Makromolekyylien ominaisuudet, tyypit, toiminnot ja esimerkit

Se Makromolekyylit Ne ovat suuria molekyylejä - yleensä enemmän kuin 1.000 atomia. Elävissä olennoissa löydämme neljä tyyppiä päämakromolekyylejä: nukleiinihappoja, lipidejä, hiilihydraatteja ja proteiineja. On myös muita synteettisiä alkuperää olevia, kuten muoveja.

Jokainen biologisten makromolien tyyppi.

Lähde: Pixabay.com

Hiilihydraatit ja lipidit varastoivat energiaa siten, että solu suorittaa kemialliset reaktiot ja niitä käytetään myös rakennekomponentteina.

Proteiineilla on myös rakenteellisia toimintoja sen lisäksi, että molekyylit ovat katalyysi ja kuljetuskyky. Lopuksi, nukleiinihapot tallentavat geneettistä tietoa ja osallistuvat proteiinisynteesiin.

Synteettiset makromolekyylit seuraavat samaa biologisen rakennetta: monet sidotut monomeerit polymeerin muodostamiseksi. Esimerkki tästä ovat polyeteeni ja nylon. Synteettisiä polymeerejä käytetään laajalti teollisuudessa kankaiden, muovien, eristeiden jne. Valmistamiseen.

[TOC]

Ominaisuudet

Koko

Kuten nimestä voi päätellä, yksi makromolekyylien erottuvista ominaisuuksista on niiden suuri koko. Ne muodostuvat vähintään 1.000 atomia, kovalenttiset joukkovelkakirjat. Tämän tyyppisessä linkissä unioniin osallistuvat atomit jakavat viimeisen tason elektronit.

Perustuslaki

Toinen termi, jota käytetään viittaamaan makromolekyyleihin polymeeri ("Monet osat"), jotka on muodostettu toistuvista yksiköistä, joita kutsutaan monomeerit ("osa"). Nämä ovat makromolekyylien rakenteellisia yksiköitä ja voivat olla samat tai erilaiset toisistaan ​​tapauksesta riippuen.

Voisimme käyttää Lego -lasten pelin analogiaa. Jokainen kappale edustaa monomeerejä, ja kun liitymme niihin muodostamaan erilaisia ​​rakenteita, saamme polymeerin.

Jos monomeerit ovat samat, polymeeri on homopolymeeri; Ja jos ne ovat erilaisia, se on heteropolymeeri.

On myös nimikkeistö, joka nimeää polymeerin sen pituudesta riippuen. Jos molekyyli muodostuu muutamasta alayksiköstä, kutsutaan oligomeeriksi. Esimerkiksi, kun haluamme viitata pieneen nukleiinihappona, kutsumme sitä oligonukleotidiksi.

Rakenne

Makromolekyylien uskomattoman monimuotoisuuden vuoksi on vaikea luoda yleistä rakennetta. Näiden molekyylien "luuranko" muodostuu vastaavista monomeereistä (sokerit, aminohapot, nukleotidit jne.), ja ne voidaan ryhmitellä lineaarisesti, haarautua tai olla monimutkaisempia muotoja.

Kuten myöhemmin näemme, makromolekyylit voivat olla biologisia tai synteettisiä alkuperää. Entisellä on äärettömyydet elävien olentojen toiminnoista, ja toinen käyttää sitä laajalti yhteiskunta - kuten esimerkiksi muovit.

Biologiset makromolekyylit: toiminnot, rakenne ja esimerkit

Orgaanisista olennoista löydämme neljä makromolekyylityyppiä, jotka suorittavat valtavan määrän toimintoja, mikä mahdollistaa elämän kehityksen ja tuen. Nämä ovat proteiineja, hiilihydraatteja, lipidejä ja nukleiinihappoja. Seuraavaksi kuvaamme sen merkityksellisimmät ominaisuudet.

Proteiinit

Proteiinit ovat makromolekyylejä, joiden rakenneyksiköt ovat aminohappoja. Luonnossa löydämme 20 tyyppiä aminohappoja.

Rakenne

Nämä monomeeri₂), karboksyyliryhmä (COOH) ja R -ryhmä.

Se voi palvella sinua: Guanosín triffosfaatti (GTP): rakenne, synteesi, toiminnot

20 aminohappotyyppiä eroavat toisistaan ​​vain R -ryhmän identiteetissä. Tämä ryhmä vaihtelee kemiallisessa luonteessaan, koska se pystyy löytämään emäksisiä aminohappoja, happoja, neutraaleja, muun muassa pitkiä, lyhyitä ja aromaattisia ketjuja.

Aminohappotähteet pysyvät toisistaan ​​peptidiyhteyksillä. Aminohappojen luonne määrittää tuloksena olevan proteiinin luonteen ja ominaisuudet.

Lineaarinen aminohapposekvenssi edustaa proteiinien primaarirakennetta. Sitten nämä ovat taitettuja ja ryhmää eri malleissa, muodostaen toissijaiset, tertiääriset ja kvaternääriset rakenteet.

Funktio

Proteiinit täyttävät erilaisia ​​toimintoja. Jotkut toimivat biologisina katalyytteinä ja niitä kutsutaan entsyymeiksi; Jotkut ovat rakenteellisia proteiineja, kuten keratiinia, jotka ovat läsnä hiuksissa, kynsissä jne.; Ja muut suorittavat kuljetustoiminnot, kuten hemoglobiini punasoluissamme.

Nukleiinihapot: DNA ja RNA

Toinen tyyppinen polymeeri, joka on osa eläviä olentoja, on nukleiinihappoja. Tässä tapauksessa rakenneyksiköt eivät ole aminohappoja, kuten proteiineissa, mutta ovat monomeerejä, joita kutsutaan nukleotideiksi.

Rakenne

Fosfaattiryhmästä koostuvat nukleotidit, viiden hiilisen sokerin (molekyylin keskuskomponentti) ja typpipohjasta.

Nukleotideja on kahta tyyppiä: ribonukleotideja ja deoksiribonukleotideja, jotka vaihtelevat keskussokerin suhteen. Ensimmäiset ovat ribonukleiinihapon tai RNA: n rakenteellisia komponentteja, ja jälkimmäiset deoksyyribonukleinen tai DNA -happo komponentit.

Molemmissa molekyyleissä nukleotidit pysyvät yhdistyneinä fosfodiéster -sidoksen avulla - vastaavat peptidilinkkiä, joka pitää proteiinit toisiaan.

DNA: n ja RNA: n rakenteelliset komponentit ovat samanlaisia ​​erilaisia ​​sen rakenteessaan, koska RNA: ta löytyy yhden kaista- ja kaksinaista DNA: n muodossa.

Funktio

RNA ja DNA ovat kaksi tyyppisiä nukleiinihappoja, jotka löydämme elävistä olennoista. RNA on monitoiminen, dynaaminen molekyyli, joka esiintyy erilaisissa rakenteellisissa konformaatioissa ja osallistuu proteiinisynteesiin ja geeniekspression säätelyyn.

DNA on makromolekyyli, joka vastaa organismin geneettisten tietojen tallentamisesta, joka on välttämätön sen kehitykseen. Kaikki solumme (lukuun ottamatta kypsiä punasoluja) ovat säilyttäneet ytimeensä erittäin kompaktilla ja organisoidulla tavalla, geneettinen materiaali.

Hiilihydraatit

Hiilihydraatit, jotka tunnetaan myös nimellä hiilihydraatteja tai yksinkertaisesti sokereina, ovat makromolekyylejä, jotka muodostuvat monosakkarideiksi kutsuttujen lohkojen kanssa (kirjaimellisesti "sokeri").

Rakenne

Hiilihydraattien molekyylinen kaava on (CHO₂JOMPIKUMPI)_n. Arvo n Se voi vaihdella 3: sta, että yksinkertaisin sokeri, tuhansille monimutkaisimmilla hiilihydraateilla, on melko vaihteleva pituuden suhteen.

Näillä monomeereillä on kyky polymeroitumaan toistensa kanssa reaktion kautta, joka sisältää kaksi hydroksyyliryhmää, mikä johtaa kovalenttisen sidoksen muodostumiseen, jota kutsutaan glukosidisidokseksi.

Tämä sidos pitää hiilihydraatit samalla tavalla kuin peptidisidokset ja fosfodiéster -sidokset pitävät proteiineja ja nukleiinihappoja vastaavasti, vastaavasti.

Peptidi- ja fosfodiéster -yhteydet tapahtuvat kuitenkin niiden muodostavien monomeerien tietyillä alueilla, kun taas glukosidiset sidokset voivat muodostua minkä tahansa hydroksyyliryhmän kanssa.

Se voi palvella sinua: Urea -sykli: vaiheet, entsyymit, toiminto, säätely

Kuten edellisessä osassa mainitsimme, pienet makromolekyylit on osoitettu etuliitteellä Oligo. Pienten hiilihydraattien tapauksessa käytetään termiä oligosakkarideja, jos ne ovat vain kaksi kytkettyä monomeeriä, se on disakkaridi, ja jos ne ovat suurempia, polysakkaridit.

Funktio

Sokerit ovat elämän perustavanlaatuisia makromolekyylejä, koska ne täyttävät energia- ja rakennetoiminnot. Nämä tarjoavat tarvittavan kemiallisen energian, joka tarvitaan tärkeän määrän reaktioiden lisäämiseksi solujen sisällä ja niitä käytetään elävien olentojen "polttoaineeksi".

Muut hiilihydraatit, kuten glykogeeni, palvelevat energiaa, jotta solu voi turvautua siihen tarvittaessa.

Niillä on myös rakennetoimintoja: ne ovat osa muita molekyylejä, kuten joidenkin organismien soluseinät ja hyönteisten eksosketonit, soluseinät.

Esimerkiksi kasveista ja joissain protisteissa löydämme monimutkaisen hiilihydraatin, nimeltään selluloosa, joka on muodostettu vain glukoosiyksiköistä. Tämä molekyyli on uskomattoman runsas maan päällä, koska sitä on läsnä näiden organismien soluseinämissä ja muissa tukirakenteissa.

Lipidit

"Lipidi" on termi, jota käytetään suuren määrän apolaaristen tai hydrofobisten molekyylien kattamiseen ( fobia tai veden torjuminen) muodostettu hiiliketjuista. Toisin kuin kolme mainittua molekyyliä, proteiineja, nukleiinihappoja ja hiilihydraatteja, lipideille ei ole pisteen monomeeriä.

Rakenne

Rakenteellisesta näkökulmasta lipidi voi tapahtua monin tavoin. Hiilivetyistä (C-H) muodostettu linkit eivät ole osittain ladattuja, joten ne eivät liukoisia polaarisiin liuottimiin, kuten veteen. Ne voidaan kuitenkin liuottaa muun tyyppisiin ei -polaarisiin liuottimiin, kuten bentseeniin.

Rasvahappo koostuu mainituista hiilivetyketjuista ja karboksyyliryhmästä (COOH) funktionaalisena ryhmänä. Yleensä rasvahappo sisältää 12 - 20 hiiliatomia.

Rasvahappoketjut voivat olla tyydyttyneitä, kun kaikki hiilit yhdistetään toisiinsa yksinkertaisilla, tyydyttymättömillä linkillä, kun rakenteen sisällä on enemmän kuin kaksoissidos. Jos se sisältää useita kaksoissidoksia, se on monityydyttymätön happo.

Lipidityypit niiden rakenteen mukaan

Solussa on kolmen tyyppisiä lipidejä: steroideja, rasvoja ja fosfolipidejä. Steroideille on ominaista neljän renkaan tilaa vievä rakenne. Kolesteroli on tunnetuin ja on tärkeä komponentti kalvoissa, koska se hallitsee saman sujuvuutta.

Rasvat koostuvat kolmesta yhdistyneestä rasvahaposta esterisidoksen avulla glyseroliksi kutsuttuun molekyyliin.

Lopuksi fosfolipidit muodostuvat glyserolimolekyylistä, joka on kytketty fosfaattiryhmään ja kahdella rasvahappoketjulla tai isoprenoidilla.

Funktio

Kuten hiilihydraatit, lipidit toimivat myös solun energialähteenä ja joidenkin rakenteiden komponentteina.

Lipideillä on välttämätön tehtävä kaikille elävälle muodolle: ne ovat olennainen osa plasmamembraania. Nämä muodostavat tärkeän rajan elävien ja ei elossa olevien välillä, jotka toimivat selektiivisenä esteenä, joka päättää, mikä tulee sisään ja mikä ei solulle, sen välittäjän ominaisuuden ansiosta.

Voi palvella sinua: proliini: ominaisuudet, rakenne, toiminnot, ruoka

Lipidien lisäksi kalvot muodostuvat myös erilaisilla proteiineilla, jotka toimivat selektiivisinä kuljettajina.

Jotkut hormonit (kuten sukupuoli) ovat lipid luonnetta ja ovat välttämättömiä organismin kehittymiselle.

Kuljetus

Biologisissa järjestelmissä makromolekyylit kuljetetaan solujen sisä- ja ulkopinnan välillä prosesseilla, joita kutsutaan endoksi ja eksosytoosiksi (niihin sisältyy vesikkelien muodostuminen) tai aktiivisella kuljetuksella.

Endosytoosi kattaa kaikki mekanismit, joita solu käyttää suurten hiukkasten pääsyn saavuttamiseen, ja se luokitellaan seuraavasti: fagosytoosi, kun elementti illalfiin on kiinteä hiukkas; Pinosytoosi, kun se siirtyy solunulkoiseen nesteeseen; ja endosytoosi, vastaanottajat välittävät.

Suurin osa tämän reitin nauhoitetuista molekyyleistä päättyy tiensä ruoansulatusta vastaavassa organelissa: Lysosomi. Toiset päättyvät fagosoomiin - joilla on sulautumisominaisuuksia lysosomeilla ja muodostavat rakenteen, jota kutsutaan phagolisosoomiksi.

Tällä tavoin lysosomissa oleva entsymaattinen akku lopulta hajoaa makromolekyylejä, jotka alun perin tuli. Niitä muodostavat monoomeerit (monosakkaridit, nukleotidit, aminohapot) kuljetetaan jälleen sytoplasmaan, missä niitä käytetään uusien makromolekyylien muodostumiseen.

Koko suolistossa on soluja, joilla on spesifiset kuljettajat kunkin ruokavaliossa käytetyn makromolekyylin imeytymiseksi. Esimerkiksi PEP1- ja PEP2 -kuljettajia käytetään proteiineihin ja glukoosi SGLT: hen.

Synteettiset makromolekyylit

Synteettisissä makromolekyyleissä löydämme myös saman biologisen alkuperän makromolekyylien kuvattuja rakennekuvioita: pienet monomeerit tai subunites, jotka on kytketty väliaineiden linkkien kautta polymeerin muodostamiseksi.

Synteettisiä polymeerejä on erityyppisiä, jotka ovat yksinkertaisin polyeteeni. Tämä on kemiallisen kaavan inertti muovi₂-CH₂ (kytketty kaksoissidoksella) melko yleinen teollisuudessa, koska se on taloudellinen ja helppo tuottaa.

Kuten voidaan nähdä, tämän muovin rakenne on lineaarinen eikä siinä ole haaraa.

Polyuretaani on toinen teollisuudessa käytetty polymeeri vaahtojen ja eristimien valmistukseen. Meillä on varmasti tämän materiaalin sieni keittiöissamme. Tämä materiaali saadaan hydroksyylisäntöjen tiivistymisellä sekoitettuna elementteihin, joita kutsutaan diisocianatoiksi.

On olemassa muita synteettisiä polymeerejä, joilla on suurempi monimutkaisuus, kuten nylon (tai nilón). Sen ominaisuuksien sisällä on erittäin vastus, huomattavalla joustavuudella. Tekstiiliteollisuus hyödyntää näitä ominaisuuksia kudosten, emakoiden, sedalien jne. Valmistuksessa jne. Lääkärit käyttävät sitä myös ompelien suorittamiseen.

Viitteet

1. Berg, J. M., Stryer, l., & Tymoczko, J. Lens. (2007). Biokemia. Käännyin.
2. Campbell, M. K -k -., & Farrell, S. JOMPIKUMPI. (2011). Biokemia. Thomson. Brooks/Cole.
3. Devlin, t. M. (2011). Biokemian oppikirja. John Wiley & Sons.
4. Freeman, s. (2017). Biologinen tiede. Pearson -koulutus.
5. Koolman, J., & Röhm, k. H. (2005). Biokemia: teksti ja atlas. Ed. Pan -American Medical.
6. Moldoveanu, S. C. (2005). Synteettisten orgaanisten polymeerien analyyttinen pyrolyysi (Vol. 25). Elsevier.
7. Moore, J. T., & Langley, R. H. (2010). Nukkebiokemia. John Wiley & Sons.
8. Mougies, V. (2006). Harjoitusbiokemia. Ihmisen kinetiikka.
9. Müller-esterl, W. (2008). Biokemia. Lääketieteen ja biotieteiden perusteet. Käännyin.
10. Poortmans, J.R -. (2004). Liikuntabiokemian periaatteet. 3^Rd, Tarkistettu painos. Kartano.
11. Voet, D., & Voet, J. G. (2006). Biokemia. Ed. Pan -American Medical.