Τα βιοπολυμερή είναι ... Φυτικά πολυμερή

Ένας τεράστιος αριθμός διαφορετικών ενώσεων διαφορετικής χημικής φύσης κατάφερε να συνθέσει σε εργαστηριακές συνθήκες. Ωστόσο, το σημαντικότερο και σημαντικότερο για τη ζωή όλων των ζωντανών συστημάτων ήταν, υπάρχουν και θα παραμείνουν φυσικές φυσικές ουσίες. Δηλαδή, εκείνα τα μόρια που συμμετέχουν σε χιλιάδες βιοχημικές αντιδράσεις εντός των οργανισμών και είναι υπεύθυνα για την κανονική λειτουργία τους.

Η συντριπτική τους πλειοψηφία ανήκει σε μια ομάδα που ονομάζεται "βιολογικά πολυμερή".

Γενική έννοια των βιοπολυμερών

Πρώτα απ 'όλα, θα πρέπει να πούμε ότι όλες αυτές οι ενώσεις είναι υψηλού μοριακού βάρους, έχοντας μια μάζα που φτάνει τα εκατομμύρια Daltons. Αυτές οι ουσίες είναι πολυμερή των ζώων και των φυτών που διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στην κατασκευή των κυττάρων και των δομών τους, παρέχοντας μεταβολισμό, φωτοσύνθεση, αναπνοή, διατροφή και όλες τις άλλες ζωτικές λειτουργίες οποιουδήποτε ζωντανού οργανισμού.

Είναι δύσκολο να υπερεκτιμηθεί η σημασία τέτοιων ενώσεων. Τα βιοπολυμερή είναι φυσικές ουσίες φυσικής προέλευσης, που σχηματίζονται σε ζωντανούς οργανισμούς και αποτελούν τη βάση για όλη τη ζωή στον πλανήτη μας. Ποιες είναι οι συγκεκριμένες συνδέσεις με αυτές;

Βιοπολυμερή ενός κυττάρου

Υπάρχουν πολλά από αυτά. Έτσι, τα κύρια βιοπολυμερή είναι τα ακόλουθα:

• Πρωτεΐνες;
• Πολυσακχαρίτες;
• Νουκλεϊκά οξέα (DNA και RNA).

Εκτός από αυτά, εδώ περιλαμβάνονται και πολλά μικτά πολυμερή που σχηματίζονται από τους συνδυασμούς των ήδη αναφερθέντων. Για παράδειγμα, λιποπρωτεΐνες, λιποπολυσακχαρίτες, γλυκοπρωτεΐνες και άλλα.

Κοινές ιδιότητες

Μπορούμε να διακρίνουμε διάφορα χαρακτηριστικά που είναι εγγενή σε όλα τα υπό εξέταση μόρια. Για παράδειγμα, οι ακόλουθες γενικές ιδιότητες των βιοπολυμερών:

• Μια μεγάλη μοριακή μάζα λόγω του σχηματισμού τεράστιων μακροχορδών με διακλάδωση στη χημική δομή.
• Τύποι δεσμών σε μακρομόρια (υδρογόνο, ιονικές αλληλεπιδράσεις, ηλεκτροστατική έλξη, δισουλφιδικές γέφυρες, πεπτιδικοί δεσμοί κ.λπ.).
• Η δομική μονάδα κάθε αλυσίδας είναι μια μονομερής μονάδα.
• Stereoregularity ή η απουσία της στη δομή της αλυσίδας.

Αλλά γενικά, όλα τα βιοπολυμερή εξακολουθούν να έχουν περισσότερες διαφορές στη δομή και τις λειτουργίες από ό, τι οι ομοιότητες.

Πρωτεΐνες

Τα μόρια πρωτεΐνης έχουν τεράστια σημασία στη ζωή οποιωνδήποτε ζώντων όντων. Τέτοια βιοπολυμερή αποτελούν τη βάση ολόκληρης της βιομάζας. Εξάλλου, ακόμα και σύμφωνα με τη θεωρία Oparin-Haldane, η ζωή στη Γη προήλθε από ένα κοκκρεβικό σταγονίδιο, το οποίο ήταν πρωτεΐνη.

Η δομή αυτών των ουσιών υπακούει στην αυστηρή τάξη της δομής. Η βάση κάθε πρωτεΐνης είναι τα υπολείμματα αμινοξέων, τα οποία είναι ικανά να συνδέονται μεταξύ τους σε απεριόριστο μήκος αλυσίδας. Αυτό συμβαίνει με το σχηματισμό ειδικών δεσμών - πεπτιδικών δεσμών. Ένας τέτοιος δεσμός σχηματίζεται μεταξύ τεσσάρων στοιχείων: άνθρακας, οξυγόνο, άζωτο και υδρογόνο.

Η σύνθεση του μορίου πρωτεΐνης μπορεί να περιλαμβάνει πολλά υπολείμματα αμινοξέων, ταυτόσημα και διαφορετικά (αρκετές δεκάδες χιλιάδες και περισσότερο). Ο συνολικός αριθμός των αμινοξέων που βρίσκονται σε αυτές τις ενώσεις είναι 20. Ωστόσο, ο ποικίλος συνδυασμός τους επιτρέπει την άνθηση της πρωτεΐνης ποσοτικά και ειδών.

Τα βιοπολυμερή των πρωτεϊνών έχουν διαφορετική χωρική διαμόρφωση. Έτσι, κάθε εκπρόσωπος μπορεί να υπάρχει υπό τη μορφή μιας πρωτοταγούς, δευτερογενούς, τριτογενούς ή τεταρτογενούς δομής.

Η πιο απλή και γραμμική από αυτές είναι η πρωταρχική. Είναι απλά μια σειρά αλληλουχιών αμινοξέων συνδεδεμένες μεταξύ τους.

Η δευτερεύουσα διαμόρφωση διακρίνεται από μια πιο σύνθετη δομή, καθώς το συνολικό μακροχρόνιο της πρωτεΐνης αρχίζει να συγχωνεύεται σχηματίζοντας πηνία. Δύο κοντινές μακροδομές διατηρούνται πλησίον μεταξύ τους λόγω αλληλεπιδράσεων ομοιοπολικών και υδρογόνου μεταξύ των ομάδων των ατόμων τους. Υπάρχουν άλφα και βήτα έλικες της δευτερογενούς δομής των πρωτεϊνών.

Η τριτοταγής δομή είναι ένα σπειροειδές μακρομόριο (πολυπεπτιδική αλυσίδα) μιας πρωτεΐνης. Ένα πολύ σύνθετο δίκτυο αλληλεπιδράσεων μέσα σε ένα δεδομένο σφαιρίδιο επιτρέπει σε αυτό να είναι αρκετά σταθερή και να διατηρεί την αποδεκτή μορφή.

Μια τεταρτοταγής διαμόρφωση είναι ένα σύνολο πολυπεπτιδικών αλυσίδων, περιτυλιγμένο και στριμμένο σε μια σφαίρα, που επίσης σχηματίζουν πολλαπλούς δεσμούς διαφορετικών τύπων. Η πιο σύνθετη σφαιρική δομή.

Λειτουργίες πρωτεϊνικών μορίων

1. Μεταφορά. Διεξάγεται από τα πρωτεϊνικά κύτταρα που αποτελούν τη μεμβράνη πλάσματος. Είναι αυτοί που σχηματίζουν τους διαύλους ιόντων μέσω των οποίων αυτά ή άλλα μόρια μπορούν να περάσουν. Επίσης, πολλές πρωτεΐνες είναι μέρος των οργανοειδών της κίνησης των πρωτόζωων και των βακτηρίων, έτσι ώστε να παίρνουν ένα άμεσο ρόλο στην κίνησή τους.
2. Η ενεργειακή λειτουργία εκτελείται πολύ ενεργά από αυτά τα μόρια. Ένα γραμμάριο πρωτεΐνης στη διαδικασία του μεταβολισμού σχηματίζει ενέργεια 17,6 kJ. Συνεπώς, η κατανάλωση φυτικών και ζωικών προϊόντων που περιέχουν αυτές τις ενώσεις είναι ζωτικής σημασίας για τους ζώντες οργανισμούς.
3. Η λειτουργία του κτιρίου είναι η συμμετοχή των πρωτεϊνικών μορίων στην κατασκευή των περισσότερων κυτταρικών δομών, των ίδιων των κυττάρων, των ιστών, των οργάνων και ούτω καθεξής. Σχεδόν οποιοδήποτε κύτταρο βασίζεται σε αυτά τα μόρια (ο κυτταροσκελετός του κυτταροπλάσματος, η μεμβράνη πλάσματος, το ριβόσωμα, τα μιτοχόνδρια και άλλες δομές εμπλέκονται στο σχηματισμό πρωτεϊνικών ενώσεων).
4. Η καταλυτική λειτουργία διεξάγεται από ένζυμα, τα οποία από τη χημική τους φύση δεν είναι τίποτα περισσότερο από πρωτεΐνες. Χωρίς ένζυμα, θα ήταν αδύνατο για τις περισσότερες βιοχημικές αντιδράσεις στο σώμα, αφού είναι βιολογικοί καταλύτες στα ζώντα συστήματα.
5. Η λειτουργία Υποδοχέα (επίσης σήματος) βοηθά τα κύτταρα να προσανατολίζονται και να αντιδρούν σωστά σε οποιεσδήποτε αλλαγές στο περιβάλλον, τόσο μηχανικές όσο και χημικές.

Εάν εξετάσουμε τις πρωτεΐνες σε μεγαλύτερο βάθος, μπορούμε να προσδιορίσουμε μερικές δευτερεύουσες λειτουργίες. Ωστόσο, τα αναφερόμενα είναι τα κυριότερα.

Νουκλεϊκά οξέα

Τέτοια βιοπολυμερή είναι ένα σημαντικό μέρος κάθε κυττάρου, είτε είναι προκαρυωτικό είτε ευκαρυωτικό. Εξάλλου, τα νουκλεϊνικά οξέα είναι μόρια ϋΝΑ (δεοξυριβονουκλεϊνικό οξύ) και RNA (ριβονουκλεϊκό οξύ), καθένα από τα οποία είναι ένας πολύ σημαντικός κρίκος για τα ζωντανά πράγματα.

Στη χημική τους φύση, το DNA και το RNA είναι αλληλουχίες νουκλεοτιδίων συνδεδεμένες με δεσμούς υδρογόνου και φωσφορικές γέφυρες. Η σύνθεση DNA περιλαμβάνει τέτοια νουκλεοτίδια όπως:

• Αδενίνη.
• Thymine;
• Guanine;
• Κυτοσίνη.
• Ζάχαρη δεοξυριβόζης με 5 άτομα άνθρακα.

Το RNA διαφέρει στο ότι η θυμίνη αντικαθίσταται από ουρακίλη και η ζάχαρη από ριβόζη.

Λόγω ειδικής δομικής οργάνωσης, τα μόρια ϋΝΑ είναι ικανά να εκτελούν ορισμένες ζωτικής σημασίας λειτουργίες. Το RNA παίζει επίσης μεγάλο ρόλο στο κύτταρο.

Οι λειτουργίες τέτοιων οξέων

Τα νουκλεϊκά οξέα είναι βιοπολυμερή που είναι υπεύθυνα για τις ακόλουθες λειτουργίες:

1. Το DNA είναι ο φύλακας και ο πομπός των γενετικών πληροφοριών στα κύτταρα των ζώντων οργανισμών. Σε προκαρυωτικά αυτό το μόριο διανέμεται στο κυτταρόπλασμα. Στο ευκαρυωτικό κύτταρο βρίσκεται μέσα στον πυρήνα, χωρισμένο από ένα καρυόλεμμα.
2. Το δίκλωνο μόριο DNA χωρίζεται σε τμήματα - τα γονίδια που αποτελούν τις δομές του χρωμοσώματος. Τα γονίδια κάθε πλάσματος σχηματίζουν έναν ειδικό γενετικό κώδικα, στον οποίο κρυπτογραφούνται όλα τα σημάδια του οργανισμού.
3. Το RNA είναι τριών τύπων - μήτρας, ριβοσωμάτων και μεταφοράς. Ο ριβοσωματικός συμμετέχει στη σύνθεση και τη συναρμολόγηση μορίων πρωτεΐνης στις κατάλληλες δομές. Η μήτρα και η μεταφορά μεταφέρουν πληροφορίες που διαβάζονται από το DNA και αποκωδικοποιούν το βιολογικό της νόημα.

Πολυσακχαρίτες

Αυτές οι ενώσεις είναι κατά κύριο λόγο φυτικά πολυμερή, δηλαδή, βρίσκονται στα κύτταρα των εκπροσώπων της χλωρίδας. Ιδιαίτερα πλούσιοι σε πολυσακχαρίτες είναι το κυτταρικό τους τοίχωμα, το οποίο περιέχει κυτταρίνη.

Στη χημική τους φύση, οι πολυσακχαρίτες είναι μακρομόρια σύνθετων υδατανθράκων. Μπορούν να είναι γραμμικές, στρωματοποιημένες, διασταυρωμένες διαμορφώσεις. Τα μονομερή είναι απλά πέντε, συνηθέστερα έξι-σάκχαρα άνθρακα - ριβόζη, γλυκόζη, φρουκτόζη. Έχουν μεγάλη σημασία για τα ζωντανά όντα, δεδομένου ότι αποτελούν μέρος των κυττάρων, αποτελούν αποθεματικό θρεπτικό συστατικό φυτών, διασπώνται με την απελευθέρωση μεγάλου όγκου ενέργειας.

Η σημασία των διαφόρων εκπροσώπων

Πολύ σημαντικά είναι τα βιολογικά πολυμερή όπως άμυλο, κυτταρίνη, ινουλίνη, γλυκογόνο, χιτίνη και άλλα. Είναι οι σημαντικές πηγές ενέργειας στους ζωντανούς οργανισμούς.

Έτσι, η κυτταρίνη είναι υποχρεωτική συνιστώσα του κυτταρικού τοιχώματος των φυτών, μερικά βακτήρια. Δίνει δύναμη, μια συγκεκριμένη μορφή. Στην ανθρώπινη βιομηχανία, χρησιμοποιείται για την παραγωγή χαρτιού, πολύτιμων ινών οξικού.

Το άμυλο είναι ένα απόθεμα φυτικών θρεπτικών συστατικών, το οποίο αποτελεί επίσης πολύτιμο προϊόν διατροφής για ανθρώπους και ζώα.

Το γλυκογόνο ή το ζωικό λίπος αποτελεί εφεδρική θρεπτική ουσία για τα ζώα και τους ανθρώπους. Εκτελεί τις λειτουργίες της θερμομόνωσης, της πηγής ενέργειας, της μηχανικής προστασίας.

Μικτά βιοπολυμερή στη σύνθεση των ζώντων όντων

Εκτός από αυτά που εξετάσαμε, υπάρχουν επίσης διάφοροι συνδυασμοί υψηλών μοριακών ενώσεων. Τέτοια βιοπολυμερή είναι σύνθετες μικτές δομές από πρωτεΐνες και λιπίδια (λιποπρωτεΐνες) ή από πολυσακχαρίτες και πρωτεΐνες (γλυκοπρωτεΐνες). Ένας συνδυασμός λιπιδίων και πολυσακχαριτών (λιποπολυσακχαριτών) είναι επίσης δυνατός.

Κάθε ένα από αυτά τα βιοπολυμερή έχει πολλές ποικιλίες που εκτελούν σε ζωντανά όντα μια σειρά σημαντικών λειτουργιών: μεταφορά, σήμα, υποδοχέα, ρυθμιστικό, ενζυμικό, κατασκευή και πολλά άλλα. Η δομή τους είναι πολύ σύνθετη από χημική άποψη και δεν αποκρυπτογραφείται για όλους τους αντιπροσώπους, επομένως, οι λειτουργίες δεν καθορίζονται πλήρως. Σήμερα, μόνο τα πιο κοινά είναι γνωστά, αλλά ένα σημαντικό μέρος παραμένει πέρα από τα όρια της ανθρώπινης γνώσης.