Idadi kubwa ya misombo mbalimbali ya asili mbalimbali ya kemikali iliweza kuunganisha watu katika maabara. Walakini, sawa, vitu vya asili vilikuwa, viko na vitabaki kuwa muhimu zaidi na muhimu kwa maisha ya mifumo yote hai. Yaani, zile molekuli zinazohusika katika maelfu ya athari za kibiokemikali ndani ya viumbe na huwajibika kwa utendaji wao wa kawaida.
Wengi wao ni wa kundi linaloitwa "polima za kibiolojia".
Dhana ya jumla ya biopolima
Kwanza kabisa, inafaa kusemwa kuwa misombo hii yote ni ya juu-molekuli, yenye uzito unaofikia mamilioni ya D altons. Dutu hizi ni polima za wanyama na mimea ambazo huchukua jukumu muhimu katika kujenga seli na miundo yao, kuhakikisha kimetaboliki, usanisinuru, kupumua, lishe na kazi nyingine zote muhimu za kiumbe chochote kilicho hai.
Ni vigumu kukadiria umuhimu wa misombo kama hii. Biopolima ni vitu vya asili vya asili asilia ambavyo huunda katika viumbe hai na ndio msingi wa maisha yote kwenye sayari yetu. Ni viunganisho gani maalum kwaomali?
biopolima za seli
Zipo nyingi. Kwa hivyo, biopolima kuu ni kama ifuatavyo:
- protini;
- polisakharidi;
- asidi nucleic (DNA na RNA).
Mbali nazo, hii pia inajumuisha polima nyingi mchanganyiko zinazoundwa kutokana na michanganyiko ya zile ambazo tayari zimeorodheshwa. Kwa mfano, lipoproteini, lipopolisakaridi, glycoproteini na wengine.
Mali za Jumla
Kuna vipengele kadhaa ambavyo ni asili katika molekuli zote zinazozingatiwa. Kwa mfano, sifa za jumla zifuatazo za biopolima:
- uzito mkubwa wa molekuli kutokana na kuundwa kwa minyororo mikubwa yenye matawi katika muundo wa kemikali;
- aina za dhamana katika molekuli kuu (hidrojeni, mwingiliano wa ioni, kivutio cha kielektroniki, madaraja ya disulfidi, bondi za peptidi na zingine);
- kipimo cha muundo cha kila mnyororo ni kiungo kimoja;
- stereoregularity au kutokuwepo kwake katika muundo wa mnyororo.
Lakini kwa ujumla, biopolima zote bado zina tofauti zaidi katika muundo na utendaji kuliko kufanana.
Protini
Molekuli za protini ni za umuhimu mkubwa katika maisha ya kiumbe chochote kilicho hai. Biopolima kama hizo ndio msingi wa majani yote. Hakika, hata kulingana na nadharia ya Oparin-Haldane, maisha duniani yalitokana na matone ya coacervate, ambayo yalikuwa protini.
Muundo wa dutu hizi unategemea mpangilio mkali katika muundo. Kila protini imeundwa na mabaki ya amino asidi ambayouwezo wa kuunganishwa kwa kila mmoja kwa urefu usio na kikomo wa mnyororo. Hii hutokea kwa njia ya malezi ya vifungo maalum - vifungo vya peptidi. Mshikamano kama huo huundwa kati ya elementi nne: kaboni, oksijeni, nitrojeni na hidrojeni.
Molekuli ya protini inaweza kuwa na mabaki mengi ya asidi ya amino, sawa na tofauti (makumi kadhaa ya maelfu au zaidi). Kwa jumla, kuna aina 20 za asidi ya amino zinazopatikana katika misombo hii. Hata hivyo, mchanganyiko wao mbalimbali huruhusu protini kusitawi kwa wingi na kwa spishi.
Biopolima za protini zina miunganisho tofauti ya anga. Kwa hivyo, kila mwakilishi anaweza kuwepo kama muundo wa msingi, sekondari, elimu ya juu au quaternary.
Rahisi na laini zaidi kati yao ni ile ya msingi. Ni msururu wa mfuatano wa asidi ya amino uliounganishwa.
Muundo wa pili una muundo changamano zaidi, kwani msururu wa jumla wa protini huanza kuzunguka, na kutengeneza miviringo. Miundo mikubwa miwili iliyo karibu inashikiliwa kwa karibu kwa sababu ya mwingiliano wa covalent na hidrojeni kati ya vikundi vya atomi zao. Tofautisha kati ya heli za alpha na beta za muundo wa pili wa protini.
Muundo wa elimu ya juu ni makromolekuli moja (polypeptide chain) ya protini iliyoviringishwa kwenye mpira. Mtandao changamano wa mwingiliano ndani ya globuli hii huiruhusu kuwa dhabiti kabisa na kudumisha umbo lake.
Muundo wa Quaternary - minyororo michache ya polipeptidi, iliyojikunja na kujipindandani ya coil, ambayo wakati huo huo pia huunda vifungo vingi vya aina mbalimbali kati yao wenyewe. Muundo changamano zaidi wa globula.
Jukumu za molekuli za protini
- Usafiri. Inafanywa na seli za protini zinazounda membrane ya plasma. Wanaunda njia za ioni ambazo molekuli fulani zinaweza kupita. Pia, protini nyingi ni sehemu ya organelles ya harakati ya protozoa na bakteria, kwa hiyo wanahusika moja kwa moja katika harakati zao.
- Utendaji wa nishati hutekelezwa na molekuli hizi kwa bidii sana. Gramu moja ya protini katika mchakato wa kimetaboliki huunda 17.6 kJ ya nishati. Kwa hivyo, matumizi ya mimea na bidhaa za wanyama zilizo na misombo hii ni muhimu kwa viumbe hai.
- Utendaji wa jengo ni ushiriki wa molekuli za protini katika ujenzi wa miundo mingi ya seli, seli zenyewe, tishu, viungo na kadhalika. Takriban seli yoyote kimsingi hujengwa kutokana na molekuli hizi (cytoskeleton ya saitoplazimu, utando wa plazima, ribosomu, mitochondria na miundo mingineyo hushiriki katika uundaji wa misombo ya protini).
- Utendaji wa kichocheo hufanywa na vimeng'enya, ambavyo kwa asili yake ya kemikali si chochote zaidi ya protini. Bila vimeng'enya, miitikio mingi ya kibiokemikali katika mwili isingewezekana, kwani ni vichocheo vya kibayolojia katika mifumo hai.
- Kitendakazi cha kipokezi (pia cha kuashiria) husaidia seli kusafiri na kujibu ipasavyo mabadiliko yoyote katika mazingira, kama vilemitambo na kemikali.
Ikiwa tutazingatia protini kwa kina zaidi, tunaweza kuangazia baadhi ya vipengele vingine vya utendakazi. Hata hivyo, zilizoorodheshwa ndizo kuu.
asidi nucleic
Biopolima kama hizo ni sehemu muhimu ya kila seli, iwe ya prokariyoti au yukariyoti. Hakika, asidi nucleic ni pamoja na DNA (deoxyribonucleic acid) na RNA (ribonucleic acid) molekuli, ambayo kila moja ni kiungo muhimu sana kwa viumbe hai.
Kwa asili yake ya kemikali, DNA na RNA ni mfuatano wa nyukleotidi zilizounganishwa na vifungo vya hidrojeni na madaraja ya fosfeti. DNA inaundwa na nyukleotidi kama vile:
- adenine;
- thymine;
- guanini;
- cytosine;
- 5-carbon sugar deoxyribose.
RNA ni tofauti kwa kuwa thymine inabadilishwa na uracil, na sukari kwa ribose.
Kutokana na mpangilio maalum wa kimuundo wa molekuli za DNA zinaweza kutekeleza majukumu kadhaa muhimu. RNA pia ina jukumu kubwa katika seli.
Vitendo vya asidi kama hii
Asidi ya nyuklia ni biopolima zinazowajibika kwa utendakazi zifuatazo:
- DNA ndiyo hifadhi na kisambazaji taarifa za kijeni katika seli za viumbe hai. Katika prokaryotes, molekuli hii inasambazwa kwenye cytoplasm. Katika seli ya yukariyoti, iko ndani ya kiini, ikitenganishwa na karyolemma.
- Molekuli ya DNA yenye nyuzi-mbili imegawanywa katika sehemu - jeni zinazounda muundo wa kromosomu. Jeni za kila mtuviumbe huunda msimbo maalum wa kijeni ambamo ishara zote za kiumbe hazijasimbwa.
- RNA ni ya aina tatu - kiolezo, ribosomal na usafiri. Ribosomal inashiriki katika usanisi na mkusanyiko wa molekuli za protini kwenye miundo inayolingana. Taarifa ya uhamishaji wa matrix na usafiri husomwa kutoka kwa DNA na kubainisha maana yake ya kibayolojia.
Polysaccharides
Michanganyiko hii kwa kiasi kikubwa ni polima za mimea, yaani, hupatikana haswa katika seli za wawakilishi wa mimea. Ukuta wa seli zao, ambao una selulosi, una wingi wa polysaccharides hasa.
Kwa asili yake ya kemikali, polisakaridi ni molekuli changamano za kabohaidreti. Wanaweza kuwa mstari, safu, conformations zilizounganishwa. Monomers ni rahisi tano-, mara nyingi zaidi sita-kaboni sukari - ribose, glucose, fructose. Wana umuhimu mkubwa kwa viumbe hai, kwa kuwa ni sehemu ya seli, ni virutubisho vya hifadhi kwa mimea, huvunjwa na kutolewa kwa kiasi kikubwa cha nishati.
Maana ya wawakilishi mbalimbali
Polima za kibayolojia kama vile wanga, selulosi, inulini, glycogen, chitin na nyinginezo ni muhimu sana. Ni vyanzo muhimu vya nishati katika viumbe hai.
Kwa hivyo, selulosi ni sehemu muhimu ya ukuta wa seli za mimea, baadhi ya bakteria. Inatoa nguvu, sura fulani. Katika tasnia, mwanadamu hutumiwa kupata karatasi, nyuzi za acetate zenye thamani.
Wanga ni kirutubisho cha mmea wa akiba,ambayo pia ni bidhaa muhimu ya chakula kwa binadamu na wanyama.
Glycogen, au mafuta ya wanyama, ni kirutubisho cha akiba kwa wanyama na wanadamu. Hutekeleza utendakazi wa insulation ya mafuta, chanzo cha nishati, ulinzi wa mitambo.
Mchanganyiko wa biopolima katika viumbe hai
Mbali na yale ambayo tumezingatia, kuna michanganyiko mbalimbali ya misombo ya macromolecular. Biopolymers vile ni miundo tata mchanganyiko ya protini na lipids (lipoproteins) au polysaccharides na protini (glycoproteins). Mchanganyiko wa lipids na polysaccharides (lipopolysaccharides) pia inawezekana.
Kila moja ya biopolima hizi ina aina nyingi zinazofanya idadi ya kazi muhimu katika viumbe hai: usafiri, ishara, kipokezi, udhibiti, enzymatic, jengo na wengine wengi. Muundo wao ni kemikali ngumu sana na mbali na kuelezewa kwa wawakilishi wote, kwa hiyo, kazi hazijafafanuliwa kikamilifu. Leo, zile zinazojulikana zaidi ndizo zinazojulikana, lakini sehemu kubwa imesalia nje ya mipaka ya maarifa ya mwanadamu.
