Sebilangan besar pelbagai sebatian pelbagai sifat kimia berjaya mensintesis orang di dalam makmal. Walau bagaimanapun, semua bahan semula jadi yang sama adalah, adalah dan akan kekal yang paling penting dan penting untuk kehidupan semua sistem hidup. Iaitu, molekul-molekul yang terlibat dalam beribu-ribu tindak balas biokimia dalam organisma dan bertanggungjawab untuk fungsi normalnya.
Sebahagian besar daripada mereka tergolong dalam kumpulan yang dipanggil "polimer biologi".
Konsep am biopolimer
Pertama sekali, harus dikatakan bahawa semua sebatian ini adalah molekul tinggi, mempunyai jisim mencecah jutaan D alton. Bahan ini adalah polimer haiwan dan tumbuhan yang memainkan peranan penting dalam membina sel dan strukturnya, memastikan metabolisme, fotosintesis, respirasi, pemakanan dan semua fungsi penting lain bagi mana-mana organisma hidup.
Sukar untuk menilai terlalu tinggi kepentingan sebatian tersebut. Biopolimer ialah bahan semula jadi asal semula jadi yang terbentuk dalam organisma hidup dan merupakan asas kepada semua kehidupan di planet kita. Apakah kaitan khusus dengan merekamilik?
Biopolimer sel
Terdapat banyak daripadanya. Jadi, biopolimer utama adalah seperti berikut:
- protein;
- polisakarida;
- asid nukleik (DNA dan RNA).
Selain itu, ini juga termasuk banyak polimer campuran yang terbentuk daripada gabungan yang telah disenaraikan. Contohnya, lipoprotein, lipopolisakarida, glikoprotein dan lain-lain.
Sifat Umum
Terdapat beberapa ciri yang wujud dalam semua molekul yang dipertimbangkan. Contohnya, sifat am biopolimer berikut:
- berat molekul besar disebabkan oleh pembentukan rantaian makro yang besar dengan cawangan dalam struktur kimia;
- jenis ikatan dalam makromolekul (hidrogen, interaksi ionik, tarikan elektrostatik, jambatan disulfida, ikatan peptida dan lain-lain);
- unit struktur setiap rantai ialah pautan monomerik;
- keteraturan stereo atau ketiadaannya dalam struktur rantai.
Tetapi secara amnya, semua biopolimer masih mempunyai lebih banyak perbezaan dalam struktur dan fungsi daripada persamaan.
Protein
Molekul protein sangat penting dalam kehidupan mana-mana makhluk hidup. Biopolimer sedemikian adalah asas kepada semua biojisim. Malah, menurut teori Oparin-Haldane, kehidupan di Bumi berasal daripada titisan coacervate, iaitu protein.
Struktur bahan ini tertakluk kepada susunan ketat dalam struktur. Setiap protein terdiri daripada sisa asid amino yangdapat bersambung antara satu sama lain dalam panjang rantai tanpa had. Ini berlaku melalui pembentukan ikatan khas - ikatan peptida. Ikatan sedemikian terbentuk antara empat unsur: karbon, oksigen, nitrogen dan hidrogen.
Molekul protein boleh mengandungi banyak sisa asid amino, sama dan berbeza (beberapa puluh ribu atau lebih). Secara keseluruhan, terdapat 20 jenis asid amino yang terdapat dalam sebatian ini. Walau bagaimanapun, gabungannya yang pelbagai membolehkan protein berkembang dari segi kuantitatif dan spesies.
Biopolimer protein mempunyai konformasi spatial yang berbeza. Oleh itu, setiap wakil boleh wujud sebagai struktur primer, sekunder, tertier atau kuaterner.
Yang paling mudah dan linear ialah yang utama. Ia hanyalah satu siri urutan asid amino yang disambungkan antara satu sama lain.
Konformasi sekunder mempunyai struktur yang lebih kompleks, kerana rantaian makro keseluruhan protein mula berpusing, membentuk gegelung. Dua makrostruktur bersebelahan dipegang berdekatan antara satu sama lain disebabkan oleh interaksi kovalen dan hidrogen antara kumpulan atomnya. Bezakan antara heliks alfa dan beta bagi struktur sekunder protein.
Struktur tertier ialah makromolekul tunggal (rantai polipeptida) protein yang digulung menjadi bola. Rangkaian interaksi yang sangat kompleks dalam globul ini membolehkan ia menjadi agak stabil dan mengekalkan bentuknya.
Konformasi kuaternari - beberapa rantai polipeptida, bergelung dan berpintalmenjadi gegelung, yang pada masa yang sama juga membentuk pelbagai ikatan pelbagai jenis di antara mereka. Struktur globular yang paling kompleks.
Fungsi molekul protein
- Pengangkutan. Ia dijalankan oleh sel-sel protein yang membentuk membran plasma. Mereka membentuk saluran ion yang boleh dilalui oleh molekul tertentu. Selain itu, banyak protein adalah sebahagian daripada organel pergerakan protozoa dan bakteria, oleh itu ia terlibat secara langsung dalam pergerakannya.
- Fungsi tenaga dilakukan oleh molekul ini dengan sangat aktif. Satu gram protein dalam proses metabolisme membentuk 17.6 kJ tenaga. Oleh itu, penggunaan produk tumbuhan dan haiwan yang mengandungi sebatian ini adalah penting untuk organisma hidup.
- Fungsi binaan ialah penyertaan molekul protein dalam pembinaan kebanyakan struktur selular, sel itu sendiri, tisu, organ dan sebagainya. Hampir mana-mana sel pada asasnya dibina daripada molekul ini (sitokeleton sitoplasma, membran plasma, ribosom, mitokondria dan struktur lain mengambil bahagian dalam pembentukan sebatian protein).
- Fungsi pemangkin dijalankan oleh enzim, yang oleh sifat kimianya tidak lebih daripada protein. Tanpa enzim, kebanyakan tindak balas biokimia dalam badan adalah mustahil, kerana ia adalah pemangkin biologi dalam sistem hidup.
- Fungsi Reseptor (juga memberi isyarat) membantu sel menavigasi dan bertindak balas dengan betul kepada sebarang perubahan dalam persekitaran, sepertimekanikal dan kimia.
Jika kita mempertimbangkan protein dengan lebih mendalam, kita boleh menyerlahkan beberapa lagi fungsi sekunder. Walau bagaimanapun, yang disenaraikan adalah yang utama.
Asid nukleik
Biopolimer sebegini merupakan bahagian penting dalam setiap sel, sama ada prokariotik atau eukariotik. Sememangnya, asid nukleik termasuk molekul DNA (asid deoksiribonukleik) dan RNA (asid ribonukleik), yang setiap satunya adalah penghubung yang sangat penting untuk makhluk hidup.
Dengan sifat kimianya, DNA dan RNA ialah jujukan nukleotida yang disambungkan oleh ikatan hidrogen dan jambatan fosfat. DNA terdiri daripada nukleotida seperti:
- adenine;
- thymine;
- guanine;
- sitosin;
- 5-gula karbon deoksiribosa.
RNA berbeza kerana timin digantikan dengan urasil, dan gula oleh ribosa.
Disebabkan oleh organisasi struktur khas molekul DNA mampu melaksanakan beberapa fungsi penting. RNA juga memainkan peranan besar dalam sel.
Fungsi asid tersebut
Asid nukleik ialah biopolimer yang bertanggungjawab untuk fungsi berikut:
- DNA ialah penyimpanan dan penghantar maklumat genetik dalam sel organisma hidup. Dalam prokariot, molekul ini diedarkan dalam sitoplasma. Dalam sel eukariotik, ia terletak di dalam nukleus, dipisahkan oleh karyolemma.
- Molekul DNA untai berganda dibahagikan kepada bahagian - gen yang membentuk struktur kromosom. Gen setiap orangmakhluk membentuk kod genetik khas di mana semua tanda organisma disulitkan.
- RNA terdiri daripada tiga jenis - templat, ribosom dan pengangkutan. Ribosom mengambil bahagian dalam sintesis dan pemasangan molekul protein pada struktur yang sepadan. Maklumat pemindahan matriks dan pengangkutan dibaca daripada DNA dan tafsirkan makna biologinya.
Polysaccharides
Sebatian ini kebanyakannya adalah polimer tumbuhan, iaitu, ia ditemui tepat dalam sel wakil flora. Dinding selnya, yang mengandungi selulosa, kaya dengan polisakarida.
Dengan sifat kimianya, polisakarida ialah makromolekul karbohidrat kompleks. Mereka boleh menjadi konformasi linear, berlapis, bersilang. Monomer adalah gula sederhana lima, lebih kerap enam karbon - ribosa, glukosa, fruktosa. Ia sangat penting untuk makhluk hidup, kerana ia adalah sebahagian daripada sel, ia adalah nutrien simpanan untuk tumbuhan, ia dipecahkan dengan pembebasan sejumlah besar tenaga.
Maksud pelbagai wakil
Polimer biologi seperti kanji, selulosa, inulin, glikogen, kitin dan lain-lain adalah sangat penting. Ia adalah sumber tenaga yang penting dalam organisma hidup.
Jadi, selulosa adalah komponen penting dalam dinding sel tumbuhan, sesetengah bakteria. Memberi kekuatan, bentuk tertentu. Dalam industri, manusia digunakan untuk mendapatkan kertas, gentian asetat yang berharga.
Kanji ialah nutrien tumbuhan simpanan,yang juga merupakan produk makanan yang berharga untuk manusia dan haiwan.
Glikogen, atau lemak haiwan, ialah nutrien simpanan untuk haiwan dan manusia. Menjalankan fungsi penebat haba, sumber tenaga, perlindungan mekanikal.
Biopolimer campuran dalam makhluk hidup
Selain daripada yang telah kami pertimbangkan, terdapat pelbagai kombinasi sebatian makromolekul. Biopolimer tersebut ialah struktur campuran kompleks protein dan lipid (lipoprotein) atau polisakarida dan protein (glikoprotein). Gabungan lipid dan polisakarida (lipopolysaccharides) juga boleh dilakukan.
Setiap biopolimer ini mempunyai pelbagai jenis yang melaksanakan beberapa fungsi penting dalam hidupan: pengangkutan, isyarat, reseptor, pengawalseliaan, enzimatik, bangunan dan lain-lain lagi. Struktur mereka secara kimia sangat kompleks dan jauh daripada diuraikan untuk semua wakil, oleh itu, fungsinya tidak ditakrifkan sepenuhnya. Hari ini, hanya yang paling biasa diketahui, tetapi sebahagian besar masih berada di luar sempadan pengetahuan manusia.
