Синтез біологічних макромолекул Безмежна біологія
Біологічні макромолекули, великі молекули, необхідні для життя, включають вуглеводи, ліпіди, нуклеїнові кислоти та білки.
Мета навчання
Визначте чотири основних класи біологічних макромолекул
Ключові винос
Ключові моменти
- Біологічні макромолекули є важливими клітинними компонентами і виконують широкий спектр функцій, необхідних для виживання та росту живих організмів.
- Чотири основних класи біологічних макромолекул - це вуглеводи, ліпіди, білки та нуклеїнові кислоти.
Ключові терміни
- полімер: Порівняно велика молекула, що складається з ланцюга або мережі з безлічі однакових або подібних мономерів, хімічно пов'язаних один з одним.
- мономер: Порівняно невелика молекула, яка може утворювати ковалентні зв’язки з іншими молекулами цього типу, утворюючи полімер.
Поживні речовини - це молекули, необхідні живим організмам для виживання та росту, але які тварини та рослини не можуть синтезувати самі. Тварини отримують поживні речовини, споживаючи їжу, тоді як рослини витягують поживні речовини з ґрунту.
Джерела біологічних макромолекул: Такі продукти, як хліб, фрукти та сир, є багатим джерелом біологічних макромолекул.
Багато важливих поживних речовин - це біологічні макромолекули. Термін «макромолекула» вперше був введений у 20-х роках ХХ століттям лауреатом Нобелівської премії Германом Штаудінгером. Штаудінгер першим запропонував, що багато великих біологічних молекул будуються шляхом ковалентного зв’язування менших біологічних молекул.
Живі організми складаються з хімічних будівельних блоків: Усі організми складаються з безлічі цих біологічних макромолекул.
Мономери та полімери
Біологічні макромолекули відіграють вирішальну роль у структурі та функції клітин. Більшість (але не всі) біологічних макромолекул - це полімери, які є будь-якими молекулами, сконструйованими шляхом зв’язування між собою багатьох менших молекул, які називаються мономерами. Зазвичай всі мономери в полімері, як правило, однакові або, принаймні, дуже схожі один на одного, зв'язані знову і знову, щоб утворити більшу макромолекулу. Ці прості мономери можуть бути зв’язані в багатьох різних комбінаціях, утворюючи складні біологічні полімери, так само, як кілька типів блоків Lego можуть будувати що завгодно - від будинку до автомобіля.
Мономери та полімери: Багато невеликих мономерних субодиниць об'єднуються, утворюючи цей вуглеводний полімер.
Приклади цих мономерів та полімерів можна знайти в цукрі, який ви можете покласти у свою каву чи чай. Звичайним столовим цукром є дисахарид сахароза (полімер), до складу якого входять моносахариди фруктоза та глюкоза (які є мономерами). Якби нам набрати багато вуглеводних мономерів, ми могли б отримати такий полісахарид, як крохмаль. Префікси “моно-” (один), “ді-” (два) та “полі-” (багато) повідомлять вам, скільки мономерів об’єднано у молекулі.
Молекула сахарози (звичайний столовий цукор): Вуглеводні моносахариди (фруктоза та глюкоза) приєднуються до дисахариду сахарози.
Всі біологічні макромолекули містять вуглець у формі кільця або ланцюга, що означає, що вони класифікуються як органічні молекули. Зазвичай вони також містять водень і кисень, а також азот і додаткові другорядні елементи.
Чотири класи біологічних макромолекул
Існує чотири основних класи біологічних макромолекул:
- вуглеводи
- ліпіди
- білки
- нуклеїнові кислоти
Кожен із цих типів макромолекул виконує широкий спектр важливих функцій всередині клітини; клітина не може виконувати свою роль в організмі без багатьох різних типів цих важливих молекул. У поєднанні ці біологічні макромолекули складають більшість сухої маси клітини. (Молекули води становлять більшу частину загальної маси клітини.) Всі молекули як усередині клітини, так і зовні, знаходяться у водному (тобто водному) середовищі, і всі реакції біологічних систем відбуваються в цьому ж середовищі.
Інтерактивні: Мономери та полімери: Вуглеводи, білки та нуклеїнові кислоти будуються з невеликих молекулярних одиниць, які зв’язані між собою міцними ковалентними зв’язками. Малі молекулярні одиниці називаються мономерами (моно означає один або поодинокі), і вони з’єднані між собою у довгі ланцюги, що називаються полімерами (полі означає багато або множинні). Кожен різний тип макромолекули, крім ліпідів, побудований з різного набору мономерів, які нагадують один одного за складом та розмірами. Ліпіди не є полімерами, оскільки вони не будуються з мономерів (одиниць зі схожим складом).