Macromolecules -kenmerken, typen, functies en voorbeelden

De Macromoleculen Het zijn grote moleculen - over het algemeen meer dan 1.000 atomen - gevormd door de unie van het structureren van blokken of kleinere monomeren. In levende wezens vinden we vier soorten hoofdmacromoleculen: nucleïnezuren, lipiden, koolhydraten en eiwitten. Er zijn ook anderen van synthetische afkomst, zoals kunststoffen.

Elk type biologische macromolese.

Bron: Pixabay.com

Wat hun functie betreft, slaan koolhydraten en lipiden energie op zodat de cel zijn chemische reacties uitvoert en ook worden gebruikt als structurele componenten.

Eiwitten hebben ook structurele functies, naast het zijn van moleculen met katalyse en transportcapaciteit. Ten slotte slaan nucleïnezuren genetische informatie op en nemen ze deel aan eiwitsynthese.

Synthetische macromoleculen volgen dezelfde structuur van een biologisch: veel gekoppelde monomeren om een ​​polymeer te vormen. Voorbeeld hiervan zijn polyethyleen en nylon. Synthetische polymeren worden veel gebruikt in de industrie voor de productie van stoffen, kunststoffen, isolatoren, enz.

[TOC]

Kenmerken

Maat

Zoals de naam al aangeeft, is een van de onderscheidende kenmerken van macromoleculen hun grote omvang. Ze worden gevormd door ten minste 1.000 atomen, verenigd door covalente obligaties. In dit type link delen de atomen die betrokken zijn bij de Unie de elektronen van het laatste niveau.

Grondwet

Een andere term die wordt gebruikt om naar macromoleculen te verwijzen, is polymeer ("veel delen"), die worden gevormd uit herhaalde eenheden die worden genoemd monomeren ("deel"). Dit zijn de structurele eenheden van macromoleculen en kunnen hetzelfde of verschillen van elkaar, afhankelijk van de zaak.

We zouden de LEGO -analogie voor kinderen kunnen gebruiken. Elk van de stukken vertegenwoordigt de monomeren, en wanneer we hen aansluiten om verschillende structuren te vormen, krijgen we het polymeer.

Als de monomeren hetzelfde zijn, is het polymeer een homopolymeer; En als ze anders zijn, wordt het een heteropolymeer.

Er is ook een nomenclatuur om het polymeer aan te duiden, afhankelijk van de lengte. Als het molecuul wordt gevormd uit enkele subeenheden wordt oligomeer genoemd. Als we bijvoorbeeld naar een klein nucleïnezuur willen verwijzen, noemen we het oligonucleotide.

Structuur

Gezien de ongelooflijke diversiteit van macromoleculen, is het moeilijk om een ​​algemene structuur vast te stellen. Het "skelet" van deze moleculen wordt gevormd door hun overeenkomstige monomeren (suikers, aminozuren, nucleotiden, enz.), en ze kunnen lineair worden gegroepeerd, vertakt of meer complexe vormen aannemen.

Zoals we later zullen zien, kunnen macromoleculen van biologische of synthetische oorsprong zijn. De eerste hebben oneindigheden van functies in levende wezens, en de tweede worden veel gebruikt door de samenleving - zoals kunststoffen, bijvoorbeeld.

Biologische macromoleculen: functies, structuur en voorbeelden

In organische wezens vinden we vier basistypen macromoleculen, die een enorm aantal functies uitvoeren, waardoor de ontwikkeling en ondersteuning van het leven mogelijk is. Dit zijn eiwitten, koolhydraten, lipiden en nucleïnezuren. Vervolgens zullen we de meest relevante kenmerken beschrijven.

Eiwitten

Eiwitten zijn macromoleculen waarvan de structurele eenheden aminozuren zijn. In de natuur vinden we 20 soorten aminozuren.

Structuur

Deze monomeer₂), een carboxylgroep (COOH) en een R -groep.

Het kan u van dienst zijn: Guanosín Triffosfate (GTP): structuur, synthese, functies

De 20 soorten aminozuren verschillen alleen van elkaar in de identiteit van de R -groep. Deze groep varieert in zijn chemische aard, in staat zijn om basisaminozuren, zuren, neutraal, met lange, korte en aromatische ketens te vinden, onder andere onder andere.

Aminozuurresiduen blijven door elkaar verenigd door peptidekoppelingen. De aard van aminozuren zal de aard en kenmerken van het resulterende eiwit bepalen.

De lineaire aminozuursequentie vertegenwoordigt de primaire structuur van eiwitten. Dan worden deze vouw en groep in verschillende patronen, die de secundaire, tertiaire en quaternaire structuren vormen.

Functie

Eiwitten vervullen verschillende functies. Sommigen dienen als biologische katalysatoren en worden enzymen genoemd; Sommige zijn structurele eiwitten, zoals keratine aanwezig in haar, nagels, enz.; En anderen voeren transportfuncties uit, zoals hemoglobine in onze rode bloedcellen.

Nucleïnezuren: DNA en RNA

Het tweede type polymeer dat deel uitmaakt van levende wezens zijn nucleïnezuren. In dit geval zijn structurele eenheden geen aminozuren zoals in eiwitten, maar zijn monomeren die nucleotiden worden genoemd.

Structuur

De nucleotiden bestaande uit een fosfaatgroep, een suiker van vijf koolstof (de centrale component van het molecuul) en een stikstofbasis.

Er zijn twee soorten nucleotiden: de ribonucleotiden en de deoxyribonucleotiden, die variëren in termen van centrale suiker. De eerste zijn de structurele componenten van ribonucleïnezuur of RNA, en de laatste die van deoxyribonucleisch of DNA -zuur.

In beide moleculen blijven nucleotiden samen verenigd door middel van een fosfodiésterbinding - equivalent aan de peptidekop die eiwitten bij elkaar houdt.

De structurele componenten van DNA en RNA zijn vergelijkbaar verschillen in zijn structuur, omdat het RNA wordt gevonden in de vorm van een enkele band en dubbele band -DNA.

Functie

RNA en DNA zijn de twee soorten nucleïnezuren die we vinden in levende wezens. RNA is een multifunctioneel, dynamisch molecuul, dat voorkomt in verschillende structurele conformaties en deelneemt aan eiwitsynthese en de regulatie van genexpressie.

DNA is het macromolecuul dat belast is met het opslaan van alle genetische informatie van een organisme, noodzakelijk voor de ontwikkeling ervan. Al onze cellen (met uitzondering van volwassen rode bloedcellen) hebben op een zeer compacte en georganiseerde manier in hun kern opgeslagen, het genetische materiaal.

Koolhydraten

Koolhydraten, ook bekend als koolhydraten of gewoon als suikers, zijn macromoleculen gevormd door blokken genaamd monosachariden (letterlijk "een suiker").

Structuur

De moleculaire formule van koolhydraten is (cho₂OF)_N. De waarde van N Het kan variëren van 3, dat de eenvoudigste suiker, tot duizenden in de meest complexe koolhydraten, behoorlijk variabel is in termen van lengte.

Deze monomeren hebben het vermogen om met elkaar te polymeriseren door een reactie waarbij twee hydroxylgroepen betrokken zijn, wat resulteert in de vorming van een covalente binding genaamd glucosidebinding.

Deze binding houdt koolhydraten op dezelfde manier als peptidebindingen en fosfodiéster -bindingen respectievelijk de eiwitten en nucleïnezuren houden, respectievelijk.

Peptide- en fosfodiésterverbindingen komen echter voor in specifieke gebieden van de monomeren die ze vormen, terwijl glucosidebanden kunnen vormen met elke hydroxylgroep.

Het kan u van dienst zijn: ureumcyclus: fasen, enzymen, functie, regelgeving

Zoals we in de vorige sectie hebben vermeld, worden kleine macromoleculen aangeduid met het voorvoegsel Oligo. In het geval van kleine koolhydraten worden de term oligosacchariden gebruikt, als ze slechts twee gekoppelde monomeren zijn, is het een disaccharide, en als ze groter zijn, polysacchariden.

Functie

Suikers zijn fundamentele macromoleculen voor het leven, omdat ze energie en structurele functies vervullen. Deze bieden de chemische energie die nodig is om een ​​belangrijk aantal reacties in de cellen te stimuleren en worden gebruikt als "brandstof" van levende wezens.

Andere koolhydraten, zoals glycogeen, dienen om energie op te slaan, zodat de cel er naartoe kan nemen wanneer dat nodig is.

Ze hebben ook structurele functies: ze maken deel uit van andere moleculen, zoals nucleïnezuren, celwanden van sommige organismen en insectenexoskeletten.

In planten en in sommige protisten, bijvoorbeeld, vinden we een complex koolhydraat genaamd cellulose, alleen gevormd uit glucose -eenheden. Dit molecuul is ongelooflijk overvloedig op aarde, omdat het aanwezig is in de celwanden van deze organismen en in andere ondersteuningsstructuren.

Lipiden

"Lipide" is een term die wordt gebruikt om een ​​groot aantal apolaire of hydrofobe moleculen te omvatten (met fobie of waterafstoting) gevormd uit koolstofketens. In tegenstelling tot de drie genoemde moleculen, eiwitten, nucleïnezuren en koolhydraten, heeft er geen puntmonomeer voor lipiden.

Structuur

Vanuit structureel oogpunt kan een lipide op meerdere manieren optreden. Zoals gevormd uit koolwaterstoffen (C-H), worden de links niet gedeeltelijk geladen, dus ze zijn niet oplosbaar in polaire oplosmiddelen zoals water. Ze kunnen echter worden opgelost in andere soorten niet -polaire oplosmiddelen zoals benzeen.

Een vetzuur bestaat uit de genoemde koolwaterstofketens en een carboxylgroep (COOH) als functionele groep. Over het algemeen bevat een vetzuur 12 tot 20 koolstofatomen.

Vetzuurketens kunnen worden verzadigd, wanneer alle koolstofatomen worden samengevoegd door eenvoudige, onverzadigde schakels, wanneer er meer dan een dubbele binding in de structuur is. Als het meerdere dubbele bindingen bevat, is het een meervoudig onverzadigd zuur.

Soorten lipiden volgens hun structuur

Er zijn drie soorten lipiden in de cel: steroïden, vetten en fosfolipiden. Steroïden worden gekenmerkt door een omvangrijke structuur van vier ringen. Cholesterol is de bekendste en is een belangrijk onderdeel van de membranen, omdat het de vloeibaarheid van hetzelfde regelt.

Vetten zijn samengesteld uit drie verenigde vetzuren door middel van een esterbinding aan een molecuul genaamd glycerol.

Ten slotte worden fosfolipiden gevormd door een glycerolmolecuul gekoppeld aan een fosfaatgroep en twee ketens van vetzuren of isoprenoïden.

Functie

Net als koolhydraten functioneren lipiden ook als een energiebron voor de cel en als componenten van sommige structuren.

Lipiden hebben een onmisbare functie voor alle levende vormen: ze zijn een essentieel bestanddeel van het plasmamembraan. Deze vormen de cruciale limiet tussen de levenden en het niet levend en dienen als een selectieve barrière die beslist wat binnenkomt en wat niet voor de cel is, dankzij de semipermeabele eigenschap.

Kan u van dienst zijn: proline: kenmerken, structuur, functies, voedsel

Naast lipiden worden de membranen ook gevormd door verschillende eiwitten, die functioneren als selectieve transporters.

Sommige hormonen (zoals seks) zijn lipide -aard en zijn onmisbaar voor de ontwikkeling van het organisme.

Vervoer

In biologische systemen worden macromoleculen getransporteerd tussen het binnenste en de buitenkant van de cellen door processen die endo en exocytose worden genoemd (ze omvatten de vorming van blaasjes) of door actief transport.

Endocytose bedekt alle mechanismen die de cel gebruikt om de binnenkomst van grote deeltjes te bereiken en is geclassificeerd als: fagocytose, wanneer het element op overspoelen een vast deeltje is; Pinocytosis, wanneer het extracellulaire vloeistof binnengaat; en endocytose, gemedieerd door ontvangers.

De meeste moleculen die door deze route worden ingenomen, eindigen hun weg in een organel die verantwoordelijk is voor de spijsvertering: het lysosoom. Anderen eindigen in fagosomen - die fusie -eigenschappen hebben met lysosomen en vormen een structuur genaamd phagolisosomen.

Op deze manier eindigt de enzymatische batterij die aanwezig is in het lysosoom de macromoleculen die aanvankelijk zijn binnengekomen afgebroken. De monomeren die ze vormden (monosachariden, nucleotiden, aminozuren) worden opnieuw getransporteerd naar het cytoplasma, waar ze worden gebruikt voor de vorming van nieuwe macromoleculen.

Gedurende de darm zijn er cellen met specifieke transporters voor de absorptie van elk macromolecuul dat in het dieet werd geconsumeerd. PEP1- en PEP2 -transporters worden bijvoorbeeld gebruikt voor eiwitten en glucose SGLT.

Synthetische macromoleculen

In synthetische macromoleculen vinden we ook hetzelfde structurele patroon dat wordt beschreven voor macromoleculen van biologische oorsprong: kleine monomeren of subeenheid die zijn gekoppeld door mediakoppelingen om een ​​polymeer te vormen.

Er zijn verschillende soorten synthetische polymeren, die het eenvoudigste polyethyleen zijn. Dit is een inerte plastic van chemische formule₂-Ch₂ (gekoppeld door een dubbele obligatie) vrij gebruikelijk in de industrie, omdat het economisch en gemakkelijk te produceren is.

Zoals te zien is, is de structuur van dit plastic lineair en heeft geen tak.

Polyurethaan is een ander polymeer dat in de industrie behoorlijk wordt gebruikt voor de productie van schuim en isolatoren. We zullen zeker een spons van dit materiaal in onze keukens hebben. Dit materiaal wordt verkregen door de condensatie van hydroxylische basen gemengd met elementen genaamd diisocianatos.

Er zijn andere synthetische polymeren met een grotere complexiteit, zoals nylon (of nilón). Binnen zijn kenmerken is zeer resistent, met een aanzienlijke elasticiteit. De textielindustrie maakt gebruik van deze kenmerken voor de productie van weefsels, zeugen, sedalen, enz. Het wordt ook door artsen gebruikt om hechtingen uit te voeren.

Referenties

1. Berg, J. M., Stryer, l., & Tymoczko, J. L. (2007). Biochemie. Ik heb omgekeerd.
2. Campbell, m. K., & Farrell, s. OF. (2011). Biochemie. Thomson. Brooks/Cole.
3. Devlin, T. M. (2011). Leerboek van biochemie. John Wiley & Sons.
4. Freeman, s. (2017). Biologische wetenschap. Pearson Education.
5. Koolman, J., & Röhm, k. H. (2005). Biochemistry: tekst en atlas. ED. Pan -American Medical.
6. Moldaveanu, s. C. (2005). Analytische pyrolyse van synthetische organische polymeren (Vol. 25). Elsevier.
7. Moore, J. T., & Langley, r. H. (2010). Biochemie voor dummies. John Wiley & Sons.
8. Mougies, v. (2006). Biochemie uitoefenen. Menselijke kinetiek.
9. Müller-Esterl, W. (2008). Biochemie. Fundamentals for Medicine and Life Sciences. Ik heb omgekeerd.
10. Pokortmans, j.R. (2004). Principes van oefening biochemie. 3^Rd, Herziene editie. Karier.
11. VOET, D., & Voet, J. G. (2006). Biochemie. ED. Pan -American Medical.