Sejumlah besar berbagai senyawa dari berbagai sifat kimia berhasil mensintesis orang di laboratorium. Namun, bagaimanapun juga, zat-zat alami dulu, sedang, dan akan tetap menjadi yang paling penting dan signifikan bagi kehidupan semua sistem kehidupan. Yaitu, molekul-molekul yang terlibat dalam ribuan reaksi biokimia dalam organisme dan bertanggung jawab atas fungsi normalnya.
Sebagian besar termasuk dalam kelompok yang disebut "polimer biologis".
Konsep umum biopolimer
Pertama-tama, harus dikatakan bahwa semua senyawa ini bermolekul tinggi, memiliki massa mencapai jutaan D alton. Zat ini adalah polimer hewan dan tumbuhan yang memainkan peran penting dalam membangun sel dan strukturnya, memastikan metabolisme, fotosintesis, respirasi, nutrisi, dan semua fungsi vital lainnya dari organisme hidup.
Sulit untuk melebih-lebihkan pentingnya senyawa tersebut. Biopolimer adalah zat alami yang berasal dari alam yang terbentuk dalam organisme hidup dan merupakan dasar dari semua kehidupan di planet kita. Apa hubungan khusus dengan mereka?milik?
Biopolimer sel
Ada banyak dari mereka. Jadi, biopolimer utama adalah sebagai berikut:
- protein;
- polisakarida;
- asam nukleat (DNA dan RNA).
Selain itu, ini juga mencakup banyak polimer campuran yang terbentuk dari kombinasi yang sudah terdaftar. Misalnya lipoprotein, lipopolisakarida, glikoprotein dan lain-lain.
Properti Umum
Ada beberapa fitur yang melekat pada semua molekul yang dipertimbangkan. Sebagai contoh, sifat umum biopolimer berikut:
- berat molekul besar karena pembentukan rantai makro besar dengan cabang dalam struktur kimia;
- jenis ikatan dalam makromolekul (hidrogen, interaksi ionik, tarik-menarik elektrostatik, jembatan disulfida, ikatan peptida, dan lain-lain);
- unit struktural setiap rantai adalah tautan monomer;
- stereoregularitas atau ketidakhadirannya dalam struktur rantai.
Namun secara umum, semua biopolimer masih memiliki lebih banyak perbedaan struktur dan fungsi daripada persamaan.
Protein
Molekul protein sangat penting dalam kehidupan setiap makhluk hidup. Biopolimer semacam itu adalah dasar dari semua biomassa. Memang, bahkan menurut teori Oparin-Haldane, kehidupan di Bumi berasal dari tetesan coacervate, yang merupakan protein.
Struktur zat ini tunduk pada aturan ketat dalam strukturnya. Setiap protein terdiri dari residu asam amino yangdapat terhubung satu sama lain dalam panjang rantai yang tidak terbatas. Ini terjadi melalui pembentukan ikatan khusus - ikatan peptida. Ikatan semacam itu terbentuk antara empat unsur: karbon, oksigen, nitrogen, dan hidrogen.
Sebuah molekul protein dapat mengandung banyak residu asam amino, baik yang sama maupun yang berbeda (beberapa puluh ribu atau lebih). Secara total, ada 20 jenis asam amino yang ditemukan dalam senyawa ini, namun kombinasinya yang beragam memungkinkan protein untuk berkembang biak secara kuantitatif dan spesies.
Biopolimer protein memiliki konformasi spasial yang berbeda. Dengan demikian, setiap perwakilan dapat eksis sebagai struktur primer, sekunder, tersier atau kuartener.
Yang paling sederhana dan linier adalah yang utama. Ini hanyalah serangkaian urutan asam amino yang terhubung satu sama lain.
Konformasi sekunder memiliki struktur yang lebih kompleks, karena keseluruhan rantai makro protein mulai berputar, membentuk gulungan. Dua struktur makro yang berdekatan diadakan di dekat satu sama lain karena interaksi kovalen dan hidrogen antara kelompok atom mereka. Bedakan antara heliks alfa dan beta dari struktur sekunder protein.
Struktur tersier adalah makromolekul tunggal (rantai polipeptida) dari protein yang digulung menjadi bola. Jaringan interaksi yang sangat kompleks di dalam globul ini memungkinkannya menjadi cukup stabil dan mempertahankan bentuknya.
Konformasi Kuarter - beberapa rantai polipeptida, melingkar dan terpuntirmenjadi kumparan, yang pada saat yang sama juga membentuk ikatan ganda dari berbagai jenis di antara mereka sendiri. Struktur globular paling kompleks.
Fungsi molekul protein
- Transportasi. Ini dilakukan oleh sel-sel protein yang membentuk membran plasma. Mereka membentuk saluran ion yang dapat dilalui oleh molekul tertentu. Juga, banyak protein merupakan bagian dari organel pergerakan protozoa dan bakteri, oleh karena itu mereka terlibat langsung dalam pergerakan mereka.
- Fungsi energi dilakukan oleh molekul-molekul ini dengan sangat aktif. Satu gram protein dalam proses metabolisme membentuk energi 17,6 kJ. Oleh karena itu, konsumsi produk tumbuhan dan hewan yang mengandung senyawa ini sangat penting bagi organisme hidup.
- Fungsi bangunan adalah partisipasi molekul protein dalam konstruksi sebagian besar struktur seluler, sel itu sendiri, jaringan, organ, dan sebagainya. Hampir semua sel pada dasarnya dibangun dari molekul-molekul ini (sitoskeleton sitoplasma, membran plasma, ribosom, mitokondria dan struktur lain mengambil bagian dalam pembentukan senyawa protein).
- Fungsi katalitik dilakukan oleh enzim, yang menurut sifat kimianya tidak lebih dari protein. Tanpa enzim, sebagian besar reaksi biokimia dalam tubuh tidak mungkin terjadi, karena enzim merupakan katalis biologis dalam sistem kehidupan.
- Reseptor (juga pensinyalan) membantu sel menavigasi dan merespons dengan benar setiap perubahan di lingkungan, sepertimekanik dan kimia.
Fungsi
Jika kita mempertimbangkan protein secara lebih mendalam, kita dapat menyoroti beberapa fungsi sekunder lainnya. Namun, yang terdaftar adalah yang utama.
Asam nukleat
Biopolimer tersebut merupakan bagian penting dari setiap sel, baik itu prokariotik maupun eukariotik. Memang, asam nukleat termasuk molekul DNA (asam deoksiribonukleat) dan RNA (asam ribonukleat), yang masing-masing merupakan penghubung yang sangat penting bagi makhluk hidup.
Menurut sifat kimianya, DNA dan RNA adalah urutan nukleotida yang dihubungkan oleh ikatan hidrogen dan jembatan fosfat. DNA terdiri dari nukleotida seperti:
- adenin;
- timin;
- guanin;
- sitosin;
- 5-karbon gula deoksiribosa.
RNA berbeda karena timin digantikan oleh urasil, dan gula oleh ribosa.
Karena organisasi struktural khusus, molekul DNA mampu melakukan sejumlah fungsi vital. RNA juga berperan besar dalam sel.
Fungsi asam tersebut
Asam nukleat adalah biopolimer yang bertanggung jawab atas fungsi berikut:
- DNA adalah penyimpan dan pemancar informasi genetik dalam sel organisme hidup. Pada prokariota, molekul ini didistribusikan di sitoplasma. Dalam sel eukariotik, terletak di dalam nukleus, dipisahkan oleh kariolema.
- Molekul DNA untai ganda dibagi menjadi beberapa bagian - gen yang membentuk struktur kromosom. Gen setiap orangmakhluk membentuk kode genetik khusus di mana semua tanda organisme dienkripsi.
- RNA terdiri dari tiga jenis - templat, ribosom, dan transportasi. Ribosom mengambil bagian dalam sintesis dan perakitan molekul protein pada struktur yang sesuai. Informasi transfer matriks dan transpor dibaca dari DNA dan menguraikan makna biologisnya.
Polisakarida
Senyawa ini sebagian besar merupakan polimer tumbuhan, yaitu, mereka ditemukan tepat di sel-sel perwakilan flora. Dinding selnya, yang mengandung selulosa, sangat kaya akan polisakarida.
Dengan sifat kimianya, polisakarida adalah makromolekul karbohidrat kompleks. Mereka dapat berupa konformasi linier, berlapis, dan saling terkait. Monomer sederhana lima, lebih sering gula enam karbon - ribosa, glukosa, fruktosa. Mereka sangat penting bagi makhluk hidup, karena mereka adalah bagian dari sel, mereka adalah nutrisi cadangan untuk tanaman, mereka dipecah dengan pelepasan sejumlah besar energi.
Arti berbagai perwakilan
Polimer biologis seperti pati, selulosa, inulin, glikogen, kitin dan lain-lain sangat penting. Mereka adalah sumber energi penting dalam organisme hidup.
Jadi, selulosa merupakan komponen penting dari dinding sel tanaman, beberapa bakteri. Memberi kekuatan, bentuk tertentu. Dalam industri, manusia digunakan untuk mendapatkan kertas, serat asetat yang berharga.
pati adalah nutrisi tanaman cadangan,yang juga merupakan produk makanan yang berharga bagi manusia dan hewan.
Glikogen, atau lemak hewani, adalah nutrisi cadangan bagi hewan dan manusia. Melakukan fungsi isolasi termal, sumber energi, perlindungan mekanis.
Campuran biopolimer pada makhluk hidup
Selain yang telah kita bahas, ada berbagai kombinasi senyawa makromolekul. Biopolimer tersebut adalah struktur campuran kompleks protein dan lipid (lipoprotein) atau polisakarida dan protein (glikoprotein). Kombinasi lipid dan polisakarida (lipopolisakarida) juga dimungkinkan.
Masing-masing biopolimer ini memiliki banyak varietas yang melakukan sejumlah fungsi penting pada makhluk hidup: transportasi, pensinyalan, reseptor, pengatur, enzimatik, bangunan, dan banyak lainnya. Struktur mereka secara kimiawi sangat kompleks dan jauh dari diuraikan untuk semua perwakilan, oleh karena itu, fungsinya tidak sepenuhnya ditentukan. Saat ini, hanya yang paling umum yang diketahui, tetapi sebagian besar masih berada di luar batas pengetahuan manusia.
