Una gran cantidad de diversos compuestos de diversa naturaleza química lograron sintetizar personas en el laboratorio. Sin embargo, de todos modos, las sustancias naturales fueron, son y seguirán siendo las más importantes y significativas para la vida de todos los sistemas vivos. Es decir, aquellas moléculas que intervienen en miles de reacciones bioquímicas dentro de los organismos y son las responsables de su normal funcionamiento.
La gran mayoría de ellos pertenecen al grupo denominado "polímeros biológicos".
Concepto general de biopolímeros
En primer lugar, debe decirse que todos estos compuestos son de alto peso molecular, con una masa que alcanza los millones de D alton. Estas sustancias son polímeros animales y vegetales que juegan un papel decisivo en la construcción de las células y sus estructuras, asegurando el metabolismo, la fotosíntesis, la respiración, la nutrición y todas las demás funciones vitales de cualquier organismo vivo.
Es difícil sobreestimar la importancia de tales compuestos. Los biopolímeros son sustancias naturales de origen natural que se forman en los organismos vivos y son la base de toda la vida en nuestro planeta. ¿Cuáles son las conexiones específicas con ellos?pertenecen?
Biopolímeros celulares
Hay muchos de ellos. Entonces, los principales biopolímeros son los siguientes:
- proteínas;
- polisacáridos;
- ácidos nucleicos (ADN y ARN).
Además de ellos, esto también incluye muchos polímeros mixtos formados a partir de combinaciones de los ya enumerados. Por ejemplo, lipoproteínas, lipopolisacáridos, glicoproteínas y otros.
Propiedades generales
Hay varias características que son inherentes a todas las moléculas consideradas. Por ejemplo, las siguientes propiedades generales de los biopolímeros:
- gran peso molecular debido a la formación de enormes macrocadenas con ramificaciones en la estructura química;
- tipos de enlaces en macromoléculas (hidrógeno, interacciones iónicas, atracción electrostática, puentes disulfuro, enlaces peptídicos y otros);
- la unidad estructural de cada cadena es un eslabón monomérico;
- estereoregularidad o su ausencia en la estructura de la cadena.
Pero, en general, todos los biopolímeros tienen más diferencias en estructura y función que similitudes.
Proteínas
Las moléculas de proteína son de gran importancia en la vida de cualquier ser vivo. Dichos biopolímeros son la base de toda la biomasa. De hecho, incluso según la teoría de Oparin-Haldane, la vida en la Tierra se originó a partir de una gota de coacervado, que era una proteína.
La estructura de estas sustancias está sujeta a un orden estricto en la estructura. Cada proteína está formada por residuos de aminoácidos quecapaces de conectarse entre sí en longitudes de cadena ilimitadas. Esto sucede a través de la formación de enlaces especiales: enlaces peptídicos. Tal enlace se forma entre cuatro elementos: carbono, oxígeno, nitrógeno e hidrógeno.
Una molécula de proteína puede contener muchos residuos de aminoácidos, tanto iguales como diferentes (varias decenas de miles o más). En total, hay 20 variedades de aminoácidos que se encuentran en estos compuestos. Sin embargo, su combinación diversa permite que las proteínas florezcan en términos cuantitativos y de especie.
Los biopolímeros de proteínas tienen diferentes conformaciones espaciales. Así, cada representante puede existir como estructura primaria, secundaria, terciaria o cuaternaria.
El más simple y lineal de ellos es el principal. Es simplemente una serie de secuencias de aminoácidos conectadas entre sí.
La conformación secundaria tiene una estructura más compleja, ya que la macrocadena general de la proteína comienza a girar en espiral, formando espirales. Dos macroestructuras adyacentes se mantienen cerca una de la otra debido a las interacciones covalentes y de hidrógeno entre los grupos de sus átomos. Distinguir entre hélices alfa y beta de la estructura secundaria de las proteínas.
La estructura terciaria es una sola macromolécula (cadena polipeptídica) de una proteína enrollada en una bola. Una red muy compleja de interacciones dentro de este glóbulo le permite ser bastante estable y mantener su forma.
Conformación cuaternaria - pocas cadenas polipeptídicas, enrolladas y torcidasen una bobina, que al mismo tiempo también forman enlaces múltiples de varios tipos entre sí. La estructura globular más compleja.
Funciones de las moléculas de proteína
- Transporte. Lo llevan a cabo las células proteicas que forman la membrana plasmática. Forman canales iónicos a través de los cuales ciertas moléculas pueden pasar. Además, muchas proteínas forman parte de los orgánulos del movimiento de protozoos y bacterias, por lo que están directamente involucradas en su movimiento.
- La función energética la realizan estas moléculas de forma muy activa. Un gramo de proteína en el proceso de metabolismo forma 17,6 kJ de energía. Por lo tanto, el consumo de productos vegetales y animales que contengan estos compuestos es vital para los organismos vivos.
- La función de construcción es la participación de las moléculas de proteína en la construcción de la mayoría de las estructuras celulares, las propias células, tejidos, órganos, etc. Prácticamente cualquier célula se construye básicamente a partir de estas moléculas (el citoesqueleto del citoplasma, la membrana plasmática, los ribosomas, las mitocondrias y otras estructuras participan en la formación de compuestos proteicos).
- La función catalítica la llevan a cabo las enzimas, que por su naturaleza química no son más que proteínas. Sin las enzimas, la mayoría de las reacciones bioquímicas del cuerpo serían imposibles, ya que son catalizadores biológicos en los sistemas vivos.
- La función de receptor (también de señalización) ayuda a las células a navegar y responder correctamente a cualquier cambio en el entorno, comomecánica y química.
Si consideramos las proteínas con más profundidad, podemos destacar algunas funciones secundarias más. Sin embargo, los enumerados son los principales.
Ácidos nucleicos
Estos biopolímeros son una parte importante de todas las células, ya sean procariotas o eucariotas. De hecho, los ácidos nucleicos incluyen moléculas de ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico), cada una de las cuales es un eslabón muy importante para los seres vivos.
Por su naturaleza química, el ADN y el ARN son secuencias de nucleótidos conectados por enlaces de hidrógeno y puentes de fosfato. El ADN está compuesto de nucleótidos como:
- adenina;
- timina;
- guanina;
- citosina;
- desoxirribosa de azúcar de 5 carbonos.
El ARN es diferente en que la timina se reemplaza por uracilo y el azúcar por ribosa.
Debido a la organización estructural especial, las moléculas de ADN pueden realizar una serie de funciones vitales. El ARN también juega un papel importante en la célula.
Funciones de tales ácidos
Los ácidos nucleicos son biopolímeros responsables de las siguientes funciones:
- El ADN es el almacén y transmisor de la información genética en las células de los organismos vivos. En procariotas, esta molécula se distribuye en el citoplasma. En una célula eucariota, se encuentra dentro del núcleo, separado por un cariolema.
- La molécula de ADN de doble cadena se divide en secciones: genes que componen la estructura del cromosoma. Los genes de todoslas criaturas forman un código genético especial en el que se codifican todos los signos del organismo.
- ARN es de tres tipos: molde, ribosómico y de transporte. Ribosomal participa en la síntesis y ensamblaje de moléculas de proteína en las estructuras correspondientes. La información de transferencia de matriz y transporte se lee del ADN y descifra su significado biológico.
El
Polisacáridos
Estos compuestos son predominantemente polímeros vegetales, es decir, se encuentran precisamente en las células de los representantes de la flora. Su pared celular, que contiene celulosa, es especialmente rica en polisacáridos.
Por su naturaleza química, los polisacáridos son macromoléculas de carbohidratos complejos. Pueden ser conformaciones lineales, en capas, reticuladas. Los monómeros son azúcares simples de cinco, más a menudo de seis carbonos: ribosa, glucosa, fructosa. Son de gran importancia para los seres vivos, ya que forman parte de las células, son un nutriente de reserva para las plantas, se descomponen con liberación de gran cantidad de energía.
Significado de varios representantes
Los polímeros biológicos como el almidón, la celulosa, la inulina, el glucógeno, la quitina y otros son muy importantes. Son las fuentes importantes de energía en los organismos vivos.
Entonces, la celulosa es un componente esencial de la pared celular de las plantas, algunas bacterias. Da fuerza, una cierta forma. En la industria, se utiliza al hombre para obtener papel, valiosas fibras de acetato.
El almidón es un nutriente vegetal de reserva,que también es un producto alimenticio valioso para humanos y animales.
El glucógeno, o grasa animal, es un nutriente de reserva para animales y humanos. Realiza las funciones de aislamiento térmico, fuente de energía, protección mecánica.
Biopolímeros mixtos en seres vivos
Además de las que hemos considerado, existen varias combinaciones de compuestos macromoleculares. Dichos biopolímeros son estructuras mixtas complejas de proteínas y lípidos (lipoproteínas) o polisacáridos y proteínas (glucoproteínas). También es posible una combinación de lípidos y polisacáridos (lipopolisacáridos).
Cada uno de estos biopolímeros tiene muchas variedades que realizan una serie de funciones importantes en los seres vivos: transporte, señalización, receptor, regulador, enzimático, constructor y muchas otras. Su estructura es químicamente muy compleja y está lejos de ser descifrada para todos los representantes, por lo tanto, las funciones no están completamente definidas. Hoy en día, solo se conocen los más comunes, pero una parte significativa permanece más allá de los límites del conocimiento humano.
