Skip to main content
Global

7: Microbial Biokemia

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    174875

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Dunia inakadiriwa kuwa na umri wa miaka bilioni 4.6, lakini kwa miaka bilioni 2 ya kwanza, anga ilikosa oksijeni, bila ambayo dunia haikuweza kuunga mkono maisha kama tunavyoijua. Nadharia moja kuhusu jinsi maisha yalivyojitokeza duniani inahusisha dhana ya “supu ya kwanza.” Wazo hili linapendekeza kwamba maisha yalianza katika mwili wa maji wakati metali na gesi kutoka angahewa pamoja na chanzo cha nishati, kama vile umeme au mwanga wa ultraviolet, kuunda misombo ya kaboni ambayo ni vitalu vya ujenzi wa kemikali vya maisha. Mwaka wa 1952, Stanley Miller (1930—2007), mwanafunzi aliyehitimu katika Chuo Kikuu cha Chicago, na profesa wake Harold Urey (1893—1981), walianza kuthibitisha nadharia tete hii katika jaribio la sasa maarufu. Miller na Urey waliunganisha kile walichokiamini kuwa sehemu kubwa za angahewa mapema ya dunia—maji (H 2 O), methane (CH 4), hidrojeni (H 2), na amonia (NH 3) -na kuzifunga katika chupa tasa. Kisha, waliwaka chupa ili kuzalisha mvuke wa maji na kupitisha cheche za umeme kupitia mchanganyiko ili kuiga umeme katika anga (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Walipochambua yaliyomo ya chupa wiki moja baadaye, waligundua amino asidi, vitengo vya kimuundo vya protini-molekuli muhimu kwa kazi ya viumbe vyote.

    Mchoro wa majaribio ya Miller-Urey. Flask ya maji (kuiga bahari) ni joto. Hii imeunganishwa kupitia neli ya kioo katika kitanzi kilichofungwa kwa: pampu ya utupu, chupa iliyo na gesi (maji, methane, hidrojeni, amonia), na cheche ya umeme (kuiga umeme), na ya mwisho kwa condenser inayozidi maji. Maji kilichopozwa yana misombo ya kikaboni.
    Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Mwanasayansi Stanley Miller na Harold Urey alionyesha kuwa misombo ya kikaboni inaweza kuwa asili asili kutoka jambo isokaboni. Jaribio la Miller-Urey lililoonyeshwa hapa liliiga athari za umeme kwenye misombo ya kemikali iliyopatikana katika anga ya mapema ya dunia. Matokeo yaliyotokana na amino asidi, vitalu vya ujenzi wa kemikali. (mikopo: mabadiliko ya kazi na Courtney Harrington)

    • 7.1: Molekuli za kikab
      Biokemia ni nidhamu inayochunguza kemia ya maisha, na lengo lake ni kueleza umbo na kazi kulingana na kanuni za kemikali. Kemia ya kikaboni ni nidhamu iliyotolewa kwa utafiti wa kemia ya kaboni, ambayo ni msingi wa utafiti wa biomolecules na nidhamu ya biochemistry. Wote biokemia na kemia ya kikaboni hutegemea dhana za kemia ya jumla.
    • 7.2: Karodi
      Biomolecules nyingi zaidi duniani ni wanga. Kutokana na mtazamo wa kemikali, wanga kimsingi ni mchanganyiko wa kaboni na maji, na wengi wao wana formula ya kimapenzi (CHO), ambapo n ni idadi ya vitengo vya mara kwa mara. Mtazamo huu unawakilisha molekuli hizi tu kama minyororo ya atomi ya kaboni “hidrati” ambayo molekuli za maji zinaambatana na kila atomu ya kaboni, na kusababisha neno “wanga.
    • 7.3: Lipids
      Ingawa zinajumuisha hasa kaboni na hidrojeni, molekuli za lipid zinaweza pia kuwa na oksijeni, nitrojeni, sulfuri, na fosforasi. Lipids hutumikia madhumuni mengi na tofauti katika muundo na kazi za viumbe. Wanaweza kuwa chanzo cha virutubisho, fomu ya kuhifadhi kaboni, molekuli za kuhifadhi nishati, au vipengele vya miundo ya membrane na homoni. Lipids hujumuisha darasa pana la misombo mingi ya kemikali, ambayo ya kawaida hujadiliwa katika sehemu hii.
    • 7.4: Protini
      Amino asidi ni uwezo wa bonding pamoja katika kimsingi idadi yoyote, kujitoa molekuli ya kimsingi ukubwa wowote kwamba wamiliki safu mbalimbali ya mali ya kimwili na kemikali na kufanya kazi mbalimbali muhimu kwa viumbe wote. Molekuli inayotokana na asidi amino inaweza kufanya kazi kama vipengele miundo ya seli na vyombo subcellular, kama vyanzo vya virutubisho, kama atomi- na hifadhi ya nishati ya kuhifadhi, na kama aina kazi kama vile homoni, enzymes, receptors, na molekuli usafiri.
    • 7.5: Kutumia Biokemia kutambua microorganisms
      Utambulisho sahihi wa bakteria ni muhimu katika maabara ya kliniki kwa ajili ya uchunguzi na usimamizi wa magonjwa ya magonjwa, magonjwa, na sumu ya chakula inayosababishwa na kuzuka kwa bakteria. Katika sehemu hii, tutajadili mbinu chache zinazotumia sifa za biochemical kutambua microorganisms.
    • 7.E: Microbial Biokemia (Mazoezi)

    Thumbnail: tovuti ya kisheria ya enzyme ambayo kwa kawaida kumfunga substrate inaweza kumfunga kizuizi cha ushindani, kuzuia upatikanaji wa substrate. Dihydrofolate reductase imezuiliwa na methotrexate ambayo inazuia kumfunga substrate yake, folic acid. Kufungia tovuti katika bluu, kizuizi katika kijani, na substrate katika nyeusi (PDB: 4QI9). (CC NA 4.0; Thomas Shafee).