MAKROMOLEKYLER: EGENSKABER, TYPER, FUNKTIONER OG EKSEMPLER - BIOLOGI - 2025

De makromolekyler er store molekyler - generelt over 1.000 atomer - dannet ved foreningen af monomerer estructurares eller mindre blokke. I levende ting finder vi fire hovedtyper af makromolekyler: nukleinsyrer, lipider, kulhydrater og proteiner. Der er også andre af syntetisk oprindelse, såsom plast.

Hver type biologisk makromolekyle er sammensat af en specifik monomer, nemlig: nukleinsyrer af nukleotider, kulhydrater med monosaccharider, proteiner med aminosyrer og lipider med carbonhydrider med variabel længde.

Kilde: pixabay.com

Med hensyn til deres funktion lagrer kulhydrater og lipider energi til cellen til at udføre dens kemiske reaktioner, og de bruges også som strukturelle komponenter.

Proteiner har også strukturelle funktioner ud over at være molekyler med katalyse og transportkapacitet. Endelig lagrer nukleinsyrer genetisk information og deltager i proteinsyntese.

Syntetiske makromolekyler følger den samme struktur som en biologisk: mange monomerer bundet sammen for at danne en polymer. Eksempler på dette er polyethylen og nylon. Syntetiske polymerer anvendes i vid udstrækning i industrien til fremstilling af stoffer, plast, isolering osv.

egenskaber

Størrelse

Som navnet antyder, er en af ​​de forskellige kendetegn ved makromolekyler deres store størrelse. De består af mindst 1.000 atomer forbundet med kovalente bindinger. I denne type binding deler atomerne, der er involveret i bindingen, elektronerne på det sidste niveau.

Forfatning

Et andet udtryk, der bruges til at henvise til makromolekyler, er polymer ("mange dele"), der består af gentagne enheder kaldet monomerer ("en del"). Dette er de strukturelle enheder af makromolekyler og kan være ens eller forskellige fra hinanden, afhængigt af tilfældet.

Vi kunne bruge analogien til Lego børns spil. Hver af stykkerne repræsenterer monomererne, og når vi går sammen med dem for at danne forskellige strukturer, opnår vi polymeren.

Hvis monomererne er ens, er polymeren en homopolymer; og hvis de er forskellige, vil det være en heteropolymer.

Der er også en nomenklatur til betegnelse af polymeren afhængigt af dens længde. Hvis molekylet består af et par underenheder kaldes det en oligomer. For eksempel, når vi vil henvise til en lille nukleinsyre, kalder vi det et oligonukleotid.

Struktur

I betragtning af den utrolige mangfoldighed af makromolekyler er det vanskeligt at etablere en generel struktur. "Skelettet" af disse molekyler består af deres tilsvarende monomerer (sukkerarter, aminosyrer, nukleotider osv.), Og de kan grupperes på en lineær, forgrenet måde eller antage mere komplekse former.

Som vi vil se senere, kan makromolekyler være af biologisk eller syntetisk oprindelse. De førstnævnte har uendeligheder med funktioner i levende væsener, og sidstnævnte bruges i vid udstrækning af samfundet - som f.eks. Plast.

Biologiske makromolekyler: funktioner, struktur og eksempler

I organiske væsener finder vi fire basistyper af makromolekyler, der udfører et enormt antal funktioner, der tillader livets udvikling og næring. Disse er proteiner, kulhydrater, lipider og nukleinsyrer. Vi beskriver dets mest relevante egenskaber nedenfor.

Protein

Proteiner er makromolekyler, hvis strukturelle enheder er aminosyrer. I naturen finder vi 20 typer aminosyrer.

Struktur

Disse monomerer er sammensat af et centralt carbonatom (kaldet alfa carbon) bundet med covalente bindinger til fire forskellige grupper: et hydrogenatom, en aminogruppe (NH ₂), en carboxylgruppe (COOH) og en R-gruppe.

De 20 typer aminosyrer adskiller sig kun fra hinanden i R-gruppens identitet.Denne gruppe varierer med hensyn til dens kemiske natur ved at være i stand til at finde basiske, sure, neutrale aminosyrer med lange, korte og aromatiske kæder, blandt andre.

Aminosyrerester holdes sammen ved hjælp af peptidbindinger. Arten af ​​aminosyrerne bestemmer arten og karakteristika for det resulterende protein.

Den lineære aminosyresekvens repræsenterer proteins primære struktur. Disse foldes og grupperes derefter i forskellige mønstre og danner de sekundære, tertiære og kvartære strukturer.

Fungere

Proteiner tjener forskellige funktioner. Nogle tjener som biologiske katalysatorer og kaldes enzymer; nogle er strukturelle proteiner, såsom keratin, der findes i hår, negle osv.; og andre udfører transportfunktioner, såsom hæmoglobin i vores røde blodlegemer.

Nukleinsyrer: DNA og RNA

Den anden type polymer, der er en del af levende ting, er nukleinsyrer. I dette tilfælde er de strukturelle enheder ikke aminosyrer som i proteiner, men er monomerer kaldet nukleotider.

Struktur

Nukleotider består af en phosphatgruppe, et fem-carbon-sukker (den centrale komponent i molekylet) og en nitrogenholdig base.

Der er to typer nukleotider: ribonukleotider og deoxyribonukleotider, der varierer med hensyn til kernesukker. De førstnævnte er de strukturelle komponenter i ribonukleinsyre eller RNA, og sidstnævnte er deoxyribonukleinsyre eller DNA.

I begge molekyler holdes nukleotider sammen af ​​en phosphodiesterbinding - svarende til den peptidbinding, der holder proteiner sammen.

De strukturelle komponenter af DNA og RNA er ens og adskiller sig i deres struktur, da RNA findes i form af et enkelt bånd og DNA i et dobbeltbånd.

Fungere

RNA og DNA er de to typer nukleinsyrer, som vi finder i levende ting. RNA er et multifunktionelt, dynamisk molekyle, der vises i forskellige strukturelle konformationer og deltager i proteinsyntese og i reguleringen af ​​genekspression.

DNA er det makromolekyle, der er ansvarlig for at lagre al den genetiske information om en organisme, der er nødvendig for dens udvikling. Alle vores celler (med undtagelse af modne røde blodlegemer) har genetisk materiale opbevaret i deres kerne på en meget kompakt og organiseret måde.

Kulhydrater

Kolhydrater, også kendt som kulhydrater eller simpelthen som sukker, er makromolekyler, der består af byggesten, der kaldes monosaccharider (bogstaveligt talt "et sukker").

Struktur

Molekylformlen for kulhydrater er (CH ₂ O) _n. Værdien af ​​n kan variere fra 3 for den enkleste sukker til tusinder for de mest komplekse kulhydrater, idet de er meget varierende med hensyn til længde.

Disse monomerer har evnen til at polymerisere med hinanden gennem en reaktion, der involverer to hydroxylgrupper, hvilket resulterer i dannelsen af ​​en kovalent binding kaldet en glycosidbinding.

Denne binding holder kulhydratmonomerer sammen på samme måde som peptidbindinger og phosphodiesterbindinger holder henholdsvis proteiner og nukleinsyrer.

Imidlertid forekommer peptid- og phosphodiesterbindinger i specifikke områder af deres bestanddelmonomerer, medens glycosidiske bindinger kan dannes med en hvilken som helst hydroxylgruppe.

Som vi nævnte i det foregående afsnit, er små makromolekyler betegnet med præfikset oligo. I tilfælde af små kulhydrater anvendes udtrykket oligosaccharider, hvis de kun er to monomerer forbundet, er det et disaccharid, og hvis de er større, polysaccharider.

Fungere

Sukkerarter er grundlæggende makromolekyler for livet, da de udfører energi og strukturelle funktioner. Disse leverer den kemiske energi, der er nødvendig for at drive et betydeligt antal reaktioner inde i celler og bruges som "brændstof" til levende væsener.

Andre kulhydrater, såsom glycogen, tjener til at lagre energi, så cellen kan trække på den, når det er nødvendigt.

De har også strukturelle funktioner: De er en del af andre molekyler, såsom nukleinsyrer, cellevæggene i nogle organismer og eksoskeletterne af insekter.

I planter og nogle protister finder vi for eksempel et komplekst kulhydrat kaldet cellulose, der kun består af glukoseenheder. Dette molekyle er utroligt rigeligt på jorden, da det er til stede i cellevæggene i disse organismer og i andre bærende strukturer.

Lipider

"Lipid" er et udtryk, der bruges til at omfatte et stort antal ikke-polære eller hydrofobe molekyler (med en fobi eller frastødelse til vand) bestående af kulstofkæder. I modsætning til de tre nævnte molekyler, proteiner, nukleinsyrer og kulhydrater, er der ingen enkelt monomer til lipider.

Struktur

Fra et strukturelt synspunkt kan en lipid præsentere sig på flere måder. Da de er lavet af carbonhydrider (CH), er bindingerne ikke delvis ladet, så de er ikke opløselige i polære opløsningsmidler, såsom vand. De kan imidlertid opløses i andre typer ikke-polære opløsningsmidler, såsom benzen.

En fedtsyre er sammensat af de nævnte carbonhydridkæder og en carboxylgruppe (COOH) som en funktionel gruppe. Generelt indeholder en fedtsyre 12 til 20 carbonatomer.

Fedtsyrekæderne kan være mættede, når alle kulhydrater er forbundet med enkeltbindinger eller umættede, når der er mere end en dobbeltbinding til stede i strukturen. Hvis det indeholder flere dobbeltbindinger, er det en flerumættet syre.

Typer af lipider i henhold til deres struktur

Der er tre typer lipider i cellen: steroider, fedt og phospholipider. Steroider er kendetegnet ved en voluminøs firringstruktur. Kolesterol er den bedst kendte og er en vigtig komponent i membranerne, da det kontrollerer deres flydighed.

Fedtstoffer består af tre fedtsyrer bundet via en esterbinding til et molekyle kaldet glycerol.

Endelig består phospholipider af et glycerolmolekyle bundet til en phosphatgruppe og to kæder af fedtsyrer eller isoprenoider.

Fungere

Ligesom kulhydrater fungerer lipider også som en energikilde for cellen og som komponenter i nogle strukturer.

Lipider har en væsentlig funktion for alle levende former: de er en væsentlig bestanddel af plasmamembranen. Disse danner den afgørende grænse mellem det levende og det ikke-levende, og tjener som en selektiv barriere, der afgør, hvad der kommer ind i cellen og hvad ikke, takket være dens semi-permeable egenskab.

Foruden lipider består membraner også af forskellige proteiner, der fungerer som selektive transportører.

Nogle hormoner (såsom seksuelle) er lipiderne og er essentielle for kroppens udvikling.

Transportere

I biologiske systemer transporteres makromolekyler mellem det indre og det ydre af celler ved processer kaldet endo og exocytose (involverer dannelse af vesikler) eller ved aktiv transport.

Endocytose omfatter alle de mekanismer, som cellen bruger til at opnå indtræden af ​​store partikler og klassificeres som: fagocytose, når det element, der skal sluges, er en fast partikel; pinocytose, når ekstracellulær væske kommer ind; og endocytose, formidlet af receptorer.

De fleste af de molekyler, der indtages på denne måde, ender i en organel, der er ansvarlig for fordøjelsen: lysosomet. Andre ender i fagosomer - som har fusionsegenskaber med lysosomer og danner en struktur kaldet phagolysosomer.

På denne måde ender det enzymatiske batteri, der findes i lysosomet, med at nedbryde de makromolekyler, der oprindeligt kom ind. De monomerer, der dannede dem (monosaccharider, nukleotider, aminosyrer) transporteres tilbage til cytoplasmaen, hvor de bruges til dannelse af nye makromolekyler.

Gennem tarmen er der celler, der har specifikke transportører til absorptionen af ​​hver makromolekyle, der blev konsumeret i kosten. For eksempel bruges transportørerne PEP1 og PEP2 til proteiner og SGLT til glukose.

Syntetiske makromolekyler

I syntetiske makromolekyler finder vi også det samme strukturelle mønster beskrevet for makromolekyler af biologisk oprindelse: monomerer eller små underenheder, der er bundet ved hjælp af bindinger til dannelse af en polymer.

Der er forskellige typer syntetiske polymerer, hvor den enkleste er polyethylen. Dette er en inert plast med den kemiske formel CH ₂ -CH ₂ (forbundet med en dobbeltbinding) ret almindelig i industrien, da den er billig og let at fremstille.

Som det kan ses, er strukturen af ​​denne plastik lineær og har ikke nogen forgrening.

Polyurethan er en anden polymer, der i vid udstrækning anvendes i industrien til fremstilling af skum og isolatorer. Vi vil helt sikkert have en svamp af dette materiale i vores køkkener. Dette materiale opnås ved kondensation af hydroxylbaser blandet med elementer kaldet diisocyanater.

Der er andre syntetiske polymerer med større kompleksitet, såsom nylon (eller nylon). Blandt dens egenskaber er at være meget modstandsdygtig med mærkbar elasticitet. Tekstilindustrien drager fordel af disse egenskaber til fremstilling af stoffer, børstehår, linjer osv. Det bruges også af læger til at udføre suturer.

Referencer

1. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biokemi. Jeg vendte om.
2. Campbell, MK, & Farrell, SO (2011). Biokemi. Thomson. Brooks / Cole.
3. Devlin, TM (2011). Lægebog om biokemi. John Wiley & sønner.
4. Freeman, S. (2017). Biologisk videnskab. Pearson Uddannelse.
5. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Biokemi: tekst og atlas. Panamerican Medical Ed.
6. Moldoveanu, SC (2005). Analytisk pyrolyse af syntetiske organiske polymerer (bind 25). Elsevier.
7. Moore, JT, & Langley, RH (2010). Biokemi til dummies. John Wiley & sønner.
8. Mougios, V. (2006). Træ biokemi. Human Kinetics.
9. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemi. Grundlæggende oplysninger om medicin og biovidenskab. Jeg vendte om.
10. Poortmans, JR (2004). Principper for biokemisk træning. 3 ^rd, revideret udgave. Karger.
11. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biokemi. Panamerican Medical Ed.