Ogromna raznolikost spojevarazličite kemijske prirode, čovjek je mogao sintetizirati u laboratorijskim uvjetima. Međutim, svejedno, najvažnije i najvažnije za život svih živih sustava bile su, jesu i ostat će samo prirodne, prirodne tvari. Odnosno, one molekule koje sudjeluju u tisućama biokemijskih reakcija unutar organizama i odgovorne su za njihovo normalno funkcioniranje.
Ogromna većina njih pripada skupini koja se naziva "biološki polimeri".
Opći pojam biopolimera
Prije svega treba reći da sve tospojevi - velike molekularne težine, s masom do milijuna Daltona. Te su tvari životinjski i biljni polimeri koji igraju odlučujuću ulogu u izgradnji stanica i njihovih struktura, osiguravajući metabolizam, fotosintezu, disanje, prehranu i sve ostale vitalne funkcije bilo kojeg živog organizma.
Teško je precijeniti važnost takvih spojeva.Biopolimeri su prirodne tvari prirodnog podrijetla koje nastaju u živim organizmima i osnova su cjelokupnog života na našem planetu. Koji se specifični spojevi odnose na njih?
Stanični biopolimeri
Ima ih puno. Dakle, glavni biopolimeri su sljedeći:
- proteini
- polisaharidi;
- nukleinske kiseline (DNA i RNA).
Uz njih, to uključuje i mnogo miješanih polimera nastalih iz već navedenih kombinacija. Na primjer, lipoproteini, lipopolisaharidi, glikoproteini i drugi.
Opća svojstva
Može se razlikovati nekoliko obilježja koja su svojstvena svim molekulama o kojima se radi. Na primjer, sljedeća opća svojstva biopolimera:
- velika molekularna težina zbog stvaranja golemih makrolanca s granama u kemijskoj strukturi;
- vrste veza u makromolekulama (vodik, ionske interakcije, elektrostatička privlačnost, disulfidni mostovi, peptidne veze itd.);
- strukturna jedinica svakog lanca je monomerna jedinica;
- stereoregularnost ili njezino odsustvo u strukturi lanca.
Ali općenito, svi biopolimeri i dalje imaju više razlika u strukturi i funkcijama nego sličnosti.
proteini
Od velike važnosti u životu bilo kojeg živog bićaimaju molekule proteina. Ti su biopolimeri osnova sve biomase. U stvari, čak i prema teoriji Oparin-Haldane, život na Zemlji potječe od kapljice koacervata, koja je bila protein.
Struktura ovih tvari podliježe strogojurednost u strukturi. Osnovu svakog proteina čine aminokiselinski ostaci koji se mogu međusobno povezati u neograničenoj duljini lanca. To se događa stvaranjem posebnih veza - peptidnih veza. Ova veza nastaje između četiri elementa: ugljika, kisika, dušika i vodika.
Molekula proteina može sadržavati punoaminokiselinski ostaci, isti i različiti (nekoliko desetaka tisuća ili više). U tim spojevima postoji 20 vrsta aminokiselina, no njihova raznolika kombinacija omogućuje proteinima da napreduju u kvantitativnom i vrstama.
Proteinski biopolimeri imaju različite prostorne konformacije. Dakle, svaki predstavnik može postojati u obliku primarne, sekundarne, tercijarne ili kvartarne strukture.
Najjednostavniji i najlinearniji od njih je onaj primarni. To je jednostavno niz aminokiselinskih sekvenci međusobno povezanih.
Sekundarna je konformacija složenijastrukturu, budući da se općeniti proteinski makro lanac počinje spiralno formirati zavojnice. Dvije susjedne makrostrukture drže se jedna blizu druge zbog kovalentne i vodikove interakcije između skupina njihovih atoma. Postoje alfa i beta zavojnice sekundarne strukture proteina.
Tercijarna struktura je srušenajedna makromolekula (polipeptidni lanac) proteina po kuglici. Vrlo složena mreža interakcija unutar ove globule omogućuje joj da bude prilično stabilna i zadrži svoj oblik.
Kvartarna konformacija je malobrojnapolipeptidni lanci spiralno smotani i uvijeni u kuglu, koji istodobno također međusobno tvore višestruke veze različitih vrsta. Najsloženija globularna struktura.
Funkcije molekula proteina
- Prijevoz.Provode ga proteini koji su dio plazmatske membrane. Oni tvore ionske kanale kroz koje određene molekule mogu proći. Također, mnogi su proteini dio organela kretanja protozoa i bakterija, stoga su izravno uključeni u njihovo kretanje.
- Energetsku funkciju izvode podacimolekule su vrlo aktivne. Jedan gram proteina u procesu metabolizma stvara 17,6 kJ energije. Stoga je konzumacija biljnih i životinjskih proizvoda koji sadrže ove spojeve vitalna za žive organizme.
- Funkcija zgrade je sudjelovanjeproteinske molekule u izgradnji većine staničnih struktura, samih stanica, tkiva, organa itd. Gotovo svaka stanica je u osnovi izgrađena od ovih molekula (citoskelet citoplazme, plazma membrana, ribosom, mitohondriji i druge strukture sudjeluju u stvaranju proteinskih spojeva).
- Katalitičku funkciju provode enzimi,koji po svojoj kemijskoj prirodi nisu ništa drugo nego proteini. Bez enzima većina biokemijskih reakcija u tijelu bila bi nemoguća, jer su oni biološki katalizatori u živim sustavima.
- Funkcija receptora (također signalna) pomaže stanicama da se orijentiraju i pravilno reagiraju na sve promjene u okolišu, kako mehaničke tako i kemijske.
Ako dublje razmotrimo bjelančevine, tada možemo istaknuti još neke sekundarne funkcije. Međutim, to su glavni.
Nukleinske kiseline
Ti su biopolimeri važan dio svakogstanice, bilo prokariotske ili eukariotske. Nukleinske kiseline doista uključuju molekule DNA (deoksiribonukleinska kiselina) i RNA (ribonukleinska kiselina), od kojih je svaka vrlo važna karika za živa bića.
DNK i RNA su po svojoj kemijskoj prirodi sekvence nukleotida povezanih vodikovim vezama i fosfatnim mostovima. DNA sadrži nukleotide kao što su:
- adenin;
- timin;
- gvanin;
- citozin;
- deoksiribozni šećer s pet ugljika.
RNA se razlikuje po tome što je timin zamijenjen uracilom, a šećer ribozom.
Zbog posebne strukturne organizacije, molekule DNA sposobne su obavljati brojne vitalne funkcije. RNA također igra važnu ulogu u stanici.
Funkcije takvih kiselina
Nukleinske kiseline su biopolimeri odgovorni za sljedeće funkcije:
- DNA je čuvar i prijenosnikgenetske informacije u stanicama živih organizama. U prokariota se ova molekula raspoređuje u citoplazmi. U eukariotskoj stanici nalazi se unutar jezgre, odvojen kariolemom.
- Dvolančana molekula DNA podijeljena je u dijelove -geni koji čine strukturu kromosoma. Geni svakog stvorenja čine poseban genetski kod u kojem su šifrirane sve karakteristike organizma.
- RNA je tri vrste - matriksna, ribosomskai prijevoz. Ribosomal sudjeluje u sintezi i sastavljanju proteinskih molekula na odgovarajućim strukturama. Matrične i transportne informacije prenose informacije pročitane iz DNA i dešifriraju njihovo biološko značenje.
polisaharide
Te su veze pretežnobiljni polimeri, odnosno pronađeni u stanicama predstavnika flore. Njihova stanična stijenka koja sadrži celulozu posebno je bogata polisaharidima.
Po svojoj kemijskoj prirodi polisaharidi sumakromolekule složenih ugljikohidrata. Mogu biti linearne, slojevite, umrežene konformacije. Monomeri su jednostavni šećer s pet, češće šestogljika - riboza, glukoza, fruktoza. Oni su od velike važnosti za živa bića, budući da su dio stanica, rezervni su hranjivi sastojak biljaka, razgrađuju se oslobađanjem velike količine energije.
Značenje raznih predstavnika
Biološki polimeri kao što su škrob, celuloza, inulin, glikogen, hitin i drugi su vrlo važni. Oni su važni izvori energije u živim organizmima.
Dakle, celuloza je bitna komponenta staničnebiljni zidovi, neke bakterije. Daje snagu, određeni oblik. U industriji ga ljudi koriste za dobivanje papira, vrijednih acetatnih vlakana.
Škrob je rezervni hranjivi sastojak biljaka, koji je ujedno i vrijedan prehrambeni proizvod za ljude i životinje.
Glikogen ili životinjska mast rezervni je hranjivi sastojak za životinje i ljude. Obavlja funkcije toplinske izolacije, izvora energije, mehaničke zaštite.
Mješoviti biopolimeri u živim bićima
Pored onih koje smo razmotrili, postoje irazne kombinacije spojeva visoke molekulske mase. Takvi biopolimeri su složene miješane strukture proteina i lipida (lipoproteini) ili polisaharidi i proteini (glikoproteini). Moguća je i kombinacija lipida i polisaharida (lipopolisaharidi).
Svaki od ovih biopolimera ima mnogosorte koje u živim bićima obavljaju brojne važne funkcije: transport, signal, receptor, regulator, enzim, konstrukciju i mnoge druge. Njihova je struktura kemijski vrlo složena i daleko je od dešifriranja za sve predstavnike, stoga njihove funkcije nisu u potpunosti definirane. Danas su poznati samo najčešći, ali značajan dio ostaje izvan granica ljudskog znanja.
