MAKROMOLEKULAS: RAKSTURLIELUMI, VEIDI, FUNKCIJAS UN PIEMĒRI - BIOLOĢIJA - 2025

The makromolekulas ir lielas molekulas - pārsvarā 1000 atomi -, apvienojoties monomēru estructurares vai mazākos blokos veidojas. Dzīvajās lietās mēs atrodam četrus galvenos makromolekulu veidus: nukleīnskābes, lipīdus, ogļhidrātus un olbaltumvielas. Ir arī citi sintētiskas izcelsmes izstrādājumi, piemēram, plastmasa.

Katra veida bioloģisko makromolekulu veido īpašs monomērs, proti: nukleīnskābes ar nukleotīdiem, ogļhidrāti ar monosaharīdu palīdzību, olbaltumvielas ar aminoskābēm un lipīdi ar ogļūdeņražiem ar dažāda garuma.

Avots: pixabay.com

Atkarībā no to funkcijām ogļhidrāti un lipīdi uzkrāj enerģiju šūnai ķīmisko reakciju veikšanai, un tos izmanto arī kā struktūras komponentus.

Olbaltumvielām ir arī struktūras funkcijas, turklāt tās ir molekulas ar katalīzi un transportēšanas spēju. Visbeidzot, nukleīnskābes uzglabā ģenētisko informāciju un piedalās olbaltumvielu sintēzē.

Sintētiskajām makromolekulām ir tāda pati struktūra kā bioloģiskajai: daudzi monomēri ir savienoti, veidojot polimēru. To piemēri ir polietilēns un neilons. Sintētiskos polimērus rūpniecībā plaši izmanto audumu, plastmasas, izolācijas uc ražošanā.

raksturojums

Izmērs

Kā norāda nosaukums, viena no makromolekulu atšķirīgajām īpašībām ir to lielais izmērs. Tos veido vismaz 1000 atomi, kurus savieno kovalentās saites. Šāda veida saitē atomos, kas iesaistīti saitā, ir pēdējā līmeņa elektroni.

Konstitūcija

Vēl viens termins, ko izmanto, lai apzīmētu makromolekulas, ir polimērs ("daudzas daļas"), ko veido atkārtotas vienības, ko sauc par monomēriem ("viena daļa"). Tās ir makromolekulu struktūras vienības un atkarībā no gadījuma tās var būt vienādas vai atšķirīgas viena no otras.

Mēs varētu izmantot bērnu spēles Lego analoģiju. Katrs no gabaliem apzīmē monomērus, un, kad mēs tos savienojam, veidojot dažādas struktūras, mēs iegūstam polimēru.

Ja monomēri ir vienādi, polimērs ir homopolimērs; un ja tie ir atšķirīgi, tas būs heteropolimērs.

Ir arī nomenklatūra, kas apzīmē polimēru atkarībā no tā garuma. Ja molekulu veido dažas apakšvienības, to sauc par oligomēru. Piemēram, kad mēs vēlamies atsaukties uz nelielu nukleīnskābi, mēs to saucam par oligonukleotīdu.

Uzbūve

Ņemot vērā makromolekulu neticamo daudzveidību, ir grūti izveidot vispārēju struktūru. Šo molekulu "skelets" veidojas no attiecīgajiem monomēriem (cukuriem, aminoskābēm, nukleotīdiem utt.), Un tos var sagrupēt lineārā, sazarotā veidā vai iegūt sarežģītākas formas.

Kā mēs redzēsim vēlāk, makromolekulas var būt bioloģiskas vai sintētiskas izcelsmes. Pirmajiem ir bezgalīgas funkciju funkcijas dzīvās būtnēs, un pēdējos tos plaši izmanto sabiedrība, piemēram, plastmasa.

Bioloģiskās makromolekulas: funkcijas, struktūra un piemēri

Organiskajās būtnēs atrodami četri makromolekulu pamatveidi, kas veic ārkārtīgi daudzas funkcijas, ļaujot attīstīties un uzturēt dzīvību. Tās ir olbaltumvielas, ogļhidrāti, lipīdi un nukleīnskābes. Tālāk mēs aprakstīsim tā visatbilstošākās īpašības.

Olbaltumvielas

Olbaltumvielas ir makromolekulas, kuru struktūras vienības ir aminoskābes. Dabā mēs atrodam 20 aminoskābju veidus.

Uzbūve

Šie monomēri ir veidoti no centrālā oglekļa atoma (ko sauc par alfa oglekļa), kas saistīta ar kovalento saišu līdz četrām dažādām grupām: ūdeņraža atoma, aminogrupas (NH ₂ ), karboksilgrupu (COOH) un ar R grupu.

20 aminoskābju veidi atšķiras viens no otra tikai ar R grupas identitāti.Šī grupa atšķiras pēc ķīmiskās būtības, cita starpā spējot atrast bāzes, skābes, neitrālās aminoskābes ar garām, īsām un aromātiskām ķēdēm.

Aminoskābju atlikumus tur kopā ar peptīdu saitēm. Aminoskābju raksturs noteiks iegūtā proteīna raksturu un īpašības.

Lineārā aminoskābju secība attēlo olbaltumvielu primāro struktūru. Pēc tam tie tiek salocīti un sagrupēti dažādos modeļos, veidojot sekundāro, terciāro un kvartāra struktūru.

Funkcija

Olbaltumvielas pilda dažādas funkcijas. Daži no tiem kalpo kā bioloģiskie katalizatori un tiek saukti par fermentiem; daži ir strukturālie proteīni, piemēram, keratīns, kas atrodas matos, nagos utt .; un citi veic transporta funkcijas, piemēram, hemoglobīnu mūsu eritrocītos.

Nukleīnskābes: DNS un RNS

Otra veida polimērs, kas ir daļa no dzīvām lietām, ir nukleīnskābes. Šajā gadījumā struktūras vienības nav aminoskābes kā olbaltumvielās, bet ir monomēri, ko sauc par nukleotīdiem.

Uzbūve

Nukleotīdus veido fosfātu grupa, piecu oglekļa cukurs (centrālā molekulas sastāvdaļa) un slāpekļa bāze.

Pastāv divu veidu nukleotīdi: ribonukleotīdi un dezoksiribonukleotīdi, kas atšķiras pēc pamata cukura. Pirmie ir ribonukleīnskābes vai RNS strukturālie komponenti, un pēdējie ir dezoksiribonukleīnskābes vai DNS komponenti.

Abās molekulās nukleotīdi tiek turēti kopā ar fosfodiestera saiti - līdzvērtīgu peptīda saitei, kas kopā satur olbaltumvielas.

DNS un RNS strukturālie komponenti ir līdzīgi un atšķiras pēc struktūras, jo RNS ir atrodama vienas joslas formā un DNS dubultā joslā.

Funkcija

RNS un DNS ir divu veidu nukleīnskābes, kuras mēs atrodam dzīvās lietās. RNS ir daudzfunkcionāla, dinamiska molekula, kas parādās dažādās strukturālās konfigurācijās un piedalās olbaltumvielu sintēzē un gēnu ekspresijas regulēšanā.

DNS ir makromolekula, kas atbild par visas organisma ģenētiskās informācijas glabāšanu, kas nepieciešama tā attīstībai. Visām mūsu šūnām (izņemot nobriedušas sarkanās asins šūnas) ir ģenētiskais materiāls, kas kodolā tiek glabāts ļoti kompaktā un organizētā veidā.

Ogļhidrāti

Ogļhidrāti, pazīstami arī kā ogļhidrāti vai vienkārši kā cukuri, ir makromolekulas, ko veido celtniecības bloki, kurus sauc par monosaharīdiem (burtiski "cukurs").

Uzbūve

Ogļhidrātu molekulārā formula ir (CH ₂ O) _n . N vērtība var atšķirties no 3 vienkāršākam cukuram līdz tūkstošiem vissarežģītākajiem ogļhidrātiem, kas ir diezgan mainīgi garuma ziņā.

Šiem monomēriem ir spēja polimerizēties savā starpā, izmantojot reakciju, kurā iesaistītas divas hidroksilgrupas, kā rezultātā veidojas kovalenta saite, ko sauc par glikozīdisko saiti.

Šī saite satur ogļhidrātu monomērus kopā tādā pašā veidā kā peptīdu saites un fosfodiestera saites attiecīgi satur olbaltumvielas un nukleīnskābes.

Tomēr peptīdu un fosfodiesteru saites notiek specifiskos to veidojošo monomēru apgabalos, savukārt glikozīdiskās saites var veidoties ar jebkuru hidroksilgrupu.

Kā mēs minējām iepriekšējā sadaļā, mazas makromolekulas tiek apzīmētas ar priedēkli oligo. Mazu ogļhidrātu gadījumā lieto terminu oligosaharīdi, ja tie ir saistīti tikai ar diviem monomēriem, tas ir disaharīds, un, ja tie ir lielāki, polisaharīdi.

Funkcija

Cukuri ir dzīvībai svarīgas makromolekulas, jo tie pilda enerģijas un struktūras funkcijas. Tie nodrošina ķīmisko enerģiju, kas nepieciešama, lai izraisītu ievērojamu skaitu reakciju šūnās, un tiek izmantoti kā “degviela” dzīvām būtnēm.

Citi ogļhidrāti, piemēram, glikogēns, kalpo enerģijas uzkrāšanai, lai šūna vajadzības gadījumā varētu uz tā smelties.

Viņiem ir arī strukturālas funkcijas: tie ir daļa no citām molekulām, piemēram, nukleīnskābēm, dažu organismu šūnu sienām un kukaiņu eksoskeletiem.

Piemēram, augos un dažos protistos mēs atrodam sarežģītu ogļhidrātu, ko sauc par celulozi, un kuru veido tikai glikozes vienības. Šī molekula ir neticami bagātīga uz zemes, jo tā atrodas šo organismu šūnu sienās un citās atbalsta struktūrās.

Lipīdi

"Lipīds" ir termins, ko izmanto, lai ietvertu lielu skaitu nepolāru vai hidrofobisku molekulu (ar fobiju vai atgrūšanos ūdenī), kas izveidotas no oglekļa ķēdēm. Atšķirībā no trim minētajām molekulām, olbaltumvielām, nukleīnskābēm un ogļhidrātiem, lipīdiem nav viena monomēra.

Uzbūve

No struktūras viedokļa lipīds var parādīties vairākos veidos. Tā kā tie ir izgatavoti no ogļūdeņražiem (CH), saites nav daļēji uzlādētas, tāpēc tās nešķīst polāros šķīdinātājos, piemēram, ūdenī. Tomēr tos var izšķīdināt cita veida nepolāros šķīdinātājos, piemēram, benzolā.

Taukskābi veido minētās ogļūdeņražu ķēdes un karboksilgrupa (COOH) kā funkcionālā grupa. Parasti taukskābe satur 12 līdz 20 oglekļa atomus.

Taukskābju ķēdes var būt piesātinātas, ja visi oglekļa atomi ir saistīti ar viengabalajām saitēm, vai nepiesātināti, ja struktūrā ir vairāk nekā viena divkāršā saite. Ja tas satur vairākas dubultās saites, tā ir polinepiesātināta skābe.

Lipīdu veidi pēc to struktūras

Šūnā ir trīs veidu lipīdi: steroīdi, tauki un fosfolipīdi. Steroīdiem raksturīga apjomīga četru gredzenu struktūra. Holesterīns ir vispazīstamākais un ir svarīga membrānu sastāvdaļa, jo tas kontrolē to plūstamību.

Taukus veido trīs taukskābes, kas ar estera saišu palīdzību savienotas ar molekulu, ko sauc par glicerīnu.

Visbeidzot, fosfolipīdus veido glicerīna molekula, kas pievienota fosfātu grupai un divām taukskābju vai izoprenoīdu ķēdēm.

Funkcija

Tāpat kā ogļhidrāti, arī lipīdi darbojas kā šūnas enerģijas avots un kā dažu struktūru sastāvdaļas.

Lipīdiem ir būtiska funkcija visām dzīvajām formām: tie ir būtiska plazmas membrānas sastāvdaļa. Tie veido izšķirošo robežu starp dzīvajiem un nedzīvajiem, kalpojot kā selektīva barjera, kas izlemj, kas nonāk šūnā un kas ne, pateicoties to daļēji caurlaidīgajai īpašībai.

Papildus lipīdiem membrānas veido arī dažādi proteīni, kas darbojas kā selektīvi transportētāji.

Daži hormoni (piemēram, seksuālie) pēc būtības ir lipīdi un ir nepieciešami ķermeņa attīstībai.

Transports

Bioloģiskajās sistēmās makromolekulas tiek pārvadātas starp šūnu iekšpusi un ārpusi, izmantojot procesus, ko sauc par endo un eksocitozi (iesaistot pūslīšu veidošanos), vai ar aktīvu transportu.

Endocitoze aptver visus mehānismus, kurus šūna izmanto, lai panāktu lielu daļiņu iekļūšanu, un to klasificē kā: fagocitozi, kad norīšanas elements ir cieta daļiņa; pinocitoze, kad iekļūst ārpusšūnu šķidrums; un endocitoze, ko mediē receptori.

Lielākā daļa no šādā veidā uzņemtajām molekulām nonāk organelā, kas atbild par gremošanu: lizosomā. Citi nonāk fagosomās - kurām piemīt saplūšanas īpašības ar lizosomām un veido struktūru, ko sauc par fagolizosomām.

Tādā veidā lizosomā esošais fermentatīvais akumulators noārda sākotnēji ievadītās makromolekulas. Monomērus, kas tos veidoja (monosaharīdus, nukleotīdus, aminoskābes), transportē atpakaļ uz citoplazmu, kur tos izmanto jaunu makromolekulu veidošanai.

Visā zarnā ir šūnas, kurām ir specifiski transportētāji katras makromolekulas absorbcijai, kas tika patērēta uzturā. Piemēram, proteīnus izmanto PEP1 un PEP2, bet glikozei - SGLT.

Sintētiskās makromolekulas

Sintētiskajās makromolekulās mēs atrodam arī tādu pašu struktūras modeli, kāds aprakstīts bioloģiskas izcelsmes makromolekulām: monomēriem vai mazām apakšvienībām, kas savienotas ar saitēm, veidojot polimēru.

Ir dažādi sintētisko polimēru veidi, no kuriem vienkāršākais ir polietilēns. Tas ir inerta plastmasa ar ķīmisko formulu CH ₂ CH ₂ (saistīts ar dubultsaiti) diezgan kopējo šajā nozarē, jo tas ir lēts un viegli ražot.

Kā redzams, šīs plastmasas struktūra ir lineāra un tai nav sazarojumu.

Poliuretāns ir vēl viens polimērs, ko plaši izmanto rūpniecībā putu un izolatoru ražošanā. Mums, protams, virtuvē būs šī materiāla sūklis. Šo materiālu iegūst, kondensējot hidroksil bāzes, kas sajauktas ar elementiem, kurus sauc par diizocianātiem.

Ir arī citi sintētiski polimēri ar lielāku sarežģītību, piemēram, neilons (vai neilons). Starp tā īpašībām ir ļoti izturīga, ar ievērojamu elastību. Tekstilrūpniecība izmanto šīs īpašības audumu, saru, līniju utt. Ražošanā. Ārsti to izmanto arī šuvju veikšanai.

Atsauces

1. Bergs, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Bioķīmija. Es apgriezos.
2. Kempbela, MK, un Farrell, SO (2011). Bioķīmija. Thomson. Brūka / Kols.
3. Devlins, TM (2011). Bioķīmijas mācību grāmata. Džons Vilijs un dēli.
4. Freeman, S. (2017). Bioloģijas zinātne. Pīrsona izglītība.
5. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Bioķīmija: teksts un atlants. Panamerican Medical Ed.
6. Moldoveanu, SC (2005). Sintētisko organisko polimēru analītiskā pirolīze (25. sējums). Elsevier.
7. Mūra, JT un Langlija, RH (2010). Bioķīmija manekeniem. Džons Vilijs un dēli.
8. Mougios, V. (2006). Vingrinājumu bioķīmija. Cilvēka kinētika.
9. Müller-Esterl, W. (2008). Bioķīmija. Medicīnas un dzīvības zinātņu pamati. Es apgriezos.
10. Poortmans, JR (2004). Vingrinājumu bioķīmijas principi. 3 ^rd , pārstrādātais izdevums. Kārgers.
11. Voet, D., & Voet, JG (2006). Bioķīmija. Panamerican Medical Ed.