MAKROMOLEKULĖS: CHARAKTERISTIKOS, TIPAI, FUNKCIJOS IR PAVYZDŽIAI - BIOLOGIJA - 2025

Kad makromolekulės yra didelės molekulės - paprastai daugiau kaip 1000 atomai - suformuotuose monomerų estructurares arba mažesniais blokais sąjungos. Gyvuose dalykuose randame keturias pagrindines makromolekulių rūšis: nukleorūgštis, lipidus, angliavandenius ir baltymus. Taip pat yra ir kitų sintetinės kilmės medžiagų, pavyzdžiui, plastikų.

Kiekvienas biologinės makromolekulės tipas yra sudarytas iš specifinio monomero, būtent: nukleorūgščių nukleotidų, angliavandenių monosacharidų, baltymų aminorūgščių ir lipidų iš įvairaus ilgio angliavandenilių.

Šaltinis: pixabay.com

Kalbant apie jų funkciją, angliavandeniai ir lipidai kaupia ląstelės energiją, kad galėtų vykdyti savo chemines reakcijas, ir jie taip pat naudojami kaip struktūriniai komponentai.

Baltymai taip pat atlieka struktūrines funkcijas, be to, yra molekulės, turinčios katalizę ir transportavimo pajėgumą. Galiausiai nukleino rūgštys kaupia genetinę informaciją ir dalyvauja baltymų sintezėje.

Sintetinės makromolekulės turi tokią pačią struktūrą kaip ir biologinės: daugelis monomerų susieti, sudarydami polimerą. To pavyzdžiai yra polietilenas ir nailonas. Sintetiniai polimerai yra plačiai naudojami pramonėje audinių, plastikų, izoliacijos ir kt. Gamyboje.

charakteristikos

Dydis

Kaip matyti iš pavadinimo, viena iš skiriamųjų makromolekulių savybių yra didelis jų dydis. Jie sudaryti iš mažiausiai 1000 atomų, sujungtų kovalentinėmis jungtimis. Tokio tipo jungtyje atomai, esantys ryšyje, dalijasi paskutiniojo lygio elektronai.

Konstitucija

Kitas terminas, naudojamas makromolekulėms paminėti, yra polimeras („daugelis dalių“), kuriuos sudaro pasikartojantys vienetai, vadinami monomerais („viena dalis“). Tai yra makromolekulių struktūriniai vienetai ir, priklausomai nuo atvejo, gali būti vienodi arba skirtingi vienas nuo kito.

Galėtume pasitelkti „Lego“ vaikų žaidimo analogiją. Kiekvienas gabalas žymi monomerus, o kai mes sujungiame juos, kad susidarytų skirtingos struktūros, gauname polimerą.

Jei monomerai yra vienodi, polimeras yra homopolimeras; ir jei jie skiriasi, tai bus heteropolimeras.

Taip pat yra nomenklatūra, pagal kurią polimeras gali būti žymimas atsižvelgiant į jo ilgį. Jei molekulę sudaro keli subvienetai, ji vadinama oligomeru. Pavyzdžiui, kai norime nurodyti mažą nukleorūgštį, mes ją vadiname oligonukleotidu.

Struktūra

Atsižvelgiant į neįtikėtiną makromolekulių įvairovę, sunku nustatyti bendrą struktūrą. Šių molekulių „skeletas“ yra sudarytas iš jų atitinkamų monomerų (cukraus, aminorūgščių, nukleotidų ir kt.), Ir jie gali būti sugrupuoti linijiniu, šakotuoju būdu arba būti sudėtingesnių formų.

Kaip pamatysime vėliau, makromolekulės gali būti biologinės arba sintetinės kilmės. Pirmieji turi gyvų būtybių begales funkcijų, o antrieji yra plačiai naudojami visuomenės, pavyzdžiui, plastiko.

Biologinės makromolekulės: funkcijos, struktūra ir pavyzdžiai

Organinėse būtybėse randame keturis pagrindinius makromolekulių tipus, kurie atlieka nepaprastai daug funkcijų, leidžiančių vystytis ir palaikyti gyvybę. Tai yra baltymai, angliavandeniai, lipidai ir nukleorūgštys. Žemiau aprašysime svarbiausias jo savybes.

Baltymas

Baltymai yra makromolekulės, kurių struktūriniai vienetai yra aminorūgštys. Gamtoje randame 20 rūšių amino rūgščių.

Struktūra

Šie monomerai yra sudarytas iš centrinės anglies atomu, (vadinamas alfa anglies), sujungtų kovalentinių jungčių keturių skirtingų grupių: vandenilio atomą, amino grupės, (NH ₂ ), karboksilo grupė (COOH) ir R grupės.

20 aminorūgščių rūšių skiriasi viena nuo kitos tik pagal R grupės tapatumą.Ši grupė skiriasi savo chemine prigimtimi, nes, be kita ko, gali rasti bazines, rūgščias, neutralias amino rūgštis, turinčias ilgas, trumpas ir aromatines grandines.

Amino rūgščių liekanos yra laikomos kartu peptidiniais ryšiais. Aminorūgščių pobūdis lems gauto baltymo pobūdį ir savybes.

Linijinė aminorūgščių seka žymi pirminę baltymų struktūrą. Tada jie yra sulankstyti ir sugrupuoti į skirtingus modelius, sudarant antrinę, tretinę ir ketvirtinę struktūras.

Funkcija

Baltymai atlieka įvairias funkcijas. Kai kurie tarnauja kaip biologiniai katalizatoriai ir yra vadinami fermentais; kai kurie yra struktūriniai baltymai, pavyzdžiui, keratinas, esantis plaukuose, naguose ir kt .; ir kiti atlieka transportavimo funkcijas, tokias kaip hemoglobinas mūsų eritrocituose.

Nukleorūgštys: DNR ir RNR

Antrasis polimero tipas, kuris yra gyvų daiktų dalis, yra nukleorūgštys. Šiuo atveju struktūriniai vienetai nėra aminorūgštys, kaip baltymuose, bet yra monomerai, vadinami nukleotidais.

Struktūra

Nukleotidus sudaro fosfato grupė, penkių anglies cukrus (centrinis molekulės komponentas) ir azotinė bazė.

Yra du nukleotidų tipai: ribonukleotidai ir dezoksiribonukleotidai, kurie skiriasi pagal pagrindinį cukrų. Pirmieji yra ribonukleorūgšties arba RNR struktūriniai komponentai, o antrieji - dezoksiribonukleorūgšties arba DNR.

Abiejose molekulėse nukleotidai laikomi kartu fosfodiesteriniu ryšiu - lygiaverčiu peptidiniam ryšiui, laikančiam baltymus kartu.

Struktūriniai DNR ir RNR komponentai yra panašūs ir skiriasi savo struktūra, nes RNR randama vienos juostos, o DNR - dviguboje juostoje.

Funkcija

RNR ir DNR yra dvi nukleorūgščių rūšys, kurias randame gyvuose daiktuose. RNR yra daugiafunkcinė, dinamiška molekulė, atsirandanti esant įvairioms struktūrinėms konfigūracijoms ir dalyvaujanti baltymų sintezėje bei genų ekspresijos reguliavime.

DNR yra makromolekulė, atsakinga už visos genetinės informacijos apie organizmą saugojimą, reikalingą jo vystymuisi. Visų mūsų ląstelių (išskyrus subrendusius raudonuosius kraujo kūnelius) branduolys yra saugomas branduolyje, labai kompaktiškai ir organizuotai.

Angliavandeniai

Angliavandeniai, dar žinomi kaip angliavandeniai arba tiesiog kaip cukrūs, yra makromolekulės, sudarytos iš statybinių blokų, vadinamų monosacharidais (pažodžiui - „cukrumi“).

Struktūra

Molekulinė formulė angliavandenių yra (CH ₂ O) _n . N vertė gali svyruoti nuo 3, jei tai paprasčiausias cukrus, iki tūkstančių, jei sudėtingesnių angliavandenių, o ilgio atžvilgiu tai gana įvairi.

Šie monomerai turi savybę polimerizuotis tarpusavyje per reakciją, kurioje dalyvauja dvi hidroksilo grupės, todėl susidaro kovalentinis ryšys, vadinamas glikozidiniu ryšiu.

Ši jungtis kartu turi angliavandenių monomerus tuo pačiu būdu, kaip peptidiniai ryšiai ir fosfodiesteriniai ryšiai sulaiko atitinkamai baltymus ir nukleorūgštis.

Tačiau peptidiniai ir fosfodiesteriniai ryšiai atsiranda tam tikrose jų sudedamųjų dalių monomerų vietose, o glikozidiniai ryšiai gali būti sudaryti su bet kuria hidroksilo grupe.

Kaip minėjome ankstesniame skyriuje, mažos makromolekulės žymimos priešdėliu oligo. Mažų angliavandenių atveju vartojamas terminas oligosacharidai, jei jie yra susieti tik su dviem monomerais, tai yra disacharidas, o jei jie yra didesni - polisacharidai.

Funkcija

Cukrai yra pagrindinės makromolekulės visam gyvenimui, nes jie atlieka energetines ir struktūrines funkcijas. Jie teikia cheminę energiją, reikalingą daugybei reakcijų sukelti ląstelių viduje, ir yra naudojami kaip „kuras“ gyvoms būtybėms.

Kiti angliavandeniai, tokie kaip glikogenas, yra skirti energijai kaupti, kad ląstelė galėtų iš jos semtis reikalingumo.

Jie taip pat turi struktūrines funkcijas: jie yra dalis kitų molekulių, tokių kaip nukleorūgštys, kai kurių organizmų ląstelių sienos ir vabzdžių egzoskeletas.

Pvz., Augaluose ir kai kuriuose protistuose randame sudėtingų angliavandenių, vadinamų celiulioze, sudarytų tik iš gliukozės vienetų. Šios molekulės yra nepaprastai gausu žemėje, nes jos yra šių organizmų ląstelių sienose ir kitose atraminėse struktūrose.

Lipidai

„Lipidas“ yra terminas, naudojamas apimti daugybę nepolinių arba hidrofobinių molekulių (turinčių fobiją ar atstumti vandenį), sudarytų iš anglies grandinių. Skirtingai nuo trijų paminėtų molekulių, baltymų, nukleorūgščių ir angliavandenių, nėra jokio lipidų monomero.

Struktūra

Struktūriniu požiūriu lipidas gali pasireikšti įvairiais būdais. Kadangi jie yra sudaryti iš angliavandenilių (CH), jungtys nėra iš dalies įkrautos, todėl jie netirpsta poliniuose tirpikliuose, tokiuose kaip vanduo. Tačiau jie gali būti ištirpinti kituose nepoliniuose tirpikliuose, tokiuose kaip benzenas.

Riebalų rūgštis susideda iš minėtų angliavandenilių grandinių ir karboksilo grupės (COOH) kaip funkcinės grupės. Paprastai riebalų rūgštyje yra nuo 12 iki 20 anglies atomų.

Riebalų rūgščių grandinės gali būti prisotintos, kai visi anglies atomai yra sujungti viena jungtimi, arba neprisotinti, kai struktūroje yra daugiau nei vienas dvigubas ryšys. Jei jame yra keli dvigubi ryšiai, tai yra nesočioji rūgštis.

Lipidų tipai pagal jų struktūrą

Ląstelėje yra trijų tipų lipidai: steroidai, riebalai ir fosfolipidai. Steroidams būdinga nepatogi keturių žiedų struktūra. Cholesterolis yra geriausiai žinomas ir yra svarbus membranų komponentas, nes jis kontroliuoja jų sklandumą.

Riebalai yra sudaryti iš trijų riebalų rūgščių, esteriniu ryšiu sujungtų į molekulę, vadinamą gliceroliu.

Galiausiai fosfolipidus sudaro glicerolio molekulė, prijungta prie fosfato grupės, ir dvi riebalų rūgščių arba izoprenoidų grandinės.

Funkcija

Kaip ir angliavandeniai, lipidai taip pat veikia kaip ląstelės energijos šaltinis ir kaip kai kurių struktūrų komponentai.

Lipidai atlieka pagrindinę visų gyvų formų funkciją: jie yra pagrindinė plazmos membranos sudedamoji dalis. Jie sudaro lemiamą ribą tarp gyvųjų ir negyvųjų. Jie yra selektyvus barjeras, kuris nusprendžia, kas patenka į ląstelę, o kas ne, dėl jų pusiau pralaidžios savybės.

Be lipidų, membranas taip pat sudaro įvairūs baltymai, kurie veikia kaip selektyvūs pernešėjai.

Kai kurie hormonai (pavyzdžiui, seksualiniai) yra lipidinio pobūdžio ir yra būtini organizmo vystymuisi.

Transportas

Biologinėse sistemose makromolekulės yra gabenamos tarp ląstelių vidų ir išorės vykstant procesams, vadinamiems endo ir egzocitozėmis (apimančioms pūslelių susidarymą), arba aktyviam transportavimui.

Endocitozė apima visus mechanizmus, kuriuos ląstelė naudoja didelių dalelių įvedimui, ir klasifikuojama taip: fagocitozė, kai praryjamas elementas yra kieta dalelė; pinocitozė, kai patenka tarpląstelinis skystis; ir endocitozė, tarpininkaujant receptoriams.

Dauguma tokiu būdu prarytų molekulių patenka į organelę, atsakingą už virškinimą: lizosomą. Kiti baigiasi fagosomomis - kurios turi suliejimo savybes su lizosomomis ir sudaro struktūrą, vadinamą fagolizosomomis.

Tokiu būdu lizosomoje esantis fermentinis akumuliatorius sunaikina makromolekules, kurios iš pradžių pateko. Juos suformavę monomerai (monosacharidai, nukleotidai, aminorūgštys) yra gabenami atgal į citoplazmą, kur jie naudojami naujoms makromolekulėms formuoti.

Žarnyne yra ląstelių, turinčių specifinius nešiklius kiekvienos maiste suvartotos makromolekulės absorbcijai. Pavyzdžiui, transporteriai PEP1 ir PEP2 naudojami baltymams, o SGLT - gliukozei.

Sintetinės makromolekulės

Sintetinėse makromolekulėse taip pat randame tą patį struktūrinį modelį, aprašytą biologinės kilmės makromolekulėms: monomerus ar mažus subvienetus, kurie yra sujungti jungtimis, kad sudarytų polimerą.

Yra įvairių tipų sintetiniai polimerai, paprasčiausias yra polietilenas. Tai yra inertinio plastiko su Cheminė formulė CH ₂ -CH ₂ (susietos dviguba jungtimi) gana paplitusi pramonės, nes ji yra pigi ir lengvai gaminti.

Kaip matyti, šio plastiko struktūra yra tiesinė ir neturi jokio išsišakojimo.

Poliuretanas yra kitas polimeras, plačiai naudojamas pramonėje putų ir izoliatorių gamyboje. Mes tikrai turėsime šios medžiagos kempinę savo virtuvėse. Ši medžiaga gaunama kondensuojant hidroksilo bazes, sumaišytas su elementais, vadinamais diizocianatų.

Yra ir kitų sudėtingesnių sintetinių polimerų, tokių kaip nailonas (arba nailonas). Tarp jo savybių yra labai atsparios, pasižyminčios dideliu elastingumu. Tekstilės pramonė naudojasi šiomis savybėmis audinių, šerių, linijų ir kt. Gamyboje. Taip pat gydytojai naudoja siūlus.

Nuorodos

1. Bergas, J. M., Stryeris, L., ir Tymoczko, J. L. (2007). Biochemija. Aš atbuline eiga.
2. Campbell, MK, ir Farrell, SO (2011). Biochemija. Thomsonas. Brooks / Cole.
3. „Devlin“, TM (2011). Biochemijos vadovėlis. Johnas Wiley ir sūnūs.
4. Freeman, S. (2017). Biologijos mokslas. „Pearson Education“.
5. J. Koolmanas, & Röhm, KH (2005). Biochemija: tekstas ir atlasas. Panamerican Medical Ed.
6. Moldoveanu, SC (2005). Sintetinių organinių polimerų analizinė pirolizė (25 tomas). Elsevier.
7. Moore, JT ir Langley, RH (2010). Manekenų biochemija. Johnas Wiley ir sūnūs.
8. Mougios, V. (2006). Pratimų biochemija. Žmogaus kinetika.
9. Müller-Esterl, W. (2008). Biochemija. Medicinos ir gyvybės mokslų pagrindai. Aš atbuline eiga.
10. Poortmansas, JR (2004). Pratimų biochemijos principai. 3 ^-asis , pataisytas leidimas. Kargeris.
11. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biochemija. Panamerican Medical Ed.