Biopolimeri so ... Rastlinski polimeri

Veliko število različnih spojin različne kemične narave je lahko sintetiziralo osebo v laboratoriju. Vendar pa so bile vse enake, najpomembnejše in pomembne za življenje vseh živih sistemov, so in bodo še naprej naravne, naravne snovi. To so tiste molekule, ki sodelujejo v tisočih biokemičnih reakcij znotraj organizmov in so odgovorne za njihovo normalno delovanje.

Velika večina jih pripada skupini, imenovani "biološki polimeri".

Splošni koncept biopolimerov

Najprej je treba reči, da so vse te spojine visoke molekule, ki imajo maso do milijonov daltonov. Te snovi - živalske in rastlinske polimere, ki imajo odločilno vlogo pri gradnji celic in njihove strukture, ki zagotavljajo metabolizem, fotosintezo, dihanje, hrano in vse ostale vitalne funkcije koli živega organizma.

Težko je preceniti pomen takih spojin. Biopolimeri so naravne snovi naravnega izvora, nastale v živih organizmih in so osnova vsega življenja na našem planetu. Kaj točno so povezave z njimi?

Biopolimeri celice

Veliko jih je. Torej, glavni biopolimeri so naslednji:

• beljakovine;
• polisaharidi;
• nukleinske kisline (DNA in RNA).

Poleg tega so tukaj vključeni tudi številni mešani polimeri, ki so nastali iz kombinacij že naštetih. Na primer, lipoproteini, lipopolisaharidi, glikoproteini in drugi.

Skupne lastnosti

Razlikujemo lahko več funkcij, ki so povezane z molekulami, ki jih obravnavamo. Na primer, naslednje splošne lastnosti biopolimerov:

• velika molekulska masa zaradi nastanka ogromnih makrochains z razvejanjem v kemični strukturi;
• vrste vezi v makromolekulah (vodik, ionske interakcije, elektrostatična privlačnost, disulfidni mostovi, peptidne vezi itd.);
• strukturna enota vsake verige je monomerna enota;
• Stereoregularnost ali njegova odsotnost v strukturi verige.

Toda na splošno vsi biopolimeri še vedno bolj razlikujejo v strukturi in funkcijah kot podobnosti.

Beljakovine

Molekule beljakovin imajo v življenju živih bitij izjemen pomen. Taki biopolimeri so osnova za celotno biomaso. Konec koncev, tudi po teoriji Oparin-Haldane, življenje na Zemlji izvira iz koakervatne kapljice, ki je bila beljakovina.

Struktura teh snovi se drži strogega reda v strukturi. Osnova vsakega proteina je ostanki aminokislin, ki se lahko povezujejo med seboj v neomejeno dolžino verige. To se zgodi z oblikovanjem posebnih vezi - peptidnih vezi. Takšna vez se oblikuje med štirimi elementi: ogljikom, kisikom, dušikom in vodikom.

Sestava beljakovinske molekule lahko vsebuje veliko aminokislinskih ostankov, enake in različne (več deset tisoč ali več). Skupno število aminokislin, najdenih v teh spojinah, je 20. Vendar pa njihova raznolika kombinacija omogoča, da beljakovin uspeva na količinski in specifični način.

Biopolimeri proteinov imajo različne prostorske konformacije. Tako lahko vsak predstavnik obstaja kot primarna, sekundarna, terciarna ali kvartarna struktura.

Najpreprostejša in linearna od njih je primarna. To je preprosto serija aminokislinskih zaporedij, ki so medsebojno povezana.

Sekundarno konformacijo odlikuje bolj zapletena struktura, saj se celotna makrochainova beljakovina začne združevati in tvori tuljave. Dva bližnja makrostruktura se med seboj držata zaradi kovalentnih in vodikovih interakcij med skupinami njihovih atomov. Obstajajo alfa in beta helici sekundarne strukture proteinov.

Terciarna struktura je navitje ene makromolekule (polipeptidne verige) beljakovine. Zelo zapletena mreža interakcij v določenem globulu omogoča, da je dovolj stabilna in da ohranja sprejeto obliko.

Kvaternarna konformacija je niz polipeptidnih verig, zvitih in zvitih v kroglico, ki prav tako tvorijo več različnih vrst različnih vrst. Najbolj zapletena globularna struktura.

Funkcije beljakovinskih molekul

1. Prevoz. Izvajajo jih celični proteini, ki tvorijo del plazemske membrane. Tisti, ki tvorijo ionske kanale, skozi katere lahko minejo določene molekule. Tudi mnogi proteini so del organoidov gibanja protozoa in bakterij, zato se neposredno vključijo v njihovo gibanje.
2. Te energetske funkcije zelo aktivno izvajajo te molekule. En gram beljakovin v procesu metabolizma tvori 17,6 kJ energije. Zato je poraba rastlinskih in živalskih proizvodov, ki vsebujejo te spojine, bistvenega pomena za žive organizme.
3. Funkcija zgradbe je sodelovanje beljakovinskih molekul pri konstrukciji večine celičnih struktur, samih celic, tkiv, organov in tako naprej. Praktično je vsaka celica v bistvu izdelana iz teh molekul (citoplazmo citoskeleta plazemske membrane, ribosoma, mitohondrijev in druge strukture sodelujejo pri tvorbi beljakovin spojin).
4. Katalitično funkcijo izvajajo encimi, ki po svoji kemični naravi niso nič več kot proteini. Brez encimov bi bilo nemogoče za večino biokemičnih reakcij v telesu, biološki katalizatorji v živih sistemih.
5. Funkcija receptorja (tudi signala) pomaga celicam, da se usmerijo in pravilno reagirajo na kakršnekoli spremembe v okolju, mehansko in kemično.

Če več proteinov upoštevamo beljakovine, lahko določimo nekaj sekundarnih funkcij. Vendar so našteti glavni.

Nukleinske kisline

Takšni biopolimeri so pomemben del vsake celice, bodisi prokariotski ali evkariontski. Navsezadnje, nukleinske kisline vključujejo molekule DNA (deoksiribonukleinska kislina) in RNA (ribonukleinska kislina), od katerih je vsaka zelo pomembna povezava z živimi bitji.

V svoji kemični naravi sta DNA in RNA zaporedja nukleotidov, vezanih na vodikove vezi in fosfatne mostove. Sestava DNA vključuje take nukleotide kot:

• adenin;
• timin;
• gvanan;
• citozin;
• petokogljična sladkorna deoksiriboza.

RNA se razlikuje po tem, da se timin nadomesti z uracilom in sladkorjem - z ribozo.

Zaradi posebne strukturne organizacije so molekule DNA sposobne opravljati vrsto vitalnih funkcij. RNA igra tudi veliko vlogo v celici.

Funkcije takih kislin

Nukleinske kisline so biopolimeri, ki so odgovorni za naslednje funkcije:

1. DNK je skrbnik in oddajnik genskih informacij v celicah živih organizmov. V prokariontih je ta molekula porazdeljena v citoplazmo. V Ljubljani evkariontska celica se nahaja znotraj jedra, ločenega s kariolemmo.
2. Dvonivojna DNA molekula je razdeljena na odseke - gene, ki sestavljajo strukturo kromosoma. Geni vsakega bitja tvorijo posebno genetsko kodo, v kateri so vsi znaki organizma šifrirani.
3. RNA je tri vrste - matriks, ribosomal in transport. Ribosomal sodeluje pri sintezi in sestavljanju proteinskih molekul na ustreznih strukturah. Matrika in transport nosita podatke, ki se prebirajo od DNK in razlagajo njen biološki pomen.

Polisaharidi

Te spojine so pretežno rastlinski polimeri, to je, da jih najdemo v celicah predstavnikov flore. Posebno bogati polisaharidi so njihova celična stena, ki vsebuje celulozo.

Po kemijski naravi so polisaharidi makromolekule zapletenih ogljikovih hidratov. Lahko so linearne, plastne, medsebojno povezane konformacije. Monomeri so preprosti pet, bolj pogosto šestogljični sladkorji - riboza, glukoza, fruktoza. So zelo pomembni za živa bitja, saj so del celic, so rezervna hranila rastlin, razdeljena so s sproščanjem velike količine energije.

Pomen različnih predstavnikov

Biološki polimeri, kot so škrob, celuloza, inulin, glikogen, kitin in drugi, so zelo pomembni. So pomemben vir energije v živih organizmih.

Torej, celuloza je obvezna komponenta celične stene rastlin, nekatere bakterije. Daje moč, določeno obliko. V človeški industriji se uporablja za proizvodnjo papirnih, dragocenih acetatnih vlaken.

Škrob je hranilna snov hranilnih snovi, ki je tudi dragocen prehrambeni proizvod za ljudi in živali.

Glikogen ali živalska maščoba je rezervno hranilo za živali in ljudi. Izvaja funkcije toplotne izolacije, vir energije, mehansko zaščito.

Mešani biopolimeri v sestavi živih bitij

Poleg tistih, ki smo jih pregledali, obstajajo tudi različne kombinacije visokomolekularnih spojin. Takšni biopolimeri so kompleksne mešane strukture iz proteinov in lipidov (lipoproteinov) ali iz polisaharidov in proteinov (glikoproteini). Možna je tudi kombinacija lipidov in polisaharidov (lipopolisaharidov).

Vsak od teh biopolimerov ima veliko različnih vrst, ki v živih bitjih opravljajo številne pomembne funkcije: prevoz, signal, receptor, regulatorni, encimski, gradbeni materiali in mnogi drugi. Njihova struktura je kemično zelo kompleksna in daleč od dekompresije za vse predstavnike, zato funkcije niso popolnoma določene. Za danes so znani samo najpogostejši, a pomemben del ostaja zunaj meja človeškega znanja.