MAKROMOLEKYLER: EGENSKAPER, TYPER, FUNKSJONER OG EKSEMPLER - BIOLOGI - 2026

De makromolekyler er store molekyler - vanligvis over 1000 atomer - som dannes ved foreningen av monomerer estructurares eller mindre blokker. I levende ting finner vi fire hovedtyper av makromolekyler: nukleinsyrer, lipider, karbohydrater og proteiner. Det er også andre av syntetisk opprinnelse, for eksempel plast.

Hver type biologisk makromolekyl er sammensatt av en spesifikk monomer, nemlig: nukleinsyrer ved nukleotider, karbohydrater med monosakkarider, proteiner med aminosyrer og lipider med hydrokarboner av variabel lengde.

Kilde: pixabay.com

Når det gjelder deres funksjon, lagrer karbohydrater og lipider energi til cellen for å utføre dens kjemiske reaksjoner, og de brukes også som strukturelle komponenter.

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

Syntetiske makromolekyler følger den samme strukturen som en biologisk: mange monomerer koblet sammen for å danne en polymer. Eksempler på dette er polyetylen og nylon. Syntetiske polymerer er mye brukt i industrien for fremstilling av stoffer, plast, isolasjon, etc.

kjennetegn

Størrelse

Som navnet tilsier, er en av de kjennetegnende egenskaper ved makromolekyler deres store størrelse. De består av minst 1000 atomer, forbundet med kovalente bindinger. I denne typen binding deler atomene som er involvert i bindingen elektronene fra det siste nivået.

grunnlov

Et annet begrep brukt for å referere til makromolekyler er polymer ("mange deler"), som består av repeterende enheter kalt monomerer ("en del"). Dette er de strukturelle enhetene til makromolekyler og kan være like eller forskjellige fra hverandre, avhengig av tilfelle.

Vi kunne bruke analogien til Lego-barnespillet. Hver av brikkene representerer monomerer, og når vi blir sammen 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 består av noen få underenheter, kalles det en oligomer. Når vi for eksempel vil referere til en liten nukleinsyre, kaller vi det et oligonukleotid.

Struktur

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

Som vi vil se senere, kan makromolekyler være av biologisk eller syntetisk opprinnelse. Førstnevnte har uendelig mange funksjoner i levende vesener, og sistnevnte 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, noe som tillater utvikling og livsopphold. Dette er proteiner, karbohydrater, lipider og nukleinsyrer. Vi vil beskrive dets mest relevante egenskaper under.

Protein

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

Struktur

Disse monomerer er sammensatt av et sentralt karbonatom (kalt a-karbonet) bundet ved hjelp av kovalente bindinger til fire ulike grupper: et hydrogenatom, en aminogruppe (NH ₂ ), en karboksylgruppe (COOH), og en R-gruppe.

De 20 typene aminosyrer skiller seg fra hverandre bare i identiteten til R-gruppen. Denne gruppen varierer med tanke på dens kjemiske natur, og er i stand til å finne basiske, sure, nøytrale aminosyrer, med lange, korte og aromatiske kjeder, blant andre.

Aminosyrerester holdes sammen av peptidbindinger. Aminosyrenes natur vil bestemme arten og egenskapene til det resulterende proteinet.

Den lineære aminosyresekvensen representerer den primære strukturen til proteiner. Disse blir deretter brettet og gruppert i forskjellige mønstre, og danner de sekundære, tertiære og kvartære strukturer.

Funksjon

Proteiner har 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 røde blodlegemer.

Nukleinsyrer: DNA og RNA

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

Struktur

Nukleotider består av en fosfatgruppe, et fem-karbon sukker (den sentrale komponenten i molekylet) og en nitrogenholdig base.

Det er to typer nukleotider: ribonukleotider og deoksyribonukleotider, som varierer i forhold til kjernesukkeret. De førstnevnte er de strukturelle komponentene i ribonukleinsyre eller RNA, og de sistnevnte er de av deoksyribonukleinsyre eller DNA.

I begge molekyler holdes nukleotider sammen ved hjelp av en fosfodiesterbinding - tilsvarer peptidbindingen som holder proteiner sammen.

De strukturelle komponentene av DNA og RNA er like og har forskjellig struktur, siden RNA finnes i form av et enkelt bånd og DNA i et dobbeltbånd.

Funksjon

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

DNA er det makromolekylet som har ansvar for å lagre all den genetiske informasjonen til en organisme, som er nødvendig for dens utvikling. Alle cellene våre (med unntak av modne røde blodlegemer) har genetisk materiale lagret i kjernen deres, på en veldig kompakt og organisert måte.

karbohydrater

Karbohydrater, også kjent som karbohydrater eller ganske enkelt som sukker, er makromolekyler som består av byggesteiner som kalles monosakkarider (bokstavelig talt "et sukker").

Struktur

Den molekylære formelen for karbohydrater er (CH ₂ O) _n . Verdien av n kan variere fra 3, for det enkleste sukkeret, til tusenvis for de mest komplekse karbohydratene, og er ganske varierende med tanke på lengde.

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

Denne bindingen holder karbohydratmonomerer sammen på samme måte som peptidbindinger og fosfodiesterbindinger holder henholdsvis proteiner og nukleinsyrer.

Imidlertid forekommer peptid- og fosfodiesterbindinger i spesifikke områder av deres bestanddelmonomerer, mens glykosidbindinger kan dannes med hvilken som helst hydroksylgruppe.

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

Funksjon

Sukkerarter er grunnleggende makromolekyler for livet, siden de har energi- og strukturfunksjoner. Disse gir den kjemiske energien som er nødvendig for å drive et betydelig antall reaksjoner inne i celler og brukes som "drivstoff" for levende vesener.

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

De har også strukturelle funksjoner: De er en del av andre molekyler, for eksempel nukleinsyrer, celleveggene til noen organismer og eksoskelettene til insekter.

Hos planter og noen protister finner vi for eksempel et sammensatt karbohydrat kalt cellulose, som består av bare glukoseenheter. Dette molekylet er utrolig rikelig på jorden, da det er til stede i celleveggene til disse organismer og i andre bærende strukturer.

lipider

"Lipid" er et begrep som brukes for å omfatte et stort antall ikke-polare eller hydrofobe molekyler (med fobi eller frastøtning til vann) som består av karbonkjeder. I motsetning til de tre nevnte molekylene, proteiner, nukleinsyrer og karbohydrater, er det ingen enkelt monomer for lipider.

Struktur

Fra et strukturelt synspunkt kan en lipid presentere seg på flere måter. Siden de er laget av hydrokarboner (CH), er bindningene ikke delvis ladet, så de er ikke oppløselige 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.

Fettsyrekjedene kan være mettede når alle karbonatene er koblet sammen av enkeltbindinger, eller umettede, når det er mer enn en dobbeltbinding til stede i strukturen. Hvis det inneholder flere dobbeltbindinger, er det en flerumettet syre.

Typer lipider i henhold til deres struktur

Det er tre typer lipider i cellen: steroider, fett og fosfolipider. Steroider er preget av en voluminøs firringstruktur. Kolesterol er den mest kjente og er en viktig komponent i membraner, siden det kontrollerer deres flyt.

Fett består av tre fettsyrer bundet via en esterbinding til et molekyl kalt glyserol.

Til slutt består fosfolipider av et glyserolmolekyl festet til en fosfatgruppe og to kjeder med fettsyrer eller isoprenoider.

Funksjon

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

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

I tillegg til lipider består membraner også av forskjellige proteiner, som fungerer som selektive transportører.

Noen hormoner (som seksuelle) er lipide i naturen og er avgjørende for utviklingen av kroppen.

Transportere

I biologiske systemer blir makromolekyler transportert mellom det indre og det ytre av celler ved prosesser som kalles endo og eksocytose (som involverer dannelse av vesikler) eller ved aktiv transport.

Endocytose omfatter alle mekanismene som cellen bruker for å oppnå inntreden av store partikler og er klassifisert som: fagocytose, når elementet som skal svelges er en fast partikkel; pinocytose, når ekstracellulær væske kommer inn; og endocytose, mediert av reseptorer.

De fleste av molekylene som blir inntatt på denne måten havner i en organell med ansvar for fordøyelsen: lysosomet. Andre havner i fagosomer - som har fusjonsegenskaper med lysosomer og danner en struktur kalt fagolysosomer.

På denne måten ender det enzymatiske batteriet som er tilstede i lysosomet, ned med å nedbryte makromolekylene som opprinnelig kom inn. Monomerene som dannet dem (monosakkarider, nukleotider, aminosyrer) transporteres tilbake til cytoplasmaen, der 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 transportørene PEP1 og PEP2 til proteiner og SGLT for glukose.

Syntetiske makromolekyler

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

Det er forskjellige typer syntetiske polymerer, den enkleste er polyetylen. Dette er en inert plast med den kjemiske formelen CH ₂ -CH ₂ (knyttet sammen med en dobbeltbinding) ganske vanlig i industrien, siden den er billig og enkel å produsere.

Som det fremgår, er strukturen til denne plasten lineær og har ikke noen forgrening.

Polyuretan er en annen polymer som er mye brukt i industrien for 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 diisocyanater.

Det er andre syntetiske polymerer med større kompleksitet, for eksempel nylon (eller nylon). Blant dens egenskaper er det å være veldig motstandsdyktig, med betydelig elastisitet. Tekstilindustrien drar fordel av disse egenskapene for fremstilling av stoffer, bust, linjer, etc. Det brukes også av leger til å utføre suturer.

referanser

1. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biokjemi. Jeg snudde meg.
2. Campbell, MK, & Farrell, SO (2011). Biokjemi. Thomson. Brooks / Cole.
3. Devlin, TM (2011). Lærebok for biokjemi. John Wiley & Sons.
4. Freeman, S. (2017). Biologisk vitenskap. Pearson Education.
5. Koolman, J., & Röhm, KH (2005). Biokjemi: tekst og atlas. Panamerican Medical Ed.
6. Moldoveanu, SC (2005). Analytisk pyrolyse av syntetiske organiske polymerer (bind 25). Elsevier.
7. Moore, JT, & Langley, RH (2010). Biokjemi for dummies. John Wiley & Sons.
8. Mougios, V. (2006). Tren biokjemi. Human Kinetics.
9. Müller-Esterl, W. (2008). Biokjemi. Grunnleggende for medisin og biovitenskap. Jeg snudde meg.
10. Poortmans, JR (2004). Prinsipper for treningsbiokjemi. 3 ^rd , revidert utgave. Karger.
11. Voet, D., & Voet, JG (2006). Biokjemi. Panamerican Medical Ed.