Makrocząsteczki: Polisacharydy, Białka i Kwasy Nukleinowe

By Joseph Constance, MAReviewed by Dr. Liji Thomas, MD

Woda, cząsteczki organiczne i jony nieorganiczne są składnikami komórek. Woda stanowi największą frakcję z tych trzech, stanowiąc prawie trzy czwarte całkowitej masy komórki. Interakcje między różnymi składnikami komórki i jej zawartość wody jest kluczem do chemii biologicznej.

Sód, potas, magnez, wapń, fosforan i chlorek, są wśród głównych jonów nieorganicznych komórki, i stanowią nie więcej niż 1% masy komórkowej. Ale cząsteczki organiczne są naprawdę nowatorskimi składnikami komórki. Większość takich związków organicznych należy do jednej z następujących klas cząsteczek:

• Węglowodany
• Lipidy
• Kwasy nukleinowe
• Białka

Wewnątrz poszczególnych komórek istnieją tysiące różnych typów makromolekuł lub związków organicznych. Będą one różne, nawet wśród komórek tej samej osoby. Różnice są bardziej rozległe wśród różnych ludzi. Makrocząsteczki – białka, kwasy nukleinowe i polisacharydy – powstają w wyniku polimeryzacji setek ich małocząsteczkowych prekursorów – aminokwasów, nukleotydów i cukrów prostych.

Różnorodność wśród makromolekuł rozwija się z ogromnego potencjału do tworzenia różnych kombinacji 50 lub tak wspólnych monomerów, które tworzą makromolekuły. Te makrocząsteczki mogą stanowić do 90% suchej masy komórki. Możliwe jest zrozumienie podstawowej chemii składu komórki poprzez zrozumienie funkcji i struktur czterech głównych typów związków organicznych, czyli makrocząsteczek.

Węglowodany

Węglowodany są podstawowymi materiałami budowlanymi i składnikami odżywczymi organizmu. Cukry proste i polisacharydy składają się na tę grupę. Glukoza jest przykładem cukru prostego, który jest ważnym składnikiem odżywczym komórek. Rozkład cukrów prostych w wyniku reakcji chemicznej generuje energię komórkową, jak również inicjuje syntezę innych składników komórki. Polisacharydy, czyli węglowodany złożone, reprezentują formę, jaką przyjmuje cukier, gdy jest przechowywany. Polisacharydy są składnikami strukturalnymi komórki. Ponadto, polisacharydy i inne cukry mogą funkcjonować jako markery dla pewnych procesów rozpoznawania komórkowego, w tym wewnątrzkomórkowego przemieszczania się białek.

Lipidy

Lipidy są cząsteczkami hydrofobowymi. Są one bardzo wydajną formą magazynowania energii, i są głównymi składnikami błony komórkowej. Są one ważne w sygnalizacji komórkowej, funkcji jako punkt wyjścia dla różnych procesów biosyntezy, takich jak synteza estrogenów i testosteronu. Niektóre lipidy są w stanie przekazywać sygnały z receptorów na powierzchni komórek do celów w tych samych lub innych komórkach. Fosfolipidy zawierają dwa kwasy tłuszczowe połączone z polarną grupą główną. Oprócz fosfolipidów, komórki mają glikolipidy i cholesterol.

Kwasy nukleinowe

Kwasy nukleinowe przechowują i przekazują dane dziedziczne. DNA i RNA reprezentują cząsteczki informacyjne komórki. DNA odgrywa kluczową rolę jako materiał genetyczny człowieka i wielu innych gatunków. RNA bierze udział w różnych czynnościach komórkowych. Posłańczy RNA (mRNA) transportuje informacje z DNA do rybosomów, gdzie biorą one udział w syntezie białek. Ponadto, rybosomalne RNA i transferowe RNA biorą udział w syntezie białek. Inne cząsteczki RNA przetwarzają i przemieszczają zarówno białka, jak i RNA. RNA może również katalizować reakcje chemiczne, takie jak te obejmujące syntezę białek i przetwarzanie RNA.

Białka

Białka odgrywają ważną rolę w większości zadań, które wykonuje organizm. Białka wykonują pracę komórki, kierowaną przez informację genetyczną przenoszoną przez kwasy nukleinowe. W komórce znajduje się wiele tysięcy białek, które funkcjonują jako elementy strukturalne komórki, przechowują i transportują małe cząsteczki, przekazują dane między komórkami i bronią organizm przed infekcjami. Białka funkcjonują również jako enzymy, które przyspieszają większość reakcji chemicznych. W ten sposób białka kierują większością działań komórkowych.

Struktura i funkcja

Wiązania kowalencyjne, polarność, temperatura, struktura i reaktywność chemiczna to jedne z czynników chemicznych, które rządzą strukturą i funkcją makrocząsteczek. Struktura makromolekuł określa sposób ich funkcjonowania i regulowania zadań. Trójwymiarowa struktura białek i kwasów nukleinowych jest kontrolowana przez wiązania niekowalencyjne i kowalencyjne, nadając im funkcje. W międzyczasie możliwa jest zmiana struktury i funkcji białek i kwasów nukleinowych poprzez zastosowanie alternatywnego splicingu, zmianę sekwencji nukleotydów lub modyfikację chemiczną. Ostatecznie, struktura i funkcja makromolekuł może się zmieniać w czasie, tworząc różne aktywności biologiczne.

W zakresie funkcji, makromolekuły wykorzystują niekowalencyjne interakcje, gdy wchodzą w interakcje z innymi cząsteczkami. Większość funkcjonalności biologicznej zależy od specyficzności i powinowactwa takich interakcji. Struktura makromolekuł jest różna i zmienia się w czasie. Jest to bardzo ważne dla funkcjonalności biologicznej. Małe cząsteczki mogą mieć możliwość dotarcia do wnętrza makrocząsteczki. Struktura makrocząsteczek może wpływać na stabilną równowagę biochemicznych i molekularnych procesów biologicznych.

Dodatkowe zasoby

• Początek następnej generacji Optima AUC usprawnia badania nad białkami i charakteryzację makrocząsteczek
• Nowa metoda manipulacji makrocząsteczkami
• Badacze wykorzystują modelowanie komputerowe w dużej skali, aby wykazać wpływ na strukturę makrocząsteczek.modelowania komputerowego w dużej skali, aby pokazać wpływ zamknięcia na makrocząsteczki komórek
• Naukowcy wykorzystują technikę PCT, aby zrozumieć fizyczne efekty ściskania makrocząsteczek
• Przezroczysty żel może wkrótce stać się pierwszym i najlepszym wyborem do uszczelniania nacięć rogówki

• 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

Dalsza lektura

• Wszystkie treści dotyczące lipidów
• Czym są lipidy?
• Funkcje biologiczne lipidów
• Metabolizm lipidów
• Zdrowie i odżywianie

Written by

Joseph Constance

Joseph Constance pisał o badaniach, rozwoju i rynkach w opiece zdrowotnej i dziedzinach pokrewnych. Jest autorem wielu artykułów i analiz biznesowych/raportów z badań rynkowych w dziedzinie urządzeń medycznych, diagnostyki klinicznej i farmacji. Joseph uzyskał tytuł magistra komunikacji na Uniwersytecie Nowojorskim. Lubi spędzać czas z żoną, jeździć na rowerze, podróżować i poznawać różne kultury.

Ostatnia aktualizacja Aug 23, 2018

Cytowania

Proszę użyć jednego z następujących formatów, aby zacytować ten artykuł w swoim eseju, pracy lub raporcie:

• APA

  Constance, Joseph. (2018, August 23). Makromolekuły: Polisacharydy, Białka i Kwasy Nukleinowe. Wiadomości-Medyczne. Retrieved on March 26, 2021 from https://www.news-medical.net/life-sciences/Macromolecules-Polysaccharides-Proteins-and-Nucleic-Acids.aspx.

• MLA

  Constance, Joseph. „Macromolecules: Polisacharydy, Białka i Kwasy Nukleinowe”. Wiadomości-Medyczne. 26 marca 2021. <https://www.news-medical.net/life-sciences/Macromolecules-Polysaccharides-Proteins-and-Nucleic-Acids.aspx>.

• Chicago

  Constance, Józef. „Macromolecules: Polisacharydy, Białka i Kwasy Nukleinowe”. Wiadomości-Medyczne. https://www.news-medical.net/life-sciences/Macromolecules-Polysaccharides-Proteins-and-Nucleic-Acids.aspx. (dostęp 26 marca 2021).

• Harvard

  Constance, Joseph. 2018. Macromolecules: Polisacharydy, Białka i Kwasy Nukleinowe. Wiadomości-Medyczne, przeglądane 26 marca 2021, https://www.news-medical.net/life-sciences/Macromolecules-Polysaccharides-Proteins-and-Nucleic-Acids.aspx.

.