If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание

Въведение в макромолекули

Видове големи биологични молекули. Мономери, полимери, дехидратационен синтез и хидролиза.

Въведение

Помисли за това какво яде за обяд. Имаше ли нещо с етикет "Хранителна информация" на гърба и погледна ли го? Ако отговорът е да, сигурно вече са ти направили впечатление няколко вида големи биологични молекули, които ще обсъдим тук. Ако се питаш какво прави нещо толкова странно звучащо като "голяма биологична молекула" в твоята храна, отговорът е, че тя предоставя градивните елементи, от които се нуждаеш, за да поддържаш тялото си – защото твоето тяло също е направено от големи биологични молекули!
Точно както ти можеш да си се представиш като асортимент от атоми или ходеща, говореща торба вода, можеш да погледнеш на себе си и като на съвкупност от четири основни вида големи биологични молекули: въглехидрати (като захари), липиди (като мазнини), протеини и нуклеинови киселини (като ДНК и РНК). С това нямаме предвид, че това са единствените молекули в тялото ти, а че най-важните големи молекули могат да бъдат разделени в тези групи. Заедно четирите групи големи биологични молекули изграждат по-голямата част от сухото тегло на една клетка. (Водата, една малка молекула, изгражда по-голямата част от мокрото тегло).
Големите биологични молекули извършват широк обхват от задачи в организма. Някои въглехидрати съхраняват гориво за бъдещи енергийни нужди, а някои липиди са ключови структурни компоненти на клетъчните мембрани. Нуклеиновите киселини съхраняват наследствена информация, повечето от която предоставя инструкции за производството на протеини. Самите протеини най-вероятно имат най-широкия диапазон от функции: някои предоставят структурна поддръжка, но много са като малки машини, които извършват специфични задачи в клетката като катализирането на метаболитни реакции или получаването и предаването на сигнали.
Ще разгледаме в по-големи подробности въглехидратите, липидите, нуклеиновите киселини и протеините в някои от следващите ни статии. Тук ще разгледаме ключовите химични реакции, които изграждат и разграждат тези молекули.

Мономери и полимери

Повечето големи биологични молекули са полимери, дълги вериги, изградени от повтарящи се молекулни подединици, или градивни елементи, наречени мономери. Ако помислиш за мономера като за мънисто, тогава можеш да си представиш полимера като колие, поредица от мъниста, свързани в едно.
Въглехидратите, нуклеиновите киселини и протеините често се срещат в природата като дълги молекули. Поради полимерната си природа и големия си (понякога огромен!) размер, те се класифицират като макромолекули, големи (макро-) молекули, получени при съединяването на по-малки подединици. Липидите обикновено не са полимери и са по-малки от другите три, така че не се приемат за макромолекули от някои източници1,2. Но много други източници използват термина "макромолекула" по-свободно, като общо наименование за четирите вида големи биологични молекули3,4. Това е просто разлика в наименованието, така че не се замисляй прекалено много. Просто помни, че липидите са един от четирите основни вида големи биологични молекули, но обикновено не образуват полимери.

Процес на кондензация

Как от мономери получаваме полимери? Големите биологични молекули обикновено се сглобяват чрез реакции на кондензация (дехидратационен синтез), при които един мономер образува ковалентна връзка с друг мономер (или растяща верига от мономери), при което се освобождава една водна молекула. Можеш да си спомниш какво става по името на реакцията: дехидратиране, т.е. отделяне на молекула вода, и синтез, за образуването на нова връзка.
Реакция на дехидратационен синтез между две молекули глюкоза, при която се образува една молекула малтоза и се отделя една молекула вода.
В реакцията на дехидратационен синтез по-горе две молекули на монозахарида глюкоза (мономери) се комбинират, за да образуват една молекула на дизахарида малтоза. Една от молекулите глюкоза отдава Н, другата отдава ОН група, и се получава една молекула вода при образуванеот на нова ковалентна връзка между двете молекули глюкоза. Когато чрез чрез същия процес се присъединяват още мономери, веригата става все по-дълга и се образува полимер.
Въпреки че полимерите са изградени от повтарящи се мономерни единици, има много възможности за разнообразие във формата и състава им. Въглехидратите, нуклеиновите киселини и протеините могат да съдържат множество различни видове мономери и техния състав и последователност влияят на функцията им. Например има четири различни вида нуклеотидни мономери в твоята ДНК, както и двадесет вида аминокиселинни мономери, които се срещат обикновено в протеините в тялото ти. Дори един единствен вид мономер може да образува различни полимери с различни свойства. Например скорбялата, гликогенът и целулозата са въглехидрати, които са изградени от глюкозни мономери, но имат различно свързване и модели на разклоняване.

Хидролиза

Как полимерите се превръщат отново в мономери (например, когато тялото трябва да рециклира една молекула, за да изгради различна молекула)? Полимерите се разграждат до мономери чрез реакция на хидролиза, при която една връзка се разгражда, или лизира, чрез присъединяването на една молекула вода.
При реакция на хидролиза една молекула, съставена от множество подединици, се разделя на две: една от новите молекули получава един водороден атом, докато другата получава една хидроксилна (-ОН) група, които идват от една молекула вода. Това е обратно протичане на реакция на дехидратационен синтез и се освобождава един мономер, който може да бъде използван за изграждане на нов полимер. Например в хидролизната реакция по-долу една молекула вода разделя малтоза и се получават два мономера глюкоза. Тази реакция е обратно протичане на реакцията на дехидратационен синтез, показана по-горе.
Хидролиза на малтоза, при която една молекула малтоза се комбинира с една молекула вода, което води до образуването на два глюкозни мономера.
При реакциите на дехидратационен синтез се синтезират молекули и по принцип е нужна енергия, докато при реакциите на хидролиза се разграждат молекули и по принцип се освобождава енергия. Чрез тези реакции се синтезират и разграждат въглехидрати, протеини и нуклеинови киселини, въпреки че участващите мономери всеки път са различни. (В клетките нуклеиновите киселини не се полимеризират чрез дехидратационен синтез; ще научим как се изграждат в статията за нуклеиновите киселини. Реакциите на дехидратационен синтез участват също и в изграждането на определени видове липиди, въпреки че липидите не са полимери3).
В тялото ензимите катализират, т. е. ускоряват, и реакциите на кондензация, и реакциите на хидролиза. Наименованията на ензимите, които взимат участие в разграждането на връзки, често завършват на -аза: например ензимът малтаза разгражда малтоза, липазите разграждат липиди, а пептидазите разграждат протеини (също познати като полипептиди, както ще видим в статията за протеините). Докато храната преминава през храносмилателната система – всъщност още от момента, в който влезе в досег със слюнката ти – тя бива преработвана от подобни ензими. Ензимите разграждат големи биологични молекули, освобождавайки по-малки градивни блокове, които могат лесно да бъдат абсорбирани и използвани от тялото.

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.