Obrovská rozmanitost sloučeninčlověka různé chemické povahy byl schopen syntetizovat v laboratorních podmínkách. Nicméně všechny ty nejdůležitější, nejdůležitější a nejdůležitější pro život všech živých systémů byly, jsou a zůstanou pouze přírodními, přírodními látkami. To znamená, že ty molekuly, které se účastní tisíců biochemických reakcí v organismech a jsou zodpovědné za jejich normální fungování.
Drtivá většina z nich patří do skupiny zvané „biologické polymery“.
Obecná koncepce biopolymerů
Nejprve je třeba říci, že všechny tytosloučeniny - vysoká molekulová hmotnost, s hmotností až milionů Daltonů. Tyto látky jsou živočišné a rostlinné polymery, které hrají rozhodující roli při stavbě buněk a jejich struktur, zajišťují metabolismus, fotosyntézu, dýchání, výživu a všechny další životně důležité funkce jakéhokoli živého organismu.
Je těžké přeceňovat význam takových sloučenin.Biopolymery jsou přírodní látky přírodního původu, které se tvoří v živých organismech a jsou základem všeho života na naší planetě. Jaké konkrétní sloučeniny se k nim vztahují?
Buněčné biopolymery
Je jich spousta. Hlavní biopolymery jsou tedy následující:
- veverky;
- polysacharidy;
- nukleové kyseliny (DNA a RNA).
Kromě nich to zahrnuje také mnoho smíšených polymerů vytvořených z již uvedených kombinací. Například lipoproteiny, lipopolysacharidy, glykoproteiny a další.
Obecné vlastnosti
Lze rozlišit několik znaků, které jsou vlastní všem uvažovaným molekulám. Například následující obecné vlastnosti biopolymerů:
- vysoká molekulová hmotnost v důsledku tvorby obrovských makrochainů s větvemi v chemické struktuře;
- typy vazeb v makromolekulách (vodík, iontové interakce, elektrostatická přitažlivost, disulfidové můstky, peptidové vazby atd.);
- strukturní jednotka každého řetězce je monomerní jednotka;
- stereoregularita nebo její absence ve struktuře řetězce.
Obecně však platí, že všechny biopolymery mají stále více rozdílů ve struktuře a funkcích než podobnosti.
Squirrels
Má velký význam v životě každého živého tvoramít proteinové molekuly. Tyto biopolymery jsou základem veškeré biomasy. Dokonce i podle teorie Oparin-Haldane vznikl život na Zemi z kapky koacervátu, což byl protein.
Struktura těchto látek je přísnáuspořádanost ve struktuře. Základ každého proteinu tvoří aminokyselinové zbytky, které jsou schopné se navzájem spojovat v neomezené délce řetězce. K tomu dochází vytvářením speciálních vazeb - peptidových vazeb. Tato vazba se tvoří mezi čtyřmi prvky: uhlíkem, kyslíkem, dusíkem a vodíkem.
Molekula proteinu může obsahovat hodněaminokyselinové zbytky, stejné i různé (několik desítek tisíc nebo více). V těchto sloučeninách se nachází 20 odrůd aminokyselin, ale jejich různorodá kombinace umožňuje proteinům prospívat kvantitativně i druhově.
Proteinové biopolymery mají různé prostorové konformace. Každý zástupce tedy může existovat ve formě primární, sekundární, terciární nebo kvartérní struktury.
Nejjednodušší a nejlineárnější z nich je primární. Je to prostě řada aminokyselinových sekvencí vzájemně propojených.
Sekundární konformace je složitějšístruktura, protože obecný proteinový makrochain začíná spirálovitě tvořit cívky. Dvě sousední makrostruktury jsou drženy blízko sebe kvůli kovalentní a vodíkové interakci mezi skupinami jejich atomů. Existují alfa a beta šroubovice sekundární struktury proteinů.
Terciární struktura je zhroucenájedna makromolekula (polypeptidový řetězec) proteinu na kouli. Velmi složitá síť interakcí v rámci této globule umožňuje, aby byla poměrně stabilní a udržovala si svůj tvar.
Kvartérní konformace je několikPolypeptidové řetězce se spirálovitě stočily a stočily do kuličky, které současně také navzájem vytvářejí více různých typů vazeb. Nejsložitější kulová struktura.
Funkce proteinových molekul
- Doprava.Provádí se bílkovinami, které jsou součástí plazmatické membrány. Jsou to oni, kteří tvoří iontové kanály, kterými jsou určité molekuly schopny procházet. Mnoho bílkovin je také součástí organel pohybu prvoků a bakterií, a proto se přímo podílejí na jejich pohybu.
- Energetická funkce se provádí pomocí datmolekuly jsou velmi aktivní. Jeden gram bílkoviny v procesu metabolismu tvoří 17,6 kJ energie. Proto je konzumace rostlinných a živočišných produktů obsahujících tyto sloučeniny životně důležitá pro živé organismy.
- Funkcí budovy je účastmolekuly bílkovin při konstrukci většiny buněčných struktur, samotných buněk, tkání, orgánů atd. Z těchto molekul je v podstatě postavena téměř každá buňka (na tvorbě proteinových sloučenin se podílí cytoskelet cytoplazmy, plazmatická membrána, ribozom, mitochondrie a další struktury).
- Katalytická funkce se provádí pomocí enzymů,které díky své chemické povaze nejsou ničím jiným než bílkovinami. Bez enzymů by většina biochemických reakcí v těle byla nemožná, protože jsou biologickými katalyzátory v živých systémech.
- Funkce receptoru (také signalizace) pomáhá buňkám orientovat se a správně reagovat na jakékoli změny v prostředí, mechanické i chemické.
Pokud vezmeme v úvahu proteiny hlouběji, pak můžeme zdůraznit některé další sekundární funkce. To jsou však ty hlavní.
Nukleové kyseliny
Tyto biopolymery jsou důležitou součástí každéhobuňky, ať už prokaryotické nebo eukaryotické. Mezi nukleové kyseliny skutečně patří molekuly DNA (deoxyribonukleová kyselina) a RNA (ribonukleová kyselina), z nichž každá je velmi důležitým spojením pro živé bytosti.
Díky své chemické povaze jsou DNA a RNA sekvence nukleotidů spojených vodíkovými vazbami a fosfátovými můstky. DNA obsahuje takové nukleotidy jako:
- adenin;
- tymin;
- guanin;
- cytosin;
- deoxyribóza s pěti uhlíky.
RNA se liší tím, že tymin je nahrazen uracilem a cukr nahrazen ribózou.
Díky speciální strukturní organizaci jsou molekuly DNA schopny vykonávat řadu životně důležitých funkcí. RNA také hraje důležitou roli v buňce.
Funkce těchto kyselin
Nukleové kyseliny jsou biopolymery odpovědné za následující funkce:
- DNA je chovatel a vysílačgenetická informace v buňkách živých organismů. U prokaryot je tato molekula distribuována v cytoplazmě. V eukaryotické buňce se nachází uvnitř jádra, oddělené karyolemem.
- Dvouvláknová molekula DNA je rozdělena do sekcí -geny, které tvoří strukturu chromozomu. Geny každého tvora tvoří speciální genetický kód, ve kterém jsou šifrovány všechny vlastnosti organismu.
- RNA je tří typů - matricová, ribozomálnía doprava. Ribozomální se podílí na syntéze a sestavování molekul bílkovin na příslušných strukturách. Maticové a transportní informace přenášejí informace načtené z DNA a dešifrují její biologický význam.
Polysacharidy
Tato spojení jsou převážněrostlinné polymery, to znamená, že se nacházejí v buňkách zástupců flóry. Jejich buněčná stěna, která obsahuje celulózu, je obzvláště bohatá na polysacharidy.
Polysacharidy jsou svou chemickou povahoumakromolekuly komplexních sacharidů. Může být lineární, vrstvené, zesítěné konformace. Monomery jsou jednoduché pět-, častěji šest uhlíkové cukry - ribóza, glukóza, fruktóza. Jsou velmi důležité pro živé bytosti, protože jsou součástí buněk, jsou rezervní živinou rostlin, jsou štěpeny uvolňováním velkého množství energie.
Význam různých zástupců
Biologické polymery, jako je škrob, celulóza, inulin, glykogen, chitin a další, jsou velmi důležité. Jsou důležitými zdroji energie v živých organismech.
Celulóza je tedy základní složkou buněkstěny rostlin, nějaké bakterie. Dává sílu, určitý tvar. V průmyslu se používá k získání papíru, cenných acetátových vláken.
Škrob je rezervní živina rostlin, která je také cenným potravinářským produktem pro lidi a zvířata.
Glykogen nebo živočišný tuk je rezervní živina pro zvířata a lidi. Vykonává funkce tepelné izolace, zdroje energie, mechanické ochrany.
Smíšené biopolymery v živých věcech
Kromě těch, které jsme zvažovali, existují takérůzné kombinace vysokomolekulárních sloučenin. Takovými biopolymery jsou složité smíšené struktury proteinů a lipidů (lipoproteiny) nebo polysacharidů a proteinů (glykoproteiny). Je také možná kombinace lipidů a polysacharidů (lipopolysacharidů).
Každý z těchto biopolymerů má mnohoodrůdy, které plní řadu důležitých funkcí v živých věcech: transportní, signalizační, receptorové, regulační, enzymatické, stavební a mnoho dalších. Jejich struktura je chemicky velmi složitá a zdaleka není dešifrována pro všechny zástupce, proto jejich funkce nejsou plně definovány. Dnes jsou známy pouze ty nejběžnější, ale významná část zůstává mimo hranice lidského poznání.
