Um grande número de vários compostos de várias naturezas químicas conseguiu sintetizar pessoas em laboratório. No entanto, mesmo assim, as substâncias naturais foram, são e continuarão sendo as mais importantes e significativas para a vida de todos os sistemas vivos. Ou seja, aquelas moléculas que estão envolvidas em milhares de reações bioquímicas dentro dos organismos e são responsáveis pelo seu funcionamento normal.
A grande maioria pertence ao grupo denominado "polímeros biológicos".
Conceito geral de biopolímeros
Em primeiro lugar, deve-se dizer que todos esses compostos são altamente moleculares, tendo uma massa que atinge milhões de D altons. Essas substâncias são polímeros animais e vegetais que desempenham um papel decisivo na construção das células e suas estruturas, garantindo metabolismo, fotossíntese, respiração, nutrição e todas as outras funções vitais de qualquer organismo vivo.
É difícil superestimar a importância de tais compostos. Os biopolímeros são substâncias naturais de origem natural que se formam nos organismos vivos e são a base de toda a vida em nosso planeta. Quais são as conexões específicas com elespertence?
Biopolímeros celulares
Há muitos deles. Assim, os principais biopolímeros são os seguintes:
- proteínas;
- polissacarídeos;
- ácidos nucleicos (DNA e RNA).
Além deles, isso também inclui muitos polímeros mistos formados a partir de combinações dos já listados. Por exemplo, lipoproteínas, lipopolissacarídeos, glicoproteínas e outros.
Propriedades Gerais
Existem várias características inerentes a todas as moléculas consideradas. Por exemplo, as seguintes propriedades gerais de biopolímeros:
- grande peso molecular devido à formação de enormes macrocadeias com ramificações na estrutura química;
- tipos de ligações em macromoléculas (hidrogênio, interações iônicas, atração eletrostática, pontes dissulfeto, ligações peptídicas e outras);
- a unidade estrutural de cada cadeia é um elo monomérico;
- estereoregularidade ou sua ausência na estrutura da cadeia.
Mas, em geral, todos os biopolímeros ainda têm mais diferenças na estrutura e função do que semelhanças.
Proteínas
As moléculas de proteínas são de grande importância na vida de qualquer ser vivo. Esses biopolímeros são a base de toda biomassa. De fato, mesmo de acordo com a teoria de Oparin-Haldane, a vida na Terra se originou de uma gotícula coacervada, que era uma proteína.
A estrutura dessas substâncias está sujeita a uma ordem estrita na estrutura. Cada proteína é composta de resíduos de aminoácidos quecapazes de se conectar uns aos outros em comprimentos de cadeia ilimitados. Isso acontece através da formação de ligações especiais - ligações peptídicas. Essa ligação é formada entre quatro elementos: carbono, oxigênio, nitrogênio e hidrogênio.
Uma molécula de proteína pode conter muitos resíduos de aminoácidos, tanto iguais quanto diferentes (várias dezenas de milhares ou mais). No total, existem 20 variedades de aminoácidos encontrados nesses compostos. No entanto, sua combinação diversificada permite que as proteínas floresçam em termos quantitativos e de espécies.
Os biopolímeros de proteínas possuem diferentes conformações espaciais. Assim, cada representante pode existir como uma estrutura primária, secundária, terciária ou quaternária.
O mais simples e linear deles é o principal. É simplesmente uma série de sequências de aminoácidos conectadas umas às outras.
A conformação secundária tem uma estrutura mais complexa, pois a macrocadeia geral da proteína começa a espiralar, formando espirais. Duas macroestruturas adjacentes são mantidas próximas uma da outra devido a interações covalentes e de hidrogênio entre os grupos de seus átomos. Distinguir entre alfa e beta hélices da estrutura secundária das proteínas.
A estrutura terciária é uma única macromolécula (cadeia polipeptídica) de uma proteína enrolada em uma bola. Uma rede muito complexa de interações dentro deste glóbulo permite que ele seja bastante estável e mantenha sua forma.
Conformação quaternária - algumas cadeias polipeptídicas, enroladas e torcidasem uma bobina, que ao mesmo tempo também formam ligações múltiplas de vários tipos entre si. A estrutura globular mais complexa.
Funções das moléculas de proteínas
- Transporte. É realizado pelas células proteicas que compõem a membrana plasmática. Eles formam canais iônicos através dos quais certas moléculas são capazes de passar. Além disso, muitas proteínas fazem parte das organelas do movimento de protozoários e bactérias, portanto, estão diretamente envolvidas em seu movimento.
- A função de energia é realizada por essas moléculas de forma muito ativa. Um grama de proteína no processo de metabolismo forma 17,6 kJ de energia. Portanto, o consumo de produtos vegetais e animais que contenham esses compostos é vital para os organismos vivos.
- A função de construção é a participação de moléculas de proteína na construção da maioria das estruturas celulares, as próprias células, tecidos, órgãos e assim por diante. Quase todas as células são basicamente construídas a partir dessas moléculas (citoesqueleto do citoplasma, membrana plasmática, ribossomo, mitocôndrias e outras estruturas participam da formação de compostos proteicos).
- A função catalítica é realizada por enzimas, que por sua natureza química nada mais são do que proteínas. Sem enzimas, a maioria das reações bioquímicas no corpo seria impossível, pois são catalisadores biológicos em sistemas vivos.
- Receptor (também de sinalização) ajuda as células a navegar e responder corretamente a quaisquer mudanças no ambiente, comomecânica e química.
A função
Se considerarmos as proteínas com mais profundidade, podemos destacar algumas funções mais secundárias. No entanto, os listados são os principais.
Ácidos nucleicos
Esses biopolímeros são uma parte importante de todas as células, sejam elas procarióticas ou eucarióticas. De fato, os ácidos nucleicos incluem moléculas de DNA (ácido desoxirribonucleico) e RNA (ácido ribonucleico), cada uma das quais é um elo muito importante para os seres vivos.
Por sua natureza química, DNA e RNA são sequências de nucleotídeos conectados por pontes de hidrogênio e pontes de fosfato. O DNA é composto de nucleotídeos como:
- adenina;
- timina;
- guanina;
- citosina;
- desoxirribose de açúcar de 5 carbonos.
RNA é diferente porque a timina é substituída por uracila e o açúcar por ribose.
Devido à organização estrutural especial das moléculas de DNA são capazes de realizar uma série de funções vitais. O RNA também desempenha um grande papel na célula.
Funções de tais ácidos
Os ácidos nucleicos são biopolímeros responsáveis pelas seguintes funções:
- DNA é o armazenamento e transmissor da informação genética nas células dos organismos vivos. Nos procariontes, esta molécula é distribuída no citoplasma. Em uma célula eucariótica, está localizado dentro do núcleo, separado por um cariolema.
- A molécula de DNA de fita dupla é dividida em seções - genes que compõem a estrutura do cromossomo. Os genes de todoscriaturas formam um código genético especial no qual todos os sinais do organismo são criptografados.
- RNA é de três tipos - molde, ribossomal e transporte. O ribossomal participa da síntese e montagem de moléculas de proteínas nas estruturas correspondentes. Informações de transferência de matriz e transporte são lidas do DNA e decifram seu significado biológico.
Polissacarídeos
Esses compostos são predominantemente polímeros vegetais, ou seja, são encontrados justamente nas células de representantes da flora. Sua parede celular, que contém celulose, é especialmente rica em polissacarídeos.
Por sua natureza química, os polissacarídeos são macromoléculas de carboidratos complexos. Eles podem ser conformações lineares, em camadas, reticuladas. Os monômeros são açúcares simples de cinco, mais frequentemente seis carbonos - ribose, glicose, frutose. São de grande importância para os seres vivos, pois fazem parte das células, são um nutriente de reserva para as plantas, são decompostos com a liberação de grande quantidade de energia.
Significado de vários representantes
Polímeros biológicos como amido, celulose, inulina, glicogênio, quitina e outros são muito importantes. Eles são as importantes fontes de energia nos organismos vivos.
Então, a celulose é um componente essencial da parede celular das plantas, algumas bactérias. Dá força, uma certa forma. Na indústria, o homem é usado para obter papel, valiosas fibras de acetato.
O amido é um nutriente vegetal de reserva,que também é um valioso produto alimentar para humanos e animais.
Glicogênio, ou gordura animal, é um nutriente de reserva para animais e humanos. Desempenha as funções de isolamento térmico, fonte de energia, proteção mecânica.
Biopolímeros mistos em seres vivos
Além daqueles que consideramos, existem várias combinações de compostos macromoleculares. Esses biopolímeros são estruturas mistas complexas de proteínas e lipídios (lipoproteínas) ou polissacarídeos e proteínas (glicoproteínas). Uma combinação de lipídios e polissacarídeos (lipopolissacarídeos) também é possível.
Cada um desses biopolímeros possui muitas variedades que desempenham uma série de funções importantes nos seres vivos: transporte, sinalização, receptor, regulador, enzimático, construtor e muitas outras. Sua estrutura é quimicamente muito complexa e longe de ser decifrada para todos os representantes, portanto, as funções não estão totalmente definidas. Hoje, apenas os mais comuns são conhecidos, mas uma parte significativa permanece além dos limites do conhecimento humano.
