高分子。 多糖類、タンパク質、核酸

By Joseph Constance, MARviewed by Liji Thomas, MD

水、有機分子、無機イオンが細胞の構成要素である。 このうち水が最も多く、細胞の全質量のほぼ4分の3を占めている。

ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、リン酸塩、塩化物などの無機イオンは、細胞の主な構成要素であり、細胞質量の1%以下である。 しかし、有機分子は本当に新しい細胞の構成要素である。 そのような有機化合物のほとんどは、次の分子クラスのいずれかに属している：

• 炭水化物
• 脂質
• 核酸
• タンパク質

個々の細胞の中に、何千種類もの高分子、つまり有機化合物が存在する。 これらは、たとえ同じ人の細胞であっても異なる。 異なる人々の間では、そのバリエーションはより広範囲に及びます。 タンパク質、核酸、多糖類などの高分子は、アミノ酸、ヌクレオチド、単糖類などの低分子前駆体が何百も重合して形成される。

高分子間の多様性は、高分子を構成する50ほどの共通の単量体の異なる組み合わせを形成する膨大な可能性から発展している。 これらの高分子は、細胞の乾燥重量の最大90%を占めることもある。 4つの主要な有機化合物、すなわち高分子の機能と構造を理解することで、細胞の構成に関する基本的な化学を理解することができる。

炭水化物

炭水化物は体の基本的な構成材料であり栄養素である。 単糖類と多糖類がこのグループを構成している。 グルコースは、重要な細胞栄養素である単糖の一例である。 単糖は化学反応によって分解され、細胞のエネルギーを生み出すと同時に、他の構成成分の合成を開始する。 多糖類、または複合糖質は、糖が貯蔵されるときの形を表しています。 多糖類は、細胞の構造成分である。 さらに、多糖類やその他の糖類は、タンパク質の細胞内移動を含む特定の細胞認識プロセスのマーカーとして機能することもある。

脂質

脂質は疎水性分子である。 細胞膜の主要な構成要素であり、エネルギー貯蔵に非常に有効である。 細胞シグナル伝達において重要であり、エストロゲンやテストステロンの合成など、様々な生合成プロセスの起点として機能する。 一部の脂質は、細胞表面の受容体から同じ細胞や他の細胞の標的へシグナルを伝達することができる。 リン脂質は、2つの脂肪酸が極性頭部で結合したものです。 1331>

核酸

核酸は遺伝情報を保存し、伝達する。 DNAとRNAは、細胞の情報分子を代表する。 DNAはヒトをはじめとする多くの生物の遺伝物質として重要な役割を担っています。 RNAは細胞の様々な活動に関与している。 メッセンジャーRNA（mRNA）は、DNAからリボソームへ情報を伝達し、リボソームでタンパク質の合成に関与している。 さらに、リボソームRNAとトランスファーRNAがタンパク質合成に関与している。 その他のRNA分子は、タンパク質とRNAの両方を処理し、移動させる。 RNAはまた、タンパク質の合成やRNAの処理を含むような化学反応を触媒することができる。

タンパク質

タンパク質は、生物が行うほとんどの作業で重要な役割を担っている。 タンパク質は、核酸によって運ばれた遺伝情報によって指示された、細胞の仕事を遂行する。 細胞は何千ものタンパク質を抱え、細胞の構造要素として、小分子の貯蔵や輸送、細胞間のデータ伝達、感染症の発症から身体を守るなどの機能を担っている。 しかし、タンパク質は、ほとんどの化学反応を加速させる酵素としても機能しています。 このように、タンパク質はほとんどの細胞活動を導いています。

構造と機能

共有結合、極性、温度、構造、および化学反応性は、高分子の構造と機能を支配する化学要因のうちの1つです。 高分子の構造は、高分子がどのように機能し、タスクを制御するかを決定する。 タンパク質や核酸の3次元構造は、非共有結合と共有結合によって制御され、機能を発揮している。 一方、タンパク質や核酸は、代替スプライシングや塩基配列の変更、化学修飾を施すことで、構造や機能を変えることが可能である。 最終的には、高分子の構造や機能が時間の経過とともに変化し、異なる生物活性を生み出すことができるのです。

機能面では、高分子は他の分子と相互反応する際に非共有結合の相互作用を利用する。 ほとんどの生物学的機能は、このような相互作用の特異性と親和性に依存している。 高分子の構造は様々であり、時間とともに変化する。 このことは、生物学的機能性にとって非常に重要である。 小分子が高分子の内部に到達することが可能な場合がある。 高分子の構造は、生化学的および分子生物学的プロセスの安定した平衡に影響を与えることができる。

その他のリソース

• 次世代Optima AUCの立ち上げにより、タンパク質研究と高分子特性評価が進展
• 高分子操作の新しい方法
• 研究者は大規模な細胞高分子に対する閉じ込めの効果を示す大規模なコンピュータ・モデリング
• 科学者たちは、高分子に対する圧縮の物理的効果を理解するためにPCT技術を使用
• 透明なゲルは、近い将来そうなる可能性があります。 角膜切開のシールに最初で最高の選択肢

• https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9879/
• https://www.asbmb.org/education/teachingstrategies/foundationalconcepts/MacromolecularStructureFunction/
• http://www.course-notes.org/biology/outlines/chapter_5_the_structure_and_function_of_macromolecules

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