Polimery biologiczne: białka, węglowodany, lipidy

David Freund/Stockbyte/Getty Images

Polimery biologiczne to duże cząsteczki złożone z wielu podobnych mniejszych cząsteczek połączonych ze sobą w sposób przypominający łańcuch. Poszczególne mniejsze cząsteczki są nazywane monomery . Kiedy małe cząsteczki organiczne są połączone razem, mogą tworzyć gigantyczne cząsteczki lub polimery. Te gigantyczne cząsteczki są również nazywane makrocząsteczkami. Do budowy wykorzystywane są naturalne polimery papierowa chusteczka i inne komponenty w organizmy żywe .

Ogólnie rzecz biorąc, wszystkie makrocząsteczki są wytwarzane z małego zestawu około 50 monomerów. Różne makrocząsteczki różnią się ze względu na ułożenie tych monomerów. Zmieniając sekwencję, można wytworzyć niewiarygodnie dużą różnorodność makrocząsteczek. Podczas gdy polimery są odpowiedzialne za molekularną „wyjątkowość” organizmu, powszechne monomery są niemal uniwersalne.

Zmienność w postaci makrocząsteczek jest w dużej mierze odpowiedzialna za różnorodność molekularną. Wiele zmienności, która występuje zarówno w organizmie, jak i między organizmami, można ostatecznie przypisać różnicom w makrocząsteczkach. Makrocząsteczki mogą się różnić od komórka do komórki w tym samym organizmie, a także od jednego gatunku do drugiego.

01 z 03

Biomolekuły

BIBLIOTEKA ZDJĘĆ MOLEKUUL / NAUKA / Getty Images

Istnieją cztery podstawowe rodzaje makrocząsteczek biologicznych: węglowodany, lipidy, białka i kwasy nukleinowe. Te polimery składają się z różnych monomerów i pełnią różne funkcje.

Węglowodany :cząsteczki złożone z monomerów cukru. Są niezbędne do magazynowania energii. Węglowodany nazywane są również sacharydami, a ich monomery nazywane są monosacharydami. Glukoza jest ważnym monosacharydem, który jest rozkładany podczas oddychania komórkowego do wykorzystania jako źródło energii. Skrobia jest przykładem polisacharydu (wiele połączonych ze sobą sacharydów) i jest formą przechowywanej glukozy w rośliny . Lipidy :cząsteczki nierozpuszczalne w wodzie, które można sklasyfikować jakotłuszcze, fosfolipidy , woski i steroidy . Kwasy tłuszczowe to monomery lipidowe, które składają się z łańcucha węglowodorowego z dołączoną na końcu grupą karboksylową. Kwasy tłuszczowe tworzą złożone polimery, takie jak triglicerydy, fosfolipidy i woski. Steroidy nie są uważane za prawdziwe polimery lipidowe, ponieważ ich cząsteczki nie tworzą łańcucha kwasów tłuszczowych. Zamiast tego steroidy składają się z czterech skondensowanych struktur przypominających pierścień węglowy. Lipidy pomagają magazynować energię, amortyzują i chronią organy izolować ciało i kształtować błony komórkowe . Białka :biomolekuły zdolne do tworzenia złożonych struktur. Białka składają się z aminokwas monomery i mają szeroką gamę Funkcje w tym transport cząsteczek i mięsień ruch. Kolagen, hemoglobina, przeciwciała , a enzymy są przykładami białek. Kwasy nukleinowe :cząsteczki składające się z monomerów nukleotydowych połączonych ze sobą, tworząc łańcuchy polinukleotydowe. DNA oraz RNA są przykładami kwasów nukleinowych. Te cząsteczki zawierają instrukcje dotyczące synteza białek i umożliwić organizmom przenoszenie informacji genetycznej z pokolenia na pokolenie.

02 z 03

Montaż i demontaż polimerów

MAURIZIO DE ANGELIS / NAUKA BIBLIOTEKA ZDJĘĆ / Getty Images

Chociaż istnieją różnice między typami polimerów biologicznych występujących w różnych organizmach, mechanizmy chemiczne ich łączenia i rozkładania są w dużej mierze takie same we wszystkich organizmach.

Monomery są zazwyczaj łączone ze sobą w procesie zwanym syntezą odwodnienia, podczas gdy polimery są rozkładane w procesie zwanym hydrolizą. Obie te reakcje chemiczne obejmują wodę.

W syntezie odwodnienia powstają wiązania łączące monomery ze sobą, tracąc jednocześnie cząsteczki wody. Podczas hydrolizy woda oddziałuje z polimerem, powodując rozerwanie wiązań łączących ze sobą monomery.

03 z 03

Polimery syntetyczne

MirageC / Getty Images

W przeciwieństwie do naturalnych polimerów, które występują w naturze, syntetycznepolimerysą stworzone przez ludzi. Pochodzą one z ropy naftowej i obejmują produkty takie jak nylon, kauczuki syntetyczne, poliester, teflon, polietylen i żywice epoksydowe.

Polimery syntetyczne mają wiele zastosowań i są szeroko stosowane w produktach gospodarstwa domowego. Produkty te obejmują butelki, rury, plastikowe pojemniki, izolowane przewody, odzież, zabawki i patelnie zapobiegające przywieraniu.