Төрөл бүрийн химийн шинж чанартай асар олон тооны янз бүрийн нэгдлүүдийг лабораторид хүмүүсийг нэгтгэж чадсан. Гэсэн хэдий ч байгалийн бодисууд нь бүх амьд тогтолцооны амьдралд хамгийн чухал, чухал ач холбогдолтой байсан, одоо ч хэвээр байх болно. Энэ нь организм доторх олон мянган биохимийн урвалд оролцдог молекулууд бөгөөд тэдгээрийн хэвийн үйл ажиллагааг хариуцдаг.
Тэдгээрийн дийлэнх нь "биологийн полимер" гэж нэрлэгддэг бүлэгт багтдаг.
Биополимерын ерөнхий ойлголт
Юуны өмнө эдгээр бүх нэгдлүүд нь өндөр молекултай, олон сая Далтонд хүрдэг масстай гэдгийг хэлэх хэрэгтэй. Эдгээр бодисууд нь эс, тэдгээрийн бүтцийг бий болгох, бодисын солилцоо, фотосинтез, амьсгал, хоол тэжээл болон аливаа амьд организмын бусад бүх чухал үйл ажиллагааг хангахад шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэдэг амьтан, ургамлын полимерүүд юм.
Ийм нэгдлүүдийн ач холбогдлыг хэт үнэлэхэд хэцүү байдаг. Биополимерууд нь амьд организмд үүсдэг байгалийн гаралтай байгалийн бодис бөгөөд манай гараг дээрх бүх амьдралын үндэс болдог. Тэдэнтэй ямар холбоотой тодорхой холбоо байдагхарьяалагдах уу?
Эсийн биополимер
Тэд олон бий. Тиймээс үндсэн биополимерууд нь дараах байдалтай байна:
- уураг;
- полисахарид;
- нуклейн хүчил (ДНХ ба РНХ).
Тэдгээрээс гадна аль хэдийн жагсаасан полимеруудын нэгдлээс үүссэн олон холимог полимерууд үүнд мөн хамаарна. Жишээлбэл, липопротейн, липополисахарид, гликопротейн болон бусад.
Ерөнхий шинж чанарууд
Бүх молекулуудад байдаг хэд хэдэн онцлог шинж чанарууд байдаг. Жишээлбэл, биополимеруудын дараах ерөнхий шинж чанарууд:
- химийн бүтцэд салаалсан асар том макро гинж үүссэний улмаас том молекул жинтэй;
- макромолекул дахь бондын төрлүүд (устөрөгч, ионы харилцан үйлчлэл, электростатик таталцал, дисульфидын гүүр, пептидийн холбоо болон бусад);
- гинж бүрийн бүтцийн нэгж нь мономер холбоос юм;
- гинжин хэлхээний бүтцэд хэвийн бус байдал эсвэл байхгүй байх.
Гэхдээ ерөнхийдөө бүх биополимерууд ижил төстэй байдлаасаа илүү бүтэц, үйл ажиллагааны хувьд ялгаатай хэвээр байна.
Уураг
Уургийн молекулууд нь аливаа амьд биетийн амьдралд маш чухал үүрэгтэй. Ийм биополимерууд нь бүх биомассын үндэс суурь болдог. Үнэхээр ч Опарин-Халданы онолын дагуу дэлхий дээрх амьдрал уураг болох коацерват дусалаас үүссэн.
Эдгээр бодисын бүтэц нь бүтэц дэх хатуу дарааллаар явагддаг. Уураг бүр нь амин хүчлийн үлдэгдэлээс бүрддэгхязгааргүй урттай гинжээр бие биетэйгээ холбогдох боломжтой. Энэ нь тусгай холбоо - пептидийн холбоо үүсэх замаар явагддаг. Ийм холбоо нь нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгч, азот, устөрөгч гэсэн дөрвөн элементийн хооронд үүсдэг.
Уургийн молекул нь ижил ба өөр (хэдэн арван мянга ба түүнээс дээш) олон тооны амин хүчлийн үлдэгдэл агуулж болно. Эдгээр нэгдлүүдэд нийтдээ 20 төрлийн амин хүчлүүд байдаг. Гэсэн хэдий ч тэдгээрийн олон янзын хослол нь уурагуудыг тоо хэмжээ болон зүйлийн хувьд цэцэглэн хөгжүүлэх боломжийг олгодог.
Уургийн биополимерууд өөр өөр орон зайн бүтэцтэй байдаг. Тиймээс төлөөлөгч бүр анхдагч, хоёрдогч, гуравдагч, дөрөвдөгч бүтэцтэй байж болно.
Тэдгээрийн хамгийн энгийн бөгөөд шугаман нь анхдагч юм. Энэ нь зүгээр л бие биетэйгээ холбогдсон амин хүчлийн дараалал юм.
Уургийн нийт макро гинж нь эргэлдэж, ороомог үүсгэж эхэлдэг тул хоёрдогч хэлбэр нь илүү төвөгтэй бүтэцтэй байдаг. Хоёр зэргэлдээх макро бүтэц нь атомын бүлгүүдийн хоорондын ковалент ба устөрөгчийн харилцан үйлчлэлийн улмаас бие биенийхээ ойролцоо байрладаг. Уургийн хоёрдогч бүтцийн альфа ба бета спиральуудыг ялгах.
Гуравдагч бүтэц нь бөмбөлөгт өнхрүүлсэн уургийн нэг макромолекул (полипептидийн гинж) юм. Энэ бөмбөрцөг доторх харилцан үйлчлэлийн маш нарийн төвөгтэй сүлжээ нь түүнийг нэлээд тогтвортой, хэлбэрээ хадгалах боломжийг олгодог.
Дөрөвдөгч хэлбэр - ороомог болон мушгирсан цөөн хэдэн полипептидийн гинжороомог болгон хувиргадаг бөгөөд энэ нь нэгэн зэрэг өөр хоорондоо янз бүрийн төрлийн олон холбоос үүсгэдэг. Хамгийн төвөгтэй бөмбөрцөг хэлбэртэй бүтэц.
Уургийн молекулын үүрэг
- Тээвэр. Үүнийг плазмын мембраныг бүрдүүлдэг уургийн эсүүд гүйцэтгэдэг. Тэд тодорхой молекулууд дамжин өнгөрөх ионы суваг үүсгэдэг. Мөн олон уураг нь эгэл биетэн ба нянгийн хөдөлгөөний эрхтэний нэг хэсэг байдаг тул тэдгээрийн хөдөлгөөнд шууд оролцдог.
- Энергийн функцийг эдгээр молекулууд маш идэвхтэй гүйцэтгэдэг. Бодисын солилцооны явцад нэг грамм уураг 17.6 кЖ энерги үүсгэдэг. Иймд эдгээр нэгдлүүдийг агуулсан ургамал, амьтны гаралтай бүтээгдэхүүнийг хэрэглэх нь амьд организмд амин чухал юм.
- Барилга угсралтын үйл ажиллагаа нь ихэнх эсийн бүтэц, эс өөрөө, эд, эрхтэн гэх мэтийг бүтээхэд уургийн молекулуудын оролцоо юм. Эдгээр молекулуудаас бараг бүх эсүүд үүсдэг (цитоплазмын цитоскелетон, плазмын мембран, рибосом, митохондри болон бусад бүтэц нь уургийн нэгдэл үүсэхэд оролцдог).
- Катализаторын үйл ажиллагааг ферментүүд гүйцэтгэдэг бөгөөд эдгээр нь химийн шинж чанараараа уурагаас өөр зүйл биш юм. Ферментгүй бол бие махбод дахь биохимийн ихэнх урвалууд нь амьд систем дэх биологийн катализатор учраас боломжгүй юм.
- Рецепторын (мөн дохио өгөх) функц нь эсийг жолоодож, хүрээлэн буй орчны аливаа өөрчлөлтөд зөв хариу үйлдэл үзүүлэхэд тусалдаг.механик болон химийн.
Хэрэв бид уургуудыг илүү гүнзгий авч үзвэл нэмэлт хэд хэдэн хоёрдогч функцийг онцолж болно. Гэсэн хэдий ч жагсаасан нь гол зүйл юм.
Нуклейн хүчил
Ийм биополимерууд нь прокариот эсвэл эукариот гэлтгүй бүх эсийн чухал хэсэг юм. Үнэхээр ч нуклейн хүчилд ДНХ (дезоксирибонуклеины хүчил) болон РНХ (рибонуклеины хүчил) молекулууд ордог бөгөөд тэдгээр нь тус бүр нь амьд биетүүдэд маш чухал холбоос болдог.
Химийн шинж чанараараа ДНХ ба РНХ нь устөрөгчийн холбоо болон фосфатын гүүрээр холбогдсон нуклеотидын дараалал юм. ДНХ нь нуклеотидуудаас тогтдог:
- аденин;
- тимин;
- гуанин;
- цитозин;
- 5-нүүрстөрөгчийн сахар дезоксирибоз.
РНХ нь тиминийг урацил, элсэн чихрийг рибозоор сольдогоороо ялгаатай.
ДНХ-ийн тусгай бүтцийн зохион байгуулалтаас шалтгаалан молекулууд нь хэд хэдэн амин чухал үүргийг гүйцэтгэх чадвартай байдаг. РНХ мөн эсэд том үүрэг гүйцэтгэдэг.
Ийм хүчлийн үүрэг
Нуклейн хүчлүүд нь дараах үүргийг хариуцдаг биополимерууд юм:
- ДНХ нь амьд организмын эсэд удамшлын мэдээллийг хадгалж, дамжуулагч юм. Прокариотуудад энэ молекул нь цитоплазмд тархсан байдаг. Эукариот эсэд энэ нь кариолеммагаар тусгаарлагдсан цөм дотор байрладаг.
- Хос хэлхээтэй ДНХ молекул нь хромосомын бүтцийг бүрдүүлдэг генүүдэд хуваагддаг. Хүн бүрийн генАмьтад организмын бүх шинж тэмдгийг шифрлэсэн тусгай генетик кодыг бүрдүүлдэг.
- РНХ нь загвар, рибосом, тээвэрлэлт гэсэн гурван төрөлтэй. Рибосомал нь холбогдох бүтцэд уургийн молекулуудыг нэгтгэх, нэгтгэхэд оролцдог. Матриц болон тээвэрлэлтийн мэдээллийг ДНХ-ээс уншиж, биологийн утгыг нь тайлдаг.
Полисахарид
Эдгээр нэгдлүүд нь голчлон ургамлын полимерууд бөгөөд өөрөөр хэлбэл ургамлын төлөөлөгчдийн эсүүдэд яг олддог. Целлюлоз агуулсан эсийн хана нь ялангуяа полисахаридаар баялаг.
Химийн шинж чанараараа полисахаридууд нь нүүрс усны нарийн төвөгтэй макромолекулууд юм. Тэдгээр нь шугаман, давхраатай, хөндлөн холбоостой байж болно. Мономерууд нь энгийн тав, ихэвчлэн зургаан нүүрстөрөгчийн сахар - рибоз, глюкоз, фруктоз юм. Эдгээр нь амьд биетийн хувьд маш чухал бөгөөд тэдгээр нь эсийн нэг хэсэг бөгөөд ургамлын нөөц тэжээл болдог, их хэмжээний энерги ялгаруулж задардаг.
Төрөл бүрийн төлөөлөгчийн утга
Биологийн полимерууд болох цардуул, целлюлоз, инулин, гликоген, хитин зэрэг нь маш чухал. Эдгээр нь амьд организмын эрчим хүчний чухал эх үүсвэр юм.
Тиймээс целлюлоз нь зарим бактерийн ургамлын эсийн хананы чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Хүч чадал, тодорхой хэлбэрийг өгдөг. Аж үйлдвэрт хүнийг цаас, үнэ цэнэтэй ацетат утас авахад ашигладаг.
Цардуул нь ургамлын нөөц тэжээл,хүн амьтанд бас үнэ цэнэтэй хүнсний бүтээгдэхүүн юм.
Гликоген буюу амьтны өөх тос нь амьтан, хүний нөөц тэжээл юм. Дулаан тусгаарлах, эрчим хүчний эх үүсвэр, механик хамгаалалт зэрэг үүргийг гүйцэтгэдэг.
Амьд биет дэх холимог биополимерууд
Бидний авч үзсэн зүйлсээс гадна макромолекулын нэгдлүүдийн янз бүрийн хослолууд байдаг. Ийм биополимерууд нь уураг ба липидийн (липопротейн) эсвэл полисахарид ба уургийн (гликопротейн) цогц холимог бүтэц юм. Мөн липид ба полисахарид (липополисахарид)-ийн хослол байж болно.
Эдгээр биополимер бүр нь амьд биетүүдэд тээвэрлэлт, дохиолол, рецептор, зохицуулалт, ферментийн, барилгын болон бусад олон чухал үүргийг гүйцэтгэдэг олон сорттой. Тэдний бүтэц нь химийн хувьд маш нарийн төвөгтэй бөгөөд бүх төлөөлөгчдөд тайлагдаагүй тул функцууд нь бүрэн тодорхойлогдоогүй байна. Өнөөдөр зөвхөн хамгийн түгээмэл нь л мэдэгдэж байгаа ч нэлээд хэсэг нь хүний мэдлэгийн хязгаараас давсан хэвээр байна.
