'n Groot aantal verskillende verbindings van verskillende chemiese aard het daarin geslaag om mense in die laboratorium te sintetiseer. Maar tog, natuurlike stowwe was, is en sal die belangrikste en betekenisvolle vir die lewe van alle lewende sisteme bly. Dit wil sê daardie molekules wat betrokke is by duisende biochemiese reaksies binne organismes en verantwoordelik is vir hul normale funksionering.
Die oorgrote meerderheid van hulle behoort aan die groep genaamd "biologiese polimere".
Algemene konsep van biopolimere
Eerstens moet gesê word dat al hierdie verbindings hoogmolekulêr is, met 'n massa wat miljoene D altons bereik. Hierdie stowwe is dier- en plantpolimere wat 'n deurslaggewende rol speel in die bou van selle en hul strukture, wat metabolisme, fotosintese, respirasie, voeding en alle ander lewensbelangrike funksies van enige lewende organisme verseker.
Dit is moeilik om die belangrikheid van sulke verbindings te oorskat. Biopolimere is natuurlike stowwe van natuurlike oorsprong wat in lewende organismes vorm en die basis is van alle lewe op ons planeet. Wat is die spesifieke verbande met hullebehoort?
Selbiopolimere
Daar is baie van hulle. Dus, die belangrikste biopolimere is soos volg:
- proteïene;
- polisakkariede;
- nukleïensure (DNA en RNA).
Benewens hulle, sluit dit ook baie gemengde polimere in wat gevorm is uit kombinasies van dié wat reeds gelys is. Byvoorbeeld, lipoproteïene, lipopolisakkariede, glikoproteïene en ander.
Algemene Eiendomme
Daar is verskeie kenmerke wat inherent is aan alle beskou molekules. Byvoorbeeld, die volgende algemene eienskappe van biopolimere:
- groot molekulêre gewig as gevolg van die vorming van groot makrokettings met takke in die chemiese struktuur;
- tipes bindings in makromolekules (waterstof, ioniese interaksies, elektrostatiese aantrekking, disulfiedbrûe, peptiedbindings en ander);
- die strukturele eenheid van elke ketting is 'n monomeriese skakel;
- stereoreëlmatigheid of die afwesigheid daarvan in die struktuur van die ketting.
Maar oor die algemeen het alle biopolimere steeds meer verskille in struktuur en funksie as ooreenkomste.
Proteïene
Proteïenmolekules is van groot belang in die lewe van enige lewende wesens. Sulke biopolimere is die basis van alle biomassa. Inderdaad, selfs volgens die Oparin-Haldane-teorie, het lewe op Aarde ontstaan uit 'n koacervate druppel, wat 'n proteïen was.
Die struktuur van hierdie stowwe is onderhewig aan streng volgorde in die struktuur. Elke proteïen bestaan uit aminosuurreste watin staat om met mekaar te verbind in onbeperkte kettinglengtes. Dit gebeur deur die vorming van spesiale bindings - peptiedbindings. So 'n binding word tussen vier elemente gevorm: koolstof, suurstof, stikstof en waterstof.
'n Proteïenmolekule kan baie aminosuurreste bevat, beide dieselfde en verskillend (etlike tienduisende of meer). In totaal is daar 20 variëteite aminosure wat in hierdie verbindings gevind word. Hulle diverse kombinasie laat egter proteïene toe om te floreer in kwantitatiewe en spesieterme.
Proteïenbiopolimere het verskillende ruimtelike konformasies. Elke verteenwoordiger kan dus as 'n primêre, sekondêre, tersiêre of kwaternêre struktuur bestaan.
Die eenvoudigste en lineêre van hulle is die primêre een. Dit is bloot 'n reeks aminosuurreekse wat aan mekaar gekoppel is.
Die sekondêre bouvorm het 'n meer komplekse struktuur, aangesien die algehele makroketting van die proteïen begin spiraal en spoele vorm. Twee aangrensende makrostrukture word naby mekaar gehou as gevolg van kovalente en waterstofinteraksies tussen die groepe van hul atome. Onderskei tussen alfa- en beta-helikse van die sekondêre struktuur van proteïene.
Die tersiêre struktuur is 'n enkele makromolekule (polipeptiedketting) van 'n proteïen wat in 'n bal gerol is. 'n Baie komplekse netwerk van interaksies binne hierdie aardbol laat dit redelik stabiel wees en sy vorm behou.
Kwaternêre konformasie is 'n paar polipeptiedkettings, opgerol en gedraaiin 'n spoel, wat terselfdertyd ook veelvuldige bindings van verskillende tipes onder mekaar vorm. Die mees komplekse bolvormige struktuur.
Funksies van proteïenmolekules
- Vervoer. Dit word uitgevoer deur die proteïenselle waaruit die plasmamembraan bestaan. Hulle vorm ioonkanale waardeur sekere molekules in staat is om te beweeg. Baie proteïene is ook deel van die organelle van die beweging van protosoë en bakterieë, daarom is hulle direk betrokke by hul beweging.
- Die energiefunksie word baie aktief deur hierdie molekules uitgevoer. Een gram proteïen in die proses van metabolisme vorm 17,6 kJ energie. Daarom is die verbruik van plant- en diereprodukte wat hierdie verbindings bevat noodsaaklik vir lewende organismes.
- Die boufunksie is die deelname van proteïenmolekules in die konstruksie van die meeste sellulêre strukture, die selle self, weefsels, organe, ensovoorts. Byna enige sel word basies uit hierdie molekules gebou (sitoskelet van die sitoplasma, plasmamembraan, ribosoom, mitochondria en ander strukture neem deel aan die vorming van proteïenverbindings).
- Die katalitiese funksie word uitgevoer deur ensieme, wat deur hul chemiese aard niks meer as proteïene is nie. Sonder ensieme sou die meeste biochemiese reaksies in die liggaam onmoontlik wees, aangesien dit biologiese katalisators in lewende sisteme is.
- Reseptor (ook sein) funksie help selle om te navigeer en korrek te reageer op enige veranderinge in die omgewing, soos bv.meganies en chemies.
As ons proteïene in meer diepte oorweeg, kan ons nog 'n paar sekondêre funksies uitlig. Die gelys is egter die belangrikstes.
nukleïensure
Sulke biopolimere is 'n belangrike deel van elke sel, of dit nou prokarioties of eukarioties is. Nukleïensure sluit immers DNA (deoksiribonukleïensuur) en RNA (ribonukleïensuur) molekules in, wat elkeen 'n baie belangrike skakel vir lewende wesens is.
Deur hul chemiese aard, is DNS en RNA reekse van nukleotiede wat deur waterstofbindings en fosfaatbrûe verbind word. DNA is saamgestel uit nukleotiede soos:
- adenine;
- thymine;
- guanine;
- sitosien;
- 5-koolstof suiker deoksiribose.
RNA is anders deurdat timien deur uracil vervang word, en suiker deur ribose.
As gevolg van die spesiale strukturele organisasie van DNA is molekules in staat om 'n aantal belangrike funksies te verrig. RNA speel ook 'n groot rol in die sel.
Funksies van sulke sure
Nukleinsure is biopolimere wat vir die volgende funksies verantwoordelik is:
- DNS is die stoor en oordraer van genetiese inligting in die selle van lewende organismes. In prokariote is hierdie molekule in die sitoplasma versprei. In 'n eukariotiese sel is dit binne die kern geleë, geskei deur 'n kariolemma.
- Dubbelstring-DNS-molekule word in afdelings verdeel – gene wat die struktuur van die chromosoom uitmaak. Almal se genewesens vorm 'n spesiale genetiese kode waarin alle tekens van die organisme geïnkripteer is.
- RNA is van drie tipes - sjabloon, ribosomaal en vervoer. Ribosomal neem deel aan die sintese en samestelling van proteïenmolekules op die ooreenstemmende strukture. Matriks- en vervoeroordraginligting wat uit DNA gelees word en die biologiese betekenis daarvan ontsyfer.
Polisakkariede
Hierdie verbindings is hoofsaaklik plantpolimere, dit wil sê, hulle word presies in die selle van verteenwoordigers van die flora aangetref. Hulle selwand, wat sellulose bevat, is veral ryk aan polisakkariede.
Deur hul chemiese aard is polisakkariede komplekse koolhidraat-makromolekules. Hulle kan lineêre, gelaagde, kruisgebonde konformasies wees. Monomere is eenvoudige vyf-, meer dikwels ses-koolstof suikers - ribose, glukose, fruktose. Hulle is van groot belang vir lewende wesens, aangesien hulle deel van die selle is, is hulle 'n reserwevoedingstof vir plante, hulle word afgebreek met die vrystelling van 'n groot hoeveelheid energie.
Betekenis van verskeie verteenwoordigers
Biologiese polimere soos stysel, sellulose, inulien, glikogeen, chitien en ander is baie belangrik. Hulle is die belangrike bronne van energie in lewende organismes.
Dus, sellulose is 'n noodsaaklike komponent van die selwand van plante, sommige bakterieë. Gee krag, 'n sekere vorm. In die industrie word die mens gebruik om papier, waardevolle asetaatvesels te bekom.
Stysel is 'n reserwe plantvoedingstof,wat ook 'n waardevolle voedselproduk vir mens en dier is.
Glikogen, of diervet, is 'n reserwevoedingstof vir diere en mense. Voer die funksies van termiese isolasie, energiebron, meganiese beskerming uit.
Gemengde biopolimere in lewende wesens
Benewens dié wat ons oorweeg het, is daar verskeie kombinasies van makromolekulêre verbindings. Sulke biopolimere is komplekse gemengde strukture van proteïene en lipiede (lipoproteïene) of polisakkariede en proteïene (glikoproteïene). 'n Kombinasie van lipiede en polisakkariede (lipopolisakkariede) is ook moontlik.
Elkeen van hierdie biopolimere het baie variëteite wat 'n aantal belangrike funksies in lewende wesens verrig: vervoer, sein, reseptor, regulerende, ensiematies, bou en vele ander. Hul struktuur is chemies baie kompleks en ver van om vir alle verteenwoordigers ontsyfer te word, daarom is die funksies nie volledig omskryf nie. Vandag is net die algemeenste bekend, maar 'n beduidende deel bly buite die grense van menslike kennis.