Müxtəlif kimyəvi təbiətli çoxlu sayda müxtəlif birləşmələr laboratoriyada insanları sintez etməyi bacardı. Bununla belə, təbii maddələr bütün canlı sistemlərin həyatı üçün ən vacib və əhəmiyyətli idi, var və qalacaq. Yəni, orqanizmlər daxilində minlərlə biokimyəvi reaksiyalarda iştirak edən və onların normal fəaliyyətinə cavabdeh olan molekullar.
Onların böyük əksəriyyəti "bioloji polimerlər" adlanan qrupa aiddir.
Biopolimerlərin ümumi konsepsiyası
İlk növbədə qeyd etmək lazımdır ki, bütün bu birləşmələr yüksək molekulyardır, kütləsi milyonlarla D altona çatır. Bu maddələr hüceyrə və onların strukturlarının qurulmasında həlledici rol oynayan, maddələr mübadiləsini, fotosintezi, tənəffüsü, qidalanmanı və hər hansı canlı orqanizmin bütün digər həyati funksiyalarını təmin edən heyvan və bitki polimerləridir.
Belə birləşmələrin əhəmiyyətini çox qiymətləndirmək çətindir. Biopolimerlər canlı orqanizmlərdə əmələ gələn və planetimizdəki bütün həyatın əsasını təşkil edən təbii mənşəli təbii maddələrdir. Onlarla konkret hansı əlaqələr varaid?
Hüceyrə biopolimerləri
Onların çoxu var. Beləliklə, əsas biopolimerlər aşağıdakılardır:
- proteinlər;
- polisaxaridlər;
- nuklein turşuları (DNT və RNT).
Buraya onlara əlavə olaraq, artıq sadalananların birləşməsindən əmələ gələn bir çox qarışıq polimerlər də daxildir. Məsələn, lipoproteinlər, lipopolisaxaridlər, qlikoproteinlər və başqaları.
Ümumi Xüsusiyyətlər
Bütün hesab edilən molekullara xas olan bir neçə xüsusiyyət var. Məsələn, biopolimerlərin aşağıdakı ümumi xüsusiyyətləri:
- kimyəvi quruluşda budaqları olan nəhəng makrozəncirlərin əmələ gəlməsi səbəbindən böyük molekulyar çəki;
- makromolekullardakı bağların növləri (hidrogen, ion qarşılıqlı təsirləri, elektrostatik cazibə, disulfid körpüləri, peptid bağları və s.);
- hər zəncirin struktur vahidi monomer halqadır;
- stereregularity və ya zəncirin strukturunda onun olmaması.
Lakin ümumilikdə bütün biopolimerlər struktur və funksiya baxımından oxşarlıqlardan daha çox fərqliliyə malikdir.
Zülallar
Zülal molekulları hər bir canlının həyatında böyük əhəmiyyətə malikdir. Belə biopolimerlər bütün biokütlənin əsasını təşkil edir. Həqiqətən, hətta Oparin-Haldane nəzəriyyəsinə görə, Yerdəki həyat zülal olan koaservat damcıdan yaranmışdır.
Bu maddələrin quruluşu strukturda ciddi nizama tabedir. Hər bir protein amin turşusu qalıqlarından ibarətdirqeyri-məhdud zəncir uzunluğunda bir-birinə qoşula bilir. Bu, xüsusi bağların - peptid bağlarının meydana gəlməsi ilə baş verir. Belə bir əlaqə dörd element arasında yaranır: karbon, oksigen, azot və hidrogen.
Zülal molekulunda həm eyni, həm də fərqli (bir neçə on minlərlə və ya daha çox) çoxlu amin turşusu qalıqları ola bilər. Ümumilikdə, bu birləşmələrdə 20 növ amin turşusu var. Lakin onların müxtəlif kombinasiyası zülalların kəmiyyət və növ baxımından çiçəklənməsinə imkan verir.
Protein biopolimerləri müxtəlif məkan konformasiyalarına malikdir. Beləliklə, hər bir nümayəndə əsas, ikincil, üçüncü və dördüncü struktur kimi mövcud ola bilər.
Onlardan ən sadə və xətti ilkindir. Bu, sadəcə olaraq bir-birinə bağlı olan bir sıra amin turşusu ardıcıllığıdır.
İkinci dərəcəli konformasiya daha mürəkkəb quruluşa malikdir, çünki zülalın ümumi makrozəncirində spiral formalaşmağa başlayır və buruqlar əmələ gəlir. Atom qrupları arasında kovalent və hidrogen qarşılıqlı təsirləri səbəbindən iki bitişik makrostruktur bir-birinə yaxındır. Zülalların ikincil strukturunun alfa və beta spirallarını ayırd edin.
Üçüncü struktur bir top halına salınmış zülalın tək makromolekuludur (polipeptid zənciri). Bu qlobulun içərisində çox mürəkkəb qarşılıqlı əlaqə şəbəkəsi onun kifayət qədər sabit olmasına və formasını saxlamasına imkan verir.
Dördüncü konformasiya bir neçə polipeptid zəncirindən ibarətdir, bükülmüş və bükülmüşdür.eyni zamanda öz aralarında müxtəlif növ çoxlu bağlar əmələ gətirən bir rulona çevrilir. Ən mürəkkəb qlobulyar quruluş.
Zülal molekullarının funksiyaları
- Nəqliyyat. Plazma membranını təşkil edən protein hüceyrələri tərəfindən həyata keçirilir. Onlar müəyyən molekulların keçə bildiyi ion kanalları əmələ gətirir. Həmçinin, bir çox zülallar protozoa və bakteriyaların hərəkət orqanoidlərinin bir hissəsidir, buna görə də onların hərəkətində birbaşa iştirak edirlər.
- Enerji funksiyası bu molekullar tərəfindən çox aktiv şəkildə yerinə yetirilir. Maddələr mübadiləsi prosesində bir qram protein 17,6 kJ enerji əmələ gətirir. Buna görə də, bu birləşmələri ehtiva edən bitki və heyvan mənşəli məhsulların istehlakı canlı orqanizmlər üçün çox vacibdir.
- Tikinti funksiyası zülal molekullarının əksər hüceyrə strukturlarının, hüceyrələrin, toxumaların, orqanların və s.-nin qurulmasında iştirakıdır. Demək olar ki, hər hansı bir hüceyrə əsasən bu molekullardan qurulur (sitoplazmanın sitoskeleti, plazma membranı, ribosom, mitoxondriya və digər strukturlar zülal birləşmələrinin əmələ gəlməsində iştirak edir).
- Katalitik funksiyanı kimyəvi təbiətinə görə zülallardan başqa bir şey olmayan fermentlər həyata keçirir. Fermentlər olmasaydı, orqanizmdə əksər biokimyəvi reaksiyalar mümkün olmazdı, çünki onlar canlı sistemlərdə bioloji katalizatorlardır.
- Reseptor (həmçinin siqnal) funksiyası hüceyrələrin naviqasiyasına və ətrafdakı istənilən dəyişikliyə düzgün cavab verməyə kömək edir, məsələn,mexaniki və kimyəvi.
Zülalları daha dərindən nəzərdən keçirsək, daha bir neçə ikinci dərəcəli funksiyaları qeyd edə bilərik. Bununla belə, sadalananlar əsasdır.
Nuklein turşuları
Belə biopolimerlər, istər prokaryotik, istərsə də eukaryotik olsun, hər bir hüceyrənin mühüm hissəsidir. Axı nuklein turşularına DNT (dezoksiribonuklein turşusu) və RNT (ribonuklein turşusu) molekulları daxildir ki, onların hər biri canlılar üçün çox vacib bir əlaqədir.
Kimyəvi təbiətinə görə DNT və RNT hidrogen bağları və fosfat körpüləri ilə bağlanmış nukleotidlərin ardıcıllığıdır. DNT nukleotidlərdən ibarətdir, məsələn:
- adenin;
- timin;
- guanin;
- sitozin;
- 5-karbon şəkər deoksiriboza.
RNT fərqlidir ki, timin urasillə, şəkər isə riboza ilə əvəz olunur.
DNT molekullarının xüsusi struktur təşkili sayəsində bir sıra həyati funksiyaları yerinə yetirə bilirlər. RNT də hüceyrədə böyük rol oynayır.
Belə turşuların funksiyaları
Nuklein turşuları aşağıdakı funksiyalara cavabdeh olan biopolimerlərdir:
- DNT canlı orqanizmlərin hüceyrələrində genetik məlumatın saxlanması və ötürücüsüdür. Prokaryotlarda bu molekul sitoplazmada paylanır. Eukaryotik hüceyrədə o, karyolemma ilə ayrılmış nüvənin içərisində yerləşir.
- İkiqat zəncirli DNT molekulu hissələrə - xromosomun strukturunu təşkil edən genlərə bölünür. Hər kəsin genləricanlılar orqanizmin bütün əlamətlərinin şifrələndiyi xüsusi genetik kod əmələ gətirir.
- RNT üç növdür - şablon, ribosomal və nəqliyyat. Ribosomal müvafiq strukturlarda protein molekullarının sintezində və yığılmasında iştirak edir. DNT-dən oxunan matris və nəqliyyat ötürülməsi məlumatı və onun bioloji mənasını deşifrə edir.
Polisaxaridlər
Bu birləşmələr əsasən bitki polimerləridir, yəni flora nümayəndələrinin hüceyrələrində dəqiq tapılır. Onların tərkibində sellüloza olan hüceyrə divarı polisaxaridlərlə xüsusilə zəngindir.
Kimyəvi təbiətinə görə polisaxaridlər mürəkkəb karbohidratlı makromolekullardır. Onlar xətti, laylı, çarpaz bağlı konformasiyalar ola bilər. Monomerlər sadə beş, daha çox altı karbonlu şəkərlərdir - riboza, qlükoza, fruktoza. Hüceyrələrin bir hissəsi olduqları üçün canlılar üçün böyük əhəmiyyətə malikdirlər, bitkilər üçün ehtiyat qidadırlar, böyük miqdarda enerjinin ayrılması ilə parçalanırlar.
Müxtəlif nümayəndələrin mənası
Nişasta, sellüloza, inulin, glikogen, xitin və başqaları kimi bioloji polimerlər çox vacibdir. Onlar canlı orqanizmlərin mühüm enerji mənbələridir.
Beləliklə, sellüloza bitkilərin, bəzi bakteriyaların hüceyrə divarının vacib komponentidir. Güc, müəyyən forma verir. Sənayedə insan kağız, qiymətli asetat lifləri əldə etmək üçün istifadə olunur.
Nişasta ehtiyat bitki qidasıdır,bu da insanlar və heyvanlar üçün qiymətli qida məhsuludur.
Qlikogen və ya heyvan yağı heyvanlar və insanlar üçün ehtiyat qidadır. İstilik izolyasiyası, enerji mənbəyi, mexaniki qorunma funksiyalarını yerinə yetirir.
Canlılarda qarışıq biopolimerlər
Nəzərdən keçirdiklərimizə əlavə olaraq, makromolekulyar birləşmələrin müxtəlif kombinasiyaları mövcuddur. Belə biopolimerlər zülalların və lipidlərin (lipoproteinlər) və ya polisaxaridlərin və zülalların (qlikoproteinlər) mürəkkəb qarışıq strukturlarıdır. Lipidlərin və polisaxaridlərin (lipopolisaxaridlər) birləşməsi də mümkündür.
Bu biopolimerlərin hər biri canlılarda bir sıra mühüm funksiyaları yerinə yetirən bir çox növə malikdir: nəqliyyat, siqnal, reseptor, tənzimləyici, fermentativ, tikinti və bir çox başqaları. Onların quruluşu kimyəvi cəhətdən çox mürəkkəbdir və bütün nümayəndələr üçün deşifr edilməkdən uzaqdır, buna görə də funksiyalar tam müəyyən edilməmişdir. Bu gün yalnız ən çox yayılmışları məlumdur, lakin əhəmiyyətli bir hissəsi insan biliklərinin hüdudlarından kənarda qalır.
