Caratteristiche, tipi, funzioni ed esempi di macromolecole

IL Macromolecole Sono molecole di grandi dimensioni - generalmente più di 1.000 atomi - formati dall'unione di blocchi di strutturazione o monomeri più piccoli. Negli esseri viventi, troviamo quattro tipi di macromolecole principali: acidi nucleici, lipidi, carboidrati e proteine. Ci sono anche altri di origine sintetica, come la plastica.

Ogni tipo di macromolese biologico.

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Per quanto riguarda la loro funzione, i carboidrati e i lipidi immagazzinano energia in modo che la cellula esegui le sue reazioni chimiche e siano anche usate come componenti strutturali.

Le proteine ​​hanno anche funzioni strutturali, oltre ad essere molecole con catalisi e capacità di trasporto. Infine, gli acidi nucleici archiviano informazioni genetiche e partecipano alla sintesi proteica.

Le macromolecole sintetiche seguono la stessa struttura di un biologico: molti monomeri collegati per formare un polimero. Esempio di questo sono polietilene e nylon. I polimeri sintetici sono ampiamente utilizzati nel settore per la produzione di tessuti, materie plastiche, isolanti, ecc.

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Caratteristiche

Misurare

Come suggerisce il nome, una delle caratteristiche distintive delle macromolecole è la loro grande dimensione. Sono formati da almeno 1.000 atomi, uniti da legami covalenti. In questo tipo di collegamento, gli atomi coinvolti nell'Unione condividono gli elettroni dell'ultimo livello.

Costituzione

Un altro termine usato per fare riferimento alle macromolecole è polimero ("molte parti"), che sono formati da unità ripetute chiamate monomeri ("a parte"). Queste sono le unità strutturali delle macromolecole e possono essere uguali o diverse l'una dall'altra, a seconda del caso.

Potremmo usare l'analogia del gioco per bambini Lego. Ognuno dei pezzi rappresenta i monomeri e quando ci uniamo per formare strutture diverse otteniamo il polimero.

Se i monomeri sono uguali, il polimero è un omopolimero; E se sono diversi, sarà un eteropolimero.

C'è anche una nomenclatura per designare il polimero a seconda della sua lunghezza. Se la molecola è formata da alcune subunità si chiama oligomero. Ad esempio, quando vogliamo fare riferimento a un piccolo acido nucleico, lo chiamiamo oligonucleotide.

Struttura

Data l'incredibile diversità di macromolecole, è difficile stabilire una struttura generale. Lo "scheletro" di queste molecole è formato dai loro corrispondenti monomeri (zuccheri, aminoacidi, nucleotidi, ecc.) e possono essere raggruppati linearmente, ramificati o assumere forme più complesse.

Come vedremo più avanti, le macromolecole possono essere di origine biologica o sintetica. I primi hanno infinito di funzioni negli esseri viventi e il secondo sono ampiamente utilizzati dalla società - come la plastica, ad esempio.

Macromolecole biologiche: funzioni, struttura ed esempi

Negli esseri organici troviamo quattro tipi di base di macromolecole, che svolgono un numero immenso di funzioni, consentendo lo sviluppo e il supporto della vita. Queste sono proteine, carboidrati, lipidi e acidi nucleici. Successivamente descriveremo le sue caratteristiche più rilevanti.

Proteine

Le proteine ​​sono macromolecole le cui unità strutturali sono aminoacidi. In natura, troviamo 20 tipi di aminoacidi.

Struttura

Questi monomeri₂), un gruppo carbossilico (COOH) e un gruppo R.

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I 20 tipi di aminoacidi differiscono l'uno dall'altro solo nell'identità del gruppo R. Questo gruppo varia nella sua natura chimica, essendo in grado di trovare aminoacidi di base, acidi, neutri, con catene lunghe, brevi e aromatiche, tra gli altri, tra gli altri.

I residui di aminoacidi rimangono uniti l'uno dall'altro dai collegamenti peptidici. La natura degli aminoacidi determinerà la natura e le caratteristiche della proteina risultante.

La sequenza di aminoacidi lineari rappresenta la struttura primaria delle proteine. Quindi questi sono pieghe e gruppi in diversi motivi, formando le strutture secondarie, terziarie e quaternarie.

Funzione

Le proteine ​​svolgono varie funzioni. Alcuni fungono da catalizzatori biologici e sono chiamati enzimi; Alcuni sono proteine ​​strutturali, come la cheratina presente in capelli, unghie, ecc.; E altri svolgono funzioni di trasporto, come l'emoglobina all'interno dei nostri globuli rossi.

Acidi nucleici: DNA e RNA

Il secondo tipo di polimero che fa parte degli esseri viventi sono gli acidi nucleici. In questo caso, le unità strutturali non sono aminoacidi come nelle proteine, ma sono monomeri chiamati nucleotidi.

Struttura

I nucleotidi composti da un gruppo fosfato, uno zucchero a cinque carbonio (il componente centrale della molecola) e una base di azoto.

Esistono due tipi di nucleotidi: i ribonucleotidi e i deossiribonucleotidi, che variano in termini di zucchero centrale. I primi sono i componenti strutturali dell'acido ribonucleico o dell'RNA, e quest'ultimo di quelli di deossiribonucleico o acido DNA.

In entrambe le molecole, i nucleotidi rimangono uniti insieme per mezzo di un legame di fosfoditester - equivalente al collegamento peptidico che tiene insieme le proteine.

I componenti strutturali del DNA e dell'RNA sono simili differenti nella sua struttura, poiché l'RNA si trova sotto forma di una singola banda e DNA a doppia banda.

Funzione

RNA e DNA sono i due tipi di acidi nucleici che troviamo negli esseri viventi. L'RNA è una molecola multifunzionale e dinamica, che appare in varie conformazioni strutturali e partecipa alla sintesi proteica e alla regolazione dell'espressione genica.

Il DNA è la macromolecola incaricata di memorizzare tutte le informazioni genetiche di un organismo, necessarie per il suo sviluppo. Tutte le nostre cellule (ad eccezione dei globuli rossi maturi) hanno immagazzinato nel loro nucleo, in modo molto compatto e organizzato, il materiale genetico.

Carboidrati

I carboidrati, noti anche come carboidrati o semplicemente come zuccheri, sono macromolecole formate da blocchi chiamati monosaccaridi (letteralmente "uno zucchero").

Struttura

La formula molecolare dei carboidrati è (Cho₂O)_N. Il valore di N Può variare da 3, che lo zucchero più semplice, a migliaia nei carboidrati più complessi, essendo abbastanza variabile in termini di lunghezza.

Questi monomeri hanno la capacità di polimerizzazione tra loro attraverso una reazione che coinvolge due gruppi idrossilici, con conseguente formazione di un legame covalente chiamato legame glucosidico.

Questo legame mantiene i carboidrati allo stesso modo dei legami peptidici e i legami di fosfoditester mantengono rispettivamente le proteine ​​e gli acidi nucleici.

Tuttavia, i collegamenti peptidi e fosfodister si verificano in aree specifiche dei monomeri che li costituiscono, mentre i legami glucosidici possono formarsi con qualsiasi gruppo idrossile.

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Come menzionato nella sezione precedente, le piccole macromolecole sono designate con il prefisso Oligo. Nel caso di piccoli carboidrati, vengono utilizzati il ​​termine oligosaccaridi, se sono solo due monomeri collegati è un disaccaride e se sono più grandi, polisaccaridi.

Funzione

Gli zuccheri sono macromolecole fondamentali per la vita, poiché svolgono le funzioni energetiche e strutturali. Questi forniscono l'energia chimica necessaria per aumentare un numero importante di reazioni all'interno delle cellule e sono usate come "carburante" degli esseri viventi.

Altri carboidrati, come il glicogeno, servono a immagazzinare energia, in modo che la cellula possa ricorrere ad essa quando necessario.

Hanno anche funzioni strutturali: fanno parte di altre molecole, come acidi nucleici, pareti cellulari di alcuni organismi ed esoscheletri di insetti.

Nelle piante e in alcuni protisti, ad esempio, troviamo un carboidrato complesso chiamato cellulosa, formato solo da unità di glucosio. Questa molecola è incredibilmente abbondante sulla Terra, poiché è presente nelle pareti cellulari di questi organismi e in altre strutture di supporto.

Lipidi

"Lipid" è un termine usato per comprendere un gran numero di molecole apolari o idrofobiche (con fobia o repulsione dell'acqua) formata da catene di carbonio. A differenza delle tre molecole, proteine, acidi nucleici e carboidrati, non ha senso monomero per i lipidi.

Struttura

Dal punto di vista strutturale, può verificarsi un lipide in più modi. Come formati da idrocarburi (C-H), i collegamenti non sono parzialmente caricati, quindi non sono solubili in solventi polari come l'acqua. Tuttavia, possono essere sciolti in altri tipi di solventi non polari come il benzene.

Un acido grasso è composto dalle catene di idrocarburi menzionate e da un gruppo carbossilico (COOH) come gruppo funzionale. Generalmente, un acido grasso contiene da 12 a 20 atomi di carbonio.

Le catene di acidi grassi possono essere saturi, quando tutti i carboni sono uniti da collegamenti semplici e insaturi, quando c'è più di un doppio legame all'interno della struttura. Se contiene più doppi legami, è un acido polinsaturo.

Tipi di lipidi secondo la loro struttura

Esistono tre tipi di lipidi nella cellula: steroidi, grassi e fosfolipidi. Gli steroidi sono caratterizzati da una struttura voluminosa di quattro anelli. Il colesterolo è il più noto ed è un componente importante delle membrane, poiché controlla la fluidità della stessa.

I grassi sono composti da tre acidi grassi uniti per mezzo di un legame estere a una molecola chiamata glicerolo.

Infine, i fosfolipidi sono formati da una molecola di glicerolo collegato a un gruppo di fosfato e due catene di acidi grassi o isoprenoidi.

Funzione

Come i carboidrati, i lipidi funzionano anche come fonte di energia per la cellula e come componenti di alcune strutture.

I lipidi hanno una funzione indispensabile per tutte le forme viventi: sono un componente essenziale della membrana plasmatica. Questi formano il limite cruciale tra vivente e non vivo, fungendo da barriera selettiva che decide cosa entra e cosa non fa per la cella, grazie alla sua proprietà semipermeabile.

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Oltre ai lipidi, le membrane sono anche formate da varie proteine, che funzionano come trasportatori selettivi.

Alcuni ormoni (come il sesso) sono la natura lipidica e sono indispensabili per lo sviluppo dell'organismo.

Trasporto

Nei sistemi biologici, le macromolecole vengono trasportate tra l'interno ed esterno delle cellule da processi chiamati endo ed esocitosi (comportano la formazione di vescicole) o mediante trasporto attivo.

L'endocitosi copre tutti i meccanismi utilizzati dalla cellula per ottenere l'ingresso di particelle di grandi dimensioni ed è classificata come: fagocitosi, quando l'elemento per inghiottire è una particella solida; Pinocitosi, quando entra nel fluido extracellulare; ed endocitosi, mediata dai destinatari.

La maggior parte delle molecole che vengono ingerite da questo percorso termina in un organello responsabile della digestione: il lisosoma. Altri finiscono in fagosomi - che hanno proprietà di fusione con i lisosomi e formano una struttura chiamata fagolisosomi.

In questo modo, la batteria enzimatica presente nel lisosoma finisce per degradare le macromolecole che inizialmente sono entrate. I monomeri che li hanno formati (monosaccaridi, nucleotidi, aminoacidi) vengono nuovamente trasportati nel citoplasma, dove vengono utilizzati per la formazione di nuove macromolecole.

In tutto l'intestino ci sono cellule che hanno trasportatori specifici per l'assorbimento di ciascuna macromolecola che è stata consumata nella dieta. Ad esempio, i trasportatori PEP1 e PEP2 vengono utilizzati per le proteine ​​e il glucosio SGLT.

Macromolecole sintetiche

Nelle macromolecole sintetiche troviamo anche lo stesso modello strutturale descritto per le macromolecole di origine biologica: piccoli monomeri o subunità che sono collegate attraverso i collegamenti dei media per formare un polimero.

Esistono diversi tipi di polimeri sintetici, essendo il polietilene più semplice. Questa è una plastica inerte di formula chimica₂-Cap₂ (collegato da un doppio legame) abbastanza comune nel settore, poiché è economico e facile da produrre.

Come si può vedere, la struttura di questa plastica è lineare e non ha ramo.

Il poliuretano è un altro polimero abbastanza usato nel settore per la produzione di schiume e isolanti. Avremo sicuramente una spugna di questo materiale nelle nostre cucine. Questo materiale è ottenuto dalla condensazione di basi idrossiliche miscelate con elementi chiamati diisocianatos.

Esistono altri polimeri sintetici di maggiore complessità, come il nylon (o Nilón). All'interno delle sue caratteristiche è molto resistente, con un'elasticità apprezzabile. L'industria tessile sfrutta queste caratteristiche per la produzione di tessuti, scrofe, sedie, ecc. Viene anche utilizzato dai medici per eseguire suture.

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