Name: biomolecules and their tests
Uploaded: 2019-01-29T11:04:45.000Z
Duration: 6 min 26 s
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K12 Standards

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North Carolina K-12 Science Standard Course of Study

9-12

Biology

from-molecules-to-organisms-structures-and-processes

From Molecules to Organisms- Structures and Processes

LS.Bio.1.1

Macromolecules

거대분자가 무엇인지 아는 것은 영양소가 세포에서 어떻게 흡수되고 사용되는지 이해하는 데 중요한 단계입니다. 거대분자라는 용어는 단순히 큰 분자를 의미하며 탄수화물, 지질, 단백질 및 핵산의 네 가지 화합물을 나타냅니다. 이들 각각은 고유한 구조와 기능을 가지고 있습니다. 먼저 탄수화물에 대해 이야기해 보겠습니다. 
모든 탄수화물은 탄소, 수소 및 산소로 구성됩니다. 단순한 구조를 가진 것을 단당류 또는 당이라고 합니다. 단당류는 결합하여 다당류 또는 전분이라고 하는 더 복잡한 탄수화물 사슬을 형성할 수 있습니다. 전분의 정상적인 형태는 고분자 사슬의 결합 각도 때문에 코일 스프링과 유사합니다. 
다음으로 논의할 고분자 유형은 단백질입니다. 단백질은 아미노산 사슬, 즉 유기 화합물로 구성되어 있으며, 각 아미노산의 한쪽 끝에는 아미노산 그룹 또는 N-말단이 있고 다른 쪽 끝에는 카르복실기 또는 C-말단이 있습니다. 20개의 표준 아미노산이 있으며 모두 유사한 염기 구조를 가지고 있지만 각각 R-그룹으로 알려진 고유한 측쇄를 가지고 있습니다. 서로 다른 아미노산이 서로 연결되어 펩타이드 결합으로 연결된 사슬을 형성하고 단백질을 생성할 수 있습니다. 
우리가 조사할 거대분자의 마지막 부류는 지질입니다. 가장 일반적인 유형의 지질은 지방이며, 3개의 지방산 사슬에 연결된 글리세롤 분자로 구성되어 있기 때문에 트리글리세리드라고도 합니다. 
이제 실험실 환경에서 이러한 거대분자를 감지하는 방법에 대해 이야기해 보겠습니다. 베네딕트 시약은 일반적으로 단당류를 검출하는 데 사용됩니다. 베네딕트 시약은 황산구리 형태의 구리 이온을 함유하고 있기 때문에 일반적으로 파란색입니다. 이 금속염은 산화제의 한 예입니다. 포도당과 같은 반구기를 포함하는 단당류는 환원당으로 간주됩니다. 수용액에서 반구형 그룹을 가진 단당류는 반응성 알데히드를 갖는 고리 사슬 형태와 개방 사슬 형태로 존재합니다. 이 알데히드에서 전자는 구리 II 이온으로 전달됩니다. 이것은 구리 II 이온을 구리 I 이온으로 환원시키고 환원당을 산화시킵니다. 구리 I 이온은 녹이 슬어 빨간색인 것으로 보이기 때문에 용액의 색이 변하기 시작합니다. 소량의 단당류가 있으면 용액이 녹색으로 바뀝니다. 단당류의 농도가 높을수록 더 많은 구리가 감소하고 용액의 색이 더 극적으로 변하여 결국 붉은 주황색이 됩니다.
전분은 일반적으로 황갈색의 요오드 지표로 검출할 수 있습니다. 이 지표에는 I-3 음성, I-5 음성 및 I-7 음성과 같은 다양한 폴리요오드화물 음이온 종이 포함되어 있습니다. 각 음이온에서 음전하를 띤 요오드는 전하 공여체로 작용하고 중성 요오드는 전하 수용체로 작용합니다. 이것은 전하 전달 복합체이며 이러한 복합체의 전자는 빛으로 쉽게 여기되어 더 높은 에너지 수준으로 올라갑니다. 빛은 그 과정에서 흡수되고 그 보색은 사람의 눈으로 볼 수 있습니다. 이 용액에서 다른 종의 흡수는 황갈색을 띠는 것입니다. 전분이 첨가되면 폴리요오드화물 음이온과 함께 새로운 전하 전달 복합체를 형성합니다. 전분은 전하 공여체 역할을 하고 폴리요오드화물은 수용체 역할을 합니다. 반응의 세부 사항은 알려져 있지 않지만 요오드와 전분이 결합하여 무한 폴리요오드화물 단일중합체를 형성하는 것으로 생각됩니다. 이 복합체는 다른 파장의 빛을 흡수하여 용액의 색상을 진한 파란색으로 바꿉니다.
단백질은 구리 이온을 포함하지만 펩타이드 결합에서 발견되는 질소에 결합하여 킬레이트 복합체를 형성하는 파란색 용액인 Biuret's Reagent를 사용하여 검출할 수 있습니다. 3-4개의 펩타이드 결합을 포함하는 킬레이트 복합체는 용액의 색상을 변화시키는 보라색을 생성합니다. 색상의 강도는 펩타이드 결합 농도와 직접적인 관련이 있습니다. 농도가 높을수록 보라색이 더 강해집니다. 
마지막으로, Sudan IV 테스트를 사용하여 용액에서 지질을 검출할 수 있습니다. 수단 IV는 물에 용해되지 않는 염료이지만 지질에는 용해되므로 지질이 함유 된 용액에 첨가하면 빨간색으로 염색됩니다. 
이 실험실에서는 4개의 서로 다른 지시 시약을 사용하여 제공된 미스터리 용액에 어떤 거대분자가 있는지 결정합니다.

고분자

<h4>생체 분자</h4>
유기체는 이러한 분자의 화학적 구조와 특성에 따라 달라지는 수많은 기능을 가진 다양한 유기 분자를 포함하고 있습니다. 모든 유기 분자는 탄소 골격과 수소 원자를 포함합니다. 탄소 원자는 크기, 모양 및 복잡성에 이르는 다양한 유기 분자의 형성에 중심이됩니다. 반면에 무기 분자는 일반적으로 더 단순한 구조를 가지고 있습니다. 유리 탄소 원자의 가장 바깥쪽 껍질은 8개의 전자를 수용할 수 있지만 4개의 전자만 차지하므로 4개의 공유 결합을 형성하고 최대 4개의 원자와 결합할 수 있습니다. 또는 이중 또는 삼중 결합을 형성하여 더 적은 수의 원자로 결합할 수도 있습니다. 탄소 원자의 이러한 다양성은 유기 분자가 사슬, 가지, 고리와 같은 복잡한 구조를 나타낼 수 있도록 합니다.
유기체에서 자연적으로 발생하는 유기 분자를 생체 분자라고 합니다. 탄소와 수소 외에도 생체 분자에는 산소, 질소, 인 및 황과 같은 다른 원소도 포함되어 있습니다. 일반적으로 더 작은 단위의 생체 분자가 반복적인 순서로 모여 더 큰 생체 분자를 형성합니다. 이러한 생체 분자의 이러한 작은 모듈식 단위를 단량체라고 합니다. 두 개의 단량체는 일반적으로 탈수 합성으로 알려진 과정을 통해 서로 결합하여 이량체를 형성하는데, 이는 단순히 한 단량체에서 수소 원자를 제거하고 다른 단량체에서 수산기(OH-) 이온을 제거하여 두 단량체를 공유 결합으로 연결하면서 배출할 물 분자를 만드는 것입니다. 이 과정의 반대를 가수분해라고 하며, 분자는 원래 단량체로 다시 분리되어 물 분자가 한 단량체에 수소 원자를 제공하고 다른 단량체에는 수산기 이온을 제공합니다. 많은 단량체는 탈수에 의해 함께 부착되어 폴리머를 형성할 수 있습니다. 때로는 서로 다른 고분자가 함께 모여 생물학적 거대분자로 알려진 훨씬 더 크고 복잡한 분자를 형성할 수 있습니다.
생체 분자는 그것을 구성하는 원소와 살아있는 유기체 내부의 구조 및 기능에 따라 분류됩니다. 거의 모든 생체 분자는 탄수화물, 지질, 단백질 및 핵산의 네 가지 일반적인 범주 중 하나로 분류할 수 있습니다.
<h4>탄수화물</h4>
탄수화물은 단순히 "탄소수"를 의미하는데, 이 분자는 탄소, 수소 및 산소 원자로 대략 1:2:1의 비율로 구성되어 있기 때문입니다. 탄수화물 단량체는 단당류(monosaccharide)로 알려져 있으며, 단당류(simple sugars)라고도 합니다. 포도당(C6H12O6)은 살아있는 유기체에서 가장 흔한 단당류이며 많은 다당류의 하위 단위입니다. 수많은 유기체는 또한 포도당과 화학식은 같지만 과당 및 갈락토스와 같이 약간 다른 구조를 가진 다른 6탄소 단당류를 합성합니다. 두 개의 단당류가 함께 연결되면 이당류를 형성합니다. 예를 들어, 자당은 포도당과 과당으로 구성되는 반면 유당에는 포도당과 갈락토스가 포함되어 있습니다. 이러한 단당류와 이당류는 살아있는 유기체의 단기 에너지 저장에 사용됩니다. 맥아당은 두 개의 포도당 분자로 구성된 또 다른 이당류이며 일반적으로 전분 및 글리코겐과 같은 다당류 사슬이 소화 중에 분해될 때 형성됩니다. 전분은 식물에서 에너지 저장 분자 역할을 하는 다당류이며 아밀로스와 아밀로펙틴의 두 가지 유형의 포도당 중합체로 구성됩니다. 아밀로스는 전분의 10-20%를 구성하며 포도당의 나선형 중합체입니다. 아밀로펙틴은 전분의 대부분을 구성하며 포도당의 분지 중합체입니다. 글리코겐은 전분과 거의 동일하지만 동물의 간과 근육 조직에서 합성, 저장 및 사용됩니다.
탄수화물은 에너지 저장 역할을 하는 것 외에도 유기체에서 다른 기능도 합니다. 5탄소 단당류인 리보오스(ribose)와 데옥시리보오스(deoxyribose)는 핵산 구조에 통합되어 있으며 모든 살아있는 세포에 존재합니다. 또한, 포도당으로 구성된 긴 고분자인 다당류 셀룰로오스는 식물에서 단단한 구조 물질로 작용합니다. 인간은 음식에서 셀룰로오스를 분해하는 소화 효소가 없는데, 이를 식이 섬유라고도 합니다. 그러나 식이섬유를 섭취하면 건강한 장내 세균총을 유지하는 데 도움이 되며, 이는 다시 소화계 및 면역계 건강에 기여합니다1. 식물과 마찬가지로 일부 동물과 곰팡이는 또 다른 다당류인 키틴을 구조 분자로 사용합니다. 절지동물은 키틴을 사용하여 외골격을 만들고 유지하는 반면, 곰팡이는 강성을 유지하기 위해 키틴을 세포벽에 통합합니다.
<h4>지질</h4>
생물학적 거대분자의 두 번째 부류는 지방, 기름 및 왁스를 포함하는 지질입니다. 지질은 거의 전체가 탄소와 수소 원자로 구성된 소수성 분자입니다. 종종 지질은 세 가지 주요 범주로 분류됩니다. 트리글리세리드, 인지질 및 스테로이드.
가장 일반적인 유형의 지질은 동물의 지방과 식물의 기름을 포함하는 트리글리세리드입니다. 트리글리세리드는 일반적으로 소화되지 않는 왁스를 제외하고는 일반적으로 장기 에너지 저장 분자 역할을 하며, 대신 식물과 동물 모두에서 방수 물질로 사용됩니다. 트리글리세리드는 글리세롤 분자에 연결된 포화 또는 불포화 상태일 수 있는 3개의 지방산 사슬을 포함합니다. 포화 지방산 사슬은 최대 수소 원자 수를 가진 선형 분자로, 사슬의 모든 탄소는 단일 결합을 통해 연결됩니다. 반면에, 불포화 지방산 사슬은 적어도 하나의 이중 결합의 존재로 인해 꼬임이 있습니다. 또한, 불포화 지방은 이중 결합 주변의 수소가 서로 반대되는 경우 "트랜스" 지방이 될 수 있습니다. 트랜스 지방은 자연적으로 발생하지만 수소가 함유된 포화 식물성 기름의 산업 생산 과정에서 생성됩니다. 포화 지방산과 마찬가지로 트랜스 지방은 상대적인 선형성으로 인해 매우 잘 쌓입니다. 그러나 트랜스 지방은 동맥 내벽을 손상시키고 소화 시 염증을 유발하는 등 인간의 심장 건강에 문제를 일으킵니다2.
인지질은 트리글리세리드와 유사하지만 지방산 사슬 중 하나는 인산염 함유 극성 그룹으로 대체됩니다. 따라서 인지질은 친수성 머리와 두 개의 소수성 지방산 꼬리를 가지고 있습니다. 인지질의 이러한 특성은 세포막 구조와 기능에 매우 중요합니다.
스테로이드는 다양한 작용기를 가진 융합된 탄소 고리로 구성된 지질입니다. 콜레스테롤은 세포막의 구성 요소이기도 한 스테로이드입니다. 또한 콜레스테롤은 에스트로겐 및 테스토스테론과 같은 성 호르몬을 포함한 다른 스테로이드를 합성하는 데 사용됩니다. 콜레스테롤은 세포막 구조와 호르몬 합성에 필수적이지만, 혈장 콜레스테롤 수치가 높으면 혈관 내부에 플라크가 축적되어 관상 동맥 질환을 유발하는 것과 관련이 있습니다3.
<h4>단백질</h4>
생물학적 거대분자의 세 번째 부류는 아미노산 사슬로 구성된 단백질입니다. 20가지 아미노산이 있으며, 모두 유사한 염기 구조를 가지고 있지만 각각 'R-그룹'이라는 고유한 곁사슬을 가지고 있습니다. 단일 아미노산은 아미노기(NH3+)인 N-말단 말단과 카르복실기(-COOH)인 C-말단 말단을 가지고 있습니다. 이 그룹은 펩타이드 결합으로 연결된 사슬에서 N-말단과 C-말단으로 함께 연결됩니다. 단백질은 효소, 호르몬, 구조 구성 요소 및 수송 분자로서 신체 기능을 유지하는 데 중요하며 근육 수축성, 면역 및 혈액 응고에 중요한 역할을 합니다. 그러나 단백질 구조와 기능에 문제가 발생할 수 있으며 이러한 문제는 종종 유전적입니다. 예를 들어, 정상적인 적혈구는 둥글지만, 겸상 적혈구 빈혈에 걸린 사람의 세포는 헤모글로빈 S라는 단백질의 돌연변이로 인해 소수성 영역이 노출된 곡선 모양을 가지고 있습니다. 이 모양은 산소를 운반하는 능력을 감소시키고 세포가 혈관에 갇히게 만듭니다. 이것은 돌연변이를 가진 사람에게 많은 해로운 증상을 초래하며, 겸상 세포 유전자의 두 사본을 물려받은 사람들은 종종 겸상 세포의 산소 운반 능력 감소로 인해 나쁜 영향을 받거나 심지어 사망할 수도 있습니다. 반전으로, 유전자 사본이 하나뿐인 사람들은 말라리아 감염에 저항력이 있기 때문에 말라리아 감염률이 높은 국가에서 말라리아가 전염되고 지속될 수 있었다4.
<h4>핵산</h4>
생물학적 거대분자의 네 번째 부류는 핵산(nucleic acid)인데, 핵산은 뉴클레오티드(nucleotides)로 알려진 단량체로 구성되어 있습니다. 이 단량체는 인산기, 리보오스 설탕 및 질소 염기의 세 부분으로 구성됩니다. 뉴클레오티드는 질소 염기와 그들이 함유하는 리보스의 유형에 따라 서로 다릅니다. 단일 뉴클레오티드는 일반적으로 세포 내부에서 에너지 운반체로 작용할 뿐만 아니라 전령 분자로 기능합니다. 그러나 디옥시리보핵산(DNA) 또는 리보핵산(RNA)과 같은 뉴클레오티드 고분자 또는 핵산은 세포 산물을 구성하기 위한 유전 정보를 포함하는 유전 분자입니다.
<h4>거대분자 검출</h4>
식품 또는 기타 물질의 생물학적 거대분자는 특정 화학적 특성을 사용하여 감지할 수 있습니다. 예를 들어, 단당류는 다른 화합물을 환원시킬 수 있는 유리 알데히드(-CHO) 또는 케톤(-C=O) 기를 가지고 있는데, 이는 다른 분자가 전자를 잃게 하는 물질임을 의미하므로 단당류는 환원당으로도 알려져 있습니다. 이 속성은 베네딕트 시약(Benedict's reagent)이라고 하는 지표로 단당류의 존재를 감지하는 데 사용됩니다. 이 지표는 용액 색상이 파란색에서 적주황색으로 변하는 것과 같이 단당류에 의해 환원되는 구리 이온 (Cu2+)을 포함하지만, 색상의 강도는 환원당의 원래 농도에 따라 다릅니다. 따라서 녹색이 관찰된다는 것은 용액에 소량의 환원당만 존재한다는 것을 의미합니다. 전분의 아밀로스는 고분자 사슬의 결합 각도 때문에 코일 구조로 존재합니다. 요오드 지시약인 요오드-요오드화칼륨(IKI)은 이러한 코일 분자와 반응하여 용액을 짙은 청흑색으로 바꾸어 아밀로스의 존재를 나타냅니다. 그러나 전분 아밀로스가 없으면 반응이 일어나지 않고 용액은 황갈색으로 유지됩니다. 수단 IV 검사는 지질의 존재 여부를 검사하기 위해 수행됩니다. 이 염료는 친유성이며 지질이 존재할 때 용해되므로 지질이 있는 경우 붉은 색이 유지됩니다. 단백질의 존재를 나타내는 지표인 Biuret의 시약에는 펩타이드 결합과 반응하여 용액을 파란색에서 짙은 보라색으로 바꾸는 구리 이온(Cu2+)이 포함되어 있습니다. 이 시약은 예상되는 보라색을 생성하기 위해 충분한 수의 이러한 펩타이드 결합과 반응해야 하므로 아미노산 사슬이 충분히 길지 않으면 분홍빛이 도는 색이 나타납니다.
<h4>참조</h4>
<ol class="참조">
	<li>Rasnik K. Singh, Hsin-Wen Chang, Di Yan, Kristina M. Lee, Derya Ucmak, Kirsten Wong, Michael Abrouk, Benjamin Farahnik, Mio Nakamura, Tian Hao Zhu, Tina Bhutani, Wilson Liao. 식단이 장내 마이크로바이옴에 미치는 영향과 인간 건강에 미치는 영향. J Transl 메드. 2017, Vol. 15, 73 doi: 10.1186/s12967-017-1175-y.</li>
	<li>시리 타리노 PW, 썬 Q, 후 FB, 크라우스 RM. 포화 지방과 심혈관 질환의 연관성을 평가하는 전향적 코호트 연구의 메타 분석. 암 J 클린 너트. 2010년, Vol. 91, 3 (535-46).</li>
	<li>조셉 L. 골드스타인, 마이클 S. 브라운. 콜레스테롤과 관상동맥의 세기: 플라크에서 유전자, 스타틴까지. 세포. 2015년, Vol. 161, 1 (161-72).</li>
	<li>마이클 아이두, 다이앤 J 테를로우, 마가렛 S 콜자크, 피터 D 맥엘로이, 페이코 오 테르 쿠일레, 사이먼 카리우키, 버나드 L 나흘렌, 알타프 랄, 벤카타찰람 우다야쿠마르. 말라리아 이환율 및 사망률에 대한 겸상 세포 유전자의 보호 효과. 랜 싯. 2002년, Vol. 359, 9314 (1311-1312).</li>
</ol>

생체 분자
유기체는 이들의 화학 구조와 특성에 의존하는 수많은 기능을 가진 다양한 유기 분자를 포함합니다 ...

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biomolecules and their tests

Biomolecules are the organic molecules that living things use for structure, energy, and heredity. They all have a carbon backbone and hydrogen atoms, and carbon can form four covalent bonds. That bonding flexibility lets carbon build chains, branches, rings, and other complex shapes. Biomolecules also commonly include oxygen, nitrogen, phosphorus, and sulfur.

Small building blocks join together to make larger molecules. These units are called monomers. Two monomers can form a dimer through dehydration synthesis, which removes a hydrogen atom from one monomer and a hydroxyl group from the other. This releases water and creates a covalent bond. The reverse reaction is hydrolysis, where water helps split the molecule back into its original monomers. Many monomers can link into polymers, and different polymers can combine into biological macromolecules. Most biomolecules fall into four main groups: carbohydrates, lipids, proteins, and nucleic acids.

Carbohydrates are often called carbon water because they contain carbon, hydrogen, and oxygen in about a 1:2:1 ratio. Their monomers are monosaccharides, or simple sugars. Glucose is the most common monosaccharide in living organisms, and fructose and galactose are other six-carbon sugars with the same formula but different structures. When two monosaccharides join, they form disaccharides such as sucrose, lactose, and maltose. These sugars support short-term energy storage.

Larger carbohydrate polymers also have important jobs. Starch stores energy in plants and includes amylose and amylopectin. Amylose makes up about 10-20% of starch and forms a helical chain, while amylopectin is the main branched form. Glycogen is very similar to starch, but animals store and use it in liver and muscle tissue. Ribose and deoxyribose are five-carbon sugars found in nucleic acids. Cellulose is a rigid plant polymer made of glucose, and humans cannot digest it because they do not have the right enzymes. Even so, dietary fiber helps support healthy gut flora. Chitin is another structural polysaccharide. Arthropods use it in exoskeletons, and fungi use it in cell walls.

Lipids include fats, oils, and waxes. They are hydrophobic, which means they do not mix well with water, and they are made mostly of carbon and hydrogen. The main lipid groups are triglycerides, phospholipids, and steroids. Triglycerides contain glycerol and three fatty acid chains. They usually serve as long-term energy storage, while waxes act as waterproofing substances in plants and animals. Fatty acid chains can be saturated or unsaturated. Saturated chains are straight and have only single bonds. Unsaturated chains contain at least one double bond and have kinks. Some unsaturated fats are trans fats, which can form during industrial hydrogenation of vegetable oils. These fats stack well, but they can damage artery linings and promote inflammation. Phospholipids have a polar phosphate head and two hydrophobic tails. This structure helps form cell membranes. Steroids are fused carbon-ring lipids. Cholesterol is one steroid found in cell membranes, and it is also used to make sex hormones such as estrogen and testosterone. However, high plasma cholesterol can contribute to plaque buildup and coronary disease.

Proteins are chains of amino acids. There are 20 common amino acids, and each has the same basic structure plus a unique R-group, or side chain. Each amino acid has an N-terminal amino group and a C-terminal carboxyl group. Amino acids join from N-terminal to C-terminal through peptide bonds. Proteins work as enzymes, hormones, structural materials, and transport molecules. They also help with muscle contraction, immunity, and blood clotting. Protein changes can cause disease. In sickle cell anemia, a mutation in hemoglobin S changes red blood cell shape and exposes a hydrophobic region. This lowers oxygen transport and can make cells stick in blood vessels. People with two copies of the sickle cell gene can be severely affected. People with one copy are more resistant to malaria, which helps explain why the gene remains common in areas with malaria.

Nucleic acids store and pass on genetic information. Their monomers are nucleotides, each made of a phosphate group, a ribose sugar, and a nitrogen base. Nucleotides differ by their bases and by the type of sugar they contain. Single nucleotides can act as energy carriers and messenger molecules inside cells. Polymer forms of nucleotides include DNA and RNA, which contain the instructions used to build cellular products.

Biomolecules can be detected by using their chemical properties. Benedict’s reagent tests for reducing sugars, which are monosaccharides with free aldehyde or ketone groups that can reduce other compounds. Copper ions in the reagent change from blue to reddish orange, and a green color shows only a small amount of reducing sugar. IKI, or iodine-potassium iodide, tests for amylose in starch and turns dark bluish-black when amylose is present. If amylose is absent, the solution stays yellowish-brown. Sudan IV tests for lipids and leaves a red color when lipids are present. Biuret’s reagent tests for proteins by reacting with peptide bonds and changing from blue to dark violet. If the amino acid chain is too short, the color may appear pink instead of violet.

Biomolecules and Their Tests

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Scientific Method Steps and Controls

The scientific method gives scientists a way to solve problems and explain natural events. Its development grew alongside new ideas in science during the European Renaissance. Thinkers such as Francis Bacon, Galileo, and Isaac Newton helped formalize the process. Although the method has changed over time, much of its basic framework is still used today. The process begins with observation and a clear question. A scientist first notices a natural phenomenon and then asks why it happens. This...

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macromolecules

Biomolecules are the organic molecules that living things use for structure, energy, and heredity. They all have a carbon backbone and hydrogen atoms, and carbon can form four covalent bonds. That bonding flexibility lets carbon build chains, branches, rings, and other complex shapes. Biomolecules also commonly include oxygen, nitrogen, phosphorus, and sulfur. Small building blocks join together to make larger molecules. These units are called monomers. Two monomers can form a dimer through...

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Learn how carbohydrates, lipids, proteins, and nucleic acids are built, what they do, and how common lab tests identify them.

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The turnover number of an enzyme is the maximum number of substrate molecules it can transform per unit time. Turnover numbers for most enzymes range from ...

Catalytically Perfect Enzymes

The theory of catalytically perfect enzymes was first proposed by W.J. Albery and J. R. Knowles in 1976. These enzymes catalyze biochemical reactions at ...

introduction-to-mechanisms-of-enzyme-catalysis

Introduction to Mechanisms of Enzyme Catalysis

For many years, scientists thought that enzyme-substrate binding took place in a simple &#34;lock-and-key&#34; fashion. This model stated that the enzyme ...

Ligand Binding and Linkage

Cooperative Allosteric Transitions

Ribozymes

Carry out investigations to illustrate how enzymes act as catalysts for biochemical reactions and how environmental factors affect enzyme activity.

LS.Bio.1.2

What are Cells?

Cells are the smallest and basic units of life, whether it is a single cell that forms the entire organism, e.g., in a bacterium or trillions of them, ...

Cell Size

Cell sizes vary widely among and within organisms. Bacterial cells range between 1-10 micrometers (&#x3BC;m)and are considerably smaller than most ...

Eukaryotic Compartmentalization

One of the distinguishing features of eukaryotic cells is that they contain membrane-bound organelles, such as the nucleus and mitochondria, that carry ...

Prokaryotic Cells

Prokaryotes are small unicellular organisms that include the domains&#x2014;Archaea and Bacteria. Bacteria include many common organisms, such as ...

Cytoplasm

The cytoplasm consists of organelles and a framework of protein scaffolds called the cytoskeleton suspended in an aqueous solution, the cytosol. The ...

The Nucleus

The nucleus is a membrane-bound organelle that acts as a control center in a eukaryotic cell. It contains chromosomal DNA, which controls gene expression ...

Endoplasmic Reticulum

Endoplasmic ReticulumThe endoplasmic reticulum (ER) is an extensive network of membranous sacs and tubules in eukaryotic cells, continuous with the outer ...

Ribosomes

Ribosomes translate genetic information encoded by messenger RNA (mRNA) into proteins. Both prokaryotic and eukaryotic cells have ribosomes. Cells that ...

Golgi Apparatus

As they leave the Endoplasmic Reticulum (ER), properly folded and assembled proteins are selectively packaged into vesicles. These vesicles are ...

Lysosomes

Lysosomes are membrane-enclosed spherical sacs derived from the Golgi apparatus. The most important function of the lysosome is degrading macromolecules ...

Peroxisomes

Peroxisomes and mitochondria are two important oxygen-utilizing organelles in eukaryotic cells. Mitochondria carry out cellular respiration&#x2014;the ...

Introduction to the Cytoskeleton

Overview of the Cytoskeleton
The cytoskeleton is a network of protein filaments present within the cell, having three distinct filaments ...

Introduction to Actin

Actin is a highly conserved cytoskeletal protein found abundantly in eukaryotic cells. It constitutes 10% weight of the total cellular protein in muscle ...

Cell Structure

Background
Cells represent the most basic biological units of all organisms, whether it be simple, single-celled organisms like bacteria, or large, ...

overview-of-myosin-structure-and-function

Overview of Myosin Structure and Function

Myosins are a family of molecular motor proteins, first identified in the skeletal muscles, where they are responsible for muscle contraction. Along with ...

Visualizing Onion and Cheek Cells
ExpandImmediately before the experiment, wash and peel onion bulbs for the class.
Remove the entire brown outer skin and ...

Microtubules

Microtubules are the thickest cytoskeletal filaments with a diameter of 25 nm. In prokaryotic organisms, microtubules are commonly found in locomotory ...

The Structure of Intermediate Filaments

The intermediate filaments are one of three widely studied cytoskeletal filaments. They are so named as their diameter (10 nm) is in between that of ...

Types of Intermediate Filaments

The intermediate filaments are an essential component of the cytoskeleton. Presently six types of intermediate filament have been identified. Type I and ...

Gap Junctions

Multicellular organisms employ a variety of ways for cells to communicate with each other. Gap junctions are specialized proteins that form pores between ...

The Extracellular Matrix

In order to maintain tissue organization, many animal cells are surrounded by structural molecules that make up the extracellular matrix (ECM). Together, ...

Tissues

Cells with similar structure and function are grouped into tissues. A group of tissues with a specialized function is called an organ. There are four main ...

Plant Cell Wall

The plant cell wall gives plant cells shape, support, and protection. As a cell matures, its cell wall specializes according to the cell type. For ...

Plasmodesmata

The organs in a multicellular organism&#x2019;s body are made up of tissues formed by cells. To work together cohesively, cells must communicate. One way ...

Use models to explain how the structure of organelles determines its function and supports overall cell processes.

LS.Bio.1.3

Cells are the smallest and basic units of life, whether it is a single cell that forms the entire organism, e.g., in a bacterium, or trillions of them, ...

the-tree-of-life-bacteria-archaea-and-eukaryotes

The Tree of Life - Bacteria, Archaea, and Eukaryotes

Prokaryotes are small unicellular organisms that include the domains &#8212; Archaea and Bacteria. Bacteria include many common microorganisms, such as ...

Prokaryotic vs. Eukaryotic Cells

Prokaryotic and eukaryotic cells represent two fundamental types of cellular organization, differing significantly in structure, complexity, and function. ...

Construct explanations to compare prokaryotic and eukaryotic cells in terms of structures and degree of complexity.

LS.Bio.1.4

The DNA Helix

Deoxyribonucleic acid, or DNA, is the genetic material responsible for passing traits from generation to generation in all organisms and most viruses. DNA ...

The Central Dogma

The central dogma explains the flow of genetic information from DNA nucleotides to the amino acid sequence of proteins.
RNA is the Missing Link Between ...

What is Gene Expression?

A gene is a stretch of DNA that serves as the blueprint for functional RNAs and proteins. Since DNA is comprised&#160; of nucleotides and proteins are ...

RNA Structure

The basic structure of RNA consists of a string of ribonucleotides attached by phosphodiester bonds. Although most RNA is single-stranded, it can form ...

Types of RNA

Three main types of RNA are involved in protein synthesis: messenger RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA), and ribosomal RNA (rRNA). These RNAs perform diverse ...

Transcription

Transcription is the synthesis of RNA from a DNA sequence by RNA polymerase. It is the first step in producing a protein from a gene sequence. ...

Bacterial RNA Polymerase

Eukaryotic RNA Polymerases

General Transcription Factors

Tissue-specific transcription factors contribute to diverse cellular functions in mammals. For example, the gene for beta globin, a major component of ...

RNA Polymerase II Accessory Proteins

Transcription Elongation Factors

Alternative RNA Splicing

Nuclear Export of mRNA

Construct an explanation to summarize how DNA and RNA direct the synthesis of proteins.

LS.Bio.1.5

Analyze how the relationship between structure and function supports life processes within organisms.

Biomolecules and Their Tests

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