Makromolekyler Karakteristikker, typer, funksjoner og eksempler

De Makromolekyler De er store molekyler - generelt mer enn 1.000 atomer - dannet av foreningen av struktureringsblokker eller mindre monomerer. I levende vesener finner vi fire typer hovedmakromolekyler: nukleinsyrer, lipider, karbohydrater og proteiner. Det er også andre av syntetisk opprinnelse, for eksempel plast.

Hver type biologisk makromolese.

Kilde: Pixabay.com

Når det gjelder deres funksjon, lagrer karbohydrater og lipider energi slik at cellen utfører sine kjemiske reaksjoner, og brukes også som strukturelle komponenter.

Proteiner har også strukturelle funksjoner, i tillegg til å være molekyler med katalyse og transportkapasitet. Til slutt lagrer nukleinsyrer genetisk informasjon og deltar i proteinsyntese.

Syntetiske makromolekyler følger den samme strukturen til en biologisk: mange koblede monomerer for å danne en polymer. Eksempel på dette er polyetylen og nylon. Syntetiske polymerer er mye brukt i bransjen for fremstilling av stoffer, plast, isolatorer osv.

[TOC]

Kjennetegn

Størrelse

Som navnet tilsier, er en av de særegne egenskapene til makromolekyler deres store størrelse. De er dannet av minst 1.000 atomer, forent av kovalente bindinger. I denne typen koblinger deler atomene som er involvert i unionen elektronene på det siste nivået.

grunnlov

Et annet begrep som brukes til å referere til makromolekyler er Polymer ("Mange deler"), som er dannet av gjentatte enheter som kalles monomerer ("fra hverandre"). Dette er de strukturelle enhetene til makromolekyler og kan være de samme eller forskjellige fra hverandre, avhengig av saken.

Vi kunne bruke Lego Children's Game Analogy. Hver av brikkene representerer monomerer, og når vi blir med dem for å danne forskjellige strukturer, får vi polymeren.

Hvis monomerene er de samme, er polymeren en homopolymer; Og hvis de er forskjellige vil det være en heteropolymer.

Det er også en nomenklatur for å betegne polymeren avhengig av dens lengde. Hvis molekylet er dannet av noen få underenheter kalles oligomer. Når vi for eksempel vil referere til en liten nukleinsyre, kaller vi det oligonukleotid.

Struktur

Gitt det utrolige mangfoldet av makromolekyler, er det vanskelig å etablere en generell struktur. "Skjelettet" av disse molekylene dannes av deres tilsvarende monomerer (sukker, aminosyrer, nukleotider, etc.), og de kan grupperes lineært, forgrenede eller ta mer komplekse former.

Som vi vil se senere, kan makromolekyler være av biologisk eller syntetisk opprinnelse. De førstnevnte har uendelig funksjoner i levende vesener, og den andre er mye brukt av samfunnet - for eksempel plast.

Biologiske makromolekyler: funksjoner, struktur og eksempler

I organiske vesener finner vi fire grunnleggende typer makromolekyler, som utfører et enormt antall funksjoner, og tillater utvikling og støtte for livet. Dette er proteiner, karbohydrater, lipider og nukleinsyrer. Neste vil vi beskrive de mest relevante egenskapene.

Proteiner

Proteiner er makromolekyler hvis strukturelle enheter er aminosyrer. I naturen finner vi 20 typer aminosyrer.

Struktur

Disse monomeren₂), en karboksylgruppe (COOH) og en R -gruppe.

Det kan tjene deg: Guanosín Triffosphate (GTP): Struktur, syntese, funksjoner

De 20 typene aminosyrer skiller seg fra hverandre bare i identiteten til R -gruppen. Denne gruppen varierer i sin kjemiske natur, og kan finne grunnleggende aminosyrer, syrer, nøytrale, med lange, korte og aromatiske kjeder.

Aminosyrerester forblir forent av hverandre av peptidlenker. Arten av aminosyrer vil bestemme arten og egenskapene til det resulterende proteinet.

Den lineære aminosyresekvensen representerer den primære strukturen til proteiner. Da er disse fold og grupperer i forskjellige mønstre, og danner sekundære, tertiære og kvartære strukturer.

Funksjon

Proteiner oppfyller forskjellige funksjoner. Noen fungerer som biologiske katalysatorer og kalles enzymer; Noen er strukturelle proteiner, for eksempel keratin som er til stede i hår, negler osv.; Og andre utfører transportfunksjoner, for eksempel hemoglobin i våre røde blodlegemer.

Nukleinsyrer: DNA og RNA

Den andre typen polymer som er en del av levende vesener er nukleinsyrer. I dette tilfellet er ikke strukturelle enheter aminosyrer som i proteiner, men er monomerer som kalles nukleotider.

Struktur

Nukleotidene sammensatt av en fosfatgruppe, et fem -karbon sukker (den sentrale komponenten i molekylet) og en nitrogenbase.

Det er to typer nukleotider: ribonukleotidene og deoksyribonukleotidene, som varierer når det gjelder sentralt sukker. De første er de strukturelle komponentene i ribonukleinsyre eller RNA, og sistnevnte av deoksyribonukleisk eller DNA -syre.

I begge molekyler forblir nukleotider samlet sammen ved hjelp av en fosfodiésterbinding - tilsvarer peptidlenken som holder proteiner sammen.

Strukturelle komponenter av DNA og RNA er like forskjellige i strukturen, siden RNA finnes i form av et enkelt bånd og dobbeltbånd DNA.

Funksjon

RNA og DNA er de to typene nukleinsyrer som vi finner i levende vesener. RNA er et multifunksjonelt, dynamisk molekyl, som vises i forskjellige strukturelle konformasjoner og deltar i proteinsyntese og regulering av genuttrykk.

DNA er makromolekylet som har ansvaret for å lagre all genetisk informasjon om en organisme, nødvendig for dens utvikling. Alle cellene våre (med unntak av modne røde blodlegemer) har lagret i kjernen sin, på en veldig kompakt og organisert måte, det genetiske materialet.

Karbohydrater

Karbohydrater, også kjent som karbohydrater eller ganske enkelt som sukker, er makromolekyler dannet av blokker kalt monosakkarider (bokstavelig talt "et sukker").

Struktur

Den molekylære formelen til karbohydrater er (CHO₂ENTEN)_n. Verdien av n Det kan variere fra 3, at det enkleste sukkeret, til tusenvis i de mest komplekse karbohydrater, og er ganske variabel når det gjelder lengde.

Disse monomerer har evnen til å polymerisere med hverandre gjennom en reaksjon som involverer to hydroksylgrupper, noe som resulterer i dannelse av en kovalent binding kalt glukosidbinding.

Denne bindingen holder karbohydrater på samme måte som peptidbindinger og fosfodiésterbindinger holder henholdsvis proteiner og nukleinsyrer.

Imidlertid forekommer peptid- og fosfodisterkoblinger i bestemte områder av monomerer som utgjør dem, mens glukosidbindinger kan dannes med hvilken som helst hydroksylgruppe.

Det kan tjene deg: Urea syklus: Stadier, enzymer, funksjon, regulering

Som vi nevnte i forrige seksjon, er små makromolekyler utpekt med prefikset Oligo. Når det gjelder små karbohydrater, brukes begrepet oligosakkarider, hvis de bare er to koblede monomerer, er det et disakkarid, og hvis de er større, polysakkarider.

Funksjon

Sukker er grunnleggende makromolekyler for livet, siden de oppfyller energi og strukturelle funksjoner. Disse gir den kjemiske energien som er nødvendig for å øke et viktig antall reaksjoner i cellene og brukes som "drivstoff" av levende vesener.

Andre karbohydrater, for eksempel glykogen, tjener til å lagre energi, slik at cellen kan ty til den når det er nødvendig.

De har også strukturelle funksjoner: de er en del av andre molekyler, for eksempel nukleinsyrer, cellevegger i noen organismer og insekteksoskjeletter.

I planter og i noen protister finner vi for eksempel et komplekst karbohydrat kalt cellulose, bare dannet fra glukoseenheter. Dette molekylet er utrolig rikelig på jorden, siden det er til stede i celleveggene i disse organismer og i andre støttestrukturer.

Lipider

"Lipid" er et begrep som brukes til å omfatte et stort antall apolare eller hydrofobe molekyler (med fobi eller vannavvisning) dannet av karbonkjeder. I motsetning til de tre nevnte molekylene, proteiner, nukleinsyrer og karbohydrater, er det ikke noe poengmonomer for lipider.

Struktur

Fra det strukturelle synspunktet kan en lipid oppstå på flere måter. Som dannet fra hydrokarboner (C-H), er koblingene ikke delvis lastet, så de er ikke løselige i polare løsningsmidler som vann. Imidlertid kan de oppløses i andre typer ikke -polare løsningsmidler som benzen.

En fettsyre er sammensatt av de nevnte hydrokarbonkjeder og en karboksylgruppe (COOH) som en funksjonell gruppe. Generelt inneholder en fettsyre 12 til 20 karbonatomer.

Fettsyrekjeder kan være mettede, når alle karbonatomer er samlet sammen av enkle, umettede koblinger, når det er mer enn en dobbeltbinding inne i strukturen. Hvis den inneholder flere dobbeltbindinger, er det en flerumettet syre.

Typer lipider i henhold til strukturen deres

Det er tre typer lipider i cellen: steroider, fett og fosfolipider. Steroider er preget av en voluminøs struktur på fire ringer. Kolesterol er det mest kjente og er en viktig komponent i membranene, siden det kontrollerer fluiditeten til det samme.

Fett er sammensatt av tre forente fettsyrer ved hjelp av en esterbinding til et molekyl kalt glyserol.

Til slutt dannes fosfolipider av et glyserolmolekyl knyttet til en fosfatgruppe og to kjeder av fettsyrer eller isoprenoider.

Funksjon

Som karbohydrater fungerer lipider også som en energikilde for cellen og som komponenter i noen strukturer.

Lipider har en uunnværlig funksjon for alle levende former: de er en essensiell bestanddel av plasmamembranen. Disse danner den avgjørende grensen mellom de levende og ikke levende, og fungerer som en selektiv barriere som bestemmer hva som kommer inn og hva som ikke gjør for cellen, takket være dens semipermeable eiendom.

Kan tjene deg: proline: egenskaper, struktur, funksjoner, mat

I tillegg til lipider er membranene også dannet av forskjellige proteiner, som fungerer som selektive transportører.

Noen hormoner (for eksempel sex) er lipidkarakter og er uunnværlige for utviklingen av organismen.

Transportere

I biologiske systemer transporteres makromolekyler mellom interiøret og utsiden av cellene ved prosesser kalt endo og eksocytose (de involverer dannelse av vesikler) eller ved aktiv transport.

Endocytose dekker alle mekanismene som cellen bruker for å oppnå inntreden av store partikler og er klassifisert som: fagocytose, når elementet til oppsluff er en solid partikkel; Pinocytosis, når den kommer inn i ekstracellulær væske; og endocytose, formidlet av mottakere.

De fleste av molekylene som blir inntatt av denne ruten slutter veien i en organell med ansvar for fordøyelsen: Lysosomet. Andre ender i fagosomer - som har fusjonsegenskaper med lysosomer og danner en struktur som kalles fagolisosomer.

På denne måten ender det enzymatiske batteriet som er til stede i lysosomet med å forringe makromolekylene som opprinnelig kom inn. Monomerer som dannet dem (monosakkarider, nukleotider, aminosyrer) blir transportert igjen til cytoplasma, hvor de brukes til dannelse av nye makromolekyler.

Gjennom tarmen er det celler som har spesifikke transportører for absorpsjon av hvert makromolekyl som ble konsumert i kostholdet. For eksempel brukes PEP1 og PEP2 -transportører for proteiner og glukose SGLT.

Syntetiske makromolekyler

I syntetiske makromolekyler finner vi også det samme strukturelle mønsteret som er beskrevet for makromolekyler av biologisk opprinnelse: små monomerer eller underenheter som er koblet gjennom mediekoblinger for å danne en polymer.

Det er forskjellige typer syntetiske polymerer, og er det enkleste polyetylenet. Dette er en inert plast av kjemisk formel₂-Ch₂ (knyttet sammen med en dobbel obligasjon) ganske vanlig i bransjen, siden det er økonomisk og enkelt å produsere.

Som det kan sees, er strukturen til denne plasten lineær og har ingen gren.

Polyuretan er en annen polymer som er ganske brukt i bransjen til fremstilling av skum og isolatorer. Vi vil helt sikkert ha en svamp av dette materialet på kjøkkenene våre. Dette materialet oppnås ved kondensering av hydroksylbaser blandet med elementer kalt diisocianatos.

Det er andre syntetiske polymerer med større kompleksitet, for eksempel nylon (eller nilón). Innenfor egenskapene er det veldig motstandsdyktig, med en betydelig elastisitet. Tekstilindustrien utnytter disse egenskapene for fremstilling av vev, purker, sedaler osv. Det brukes også av leger til å utføre suturer.

Referanser

1. Berg, J. M., STRYER, L., & Tymoczko, J. L. (2007). Biokjemi. Jeg snudde meg.
2. Campbell, m. K., & Farrell, S. ENTEN. (2011). Biokjemi. Thomson. Brooks/Cole.
3. Devlin, t. M. (2011). Biokjemi lærebok. John Wiley & Sons.
4. Freeman, s. (2017). Biologisk vitenskap. Pearson Education.
5. Koolman, J., & Röhm, k. H. (2005). Biokjemi: tekst og atlas. Ed. Pan -American Medical.
6. Moldoveanu, s. C. (2005). Analytisk pyrolyse av syntetiske organiske polymerer (Vol. 25). Elsevier.
7. Moore, J. T., & Langley, r. H. (2010). Biokjemi for dummies. John Wiley & Sons.
8. Mougies, v. (2006). Treningsbiokjemi. Menneskelig kinetikk.
9. Müller-esterl, w. (2008). Biokjemi. Grunnleggende for medisin og biovitenskap. Jeg snudde meg.
10. Poortmans, J.R. (2004). Prinsipper for treningsbiokjemi. 3^Rd, Revidert utgave. Karger.
11. Voet, d., & Voet, j. G. (2006). Biokjemi. Ed. Pan -American Medical.