Биополимерлер ... Өсімдіктердің полимерлері

Зерттеу жағдайында әртүрлі химиялық табиғат адамының көптеген түрлі қосылыстары синтезделе алды. Дегенмен, барлық тірі жүйелердің өмірі үшін ең маңызды және елеулі, дәл табиғи, табиғи заттар бар және бар. Яғни, организмдердегі мыңдаған биохимиялық реакцияларға қатысатын және олардың қалыпты жұмыс істеуі үшін жауапты болатын молекулалар.

Олардың көпшілігі «биологиялық полимерлер» тобына жатады.

Биополимерлердің жалпы концепциясы

Ең алдымен, бұл қосылыстардың барлығы жоғары молекулярлы, массасы миллиондаған Дальтондарға дейін жеткен деп айтуға болады. Бұл заттар зат алмасуды, фотосинтезді, тыныс алуды, тамақтануды және кез-келген тірі организмнің басқа да тіршілік функцияларын қамтамасыз ететін жасушалар мен олардың құрылыстарындағы шешуші рөл атқаратын жануарлар мен өсімдік полимерлері болып табылады.

Мұндай қосылыстардың маңыздылығын асып түсіру қиын. Биополимерлер - тірі организмдерде пайда болатын және біздің планетамыздағы барлық өмірдің негізі болып табылатын табиғи туындылары. Олардың қандай байланыстары бар?

Жасушаның биополимерлері

Олардың көпшілігі бар. Осылайша, негізгі биополимерлер:

• Протеиндер;
• Полисахаридтер;
• Нуклеин қышқылдары (ДНҚ және РНҚ).

Оған қоса, аталған тізімде келтірілген комбинациялардан құралған көптеген аралас полимерлер де осында қамтылған. Мысалы, липопротеиндер, липополисахаридтер, гликопротеиндер және басқалар.

Жалпы сипаттар

Біз қарастырылып жатқан барлық молекулаларға тән бірнеше ерекшеліктерді ажыратуға болады. Мысалы, биополимерлердің келесі жалпы қасиеттері:

• Химиялық құрылымда байытылған үлкен макрополимдердің пайда болуына байланысты үлкен молекулалық масса;
• Макромолекулалардағы байланыстардың түрлері (сутегі, иондармен өзара әрекеттесу, электростатикалық тарту, дисульфидті көпірлер, пептидтік байланыстар және т.б.);
• Әр тізбектің құрылымдық бірлігі - бұл мономер бірлігі;
• Stereoregularity немесе тізбектің құрамында болмауы.

Бірақ тұтастай алғанда барлық биополимерлер құрылымы мен функцияларында ұқсастықтардан гөрі көп айырмашылықтар бар.

Ақуыздар

Ақуыз молекулалары кез-келген тірі жандардың өмірінде үлкен маңызға ие. Мұндай биополимерлер - бұл бүкіл биомасса негізі. Өйткені, тіпті Опарин-Халденнің теориясына сәйкес, Жердегі өмір ақуыз болатын коакерват тамшысынан пайда болды.

Бұл заттардың құрылымы құрылымында қатаң тәртіпке бағынады. Әрбір ақуыздың негізі - бір-біріне шексіз тізбекті ұзындықта қосыла алатын амин қышқылының қалдықтары. Бұл арнайы байланыс - пептидтік байланыстардың пайда болуымен байланысты. Мұндай байланыс төрт элемент арасында қалыптасады: көміртегі, оттегі, азот және сутегі.

Ақуыз молекуласының құрамы бірдей және әр түрлі (бірнеше ондаған және одан көп) амин қышқылының қалдықтарын қамтуы мүмкін. Бұл қосылыстарда табылған амин қышқылдарының жалпы саны 20-ға тең. Алайда олардың әртүрлі тіркесімі ақуыздың сандық және түрге тәуелді болуы мүмкін.

Протеиндердің биополимерлері әр түрлі кеңістіктік құрылымға ие. Осылайша, әрбір өкіл бастапқы, екінші, үшінші немесе төртінші құрылым түрінде болуы мүмкін.

Олардың ең қарапайым және сызықтысы - бұл ең бастысы. Бұл жай ғана бір-бірімен байланысқан аминқышқылдардың тізбегі.

Екінші конформацию аса күрделі құрылыммен ерекшеленеді, себебі белоктың жалпы макроаксиі біріктіре бастайды, ол катушкалар қалыптастырады. Екі жақын макроқұрылымның бір-біріне жақын орналасуы олардың атомдарының топтары арасындағы ковалентті және сутектік өзара әрекеттесуіне байланысты. Ақуыздардың қосалқы құрылымының альфа және бета спиралдары бар.

Үшінші құрылым - ақуыздың бір макромолекуласы (полипептидтік тізбек). Бұл глобулдың ішіндегі өте күрделі өзара әрекеттесу желісі жеткілікті түрде тұрақты болуына және қабылданған пішінді сақтауына мүмкіндік береді.

Төртінші реттік құрылым - бұл полипептидтік тізбектер жиынтығы, ол шаршылап және допқа айналады, бұл сонымен қатар әртүрлі типтегі көптеген байланыстар тудырады. Ең күрделі глобулярлық құрылым.

Ақуыз молекулаларының функциялары

1. Көлік. Ол плазма мембранасын құрайтын белоктар жасушалары арқылы жүзеге асырылады. Олар осы немесе басқа молекулалардың өтуі мүмкін ион каналдарын құрайды. Сонымен қатар, көптеген протеиндер протозои және бактериялар қозғалысының органоидтерінің бөлігі болып табылады, сондықтан олар қозғалысына тікелей қатысады.
2. Энергия функциясы осы молекулалармен өте белсенді жұмыс жасайды. Метаболизм үдерісінде бір грамм ақуыз 17,6 кДж энергияны құрайды. Сондықтан осы қосылыстарды қамтитын өсімдіктер мен мал өнімдерін тұтыну тірі ағзалар үшін өте маңызды.
3. Құрылыс функциясы - көптеген жасушалық құрылымдардың, жасушалардың өздері, тіндері, ағзалары және т.б. құрылысында белок молекулаларының қатысуы. Әрбір жасуша осы молекулаларға негізделген (цитоплазманың цитоскелеті, плазма мембранасы, рибосома, митохондрия және басқа құрылымдар белок қосылыстарының қалыптасуына қатысады).
4. Каталитикалық функция химиялық табиғаты бойынша белоктардан басқа ештеңе болмайтын ферменттер арқылы жүзеге асырылады. Ферменттер болмаса, ағзадағы биохимиялық реакциялардың көбісі мүмкін емес, себебі олар тірі жүйелердегі биологиялық катализаторлар .
5. Рецептор (сонымен қатар сигнал) функциясы клеткаларға бағытталған және механикалық және химиялық ортадағы кез-келген өзгерістерге жауап береді.

Егер белоктарды тереңірек қарастырсақ, онда кейбір қосымша функцияларды анықтай аламыз. Дегенмен, аталғандар негізгі болып табылады.

Нуклеин қышқылдары

Мұндай биополимерлер прокариоттық немесе эукариот болсын, әрбір клетканың маңызды бөлігі болып табылады. Өйткені нуклеин қышқылдары ДНҚ молекулалары (дезоксирибонуклеин қышқылы) және РНҚ (рибонуклеин қышқылы) болып табылады, олардың әрқайсысы тірі заттар үшін өте маңызды байланыс.

Химиялық табиғатында ДНҚ және РНҚ - сутегі байланыстары мен фосфат көпірлерімен байланысты нуклеотидтік тізбектер. ДНҚ құрамына келесі нуклеотидтер кіреді:

• Аденин;
• Тимин;
• Гуанин;
• Цитозин;
• Бес көміртекті қант дезоксирибозасы.

РНК айырмашылығы сол тиминді урацилмен, ал қант - рибозамен ауыстырады.

Арнайы құрылымдық ұйымның арқасында ДНҚ молекулалары өмірлік маңызды функцияларды орындауға қабілетті. РНК-ақ ұяшықта үлкен рөл атқарады.

Мұндай қышқылдардың функциялары

Нуклеин қышқылдары биополимерлер болып табылады, олар мынадай функцияларды атқарады:

1. ДНҚ тірі ағзалардың жасушаларында генетикалық ақпаратты сақтаушы және таратушы болып табылады. Прокариоттарда бұл молекула цитоплазмаға бөлінеді. Эукариоттық жасушада ядроның ішіне орналасқан, ол карьерлерді бөледі.
2. Екі еселенген ДНҚ молекуласы бөлімдерге бөлінеді - хромосоманың құрылымын құрайтын гендер. Әрбір жануардың гендері организмнің барлық белгілері шифрланған арнайы генетикалық кодты құрайды.
3. РНҚ үш түрге бөлінеді: матрица, рибосомаль және көлік. Рибосома тиісті құрылымдарда ақуыз молекулаларының синтезі мен жиналуына қатысады. Матрица және көлік ДНҚ-дан оқылатын ақпаратты алып, оның биологиялық мәнін анықтайды.

Полисахаридтер

Бұл қосылыстар негізінен өсімдік полимерлері болып табылады, яғни олар флораның өкілдерінің жасушаларында кездеседі. Полисахаридтерге бай, олардың жасушалық қабырғасы, целлюлоза бар.

Полисахаридтер химиялық табиғатта күрделі көмірсулардың макромолекулалары болып табылады. Олар сызықты, қабатты, өзара байланысқан конформациялар болуы мүмкін. Мономер қарапайым, бесқұрайды, көбінесе алты көміртегі қанты - рибоза, глюкоза, фруктоза. Өмір тіршіліктері үшін олар өте маңызды, себебі олар клеткалардың бөлігі болып табылады, олар өсімдіктердің қоректік қоректік құралы болып табылады, олар үлкен көлемдегі энергия шығарумен бөлінеді.

Әртүрлі өкілдердің маңыздылығы

Крахмал, целлюлоза, инулин, гликоген, читин және басқалары сияқты биологиялық полимерлер өте маңызды. Олар тірі ағзалардың энергиясының маңызды көздері.

Сонымен, целлюлоза өсімдіктің жасушалық қабырғасының, кейбір бактериялардың міндетті компоненті болып табылады. Күш береді, белгілі бір пішінді. Адам өнеркәсібінде қағаз, құнды ацетат талшықтарын шығару үшін қолданылады.

Крахмар адамдар мен жануарлар үшін бағалы азық-түлік өнімдері болып табылатын резервтік өсімдік қоректік заттар болып табылады.

Гликоген немесе жануар май - жануарлар мен адамдарға арналған қоректік қоректік заттар. Ол жылу оқшаулау, энергия көзі, механикалық қорғау функцияларын орындайды.

Жануарлар тіршілігінің құрамындағы аралас биополимерлер

Біз зерттегендерден басқа, жоғары молекулалы қосылыстардың түрлі комбинациясы бар. Мұндай биополимерлер ақуыздар мен липидтерден (липопротеиндер) немесе полисахаридтерден және белоктардан (гликопротеиндерден) күрделі аралас құрылымдар болып табылады. Сондай-ақ, липидтер мен полисахаридтердің (липополисахаридтер) комбинациясы мүмкін.

Осы биополимерлердің әрқайсысы тірі адамдарға бірқатар маңызды функцияларды: көлік, сигнал, рецептор, реттеуші, ферментативті, құрылыс және көптеген басқа да көптеген сорттардан тұрады. Олардың құрылымы химиялық жағынан өте күрделі және барлық өкілдер үшін деформациядан алыс, сондықтан функциялары толық анықталмаған. Бүгінгі күні тек ең танымал ғана белгілі, бірақ маңызды бөлігі адамның білімінің шекарасынан тыс қалады.