بیوشیمی ساختمانی
دید کلی
سلولها از بیومولکولهای متعددی ساخته شدهاند که هر کدام دارای وظایف منحصر به فردی هستند. بین ساختمان و عملکرد ماکرومولکولها ارتباط مستقیمی وجود دارد.
پروتئینهااز ترکیب
اسیدهای آمینهتشکیل شدهاند که بسته به توالی اسیدهای آمینه و پیوندهای شرکت کننده در ساختمان آنها به شکلهای مختلف دیده میشوند و وظایف مربوط بخود را انجام میدهند. بطور مشابه ، اعمال اختصاصی
پلیساکاریدها،
اسیدهای نوکلئیکو
لیپیدهارا میتوان به عنوان نمای مستقیمی از ساختمان شیمیایی آنها به همراه زیر واحدهای مونومری مشخص آنها درک نمود که به شکل پلیمرهای وظیفهدار دقیقی به یکدیگر متصل شدهاند.
برای هر کلاس مولکولها ، یک سلسله مراتب ساختمانی وجود دارد که در آن زیر واحدهایی با ساختمان مشخص توسط پیوندهایی با انعطاف پذیری محدود به یکدیگر متصل شده تا ماکرمولکولهایی ایجاد نماید که ساختمان سه بعدی آنها توسط واکنشهای متقابل ضعیف تعیین میگردد. سپس این ماکرومولکولها با یکدیگر واکنش نموده تا ساختمانهای سوپرامولکولی و اندامکهای سلولی را ایجاد نمایند که به
سلولامکان انجام اعمال متابولیکی متعدد را بدهند.
هیدراتهای کربن
هیدراتهای کربن از مولکولهای مهم حیاتی هستند که به شکل ذخایر انرژی ، سوخت ، واسطههای متابولیکی و همچنین در ساختار RNA ، DNA و دیواره سلولی باکتریها ، گیاهان و اسکلت خارجی
سخت پوستانیافت میشوند. همچنین به شکل متصل به
چربیهاو پروتئینها در سلول وجود دارند. هیدراتهای کربن در سه گروه عمده
،
و
، قرار میگیرند.
مونوساکاریدها آلدئید یا کتونهایی هستند که دارای دو یا چند گروه هدروکسیل میباشند. از مهمترین مونوساکاریدها میتوان به
گلوکز،
فروکتوزو
گالاکتوزاشاره کرد.
ساکارز،
لاکتوزو
مالتوزاز فراوانترین دیساکاریدها در طبیعت هستند. از پلیساکاریدهای مهم میتوان
گلیکوژن،
نشاستهو
سلولزرا نام برد. علاوه بر این قندها ،
مشتقات قندهانیز به صورت فراوان یافت میشوند.
لیپیدها
لیپیدها مولکولهای زیستی آلی و نامحلول در
آبهستند که در ساختمان
غشاهای سلولیشرکت دارند. همچنین ذخیره کننده و انتقال دهنده مواد سوختی متابولیسمی میباشند. به علاوه به شکل پوشش مخاط سطحی در بسیاری از موجودات عمل می کنند. و به عنوان جزئی از بخش سطحی سلول در شناسایی سلول ، ویژگی گونهای و خصوصیات ایمنی بافتها شرکت دارند. لیپیدها از ترکیب اسیدها چرب و الکلها ایجاد شدهاند. لیپیدها دو دسته هستند. لیپیدهای مرکب مانند
فسفولیپیدها،
اسفنگولیپیدها،
مومهاو لیپیدهای ساده مانند
تری گلیسریدها.
اسیدهای آمینه
آنالیز پروتئینها نشان داده است که پروتئینها اکثرا شامل 20 نوع
اسید آمینهاستاندارد هستند. به جز پرولین که گروه آمین آن از نوع ثانویه است سایر اسیدهای آمینه ، α- آمینواسید می باشند. اسیدهای آمینه به چند گروه
غیر قطبی،
آروماتیک،
قطبی بدون بارو
قطبی باردار، تقسیم بندی میشوند. اسیدهای آمینه علاوه بر شرکت در ساختمان پروتئینها به عنوان واسطههای واکنشهای متابولیسمی نیز فعالیت میکنند.
پپتیدها و پروتئینها
پلیمریزاسیون L - آلفا آمینواسیدها توسط
پیوندهای پپتیدی، اساس ساختمان پپتیدها و پرتئینها میباشد. پیوند پپتیدی یک اتصال
است. بسیاری از هورمونها و ناقلین عصبی یا
تنظیم کنندههای عصبیو برخی
آنتی بیوتیکهاساختار پپتیدی دارند. پروتئینها دارای 4 نوع ساختمان هستند که در هر ساختمان پیوندهای منحصر به فردی شرکت دارند.
پروتئینها را به دو گروه پروتئینهای ساده و ترکیبی تقسیم بندی میکنند. از پروتئینهای ساده میتوان به
فیبرینوژن،
میوزین،
اکتین،
کلاژنو
کراتیناشاره کرد. پروتئینهای ترکیبی علاوه بر زنجیره پلیپپتیدی حاوی یک بخش غیر پروتئینی هم هستند که
سیتوکرومها،
کاتالازها،
پراکسیدازهاو
هموگلوبینجزء این پروتئینها هستند که نقشهای کلیدی را در واکنشهای سلولی بر عهده دارند.
آنزیمها
بیشتر
آنزیمهاساختار پروتئینی دارند و باعث افزایش سرعت واکنشهای بیوشیمیایی به میزان 10
- 10
برابر در مقایسه با واکنشهایی میگردند که در غیاب آنزیم انجام میگیرند. اتصال سربسترا به آنزیم مستلزم مکمل بودن سوبسترا از نظر شکل فضایی و همچنین بار الکتریکی با مکان فعال آنزیم است. بر حسب ویژگی کاتالیز آنزیمی آنها را به 6 گروه اصلی
اکسیدوردوکتازها،
ترانسفرازها،
هیدرولازها،
لیازها،
ایزومرازهاو
لیگازها، طبقه بندی میکنند.
اسیدهای نوکلئیک
اسیدهای نوکلئیک شامل DNA و انوع RNAها میباشند. واحدهای مونومری DNA دزاکسی ریبونوکلئوتیدها هستند. نوکلئوتیدها در واکنشهایی شرکت میکنند که اعمال فیزیولوژیک بسیار متنوعی از قبیل سنتز پروتئین و اسید نوکلئیک ، واکنشهای زنجیرهای تنظیمی و انتقال سیگنال داخل سلولی و بین سلولی را شامل میشوند. مولکول DNA به عنوان واحد وراثتی محسوب میشود که از روی آن RNA که نسخه برداری شده و در ساختار
ریبوزومو
پروتئین سازی، استفاده میشود.
ویتامینها
ویتامینها ترکبات آلی غیر از کربوهیدراتها ، لیپیدها و پروتئینها هستند که در طبیعت توسط تک یاختهها ،
سلولهای گیاهیو سلولهای تعدادی از جانداران تکامل یاخته ساخته میشوند. چون سلولهای بدن انسان قادر به ساختن ویتامینها نیستند. نیاز بدن به ویتامین باید از
محیط زیستو به مقادیر لازم توسط مواد غذایی تامین گردد. ویتامینها بیشتر در ساختار کو آنزیمها شرکت میکنند.
ویتامینهادر دو گروه
ویتامینهای محلول چربی (A ، E ، K و D)و
ویتامینهای محلول در آب (B و C)قرار میگیرند.
ارتباط با سایر علوم
بیوشیمی ساختمانی با بسیاری از علوم از
بیوشیمی گیاهی،
بیوشیمی بالینی،
زیست شناسی سلولی،
ژنتیکو
فیزیولوژی گیاهیارتباط دارد.