MAKROMOLEKÜLLER: ÖZELLIKLERI, TÜRLERI, IŞLEVLERI VE ÖRNEKLERI - BIYOLOJI - 2025

Makromoleküller , genel olarak 1.000 atomuna - - monomerler estructurares veya daha küçük blokların birleşmesinden oluşan büyük moleküllerdir. Canlılarda dört ana tip makromolekül buluyoruz: nükleik asitler, lipitler, karbonhidratlar ve proteinler. Plastik gibi başka sentetik kökenli olanlar da vardır.

Her biyolojik makromolekül tipi, belirli bir monomerden oluşur: nükleotidlerle nükleik asitler, monosakkaritlerle karbonhidratlar, amino asitlerle proteinler ve değişken uzunluktaki hidrokarbonlarla lipidler.

Kaynak: Pixabay.com

Karbonhidratlar ve lipitler, işlevleriyle ilgili olarak hücrenin kimyasal reaksiyonlarını gerçekleştirmesi için enerji depolarlar ve ayrıca yapısal bileşenler olarak da kullanılırlar.

Proteinler, kataliz ve taşıma kapasitesine sahip moleküller olmanın yanı sıra yapısal işlevlere de sahiptir. Son olarak, nükleik asitler genetik bilgiyi depolar ve protein sentezine katılır.

Sentetik makromoleküller biyolojik olanla aynı yapıyı izler: bir polimer oluşturmak için birbirine bağlanmış birçok monomer. Bunun örnekleri polietilen ve naylondur. Sentetik polimerler endüstride kumaş, plastik, izolasyon vb. İmalatı için yaygın olarak kullanılmaktadır.

karakteristikleri

Boyut

Adından da anlaşılacağı gibi, makromoleküllerin ayırt edici özelliklerinden biri büyüklükleridir. Kovalent bağlarla birbirine bağlanmış en az 1.000 atomdan oluşurlar. Bu tür bir bağda, bağda yer alan atomlar son seviyenin elektronlarını paylaşır.

anayasa

Makromoleküllere atıfta bulunmak için kullanılan başka bir terim, monomerler olarak adlandırılan ("tek parça") tekrar eden birimlerden oluşan polimerdir ("birçok parça"). Bunlar, makromoleküllerin yapısal birimleridir ve duruma göre aynı veya birbirinden farklı olabilir.

Lego çocuk oyunu benzetmesini kullanabiliriz. Parçaların her biri monomerleri temsil eder ve onları farklı yapılar oluşturmak için birleştirdiğimizde polimeri elde ederiz.

Monomerler aynıysa, polimer bir homopolimerdir; ve eğer farklılarsa, heteropolimer olacaktır.

Polimerin uzunluğuna bağlı olarak belirlenmesi için bir isimlendirme de vardır. Molekül birkaç alt birimden oluşuyorsa, buna oligomer denir. Örneğin, küçük bir nükleik aside atıfta bulunmak istediğimizde, ona bir oligonükleotid diyoruz.

yapı

Makromoleküllerin inanılmaz çeşitliliği göz önüne alındığında, genel bir yapı oluşturmak zordur. Bu moleküllerin "iskeleti", karşılık gelen monomerlerinden (şekerler, amino asitler, nükleotidler vb.) Oluşur ve doğrusal, dallı bir şekilde gruplanabilir veya daha karmaşık formlar alabilir.

Daha sonra göreceğimiz gibi, makromoleküller biyolojik veya sentetik kökenli olabilir. Birincisinin canlılarda sonsuz sayıda işlevi vardır ve ikincisi, örneğin plastikler gibi toplum tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır.

Biyolojik makromoleküller: fonksiyonlar, yapı ve örnekler

Organik varlıklarda, çok sayıda işlevi yerine getiren, yaşamın gelişmesine ve sürdürülmesine izin veren dört temel makromolekül türü buluyoruz. Bunlar proteinler, karbonhidratlar, lipitler ve nükleik asitlerdir. En alakalı özelliklerini aşağıda açıklayacağız.

Protein

Proteinler, yapısal birimleri amino asit olan makromoleküllerdir. Doğada 20 çeşit amino asit buluyoruz.

yapı

Bir hidrojen atomu, bir amino grubu (NH: Bu monomerler dört farklı gruba kovalent bağlarla bağlanmış bir merkezi karbon atomuna (denilen alfa karbon) oluşan ₂ ), bir karboksil grubu (COOH), bir R grubu.

20 tip amino asit birbirinden sadece R grubunun kimliği açısından farklılık gösterir.Bu grup, kimyasal yapısı, diğerlerinin yanı sıra uzun, kısa ve aromatik zincirleri olan bazik, asidik, nötr amino asitleri bulabilme açısından farklılık gösterir.

Amino asit kalıntıları, peptit bağları ile bir arada tutulur. Amino asitlerin doğası, ortaya çıkan proteinin doğasını ve özelliklerini belirleyecektir.

Doğrusal amino asit dizisi, proteinlerin birincil yapısını temsil eder. Bunlar daha sonra katlanır ve farklı desenlerde gruplandırılarak ikincil, üçüncül ve dörtlü yapıları oluşturur.

fonksiyon

Proteinler çeşitli işlevlere sahiptir. Bazıları biyolojik katalizör görevi görür ve enzimler olarak adlandırılır; bazıları saçta, tırnaklarda vb. bulunan keratin gibi yapısal proteinlerdir; ve diğerleri kırmızı kan hücrelerimizdeki hemoglobin gibi taşıma işlevlerini yerine getirir.

Nükleik asitler: DNA ve RNA

Canlıların bir parçası olan ikinci polimer türü nükleik asitlerdir. Bu durumda, yapısal birimler proteinlerdeki gibi amino asitler değil, nükleotidler adı verilen monomerlerdir.

yapı

Nükleotidler bir fosfat grubu, beş karbonlu bir şeker (molekülün merkezi bileşeni) ve bir nitrojenli bazdan oluşur.

İki tür nükleotid vardır: çekirdek şeker açısından değişen ribonükleotidler ve deoksiribonükleotidler. İlki, ribonükleik asit veya RNA'nın yapısal bileşenleridir ve ikincisi deoksiribonükleik asit veya DNA'nın yapısal bileşenleridir.

Her iki molekülde de nükleotidler, proteinleri bir arada tutan peptid bağına eşdeğer bir fosfodiester bağı ile bir arada tutulur.

DNA ve RNA'nın yapısal bileşenleri benzerdir ve yapıları bakımından farklılık gösterir, çünkü RNA tek bir bant ve DNA çift bant halinde bulunur.

fonksiyon

RNA ve DNA, canlılarda bulduğumuz iki tür nükleik asittir. RNA, çeşitli yapısal biçimlerde ortaya çıkan ve protein sentezine ve gen ifadesinin düzenlenmesine katılan çok işlevli, dinamik bir moleküldür.

DNA, bir organizmanın gelişimi için gerekli olan tüm genetik bilgilerini depolamaktan sorumlu makromoleküldür. Tüm hücrelerimiz (olgun kırmızı kan hücreleri hariç), çok kompakt ve düzenli bir şekilde çekirdeklerinde depolanan genetik materyallere sahiptir.

Karbonhidratlar

Karbonhidratlar veya basitçe şeker olarak da bilinen karbonhidratlar, monosakkaritler (kelimenin tam anlamıyla "şeker") adı verilen yapı taşlarından oluşan makromoleküllerdir.

yapı

Karbonhidrat moleküler formülü (CH olduğu ₂ O) _n . N'nin değeri, en basit şeker için 3'ten en karmaşık karbonhidratlar için binlere kadar değişebilir ve uzunluk açısından oldukça değişken olabilir.

Bu monomerler, iki hidroksil grubunu içeren bir reaksiyon yoluyla birbirleriyle polimerize olma kabiliyetine sahiptir, bu da glikosidik bağ adı verilen bir kovalent bağ oluşumuna neden olur.

Bu bağ, karbonhidrat monomerlerini, peptit bağlarının ve fosfodiester bağlarının sırasıyla proteinleri ve nükleik asitleri tuttuğu gibi bir arada tutar.

Bununla birlikte, peptit ve fosfodiester bağları, oluşturucu monomerlerinin belirli alanlarında meydana gelirken, glikosidik bağlar herhangi bir hidroksil grubu ile oluşturulabilir.

Önceki bölümde bahsettiğimiz gibi, küçük makromoleküller oligo öneki ile belirtilmiştir. Küçük karbonhidratlar söz konusu olduğunda, oligosakkaritler terimi kullanılır, eğer sadece iki monomer bağlıysa, bir disakkarittir ve daha büyüklerse polisakkaritlerdir.

fonksiyon

Şekerler, enerji ve yapısal işlevleri yerine getirdikleri için yaşam için temel makromoleküllerdir. Bunlar, hücrelerin içindeki önemli sayıda reaksiyonu yürütmek için gerekli kimyasal enerjiyi sağlar ve canlılar için "yakıt" olarak kullanılır.

Glikojen gibi diğer karbonhidratlar, enerjiyi depolamaya hizmet eder, böylece hücre gerektiğinde enerji çekebilir.

Ayrıca yapısal işlevlere de sahiptirler: nükleik asitler, bazı organizmaların hücre duvarları ve böceklerin dış iskeletleri gibi diğer moleküllerin parçasıdırlar.

Örneğin bitkilerde ve bazı protistlerde, yalnızca glikoz birimlerinden oluşan selüloz adı verilen karmaşık bir karbonhidrat buluyoruz. Bu molekül, bu organizmaların hücre duvarlarında ve diğer destekleyici yapılarda bulunduğu için yeryüzünde inanılmaz derecede bol miktarda bulunur.

Lipidler

"Lipid", karbon zincirlerinden oluşan çok sayıda polar olmayan veya hidrofobik molekülü (suya karşı bir fobi veya itme ile) kapsamak için kullanılan bir terimdir. Bahsedilen üç molekül olan proteinler, nükleik asitler ve karbonhidratların aksine, lipitler için tek bir monomer yoktur.

yapı

Yapısal bir bakış açısıyla, bir lipid kendini birçok şekilde gösterebilir. Hidrokarbonlardan (CH) yapıldıkları için, bağlar kısmen yüklü değildir, bu nedenle su gibi polar çözücüler içinde çözünmezler. Bununla birlikte, benzen gibi diğer polar olmayan çözücü türlerinde de çözünebilirler.

Bir yağ asidi, bahsedilen hidrokarbon zincirlerinden ve fonksiyonel bir grup olarak bir karboksil grubundan (COOH) oluşur. Genel olarak bir yağ asidi 12 ila 20 karbon atomu içerir.

Yağ asidi zincirleri, tüm karbonlar tekli bağlarla birbirine bağlandığında doymuş olabilir veya yapı içinde birden fazla çift bağ mevcut olduğunda doymamış olabilir. Birden fazla çift bağ içeriyorsa, çoklu doymamış bir asittir.

Yapılarına göre lipit türleri

Hücrede üç tür lipit vardır: steroidler, yağlar ve fosfolipitler. Steroidler, hacimli bir dört halkalı yapı ile karakterize edilir. Kolesterol, akışkanlıklarını kontrol ettiği için en iyi bilinen ve zarların önemli bir bileşenidir.

Yağlar, bir ester bağı yoluyla gliserol adı verilen bir moleküle bağlanan üç yağ asidinden oluşur.

Son olarak, fosfolipidler, bir fosfat grubuna bağlı bir gliserol molekülünden ve iki yağ asidi veya izoprenoid zincirinden oluşur.

fonksiyon

Karbonhidratlar gibi lipidler de hücre için bir enerji kaynağı ve bazı yapıların bileşenleri olarak işlev görür.

Lipidler, tüm canlı formlar için temel bir işleve sahiptir: bunlar, plazma zarının temel bir bileşenidir. Bunlar, canlı ve cansız arasındaki önemli sınırı oluşturur ve yarı geçirgen özelliği sayesinde hücreye neyin girip neyin girmeyeceğine karar veren seçici bir bariyer görevi görür.

Lipitlere ek olarak, zarlar ayrıca seçici taşıyıcılar olarak işlev gören çeşitli proteinlerden oluşur.

Bazı hormonlar (cinsel olanlar gibi) doğada lipiddir ve vücudun gelişimi için gereklidir.

Ulaşım

Biyolojik sistemlerde makromoleküller, hücrelerin içi ve dışı arasında endo ve ekzositoz adı verilen süreçlerle (vezikül oluşumunu içeren) veya aktif taşıma yoluyla taşınır.

Endositoz, hücrenin büyük partiküllerin girişini sağlamak için kullandığı tüm mekanizmaları kapsar ve şu şekilde sınıflandırılır: yutulacak element katı bir partikül olduğunda fagositoz; hücre dışı sıvı girdiğinde pinositoz; ve reseptörlerin aracılık ettiği endositoz.

Bu şekilde alınan moleküllerin çoğu, sindirimden sorumlu bir organelde son bulur: lizozom. Diğerleri, lizozomlarla füzyon özelliklerine sahip olan ve fagolizozom adı verilen bir yapı oluşturan fagozomlara dönüşür.

Bu şekilde, lizozomda bulunan enzimatik pil, başlangıçta giren makromoleküllerin parçalanmasını sağlar. Onları oluşturan monomerler (monosakkaritler, nükleotitler, amino asitler), yeni makromoleküllerin oluşumunda kullanıldıkları sitoplazmaya geri taşınır.

Bağırsak boyunca, diyette tüketilen her makromolekülün emilimi için özel taşıyıcılara sahip hücreler vardır. Örneğin, PEP1 ve PEP2 taşıyıcıları proteinler için ve SGLT glikoz için kullanılır.

Sentetik makromoleküller

Sentetik makromoleküllerde, biyolojik kökenli makromoleküller için açıklanan yapısal modelin aynısını da buluyoruz: bir polimer oluşturmak için bağlar vasıtasıyla bağlanan monomerler veya küçük alt birimler.

En basit olanı polietilen olmak üzere farklı sentetik polimer türleri vardır. Bu kimyasal formül CH ile inert bir plastik ₂ -CH ₂ ucuz ve kolay elde etmek için, sektörde oldukça yaygın (bir çift bağ ile bağlı).

Görüldüğü gibi bu plastiğin yapısı doğrusaldır ve herhangi bir dallanma içermez.

Poliüretan, endüstride köpük ve izolatör üretiminde yaygın olarak kullanılan bir başka polimerdir. Mutfaklarımızda mutlaka bu malzemeden bir sünger bulunduracağız. Bu malzeme, hidroksil bazların diizosiyanat adı verilen elementlerle karıştırılarak yoğunlaştırılmasıyla elde edilir.

Naylon (veya naylon) gibi daha karmaşık olan başka sentetik polimerler de vardır. Özellikleri arasında oldukça dirençli ve kayda değer elastikiyete sahip olmasıdır. Tekstil endüstrisi, kumaşların, kılların, iplerin vb. İmalatı için bu özelliklerden yararlanmaktadır. Aynı zamanda doktorlar tarafından dikiş yapmak için kullanılır.

Referanslar

1. Berg, JM, Stryer, L. ve Tymoczko, JL (2007). Biyokimya. Tersine döndüm.
2. Campbell, MK ve Farrell, SO (2011). Biyokimya. Thomson. Brooks / Cole.
3. Devlin, TM (2011). Biyokimya ders kitabı. John Wiley & Sons.
4. Freeman, S. (2017). Biyolojik bilim. Pearson Education.
5. Koolman, J. ve Röhm, KH (2005). Biyokimya: metin ve atlas. Panamerican Medical Ed.
6. Moldoveanu, SC (2005). Sentetik organik polimerlerin analitik pirolizi (Cilt 25). Elsevier.
7. Moore, JT ve Langley, RH (2010). Aptallar için biyokimya. John Wiley & Sons.
8. Mougios, V. (2006). Egzersiz biyokimyası. İnsan Kinetiği.
9. Müller-Esterl, W. (2008). Biyokimya. Tıp ve yaşam bilimlerinin temelleri. Tersine döndüm.
10. Poortmans, JR (2004). Egzersiz biyokimyasının ilkeleri. 3 ^rd revize baskı. Karger.
11. Voet, D. ve Voet, JG (2006). Biyokimya. Panamerican Medical Ed.