多種多様な化合物さまざまな化学的性質の人間は、実験室の条件で合成することができました。しかし、それでもなお、すべての生命システムの生命にとって最も重要で重要なのは、まさに天然の天然物質であり、これからも変わらないでしょう。つまり、生物内の何千もの生化学反応に関与し、それらの正常な機能に関与している分子です。
それらの大部分は「生物学的ポリマー」と呼ばれるグループに属しています。
生体高分子の一般的な概念
まず第一に、これらすべてが化合物-最大数百万ダルトンの質量を持つ高分子量。これらの物質は、細胞とその構造の構築に決定的な役割を果たし、あらゆる生物の代謝、光合成、呼吸、栄養、その他すべての重要な機能を確保する動植物のポリマーです。
そのような化合物の重要性を過大評価することは困難です。生体高分子は、生物の中で形成される天然起源の天然物質であり、私たちの地球上のすべての生命の基礎となっています。どのような特定の化合物がそれらに関連していますか？
細胞生体高分子
それらはたくさんあります。したがって、主な生体高分子は次のとおりです。
- タンパク質;
- 多糖類;
- 核酸（DNAおよびRNA）。
それらに加えて、これには、すでにリストされた組み合わせから形成された多くの混合ポリマーも含まれます。たとえば、リポタンパク質、リポ多糖、糖タンパク質など。
一般的なプロパティ
検討中のすべての分子に固有のいくつかの特徴を区別することができます。たとえば、生体高分子の次の一般的なプロパティ：
- 化学構造に分岐を持つ巨大なマクロ鎖の形成による高分子量。
- 高分子の結合の種類（水素、イオン相互作用、静電引力、ジスルフィド結合、ペプチド結合など）。
- 各鎖の構造単位は単量体単位です。
- 鎖の構造における立体規則性またはその欠如。
しかし、一般的に、すべての生体高分子は、類似点よりも構造と機能にまだ多くの違いがあります。
タンパク質
あらゆる生き物の生活において非常に重要タンパク質分子を持っています。これらの生体高分子は、すべてのバイオマスの基礎です。確かに、オパリン-ハルダン理論によれば、地球上の生命はタンパク質であるコアセルベート液滴から発生しました。
これらの物質の構造は厳格です構造の秩序。各タンパク質の基礎は、無制限の鎖長で互いに接続できるアミノ酸残基で構成されています。これは、特別な結合、つまりペプチド結合の形成によって起こります。この結合は、炭素、酸素、窒素、水素の4つの元素間で形成されます。
タンパク質分子は多くを含むことができます同じものと異なるものの両方のアミノ酸残基（数万以上）。これらの化合物には20種類のアミノ酸が含まれていますが、それらのさまざまな組み合わせにより、タンパク質は量的および種的に繁栄することができます。
タンパク質生体高分子は、異なる空間コンフォメーションを持っています。したがって、各代表は、一次、二次、三次、または四次構造の形で存在することができます。
それらの中で最も単純で最も線形なものが主要なものです。それは単に互いに接続された一連のアミノ酸配列です。
二次コンフォメーションはより複雑です一般的なタンパク質マクロ鎖がらせん状になり始め、コイルを形成するため、構造。 2つの隣接するマクロ構造は、それらの原子のグループ間の共有結合および水素相互作用により、互いに近くに保持されます。タンパク質の二次構造にはアルファヘリックスとベータヘリックスがあります。
三次構造は崩壊していますボールごとにタンパク質の1つの高分子（ポリペプチド鎖）。この小球内の相互作用の非常に複雑なネットワークにより、小球は非常に安定し、その形状を維持することができます。
四級配座はいくつかありますポリペプチド鎖はらせん状に巻かれ、ねじれてボールになり、同時にさまざまなタイプの多重結合を形成します。最も複雑な球状構造。
タンパク質分子の機能
- 輸送。それは原形質膜の一部であるタンパク質によって実行されます。特定の分子が通過できるイオンチャネルを形成するのはそれらです。また、多くのタンパク質は原生動物や細菌の運動の細胞小器官の一部であるため、それらの運動に直接関与しています。
- エネルギー機能はデータによって実行されます分子は非常に活発です。代謝の過程で1グラムのタンパク質が17.6kJのエネルギーを形成します。したがって、これらの化合物を含む動植物製品の消費は、生物にとって不可欠です。
- 構築機能は参加することですほとんどの細胞構造、細胞自体、組織、臓器などの構築におけるタンパク質分子。ほとんどすべての細胞は基本的にこれらの分子から構築されています（細胞質の細胞骨格、原形質膜、リボソーム、ミトコンドリア、およびその他の構造がタンパク質化合物の形成に関与しています）。
- 触媒機能は酵素によって実行されます、それらの化学的性質により、これはタンパク質にすぎません。酵素がなければ、体内のほとんどの生化学反応は不可能です。なぜなら、それらは生体系の生物学的触媒だからです。
- 受容体（シグナル伝達も）機能は、細胞が自らを配向し、機械的および化学的の両方の環境の変化に正しく応答するのを助けます。
タンパク質をより深く考察すると、さらにいくつかの二次機能を強調することができます。ただし、これらが主なものです。
核酸
これらの生体高分子はすべての重要な部分です原核生物であろうと真核生物であろうと、細胞。確かに、核酸にはDNA（デオキシリボ核酸）とRNA（リボ核酸）分子が含まれ、それぞれが生物にとって非常に重要なリンクです。
DNAとRNAは、その化学的性質により、水素結合とリン酸ブリッジによって連結されたヌクレオチドの配列です。 DNAには次のようなヌクレオチドが含まれています。
- アデニン;
- チミン;
- グアニン;
- シトシン;
- デオキシリボース5炭素糖。
RNAは、チミンがウラシルに置き換えられ、糖がリボースに置き換えられるという点で異なります。
特別な構造組織により、DNA分子は多くの重要な機能を実行することができます。 RNAも細胞内で重要な役割を果たしています。
そのような酸の機能
核酸は、次の機能を担う生体高分子です。
- DNAはキーパーであり送信機です生物の細胞内の遺伝情報。原核生物では、この分子は細胞質に分布しています。真核細胞では、核内にあり、核細胞によって隔てられています。
- 二本鎖DNA分子はセクションに分かれています-染色体の構造を構成する遺伝子。各生物の遺伝子は、生物のすべての特性が暗号化された特別な遺伝暗号を形成します。
- RNAには3つのタイプがあります-マトリックス、リボソームと輸送。リボソームは、適切な構造上のタンパク質分子の合成と組み立てに参加します。 DNAから読み取ったマトリックスおよび輸送情報転送情報は、その生物学的意味を解読します。
多糖類
これらの接続は主に植物ポリマー、つまり、植物相の代表的な細胞に見られます。セルロースを含む細胞壁は、特に多糖類が豊富です。
それらの化学的性質により、多糖類は複雑な炭水化物の高分子。線形、層状、架橋されたコンフォメーションにすることができます。モノマーは単純な5炭素、多くの場合6炭素の糖で、リボース、グルコース、フルクトースです。それらは細胞の一部であり、植物の予備栄養素であり、大量のエネルギーの放出によって分解されるため、生物にとって非常に重要です。
さまざまな代表者の意味
でんぷん、セルロース、イヌリン、グリコーゲン、キチンなどの生物学的ポリマーは非常に重要です。それらは生物の重要なエネルギー源です。
したがって、セルロースは細胞の必須成分です植物の壁、いくつかの細菌。強さ、特定の形を与えます。産業では、それは紙、貴重なアセテート繊維を得るために人間によって使用されます。
でんぷんは植物の予備栄養素であり、人間や動物にとっても貴重な食品です。
グリコーゲン、または動物性脂肪は、動物と人間のための予備栄養素です。断熱、エネルギー源、機械的保護の機能を実行します。
生物中の混合生体高分子
私たちが検討したものに加えて、高分子量化合物のさまざまな組み合わせ。このような生体高分子は、タンパク質と脂質（リポタンパク質）または多糖類とタンパク質（糖タンパク質）の複雑な混合構造です。脂質と多糖類（リポ多糖類）の組み合わせも可能です。
これらの生体高分子のそれぞれは多くを持っています輸送、シグナル伝達、受容体、調節、酵素、構築など、生物の多くの重要な機能を実行する品種。それらの構造は化学的に非常に複雑であり、すべての代表者にとって解読されるにはほど遠いため、それらの機能は完全には定義されていません。今日、最も一般的なものだけが知られていますが、重要な部分は人間の知識の境界の外に残っています。
