونی و ‪...‬بین‬ ‫ ‬ ‫زیر واحدها تشکیل شده که باعث ثبات ساختار می شوند‪.‬‬ ‫ساختار چهارم‪ ،‬چگونگی قرار گرفتن زیر واحدها نسبت به یکدیگر در فضا را نشان می دهد‪.‬‬ ‫ ‬ ‫هموگلوبین مثال خوبی از پروتئین هایی با چند‬ ‫ ‬ ‫زیرواحد است‪.‬هموگلوبین یکی از اولین پروتئین‬ ‫هایی است که ساختار چهارم آن با روش پراش پرتو‬ ‫ایکس تعیین شد‪.‬‬ ‫هیچ یک از زیر واحدهای آلفا و بتا به تنهایی نقش‬ ‫ ‬ ‫زیستی هموگلوبین را ایفا نمی کنند و برای فعالیت‬ ‫زیستی این مولکول‪ ،‬وجود هر چهار زیر واحد الزم‬ ‫است‪.‬‬  ‫آنزیم ها‬ ‫آنزیم ها از مهم ترین ترکیبات سلول بوده و دارای اهمیت زیادی هستند‪.‬آنزیم ها واکنش دهنده هاى زیستى‬ ‫ ‬ ‫بوده و بسیارى از واکنش هاى شیمیایى در سلولها توسط آنها انجام مى شود‪.‬‬ ‫بدون آنزیم ها‪ ،‬واکنشهاى زیستى بسیار آهسته انجام شده و ادامه زندگی غیر ممکن می شود‪.‬‬ ‫ ‬ ‫این مولکول ها‪ ،‬کاتالیزورهای زیستی هستند که واکنش شیمیایی های سلول را کاتالیز می کنند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫کاتالیزورها موادی هستند که واکنش های شیمیایی را تسریع می کنند بدون آنکه مصرف شوند و فقط تغییر‬ ‫ ‬ ‫موقتی در طی واکنش در آنها ایجاد میشود‪.‬‬ ‫تفاوت آنزیم ها با کاتالیزورهای غیر زیستی در این است که سرعت واکنشها با آنزیم ها بیشتر شده و ضمنا‬ ‫ ‬ ‫آنزیم ها اختصاصی تر عمل می کنند یعنی یک واکنش دهنده خاص می تواند توسط یک آنزیم به محصول یا‬ ‫محصوالت ویژه ای تبدیل شود‪.‬‬  ‫آنزیم ها درون سلول ها ساخته می شوند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫بعضى از آنها پس از تولید به بیرون از سلول ترشح شده و فعالیت خود را در خارج از سلول انجام‬ ‫ ‬ ‫مى دهند‪.‬چنین آنزیم هایى برون سلولى نامیده مى شوند‪.‬‬ ‫آنزیم هاى گوارشى که به درون معده و روده ترشح مى شوند‪ ،‬از این گونه آنزیم ها هستند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫آنزیم های دیگر درون سلول فعالیت داشته و آنزیم هاى درون سلولى نامیده می شوند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫این آنزیم ها باعث افزایش سرعت بیشتر واکنش هاى زیستى درون سلول ها شده و همچنین در‬ ‫ ‬ ‫تنظیم کار آنزیم هاى دیگر نیز مؤثرند‪.‬‬  ‫آنزیم ها ویژگى هاى زیادی دارند که میتوان به برخی از آنها اشاره نمود‪:‬‬ ‫بیشتر آنها پروتئینى هستند که البته امروزه چند آنزیم غیر پروتئینى نیز کشف شده است‪.‬‬ ‫ ‬ ‫عمل اختصاصى داشته و هر کدام واکنش خاصى را انجام مى دهند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫سلول از هرکدام از آنها چند بار استفاده مى کند‪ ،‬چون به هنگام شرکت در واکنش ها تغییر نمی کنند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫البته مقدار آنزیم پس از تولید‪ ،‬کاهش مى یابد و براى انجام دائمی واکنشى خاص‪ ،‬سلول باید به شکل‬ ‫ ‬ ‫مداوم آن را تولید کند‪.‬‬ ‫به تغییرات شدید دما حساس هستند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫آنزیم ها نیز مانند سایر پروتئین ها به گرما حساس بوده و در گرماى زیاد ویژگی های خود را از دست مى‬ ‫ ‬ ‫دهند‪.‬‬ ‫بسیارى از آنزیم هاى بدن انسان در دماى باالتر از ‪ 42‬درجه سانتیگراد غیر فعال مى شوند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫به تغییرات شدید اسیدیته (‪ )pH‬محیط حساس اند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫بسیارى از آنزیم هاى درون بدن در محیط خنثى فعالیت دارند ( ‪ pH‬حدود ‪.) 7‬‬ ‫ ‬  ‫چگونگی عمل آنزیم ها‪:‬‬ ‫آنزیمها نیز مانند سایر پروتئین ها‪ ،‬شکل سه بعدى ویژه اى دارند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫قسمتی از آنزیم که به پیش ماده متصل مى شود‪ ،‬جایگاه فعال نام دارد‪.‬‬ ‫ ‬ ‫پس از اتصال پیش ماده به جایگاه فعال‪ ،‬واکنش انجام شده و فرآورده تولید شده از آنزیم جدا مى شود‪.‬‬ ‫ ‬ ‫جایگاه فعال آنزیم ها با یکدیگر متفاوت بوده و علت خاص بودن واکنش آنزیمی را نشان می دهد‪.‬‬ ‫ ‬ ‫عواملی مانند گرما و تغییرات ‪ pH‬محیط‪ ،‬شکل سه بعدى آنزیم را تغییر داده و اتصال پیش ماده به آن‬ ‫ ‬ ‫و انجام واکنش آنزیمی را غیر ممکن می کند‪.‬‬ ‫آنزیم ها معموال با افزودن پسوند " آز" به نام یا بخشی از نام ماده یا موادی که آنزیم بر آن‬ ‫تأثیر میگذارد‪ ،‬نام گذاری می شود‪.‬‬  ‫آنزیم ها معموال براساس نوع واکنشی که کاتالیز می کنند‪ ،‬گروه بندی میشوند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫پروتئازها آنزیم هایی هستند که پروتئین ها را تجزیه می کنند که از انواع آنها می توان به‬ ‫ ‬ ‫تریپسین اشاره نمود‪.‬‬ ‫دهیدروژنازها واکنش های اکسایش و احیا را کاتالیز می کنند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫فسفاتازها گروه فسفات را از مولکول ها بر داشته و کیناز ها سبب اتصال فسفر به مولکولها‬ ‫ ‬ ‫میشوند‪.‬‬ ‫ریبونوکلئازها نیز ‪ RNA‬را تجزیه می کنند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫حدود ‪ 5000‬آنزیم که واکنش های بیوشیمیایی را کاتالیز میکنند‪ ،‬شناسایی شده اند‪.‬‬ ‫ ‬  ‫مجموعه واکنش هایی که توسط آنزیم ها کاتالیز می شوند‪ ،‬ویژگی های جانداران را تعیین می‬ ‫ ‬ ‫کنند‪.‬‬ ‫اگر چه همه سلول ها آنزیم های الزم برای واکنش های عمومی سلول را دارند‪ ،‬ولی هر سلول‬ ‫ ‬ ‫آنزیم های ویژه خود را نیز می سازد و به کمک آنها واکنش های ویژه آن سلول انجام می شود‪.‬‬ ‫مجموعه آنزیم های هر سلول تعیین کننده واکنش هایی است که در آن سلول انجام می گیرند و‬ ‫ ‬ ‫تفاوت در واکنشهای سلولهای گوناگون به علت تفاوت در مجموعه آنزیم های آنها است‪.‬به عنوان‬ ‫مثال آنزیم های موجود در گلبول های قرمز‪ ،‬سلول های عصبی‪ ،‬سلول های عضالنی و پوست‬ ‫یکسان نبوده و واکنش های متفاوت در این سلول ها انجام شده و خواص متفاوتی را در آنها ایجاد‬ ‫می کند‪.‬‬  ‫فعالیت آنزیم ها‬ ‫بعضی از آنزیم ها برای کاتالیز واکنش های زیست شیمیایی به مواد غیر پروتئینی نیز نیاز‬ ‫ ‬ ‫دارند که به نام " کوآنزیم" نامیده می شوند‪.‬‬ ‫ویتامین های گروه ‪ B‬از مهمترین کوآنزیم ها هستند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫ویتامین ‪ B3‬یا نیکوتین آمید در گوشت و سبزیجات به مقدار زیادی وجود داشته و‬ ‫ ‬ ‫کمبود آن موجب بیماری پوستی پالگر می شود‪.‬‬ ‫✓ این مولکول در دو شکل فعال‪ ،‬یکی نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید (‪)NAD‬و دیگری نیکوتین‬ ‫آمید آدنین دی نوکلئوتید فسفات (‪ )NADP‬وجود دارد‪.‬‬ ‫✓ این کوآنزیم ها در واکنش های اکسایش و احیا که توسط دهیدروژناز کاتالیز می شوند‪ ،‬شرکت داشته و‬ ‫انتقال اتم هیدروژن را از مولکولی به مولکول دیگر انجام می دهند‪.‬‬ ‫فالوین آدنین دی نوکلئوتید که مشتقی از ویتامین ‪B2‬یا ریبوفالوین است‪ ،‬نیز مانند ‪NAD‬‬ ‫ ‬ ‫عمل می کند‪.‬‬ ‫‪ FAD‬حالت اکسید شده و ‪ FADH2‬حالت احیا شده آن است ‪.‬‬ ‫ ‬ ‫یکی دیگر از مهمترین کوآنزیم ها‪ ،‬کوآنزیم ‪ A‬است که ساختار پیچیده ای داشته و انتقال‬ ‫ ‬ ‫گروه استیل در سلول را به عهده دارد‪.‬‬ ‫اتصال کوآنزیم ‪ A‬به گروه استیل سبب تولید استیل کوآنزیم ‪A‬شده‪ ،‬سپس این مولکول می‬ ‫ ‬ ‫تواند گروه استیل خود را به مولکول پذیرنده منتقل کرده و دوباره به کوآنزیم ‪A‬تبدیل شود‪.‬‬  ‫اسید های نوکلئیک‬ ‫اسیدهای نوکلئیک شامل ‪ ( DNA‬داکسی ریبونوکلئیک اسید) و ‪( RNA‬ریبونوکلئیک اسید) ‪ ،‬از‬ ‫ ‬ ‫مونومرهایی به نام نوکلئوتید ساخته شده اند‪.‬‬ ‫مهمترین نقش اسیدهای نوکلئیک ذخیره اطالعات ژنتیک‪ ،‬انتقال این اطالعات به نسل های بعد و‬ ‫ ‬ ‫دخالت در تجلی این اطالعات است‪.‬‬ ‫فقط از یک نوع مونومر به نام نوکلئوتید تشکیل شده اند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫هیدرولیز جزئی اسیدهای نوکلئیک‪،‬‬ ‫ ‬ ‫نوکلئوتیدها را تولید می کند و در ادامه‬ ‫هیدرولیز‪ ،‬مولکول فسفات از نوکلئوتیدها‬ ‫جدا می شود و ترکیبی به نام نوکلئوزید به‬ ‫وجود می آورد‪.‬‬  ‫فسفات موجود در در نوکلئوتیدها به شکل ‪ H3PO4‬است‪.‬‬ ‫ ‬ ‫قند نوکلوتیدهای اسیدهای نوکلئیک پنج کربنی و بر حسب نوع اسید نوکلئیک‪ ،‬ریبوز یا‬ ‫ ‬ ‫داکسی ریبوز است ‪.‬‬ ‫اتم های کربن در قندها با شماره و عالمت پرایم ‪ ،‬مشخص می شوند مانند ’‪ C1‬و ’‪.... C2‬‬ ‫ ‬ ‫در ریبوز گروه هیدروکسیل) ‪)OH‬به ’‪ C2‬متصل بوده و در دئوکسی ریبوز این گروه با‬ ‫ ‬ ‫هیدروژن (‪)H‬جایگزین میشود‪.‬‬ ‫بازهای حلقوی نیتروژن دار که در ساختار اسیدهای نوکلئیک شرکت می کنند دو نوع می باشند که‬ ‫ ‬ ‫بازهای پورین و پیریمیدین نامیده می شوند‪.‬‬ ‫بازهای پورین از دو حلقه ساخته شده و شامل آدنین (‪ )A‬و گوانین (‪ )G‬هستند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫بازهای پیریمیدین از یک حلقه ساخته شده و شامل سیتوزین(‪ ، )C‬یوراسیل (‪ )U‬و تیمین (‪)T‬هستند‪.‬‬  ‫نوکلئوزید از اتصال یک باز و یک قند‬ ‫ ‬ ‫ساخته میشود که از طریق پیوند کوواالن‬ ‫بین نیتروژن شماره ‪1‬بازهای پیریمیدین و‬ ‫یا نیتروژن شماره ‪ 9‬پورین ها‪ ،‬با کربن‬ ‫شماره ‪ 1‬قند ایجاد می شود‪.‬‬ ‫پیوند حاصل ‪ - N‬گلیکوزیدی نامیده می شود‪.‬‬ ‫داکسی نوکلئوزیدها و ریبونوکلئوزیدها بر اساس باز آلی موجود در مولکول نام گذاری می شوند‪.‬‬ ‫آدنوزین‪ ،‬گوآنوزین‪ ،‬سیتیدین‪ ،‬یوریدین و تیمیدین پنج نوع نوکلئوزید هستند‪.‬‬ ‫ اتصال ملکول فسفات به کربن شماره’ ‪ 5‬قند نوکلئوزید‪ ،‬نوکلئوتید را به‬ ‫وجود می آورد‪.‬‬ ‫نوکلئوزید مونو فسفات‬ ‫ نوکلئوزید ‪ +‬یک گروه فسفات‬ ‫نوکلئوزید دی فسفات‬ ‫ نوکلئوزید ‪ +‬دو گروه فسفات‬ ‫نوکلئوزید تری فسفات‬ ‫ نوکلئوزید ‪ +‬سه گروه فسفات‬ ‫نزدیکترین فسفات به گروه قند‪ ،‬فسفات آلفا(‪ )α‬فسفات دوم بتا ( ‪ )β‬و فسفات سوم گاما (‪)γ‬‬ ‫نامیده می شوند‪.‬‬ ‫نوکلئوزید آدنوزین می تواند به آدنوزین منوفسفات(‪ ، )AMP‬آدنوزین دی فسفات ( ‪ )ADP‬و‬ ‫ ‬ ‫آدنوزین تری فسفات ) ‪) ATP‬تبدیل شود‪.‬‬ ‫نوکلئوتیدها عالوه بر این که واحدهای اسیدهای نوکلئیک هستند‪ ،‬در تامین انرژی الزم برای‬ ‫ ‬ ‫فرایندهای زیستی مانند ‪ ATP‬و ‪ GTP‬و همچنین اعمال دیگر نیز نقش دارند‪.‬‬  ‫دو نوع اسید نوکلئیک در سلول وجود دارد‪:‬‬ ‫ ‬ ‫ریبونوکلئیک اسید ) ‪)RNA‬که واحدهای آن ریبونوکلئوتید بوده و قند ریبوز دارند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫دارای چهار باز آدنین‪ ،‬گوانین‪ ،‬سیتوزین و یوراسیل هستند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫در هسته و سیتو پالسم وجود دارند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫داکسی ریبونوکلئیک اسید) ‪(DNA‬که تک واحدهای آن داکسی نوکلئوتید بوده و قند داکسی‬ ‫ ‬ ‫ریبوز دارند‪.‬‬ ‫در ‪ DNA‬چهار باز آدنین‪ ،‬گوانین‪ ،‬سیتوزین و تیمین وجود دارد‪.‬‬ ‫ ‬ ‫بخش عمده آنها در هسته سلول بوده و مقدار کمی از آنها در میتوکندری و کلروپالست است‪.‬‬ ‫ ‬  ‫در اسیدهای نوکلئیک‪ ،‬اتصال‬ ‫ ‬ ‫نوکلئوتیدها از طریق پیوند بین گروه‬ ‫فسفات متصل به کربن’ ‪ 5‬قند یک‬ ‫نوکلئوتید و گروه هیدروکسیل متصل به‬ ‫کربن’ ‪ 3‬قند نوکلئوتید مجاور در یک‬ ‫رشته انجام می شود‪.‬‬ ‫ضمن ایجاد این پیوند‪ ،‬آب آزاد شده و به پیوند به وجود آمده بین دو نوکلئوتید پیوند فسفو دی استری می گویند‪.‬‬ ‫از اتصال نوکلئوتیدهای متعدد‪ ،‬زنجیره های کوتاه‬ ‫یا بلند اسیدهای نوکلئیک تشکیل می گردند که به‬ ‫ترتیب الیگو نوکلئوتید و پلی نوکلئوتید نامیده می‬ ‫شوند‪.‬‬  ‫ساختار کروموزوم ها‬ ‫ماده وراثتی در هسته سلول به شکل کروموزوم‬ ‫ ‬ ‫سازماندهی شده است‪.‬‬ ‫کروموزوم ها از کروماتین تشکیل شده است‪.‬‬ ‫ ‬ ‫کروماتین از ‪ DNA‬و پروتئین ساخته شده است‪.‬‬ ‫ ‬ ‫‪ DNA‬مولکول بسیار طویلى است که دو رشته دارد‪.‬این دو رشته مانند دو رشته یک زیپ به‬ ‫ ‬ ‫هم متصل شده اند‪.‬در هر رشته‪ ،‬هزارها نوکلئوتید وجود دارد‪.‬‬ ‫ترتیب قرار گرفتن نوکلئوتیدها در ساختار ‪DNA‬به شکلی است که همیشه ‪ A‬در مقابل ‪T‬و‬ ‫ ‬ ‫‪ C‬در مقابل ‪ G‬قرار میگیرد (رابطه مکملی بین نوکلئوتیدها) ‪.‬‬ ‫معموال مقدار ‪ A‬با ‪ T‬و مقدار ‪ G‬با ‪ C‬برابر است‪.‬‬ ‫ ‬  ‫طول مولکول های ‪RNA‬بسیار متنوع و معموال کوتاه تر از ‪ DNA‬است‪.‬‬ ‫ ‬ ‫در سلولها انواع مختلف ‪RNA‬وجود دارند که سه نوع اصلی آنها ‪RNA‬پیک )‪RNA ،)mRNA‬ناقل‬ ‫ ‬ ‫( ‪ )tRNA‬و ‪RNA‬ریبوزومی( ‪ (rRNA‬است‪.‬‬ ‫این ‪RNA‬ها در انتقال اطالعات ژنتیکی از ‪ DNA‬به پروتئین نقش دارند‪.‬‬ ‫ ‬  ‫همانند سازی ‪DNA‬‬ ‫به هنگام همانند سازی‪ ،‬آنزیم هلیکاز دو رشته مولکول ‪ DNA‬را از هم باز کرده و در مقابل هر‬ ‫ ‬ ‫رشته‪ ،‬رشته جدیدی ساخته میشود‬ ‫در این روش با استفاده از نوکلئوتیدهای آزاد که در سیتوپالسم وجود دارند‪ ،‬در مقابل ‪ ، A‬باز ‪T‬‬ ‫ ‬ ‫و در مقابل ‪ C‬باز ‪ G‬قرار می گیرد‪.‬چون هر ‪ DNA‬دختر یک رشته جدید و یک رشته ی‬ ‫قدیمی دارد‪ ،‬به این روش همانند سازی ‪ DNA‬نیمه حفظ شده می گویند‪.‬‬  ‫همانند سازی ‪DNA‬به کمک آنزیم ‪DNA‬پلی مراز انجام می شود که در طول ‪DNA‬حرکت کرده و‬ ‫ ‬ ‫نوکلئوتیدها را در مقابل نوکلئوتیدهای مکمل خود قرار میدهد‪.‬‬ ‫توانایی دیگر این آنزیم ویرایش کردن است به شکلی که اگر نوکلئوتیدی به شکل اشتباهی به ‪DNA‬‬ ‫ ‬ ‫دختر اضافه شود‪ ،‬یعنی مکمل نباشد‪ ،‬آنزیم ‪DNA‬پلی مراز نوکلئوتید غلط را جدا نموده و به جای آن‬ ‫نوکلئوتید درست را جایگزین می کند‪.‬‬ ‫اگر این اشتباه ها اصالح نشده و نوکلئوتید غلط در ‪DNA‬دختر باقی بماند‪ ،‬جهش ایجاد شده و به نسل‬ ‫ ‬ ‫بعد منتقل می شود که البته احتمال ایجاد این پدیده بسیار کم است‪.‬‬  ‫دو راهی همانند سازی‬ ‫در سلولهای یوکاریوتی‪ ،‬هر کروموزوم از یک رشته ‪ DNA‬طویل تشکیل شده که طول آن به قدری زیاد‬ ‫ ‬ ‫است که اگر همانند سازی از یک نقطه آن شروع شود تا به نقطه پایان برسد حدود ‪ 33‬روز زمان الزم‬ ‫دارد‪.‬‬ ‫به این دلیل همانند سازی در سلولهای یوکاریوتی در نقاط مختلف به نام حباب همانند سازی انجام‬ ‫ ‬ ‫میشود‪.‬‬ ‫در این نقاط دو راهی های همانند سازی تشکیل می شود‪.‬‬ ‫ ‬ ‫همانند سازی یک کروموزوم انسان‬ ‫ ‬ ‫حدود ‪ 8‬ساعت طول می کشد‪.‬‬ ‫در باکتری ها که پروکاریوت بوده و دارای ‪ DNA‬حلقوی هستند‪ ،‬معموال از یک نقطه خاص‪ ،‬دو‬ ‫ ‬ ‫عدد دو راهی همانند سازی در دو جهت مخالف هم تشکیل می شود که به تدریج از یکدیگر‬ ‫دور شده و در نقطه مقابل حلقه ‪ DNA‬به هم رسیده و دو مولکول حلقوی ‪ DNA‬تشکیل می‬ ‫شود‪.‬‬  ‫برخی عوامل مهم در همانند سازی ‪DNA‬‬ ‫آنزیم هلیکاز‪ :‬این آنزیم با استفاده از انرژی ‪،ATP‬پیوندهای هیدروژنی بین بازهای آلی را‬ ‫ ‬ ‫شکسته و پیچ خوردگی‪ -‬های دو رشته را باز میکند‪.‬‬ ‫آنزیم توپوایزومراز ‪ :‬که نوع خاصی از آن جیراز است‪ ،‬از لحاظ فضایی باعث سست شدن پیچ‬ ‫ ‬ ‫خوردگیهای مضاعف مولکول ‪DNA‬میشود‪.‬‬ ‫ظاهرا این آنزیم قبل و بعد از آنزیم هلیکاز عمل می کند‪.‬‬  ‫آنزیم اصلی ‪DNA‬پلی مراز ‪ DNA :‬پلی مرازها انواع متفاوتی دارند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫این نوع میتواند ‪ DNA‬دو رشته ای را با اضافه کردن نوکلئوتیدها در جهت’ ‪ 5‬به’ ‪3‬با سرعت‬ ‫ ‬ ‫باال ( حدود ‪ 1000‬نوکلئوتید در ثانیه) بسازد‪.‬‬ ‫فعالیت آن بعد از جدا شدن دو رشته در محل آغاز همانند سازی شروع می شود‪.‬‬ ‫ ‬ ‫آنزیم لیگاز ‪ :‬این آنزیم قطعات اکازاکی را به یکدیگر وصل می کند‪.‬قطعات اکازاکی رشته های‬ ‫ ‬ ‫‪DNA‬کوتاه و جدید ساخته شده از روی الگو هستند که در یوکاریوت ها از حدود ‪150‬‬ ‫نوکلئوتید ساخته می شوند‪.‬‬  ‫آنزیم ‪RNA‬پریماز ‪ :‬نوعی ‪RNA‬پلی مراز است که ‪RNA‬پرایمر تولید میکند‪.‬‬ ‫ ‬ ‫پس از ساخته شدن ‪DNA‬جدید از روی یک رشته از ‪ DNA‬اولیه‪ ،‬امکان ساخته شدن تک‬ ‫ ‬ ‫رشته جدید از روی رشته دیگر ‪ DNA‬وجود ندارد‪.‬‬ ‫‪ RNA‬پرایمر توسط آنزیم ‪RNA‬پریماز یا همان ‪RNA‬پلی مراز‪ ،‬ساخته شده و سبب آغاز‬ ‫ ‬ ‫سنتز رشته جدید ‪DNA‬توسط ‪DNA‬پلی مراز ‪ III‬میشود‪.‬این پرایمر بعدا توسط ‪DNA‬پلی‬ ‫مراز ‪ I‬جدا می شود‪.‬‬ ‫ آنزیم های ‪DNA‬پلی مراز ‪I‬و ‪ : II‬هر دو آنزیم بیشتر نقش ویرایشی دارند‪.‬پس‬ ‫از آنکه ‪ RNA‬پرایمر توسط ‪ RNase H‬جدا شد‪ ،‬نوع ‪ 1‬آنزیم ‪DNA‬پلی مراز‪،‬‬ ‫محل خالی ایجاد شده بین قطعات اکازاکی را پر کرده و نوکلئوتیدهای غلط را‬ ‫اصالح می کند‪.‬‬ ‫ نوع ‪ 2‬آنزیم ‪ DNA‬پلی مراز می تواند در همانند سازی ‪DNA‬شرکت کند ولی‬ ‫سرعت کمتری از نوع ‪ 2‬آن دارد‪.‬‬ ‫ ‬ ‫همچنین نقش ویرایشی در اصالح نوکلئوتیدهای اشتباه قرار داده شده را دارد‪.‬‬ ‫ پروتئین های متصل شونده به تک رشته ها ) ‪ : )SSB‬عملکرد این پروتئین ها‬ ‫محافظت از تک رشته ‪ DNA‬در مقابل نوکلئازها و ممانعت از تشکیل ساختار‬ ‫ثانویه یا لوپ در آن‪ ،‬جهت عملکرد صحیح سایر آنزیم ها است‪.‬‬