Turli xil kimyoviy tabiatdagi juda ko'p turli xil birikmalar laboratoriyada odamlarni sintez qilishga muvaffaq bo'ldi. Biroq, baribir, tabiiy moddalar barcha tirik tizimlar hayoti uchun eng muhim va ahamiyatli bo'lgan va shunday bo'lib qoladi. Ya'ni, organizmlardagi minglab biokimyoviy reaktsiyalarda ishtirok etadigan va ularning normal ishlashi uchun mas'ul bo'lgan molekulalar.
Ularning katta qismi "biologik polimerlar" deb nomlangan guruhga tegishli.
Biopolimerlar haqida umumiy tushuncha
Birinchi navbatda shuni aytish kerakki, bu birikmalarning barchasi yuqori molekulyar boʻlib, massasi millionlab D altonga yetadi. Bu moddalar hujayralar va ularning tuzilmalarini qurishda, metabolizm, fotosintez, nafas olish, oziqlanish va har qanday tirik organizmning boshqa barcha hayotiy funktsiyalarini ta'minlashda hal qiluvchi rol o'ynaydigan hayvon va o'simlik polimerlaridir.
Bunday birikmalarning ahamiyatini ortiqcha baholash qiyin. Biopolimerlar tirik organizmlarda hosil bo'lgan va sayyoramizdagi barcha hayotning asosi bo'lgan tabiiy kelib chiqadigan tabiiy moddalardir. Ular bilan qanday maxsus aloqalar mavjudtegishlimi?
Hujayra biopolimerlari
Ularning koʻpi bor. Shunday qilib, asosiy biopolimerlar quyidagilar:
- oqsillar;
- polisaxaridlar;
- nuklein kislotalar (DNK va RNK).
Ularga qo'shimcha ravishda, bu, shuningdek, allaqachon sanab o'tilganlarning kombinatsiyasidan hosil bo'lgan ko'plab aralash polimerlarni o'z ichiga oladi. Masalan, lipoproteinlar, lipopolisakkaridlar, glikoproteinlar va boshqalar.
Umumiy xususiyatlar
Barcha ko'rib chiqilgan molekulalarga xos bo'lgan bir qancha xususiyatlar mavjud. Masalan, biopolimerlarning quyidagi umumiy xossalari:
- kimyoviy tuzilishda shoxlari boʻlgan ulkan makrozanjirlarning hosil boʻlishi hisobiga katta molekulyar ogʻirlik;
- makromolekulalardagi bogʻlanish turlari (vodorod, ion taʼsirlari, elektrostatik tortishish, disulfid koʻprigi, peptid bogʻlari va boshqalar);
- har bir zanjirning strukturaviy birligi monomer zanjirdir;
- stereregularity yoki uning zanjir tuzilishida yo'qligi.
Ammo umuman olganda, barcha biopolimerlar oʻxshashlikdan koʻra tuzilishi va funksiyasi jihatidan koʻproq farqlarga ega.
Oqsillar
Oqsil molekulalari har qanday tirik mavjudot hayotida katta ahamiyatga ega. Bunday biopolimerlar barcha biomassaning asosidir. Haqiqatan ham, hatto Oparin-Xaldan nazariyasiga ko'ra, Yerdagi hayot oqsil bo'lgan koaservat tomchisidan kelib chiqqan.
Bu moddalarning tuzilishi strukturada qat'iy tartibga bo'ysunadi. Har bir oqsil aminokislota qoldiqlaridan iboratcheksiz zanjir uzunligida bir-biriga ulanishi mumkin. Bu maxsus bog'lanishlar - peptid aloqalarining shakllanishi orqali sodir bo'ladi. Bunday bog'lanish to'rtta element: uglerod, kislorod, azot va vodorod o'rtasida hosil bo'ladi.
Oqsil molekulasida bir xil va har xil (bir necha oʻn minglab yoki undan koʻp) koʻplab aminokislotalar qoldiqlari boʻlishi mumkin. Bu birikmalarda jami 20 xil aminokislotalar mavjud. Biroq ularning xilma-xil kombinatsiyasi oqsillarni miqdoriy va tur jihatidan gullab-yashnashiga imkon beradi.
Protein biopolimerlari turli fazoviy konformatsiyalarga ega. Shunday qilib, har bir vakil birlamchi, ikkilamchi, uchinchi yoki toʻrtlamchi tuzilma sifatida mavjud boʻlishi mumkin.
Ulardan eng oddiyi va chiziqlisi birlamchi hisoblanadi. Bu shunchaki bir-biriga bog'langan aminokislotalar ketma-ketligi.
Ikkilamchi konformatsiya murakkabroq tuzilishga ega, chunki oqsilning umumiy makrozanjiri spiral shakllana boshlaydi va bobinlar hosil qiladi. Ikki qo'shni makrostruktura ularning atomlari guruhlari orasidagi kovalent va vodorod o'zaro ta'siri tufayli bir-biriga yaqin joylashgan. Oqsillarning ikkilamchi tuzilishining alfa va beta spirallarini farqlang.
Uchlamchi tuzilish oqsilning sharga aylantirilgan yagona makromolekulasi (polipeptid zanjiri)dir. Bu globula ichidagi juda murakkab oʻzaro taʼsirlar tarmogʻi unga ancha barqaror boʻlib, shaklini saqlab qolish imkonini beradi.
To'rtlamchi konformatsiya - bir nechta polipeptid zanjirlar, o'ralgan va o'ralgang' altakga aylanadi, ular bir vaqtning o'zida turli xil turdagi bir nechta bog'lanishlarni hosil qiladi. Eng murakkab globulyar struktura.
Oqsil molekulalarining funktsiyalari
- Transport. U plazma membranasini tashkil etuvchi oqsil hujayralari tomonidan amalga oshiriladi. Ular ion kanallarini hosil qiladi, ular orqali ma'lum molekulalar o'tishi mumkin. Shuningdek, ko'plab oqsillar protozoya va bakteriyalar harakati organellalarining bir qismidir, shuning uchun ular ularning harakatida bevosita ishtirok etadilar.
- Energiya funktsiyasini bu molekulalar juda faol bajaradi. Bir gramm oqsil metabolizm jarayonida 17,6 kJ energiya hosil qiladi. Shu sababli, ushbu birikmalarni o'z ichiga olgan o'simlik va hayvonot mahsulotlarini iste'mol qilish tirik organizmlar uchun juda muhimdir.
- Qurilish funktsiyasi - bu oqsil molekulalarining aksariyat hujayra tuzilmalari, hujayralarning o'zlari, to'qimalar, organlar va boshqalarni qurishda ishtirok etishi. Deyarli har qanday hujayra asosan shu molekulalardan qurilgan (sitoplazma sitoskeleti, plazma membranasi, ribosoma, mitoxondriya va boshqa tuzilmalar oqsil birikmalarini hosil qilishda ishtirok etadi).
- Katalitik funktsiyani kimyoviy tabiatiga ko'ra oqsillardan boshqa narsa bo'lmagan fermentlar bajaradi. Fermentlarsiz organizmdagi aksariyat biokimyoviy reaktsiyalar imkonsiz bo'lar edi, chunki ular tirik tizimlarda biologik katalizatorlardir.
- Retseptor (shuningdek signalizatsiya) funksiyasi hujayralarga navigatsiya qilish va atrof-muhitdagi har qanday oʻzgarishlarga toʻgʻri javob berishga yordam beradi, masalan,mexanik va kimyoviy.
Agar oqsillarni chuqurroq ko'rib chiqsak, yana bir nechta ikkinchi darajali funktsiyalarni ajratib ko'rsatishimiz mumkin. Biroq, sanab o'tilganlar asosiy hisoblanadi.
Nuklein kislotalar
Bunday biopolimerlar har bir hujayraning muhim qismidir, xoh u prokaryotik, xoh eukaryotik. Darhaqiqat, nuklein kislotalar DNK (deoksiribonuklein kislotasi) va RNK (ribonuklein kislotasi) molekulalarini o'z ichiga oladi, ularning har biri tirik mavjudotlar uchun juda muhim bo'g'indir.
Kimyoviy tabiati boʻyicha DNK va RNK vodorod bogʻlari va fosfat koʻpriklari bilan bogʻlangan nukleotidlar ketma-ketligidir. DNK nukleotidlardan iborat, masalan:
- adenin;
- timin;
- guanin;
- sitozin;
- 5-uglerodli shakar deoksiriboza.
RNK timin urasil bilan, shakar esa riboza bilan almashtirilishi bilan farq qiladi.
DNKning maxsus strukturaviy tashkil etilishi tufayli molekulalar bir qator hayotiy funktsiyalarni bajarishga qodir. RNK ham hujayrada katta rol o'ynaydi.
Bunday kislotalarning funktsiyalari
Nuklein kislotalar quyidagi funktsiyalar uchun javob beradigan biopolimerlardir:
- DNK - tirik organizmlar hujayralarida genetik ma'lumotni saqlaydigan va uzatuvchi. Prokariotlarda bu molekula sitoplazmada tarqalgan. Eukaryotik hujayrada u yadro ichida joylashgan bo'lib, karyolemma bilan ajratilgan.
- Ikki zanjirli DNK molekulasi bo'limlarga bo'linadi - xromosoma tuzilishini tashkil etuvchi genlar. Har kimning genlarimavjudotlar organizmning barcha belgilari shifrlangan maxsus genetik kodni hosil qiladi.
- RNK uch xil - shablon, ribosoma va transport. Ribosomal tegishli tuzilmalarda oqsil molekulalarini sintez qilish va yig'ishda ishtirok etadi. Matritsa va transport ma'lumotlari DNKdan o'qiladi va uning biologik ma'nosini ochadi.
Polisaxaridlar
Bu birikmalar asosan o'simlik polimerlari, ya'ni ular flora vakillarining hujayralarida aniq topilgan. Ularning tsellyulozadan iborat hujayra devori ayniqsa polisaxaridlarga boy.
Kimyoviy tabiatiga ko`ra polisaxaridlar murakkab uglevodli makromolekulalardir. Ular chiziqli, qatlamli, o'zaro bog'langan konformatsiyalar bo'lishi mumkin. Monomerlar oddiy besh, ko'pincha olti uglerodli shakar - riboza, glyukoza, fruktoza. Ular tirik mavjudotlar uchun katta ahamiyatga ega, chunki ular hujayralar tarkibiga kiradi, ular o'simliklar uchun zaxira ozuqa hisoblanadi, ular katta miqdorda energiya ajralib chiqishi bilan parchalanadi.
Turli vakillarning ma'nosi
Kraxmal, tsellyuloza, inulin, glikogen, xitin va boshqalar kabi biologik polimerlar juda muhimdir. Ular tirik organizmlar uchun muhim energiya manbalaridir.
Demak, tsellyuloza oʻsimliklar, baʼzi bakteriyalar hujayra devorining muhim tarkibiy qismi hisoblanadi. Quvvat, ma'lum bir shakl beradi. Sanoatda odam qog'oz, qimmatbaho asetat tolalarini olish uchun ishlatiladi.
Kraxmal zahiradagi o'simlik ozuqasi,odamlar va hayvonlar uchun ham qimmatli oziq-ovqat mahsulotidir.
Glikogen yoki hayvon yog'i hayvonlar va odamlar uchun zaxira ozuqa hisoblanadi. Issiqlik izolyatsiyasi, energiya manbai, mexanik himoya funktsiyalarini bajaradi.
Tirik mavjudotlardagi aralash biopolimerlar
Biz ko'rib chiqqanlardan tashqari, makromolekulyar birikmalarning turli xil birikmalari mavjud. Bunday biopolimerlar oqsillar va lipidlar (lipoproteinlar) yoki polisaxaridlar va oqsillar (glikoproteinlar) ning murakkab aralash tuzilmalaridir. Lipidlar va polisakkaridlar (lipopolisaxaridlar) birikmasi ham mumkin.
Bu biopolimerlarning har biri tirik mavjudotlarda bir qator muhim funktsiyalarni bajaradigan ko'plab navlarga ega: transport, signalizatsiya, retseptor, tartibga soluvchi, fermentativ, qurilish va boshqalar. Ularning tuzilishi kimyoviy jihatdan juda murakkab va barcha vakillar uchun shifrlashdan uzoqdir, shuning uchun funktsiyalar to'liq aniqlanmagan. Bugungi kunda faqat eng keng tarqalganlari ma'lum, ammo ularning muhim qismi insoniyat bilimi doirasidan tashqarida qolmoqda.
