Macromolecules Charakterystyka, typy, funkcje i przykłady

Macromolecules Są to duże cząsteczki - ogólnie więcej niż 1.000 atomów - utworzone przez związek bloków strukturalnych lub mniejszych monomerów. W żywych istotach znajdujemy cztery rodzaje makrocząsteczek głównych: kwasy nukleinowe, lipidy, węglowodany i białka. Istnieją również inne syntetyczne pochodzenie, takie jak tworzywa sztuczne.

Każdy rodzaj biologicznego makromolese.

Źródło: Pixabay.com

Jeśli chodzi o ich funkcję, węglowodany i lipidy przechowują energię, dzięki czemu komórka wykonuje reakcje chemiczne, a także są stosowane jako składniki strukturalne.

Białka mają również funkcje strukturalne, oprócz bycia cząsteczkami o katalizie i zdolności transportowej. Wreszcie, kwasy nukleinowe przechowują informacje genetyczne i uczestniczą w syntezie białek.

Syntetyczne makrocząsteczki są zgodne z tą samą strukturą biologicznego: wiele połączonych monomerów, tworząc polimer. Przykładem tego są polietylen i nylon. Syntetyczne polimery są szeroko stosowane w branży do produkcji tkanin, tworzyw sztucznych, izolatorów itp.

[TOC]

Charakterystyka

Rozmiar

Jak sama nazwa wskazuje, jedną z charakterystycznych cech makrocząsteczek jest ich duży rozmiar. Są tworzone przez co najmniej 1.000 atomów, zjednoczonych przez kowalencyjne obligacje. W tego rodzaju linku atomy zaangażowane w związek dzielą elektrony ostatniego poziomu.

Konstytucja

Kolejnym terminem używanym w odniesieniu do makrocząsteczek jest polimer ("wiele części"), które powstają z powtarzanych jednostek o nazwie monomery ("oprócz"). Są to jednostki strukturalne makrocząsteczek i mogą być takie same lub różne od siebie, w zależności od przypadku.

Moglibyśmy użyć analogii do gry dla dzieci Lego. Każdy z elementów reprezentuje monomery, a kiedy dołączamy do nich, tworząc różne struktury, otrzymujemy polimer.

Jeśli monomery są takie same, polimer jest homopolimerem; A jeśli są różne, będzie heteropolimer.

Istnieje również nomenklatura oznaczająca polimer w zależności od jego długości. Jeśli cząsteczka powstaje z kilku podjednostek nazywa się oligomer. Na przykład, gdy chcemy odnieść się do małego kwasu nukleinowego, nazywamy to oligonukleotydem.

Struktura

Biorąc pod uwagę niesamowitą różnorodność makrocząsteczek, trudno jest ustanowić ogólną strukturę. „Szkielet” tych cząsteczek powstaje przez ich odpowiadające monomery (cukry, aminokwasy, nukleotydy itp.) i można je pogrupować liniowo, rozgałęzione lub przyjmować bardziej złożone formy.

Jak zobaczymy później, makrocząsteczki mogą mieć pochodzenie biologiczne lub syntetyczne. Te pierwsze mają nieskończoności funkcji w żywych istotach, a drugi jest szeroko stosowany przez społeczeństwo - na przykład tworzywa sztuczne, na przykład.

Biologiczne makrocząsteczki: funkcje, struktura i przykłady

W istotach ekologicznych znajdujemy cztery podstawowe typy makrocząsteczek, które wykonują ogromną liczbę funkcji, umożliwiając rozwój i wsparcie życia. Są to białka, węglowodany, lipidy i kwasy nukleinowe. Następnie opiszemy jego najbardziej odpowiednie cechy.

Białka

Białka to makrocząsteczki, których jednostkami strukturalnymi są aminokwasy. W naturze znajdujemy 20 rodzajów aminokwasów.

Struktura

Te monomer₂), grupa karboksylowa (COOH) i grupa R.

Może ci służyć: guanosín triffosforan (GTP): struktura, synteza, funkcje

20 rodzajów aminokwasów różni się od siebie tylko w tożsamości grupy R. Ta grupa różni się w naturze chemicznej, będąc w stanie znaleźć podstawowe aminokwasy, kwasy, neutralne, z długimi, krótkimi i aromatycznymi łańcuchami, między innymi.

Reszty aminokwasowe pozostają ze sobą połączone przez łącza peptydowe. Charakter aminokwasów określi charakter i charakterystykę powstałego białka.

Liniowa sekwencja aminokwasowa reprezentuje podstawową strukturę białek. Następnie są one fałdowanie i grupa w różnych wzorach, tworząc struktury wtórne, trzeciorzędowe i czwartorzędowe.

Funkcjonować

Białka wypełniają różne funkcje. Niektóre służą jako katalizatory biologiczne i nazywane są enzymami; Niektóre to białka strukturalne, takie jak keratyna obecna we włosach, paznokciach itp.; A inne wykonują funkcje transportu, takie jak hemoglobina w naszych czerwonych krwinkach.

Kwasy nukleinowe: DNA i RNA

Drugim typem polimeru, który jest częścią żywych istot, to kwasy nukleinowe. W tym przypadku jednostki strukturalne nie są aminokwasami jak w białkach, ale są monomery zwane nukleotydami.

Struktura

Nukleotydy złożone z grupy fosforanowej, pięciokrębowego cukru (centralny składnik cząsteczki) i podstawy azotu.

Istnieją dwa rodzaje nukleotydów: rybonukleotydy i deoksyrybonukleotydy, które różnią się pod względem cukru centralnego. Pierwsze to składniki strukturalne kwasu rybonukleinowego lub RNA, a te ostatnie składniki kwasu deoksyrybonukleowego lub DNA.

W obu cząsteczkach nukleotydy pozostają zjednoczone razem za pomocą wiązania fosfodiéster - równoważne z łącznikiem peptydowym, które utrzymuje białka razem.

Składniki strukturalne DNA i RNA są podobne różnią się pod względem struktury, ponieważ RNA występuje w postaci pojedynczego pasma i podwójnego pasma DNA.

Funkcjonować

RNA i DNA to dwa rodzaje kwasów nukleinowych, które znajdujemy w żywych istotach. RNA jest wielofunkcyjną, dynamiczną cząsteczką, która pojawia się w różnych konformacjach strukturalnych i uczestniczy w syntezie białek i regulacji ekspresji genów.

DNA to makrocząsteczka odpowiedzialna za przechowywanie wszystkich informacji genetycznych organizmu, niezbędnego do jego rozwoju. Wszystkie nasze komórki (z wyjątkiem dojrzałych czerwonych krwinek) przechowywały w ich jądrze, w bardzo zwarty i zorganizowany sposób, materiał genetyczny.

Węglowodany

Węglowodany, znane również jako węglowodany lub po prostu cukry, to makrocząsteczki utworzone przez bloki zwane monosacharydami (dosłownie „cukier”).

Struktura

Molekularna wzór węglowodanów jest (Cho₂ALBO)_N. Wartość N Może się różnić od 3, że najprostszy cukier do tysięcy w najbardziej złożonych węglowodanach, który jest dość zmienny pod względem długości.

Te monomery mają zdolność do polimeryzacji ze sobą poprzez reakcję, która obejmuje dwie grupy hydroksylowe, co powoduje powstawanie kowalencyjnego wiązania zwanego wiązaniem glukozydowym.

To wiązanie utrzymuje węglowodany w taki sam sposób, jak wiązania peptydowe i wiązania fosfodiésterów odpowiednio odpowiednio białka i kwasy nukleinowe.

Jednak powiązania peptydowe i fosfodiéster występują w określonych obszarach monomerów, które je stanowią, podczas gdy wiązania glukozydyczne mogą tworzyć się z dowolną grupą hydroksylową.

Może ci służyć: cykl mocznika: etapy, enzymy, funkcja, regulacja

Jak wspomnialiśmy w poprzedniej sekcji, małe makrocząsteczki są oznaczone przedrostkiem Oligo. W przypadku małych węglowodanów stosuje się termin oligosacharydy, jeśli są to tylko dwa połączone monomery to disacharyd, a jeśli są większe, polisacharydy.

Funkcjonować

Cukry są podstawowymi makrocząsteczkami na całe życie, ponieważ wypełniają funkcje energetyczne i strukturalne. Zapewniają one energię chemiczną niezbędną do zwiększenia liczby reakcji w komórkach i są wykorzystywane jako „paliwo” żywych istot.

Inne węglowodany, takie jak glikogen, służą do przechowywania energii, aby komórka mogła do niej uciekać się w razie potrzeby.

Mają także funkcje strukturalne: są częścią innych cząsteczek, takich jak kwasy nukleinowe, ściany komórkowe niektórych organizmów i egzoszkielety owadów.

Na przykład w roślinach i niektórych protistach znajdujemy złożony węglowodan zwany celulozą, utworzony tylko z jednostek glukozy. Ta cząsteczka jest niezwykle obfita na ziemi, ponieważ jest obecna w ścianach komórkowych tych organizmów i w innych strukturach wsparcia.

Lipidy

„Lipid” to termin używany do obejmowania dużej liczby cząsteczek apolarnych lub hydrofobowych (z fobia lub odpychanie wody) utworzone z łańcuchów węglowych. W przeciwieństwie do trzech wymienionych cząsteczek, białek, kwasów nukleinowych i węglowodanów, nie ma monomeru lipidów.

Struktura

Z strukturalnego punktu widzenia lipid może wystąpić na wiele sposobów. Jak powstał z węglowodorów (C-H), łącza nie są częściowo ładowane, więc nie są rozpuszczalne w rozpuszczalnikach polarnych, takich jak woda. Można je jednak rozwiązać w innych typach rozpuszczalników nieolodowych, takich jak benzen.

Kwas tłuszczowy składa się z wymienionych łańcuchów węglowodorów i grupy karboksylowej (COOH) jako grupy funkcjonalnej. Zasadniczo kwas tłuszczowy zawiera 12–20 atomów węgla.

Łańcuchy kwasów tłuszczowych można nasycić, gdy wszystkie węgle są połączone przez proste, nienasycone łącza, gdy w strukturze znajdują się więcej niż podwójne wiązanie. Jeśli zawiera wiele podwójnych wiązań, jest to wielonienasycony kwas.

Rodzaje lipidów zgodnie z ich strukturą

Istnieją trzy rodzaje lipidów w komórce: sterydy, tłuszcze i fosfolipidy. Steroidy charakteryzują się nieporęczną strukturą czterech pierścieni. Cholesterol jest najbardziej znany i jest ważnym składnikiem błon, ponieważ kontroluje płynność tego samego.

Tłuszcze składają się z trzech zjednoczonych kwasów tłuszczowych za pomocą wiązania estrowego z cząsteczką zwaną glicerolem.

Wreszcie fosfolipidy powstają przez cząsteczkę glicerolu połączoną z grupą fosforanową i dwoma łańcuchami kwasów tłuszczowych lub izoprenoidów.

Funkcjonować

Podobnie jak węglowodany, lipidy działają również jako źródło energii dla komórki i jako składniki niektórych struktur.

Lipidy mają niezbędną funkcję dla wszystkich żywych postaci: są istotnym składnikiem błony plazmatycznej. Stanowią one kluczową limit między życiem a nie żyjącym, służąc jako selektywna bariera, która decyduje o tym, co wchodzi, a co nie dla komórki, dzięki jej półprzepuszczalnej własności.

Może ci służyć: proline: cechy, struktura, funkcje, jedzenie

Oprócz lipidów błony powstają również przez różne białka, które działają jako selektywne transportery.

Niektóre hormony (takie jak płeć) mają charakter lipidowy i są niezbędne do rozwoju organizmu.

Transport

W układach biologicznych makrocząsteczki są transportowane między wnętrzem i zewnętrzną częścią komórek przez procesy zwane endo i egzocytozą (obejmują tworzenie pęcherzyków) lub przez aktywny transport.

Endocytoza obejmuje wszystkie mechanizmy, które komórka stosuje do osiągnięcia dużych cząstek i jest klasyfikowana jako: fagocytoza, gdy element do pochłaniania jest cząsteczka stała; Pinocytoza, gdy wchodzi do płynu pozakomórkowego; i endocytoza, za pośrednictwem biorców.

Większość cząsteczek spożywanych przez tę trasę kończy się na organelle odpowiedzialnej za trawienie: lizosom. Inne kończą się fagosomami - które mają właściwości fuzji z lizosomami i tworzą strukturę zwaną fagolisosomami.

W ten sposób bateria enzymatyczna obecna w lizosomie kończy się degradowaniem makrocząsteczek, które początkowo wprowadziły. Monomery, które je uformowały (monosacharydy, nukleotydy, aminokwasy) są ponownie transportowane do cytoplazmy, gdzie są używane do tworzenia nowych makrocząsteczek.

W całym jelicie znajdują się komórki, które mają specyficzne transportery do absorpcji każdej makrocząsteczki, która została spożywana w diecie. Na przykład transportery PEP1 i PEP2 są stosowane do białek i glukozy SGLT.

Syntetyczne makrocząsteczki

W syntetycznych makrocząsteczkach znajdujemy również ten sam wzorzec strukturalny opisany dla makrocząsteczek pochodzenia biologicznego: małe monomery lub podjednostki, które są powiązane przez łącza medialne w celu utworzenia polimeru.

Istnieją różne rodzaje syntetycznych polimerów, które są najprostszym polietylenem. To jest obojętne plastiku o formule chemicznej₂-Ch₂ (powiązane przez podwójną wiązanie) dość powszechne w branży, ponieważ jest ekonomiczny i łatwy w produkcji.

Jak widać, struktura tego plastiku jest liniowa i nie ma gałęzi.

Poliuretan to kolejny polimer dość stosowany w branży do produkcji pianki i izolatorów. Z pewnością będziemy mieli gąbkę tego materiału w naszych kuchniach. Materiał ten uzyskuje się przez kondensację zasad hydroksylowych zmieszanych z elementami zwanymi diiisocianatos.

Istnieją inne syntetyczne polimery o większej złożoności, takie jak nylon (lub nilón). W jego cechach jest bardzo odporna, z znaczącą elastycznością. Przemysł tekstylny wykorzystuje te cechy produkcji tkanek, macior, sedalów itp. Jest również używany przez lekarzy do wykonywania szwów.

Bibliografia

1. Berg, J. M., Stryer, L., I Tymoczko, J. L. (2007). Biochemia. Odwróciłem się.
2. Campbell, m. K., & Farrell, s. ALBO. (2011). Biochemia. Thomson. Brooks/Cole.
3. Devlin, t. M. (2011). Podręcznik biochemii. John Wiley & Sons.
4. Freeman, s. (2017). Nauki biologiczne. Edukacja Pearsona.
5. Koolman, J., & Röhm, k. H. (2005). Biochemia: tekst i atlas. Wyd. Pan -american Medical.
6. Mołdowoanu, s. C. (2005). Analityczna piroliza syntetycznych polimerów organicznych (Tom. 25). Elsevier.
7. Moore, J. T., & Langley, r. H. (2010). Biochemia manekinów. John Wiley & Sons.
8. Mougies, v. (2006). Ćwicz biochemię. Ludzka kinetyka.
9. Müller-Esterl, w. (2008). Biochemia. Podstawy medycyny i nauk przyrodniczych. Odwróciłem się.
10. Poortmans, j.R. (2004). Zasady biochemii ćwiczeń. 3^{R & D}, Wydanie poprawione. Karger.
11. Voet, d., & Voet, J. G. (2006). Biochemia. Wyd. Pan -american Medical.