Un numero enorme di vari composti di varia natura chimica è riuscito a sintetizzare le persone in laboratorio. Tuttavia, tutte le stesse sostanze naturali erano, sono e rimarranno le più importanti e significative per la vita di tutti i sistemi viventi. Cioè, quelle molecole che sono coinvolte in migliaia di reazioni biochimiche all'interno degli organismi e sono responsabili del loro normale funzionamento.
La stragrande maggioranza di loro appartiene al gruppo chiamato "polimeri biologici".
Concetto generale di biopolimeri
Prima di tutto, va detto che tutti questi composti sono altamente molecolari, con una massa che raggiunge milioni di D alton. Queste sostanze sono polimeri animali e vegetali che svolgono un ruolo determinante nella costruzione delle cellule e delle loro strutture, assicurando il metabolismo, la fotosintesi, la respirazione, la nutrizione e tutte le altre funzioni vitali di qualsiasi organismo vivente.
È difficile sopravvalutare l'importanza di tali composti. I biopolimeri sono sostanze naturali di origine naturale che si formano negli organismi viventi e sono alla base di tutta la vita sul nostro pianeta. Quali sono i collegamenti specifici con loroappartenere?
Biopolimeri cellulari
Ce ne sono molti. Quindi, i principali biopolimeri sono i seguenti:
- proteine;
- polisaccaridi;
- acidi nucleici (DNA e RNA).
Oltre a loro, questo include anche molti polimeri misti formati da combinazioni di quelli già elencati. Ad esempio, lipoproteine, lipopolisaccaridi, glicoproteine e altri.
Proprietà generali
Ci sono diverse caratteristiche inerenti a tutte le molecole considerate. Ad esempio, le seguenti proprietà generali dei biopolimeri:
- grande peso molecolare dovuto alla formazione di enormi macrocatene con ramificazioni nella struttura chimica;
- tipi di legami nelle macromolecole (idrogeno, interazioni ioniche, attrazione elettrostatica, ponti disolfuro, legami peptidici e altri);
- l'unità strutturale di ciascuna catena è un collegamento monomerico;
- stereoregolarità o sua assenza nella struttura della catena.
Ma in generale, tutti i biopolimeri hanno ancora più differenze nella struttura e nella funzione che nelle somiglianze.
Proteine
Le molecole proteiche sono di grande importanza nella vita di qualsiasi essere vivente. Tali biopolimeri sono la base di tutta la biomassa. In effetti, anche secondo la teoria Oparin-Haldano, la vita sulla Terra ha avuto origine da una gocciolina coacervata, che era una proteina.
La struttura di queste sostanze è soggetta a un rigoroso ordine nella struttura. Ogni proteina è costituita da residui di amminoacidi chein grado di connettersi tra loro in lunghezze di catena illimitate. Ciò accade attraverso la formazione di legami speciali - legami peptidici. Tale legame si forma tra quattro elementi: carbonio, ossigeno, azoto e idrogeno.
Una molecola proteica può contenere molti residui di amminoacidi, sia uguali che diversi (diverse decine di migliaia o più). In totale, ci sono 20 varietà di amminoacidi presenti in questi composti. Tuttavia, la loro diversa combinazione consente alle proteine di prosperare in termini quantitativi e di specie.
I biopolimeri proteici hanno diverse conformazioni spaziali. Pertanto, ogni rappresentante può esistere come struttura primaria, secondaria, terziaria o quaternaria.
La più semplice e lineare è quella primaria. È semplicemente una serie di sequenze di amminoacidi collegate tra loro.
La conformazione secondaria ha una struttura più complessa, dal momento che la macrocatena complessiva della proteina inizia a muoversi a spirale, formando delle spire. Due macrostrutture adiacenti sono tenute vicine l'una all' altra a causa delle interazioni covalenti e idrogeno tra i gruppi dei loro atomi. Distinguere tra eliche alfa e beta della struttura secondaria delle proteine.
La struttura terziaria è una singola macromolecola (catena polipeptidica) di una proteina arrotolata in una palla. Una rete molto complessa di interazioni all'interno di questo globulo gli consente di essere abbastanza stabile e di mantenere la sua forma.
Conformazione quaternaria - poche catene polipeptidiche, avvolte e attorcigliatein una bobina, che nello stesso tempo forma anche legami multipli di vario tipo tra loro. La struttura globulare più complessa.
Funzioni delle molecole proteiche
- Trasporto. È svolto dalle cellule proteiche che compongono la membrana plasmatica. Formano canali ionici attraverso i quali alcune molecole sono in grado di passare. Inoltre, molte proteine fanno parte degli organelli del movimento di protozoi e batteri, quindi sono direttamente coinvolte nel loro movimento.
- La funzione energetica è svolta da queste molecole in modo molto attivo. Un grammo di proteine nel processo di metabolismo forma 17,6 kJ di energia. Pertanto, il consumo di prodotti vegetali e animali contenenti questi composti è vitale per gli organismi viventi.
- La funzione di costruzione è la partecipazione delle molecole proteiche alla costruzione della maggior parte delle strutture cellulari, delle cellule stesse, dei tessuti, degli organi e così via. Quasi tutte le cellule sono fondamentalmente costruite da queste molecole (il citoscheletro del citoplasma, la membrana plasmatica, il ribosoma, i mitocondri e altre strutture prendono parte alla formazione dei composti proteici).
- La funzione catalitica è svolta dagli enzimi, che per loro natura chimica non sono altro che proteine. Senza enzimi, la maggior parte delle reazioni biochimiche nel corpo sarebbe impossibile, poiché sono catalizzatori biologici nei sistemi viventi.
- La funzione del recettore (anche di segnalazione) aiuta le cellule a navigare e rispondere correttamente a qualsiasi cambiamento nell'ambiente, comemeccanico e chimico.
Se consideriamo le proteine in modo più approfondito, possiamo evidenziare alcune funzioni secondarie in più. Tuttavia, quelli elencati sono i principali.
Acidi nucleici
Tali biopolimeri sono una parte importante di ogni cellula, sia essa procariotica o eucariotica. Infatti, gli acidi nucleici includono molecole di DNA (acido desossiribonucleico) e RNA (acido ribonucleico), ognuna delle quali è un collegamento molto importante per gli esseri viventi.
Per la loro natura chimica, DNA e RNA sono sequenze di nucleotidi collegati da legami idrogeno e ponti fosfato. Il DNA è composto da nucleotidi come:
- adenine;
- timina;
- guanina;
- citosina;
- Deossiribosio di zucchero a 5 atomi di carbonio.
L'RNA è diverso in quanto la timina è sostituita dall'uracile e lo zucchero dal ribosio.
Grazie alla speciale organizzazione strutturale delle molecole di DNA sono in grado di svolgere una serie di funzioni vitali. Anche l'RNA gioca un ruolo importante nella cellula.
Funzioni di tali acidi
Gli acidi nucleici sono biopolimeri responsabili delle seguenti funzioni:
- DNA è il deposito e il trasmettitore di informazioni genetiche nelle cellule degli organismi viventi. Nei procarioti, questa molecola è distribuita nel citoplasma. In una cellula eucariotica, si trova all'interno del nucleo, separato da un cariolemma.
- La molecola di DNA a doppio filamento è divisa in sezioni: i geni che costituiscono la struttura del cromosoma. I geni di tuttile creature formano uno speciale codice genetico in cui tutti i segni dell'organismo sono crittografati.
- L'RNA è di tre tipi: modello, ribosomiale e trasporto. Il ribosomiale partecipa alla sintesi e all'assemblaggio di molecole proteiche sulle strutture corrispondenti. Le informazioni di trasferimento di matrice e trasporto lette dal DNA e decifrarne il significato biologico.
Polisaccaridi
Questi composti sono prevalentemente polimeri vegetali, cioè si trovano proprio nelle cellule dei rappresentanti della flora. La loro parete cellulare, che contiene cellulosa, è particolarmente ricca di polisaccaridi.
Per la loro natura chimica, i polisaccaridi sono macromolecole di carboidrati complessi. Possono essere conformazioni lineari, stratificate, reticolate. I monomeri sono zuccheri semplici a cinque, più spesso a sei atomi di carbonio: ribosio, glucosio, fruttosio. Sono di grande importanza per gli esseri viventi, in quanto fanno parte delle cellule, sono un nutriente di riserva per le piante, vengono scomposti con il rilascio di una grande quantità di energia.
Significato dei vari rappresentanti
I polimeri biologici come amido, cellulosa, inulina, glicogeno, chitina e altri sono molto importanti. Sono le importanti fonti di energia negli organismi viventi.
Quindi, la cellulosa è un componente essenziale della parete cellulare delle piante, alcuni batteri. Dona forza, una certa forma. Nell'industria, l'uomo è usato per ottenere carta, fibre di acetato pregiate.
L'amido è un nutriente di riserva per le piante,che è anche un prezioso prodotto alimentare per l'uomo e gli animali.
Il glicogeno, o grasso animale, è un nutriente di riserva per animali e esseri umani. Svolge le funzioni di isolamento termico, fonte di energia, protezione meccanica.
Biopolimeri misti negli esseri viventi
Oltre a quelle che abbiamo considerato, esistono varie combinazioni di composti macromolecolari. Tali biopolimeri sono strutture miste complesse di proteine e lipidi (lipoproteine) o polisaccaridi e proteine (glicoproteine). È anche possibile una combinazione di lipidi e polisaccaridi (lipopolisaccaridi).
Ognuno di questi biopolimeri ha molte varietà che svolgono una serie di importanti funzioni negli esseri viventi: trasporto, segnalazione, recettore, regolatore, enzimatico, costruzione e molti altri. La loro struttura è chimicamente molto complessa e lontana dall'essere decifrata per tutti i rappresentanti, pertanto le funzioni non sono completamente definite. Oggi si conoscono solo i più comuni, ma una parte significativa rimane oltre i confini della conoscenza umana.
