Makromolekule značilnosti, vrste, funkcije in primeri

The Makromolekule So velike molekule - na splošno več kot 1.000 atomov - ki jih tvori zveza strukturnih blokov ali manjših monomerov. V živih bitjih najdemo štiri vrste glavnih makromolekul: nukleinske kisline, lipide, ogljikove hidrate in beljakovine. Obstajajo tudi drugi sintetičnega izvora, kot je plastika.

Vsaka vrsta bioloških makromolk.

Vir: Pixabay.com

Kar zadeva njihovo funkcijo, ogljikovi hidrati in lipidi shranijo energijo, tako da celica izvaja svoje kemijske reakcije in se uporabljajo tudi kot strukturne komponente.

Beljakovine imajo tudi strukturne funkcije, poleg molekul s katalizo in transportno zmogljivostjo. Končno nukleinske kisline hranijo genetske informacije in sodelujejo v sintezi beljakovin.

Sintetične makromolekule sledijo isti strukturi biološkega: mnogi povezani monomeri, da tvorijo polimer. Primer tega sta polietilen in najlon. Sintetični polimeri se v industriji pogosto uporabljajo za proizvodnjo tkanin, plastike, izolatorjev itd.

[TOC]

Značilnosti

Velikost

Kot že ime pove, je ena od značilnosti makromolekul njihova velika velikost. Oblikovajo jih vsaj 1.000 atomov, združeni s kovalentnimi vezmi. V tej vrsti povezave atomi, ki sodelujejo v Union, delijo elektrone zadnje stopnje.

Ustava

Drug izraz, ki se uporablja za makromolekule, je polimer ("Veliko delov"), ki so oblikovane iz ponavljajočih se enot monomeri ("del"). To so strukturne enote makromolekul in so lahko enake ali drugačne med seboj, odvisno od primera.

Lahko bi uporabili analogijo otroške igre Lego. Vsak od kosov predstavlja monomere, in ko se jim pridružimo, da tvorijo različne strukture, dobimo polimer.

Če so monomeri enaki, je polimer homopolimer; In če so drugačne, bo to heteropolimer.

Obstaja tudi nomenklatura za označevanje polimera, odvisno od njegove dolžine. Če je molekula oblikovana iz nekaj podenot, se imenuje oligomer. Na primer, ko se želimo sklicevati na majhno nukleinsko kislino, ga imenujemo oligonukleotid.

Struktura

Glede na neverjetno raznolikost makromolekul je težko vzpostaviti splošno strukturo. "Skeleton" teh molekul tvorijo ustrezni monomeri (sladkorji, aminokisline, nukleotidi itd.) in jih je mogoče linearno razvrstiti, razvejane ali imeti bolj zapletene oblike.

Kot bomo videli kasneje, so lahko makromolekule biološkega ali sintetičnega izvora. Prvi imajo neskončnosti funkcij v živih bitjih, druga pa družba široko uporablja - na primer plastika.

Biološke makromolekule: funkcije, struktura in primeri

V ekoloških bitjih najdemo štiri osnovne vrste makromolekul, ki opravljajo ogromno število funkcij, kar omogoča razvoj in podporo življenja. To so beljakovine, ogljikovi hidrati, lipidi in nukleinske kisline. Nato bomo opisali njegove najpomembnejše značilnosti.

Beljakovine

Beljakovine so makromolekule, katerih strukturne enote so aminokisline. V naravi najdemo 20 vrst aminokislin.

Struktura

Ti monomer₂), karboksilna skupina (COOH) in skupina R.

Lahko vam služi: Guanosín triffosfat (GTP): struktura, sinteza, funkcije

20 vrst aminokislin se med seboj razlikuje le po identiteti skupine R. Ta skupina se razlikuje v svoji kemični naravi, saj lahko med drugim najde osnovne aminokisline, kisline, nevtralne, z dolgimi, kratkimi in aromatičnimi verigami.

Ostanki aminokislin ostanejo med seboj združeni s peptidnimi povezavami. Narava aminokislin bo določila naravo in značilnosti nastalega beljakovin.

Linearno zaporedje aminokislin predstavlja primarno strukturo beljakovin. Potem so to zložene in skupine v različnih vzorcih, ki tvorijo sekundarne, terciarne in kvartarne strukture.

Delovanje

Beljakovine izpolnjujejo različne funkcije. Nekateri služijo kot biološki katalizatorji in se imenujejo encimi; Nekatere so strukturne beljakovine, kot so keratin, ki je prisoten v laseh, nohtih itd.; In drugi opravljajo transportne funkcije, kot je hemoglobin znotraj naših rdečih krvnih celic.

Nukleinske kisline: DNK in RNA

Druga vrsta polimera, ki je del živih bitij, so nukleinske kisline. V tem primeru strukturne enote niso aminokisline kot pri beljakovinah, ampak so monomeri, imenovani nukleotidi.

Struktura

Nukleotidi, sestavljeni iz fosfatne skupine, pet -ogljikovega sladkorja (osrednja komponenta molekule) in baza dušika.

Obstajata dve vrsti nukleotidov: ribonukleotidi in deoksiribonukleotidi, ki se razlikujejo glede na osrednji sladkor. Prvi so strukturne sestavine ribonukleinske kisline ali RNA, slednje pa deoksiribonukleične ali DNK kisline.

V obeh molekulah nukleotidi ostanejo združeni s fosfodijsko vezjo - enakovredno peptidni povezavi, ki ohranja beljakovine.

Strukturne komponente DNK in RNA so podobne v svoji strukturi, saj je RNA v obliki enega samega pasu in dvojnega pasu DNK.

Delovanje

RNA in DNK sta dve vrsti nukleinskih kislin, ki jih najdemo v živih bitjih. RNA je večnamenska, dinamična molekula, ki se pojavlja v različnih strukturnih konformacijah in sodeluje pri sintezi beljakovin in regulaciji genske ekspresije.

DNK je makromolekula, zadolžena za shranjevanje vseh genetskih informacij organizma, potrebne za njen razvoj. Vse naše celice (z izjemo zrelih rdečih krvnih celic) so v svojem jedru shranjene v zelo kompakten in organiziran način genetskega materiala.

Ogljikovi hidrati

Ogljikovi hidrati, znani tudi kot ogljikovi hidrati ali preprosto kot sladkorji, so makromolekule, ki jih tvorijo bloki, imenovani monosaharidi (dobesedno "sladkor").

Struktura

Molekularna formula ogljikovih hidratov je (CHO₂Da)_n. Vrednost n Lahko se razlikuje od 3, da je najpreprostejši sladkor na tisoče v najbolj zapletenih ogljikovih hidratih, kar je precej spremenljivo glede na dolžino.

Ti monomeri se lahko med seboj polimerizirajo z reakcijo, ki vključuje dve hidroksilni skupini, kar ima za posledico nastanek kovalentne vezi, imenovane glukozidna vez.

Ta vez ohranja ogljikove hidrate na enak način kot peptidne vezi in fosfodiésterske vezi ohranjajo beljakovine oziroma nukleinske kisline.

Vendar pa se na določenih območjih monomerov, ki jih sestavljajo, pojavijo povezave peptida in fosfodiésterja, medtem ko se lahko glukozidne vezi tvorijo s katero koli hidroksilno skupino.

Lahko vam služi: cikel sečnine: stopnje, encimi, funkcija, regulacija

Kot smo že omenili v prejšnjem razdelku, so majhne makromolekule označene s predpono Oligo. V primeru majhnih ogljikovih hidratov se uporablja izraz oligosaharidi, če sta samo dva povezana monomera, gre za disaharid, in če sta večji, polisaharidi.

Delovanje

Sladkorji so temeljne makromolekule za življenje, saj izpolnjujejo energijske in strukturne funkcije. Te zagotavljajo kemično energijo, potrebno za povečanje pomembnega števila reakcij znotraj celic in se uporabljajo kot "gorivo" živih bitij.

Drugi ogljikovi hidrati, kot je glikogen, služijo za shranjevanje energije, tako da se lahko celica po potrebi zateče k njej.

Imajo tudi strukturne funkcije: so del drugih molekul, kot so nukleinske kisline, celične stene nekaterih organizmov in eksoskelete žuželk.

Na primer v rastlinah in v nekaterih prosti najdemo zapleten ogljik hidrat, imenovan celuloza, ki nastane le iz glukoznih enot. Ta molekula je na Zemlji neverjetno obilna, saj je prisotna v celičnih stenah teh organizmov in v drugih podpornih strukturah.

Lipidi

"Lipid" je izraz, ki se uporablja za zajemanje velikega števila apolarnih ali hidrofobnih molekul (z fobija ali odbojnost vode), ki nastane iz ogljikovih verig. Za razliko od treh omenjenih molekul, beljakovin, nukleinskih kislin in ogljikovih hidratov ni monomera za lipide.

Struktura

S strukturnega vidika se lahko na več načinov pojavi lipid. Kot je nastalo iz ogljikovodikov (C-H), povezave niso delno naložene, zato niso topne v polarnih topilih, kot je voda. Vendar jih je mogoče raztopiti v drugih vrstah ne -polarnih topil, kot je benzen.

Maščobna kislina je sestavljena iz omenjenih ogljikovodikovih verig in karboksilne skupine (COOH) kot funkcionalne skupine. Na splošno maščobna kislina vsebuje 12 do 20 ogljikovih atomov.

Verige maščobnih kislin se lahko nasičijo, ko vse ogljikove združijo preproste, nenasičene povezave, ko je znotraj strukture več kot dvojna vez. Če vsebuje več dvojnih vezi, je polivnasirana kislina.

Vrste lipidov glede na njihovo strukturo

V celici obstajajo tri vrste lipidov: steroidi, maščobe in fosfolipidi. Za steroide je značilna obsežna struktura štirih obročev. Holesterol je najbolj znan in je pomemben sestavni del membran, saj nadzoruje pretočnost istega.

Maščobe so sestavljene iz treh združenih maščobnih kislin s pomočjo esterske vezi do molekule, imenovane glicerol.

Končno fosfolipidi tvorijo molekulo glicerola, povezane s fosfatno skupino in dvema verigama maščobnih kislin ali izoprenoidov.

Delovanje

Tako kot ogljikovi hidrati, tudi lipidi delujejo kot vir energije za celico in kot sestavne dele nekaterih struktur.

Lipidi imajo nepogrešljivo funkcijo za vse žive oblike: so bistvena sestavina plazemske membrane. To tvorijo ključno mejo med živimi in ne živimi, ki služijo kot selektivna ovira, ki odloča, kaj vstopi in kaj ne gre za celico, zahvaljujoč svoji polprevodni lastnosti.

Vam lahko služi: prolin: značilnosti, struktura, funkcije, hrana

Poleg lipidov membrane tvorijo tudi različni beljakovine, ki delujejo kot selektivni transporterji.

Nekateri hormoni (na primer seks) so lipidna narava in so nepogrešljivi za razvoj organizma.

Prevoz

V bioloških sistemih se makromolekule prevažajo med notranjostjo in zunanjostjo celic s procesi, imenovanimi endo in eksocitoza (vključujejo nastanek veziklov) ali z aktivnim transportom.

Endocitoza pokriva vse mehanizme, ki jih celica uporablja za doseganje vnosa velikih delcev in je razvrščena kot: fagocitoza, kadar je element zajetje trden delček; Pinocitoza, ko vstopi v zunajcelično tekočino; in endocitoza, ki jo posredujejo prejemniki.

Večina molekul, ki jih zaužijemo s to potjo. Drugi se končajo v fagosomih - ki imajo lastnosti združitve z lizosomi in tvorijo strukturo, imenovano fagolizosomi.

Na ta način se encimska baterija, prisotna v lizosomu. Monomeri, ki so jih tvorili (monosaharidi, nukleotidi, aminokisline), se ponovno prevažajo v citoplazmo, kjer se uporabljajo za nastajanje novih makromolekul.

V celotnem črevesju obstajajo celice, ki imajo specifične prevoznike za absorpcijo vsake makromolekule, ki so jo zaužili v prehrani. Na primer, prevozniki PEP1 in PEP2 se uporabljajo za beljakovine in glukoze SGLT.

Sintetične makromolekule

V sintetičnih makromolekulah najdemo tudi isti strukturni vzorec, opisan za makromolekule biološkega izvora: majhni monomeri ali podenoti, ki so povezane z medijskimi povezavami, da tvorijo polimer.

Obstajajo različne vrste sintetičnih polimerov, ki so najpreprostejši polietilen. To je inertna plastika kemijske formule₂-Pogl₂ (Povezana z dvojno obveznico) Precej pogosta v industriji, saj je ekonomična in enostavna za proizvodnjo.

Kot je razvidno, je struktura te plastike linearna in nima veje.

Poliuretan je še en polimer, ki se v industriji precej uporablja za proizvodnjo penov in izolatorjev. Zagotovo bomo imeli gobo tega materiala v naših kuhinjah. Ta material dobimo s kondenzacijo hidroksilnih baz, pomešanih z elementi, imenovanimi diisociatatos.

Obstajajo tudi drugi sintetični polimeri večje zapletenosti, na primer najlon (ali nilón). Znotraj njegovih značilnosti je zelo odporna, z občutno elastičnostjo. Tekstilna industrija izkorišča te značilnosti za izdelavo tkiv, svinj, sedaj itd. Zdravniki ga uporabljajo tudi za izvajanje šivov.

Reference

1. Berg, j. M., Stryer, l., & Tymoczko, J. L. (2007). Biokemija. Sem se obrnil.
2. Campbell, m. K., & Farrell, s. Tudi. (2011). Biokemija. Thomson. Brooks/Cole.
3. Devlin, t. M. (2011). Učbenik biokemije. John Wiley & Sons.
4. Freeman, s. (2017). Biološka znanost. Pearson Education.
5. Koolman, J., & Röhm, k. H. (2005). Biokemija: besedilo in atlas. Ed. Pan -american Medical.
6. Moldovianu, s. C. (2005). Analitična piroliza sintetičnih organskih polimerov (Vol. 25). Elsevier.
7. Moore, j. T., & Langley, r. H. (2010). Biokemija za lutke. John Wiley & Sons.
8. Mougies, v. (2006). Vadba biokemije. Človeška kinetika.
9. Müller-Esterl, w. (2008). Biokemija. Osnove za medicino in znanost o življenju. Sem se obrnil.
10. Poortmans, j.R. (2004). Načela biokemije vadbe. 3^Rd, Revidirana izdaja. Karger.
11. Voet, d., & Voet, J. G. (2006). Biokemija. Ed. Pan -american Medical.