МАКРОМОЛЕКУЛЕ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ВРСТЕ, ФУНКЦИЈЕ И ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЈА - 2025

У макромолекула су велики молекули - генерално преко 1.000 атома - формиране спајањем мономера еструцтурарес или мањим блоковима. У живим бићима налазимо четири главне врсте макромолекула: нуклеинске киселине, липиде, угљене хидрате и протеине. Постоје и други синтетичког порекла, попут пластике.

Свака врста биолошких макромолекула састоји се од специфичног мономера, и то: нуклеинских киселина нуклеотидима, угљених хидрата моносахаридима, протеина аминокиселинама и липида угљених угљоводоника различите дужине.

Извор: пикабаи.цом

Што се тиче њихове функције, угљени хидрати и липиди складиште енергију за ћелију да проводи своје хемијске реакције, а они се такође користе као структурне компоненте.

Протеини такође имају структурне функције, осим што представљају молекуле са катализом и транспортним капацитетом. И на крају, нуклеинске киселине чувају генетске информације и учествују у синтези протеина.

Синтетичке макромолекуле прате исту структуру као и биолошке: многи мономери повезани заједно да формирају полимер. Примери за то су полиетилен и најлон. Синтетички полимери се широко користе у индустрији за производњу тканина, пластике, изолације итд.

карактеристике

Величина

Као што назив говори, једна од карактеристичних карактеристика макромолекула је њихова велика величина. Састоји се од најмање 1.000 атома повезаних ковалентним везама. У овој врсти везе, атоми који су укључени у везу деле електроне последњег нивоа.

Устав

Други термин који се користи за означавање макромолекула је полимер („многи делови“), који се састоје од понављајућих јединица које се називају мономери („један део“). То су структуралне јединице макромолекула и могу бити једнаке или различите једна од друге, зависно од случаја.

Могли бисмо користити аналогију игре Лего за децу. Сваки од комада представља мономере, а када им придружимо да формирају различите структуре, добијамо полимер.

Ако су мономери исти, полимер је хомополимер; и ако су различити, то ће бити хетерополимер.

Постоји и номенклатура за означавање полимера у зависности од његове дужине. Ако се молекул састоји од неколико подјединица то се зове олигомер. На пример, када желимо да упућујемо на малу нуклеинску киселину, називамо је олигонуклеотидом.

Структура

С обзиром на невероватну разноликост макромолекула, тешко је успоставити општу структуру. "Костур" ових молекула састоји се од одговарајућих мономера (шећера, аминокиселина, нуклеотида, итд.), И они се могу груписати линеарно, разгранати или узети сложеније облике.

Као што ћемо видети касније, макромолекуле могу бити биолошког или синтетичког порекла. Прве имају бесконачности функција у живим бићима, а последње широко користи друштво, на пример пластика.

Биолошке макромолекуле: функције, структура и примери

Код органских бића налазимо четири основне врсте макромолекула, које обављају огроман број функција, омогућавајући развој и одржавање живота. То су протеини, угљени хидрати, липиди и нуклеинске киселине. У наставку ћемо описати његове најрелевантније карактеристике.

Беланчевина

Протеини су макромолекуле чија су структурне јединице аминокиселине. У природи налазимо 20 врста аминокиселина.

Структура

Ови мономери се састоје од централног атома угљеника (називају се алфа угљеника) које су повезане ковалентна веза за четири различите групе: атом водоника, амино група (НХ ₂ ), карбоксилна група (ЦООХ) и Р групом.

20 врста аминокиселина међусобно се разликују само по идентитету групе Р. Ова група се разликује по својој хемијској природи, тако што је у могућности да између осталог пронађе основне, киселе, неутралне аминокиселине са дугим, кратким и ароматичним ланцима.

Остаци амино киселине се држе заједно пептидним везама. Природа аминокиселина ће одредити природу и карактеристике добијеног протеина.

Линеарна секвенца аминокиселина представља примарну структуру протеина. Затим су пресавијени и груписани у различите обрасце, творећи секундарне, терцијарне и кватернарне структуре.

Функција

Протеини служе различитим функцијама. Неки служе као биолошки катализатори и називају се ензими; неки су структурни протеини, попут кератина који је присутан у коси, ноктима итд .; и други обављају транспортне функције, попут хемоглобина у нашим црвеним крвним ћелијама.

Нуклеинске киселине: ДНК и РНК

Друга врста полимера који је део живих бића су нуклеинске киселине. У овом случају, структурне јединице нису аминокиселине као у протеинима, већ су мономери који се називају нуклеотиди.

Структура

Нуклеотиди су састављени од фосфатне групе, шећера са угљеником (централна компонента молекула) и азотне базе.

Постоје две врсте нуклеотида: рибонуклеотиди и деоксирибонуклеотиди који се разликују у односу на основни шећер. Прве су структурне компоненте рибонуклеинске киселине или РНК, а друге су деоксирибонуклеинска киселина или ДНК.

У обе молекуле нуклеотиди су одржани заједно фосфодиестерском везом - еквивалентном пептидној вези која држи протеине заједно.

Структурне компоненте ДНК и РНК су сличне и разликују се по својој структури, будући да се РНА налази у облику једноструког опсега, а ДНК у двоструком појасу.

Функција

РНА и ДНК су две врсте нуклеинских киселина које налазимо у живим бићима. РНА је мултифункционални, динамички молекул који се појављује у различитим структурним конформацијама и учествује у синтези протеина и у регулацији експресије гена.

ДНК је макромолекула задужена за чување свих генетских информација организма, неопходних за његов развој. Све наше ћелије (осим зрелих црвених крвних зрнаца) имају генетски материјал сачуван у свом језгру, на врло компактан и организован начин.

Угљени хидрати

Угљикохидрати, познати и као угљени хидрати или једноставно као шећери, су макромолекуле састављене од грађевних блокова који се називају моносахариди (дословно "шећер").

Структура

Молекуларна формула угљених хидрата је (ЦХ ₂ О) _н . Вредност н може варирати од 3, за најједноставнији шећер, до хиљаде за најсложеније угљене хидрате, при чему је прилично променљива у погледу дужине.

Ови мономери имају способност међусобно полимеризирати реакцијом која укључује двије хидроксилне групе, што резултира формирањем ковалентне везе која се назива гликозидна веза.

Ова веза држи мономере угљених хидрата на исти начин на који пептидне везе и фосфодиестерске везе држе протеине и нуклеинске киселине.

Међутим, пептидне и фосфодиестерске везе настају у специфичним областима њихових саставних мономера, док се гликозидне везе могу формирати са било којом хидроксилном групом.

Као што смо споменули у претходном одељку, мале макромолекуле су означене са префиксом олиго. У случају малих угљених хидрата користи се израз олигосахариди, ако су само два мономера повезана то је дисахарид, а ако су већи, полисахариди.

Функција

Шећери су основне животне макромолекуле пошто испуњавају енергетске и структурне функције. Они обезбеђују хемијску енергију потребну за покретање значајног броја реакција унутар ћелија и користе се као "гориво" за жива бића.

Остали угљени хидрати, попут гликогена, служе за складиштење енергије тако да ћелија може да се привуче на њу кад је то потребно.

Они такође имају структурне функције: они су део других молекула, попут нуклеинских киселина, ћелијских зидова неких организама и егзоскелета инсеката.

На пример, у биљкама и неким протетичарима налазимо сложену угљени хидрат звану целулоза, коју чине само јединице глукозе. Овај молекул је невероватно обилан на земљи, јер је присутан у ћелијским зидовима ових организама и у осталим потпорним структурама.

Липиди

"Липид" је термин који се користи да обухвати велики број неполарних или хидрофобних молекула (са фобијом или одбојношћу према води) сачињених од угљених ланаца. За разлику од три поменута молекула, протеини, нуклеинске киселине и угљени хидрати, не постоји ниједан једини мономер за липиде.

Структура

Са структуралног аспекта, липид се може представити на више начина. Пошто су направљене од угљоводоника (ЦХ), везе нису делимично набијене, тако да нису растворљиве у поларним растварачима као што је вода. Међутим, могу се растварати у другим врстама неполарних растварача као што је бензен.

Масна киселина се састоји од поменутих ланца угљоводоника и карбоксилне групе (ЦООХ) као функционалне групе. Генерално, масна киселина садржи 12 до 20 атома угљеника.

Ланци масних киселина могу бити засићени, када су сви угљеници повезани једноструким везама, или незасићени, када је више од једне двоструке везе присутно у структури. Ако садржи вишеструке двоструке везе, то је полинезасићена киселина.

Врсте липида према њиховој структури

У ћелији постоје три врсте липида: стероиди, масти и фосфолипиди. Стероиде карактерише гломазна структура са четири прстена. Холестерол је најпознатији и важан је састојак мембране, јер контролише њихову флуидност.

Масти се састоје од три масне киселине повезане естер-везом у молекули званој глицерол.

На крају, фосфолипиди се састоје од молекула глицерола који је везан за фосфатну групу и два ланца масних киселина или изопреноида.

Функција

Као и угљени хидрати, и липиди функционишу као извор енергије за ћелију и као компоненте неких структура.

Липиди имају суштинску функцију за све живе облике: они су битан састојак плазма мембране. Оне формирају кључну границу између живог и неживог, служећи као селективна баријера која одлучује шта улази у ћелију, а шта не, захваљујући свом полупропусном својству.

Поред липида, мембране се састоје и од разних протеина који делују као селективни транспортери.

Неки хормони (попут сексуалних) су липидне природе и неопходни су за развој тела.

Транспорт

У биолошким системима макромолекуле се преносе између унутрашњости и спољашњости ћелија процесима званим ендо и егзоцитоза (који укључују формирање везикула) или активним транспортом.

Ендоцитоза обухвата све механизме које ћелија користи да оствари улазак великих честица и класификује се као: фагоцитоза, када је елемент који се прогута је чврста честица; пиноцитоза, када улази ванћелијска течност; и ендоцитоза, посредована рецепторима.

Већина молекула које на овај начин прогутамо заврши у органели задуженој за пробаву: лизосому. Други се завршавају у фагосомима - који имају својства фузије с лизосомима и формирају структуру која се зове фаголизом.

На овај начин, ензиматска батерија присутна у лизосому завршава деградирајући макромолекуле које су ушле у почетку. Мономери који су их формирали (моносахариди, нуклеотиди, аминокиселине) преносе се назад у цитоплазму, где се користе за стварање нових макромолекула.

Кроз цријева постоје ћелије које имају специфичне транспортере за апсорпцију сваке макромолекуле која је утрошена у исхрани. На пример, транспортери ПЕП1 и ПЕП2 се користе за протеине, а СГЛТ за глукозу.

Синтетичке макромолекуле

У синтетичким макромолекулама такође налазимо исти структурни образац описан за макромолекуле биолошког порекла: мономере или мале подјединице које су повезане везама да би формирале полимер.

Постоје различите врсте синтетичких полимера, најједноставнији је полиетилен. Ово је инертан пластике са хемијском формулом ЦХ ₂ -ЦХ ₂ (везан преко двоструке везе) сасвим уобичајена у индустрији, јер је јефтин и лако произвести.

Као што се може видети, структура ове пластике је линеарна и нема разгранавање.

Полиуретан је још један полимер који се широко користи у индустрији за производњу пјена и изолатора. Сигурно ћемо сунђера од овог материјала наћи у нашим кухињама. Овај материјал се добија кондензацијом хидроксилних база помешаних са елементима званим диизоцијанати.

Постоје и други синтетички полимери веће сложености, попут најлона (или најлона). Међу његовим карактеристикама је и врло отпоран, са приметном еластичношћу. Текстилна индустрија користи ове карактеристике за производњу тканина, чекиња, линија, итд. Лекари га такође користе за извођење шавова.

Референце

1. Берг, ЈМ, Стриер, Л. и Тимоцзко, ЈЛ (2007). Биохемија. Преокренуо сам се.
2. Цампбелл, МК, и Фаррелл, СО (2011). Биохемија. Тхомсон. Броокс / Цоле.
3. Девлин, ТМ (2011). Уџбеник биохемије. Јохн Вилеи & Сонс.
4. Фрееман, С. (2017). Биолошка наука. Пеарсон Едуцатион.
5. Коолман, Ј., и Рохм, КХ (2005). Биохемија: текст и атлас. Панамерицан Медицал Ед.
6. Молдовеану, СЦ (2005). Аналитичка пиролиза синтетичких органских полимера (Вол. 25). Елсевиер.
7. Мооре, ЈТ, и Ланглеи, РХ (2010). Биохемија за лутке. Јохн Вилеи & Сонс.
8. Моугиос, В. (2006). Вежба биохемију. Хуман Кинетицс.
9. Муллер-Естерл, В. (2008). Биохемија. Основе медицине и наука о животу. Преокренуо сам се.
10. Поортманс, ЈР (2004). Принципи биохемије вежби. 3 ^Рд , измењено и допуњено издање. Каргер.
11. Воет, Д. и Воет, ЈГ (2006). Биохемија. Панамерицан Медицал Ед.