Макромолекул нь өндөр молекул жинтэй молекул юм. Түүний бүтцийг дахин дахин давтагдах холбоос хэлбэрээр үзүүлэв. Ийм нэгдлүүдийн онцлог, амьд биетийн амьдралд ямар ач холбогдолтой болохыг авч үзье.
Бүтцийн онцлог
Биологийн макромолекулууд нь хэдэн зуун мянган жижиг эх материалаас үүсдэг. Амьд организмууд нь уураг, полисахарид, нуклейн хүчил гэсэн гурван үндсэн төрлийн макромолекулаар тодорхойлогддог.
Тэдний анхны мономерууд нь моносахаридууд, нуклеотидууд, амин хүчлүүд юм. Макромолекул нь эсийн массын бараг 90 хувийг эзэлдэг. Амин хүчлийн үлдэгдлүүдийн дарааллаас хамааран тодорхой уургийн молекул үүсдэг.
Өндөр молекул жинтэй бодисууд нь 103 Да-аас их молийн масстай бодис юм.
Нэр томъёоны түүх
Макромолекул хэзээ үүссэн бэ? Энэ ойлголтыг 1922 онд химийн салбарт Нобелийн шагналт Херманн Штаудингер анхлан нэвтрүүлсэн.
Полимер бөмбөгийг санамсаргүй тайлахад үүссэн орооцолдсон утас шиг харж болно.ороомог өрөөнд бүхэлд нь. Энэхүү ороомог нь конформацаа системтэйгээр өөрчилдөг бөгөөд энэ нь макромолекулын орон зайн тохиргоо юм. Энэ нь Брауны хөдөлгөөний замналтай төстэй.
Ийм ороомог үүсэх нь тодорхой зайд полимер гинж чиглэлийн талаарх мэдээллийг "алддаг"-аас болдог. Өндөр молекулын нэгдлүүдийн урт нь бүтцийн фрагментийн уртаас хамаагүй урт байх тохиолдолд ороомгийн тухай ярих боломжтой.
Бөөрөнхий тохиргоо
Макромолекул гэдэг нь полимерийн эзлэхүүний хувийг нэгжтэй харьцуулж болох нягт конформац юм. Бөмбөрцөг төлөв байдал нь бие даасан полимер нэгжүүдийн харилцан үйлчлэлийн дор бие биенээ болон гадаад орчны харилцан таталцал үүсэх үед хэрэгждэг.
Макромолекулын бүтцийн хуулбар гэдэг нь ийм бүтцийн элемент болгон шингээсэн усны хэсэг юм. Энэ нь макромолекулын чийгшүүлэх хамгийн ойр орчин юм.
Уургийн молекулын шинж чанар
Уургийн макромолекулууд нь гидрофил бодис юм. Хуурай уургийг усанд уусгахад эхлээд хавдаж, дараа нь аажмаар уусмал руу шилжих нь ажиглагддаг. Хаван үүсэх үед усны молекулууд уураг руу нэвтэрч, түүний бүтцийг туйлын бүлгүүдтэй холбодог. Энэ нь полипептидийн гинжин хэлхээний нягт савлалтыг сулруулдаг. Хавдсан уургийн молекулыг нурууны уусмал гэж үздэг. Усны молекулыг шингээх үед уургийн молекулуудыг нийт массаас салгах нь ажиглагдаж,мөн татан буулгах үйл явц байна.
Гэхдээ уургийн молекул хавдах нь бүх тохиолдолд уусах шалтгаан болдоггүй. Жишээлбэл, усны молекулуудыг шингээж авсны дараа коллаген нь хавдсан хэвээр үлддэг.
Чийгийн онол
Энэ онолын дагуу өндөр молекулт нэгдлүүд нь зүгээр нэг шингээж авдаггүй, харин сөрөг цэнэгтэй амин хүчлүүдийн хажуугийн радикалуудын туйл хэсгүүдтэй усны молекулуудыг электростатикаар холбодог ба эерэг цэнэгтэй үндсэн амин хүчлүүдтэй.
Хэсэгчилсэн усжуулсан ус нь усны молекулуудтай устөрөгчийн холбоо үүсгэдэг пептидийн бүлгүүдээр холбогддог.
Жишээ нь, туйлшралгүй хажуугийн бүлэгтэй полипептидүүд хавагнадаг. Пептидийн бүлгүүдтэй холбогдох үед энэ нь полипептидийн гинжийг түлхэж өгдөг. Гинжин хоорондын гүүр байгаа нь уургийн молекулуудыг бүрэн салгаж, уусмал хэлбэрт оруулахыг зөвшөөрдөггүй.
Халах үед макромолекулуудын бүтэц устаж, улмаар полипептидийн гинж тасарч, сул болдог.
Желатины онцлог
Желатины химийн найрлага нь коллагентай төстэй, устай хамт наалдамхай шингэн үүсгэдэг. Желатины нэг онцлог шинж чанар нь гельлэх чадвар юм.
Эдгээр төрлийн молекулуудыг цус тогтоогч болон сийвэн орлуулах бодис болгон ашигладаг. Желатины гель үүсгэх чадварыг эмийн үйлдвэрт капсул үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Уусах чадвармакромолекулууд
Эдгээр төрлийн молекулууд усанд уусах чадвар нь өөр. Энэ нь амин хүчлийн найрлагаар тодорхойлогддог. Бүтэцэд туйлын амин хүчлүүд байгаа үед усанд уусах чадвар мэдэгдэхүйц нэмэгддэг.
Мөн энэ шинж чанарт макромолекулын зохион байгуулалтын онцлог нөлөөлдөг. Бөмбөрцөг уургууд нь фибрилляр макромолекулуудаас илүү уусах чадвартай байдаг. Олон тооны туршилтуудын явцад уусгах нь ашигласан уусгагчийн шинж чанараас хамааралтай болохыг тогтоосон.
Уургийн молекул бүрийн үндсэн бүтэц өөр өөр байдаг нь уургийн бие даасан шинж чанарыг өгдөг. Полипептидийн гинж хоорондын хөндлөн холбоос байгаа нь уусах чадварыг бууруулдаг.
Уургийн молекулын анхдагч бүтэц нь пептидийн (амид) бондын нөлөөгөөр үүсдэг ба түүнийг устгах үед уургийн денатураци үүсдэг.
Давслах
Уургийн молекулын уусах чадварыг нэмэгдүүлэхийн тулд төвийг сахисан давсны уусмалыг ашигладаг. Жишээлбэл, ижил төстэй аргаар уургийн сонгомол тунадасжилтыг хийж, тэдгээрийн фракцийг хийж болно. Үүссэн молекулуудын тоо нь хольцын анхны найрлагаас хамаарна.
Давсалж гаргаж авдаг уургийн онцлог нь давсыг бүрэн зайлуулсны дараа биологийн шинж чанараа хадгалан үлдэх явдал юм.
Үйл явцын мөн чанар нь макромолекулын тогтвортой байдлыг хангадаг усжуулсан уургийн бүрхүүлийн давсыг анион, катионоор зайлуулах явдал юм. Сульфатыг хэрэглэх үед уургийн молекулуудын хамгийн их тоог давсалж гаргадаг. Энэ аргыг уургийн макромолекулуудыг цэвэршүүлэх, салгахад ашигладаг, учир нь тэдгээр нь үндсэндээ байдагцэнэгийн хэмжээ, чийгшүүлэх бүрхүүлийн параметрүүдээр ялгаатай. Уураг бүр өөрийн давслах бүстэй байдаг бөгөөд үүний тулд та өгөгдсөн концентрацийн давсыг сонгох хэрэгтэй.
Амин хүчил
Одоогоор уургийн молекулуудын нэг хэсэг болох хоёр зуу орчим амин хүчлийг мэддэг. Бүтэцээс хамааран тэдгээрийг хоёр бүлэгт хуваадаг:
- макромолекулуудын нэг хэсэг болох уураг үүсгэгч;
- уураг үүсгэдэггүй, уураг үүсэхэд идэвхтэй оролцдоггүй.
Эрдэмтэд амьтан, ургамлын гаралтай олон уургийн молекул дахь амин хүчлүүдийн дарааллыг тайлж чаджээ. Уургийн молекулуудын найрлагад ихэвчлэн олддог амин хүчлүүдийн дотроос бид серин, глицин, лейцин, аланиныг тэмдэглэж байна. Байгалийн биополимер бүр өөрийн гэсэн амин хүчлийн найрлагатай байдаг. Жишээлбэл, протаминууд нь аргининыг 85 орчим хувьтай байдаг ч хүчиллэг, мөчлөгт амин хүчлийг агуулдаггүй. Фиброин нь байгалийн торгоны уургийн молекул бөгөөд гликиний тал орчим хувийг агуулдаг. Коллаген нь бусад уургийн макромолекулуудад байдаггүй гидроксипролин, гидроксилизин зэрэг ховор амин хүчлийг агуулдаг.
Амин хүчлийн найрлага нь зөвхөн амин хүчлүүдийн шинж чанараас гадна уургийн макромолекулуудын үүрэг, зориулалтаар тодорхойлогддог. Тэдний дарааллыг генетикийн кодоор тодорхойлно.
Биополимеруудын бүтцийн зохион байгуулалтын түвшин
Анхан, хоёрдогч, гуравдагч, мөн дөрөвдөгч гэсэн дөрвөн түвшинтэй. Бүтэц бүронцлог шинж чанарууд байдаг.
Уургийн молекулуудын анхдагч бүтэц нь пептидийн бондоор холбогдсон амин хүчлийн үлдэгдлүүдийн шугаман полипептидийн гинж юм.
Энэ бүтэц нь нэг амин хүчлийн карбоксил бүлэг болон өөр молекулын амин бүлэг хоорондын пептидийн ковалент холбоог агуулдаг тул хамгийн тогтвортой бүтэц юм.
Хоёрдогч бүтэц нь полипептидийн гинжийг спираль хэлбэрээр устөрөгчийн бондын тусламжтайгаар давхарлан байрлуулах явдал юм.
Гуравдагч төрлийн биополимерийг полипептидийн орон зайн савлагаатайгаар олж авдаг. Эдгээр нь гуравдагч бүтцийн спираль болон давхаргат атираат хэлбэрийг хуваадаг.
Бөөрөнхий уургууд нь зууван хэлбэртэй байдаг бол фибрилляр молекулууд сунасан хэлбэртэй байдаг.
Хэрэв макромолекул нь зөвхөн нэг полипептидийн гинж агуулсан бол уураг нь зөвхөн гуравдагч бүтэцтэй байна. Жишээлбэл, энэ нь хүчилтөрөгчийг холбоход шаардлагатай булчингийн эдийн уураг (миоглобин) юм. Зарим биополимерууд нь гуравдагч бүтэцтэй хэд хэдэн полипептидийн гинжээс бүрддэг. Энэ тохиолдолд макромолекул нь дөрөвдөгч бүтэцтэй бөгөөд хэд хэдэн бөмбөрцөгөөс бүрдсэн том бүтэцтэй байдаг. Гемоглобиныг 8 орчим хувийн гистидин агуулсан цорын ганц дөрөвдөгч уураг гэж үзэж болно. Тэр бол эритроцит дахь эсийн доторх идэвхтэй буфер бөгөөд цусны рН-ийг тогтвортой байлгах боломжийг олгодог.
Нуклейн хүчил
Эдгээр нь фрагментээр үүсгэгддэг макромолекулын нэгдлүүд юмнуклеотидууд. РНХ ба ДНХ нь бүх амьд эсүүдэд байдаг бөгөөд тэдгээр нь удамшлын мэдээллийг хадгалах, дамжуулах, хэрэгжүүлэх үүргийг гүйцэтгэдэг. Нуклеотидууд нь мономерийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Тэд тус бүр нь азотын суурь, нүүрс ус, мөн фосфорын хүчлийн үлдэгдэл агуулдаг. Судалгаанаас үзэхэд янз бүрийн амьд организмын ДНХ-д нэмэлт (нэмэлт) зарчим ажиглагдаж байна. Нуклейн хүчил нь усанд уусдаг боловч органик уусгагчид уусдаггүй. Эдгээр биополимерууд нь температурын өсөлт, хэт ягаан туяаны нөлөөгөөр устдаг.
Дүгнэлтийн оронд
Төрөл бүрийн уураг, нуклейн хүчлүүдээс гадна нүүрс ус нь макромолекул юм. Тэдний найрлага дахь полисахаридууд нь олон зуун мономеруудаас бүрддэг бөгөөд тэдгээр нь тааламжтай чихэрлэг амттай байдаг. Макромолекулуудын шаталсан бүтцийн жишээнд нийлмэл дэд нэгж бүхий уураг ба нуклейн хүчлүүдийн асар том молекулууд орно.
Жишээ нь, бөмбөрцөг уургийн молекулын орон зайн бүтэц нь амин хүчлүүдийн шаталсан олон түвшний зохион байгуулалтын үр дагавар юм. Бие даасан түвшний хооронд нягт холбоо байдаг, дээд түвшний элементүүд нь доод давхаргатай холбогддог.
Бүх биополимерууд ижил төстэй чухал үүргийг гүйцэтгэдэг. Эдгээр нь амьд эсийн барилгын материал бөгөөд удамшлын мэдээллийг хадгалах, дамжуулах үүрэгтэй. Амьд оршнол бүр тодорхой уургаар тодорхойлогддог тул биохимичид хүнд хэцүү бөгөөд хариуцлагатай даалгавартай тулгардаг бөгөөд үүнийг шийдэж, амьд организмыг тодорхой үхлээс авардаг.
