Çeşitli kimyasal yapıya sahip çok sayıda çeşitli bileşik, insanları laboratuvarda sentezlemeyi başardı. Bununla birlikte, aynı şekilde, doğal maddeler tüm canlı sistemlerin yaşamı için en önemli ve önemli olanlardı ve olmaya devam edecekler. Yani organizmalarda binlerce biyokimyasal reaksiyonda yer alan ve normal işleyişinden sorumlu olan moleküllerdir.
Çoğunluğu "biyolojik polimerler" adı verilen gruba aittir.
Biyopolimerlerin genel konsepti
Öncelikle şunu söylemek gerekir ki tüm bu bileşikler yüksek moleküler yapıdadır, milyonlarca D alton'a ulaşan bir kütleye sahiptir. Bu maddeler, hücre ve yapılarının oluşturulmasında, metabolizma, fotosentez, solunum, beslenme ve herhangi bir canlı organizmanın diğer tüm yaşamsal işlevlerinin sağlanmasında belirleyici rol oynayan hayvan ve bitki polimerleridir.
Bu tür bileşiklerin önemini abartmak zordur. Biyopolimerler, canlı organizmalarda oluşan ve gezegenimizdeki tüm yaşamın temeli olan doğal kökenli doğal maddelerdir. Onlarla özel bağlantılar nelerdir?ait mi?
Hücre biyopolimerleri
Birçoğu var. Bu nedenle, ana biyopolimerler aşağıdaki gibidir:
- proteinler;
- polisakkaritler;
- nükleik asitler (DNA ve RNA).
Bunlara ek olarak, halihazırda listelenmiş olanların kombinasyonlarından oluşan birçok karışık polimer de buna dahildir. Örneğin, lipoproteinler, lipopolisakkaritler, glikoproteinler ve diğerleri.
Genel Özellikler
Değerlendirilen tüm moleküllerin doğasında bulunan çeşitli özellikler vardır. Örneğin, biyopolimerlerin aşağıdaki genel özellikleri:
- kimyasal yapıda dalları olan devasa makro zincirlerin oluşması nedeniyle büyük moleküler ağırlık;
- makromoleküllerdeki bağ türleri (hidrojen, iyonik etkileşimler, elektrostatik çekim, disülfid köprüleri, peptit bağları ve diğerleri);
- her zincirin yapısal birimi monomerik bir bağlantıdır;
- Stereoregularity veya zincirin yapısında yokluğu.
Fakat genel olarak, tüm biyopolimerlerin yapı ve işlev bakımından benzerliklerinden daha fazla farklılıkları vardır.
Proteinler
Protein molekülleri herhangi bir canlının hayatında büyük önem taşır. Bu tür biyopolimerler, tüm biyokütlenin temelidir. Gerçekten de, Oparin-Haldane teorisine göre bile, Dünya'daki yaşam, bir protein olan koaservat damlacığından kaynaklanmıştır.
Bu maddelerin yapısı, yapısında katı bir düzene tabidir. Her protein amino asit kalıntılarından oluşur.sınırsız zincir uzunluklarında birbirine bağlanabilmektedir. Bu, özel bağların - peptit bağlarının oluşumu yoluyla olur. Dört element arasında böyle bir bağ oluşur: karbon, oksijen, nitrojen ve hidrojen.
Bir protein molekülü, hem aynı hem de farklı (on binlerce veya daha fazla) çok sayıda amino asit kalıntısı içerebilir. Toplamda, bu bileşiklerde bulunan 20 çeşit amino asit vardır. Ancak bunların çeşitli kombinasyonları, proteinlerin nicel ve tür açısından gelişmesine izin verir.
Protein biyopolimerleri farklı uzamsal yapılara sahiptir. Böylece, her temsilci birincil, ikincil, üçüncül veya dördüncül bir yapı olarak var olabilir.
Onların en basit ve lineer olanı birincil olanıdır. Basitçe birbirine bağlı bir dizi amino asit dizisidir.
İkincil konformasyon daha karmaşık bir yapıya sahiptir, çünkü proteinin genel makro zinciri sarmal oluşturarak sarmallar oluşturmaya başlar. Atom grupları arasındaki kovalent ve hidrojen etkileşimleri nedeniyle iki bitişik makro yapı birbirine yakın tutulur. Proteinlerin ikincil yapısının alfa ve beta sarmallarını ayırt edin.
Üçüncül yapı, bir topun içine yuvarlanan bir proteinin tek bir makromolekülüdür (polipeptit zinciri). Bu küre içindeki çok karmaşık bir etkileşim ağı, onun oldukça kararlı olmasına ve şeklini korumasına olanak tanır.
Kuaterner konformasyon - birkaç polipeptit zinciri, kıvrılmış ve bükülmüşaynı zamanda kendi aralarında çeşitli tiplerde çok sayıda bağ oluşturan bir bobine dönüştürülür. En karmaşık küresel yapı.
Protein moleküllerinin işlevleri
- Taşıma. Plazma zarını oluşturan protein hücreleri tarafından gerçekleştirilir. Belirli moleküllerin geçebileceği iyon kanalları oluştururlar. Ayrıca birçok protein, protozoa ve bakterilerin hareketinin organellerinin bir parçasıdır, bu nedenle hareketlerine doğrudan katılırlar.
- Enerji işlevi bu moleküller tarafından çok aktif olarak gerçekleştirilir. Metabolizma sürecinde bir gram protein 17,6 kJ enerji oluşturur. Bu nedenle bu bileşikleri içeren bitki ve hayvansal ürünlerin tüketimi canlı organizmalar için hayati önem taşımaktadır.
- Yapı işlevi, protein moleküllerinin çoğu hücresel yapının, hücrelerin kendilerinin, dokuların, organların vb. yapımında katılımıdır. Hemen hemen her hücre temel olarak bu moleküllerden oluşur (sitoplazmanın hücre iskeleti, plazma zarı, ribozom, mitokondri ve diğer yapılar protein bileşiklerinin oluşumunda yer alır).
- Katalitik işlev, kimyasal yapıları gereği proteinlerden başka bir şey olmayan enzimler tarafından gerçekleştirilir. Enzimler olmadan vücuttaki çoğu biyokimyasal reaksiyon, canlı sistemlerde biyolojik katalizörler olduklarından imkansız olurdu.
- Alıcı (aynı zamanda sinyal verme) işlevi, hücrelerin gezinmesine ve ortamdaki herhangi bir değişikliğe doğru şekilde yanıt vermesine yardımcı olur.mekanik ve kimyasal.
Proteinleri daha derinlemesine ele alırsak, bazı daha ikincil işlevleri vurgulayabiliriz. Ancak, listelenenler başlıcalarıdır.
Nükleik asitler
Bu tür biyopolimerler, ister prokaryotik ister ökaryotik olsun, her hücrenin önemli bir parçasıdır. Gerçekten de nükleik asitler, her biri canlılar için çok önemli birer bağlantı olan DNA (deoksiribonükleik asit) ve RNA (ribonükleik asit) moleküllerini içerir.
Kimyasal yapıları gereği, DNA ve RNA, hidrojen bağları ve fosfat köprüleriyle birbirine bağlanan nükleotit dizileridir. DNA, aşağıdaki gibi nükleotidlerden oluşur:
- adenin;
- timin;
- guanin;
- sitozin;
- 5-karbonlu şeker deoksiriboz.
RNA farklıdır, çünkü timinin yerini urasil ve şekerin yerini riboz alır.
DNA molekülleri özel yapısal organizasyonu nedeniyle bir dizi hayati işlevi yerine getirebilir. RNA da hücrede büyük rol oynar.
Bu tür asitlerin fonksiyonları
Nükleik asitler, aşağıdaki işlevlerden sorumlu biyopolimerlerdir:
- DNA, canlı organizmaların hücrelerindeki genetik bilginin deposu ve ileticisidir. Prokaryotlarda bu molekül sitoplazmada dağıtılır. Ökaryotik bir hücrede, bir karyolemma ile ayrılmış çekirdeğin içinde bulunur.
- Çift sarmallı DNA molekülü bölümlere ayrılmıştır - kromozomun yapısını oluşturan genler. herkesin genlericanlılar, organizmanın tüm belirtilerinin şifrelendiği özel bir genetik kod oluşturur.
- RNA üç tiptir - şablon, ribozomal ve taşıma. Ribozomal, protein moleküllerinin karşılık gelen yapılar üzerinde sentezi ve montajında yer alır. DNA'dan okunan matris ve taşıma transfer bilgileri ve biyolojik anlamını deşifre eder.
Polisakaritler
Bu bileşikler ağırlıklı olarak bitki polimerleridir, yani tam olarak floranın temsilcilerinin hücrelerinde bulunurlar. Selüloz içeren hücre duvarları özellikle polisakkaritler açısından zengindir.
Kimyasal yapıları gereği polisakaritler, karmaşık karbonhidrat makromolekülleridir. Lineer, katmanlı, çapraz bağlı konformasyonlar olabilirler. Monomerler basit beş, daha sıklıkla altı karbonlu şekerlerdir - riboz, glikoz, fruktoz. Canlılar için büyük önem taşırlar, hücrelerin bir parçası olduklarından, bitkiler için rezerv besindirler, büyük miktarda enerji salınımı ile parçalanırlar.
Çeşitli temsilcilerin anlamı
Nişasta, selüloz, inülin, glikojen, kitin ve diğerleri gibi biyolojik polimerler çok önemlidir. Canlı organizmalarda önemli enerji kaynaklarıdır.
Yani, selüloz bitkilerin, bazı bakterilerin hücre duvarının temel bir bileşenidir. Güç verir, belli bir şekil verir. Endüstride insan, kağıt, değerli asetat lifleri elde etmek için kullanılır.
Nişasta yedek bir bitki besin maddesidir,aynı zamanda insanlar ve hayvanlar için değerli bir gıda ürünüdür.
Glikojen veya hayvansal yağ, hayvanlar ve insanlar için yedek bir besindir. Isı yalıtımı, enerji kaynağı, mekanik koruma fonksiyonlarını yerine getirir.
Canlı varlıklarda karışık biyopolimerler
Düşündüklerimize ek olarak, makromoleküler bileşiklerin çeşitli kombinasyonları vardır. Bu tür biyopolimerler, proteinlerin ve lipidlerin (lipoproteinler) veya polisakaritler ve proteinlerin (glikoproteinler) karmaşık karışık yapılarıdır. Lipidler ve polisakaritler (lipopolisakaritler) kombinasyonu da mümkündür.
Bu biyopolimerlerin her biri, canlılarda bir dizi önemli işlevi yerine getiren birçok çeşide sahiptir: taşıma, sinyal verme, reseptör, düzenleyici, enzimatik, bina ve diğerleri. Yapıları kimyasal olarak çok karmaşıktır ve tüm temsilciler için deşifre olmaktan uzaktır, bu nedenle işlevler tam olarak tanımlanmamıştır. Bugün sadece en yaygınları biliniyor, ancak önemli bir kısmı insan bilgisinin sınırlarının ötesinde kalıyor.
