Eine Vielzahl von VerbindungenDer Mensch konnte unter Laborbedingungen synthetisieren. Trotzdem waren, sind und bleiben die wichtigsten und bedeutendsten für das Leben aller lebenden Systeme genau natürliche, natürliche Substanzen. Das heißt, jene Moleküle, die an Tausenden von biochemischen Reaktionen innerhalb von Organismen beteiligt sind und für ihre normale Funktion verantwortlich sind.
Die überwiegende Mehrheit von ihnen gehört zu einer Gruppe, die "biologische Polymere" genannt wird.
Allgemeines Konzept von Biopolymeren
Zuallererst sollte gesagt werden, dass all diesVerbindungen - hohes Molekulargewicht mit einer Masse von bis zu Millionen Dalton. Diese Substanzen sind tierische und pflanzliche Polymere, die eine entscheidende Rolle beim Aufbau von Zellen und ihren Strukturen spielen und den Stoffwechsel, die Photosynthese, die Atmung, die Ernährung und alle anderen lebenswichtigen Funktionen eines lebenden Organismus sicherstellen.
Es ist schwierig, die Bedeutung solcher Verbindungen zu überschätzen. Biopolymere sind natürliche Substanzen natürlichen Ursprungs, die in lebenden Organismen gebildet werden und die Grundlage allen Lebens auf unserem Planeten bilden. Welche spezifischen Verbindungen beziehen sich auf sie?
Zellbiopolymere
Da sind viele von denen. Die wichtigsten Biopolymere sind also die folgenden:
- Eichhörnchen;
- Polysaccharide;
- Nukleinsäuren (DNA und RNA).
Dazu gehören neben ihnen auch viele gemischte Polymere, die aus den bereits aufgeführten Kombinationen gebildet werden. Zum Beispiel Lipoproteine, Lipopolysaccharide, Glykoproteine und andere.
Allgemeine Eigenschaften
Es können verschiedene Merkmale unterschieden werden, die allen betrachteten Molekülen inhärent sind. Zum Beispiel die folgenden allgemeinen Eigenschaften von Biopolymeren:
- hohes Molekulargewicht aufgrund der Bildung riesiger Makroketten mit Verzweigungen in der chemischen Struktur;
- Arten von Bindungen in Makromolekülen (Wasserstoff, ionische Wechselwirkungen, elektrostatische Anziehung, Disulfidbrücken, Peptidbindungen usw.);
- die Struktureinheit jeder Kette ist eine Monomereinheit;
- Stereoregularität oder deren Fehlen in der Struktur der Kette.
Im Allgemeinen weisen alle Biopolymere jedoch immer noch mehr Unterschiede in Struktur und Funktionen als Ähnlichkeiten auf.
Eichhörnchen
Von großer Bedeutung im Leben eines LebewesensProteinmoleküle haben. Diese Biopolymere sind die Basis aller Biomasse. Selbst nach der Oparin-Haldane-Theorie stammte das Leben auf der Erde aus einem Koazervat-Tröpfchen, das ein Protein war.
Die Struktur dieser Substanzen unterliegt strengenOrdnung in der Struktur. Die Basis jedes Proteins besteht aus Aminosäureresten, die in einer unbegrenzten Kettenlänge miteinander verbunden werden können. Dies geschieht durch die Bildung spezieller Bindungen - Peptidbindungen. Diese Bindung wird zwischen vier Elementen gebildet: Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff.
Ein Proteinmolekül kann viel enthaltenAminosäurereste, sowohl gleich als auch verschieden (mehrere Zehntausend oder mehr). Insgesamt gibt es 20 Arten von Aminosäuren in diesen Verbindungen. Ihre vielfältige Kombination ermöglicht es Proteinen jedoch, quantitativ und speziesmäßig zu gedeihen.
Proteinbiopolymere haben unterschiedliche räumliche Konformationen. Jeder Vertreter kann also in Form einer Primär-, Sekundär-, Tertiär- oder Quartärstruktur existieren.
Der einfachste und linearste von ihnen ist der primäre. Es ist einfach eine Reihe von Aminosäuresequenzen, die miteinander verbunden sind.
Die sekundäre Konformation ist komplexerStruktur, da die allgemeine Proteinmakrokette beginnt, sich zu drehen und Spulen zu bilden. Zwei benachbarte Makrostrukturen werden aufgrund kovalenter und Wasserstoffwechselwirkungen zwischen Gruppen ihrer Atome nahe beieinander gehalten. Es gibt Alpha- und Beta-Helices der Sekundärstruktur von Proteinen.
Die Tertiärstruktur ist kollabiertein Makromolekül (Polypeptidkette) des Proteins pro Kugel. Ein sehr komplexes Netzwerk von Interaktionen innerhalb dieser Kugel ermöglicht es, ziemlich stabil zu sein und ihre Form zu behalten.
Die quaternäre Konformation ist ein paarPolypeptidketten spiralförmig gewickelt und zu einer Kugel verdreht, die gleichzeitig auch mehrere Bindungen verschiedener Arten miteinander bilden. Die komplexeste Kugelstruktur.
Funktionen von Proteinmolekülen
- Transport.Es wird von Proteinen durchgeführt, die Teil der Plasmamembran sind. Sie bilden die Ionenkanäle, durch die bestimmte Moleküle gelangen können. Viele Proteine sind auch Teil der Organellen der Bewegung von Protozoen und Bakterien, daher sind sie direkt an ihrer Bewegung beteiligt.
- Die Energiefunktion wird durch Daten ausgeführtMoleküle sind sehr aktiv. Ein Gramm Protein im Stoffwechsel bildet 17,6 kJ Energie. Daher ist der Verzehr von pflanzlichen und tierischen Produkten, die diese Verbindungen enthalten, für lebende Organismen von entscheidender Bedeutung.
- Die Gebäudefunktion ist die TeilnahmeProteinmoleküle beim Aufbau der meisten Zellstrukturen, Zellen selbst, Gewebe, Organe und so weiter. Fast jede Zelle besteht im Wesentlichen aus diesen Molekülen (Zytoskelett des Zytoplasmas, Plasmamembran, Ribosom, Mitochondrien und andere Strukturen sind an der Bildung von Proteinverbindungen beteiligt).
- Die katalytische Funktion wird von Enzymen wahrgenommen,die aufgrund ihrer chemischen Natur nichts anderes als Proteine sind. Ohne Enzyme wären die meisten biochemischen Reaktionen im Körper unmöglich, da sie in lebenden Systemen biologische Katalysatoren sind.
- Die Rezeptorfunktion (auch Signalfunktion) hilft den Zellen, sich zu orientieren und auf mechanische und chemische Veränderungen in der Umgebung richtig zu reagieren.
Wenn wir Proteine genauer betrachten, können wir einige weitere sekundäre Funktionen hervorheben. Dies sind jedoch die wichtigsten.
Nukleinsäuren
Diese Biopolymere sind ein wichtiger Bestandteil von jedemZellen, sei es prokaryotisch oder eukaryotisch. In der Tat umfassen Nukleinsäuren DNA- (Desoxyribonukleinsäure) und RNA- (Ribonukleinsäure) Moleküle, von denen jedes eine sehr wichtige Verbindung für Lebewesen darstellt.
DNA und RNA sind aufgrund ihrer chemischen Natur Sequenzen von Nukleotiden, die durch Wasserstoffbrücken und Phosphatbrücken verbunden sind. DNA enthält solche Nukleotide wie:
- Adenin;
- Thymin;
- Guanin;
- Cytosin;
- Desoxyribose-Zucker mit fünf Kohlenstoffatomen.
RNA unterscheidet sich darin, dass Thymin durch Uracil und Zucker durch Ribose ersetzt wird.
Aufgrund der speziellen strukturellen Organisation können DNA-Moleküle eine Reihe lebenswichtiger Funktionen erfüllen. RNA spielt auch eine wichtige Rolle in der Zelle.
Die Funktionen solcher Säuren
Nukleinsäuren sind Biopolymere, die für folgende Funktionen verantwortlich sind:
- DNA ist ein Bewahrer und Übermittlergenetische Information in den Zellen lebender Organismen. In Prokaryoten ist dieses Molekül im Zytoplasma verteilt. In einer eukaryotischen Zelle befindet es sich im Kern, getrennt durch das Karyolemma.
- Doppelsträngiges DNA-Molekül ist in Abschnitte unterteilt -Gene, die die Struktur des Chromosoms bilden. Die Gene jeder Kreatur bilden einen speziellen genetischen Code, in dem alle Eigenschaften des Organismus verschlüsselt sind.
- Es gibt drei Arten von RNA - Matrix, ribosomalund Transport. Ribosomal ist an der Synthese und Assemblierung von Proteinmolekülen an den entsprechenden Strukturen beteiligt. Matrix- und Transportinformationen übertragen Informationen, die aus der DNA gelesen wurden, und entschlüsseln ihre biologische Bedeutung.
Polysaccharide
Diese Verbindungen sind überwiegendPflanzenpolymere, dh in den Zellen von Vertretern der Flora gefunden. Ihre Zellwand, die Cellulose enthält, ist besonders reich an Polysacchariden.
Polysaccharide sind aufgrund ihrer chemischen NaturMakromoleküle komplexer Kohlenhydrate. Kann lineare, geschichtete, vernetzte Konformationen sein. Monomere sind einfache Zucker mit fünf, häufiger sechs Kohlenstoffatomen - Ribose, Glucose, Fructose. Sie sind für Lebewesen von großer Bedeutung, da sie Teil der Zellen sind, ein Reservenährstoff für Pflanzen sind und durch die Freisetzung einer großen Energiemenge abgebaut werden.
Die Bedeutung verschiedener Vertreter
Biologische Polymere wie Stärke, Cellulose, Inulin, Glykogen, Chitin und andere sind sehr wichtig. Sie sind die wichtigen Energiequellen in lebenden Organismen.
Cellulose ist also ein wesentlicher Bestandteil der ZellePflanzenwände, einige Bakterien. Gibt Kraft, eine bestimmte Form. In der Industrie wird es vom Menschen verwendet, um wertvolle Acetatfasern aus Papier zu erhalten.
Stärke ist ein Reservenährstoff für Pflanzen, der auch ein wertvolles Nahrungsmittel für Mensch und Tier ist.
Glykogen oder tierisches Fett ist ein Reservenährstoff für Tiere und Menschen. Führt die Funktionen Wärmedämmung, Energiequelle, mechanischer Schutz aus.
Gemischte Biopolymere in Lebewesen
Zusätzlich zu denen, die wir in Betracht gezogen haben, gibt es auchverschiedene Kombinationen von hochmolekularen Verbindungen. Solche Biopolymere sind komplexe Mischstrukturen von Proteinen und Lipiden (Lipoproteinen) oder von Polysacchariden und Proteinen (Glykoproteinen). Eine Kombination von Lipiden und Polysacchariden (Lipopolysacchariden) ist ebenfalls möglich.
Jedes dieser Biopolymere hat vieleSorten, die eine Reihe wichtiger Funktionen in Lebewesen erfüllen: Transport, Signalisierung, Rezeptor, regulatorische, enzymatische, bauliche und viele andere. Ihre Struktur ist chemisch sehr komplex und für alle Vertreter bei weitem nicht entschlüsselt, daher sind ihre Funktionen nicht vollständig definiert. Heute sind nur die häufigsten bekannt, aber ein bedeutender Teil bleibt außerhalb der Grenzen des menschlichen Wissens.
