Un gran nombre de compostos diversos de diversa naturalesa química van aconseguir sintetitzar persones al laboratori. Tanmateix, de totes maneres, les substàncies naturals van ser, són i continuaran sent les més importants i significatives per a la vida de tots els sistemes vius. És a dir, aquelles molècules que estan implicades en milers de reaccions bioquímiques dins dels organismes i són responsables del seu funcionament normal.
La gran majoria pertanyen al grup anomenat "polímers biològics".
Concepte general de biopolímers
En primer lloc, cal dir que tots aquests compostos són d' alta molècula, amb una massa que arriba als milions de D altons. Aquestes substàncies són polímers animals i vegetals que tenen un paper decisiu en la construcció de cèl·lules i les seves estructures, garantint el metabolisme, la fotosíntesi, la respiració, la nutrició i totes les altres funcions vitals de qualsevol organisme viu.
És difícil sobreestimar la importància d'aquests compostos. Els biopolímers són substàncies naturals d'origen natural que es formen en els organismes vius i són la base de tota la vida al nostre planeta. Quines són les connexions específiques amb ellspertany?
Biopolímers cel·lulars
N'hi ha molts. Així, els principals biopolímers són els següents:
- proteïnes;
- polisacàrids;
- àcids nucleics (ADN i ARN).
A més d'ells, també inclou molts polímers barrejats formats a partir de combinacions dels ja enumerats. Per exemple, lipoproteïnes, lipopolisacàrids, glicoproteïnes i altres.
Propietats generals
Hi ha diverses característiques inherents a totes les molècules considerades. Per exemple, les següents propietats generals dels biopolímers:
- gran pes molecular a causa de la formació d'enormes macrocadenes amb ramificacions a l'estructura química;
- tipus d'enllaços en macromolècules (hidrogen, interaccions iòniques, atracció electrostàtica, ponts disulfur, enllaços peptídics i altres);
- la unitat estructural de cada cadena és un enllaç monomèric;
- estereoregularitat o la seva absència a l'estructura de la cadena.
Però, en general, tots els biopolímers encara tenen més diferències d'estructura i funció que semblances.
Proteïnes
Les molècules de proteïnes són de gran importància en la vida de qualsevol ésser viu. Aquests biopolímers són la base de tota la biomassa. De fet, fins i tot segons la teoria d'Oparin-Haldane, la vida a la Terra es va originar a partir d'una gota coacervat, que era una proteïna.
L'estructura d'aquestes substàncies està subjecta a un ordre estricte en l'estructura. Cada proteïna està formada per residus d'aminoàcids quecapaços de connectar-se entre si en longituds de cadena il·limitades. Això passa per la formació d'enllaços especials: enllaços peptídics. Aquest enllaç es forma entre quatre elements: carboni, oxigen, nitrogen i hidrogen.
Una molècula de proteïna pot contenir molts residus d'aminoàcids, iguals i diferents (unes desenes de milers o més). En total, hi ha 20 varietats d'aminoàcids que es troben en aquests compostos, però la seva combinació diversa permet que les proteïnes prosperin en termes quantitatius i d'espècies.
Els biopolímers de proteïnes tenen diferents conformacions espacials. Així, cada representant pot existir com a estructura primària, secundària, terciària o quaternària.
El més senzill i lineal d'ells és el principal. És simplement una sèrie de seqüències d'aminoàcids connectades entre si.
La conformació secundària té una estructura més complexa, ja que la macrocadena global de la proteïna comença a espirar, formant bobines. Dues macroestructures adjacents es mantenen una a prop de l' altra a causa de les interaccions covalents i d'hidrogen entre els grups dels seus àtoms. Distingeix entre hèlixs alfa i beta de l'estructura secundària de les proteïnes.
L'estructura terciària és una sola macromolècula (cadena polipeptídica) d'una proteïna enrotllada en una bola. Una xarxa molt complexa d'interaccions dins d'aquest glòbul permet que sigui bastant estable i mantingui la seva forma.
La conformació quaternària són unes poques cadenes polipeptídiques, enrotllades i retorçadesen una bobina, que alhora també formen múltiples enllaços de diversos tipus entre ells. L'estructura globular més complexa.
Funcions de les molècules de proteïnes
- Transport. És realitzada per les cèl·lules proteiques que formen la membrana plasmàtica. Formen canals iònics pels quals poden passar determinades molècules. A més, moltes proteïnes formen part dels orgànuls del moviment de protozous i bacteris, per tant estan directament implicades en el seu moviment.
- La funció energètica la fan aquestes molècules de manera molt activa. Un gram de proteïna en el procés de metabolisme forma 17,6 kJ d'energia. Per tant, el consum de productes vegetals i animals que contenen aquests compostos és vital per als organismes vius.
- La funció de construcció és la participació de les molècules de proteïnes en la construcció de la majoria d'estructures cel·lulars, les mateixes cèl·lules, teixits, òrgans, etc. Gairebé qualsevol cèl·lula es construeix bàsicament a partir d'aquestes molècules (el citoesquelet del citoplasma, la membrana plasmàtica, el ribosoma, els mitocondris i altres estructures participen en la formació de compostos proteics).
- La funció catalítica la duen a terme els enzims, que per la seva naturalesa química no són més que proteïnes. Sense enzims, la majoria de reaccions bioquímiques del cos serien impossibles, ja que són catalitzadors biològics en els sistemes vius.
- Receptor (també de senyalització) ajuda les cèl·lules a navegar i respondre correctament a qualsevol canvi en l'entorn, com aramecànica i química.
La funció
Si considerem les proteïnes amb més profunditat, podem destacar algunes funcions més secundàries. Tanmateix, els que s'enumeren són els principals.
Àcids nucleics
Aquests biopolímers són una part important de cada cèl·lula, ja sigui procariota o eucariota. Després de tot, els àcids nucleics inclouen molècules d'ADN (àcid desoxiribonucleic) i ARN (àcid ribonucleic), cadascuna de les quals és un enllaç molt important per als éssers vius.
Per la seva naturalesa química, l'ADN i l'ARN són seqüències de nucleòtids connectats per ponts d'hidrogen i ponts de fosfat. L'ADN està format per nucleòtids com ara:
- adenina;
- timina;
- guanina;
- citosina;
- Sucre desoxirribosa amb 5 carbonis.
RNA és diferent perquè la timina es substitueix per l'uracil i el sucre per la ribosa.
A causa de l'organització estructural especial de les molècules d'ADN són capaços de realitzar una sèrie de funcions vitals. L'ARN també té un paper important a la cèl·lula.
Funcions d'aquests àcids
Els àcids nucleics són biopolímers responsables de les funcions següents:
- L'ADN és l'emmagatzematge i transmissor d'informació genètica a les cèl·lules dels organismes vius. En els procariotes, aquesta molècula es distribueix al citoplasma. En una cèl·lula eucariota, es troba dins del nucli, separat per un cariolema.
- La molècula d'ADN de doble cadena es divideix en seccions: gens que formen l'estructura del cromosoma. Els gens de totsles criatures formen un codi genètic especial en què tots els signes de l'organisme estan xifrats.
- RNA és de tres tipus: plantilla, ribosòmic i transport. Ribosomal participa en la síntesi i assemblatge de molècules de proteïnes sobre les estructures corresponents. La informació de transferència de matrius i transport llegeix de l'ADN i desxifra el seu significat biològic.
Polisacàrids
Aquests compostos són predominantment polímers vegetals, és a dir, es troben precisament a les cèl·lules de representants de la flora. La seva paret cel·lular, que conté cel·lulosa, és especialment rica en polisacàrids.
Per la seva naturalesa química, els polisacàrids són macromolècules d'hidrats de carboni complexos. Poden ser conformacions lineals, en capes, entrecreuades. Els monòmers són sucres simples de cinc, més sovint de sis carbonis: ribosa, glucosa, fructosa. Són de gran importància per als éssers vius, ja que formen part de les cèl·lules, són un nutrient de reserva per a les plantes, es descomponen amb l'alliberament d'una gran quantitat d'energia.
Significat de diversos representants
Els polímers biològics com el midó, la cel·lulosa, la inulina, el glicogen, la quitina i altres són molt importants. Són les fonts importants d'energia en els organismes vius.
Per tant, la cel·lulosa és un component essencial de la paret cel·lular de les plantes, alguns bacteris. Dóna força, una certa forma. A la indústria, l'home s'utilitza per obtenir paper, fibres d'acetat valuoses.
El midó és un nutrient vegetal de reserva,que també és un producte alimentari valuós per a humans i animals.
El glicogen, o greix animal, és un nutrient de reserva per als animals i els humans. Realitza les funcions d'aïllament tèrmic, font d'energia, protecció mecànica.
Biopolímers mixts en éssers vius
A més de les que hem considerat, hi ha diverses combinacions de compostos macromoleculars. Aquests biopolímers són estructures mixtes complexes de proteïnes i lípids (lipoproteïnes) o polisacàrids i proteïnes (glicoproteïnes). També és possible una combinació de lípids i polisacàrids (lipopolisacàrids).
Cada un d'aquests biopolímers té moltes varietats que fan una sèrie de funcions importants en els éssers vius: transport, senyalització, receptor, regulador, enzimàtic, de construcció i moltes altres. La seva estructura és químicament molt complexa i lluny de ser desxifrada per a tots els representants, per tant, les funcions no estan completament definides. Avui en dia, només es coneixen els més comuns, però una part significativa roman més enllà dels límits del coneixement humà.
