Een grote verscheidenheid aan verbindingenvan verschillende chemische aard was in staat om de mens in laboratoriumomstandigheden te synthetiseren. Desalniettemin waren, zijn en blijven de belangrijkste en meest significante voor het leven van alle levende systemen gewoon natuurlijke, natuurlijke stoffen. Dat wil zeggen, die moleculen die betrokken zijn bij duizenden biochemische reacties in organismen en verantwoordelijk zijn voor hun normale werking.
De overgrote meerderheid daarvan behoort tot een groep die "biologische polymeren" wordt genoemd.
Algemeen concept van biopolymeren
Allereerst moet worden gezegd dat al dezeverbindingen - hoog molecuulgewicht, met een massa tot miljoenen Dalton. Deze stoffen zijn dierlijke en plantaardige polymeren die een beslissende rol spelen bij de constructie van cellen en hun structuren, en die zorgen voor metabolisme, fotosynthese, ademhaling, voeding en alle andere vitale functies van elk levend organisme.
Het belang van dergelijke verbindingen is moeilijk te overschatten.Biopolymeren zijn natuurlijke stoffen van natuurlijke oorsprong die worden gevormd in levende organismen en de basis vormen van al het leven op onze planeet. Welke specifieke verbindingen hebben betrekking op hen?
Celbiopolymeren
Er zijn er veel. De belangrijkste biopolymeren zijn dus de volgende:
- eiwitten
- polysacchariden;
- nucleïnezuren (DNA en RNA).
Naast hen omvat dit ook veel gemengde polymeren die zijn gevormd uit de reeds genoemde combinaties. Bijvoorbeeld lipoproteïnen, lipopolysacchariden, glycoproteïnen en andere.
Algemene eigenschappen
Er kunnen verschillende kenmerken worden onderscheiden die inherent zijn aan alle beschouwde moleculen. Bijvoorbeeld de volgende algemene eigenschappen van biopolymeren:
- hoog molecuulgewicht door de vorming van enorme macroketens met vertakkingen in de chemische structuur;
- soorten bindingen in macromoleculen (waterstof, ionische interacties, elektrostatische aantrekking, disulfidebruggen, peptidebindingen, enz.);
- de structurele eenheid van elke ketting is een monomere eenheid;
- stereoregulariteit of de afwezigheid ervan in de structuur van de keten.
Maar over het algemeen hebben alle biopolymeren nog steeds meer verschillen in structuur en functies dan overeenkomsten.
eiwitten
Van groot belang in het leven van elk levend wezenhebben eiwitmoleculen. Deze biopolymeren vormen de basis van alle biomassa. Inderdaad, zelfs volgens de Oparin-Haldane-theorie is het leven op aarde ontstaan uit een coacervaatdruppel, die een eiwit was.
De structuur van deze stoffen is aan strikte voorwaarden onderworpenordelijkheid in de structuur. De basis van elk eiwit wordt gevormd door aminozuurresiduen die in staat zijn om met elkaar te verbinden in een onbeperkte ketenlengte. Dit gebeurt door de vorming van speciale bindingen - peptidebindingen. Deze binding wordt gevormd tussen vier elementen: koolstof, zuurstof, stikstof en waterstof.
Een eiwitmolecuul kan veel bevattenaminozuurresiduen, zowel hetzelfde als verschillend (enkele tienduizenden of meer). Er zijn in totaal 20 soorten aminozuren in deze verbindingen, maar door hun gevarieerde combinatie kunnen eiwitten gedijen in kwantitatieve en soortelijke termen.
Eiwitbiopolymeren hebben verschillende ruimtelijke conformaties. Elke vertegenwoordiger kan dus bestaan in de vorm van een primaire, secundaire, tertiaire of quartaire structuur.
De eenvoudigste en meest lineaire daarvan is de primaire. Het is gewoon een reeks aminozuursequenties die met elkaar zijn verbonden.
De secundaire conformatie is complexerstructuur, aangezien de algemene eiwitmacroketen begint te spiraliseren en spoelen vormt. Twee aangrenzende macrostructuren worden dicht bij elkaar gehouden vanwege covalente en waterstofinteracties tussen groepen van hun atomen. Maak onderscheid tussen alfa- en bèta-helices van de secundaire structuur van eiwitten.
De tertiaire structuur is opgevouwenéén macromolecuul (polypeptideketen) van het eiwit per bolletje. Een zeer complex netwerk van interacties binnen dit bolletje zorgt ervoor dat het vrij stabiel is en zijn vorm behoudt.
Quartaire conformatie is een paarpolypeptideketens spiraalsgewijs opgerold en tot een bal gedraaid, die tegelijkertijd ook meerdere soorten bindingen met elkaar vormen. De meest complexe bolvormige structuur.
Functies van eiwitmoleculen
- Vervoer.Het wordt uitgevoerd door eiwitten die deel uitmaken van het plasmamembraan. Zij vormen ionenkanalen waardoor bepaalde moleculen kunnen passeren. Ook maken veel eiwitten deel uit van de organellen van de beweging van protozoa en bacteriën, daarom zijn ze direct betrokken bij hun beweging.
- Energiefunctie uitgevoerd door gegevensmoleculen zijn erg actief. Een gram eiwit tijdens het metabolisme vormt 17,6 kJ energie. Daarom is de consumptie van plantaardige en dierlijke producten die deze verbindingen bevatten van vitaal belang voor levende organismen.
- De bouwfunctie is om mee te doeneiwitmoleculen bij de constructie van de meeste cellulaire structuren, cellen zelf, weefsels, organen, enzovoort. Bijna elke cel is in wezen opgebouwd uit deze moleculen (cytoskelet van het cytoplasma, plasmamembraan, ribosoom, mitochondriën en andere structuren nemen deel aan de vorming van eiwitverbindingen).
- De katalytische functie wordt uitgevoerd door enzymen,die door hun chemische aard niets meer zijn dan eiwitten. Zonder enzymen zouden de meeste biochemische reacties in het lichaam onmogelijk zijn, aangezien ze biologische katalysatoren zijn in levende systemen.
- De receptorfunctie (ook signalering) helpt cellen om zich te oriënteren en correct te reageren op veranderingen in de omgeving, zowel mechanisch als chemisch.
Als we dieper naar eiwitten kijken, kunnen we nog enkele secundaire functies belichten. Dit zijn echter de belangrijkste.
Nucleïnezuren
Deze biopolymeren zijn een belangrijk onderdeel van elkcellen, of het nu prokaryoot of eukaryoot is. Inderdaad, DNA (deoxyribonucleïnezuur) en RNA (ribonucleïnezuur) moleculen behoren tot nucleïnezuren, die elk een zeer belangrijke schakel vormen voor levende wezens.
Door hun chemische aard zijn DNA en RNA sequenties van nucleotiden die verbonden zijn door waterstofbruggen en fosfaatbruggen. DNA bevat nucleotiden zoals:
- adenine;
- thymine;
- guanine;
- cytosine;
- deoxyribose vijf-koolstofsuiker.
RNA verschilt doordat thymine wordt vervangen door uracil en suiker wordt vervangen door ribose.
Door de speciale structurele organisatie zijn DNA-moleculen in staat een aantal vitale functies te vervullen. RNA speelt ook een belangrijke rol in de cel.
De functies van dergelijke zuren
Nucleïnezuren zijn biopolymeren die verantwoordelijk zijn voor de volgende functies:
- DNA is een bewaarder en zendergenetische informatie in de cellen van levende organismen. Bij prokaryoten is dit molecuul verdeeld in het cytoplasma. In een eukaryote cel bevindt het zich in de kern, gescheiden door het karyolemma.
- Een dubbelstrengs DNA-molecuul is verdeeld in secties -genen die de structuur van het chromosoom vormen. De genen van elk wezen vormen een speciale genetische code waarin alle kenmerken van het organisme zijn gecodeerd.
- RNA is van drie soorten - matrix, ribosomaalen vervoer. Ribosomal neemt deel aan de synthese en assemblage van eiwitmoleculen op de juiste structuren. Matrix- en transportinformatie dragen informatie over die uit DNA is gelezen en decoderen de biologische betekenis ervan.
Polysacchariden
Deze verbindingen zijn voornamelijkplantaardige polymeren, dat wil zeggen, aangetroffen in de cellen van flora-vertegenwoordigers. Hun celwand, die cellulose bevat, is bijzonder rijk aan polysacchariden.
Door hun chemische aard zijn polysacchariden dat welmacromoleculen van complexe koolhydraten. Kunnen lineaire, gelaagde, verknoopte conformaties zijn. Monomeren zijn eenvoudige suikers met vijf, vaker zes koolstofatomen: ribose, glucose, fructose. Ze zijn van groot belang voor levende wezens, omdat ze deel uitmaken van de cellen, ze zijn een reserve voedingsstof voor planten, ze worden afgebroken met het vrijkomen van een grote hoeveelheid energie.
De betekenis van verschillende vertegenwoordigers
Biologische polymeren zoals zetmeel, cellulose, inuline, glycogeen, chitine en andere zijn erg belangrijk. Zij zijn belangrijke energiebronnen in levende organismen.
Cellulose is dus een essentieel onderdeel van cellulairplantenmuren, sommige bacteriën. Geeft kracht, een bepaalde vorm. In de industrie wordt het door mensen gebruikt om papier, waardevolle acetaatvezels te verkrijgen.
Zetmeel is een reserve-voedingsstof van planten, wat ook een waardevol voedingsproduct is voor mens en dier.
Glycogeen, of dierlijk vet, is een reservevoedingsstof voor mens en dier. Voert de functies uit van thermische isolatie, energiebron, mechanische bescherming.
Gemengde biopolymeren in levende wezens
Naast degene die we hebben overwogen, zijn er ookverschillende combinaties van verbindingen met een hoog molecuulgewicht. Dergelijke biopolymeren zijn complexe gemengde structuren van eiwitten en lipiden (lipoproteïnen) of van polysacchariden en eiwitten (glycoproteïnen). Een combinatie van lipiden en polysacchariden (lipopolysacchariden) is ook mogelijk.
Elk van deze biopolymeren heeft er veelrassen die een aantal belangrijke functies vervullen in levende wezens: transport, signaal, receptor, regulerend, enzymatisch, constructie en vele anderen. Hun structuur is chemisch zeer complex en is verre van ontcijferd voor alle vertegenwoordigers, daarom zijn hun functies niet volledig gedefinieerd. Tegenwoordig zijn alleen de meest voorkomende bekend, maar een aanzienlijk deel blijft buiten de grenzen van de menselijke kennis.
