MAKROMOLEKULE: KARAKTERISTIKE, VRSTE, FUNKCIJE I PRIMJERI - BIOLOGIJA - 2026

Su makromolekule su velike molekule - općenito od 1.000 - C formirana spajanjem monomera estructurares ili manje blokova. U živim bićima nalazimo četiri glavne vrste makromolekula: nukleinske kiseline, lipide, ugljikohidrate i proteine. Postoje i drugi sintetskog podrijetla, poput plastike.

Svaka vrsta bioloških makromolekula sastoji se od specifičnog monomera, i to: nukleinske kiseline nukleotidima, ugljikohidrati monosaharidi, proteini aminokiselinama i lipidi ugljikovodici promjenjive dužine.

Izvor: pixabay.com

Što se tiče njihove funkcije, ugljikohidrati i lipidi pohranjuju energiju za stanicu da provodi svoje kemijske reakcije, a oni se također koriste kao strukturne komponente.

Proteini također imaju strukturne funkcije, osim što molekule s katalizom i transportnim kapacitetom. Konačno, nukleinske kiseline pohranjuju genetske informacije i sudjeluju u sintezi proteina.

Sintetičke makromolekule slijede istu strukturu kao i biološke: mnogi monomeri povezani zajedno stvaraju polimer. Primjeri za to su polietilen i najlon. Sintetički polimeri se široko koriste u industriji za proizvodnju tkanina, plastike, izolacije itd.

karakteristike

Veličina

Kao što naziv govori, jedna od karakterističnih karakteristika makromolekula je njihova velika veličina. Sastoji se od najmanje 1.000 atoma povezanih kovalentnim vezama. U ovoj vrsti veze, atomi koji su uključeni u vezu dijele elektrone posljednje razine.

Ustav

Drugi izraz koji se koristi za makromolekule je polimer ("mnogi dijelovi"), koji se sastoje od ponavljajućih jedinica koje se nazivaju monomeri ("jedan dio"). To su strukturalne jedinice makromolekula i mogu biti jednake ili različite jedna od druge, ovisno o slučaju.

Mogli bismo upotrijebiti analogiju Lego dječje igre. Svaki od komada predstavlja monomere, a kad im se pridružimo radi formiranja različitih struktura, dobivamo polimer.

Ako su monomeri isti, polimer je homopolimer; a ako su različiti to će biti heteropolimer.

Postoji i nomenklatura za označavanje polimera ovisno o njegovoj duljini. Ako se molekula sastoji od nekoliko podjedinica to se naziva oligomer. Na primjer, kada se želimo odnositi na malu nukleinsku kiselinu, nazivamo je oligonukleotidom.

Struktura

S obzirom na nevjerojatnu raznolikost makromolekula teško je uspostaviti opću strukturu. "Kostur" ovih molekula sastoji se od odgovarajućih monomera (šećera, aminokiselina, nukleotida itd.), A oni se mogu grupirati linearno, razgranati ili uzeti složenije oblike.

Kao što ćemo vidjeti kasnije, makromolekule mogu biti biološkog ili sintetskog podrijetla. Prvi imaju beskonačnost funkcija u živim bićima, a posljednje ih društvo uvelike koristi - poput plastike, na primjer.

Biološke makromolekule: funkcije, struktura i primjeri

U organskim bićima nalazimo četiri osnovne vrste makromolekula, koje obavljaju ogroman broj funkcija, omogućujući razvoj i održavanje života. To su proteini, ugljikohidrati, lipidi i nukleinske kiseline. U nastavku ćemo opisati njegove najrelevantnije karakteristike.

Protein

Proteini su makromolekule čija su strukturne jedinice aminokiseline. U prirodi nalazimo 20 vrsta aminokiselina.

Struktura

Ovi monomeri se sastoji od središnjeg ugljikovom atomu (a nazivaju ugljika) povezani kovalentnim vezama na četiri različite skupine: atom vodika, amino skupine (NH ₂), karboksilne skupine (COOH) i R skupinom.

20 vrsta aminokiselina međusobno se razlikuju samo po identitetu R skupine. Ova se skupina razlikuje s obzirom na kemijsku prirodu, između ostalog i pronalazeći osnovne, kisele, neutralne aminokiseline s dugim, kratkim i aromatičnim lancima.

Ostaci aminokiselina drže se zajedno peptidnim vezama. Priroda aminokiselina će odrediti prirodu i karakteristike dobivenog proteina.

Linearni niz aminokiselina predstavlja primarnu strukturu proteina. Zatim su presavijeni i grupirani u različite obrasce, tvoreći sekundarne, tercijarne i kvaternarne strukture.

Funkcija

Proteini služe različitim funkcijama. Neki služe kao biološki katalizatori i nazivaju se enzimi; neki su strukturni proteini, poput keratina koji je prisutan u kosi, noktima itd.; i drugi obavljaju transportne funkcije, poput hemoglobina u našim crvenim krvnim stanicama.

Nukleinske kiseline: DNA i RNA

Druga vrsta polimera koji je dio živih bića su nukleinske kiseline. U ovom slučaju, strukturne jedinice nisu aminokiseline kao u proteinima, već su monomeri koji se nazivaju nukleotidi.

Struktura

Nukleotidi se sastoje od fosfatne skupine, šećera od pet ugljika (središnja komponenta molekule) i dušične baze.

Postoje dvije vrste nukleotida: ribonukleotidi i deoksiribonukleotidi koji se razlikuju u pogledu jezgre šećera. Prve su strukturne komponente ribonukleinske kiseline ili RNK, a druge su deoksiribonukleinska kiselina ili DNK.

U obje molekule nukleotidi su povezani fosfodiesterskom vezom - ekvivalentnom peptidnoj vezi koja drži proteine ​​zajedno.

Strukturne komponente DNA i RNA su slične i razlikuju se po strukturi, budući da se RNA nalazi u obliku jednostruke vrpce, a DNA u dvostrukom pojasu.

Funkcija

RNA i DNK su dvije vrste nukleinskih kiselina koje nalazimo u živim bićima. RNA je multifunkcionalna, dinamična molekula koja se pojavljuje u različitim strukturnim formacijama i sudjeluje u sintezi proteina i u regulaciji ekspresije gena.

DNK je makromolekula zadužena za pohranu svih genetskih podataka organizma, neophodnih za njegov razvoj. Sve naše stanice (osim zrelih crvenih krvnih zrnaca) imaju genetski materijal pohranjen u svom jezgru, na vrlo kompaktan i organiziran način.

ugljikohidrati

Ugljikohidrati, poznati i kao ugljikohidrati ili jednostavno kao šećeri, su makromolekule sastavljene od građevnih blokova koji se nazivaju monosaharidi (doslovno "šećer").

Struktura

Molekularna formula je ugljikohidrata (CH ₂ O) _n. Vrijednost n može varirati od 3, za najjednostavniji šećer, do tisuća za najsloženije ugljikohidrate, s obzirom da je duljina prilično varijabilna.

Ovi monomeri imaju sposobnost međusobno polimerizirati reakcijom koja uključuje dvije hidroksilne skupine, što rezultira stvaranjem kovalentne veze koja se naziva glikozidna veza.

Ova veza drži monomere ugljikohidrata zajedno na isti način da peptidne veze i fosfodiesterske veze drže proteine ​​i nukleinske kiseline.

Međutim, peptidne i fosfodiesterske veze nastaju u specifičnim područjima njihovih sastavnih monomera, dok se glikozidne veze mogu formirati s bilo kojom hidroksilnom skupinom.

Kao što smo spomenuli u prethodnom odjeljku, male makromolekule označene su prefiksom oligo. U slučaju malih ugljikohidrata koristi se izraz oligosaharidi, ako su samo dva monomera povezana to je disaharid, a ako su veći, polisaharidi.

Funkcija

Šećer je osnovna makromolekula za život jer ispunjavaju energetske i strukturne funkcije. Oni daju kemijsku energiju potrebnu za pokretanje značajnog broja reakcija unutar stanica i koriste se kao "gorivo" za živa bića.

Ostali ugljikohidrati, poput glikogena, služe za pohranjivanje energije, tako da stanica može crpiti na sebi kad je to potrebno.

Oni imaju i strukturne funkcije: dio su drugih molekula, poput nukleinskih kiselina, staničnih zidova nekih organizama i egzoskeleta insekata.

Na primjer, u biljkama i nekim protetičarima nalazimo složenu ugljikohidrat nazvanu celuloza koju čine samo jedinice glukoze. Ova molekula je nevjerojatno bogata zemljom, jer je prisutna u staničnim zidovima ovih organizama i u drugim potpornim strukturama.

lipidi

"Lipid" je pojam koji se koristi da obuhvati veliki broj nepolarnih ili hidrofobnih molekula (s fobijom ili odbojnosti prema vodi) sastavljenih od ugljikovih lanaca. Za razliku od tri spomenute molekule, proteina, nukleinskih kiselina i ugljikohidrata, ne postoji niti jedan monomer za lipide.

Struktura

Sa strukturalnog gledišta, lipid se može predstaviti na više načina. Kako su izrađene od ugljikovodika (CH), veze nisu djelomično nabijene, tako da nisu topive u polarnim otapalima kao što je voda. Međutim, mogu se rastopiti u drugim vrstama nepolarnih otapala poput benzena.

Masna kiselina sastoji se od navedenih ugljikovodičnih lanaca i karboksilne skupine (COOH) kao funkcionalne skupine. Općenito, masna kiselina sadrži 12 do 20 atoma ugljika.

Lanci masnih kiselina mogu biti zasićeni kada su svi ugljikovi povezani jednostrukim vezama, ili nezasićeni, kada je u strukturi više od jedne dvostruke veze. Ako sadrži višestruke dvostruke veze, to je polinezasićena kiselina.

Vrste lipida prema njihovoj strukturi

U stanici postoje tri vrste lipida: steroidi, masti i fosfolipidi. Steroide karakterizira glomazna struktura s četiri prstena. Kolesterol je najpoznatiji i važan je sastojak membrane, jer kontrolira njihovu fluidnost.

Masti se sastoje od tri masne kiseline povezane esterskom vezom na molekulu zvanu glicerol.

Konačno, fosfolipidi se sastoje od molekule glicerola spojene na fosfatnu skupinu i dva lanca masnih kiselina ili izoprenoida.

Funkcija

Kao i ugljikohidrati, i lipidi funkcioniraju kao izvor energije za stanicu i kao komponente nekih struktura.

Lipidi imaju bitnu funkciju za sve žive oblike: oni su bitan sastojak plazma membrane. One formiraju ključnu granicu između živog i nežive, služeći kao selektivna barijera koja odlučuje o tome što ulazi u stanicu, a što ne, zahvaljujući svom polupropusnom svojstvu.

Osim lipida, membrane se sastoje i od raznih proteina, koji djeluju kao selektivni prijenosnici.

Neki hormoni (poput seksualnih) su lipidne prirode i bitni su za razvoj tijela.

Prijevoz

U biološkim sustavima makromolekule se prenose između unutrašnjosti i vanjštine stanica procesima zvanim endo i egzocitoza (koji uključuju stvaranje vezikula) ili aktivnim transportom.

Endocitoza obuhvaća sve mehanizme koje stanica koristi za postizanje ulaska velikih čestica i klasificira se kao: fagocitoza, kada je element koji se proguta čvrsta čestica; pinocitoza, kada ulazi vanćelijska tekućina; i endocitoza, posredovana receptorima.

Većina molekula koje na ovaj način progutaju završavaju u organeli zaduženoj za probavu: lizosomu. Drugi pak završavaju u fagosomima - koji imaju svojstva fuzije s lizosomima i tvore strukturu koja se zove fagolizom.

Na taj način, enzimatska baterija prisutna u lizosomu završava degradirajući makromolekule koje su ušle u početku. Monomeri koji su ih stvorili (monosaharidi, nukleotidi, aminokiseline) prenose se natrag u citoplazmu, gdje se koriste za stvaranje novih makromolekula.

Kroz crijeva postoje stanice koje imaju specifične transportere za apsorpciju svake makromolekule koja je potrošena u prehrani. Na primjer, transporteri PEP1 i PEP2 koriste se za proteine, a SGLT za glukozu.

Sintetičke makromolekule

U sintetičkim makromolekulama nalazimo isti strukturni obrazac opisan za makromolekule biološkog podrijetla: monomere ili male podjedinice koje su povezane vezama kako bi tvorile polimer.

Postoje različite vrste sintetičkih polimera, najjednostavniji je polietilen. To je inertna plastike s kemijskim formule CH ₂ CH ₂ (povezanom s dvostrukom vezom) vrlo čest u industriji, jer je jeftin i jednostavan za proizvodnju.

Kao što se može vidjeti, struktura ove plastike je linearna i nema grananja.

Poliuretan je još jedan polimer koji se široko koristi u industriji za proizvodnju pjena i izolatora. Sigurno ćemo spužvicu ovog materijala naći u našim kuhinjama. Taj se materijal dobiva kondenzacijom hidroksilnih baza pomiješanih sa elementima zvanim diizocijanati.

Postoje i drugi sintetički polimeri veće složenosti, poput najlona (ili najlona). Među njegovim karakteristikama je i vrlo otporna, sa primjetnom elastičnošću. Tekstilna industrija koristi ove karakteristike za proizvodnju tkanina, čekinja, linija itd. Liječnici ga također koriste za izvođenje šavova.

Reference

1. Berg, JM, Stryer, L., i Tymoczko, JL (2007). Biokemija. Preokrenuo sam se.
2. Campbell, MK, i Farrell, SO (2011). Biokemija. Thomson. Brooks / Cole.
3. Devlin, TM (2011). Udžbenik biokemije. John Wiley & Sinovi.
4. Freeman, S. (2017). Biološka znanost. Pearson Education.
5. Koolman, J., i Röhm, KH (2005). Biokemija: tekst i atlas. Panamerican Medical Ed.
6. Moldoveanu, SC (2005). Analitička piroliza sintetskih organskih polimera (Vol. 25). Elsevier.
7. Moore, JT, i Langley, RH (2010). Biokemija za lutke. John Wiley & Sinovi.
8. Mougios, V. (2006). Vježba biokemija. Ljudska kinetika.
9. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemija. Osnove medicine i životnih znanosti. Preokrenuo sam se.
10. Poortmans, JR (2004). Načela biokemije vježbanja. 3 ^rd, revidirano izdanje. Karger.
11. Voet, D., i Voet, JG (2006). Biokemija. Panamerican Medical Ed.