Një numër i madh i komponimeve të ndryshme me natyrë të ndryshme kimike arritën të sintetizonin njerëzit në laborator. Sidoqoftë, megjithatë, substancat natyrore ishin, janë dhe do të mbeten më të rëndësishmet dhe domethënëse për jetën e të gjitha sistemeve të gjalla. Kjo do të thotë, ato molekula që përfshihen në mijëra reaksione biokimike brenda organizmave dhe janë përgjegjëse për funksionimin normal të tyre.
Shumica dërrmuese e tyre i përkasin grupit të quajtur "polimere biologjike".
Koncepti i përgjithshëm i biopolimerëve
Së pari, duhet thënë se të gjitha këto komponime janë molekulare të larta, me një masë që arrin miliona D alton. Këto substanca janë polimere shtazore dhe bimore që luajnë një rol vendimtar në ndërtimin e qelizave dhe strukturave të tyre, duke siguruar metabolizmin, fotosintezën, frymëmarrjen, ushqimin dhe të gjitha funksionet e tjera jetësore të çdo organizmi të gjallë.
Është e vështirë të mbivlerësohet rëndësia e komponimeve të tilla. Biopolimerët janë substanca natyrore me origjinë natyrore që formohen në organizmat e gjallë dhe janë baza e gjithë jetës në planetin tonë. Cilat janë lidhjet specifike me toi përkasin?
Biopolimere qelizore
Ka shumë prej tyre. Pra, biopolimerët kryesorë janë si më poshtë:
- proteina;
- polisakaridet;
- acidet nukleike (ADN dhe ARN).
Përveç tyre, këtu përfshihen edhe shumë polimere të përziera të formuara nga kombinime të atyre të listuara tashmë. Për shembull, lipoproteinat, lipopolisakaridet, glikoproteinat dhe të tjera.
Prona të përgjithshme
Ka disa veçori që janë të natyrshme në të gjitha molekulat e konsideruara. Për shembull, vetitë e përgjithshme të mëposhtme të biopolimerëve:
- peshë molekulare e madhe për shkak të formimit të makrozinxhirëve të mëdhenj me degë në strukturën kimike;
- llojet e lidhjeve në makromolekulat (hidrogjeni, ndërveprimet jonike, tërheqja elektrostatike, ura disulfide, lidhjet peptide dhe të tjera);
- njësia strukturore e çdo zinxhiri është një lidhje monomerike;
- stereregulariteti ose mungesa e tij në strukturën e zinxhirit.
Por në përgjithësi, të gjithë biopolimerët kanë akoma më shumë ndryshime në strukturë dhe funksion sesa ngjashmëri.
Proteinat
Molekulat e proteinave kanë një rëndësi të madhe në jetën e çdo qenieje të gjallë. Biopolimere të tillë janë baza e të gjithë biomasës. Në të vërtetë, edhe sipas teorisë Oparin-Haldane, jeta në Tokë e ka origjinën nga një pikëz e bashkuar, e cila ishte një proteinë.
Struktura e këtyre substancave i nënshtrohet rregullit të rreptë në strukturë. Çdo proteinë përbëhet nga mbetje aminoacide qënë gjendje të lidhen me njëri-tjetrin në gjatësi të pakufizuar zinxhirësh. Kjo ndodh përmes formimit të lidhjeve të veçanta - lidhjeve peptide. Një lidhje e tillë formohet ndërmjet katër elementeve: karbonit, oksigjenit, azotit dhe hidrogjenit.
Një molekulë proteine mund të përmbajë shumë mbetje aminoacide, të njëjta dhe të ndryshme (disa dhjetëra mijëra ose më shumë). Në total, ka 20 lloje të aminoacideve që gjenden në këto përbërje. Megjithatë, kombinimi i tyre i larmishëm lejon që proteinat të lulëzojnë në aspektin sasior dhe specie.
Biopolimerët e proteinave kanë konformacione të ndryshme hapësinore. Kështu, çdo përfaqësues mund të ekzistojë si një strukturë parësore, dytësore, terciare ose kuaternare.
Më e thjeshta dhe më lineare prej tyre është ajo kryesore. Është thjesht një seri sekuencash aminoacide të lidhura me njëra-tjetrën.
Konformacioni sekondar ka një strukturë më komplekse, pasi makrozinxhiri i përgjithshëm i proteinës fillon të rrotullohet, duke formuar mbështjellje. Dy makrostruktura ngjitur mbahen pranë njëra-tjetrës për shkak të ndërveprimeve kovalente dhe hidrogjenit midis grupeve të atomeve të tyre. Dalloni midis helikave alfa dhe beta të strukturës dytësore të proteinave.
Struktura terciare është një makromolekulë e vetme (zinxhir polipeptid) i një proteine të mbështjellë në një top. Një rrjet shumë kompleks ndërveprimesh brenda këtij globuli e lejon atë të jetë mjaft i qëndrueshëm dhe të mbajë formën e tij.
Konformacioni kuaternar - disa zinxhirë polipeptidikë, të mbështjellë dhe të përdredhurnë një spirale, të cilat në të njëjtën kohë formojnë edhe lidhje të shumta të llojeve të ndryshme ndërmjet tyre. Struktura globulare më komplekse.
Funksionet e molekulave të proteinave
- Transport. Ajo kryhet nga qelizat proteinike që përbëjnë membranën plazmatike. Ato formojnë kanale jonike nëpër të cilat mund të kalojnë disa molekula. Gjithashtu, shumë proteina janë pjesë e organeleve të lëvizjes së protozoarëve dhe baktereve, prandaj ato janë të përfshira drejtpërdrejt në lëvizjen e tyre.
- Funksioni i energjisë kryhet nga këto molekula në mënyrë shumë aktive. Një gram proteinë në procesin e metabolizmit formon 17.6 kJ energji. Prandaj, konsumimi i produkteve bimore dhe shtazore që përmbajnë këto komponime është jetik për organizmat e gjallë.
- Funksioni i ndërtimit është pjesëmarrja e molekulave të proteinave në ndërtimin e shumicës së strukturave qelizore, vetë qelizave, indeve, organeve etj. Pothuajse çdo qelizë është ndërtuar kryesisht nga këto molekula (citoskeleti i citoplazmës, membrana plazmatike, ribozomi, mitokondria dhe struktura të tjera marrin pjesë në formimin e komponimeve proteinike).
- Funksioni katalitik kryhet nga enzimat, të cilat për nga natyra e tyre kimike nuk janë gjë tjetër veçse proteina. Pa enzimat, shumica e reaksioneve biokimike në trup do të ishin të pamundura, pasi ato janë katalizatorë biologjikë në sistemet e gjalla.
- Funksioni i receptorit (gjithashtu sinjalizues) i ndihmon qelizat të lundrojnë dhe të përgjigjen saktë ndaj çdo ndryshimi në mjedis, si p.sh.mekanike dhe kimike.
Nëse i konsiderojmë proteinat më thellë, mund të theksojmë disa funksione më dytësore. Megjithatë, ato të listuara janë kryesoret.
Acidet nukleike
Këto biopolimere janë një pjesë e rëndësishme e çdo qelize, qoftë ajo prokariote apo eukariote. Në të vërtetë, acidet nukleike përfshijnë molekula të ADN-së (acid deoksiribonukleik) dhe ARN (acid ribonukleik), secila prej të cilave është një lidhje shumë e rëndësishme për qeniet e gjalla.
Për nga natyra e tyre kimike, ADN dhe ARN janë sekuenca të nukleotideve të lidhura me lidhje hidrogjeni dhe ura fosfatike. ADN-ja përbëhet nga nukleotide të tilla si:
- adeninë;
- timinë;
- guanine;
- citozinë;
- 5-sheqer karboni deoksiriboz.
ARN është e ndryshme në atë që timina zëvendësohet nga uracili dhe sheqeri nga riboza.
Për shkak të organizimit të veçantë strukturor të molekulave të ADN-së janë në gjendje të kryejnë një sërë funksionesh jetësore. ARN gjithashtu luan një rol të madh në qelizë.
Funksionet e acideve të tilla
Acidet nukleike janë biopolimere përgjegjëse për funksionet e mëposhtme:
- ADN është ruajtja dhe transmetuesi i informacionit gjenetik në qelizat e organizmave të gjallë. Në prokariotët, kjo molekulë shpërndahet në citoplazmë. Në një qelizë eukariote, ajo ndodhet brenda bërthamës, e ndarë nga një kariolemë.
- Molekula e ADN-së me dy zinxhirë ndahet në seksione - gjene që përbëjnë strukturën e kromozomit. Gjenet e të gjithëvekrijesat formojnë një kod të veçantë gjenetik në të cilin të gjitha shenjat e organizmit janë të koduara.
- ARN është e tre llojeve - shabllon, ribozomal dhe transportues. Ribozomali merr pjesë në sintezën dhe montimin e molekulave të proteinave në strukturat përkatëse. Informacioni i transferimit të matricës dhe transportit lexohet nga ADN-ja dhe deshifrohet kuptimi i tij biologjik.
Polisakaridet
Këto komponime janë kryesisht polimere bimore, domethënë gjenden pikërisht në qelizat e përfaqësuesve të florës. Muri i tyre qelizor, i cili përmban celulozë, është veçanërisht i pasur me polisaharide.
Për nga natyra e tyre kimike, polisaharidet janë makromolekula komplekse të karbohidrateve. Ato mund të jenë konformacione lineare, të shtresuara, të ndërlidhura. Monomerët janë sheqerna të thjeshtë me pesë, më shpesh gjashtë karbon - ribozë, glukozë, fruktozë. Kanë rëndësi të madhe për qeniet e gjalla, pasi janë pjesë e qelizave, janë lëndë ushqyese rezervë për bimët, zbërthehen me çlirimin e një sasie të madhe energjie.
Kuptimi i përfaqësuesve të ndryshëm
Polimerët biologjikë si niseshteja, celuloza, inulina, glikogjeni, kitina dhe të tjera janë shumë të rëndësishme. Ato janë burimet e rëndësishme të energjisë në organizmat e gjallë.
Pra, celuloza është një përbërës thelbësor i murit qelizor të bimëve, disa baktereve. Jep forcë, një formë të caktuar. Në industri, njeriu përdoret për të marrë letër, fibra të vlefshme acetate.
Niseshja është një lëndë ushqyese rezervë e bimëve,i cili është gjithashtu një produkt ushqimor i vlefshëm për njerëzit dhe kafshët.
Glikogjeni, ose yndyra shtazore, është një lëndë ushqyese rezervë për kafshët dhe njerëzit. Kryen funksionet e termoizolimit, burimit të energjisë, mbrojtjes mekanike.
Biopolimere të përziera në qeniet e gjalla
Përveç atyre që kemi shqyrtuar, ekzistojnë kombinime të ndryshme të komponimeve makromolekulare. Të tillë biopolimerë janë struktura komplekse të përziera të proteinave dhe lipideve (lipoproteinave) ose polisaharideve dhe proteinave (glikoproteinave). Një kombinim i lipideve dhe polisaharideve (lipopolisakaridet) është gjithashtu i mundur.
Secili nga këta biopolimerë ka shumë varietete që kryejnë një sërë funksionesh të rëndësishme në qeniet e gjalla: transportues, sinjalizues, receptor, rregullues, enzimatik, ndërtimor dhe shumë të tjera. Struktura e tyre është kimikisht shumë komplekse dhe larg të qenit i deshifruar për të gjithë përfaqësuesit, prandaj, funksionet nuk janë plotësisht të përcaktuara. Sot njihen vetëm më të zakonshmet, por një pjesë e konsiderueshme mbetet përtej kufijve të njohurive njerëzore.
