Τι είναι τα βιολογικά πολυμερή;

Οι κύριες ουσίες που αποτελούν τα κύτταρα των ζωντανών όντων είναι γνωστές ως βιομόρια . Αυτά περιέχουν κυρίως άτομα άνθρακα, ένα στοιχείο ικανό να δημιουργήσει πολλαπλούς δεσμούς και να σχηματίσει, μαζί με άλλα άτομα, ισχυρές και σταθερές αλυσίδες. Τα βιομόρια θεωρούνται μακρομόρια , μεγάλα μόρια που σχηματίζουν πολυμερή , δηλαδή ουσίες που αποτελούνται από την επανάληψη απλούστερων ενώσεων, που ονομάζονται μονομερή .

Τα πιο άφθονα βιολογικά πολυμερή είναι τα λιπίδια, οι πρωτεΐνες, οι υδατάνθρακες και τα νουκλεϊκά οξέα.

λιπίδια

Τα λιπίδια, συστατικά των λιπών, των ελαίων, των κεριών και της χοληστερόλης, χαρακτηρίζονται από το ότι είναι αδιάλυτα στο νερό και αποθηκεύουν ενέργεια. Αποτελούνται από ένα μονομερές γλυκερίνης συνδεδεμένο με τρία μονομερή λιπαρών οξέων . Ο τομέας του λιπιδίου που αποτελείται από τη γλυκερίνη τείνει να έχει συγγένεια με το νερό, ενώ αυτός που περιλαμβάνει λιπαρά οξέα το απωθεί.

Ανάμεσα στα λιπίδια ξεχωρίζουν τα φωσφολιπίδια που δίνουν δομή στις κυτταρικές μεμβράνες και τα γλυκολιπίδια που αποτελούν επίσης μέρος των μεμβρανών και συμμετέχουν στην αναγνώριση ερεθισμάτων και ουσιών από τα κύτταρα.

Τα λιπίδια υφίστανται αντιδράσεις όπως οι παρακάτω.

• Λιπογένεση , κατά την οποία σχηματίζονται λιπαρά οξέα όταν τα απαιτεί το άτομο.
• Λιπόλυση ή βήτα-οξείδωση , κατά την οποία τα λιπίδια μετατρέπονται σε λιπαρά οξέα.

Πρωτεΐνες

Οι πρωτεΐνες χαρακτηρίζονται από την απόκτηση διαφόρων μορφών ανάλογα με τον τρόπο με τον οποίο οργανώνονται τα μονομερή τους, που ονομάζονται αμινοξέα . Η αλληλουχία αμινοξέων συνδέεται μέσω συνδέσεων γνωστών ως πεπτιδικοί δεσμοί . Ανάλογα με τον αριθμό των αμινοξέων που υπάρχουν στο μόριο, μπορούν να σχηματιστούν διπεπτίδια (δύο αμινοξέα), πολυπεπτίδια (περισσότερα από 10 αμινοξέα) ή πρωτεΐνες ως τέτοιες (όταν η αλυσίδα των αμινοξέων είναι αρκετά μεγάλη και σταθερή).

Αυτά τα βιολογικά πολυμερή αποτελούν ένα μεγάλο ποσοστό της μάζας των ζωντανών όντων, που σχηματίζουν τους ιστούς τους. Δρουν επίσης ως καταλύτες (ουσίες που επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις), ως ορμόνες (ουσίες που διεγείρουν ή ρυθμίζουν τη λειτουργία άλλου ιστού ή οργάνου) και αποτελούν μέρος των κυτταρικών μεμβρανών.

Οι πρωτεΐνες σχηματίζονται κατά τη διάρκεια μιας διαδικασίας κατά την οποία τα ριβοσώματα, τα κυτταρικά οργανίδια, εμπλέκονται στην ένωση των αμινοξέων. Όταν οι πρωτεΐνες διασπώνται, τα συστατικά των αμινοξέων διασπώνται. Ένα από αυτά τα συστατικά, που ονομάζεται αμινομάδα, μπορεί να αφαιρεθεί με τη μορφή διαφορετικών ουσιών γνωστών ως αζωτούχα απόβλητα. τέτοια απόβλητα αποβάλλονται από το σώμα μέσω ουσιών όπως τα ούρα.

Υδατάνθρακες

Οι υδατάνθρακες, που ονομάζονται επίσης υδατάνθρακες, υδατάνθρακες ή σάκχαρα, χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι οι δεσμοί τους αποθηκεύουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας. Τα μονομερή των υδατανθράκων είναι μονοσακχαρίτες , από τους οποίους το πιο γνωστό είναι η γλυκόζη. Οι μονοσακχαρίτες μπορούν να σχηματίσουν δισακχαρίτες όπως η σακχαρόζη, ένα φυτικό σάκχαρο και πολυσακχαρίτες , που είναι μεγάλα μόρια μονοσακχαριτών.

Ορισμένοι πολυσακχαρίτες όπως το άμυλο στα φυτά και το γλυκογόνο στα ζώα είναι αποθηκευτικές μορφές σακχάρων. Άλλα, όπως η κυτταρίνη, είναι δομικά μόρια φυτικών κυττάρων. Οι υδατάνθρακες υφίστανται αντιδράσεις όπως οι παρακάτω.

• Γλυκονεογένεση , κατά την οποία η γλυκόζη σχηματίζεται από ουσίες όπως τα αμινοξέα.
• Γλυκογονογένεση , κατά την οποία η γλυκόζη αποθηκεύεται ως γλυκογόνο στο ήπαρ.
• Γλυκόλυση , κατά την οποία η γλυκόζη διασπάται σε δύο απλά μόρια, το καθένα που ονομάζεται πυροσταφυλικό οξύ.
• Κύκλος Krebs , κατά τον οποίο κάθε μόριο πυροσταφυλικού οξέος εισέρχεται στα μιτοχόνδρια, όπου σχηματίζεται μια ένωση που ονομάζεται ακετυλ CoA. Αυτή η διαδικασία απελευθερώνει ενέργεια με τη μορφή τριφωσφορικής αδενοσίνης (ATP) και παράγει διοξείδιο του άνθρακα και νερό.
• Γλυκογονόλυση , κατά την οποία η γλυκόζη απελευθερώνεται από το γλυκογόνο.

νουκλεϊκά οξέα

Τα νουκλεϊκά οξέα είναι βιομόρια που αποτελούνται από μονάδες που ονομάζονται νουκλεοτίδια, τα οποία, με τη σειρά τους, αποτελούνται από μια αζωτούχα βάση, έναν υδατάνθρακα και μια φωσφορική ομάδα. Υπάρχουν δύο τύποι νουκλεϊκών οξέων: δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ ή DNA και ριβονουκλεϊκό οξύ ή RNA.

• Οι αζωτούχες βάσεις είναι μόρια που περιέχουν άζωτο και έχουν βασικές ιδιότητες, δηλαδή τείνουν να αποκτούν θετικά φορτισμένα άτομα υδρογόνου. Οι αζωτούχες βάσεις του DNA είναι η αδενίνη, η γουανίνη, η κυτοκίνη και η θυμίνη. αυτά του RNA είναι η αδενίνη, η γουανίνη, η κυτοκίνη και η ουρακίλη.
• Ο υδατάνθρακας κάθε νουκλεοτιδίου σε ένα νουκλεϊκό οξύ είναι μια πεντόζη. Οι πεντόζες είναι σάκχαρα που έχουν πέντε άνθρακες στη δομή τους. Η πεντόζη του DNA, που ονομάζεται δεοξυριβόζη, είναι διαφορετική από την πεντόζη του RNA, που ονομάζεται ριβόζη.
• Η φωσφορική ομάδα είναι ένα ιόν που αποτελείται από ένα άτομο φωσφόρου που περιβάλλεται από τέσσερα άτομα οξυγόνου.

Το DNA

Το DNA αποτελείται από δύο συμπληρωματικούς κλώνους νουκλεοτιδίων . Αυτές οι αλυσίδες καταλήγουν σε διπλή έλικα. Το μόριο αποτελείται από εκατομμύρια γονίδια , τμήματα DNA των οποίων η νουκλεοτιδική αλληλουχία καθορίζει τα χαρακτηριστικά ενός οργανισμού: ύψος, βάρος, χρώμα δέρματος, ομάδα αίματος, μεταξύ πολλών άλλων.

RNA

Το RNA αποτελείται από μία μόνο αλυσίδα νουκλεοτιδίων. Υπάρχουν τρεις τύποι RNA: αγγελιοφόρος (RNAm), ριβοσωμικός (RNAr) και μεταφοράς (RNAt).

• Το αγγελιοφόρο RNA κατασκευάζεται από νουκλεοτίδια που έχουν αντιγραφεί από DNA. Φέρει μια αλληλουχία τριών νουκλεοτιδίων, που ονομάζεται κωδικόνιο , η οποία, όταν ενώνεται με μια συμπληρωματική αλληλουχία που μεταφέρεται από το tRNA, επιτρέπει το σχηματισμό πρωτεϊνών.
• Το ριβοσωμικό, ή ριβοσωμικό, RNA σχετίζεται με τα ριβοσώματα, των οποίων η λειτουργία είναι ο σχηματισμός πρωτεϊνών.
• Το RNA μεταφοράς φέρει μια αλληλουχία τριών νουκλεοτιδίων, που ονομάζεται αντικωδικόνιο , το οποίο, όταν ενώνεται με το κωδικόνιο, προσθέτει διαφορετικά αμινοξέα που, όταν ενώνονται, σχηματίζουν μια νέα πρωτεΐνη.

Πηγές

Curtis, Η., Barnes, N.S., Schnek, Α., Massarini, Α. Βιολογία . 7η έκδοση. Editorial Médica Panamericana., Μπουένος Άιρες, 2013.

Zumdahl, S. Fundamentals of Chemistry. 5η έκδοση. McGraw-Hill Inter-American., Μεξικό, 2007.