De macromoleculen Het zijn grote moleculen - over het algemeen meer dan 1000 atomen - gevormd door de vereniging van bouwstenen of kleinere monomeren. In levende wezens vinden we vier hoofdtypen macromoleculen: nucleïnezuren, lipiden, koolhydraten en eiwitten. Er zijn ook andere van synthetische oorsprong, zoals kunststoffen.
Elk type biologisch macromolecuul is samengesteld uit een specifiek monomeer, namelijk: nucleïnezuren door nucleotiden, koolhydraten door monosacchariden, eiwitten door aminozuren en lipiden door koolwaterstoffen van variabele lengte.
Wat betreft hun functie: koolhydraten en lipiden slaan energie op voor de cel om zijn chemische reacties uit te voeren, en worden ook gebruikt als structurele componenten.
Eiwitten hebben ook structurele functies, naast moleculen met katalyse en transportcapaciteit. Ten slotte slaan nucleïnezuren genetische informatie op en nemen ze deel aan de eiwitsynthese..
Synthetische macromoleculen volgen dezelfde structuur als een biologische: veel monomeren zijn met elkaar verbonden om een polymeer te vormen. Voorbeelden hiervan zijn polyethyleen en nylon. Synthetische polymeren worden veel gebruikt in de industrie voor de fabricage van weefsels, kunststoffen, isolatie enz..
Artikel index
Zoals de naam al aangeeft, is een van de onderscheidende kenmerken van macromoleculen hun grote omvang. Ze bestaan uit minstens 1.000 atomen, verbonden door covalente bindingen. Bij dit type binding delen de atomen die bij de binding zijn betrokken de elektronen van het laatste niveau.
Een andere term die wordt gebruikt om naar macromoleculen te verwijzen, is polymeer ("veel delen"), die bestaan uit herhalende eenheden die worden opgeroepen monomeren ("deel"). Dit zijn de structurele eenheden van macromoleculen en kunnen afhankelijk van het geval hetzelfde of verschillend van elkaar zijn..
We zouden de analogie van het Lego-kinderspel kunnen gebruiken. Elk van de stukken vertegenwoordigt de monomeren, en wanneer we ze samenvoegen om verschillende structuren te vormen, verkrijgen we het polymeer.
Als de monomeren hetzelfde zijn, is het polymeer een homopolymeer; en als ze verschillend zijn, zal het een heteropolymeer zijn.
Er is ook een nomenclatuur om het polymeer aan te duiden, afhankelijk van de lengte. Als het molecuul uit een paar subeenheden bestaat, wordt het een oligomeer genoemd. Als we bijvoorbeeld naar een klein nucleïnezuur willen verwijzen, noemen we dat een oligonucleotide..
Gezien de ongelooflijke diversiteit van macromoleculen, is het moeilijk om een algemene structuur vast te stellen. Het "skelet" van deze moleculen bestaat uit hun overeenkomstige monomeren (suikers, aminozuren, nucleotiden, enz.), En ze kunnen op een lineaire, vertakte manier worden gegroepeerd of meer complexe vormen aannemen..
Zoals we later zullen zien, kunnen macromoleculen van biologische of synthetische oorsprong zijn. De eerste hebben oneindig veel functies in levende wezens, en de laatste worden veel gebruikt door de samenleving, zoals bijvoorbeeld plastic..
Bij organische wezens vinden we vier basistypen macromoleculen, die een enorm aantal functies vervullen, waardoor het leven kan worden ontwikkeld en onderhouden. Dit zijn eiwitten, koolhydraten, lipiden en nucleïnezuren. Vervolgens zullen we de meest relevante kenmerken ervan beschrijven.
Eiwitten zijn macromoleculen waarvan de structurele eenheden aminozuren zijn. In de natuur vinden we 20 soorten aminozuren.
Deze monomeren zijn samengesteld uit een centraal koolstofatoom (alfakoolstof genoemd) dat door covalente bindingen is verbonden met vier verschillende groepen: een waterstofatoom, een aminogroep (NHtwee), een carboxylgroep (COOH) en een R-groep.
De 20 soorten aminozuren verschillen alleen van elkaar in de identiteit van de groep R. Deze groep varieert in termen van zijn chemische aard en kan basische, zure, neutrale aminozuren vinden, met lange, korte en aromatische ketens, onder andere..
Aminozuurresten worden bij elkaar gehouden door peptidebindingen. De aard van de aminozuren zal de aard en kenmerken van het resulterende eiwit bepalen..
De lineaire aminozuursequentie vertegenwoordigt de primaire structuur van eiwitten. Deze worden vervolgens gevouwen en gegroepeerd in verschillende patronen, waardoor de secundaire, tertiaire en quartaire structuren worden gevormd..
Eiwitten hebben verschillende functies. Sommige dienen als biologische katalysatoren en worden enzymen genoemd; sommige zijn structurele eiwitten, zoals keratine dat aanwezig is in haar, nagels, enz .; en anderen voeren transportfuncties uit, zoals hemoglobine in onze rode bloedcellen.
Het tweede type polymeer dat deel uitmaakt van levende wezens zijn nucleïnezuren. In dit geval zijn de structurele eenheden geen aminozuren zoals in eiwitten, maar zijn het monomeren die nucleotiden worden genoemd.
Nucleotiden bestaan uit een fosfaatgroep, een suiker met vijf koolstofatomen (de centrale component van het molecuul) en een stikstofbase..
Er zijn twee soorten nucleotiden: ribonucleotiden en deoxyribonucleotiden, die variëren in termen van de kernsuiker. De eerste zijn de structurele componenten van ribonucleïnezuur of RNA, en de laatste zijn die van deoxyribonucleïnezuur of DNA..
In beide moleculen worden nucleotiden bij elkaar gehouden door een fosfodiësterbinding - equivalent aan de peptidebinding die eiwitten bij elkaar houdt..
De structurele componenten van DNA en RNA zijn vergelijkbaar en verschillen in hun structuur, aangezien RNA wordt gevonden in de vorm van een enkele band en DNA in een dubbele band..
RNA en DNA zijn de twee soorten nucleïnezuren die we in levende wezens aantreffen. RNA is een multifunctioneel, dynamisch molecuul dat voorkomt in verschillende structurele conformaties en deelneemt aan de eiwitsynthese en de regulatie van genexpressie..
DNA is het macromolecuul dat verantwoordelijk is voor het opslaan van alle genetische informatie van een organisme die nodig is voor zijn ontwikkeling. Al onze cellen (met uitzondering van volwassen rode bloedcellen) hebben het genetisch materiaal opgeslagen in hun kern, op een zeer compacte en georganiseerde manier..
Koolhydraten, ook wel bekend als koolhydraten of gewoon als suikers, zijn macromoleculen die zijn opgebouwd uit blokken die monosacchariden worden genoemd (letterlijk "een suiker")..
De molecuulformule van koolhydraten is (CHtweeOF)n. De waarde van n het kan variëren van 3, dat van de eenvoudigste suikers, tot duizenden in de meest complexe koolhydraten, en is nogal variabel in termen van lengte.
Deze monomeren kunnen met elkaar polymeriseren door een reactie waarbij twee hydroxylgroepen betrokken zijn, wat resulteert in de vorming van een covalente binding die een glycosidebinding wordt genoemd..
Deze binding houdt koolhydraatmonomeren bij elkaar op dezelfde manier als peptidebindingen en fosfodiësterbindingen respectievelijk eiwitten en nucleïnezuren bevatten..
Peptide- en fosfodiësterbindingen komen echter voor in specifieke gebieden van hun samenstellende monomeren, terwijl glycosidebindingen kunnen worden gevormd met elke hydroxylgroep..
Zoals we in de vorige sectie al zeiden, worden kleine macromoleculen aangeduid met het voorvoegsel oligo. In het geval van kleine koolhydraten wordt de term oligosacchariden gebruikt, als het maar twee gekoppelde monomeren zijn, is het een disaccharide, en als ze groter zijn, polysacchariden.
Suikers zijn fundamentele macromoleculen voor het leven, omdat ze energetische en structurele functies vervullen. Deze leveren de chemische energie die nodig is om een aanzienlijk aantal reacties in cellen op gang te brengen en worden gebruikt als "brandstof" voor levende wezens..
Andere koolhydraten, zoals glycogeen, dienen om energie op te slaan, zodat de cel daar waar nodig kan putten.
Ze hebben ook structurele functies: ze maken deel uit van andere moleculen, zoals nucleïnezuren, de celwanden van sommige organismen en de exoskeletten van insecten..
In planten en bij sommige protisten vinden we bijvoorbeeld een complex koolhydraat genaamd cellulose, dat alleen uit glucose-eenheden bestaat. Dit molecuul is ongelooflijk overvloedig aanwezig in de aarde, aangezien het aanwezig is in de celwanden van deze organismen en in andere ondersteunende structuren..
"Lipide" is een term die wordt gebruikt om een groot aantal apolaire of hydrofobe moleculen (met fobie of waterafstotendheid) gevormd uit koolstofketens. In tegenstelling tot de drie genoemde moleculen, eiwitten, nucleïnezuren en koolhydraten, is er geen puntmonomeer voor lipiden.
Vanuit structureel oogpunt kan een lipide zich op meerdere manieren presenteren. Omdat ze zijn gevormd uit koolwaterstoffen (C-H), zijn de bindingen 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 is samengesteld uit de genoemde koolwaterstofketens en een carboxylgroep (COOH) als functionele groep. Over het algemeen bevat een vetzuur 12 tot 20 koolstofatomen.
De vetzuurketens kunnen verzadigd zijn, wanneer alle koolstofatomen met elkaar zijn verbonden door enkele bindingen, of onverzadigd, wanneer er meer dan één dubbele binding in de structuur aanwezig is. Als het meerdere dubbele bindingen bevat, is het een meervoudig onverzadigd zuur.
Er zijn drie soorten lipiden in de cel: steroïden, vetten en fosfolipiden. Steroïden worden gekenmerkt door een omvangrijke vierringstructuur. Cholesterol is de bekendste en is een belangrijk onderdeel van membranen, omdat het hun vloeibaarheid regelt.
Vetten bestaan uit drie vetzuren die via een esterbinding zijn verbonden met een molecuul dat glycerol wordt genoemd..
Ten slotte bestaan fosfolipiden uit een glycerolmolecuul dat is vastgemaakt aan een fosfaatgroep en twee ketens van vetzuren of isoprenoïden..
Net als koolhydraten fungeren lipiden ook als energiebron voor de cel en als componenten van sommige structuren.
Lipiden hebben een essentiële functie voor alle levende vormen: ze zijn een essentieel bestanddeel van het plasmamembraan. Deze vormen de cruciale grens tussen levenden en niet-levenden en dienen als een selectieve barrière die bepaalt wat wel en niet de cel binnenkomt, dankzij de semi-permeabele eigenschap..
Naast lipiden bestaan membranen ook uit verschillende eiwitten, die functioneren als selectieve transporters..
Sommige hormonen (zoals seksuele hormonen) zijn van nature lipide en zijn essentieel voor de ontwikkeling van het lichaam.
In biologische systemen worden macromoleculen tussen de binnenkant en de buitenkant van cellen getransporteerd door processen genaamd endo en exocytose (waarbij blaasjes worden gevormd) of door actief transport.
Endocytose omvat alle mechanismen die door de cel worden gebruikt om het binnendringen van grote deeltjes te bewerkstelligen en wordt geclassificeerd als: fagocytose, wanneer het door te slikken element een vast deeltje is; pinocytose, wanneer extracellulaire vloeistof binnendringt; en endocytose, gemedieerd door receptoren.
De meeste moleculen die op deze manier worden ingenomen, komen terecht in een organel dat verantwoordelijk is voor de spijsvertering: het lysosoom. Anderen komen terecht in fagosomen - die fusie-eigenschappen hebben met lysosomen en een structuur vormen die fagolysosomen wordt genoemd..
Op deze manier breekt de enzymatische batterij die in het lysosoom aanwezig is, de macromoleculen af die aanvankelijk binnenkwamen. De monomeren die ze hebben gevormd (monosacchariden, nucleotiden, aminozuren) worden teruggevoerd naar het cytoplasma, waar ze worden gebruikt voor de vorming van nieuwe macromoleculen.
Door de hele darm zijn er cellen die specifieke transporteurs hebben voor de opname van elk macromolecuul dat in de voeding werd geconsumeerd. Zo worden de transporteiwitten PEP1 en PEP2 gebruikt voor eiwitten en SGLT voor glucose..
In synthetische macromoleculen vinden we ook hetzelfde structurele patroon als beschreven voor macromoleculen van biologische oorsprong: monomeren of kleine subeenheden die door bindingen zijn verbonden om een polymeer te vormen..
Er zijn verschillende soorten synthetische polymeren, de eenvoudigste is polyethyleen. Dit is een inerte kunststof met chemische formule CHtwee-CHtwee (verbonden door een dubbele binding) vrij gebruikelijk in de industrie, omdat het goedkoop en gemakkelijk te produceren is.
Zoals te zien is, is de structuur van deze kunststof lineair en vertakt het niet..
Polyurethaan is een ander polymeer dat veel in de industrie wordt gebruikt voor de vervaardiging van schuimen en isolatoren. We zullen zeker een spons van dit materiaal in onze keukens hebben. Dit materiaal wordt verkregen door de condensatie van hydroxylbasen gemengd met elementen die diisocyanaten worden genoemd..
Er zijn andere synthetische polymeren met een grotere complexiteit, zoals nylon (of nylon). Een van de kenmerken is dat het zeer resistent is, met een aanzienlijke elasticiteit. De textielindustrie maakt van deze eigenschappen gebruik voor de vervaardiging van weefsels, borstelharen, lijnen, enz. Het wordt ook door artsen gebruikt om hechtingen te maken.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.