Macromolecule ni molekuli ambayo ina uzito wa juu wa molekuli. Muundo wake unawasilishwa kwa namna ya viungo vya kurudia mara kwa mara. Zingatia sifa za misombo kama hii, umuhimu wake kwa maisha ya viumbe hai.
Vipengele vya utunzi
Macromolecules ya kibayolojia huundwa kutoka kwa mamia ya maelfu ya nyenzo ndogo za kuanzia. Viumbe hai vina sifa ya aina tatu kuu za macromolecules: protini, polysaccharides, asidi nucleic.
Monomeri za mwanzo kwao ni monosaccharides, nyukleotidi, amino asidi. Macromolecule ni karibu asilimia 90 ya molekuli ya seli. Kutegemeana na mfuatano wa masalia ya amino asidi, molekuli maalum ya protini huundwa.
Uzito wa juu wa molekuli ni vile vitu ambavyo vina molekuli kubwa kuliko Da 103.
Historia ya neno hili
Macromolecule ilionekana lini? Dhana hii ilianzishwa na Mshindi wa Tuzo ya Nobel ya Kemia Hermann Staudinger mwaka wa 1922.
Mpira wa polima unaweza kuonekana kama uzi uliochanganyika ambao uliundwa kwa kuufungua kwa bahati mbaya.katika chumba cha coil. Coil hii inabadilisha muundo wake kwa utaratibu; huu ni usanidi wa anga wa macromolecule. Ni sawa na mwelekeo wa mwendo wa Brownian.
Kuundwa kwa coil hiyo hutokea kutokana na ukweli kwamba kwa umbali fulani mnyororo wa polima "hupoteza" habari kuhusu mwelekeo. Inawezekana kuzungumza juu ya coil katika kesi wakati misombo ya juu ya Masi ni ndefu zaidi kwa urefu kuliko urefu wa kipande cha muundo.
Mipangilio ya globular
Makromolekuli ni muundo mnene ambapo mtu anaweza kulinganisha sehemu ya ujazo ya polima na kizio. Hali ya utandawazi hugunduliwa katika hali hizo wakati, chini ya hatua ya pande zote ya vitengo vya polima kati yao wenyewe na mazingira ya nje, mvuto wa pande zote hutokea.
Mfano wa muundo wa macromolecule ni ile sehemu ya maji ambayo imepachikwa kama kipengele cha muundo kama huo. Ni mazingira ya karibu zaidi ya ujazo wa molekuli kuu.
Tabia ya molekuli ya protini
Macromolecules ya protini ni dutu haidrofili. Wakati protini kavu inafutwa ndani ya maji, mwanzoni huvimba, kisha mabadiliko ya taratibu katika suluhisho huzingatiwa. Wakati wa uvimbe, molekuli za maji hupenya ndani ya protini, hufunga muundo wake na vikundi vya polar. Hii hulegeza ufungashaji mnene wa mnyororo wa polipeptidi. Molekuli ya protini iliyovimba inachukuliwa kuwa suluhisho la nyuma. Kwa kunyonya kwa baadaye kwa molekuli za maji, mgawanyiko wa molekuli za protini kutoka kwa jumla ya molekuli huzingatiwa, na.pia kuna mchakato wa kufutwa.
Lakini uvimbe wa molekuli ya protini katika hali zote hausababishi kuyeyuka. Kwa mfano, kolajeni baada ya kufyonzwa kwa molekuli za maji husalia katika hali ya kuvimba.
Nadharia ya Hyydrate
Michanganyiko ya molekuli ya juu kulingana na nadharia hii haitangazi tu, bali hufunga molekuli za maji kwa njia ya kielektroniki na vipande vya polar vya itikadi kali ya upande wa asidi ya amino ambayo ina chaji hasi, pamoja na asidi ya amino msingi ambayo hubeba chaji chanya.
Maji yaliyotiwa hidrati kwa kiasi hufungwa na vikundi vya peptidi ambavyo huunda vifungo vya hidrojeni na molekuli za maji.
Kwa mfano, polipeptidi ambazo zina makundi yasiyo ya kando ya polar huvimba. Wakati wa kujifunga kwa vikundi vya peptidi, husukuma minyororo ya polipeptidi kando. Uwepo wa madaraja ya minyororo hairuhusu molekuli za protini kutengana kabisa, kwenda katika umbo la myeyusho.
Muundo wa macromolecules huharibiwa inapopashwa joto, hivyo kusababisha kukatika na kutolewa kwa minyororo ya polipeptidi.
Vipengele vya gelatin
Kemikali ya gelatin inafanana na kolajeni, huunda kimiminiko cha viscous na maji. Miongoni mwa sifa za tabia ya gelatin ni uwezo wake wa gel.
Aina hizi za molekuli hutumika kama mawakala wa hemostatic na plasma-badala. Uwezo wa gelatin kuunda jeli hutumika katika utengenezaji wa vidonge katika tasnia ya dawa.
Kipengele cha umumunyifumacromolecules
Aina hizi za molekuli zina umumunyifu tofauti katika maji. Imedhamiriwa na muundo wa asidi ya amino. Katika uwepo wa asidi ya amino ya polar katika muundo, uwezo wa kuyeyuka katika maji huongezeka sana.
Pia, kipengele hiki huathiriwa na upekee wa shirika la molekuli kuu. Protini za globular zina umumunyifu zaidi kuliko macromolecules ya fibrillar. Katika kipindi cha majaribio mengi, utegemezi wa kuyeyuka kwa sifa za kiyeyushi kilichotumiwa ulianzishwa.
Muundo msingi wa kila molekuli ya protini ni tofauti, ambayo huipa protini sifa binafsi. Uwepo wa viunga kati ya minyororo ya polipeptidi hupunguza umumunyifu.
Muundo msingi wa molekuli za protini huundwa kutokana na vifungo vya peptidi (amide); inapoharibiwa, ubadilikaji wa protini hutokea.
Kuweka chumvi
Ili kuongeza umumunyifu wa molekuli za protini, miyeyusho ya chumvi isiyo na rangi hutumiwa. Kwa mfano, kwa njia ile ile, unyesheaji wa kuchagua wa protini unaweza kufanywa, ugawaji wao unaweza kufanywa. Idadi inayotokana ya molekuli inategemea utunzi wa awali wa mchanganyiko.
Upekee wa protini, ambazo hupatikana kwa kuweka chumvi nje, ni uhifadhi wa sifa za kibayolojia baada ya kuondolewa kabisa kwa chumvi.
Kiini cha mchakato ni kuondolewa kwa anions na cations ya chumvi ya shell ya protini hidrati, ambayo inahakikisha uthabiti wa macromolecule. Idadi ya juu ya molekuli za protini hutiwa chumvi wakati sulfates hutumiwa. Njia hii hutumiwa kutakasa na kutenganisha macromolecules ya protini, kwa kuwa wao ni kimsingihutofautiana katika ukubwa wa malipo, vigezo vya shell ya hydration. Kila protini ina eneo lake la kuweka chumvi, yaani, kwa ajili yake unahitaji kuchagua chumvi ya mkusanyiko fulani.
Amino asidi
Kwa sasa, takriban asidi mia mbili za amino zinajulikana ambazo ni sehemu ya molekuli za protini. Kulingana na muundo, wamegawanywa katika vikundi viwili:
- proteinogenic, ambayo ni sehemu ya macromolecules;
- zisizo za protini, zisizohusika kikamilifu katika uundaji wa protini.
Wanasayansi wamefaulu kubainisha mfuatano wa amino asidi katika molekuli nyingi za protini za asili ya wanyama na mimea. Miongoni mwa asidi ya amino ambayo mara nyingi hupatikana katika muundo wa molekuli za protini, tunaona serine, glycine, leucine, alanine. Kila biopolymer ya asili ina muundo wake wa asidi ya amino. Kwa mfano, protamines zina karibu asilimia 85 ya arginine, lakini hazina asidi, asidi ya amino ya mzunguko. Fibroin ni molekuli ya protini ya hariri ya asili, ambayo ina karibu nusu ya glycine. Kolajeni ina amino asidi adimu kama vile hidroksiprolini, hidroksilisini, ambayo haipo katika molekuli nyingine kuu za protini.
Muundo wa asidi ya amino hubainishwa sio tu na sifa za amino asidi, bali pia na kazi na madhumuni ya molekuli kuu za protini. Mfuatano wao unabainishwa na kanuni za kijeni.
Viwango vya mpangilio wa miundo ya biopolima
Kuna viwango vinne: msingi, sekondari, elimu ya juu, na pia quaternary. Kila muundokuna sifa bainifu.
Muundo msingi wa molekuli za protini ni msururu wa polipeptidi ya mstari wa mabaki ya asidi ya amino iliyounganishwa na vifungo vya peptidi.
Ni muundo huu ambao ndio thabiti zaidi, kwa kuwa una vifungo vya upatanishi vya peptidi kati ya kikundi cha kaboksili cha asidi ya amino moja na kikundi cha amino cha molekuli nyingine.
Muundo wa pili unahusisha uwekaji wa msururu wa polipeptidi kwa usaidizi wa vifungo vya hidrojeni katika umbo la helikali.
Aina ya juu ya biopolymer hupatikana kwa upakiaji wa anga wa polipeptidi. Zinagawanya miundo ya ond na iliyokunjwa ya tabaka za miundo ya juu.
Protini za globular zina umbo la duaradufu, ilhali molekuli za nyuzinyuzi zina umbo refu.
Ikiwa macromolecule ina mnyororo mmoja tu wa polipeptidi, protini hiyo ina muundo wa juu pekee. Kwa mfano, ni protini ya tishu ya misuli (myoglobin) muhimu kwa kuunganisha oksijeni. Baadhi ya biopolymers hujengwa kutoka kwa minyororo kadhaa ya polypeptide, ambayo kila moja ina muundo wa juu. Katika kesi hii, macromolecule ina muundo wa quaternary, unaojumuisha globules kadhaa pamoja katika muundo mkubwa. Hemoglobin inaweza kuchukuliwa kuwa protini pekee ya quaternary ambayo ina asilimia 8 ya histidine. Ni yeye ambaye ni bafa hai ya ndani ya seli katika erithrositi, ambayo inaruhusu kudumisha thamani thabiti ya pH ya damu.
asidi nucleic
Ni misombo ya macromolecular ambayo huundwa na vipandenyukleotidi. RNA na DNA hupatikana katika seli zote zilizo hai, hufanya kazi ya kuhifadhi, kusambaza, na pia kutekeleza habari za urithi. Nucleotides hufanya kama monoma. Kila moja yao ina mabaki ya msingi wa nitrojeni, wanga, na pia asidi ya fosforasi. Uchunguzi umeonyesha kwamba kanuni ya kukamilishana (kusaidiana) inaonekana katika DNA ya viumbe hai tofauti. Asidi za nyuklia huyeyuka katika maji lakini haziyeyuki katika vimumunyisho vya kikaboni. Biopolima hizi huharibiwa na ongezeko la joto, mionzi ya urujuanimno.
Badala ya hitimisho
Mbali na protini mbalimbali na asidi nucleic, wanga ni molekuli kuu. Polysaccharides katika muundo wao wana mamia ya monomers, ambayo ina ladha ya kupendeza ya tamu. Mifano ya muundo wa daraja la molekuli kuu ni pamoja na molekuli kubwa za protini na asidi nukleiki zilizo na viini vidogo vidogo.
Kwa mfano, muundo wa anga wa molekuli ya globula ya protini ni tokeo la mpangilio wa ngazi nyingi wa amino asidi. Kuna uhusiano wa karibu kati ya viwango vya mtu binafsi, vipengele vya ngazi ya juu vimeunganishwa na tabaka za chini.
Biolojia zote hufanya kazi muhimu sawa. Ni nyenzo za ujenzi kwa seli zilizo hai, zinawajibika kwa uhifadhi na usambazaji wa habari za urithi. Kila kiumbe hai kina sifa ya protini maalum, kwa hivyo wataalamu wa biokemia wanakabiliwa na kazi ngumu na ya kuwajibika, kutatua ambayo wanaokoa viumbe hai kutokana na kifo fulani.
