Et stort antall forskjellige forbindelser av ulik kjemisk natur klarte å syntetisere mennesker i laboratoriet. Likevel, naturlige stoffer var, er og vil forbli de viktigste og mest betydningsfulle for livet til alle levende systemer. Det vil si de molekylene som er involvert i tusenvis av biokjemiske reaksjoner i organismer og er ansvarlige for deres normale funksjon.
De aller fleste av dem tilhører gruppen som kalles "biologiske polymerer".
Generelt konsept for biopolymerer
Først av alt bør det sies at alle disse forbindelsene er høymolekylære, med en masse som når millioner av D alton. Disse stoffene er dyre- og plantepolymerer som spiller en avgjørende rolle i å bygge celler og deres strukturer, og sikre metabolisme, fotosyntese, respirasjon, ernæring og alle andre vitale funksjoner til enhver levende organisme.
Det er vanskelig å overvurdere betydningen av slike forbindelser. Biopolymerer er naturlige stoffer av naturlig opprinnelse som dannes i levende organismer og er grunnlaget for alt liv på planeten vår. Hva er de spesifikke forbindelsene til demtilhører?
Cellebiopolymerer
Det er mange av dem. Så de viktigste biopolymerene er som følger:
- proteins;
- polysakkarider;
- nukleinsyrer (DNA og RNA).
I tillegg til dem inkluderer dette også mange blandede polymerer dannet av kombinasjoner av de som allerede er oppført. For eksempel lipoproteiner, lipopolysakkarider, glykoproteiner og andre.
General Properties
Det er flere funksjoner som er iboende i alle betraktede molekyler. For eksempel følgende generelle egenskaper for biopolymerer:
- stor molekylvekt på grunn av dannelsen av enorme makrokjeder med forgreninger i den kjemiske strukturen;
- typer av bindinger i makromolekyler (hydrogen, ioniske interaksjoner, elektrostatisk tiltrekning, disulfidbroer, peptidbindinger og andre);
- den strukturelle enheten til hver kjede er et monomert ledd;
- stereoregularitet eller dets fravær i strukturen til kjeden.
Men generelt har alle biopolymerer fortsatt flere forskjeller i struktur og funksjon enn likheter.
Proteiner
Proteinmolekyler er av stor betydning i livet til alle levende vesener. Slike biopolymerer er grunnlaget for all biomasse. Faktisk, selv i henhold til Oparin-Haldane-teorien, oppsto livet på jorden fra en koacervatdråpe, som var et protein.
Strukturen til disse stoffene er underlagt streng orden i strukturen. Hvert protein er bygd opp av aminosyrerester somkan kobles til hverandre i ubegrensede kjedelengder. Dette skjer gjennom dannelsen av spesielle bindinger - peptidbindinger. En slik binding dannes mellom fire grunnstoffer: karbon, oksygen, nitrogen og hydrogen.
Et proteinmolekyl kan inneholde mange aminosyrerester, både like og forskjellige (flere titusenvis eller mer). Tot alt finnes det 20 varianter av aminosyrer i disse forbindelsene, men deres mangfoldige kombinasjon gjør at proteiner kan blomstre både kvantitativt og artsmessig.
Proteinbiopolymerer har forskjellige romlige konformasjoner. Dermed kan hver representant eksistere som en primær, sekundær, tertiær eller kvartær struktur.
Den mest enkle og lineære av dem er den primære. Det er ganske enkelt en serie med aminosyresekvenser koblet til hverandre.
Den sekundære konformasjonen har en mer kompleks struktur, siden den totale makrokjeden til proteinet begynner å spiralere, og danner spoler. To tilstøtende makrostrukturer holdes nær hverandre på grunn av kovalente og hydrogeninteraksjoner mellom gruppene av atomene deres. Skille mellom alfa- og beta-helikser i den sekundære strukturen til proteiner.
Den tertiære strukturen er et enkelt makromolekyl (polypeptidkjede) av et protein rullet til en ball. Et veldig komplekst nettverk av interaksjoner i denne kulen gjør at den er ganske stabil og holder formen sin.
Kvartær konformasjon - noen få polypeptidkjeder, kveilet og vriddtil en spole, som samtidig også danner flere bindinger av ulike typer seg imellom. Den mest komplekse kulestrukturen.
Funksjoner av proteinmolekyler
- Transport. Det utføres av proteincellene som utgjør plasmamembranen. De danner ionekanaler som visse molekyler kan passere gjennom. Mange proteiner er også en del av organellene i bevegelsen til protozoer og bakterier, derfor er de direkte involvert i deres bevegelse.
- Energifunksjonen utføres av disse molekylene veldig aktivt. Ett gram protein i prosessen med metabolisme danner 17,6 kJ energi. Derfor er inntak av plante- og dyreprodukter som inneholder disse forbindelsene avgjørende for levende organismer.
- Byggingsfunksjonen er proteinmolekylers deltakelse i konstruksjonen av de fleste cellulære strukturer, selve cellene, vev, organer og så videre. Nesten enhver celle er i utgangspunktet bygget av disse molekylene (cytoskjelett i cytoplasma, plasmamembran, ribosom, mitokondrier og andre strukturer deltar i dannelsen av proteinforbindelser).
- Den katalytiske funksjonen utføres av enzymer, som i sin kjemiske natur ikke er annet enn proteiner. Uten enzymer ville de fleste biokjemiske reaksjoner i kroppen vært umulige, siden de er biologiske katalysatorer i levende systemer.
- Reseptor (også signalerings)-funksjon hjelper celler med å navigere og reagere riktig på endringer i miljøet, som f.eks.mekanisk og kjemisk.
Hvis vi vurderer proteiner mer i dybden, kan vi fremheve noen flere sekundære funksjoner. Imidlertid er de som er oppført de viktigste.
nukleinsyrer
Slike biopolymerer er en viktig del av hver celle, enten den er prokaryot eller eukaryot. Faktisk inkluderer nukleinsyrer DNA (deoksyribonukleinsyre) og RNA (ribonukleinsyre) molekyler, som hver er et svært viktig ledd for levende vesener.
I sin kjemiske natur er DNA og RNA sekvenser av nukleotider forbundet med hydrogenbindinger og fosfatbroer. DNA er sammensatt av nukleotider som:
- adenine;
- thymine;
- guanine;
- cytosine;
- 5-karbon sukker deoksyribose.
RNA er forskjellig ved at tymin er erstattet med uracil, og sukker med ribose.
På grunn av den spesielle strukturelle organiseringen av DNA-molekyler er i stand til å utføre en rekke vitale funksjoner. RNA spiller også en stor rolle i cellen.
Funksjoner av slike syrer
Nukleinsyrer er biopolymerer som er ansvarlige for følgende funksjoner:
- DNA er lagret og senderen av genetisk informasjon i cellene til levende organismer. I prokaryoter er dette molekylet fordelt i cytoplasmaet. I en eukaryot celle er den plassert inne i kjernen, atskilt med et karyolemma.
- Dobbeltstrenget DNA-molekyl er delt inn i seksjoner - gener som utgjør strukturen til kromosomet. alles generskapninger danner en spesiell genetisk kode der alle tegn på organismen er kryptert.
- RNA er av tre typer - mal, ribosomal og transport. Ribosomal deltar i syntesen og sammenstillingen av proteinmolekyler på de tilsvarende strukturene. Matrise- og transportoverføringsinformasjon leses fra DNA og dechiffrere dens biologiske betydning.
polysakkarider
Disse forbindelsene er hovedsakelig plantepolymerer, det vil si at de finnes nettopp i cellene til representanter for floraen. Celleveggen deres, som inneholder cellulose, er spesielt rik på polysakkarider.
I sin kjemiske natur er polysakkarider komplekse karbohydratmakromolekyler. De kan være lineære, lagdelte, tverrbundne konformasjoner. Monomerer er enkle fem-, oftere seks-karbon sukkerarter - ribose, glukose, fruktose. De er av stor betydning for levende vesener, da de er en del av cellene, de er et reservenæringsstoff for planter, de brytes ned med frigjøring av en stor mengde energi.
Betydningen av ulike representanter
Biologiske polymerer som stivelse, cellulose, inulin, glykogen, kitin og andre er svært viktige. De er de viktige energikildene i levende organismer.
Så, cellulose er en viktig komponent i celleveggen til planter, noen bakterier. Gir styrke, en viss form. I industrien brukes mennesket til å skaffe papir, verdifulle acetatfibre.
Stivelse er et reserveplantenæringsstoff,som også er et verdifullt matprodukt for mennesker og dyr.
Glykogen, eller animalsk fett, er et reservenæringsstoff for dyr og mennesker. Utfører funksjonene termisk isolasjon, energikilde, mekanisk beskyttelse.
Blandede biopolymerer i levende vesener
I tillegg til de vi har vurdert, finnes det ulike kombinasjoner av makromolekylære forbindelser. Slike biopolymerer er komplekse blandede strukturer av proteiner og lipider (lipoproteiner) eller polysakkarider og proteiner (glykoproteiner). En kombinasjon av lipider og polysakkarider (lipopolysakkarider) er også mulig.
Hver av disse biopolymerene har mange varianter som utfører en rekke viktige funksjoner i levende vesener: transport, signalering, reseptor, regulatorisk, enzym, bygning og mange andre. Strukturen deres er kjemisk veldig kompleks og langt fra å bli dechiffrert for alle representanter, derfor er ikke funksjonene fullstendig definert. I dag er bare de vanligste kjent, men en betydelig del forblir utenfor grensene for menneskelig kunnskap.