Біяпалімераў - гэта ... Раслінныя палімеры

Велізарная колькасць разнастайных злучэнняў рознай хімічнай прыроды здолеў сінтэзаваць чалавек у лабараторных умовах. Аднак усё роўна самымі важнымі і значнымі для жыцця ўсіх жывых сістэм былі, ёсць і застануцца менавіта натуральныя, прыродныя рэчывы. Гэта значыць тыя малекулы, якія ўдзельнічаюць у тысячах біяхімічных рэакцый ўнутры арганізмаў і адказваюць за іх нармальнае функцыянаванне.

Пераважная большасць з іх адносіцца да групы, якая мае назву "біялагічныя палімеры".

Агульнае паняцце пра біяпалімераў

У першую чаргу варта сказаць, што ўсе гэтыя злучэнні - высокамалекулярныя, якія валодаюць масай, якая даходзіць да мільёнаў Дальтон. Дадзеныя рэчывы - жывёлы і раслінныя палімеры, якія гуляюць вызначальную ролю ў пабудове клетак і іх структур, забеспячэнні метабалізму, фотасінтэзу, дыхання, харчавання і ўсіх астатніх жыццёва важных функцый любога жывога арганізма.

Пераацаніць значэнне такіх злучэнняў складана. Біяпалімераў - гэта прыродныя рэчывы натуральнага паходжання, якія фармуюцца ў жывых арганізмах і якія з'яўляюцца асновай усяго жывога на нашай планеце. Якія ж канкрэтна злучэння да іх ставяцца?

біяпалімераў клеткі

Іх досыць шмат. Так, асноўнымі біяпалімераў з'яўляюцца наступныя:

• вавёркі;
• поліцукрыды;
• нуклеінавыя кіслоты (ДНК і РНК).

Апроч іх, сюды ж можна аднесці і многія змешаныя палімеры, якія фармуюцца з камбінацый ўжо пералічаных. Напрыклад, ліпапратэінаў, липополисахариды, глікапратэіны і іншыя.

агульныя ўласцівасці

Можна вылучыць некалькі асаблівасцяў, якія ўласцівыя ўсім разглядаемых малекулам. Напрыклад, наступныя агульныя ўласцівасці біяпалімераў:

• вялікая малекулярная маса з прычыны адукацыі велізарных макроцепей з разгалінаваннямі ў хімічнай структуры;
• тыпы сувязей у макрамалекулах (вадародныя, іённыя ўзаемадзеяння, электрастатычнае прыцягненне, дисульфидные мосцікі, Пептыдная сувязі і іншыя);
• структурная адзінка кожнай ланцугу - мономерных звяно;
• стереорегулярность або яе адсутнасць у будынку ланцуга.

Але ў цэлым ва ўсіх біяпалімераў ўсё ж больш адрозненняў у будынку і функцыях, чым падабенстваў.

вавёркі

Вялікае значэнне ў жыцці любых жывых істот маюць бялковыя малекулы. Такія біяпалімераў - гэта аснова ўсёй біямасы. Бо нават па тэорыі Опарина-Холдейна жыццё на Зямлі зарадзілася з коацерватной кропелькі, якая ўяўляла сабой бялок.

Структура дадзеных рэчываў падпарадкоўваецца строгай спарадкаванасці ў будынку. Аснову кожнага бялку складаюць амінакіслотны рэшткі, якія здольныя злучацца адзін з адным у неабмежаванай даўжыні ланцуга. Гэта адбываецца пры дапамозе фарміравання асаблівых сувязяў - пептыдных. Такая сувязь утвараецца паміж чатырма элементамі: вугляродам, кіслародам, азотам і вадародам.

У склад малекулы бялку можа ўваходзіць вельмі шмат амінакіслотных рэшткаў, як аднолькавых, так і розных (некалькі дзясяткаў тысяч і больш). Усяго разнавіднасцяў амінакіслот, якія сустракаюцца ў складзе дадзеных злучэнняў, налічваецца 20. Аднак іх разнастайнае спалучэнне дазваляе вавёрак квітнець ў колькасным і краявідным стаўленні.

Біяпалімераў бялкоў маюць розныя прасторавыя конформации. Так, кожны прадстаўнік можа існаваць у выглядзе першаснай, другаснай, троеснай або чацвярцічнай структуры.

Найбольш простая і лінейная з іх - першасная. Яна ўяўляе сабой проста шэраг амінакіслотных паслядоўнасцяў, злучаных адзін з адным.

Другасная конформация адрозніваецца больш складаным будынкам, так як агульная макроцепь бялку пачынае спирализоваться, фарміруючы віткі. Дзве побач размешчаныя макроструктуры ўтрымліваюцца адзін вакол другога за кошт кавалентных і вадародных узаемадзеянняў паміж групоўкамі іх атамаў. Адрозніваюць альфа і бэта-спіралі другаснай структуры бялкоў.

Трацічная структура ўяўляе сабой згорнутую ў клубок адну макрамалекул (полипептидную ланцуг) бялку. Вельмі складаная сетка узаемадзеянняў ўнутры дадзенай глобулы дазваляе ёй быць досыць стабільнай і трымаць прынятую форму.

Чацвярцічная конформация - гэта некалькі полипептидных ланцужкоў, згорнутых спіральна і закручаных ў клубок, якія пры гэтым яшчэ і паміж сабой ўтвараюць множныя сувязі рознага тыпу. Самая складаная глобулярная структура.

Функцыі бялковых малекул

1. Транспартная. Яе ажыццяўляюць якія ўваходзяць у склад плазматычнай мембраны клеткі-вавёркі. Менавіта яны фармуюць іённыя каналы, па якіх здольныя праходзіць тыя ці іншыя малекулы. Таксама многія вавёркі ўваходзяць у склад арганоідаў руху найпростых і бактэрый, таму прымаюць непасрэдны ўдзел у іх руху.
2. Энергетычная функцыя выконваецца дадзенымі малекуламі вельмі актыўна. Адзін грам бялку ў працэсе метабалізму ўтварае 17,6 кДж энергіі. Таму спажыванне раслінных і жывёл прадуктаў, якія змяшчаюць гэтыя злучэнні, жыццёва неабходна жывым арганізмам.
3. Будаўнічая функцыя заключаецца ва ўдзеле бялковых малекул ў пабудове большасці клеткавых структур, саміх клетак, тканін, органаў і гэтак далей. Практычна любая клетка ў аснове сваёй пабудавана з дадзеных малекул (Цыташкілет цытаплазмы, плазматычная мембрана, рыбасома, мітахондрыі і іншыя структуры прымаюць удзел у адукацыі бялковых злучэнняў).
4. Каталітычная функцыя ажыццяўляецца ферментамі, якія па сваёй хімічнай прыродзе з'яўляюцца не чым іншым, як вавёркамі. Без ферментаў было б немагчыма большасць біяхімічных рэакцый у арганізме, так як яны - біялагічныя каталізатары ў жывых сістэмах.
5. Рэцэптарнымі (таксама сігнальная) функцыя дапамагае клеткам арыентавацца і правільна рэагаваць на любыя змены навакольнага асяроддзя, як механічныя, так і хімічныя.

Калі разглядаць вавёркі больш паглыблена, то можна вылучыць яшчэ некаторыя другарадныя функцыі. Аднак пералічаныя з'яўляюцца асноўнымі.

нуклеінавыя кіслаты

Такія біяпалімераў - гэта важная частка кожнай клеткі, будзь будовы пракарыятычнай яна ці эукарыятычнай. Бо да нуклеінавых кіслот ставяцца малекулы ДНК (дэзаксірыбануклеінавая кіслаты) і РНК (рібанукляінавай кіслаты), кожная з якіх з'яўляецца вельмі важным звяном для жывых істот.

Па сваёй хімічнай прыродзе ДНК і РНК ўяўляюць сабой паслядоўнасці нуклеатыдаў, злучаных вадароднымі сувязямі і фасфатных масткамі. У склад ДНК уваходзяць такія нуклеатыдаў, як:

• аденин;
• тимин;
• Гуанінь;
• цитозин;
• пятиуглеродистый цукар дезоксирибоза.

РНК адрозніваецца тым, што тимин замяняецца на урацил, а цукар - на рыбоза.

Дзякуючы асаблівай структурнай арганізацыі малекулы ДНК здольныя выконваць шэраг жыццёва значных функцый. РНК таксама гуляе ў клетцы вялікую ролю.

Функцыі такіх кіслот

Нуклеінавыя кіслоты - біяпалімераў, якія адказваюць за наступныя функцыі:

1. ДНК з'яўляецца захавальнікам і перадатчыкам генетычнай інфармацыі ў клетках жывых арганізмаў. У пракарыёт дадзеная малекула размеркавана ў цытаплазме. У эукарыятычнай клетцы знаходзіцца ўнутры ядра, выдзеленага кариолеммой.
2. Двуцепочечная малекула ДНК падзелена на ўчасткі - гены, якія складаюць структуры храмасомы. Гены кожнага істоты фармуюць адмысловы генетычны код, у якім зашыфраваны ўсе прыкметы арганізма.
3. РНК бывае трох відаў - матрычная, рибосомальная і транспартная. Рибосомальная прымае ўдзел у сінтэзе і зборцы бялковых малекул на адпаведных структурах. Матрычная і транспартная пераносяць лічыцца з ДНК інфармацыю і расшыфроўваюць яе біялагічны сэнс.

поліцукрыды

Дадзеныя злучэння - гэта пераважна раслінныя палімеры, то ёсць якія сустракаюцца менавіта ў клетках прадстаўнікоў флоры. Асабліва багатая поліцукрыдамі іх клеткавая сценка, якая змяшчае цэлюлозу.

Па сваёй хімічнай прыродзе поліцукрыды - гэта макрамалекулы вугляводаў складанага будынка. Могуць быць лінейнымі, слаіста, пашытымі конформациями. Мономера выступаюць простыя пяці-, часцей шестиуглеродные цукру - рыбоза, глюкоза, фруктоза. Маюць вялікае значэнне для жывых істот, так як уваходзяць у склад клетак, з'яўляюцца запасным пажыўным рэчывам раслін, расшчапляюцца з вызваленнем вялікай колькасці энергіі.

Значэнне розных прадстаўнікоў

Вельмі важныя такія біялагічныя палімеры, як крухмал, цэлюлоза, інулін, глікаген, хітын і іншыя. Менавіта яны і з'яўляюцца важнымі крыніцамі энергіі ў жывых арганізмах.

Так, цэлюлоза - абавязковы кампанент клеткавай сценкі раслін, некаторых бактэрый. Надае трываласць, пэўную форму. У прамысловасці чалавекам выкарыстоўваецца для атрымання паперы, каштоўных ацетатных валокнаў.

Крухмал - запасное пажыўнае рэчыва раслін, якое з'яўляецца таксама каштоўным харчовым прадуктам для людзей і жывёл.

Глікаген, або жывёльны тлушч, - запасное пажыўнае рэчыва жывёл і чалавека. Выконвае функцыі цеплаізаляцыі, энергетычнай крыніцы, механічнай абароны.

Змешаныя біяпалімераў ў складзе жывых істот

Акрамя тых, што мы разгледзелі, існуюць і розныя спалучэння высокамалекулярных злучэнняў. Такія біяпалімераў - гэта складаныя змешаныя канструкцыі з бялкоў і ліпідаў (ліпапратэінаў) або з поліцукрыдаў і бялкоў (глікапратэіны). Таксама магчыма спалучэнне ліпідаў і поліцукрыдаў (липополисахариды).

Кожны з гэтых біяпалімераў мае мноства разнавіднасцяў, якія выконваюць ў жывых істотах шэраг важных функцый: транспартную, сігнальную, рэцэптарную, рэгуляторных, ферментатыўную, будаўнічую і многія іншыя. Структура іх хімічна вельмі складаная і далёка не для ўсіх прадстаўнікоў расшыфраваная, таму і функцыі да канца не вызначаны. На сёння вядомыя толькі самыя распаўсюджаныя, аднак значная частка застаецца за межамі чалавечых ведаў.