חפש

מקרומולקולה היא מולקולה בעלת מסת מולקולארית גבוהה. התצורה של מקרומולקולה

מקרומולקולה היא מולקולה שיש להמשקל מולקולרי גבוה. המבנה שלה מיוצג בצורה חוזרת ונשנית של קישורים חוזרים. הבה נבחן את התכונות של תרכובות כאלה, את משמעותן לפעילות חיונית של יצורים חיים.

מקרומולקולה

תכונות של הרכב

מקרומולקולות ביולוגיות נוצרות ממאות אלפי חומרים ראשוניים קטנים. עבור אורגניזמים חיים, ישנם שלושה סוגים עיקריים של מקרומולקולות: חלבונים, סוכרים, חומצות גרעין.

מונומרים מתחילים עבורםמונוסכרידים, נוקליאוטידים, חומצות אמינו. מקרומולקולה היא כמעט 90 אחוז של מסת התא. בהתאם לרצף של שאריות חומצות אמינו, מולקולת חלבון מסוים נוצר.

חומרים מולקולריים גבוהים הם אלה שיש להם המסה טוחנת יותר מ 103 דה.

סוגי המולקולות

ההיסטוריה של המונח

מתי הופיע המקרומולקולה? רעיון זה הוצג על ידי חתן פרס נובל בתחום הכימיה הרמן סטודינגר בשנת 1922.

כדור פולימר יכול להיחשבחוט מסובך, אשר נוצר על ידי רפיון אקראי לאורך סליל החדר. סליל זה משנה באופן שיטתי את הקונפורמציה שלו, זוהי התצורה המרחבית של המקרומולקולה. זה דומה לתוואי של התנועה הבראונית.

יש צורה של סבך כזהכי במרחק מסוים שרשרת הפולימר "מאבד" מידע על הכיוון. אפשר לדבר על סליל במקרה שבו תרכובות מולקולריות גבוהות ארוכות הרבה יותר מאורך של קטע מבני.

מספר המולקולות

תצורה גלובלית

מקרומולקולה היא קונפורמציה צפופה, פנימהאשר ניתן להשוות את נפח השבר של הפולימר עם יחידה. המדינה הגלובלית מתממשת באותם מקרים שבהם, עם הפעולה ההדדית של יחידות בודדות של פולימרים, משיכה הדדית מתעוררת בינם לבין הסביבה החיצונית.

העתק של מבנה מקרומולקולה נקרא זה חלק של המים כי מוטבע כאלמנט של מבנה כזה. זוהי הסביבה הקרובה ביותר של המקרומולקולה.

מבנה ראשוני

מאפיינים של מולקולת חלבון

פרוטאין מקרומולקולות הן הידרופיליותחומרים. כאשר חלבון יבש הוא מומס במים, בתחילה זה מתנפח, ואז המעבר ההדרגתי לפתרון הוא ציין. במהלך הנפיחות, החדירה של מולקולות מים לתוך החלבון, מחייב את המבנה שלה על ידי קבוצות קוטביות מתרחשת. במקביל אריזה צפופה של שרשרת פוליפפטיד הוא השתחרר. מולקולת חלבון נפוחה נחשבת לפתרון הפוך. במהלך הספיגה שלאחר מכן של מולקולות מים, ההפרדה של מולקולות חלבון מן המסה הכולל הוא ציין, וגם תהליך הפירוק מתרחש.

אבל נפיחות של מולקולת חלבון אינה גורמת בכל המקרים להתפוררות. לדוגמה, קולגן לאחר ספיגת של מולקולות מים נשאר במצב נפוח.

תרכובות משקל מולקולריות גבוהות

תיאוריית הידרציה

תרכובות מולקולריות גבוהות על פי תיאוריה זופשוט adsorb, מחייב אלקטרוסטטית של מולקולות מים לשברים קוטביים של רדיקלים בצד של חומצות אמינו שיש להם מטען שלילי, כמו גם חומצות אמינו חיוניות נושאות מטען חיובי, מתרחשת.

מים מחוממים חלקית כרוכים בקבוצות פפטידים היוצרות קשרי מימן עם מולקולות מים.

לדוגמה, פוליפפטידים להתנפח כיקבוצות לא קוטביות בצד. כאשר קשורה לקבוצות פפטידים, היא מרחיבה את שרשרות הפוליפפטיד. הנוכחות של גשרים interchain אינו מאפשר מולקולות חלבון כדי להישבר לחלוטין, לעבור בצורה של פתרון.

המבנה של מקרומולקולות נהרס כאשר מחומם, וכתוצאה מכך הפער ושחרור של שרשראות פוליפפטיד.

מקרומולקולות ביולוגיות

תכונות ג'לטין

ההרכב הכימי של ג'לטין דומה קולגן, זה יוצר נוזל צמיג עם מים. בין המאפיינים האופייניים של ג 'לטין יכול להבחין ביכולתה gelation.

אלו סוגים של מולקולות משמשים סוכני המוסטית ופלסמה החלפת. היכולת של ג'לטין ליצור ג'לים משמש לייצור כמוסות בתעשיית התרופות.

מסיסות של מקרומולקולות

סוגים אלה של מולקולות שוניםמסיסות במים. זה נקבע על ידי הרכב חומצות אמינו. בנוכחות חומצות אמינו קוטביות במבנה, את היכולת להתמוסס במים עולה באופן משמעותי.

מאפיין זה מושפע גם מהתכונהמאקרומולקולה ארגון. חלבונים גלובליים יש מסיסות גבוהה יותר מאשר מקרומולקולות fibrillar. במהלך ניסויים רבים, התלות של פירוק על המאפיינים של הממס בשימוש הוקמה.

המבנה העיקרי של כל מולקולת חלבון הוא שונה, אשר נותן את החלבון מאפיינים בודדים. הנוכחות של קישורים בין שרשרות פוליפפטיד מפחית מסיסות.

המבנה העיקרי של מולקולות חלבון נוצר על ידי פפטיד (amide) אג"ח, כאשר הוא נהרס, denaturation חלבון מתרחשת.

המלחה החוצה

כדי להגדיל את מסיסות של מולקולות חלבוןפתרונות של מלחים נייטרליים. לדוגמה, באופן דומה ניתן לבצע משקע סלקטיבי של חלבונים, לבצע את החלוקה שלהם. המספר המתקבל של המולקולות תלוי בהרכב הראשוני של התערובת.

הייחודיות של חלבונים, אשר מתקבלים על ידי המלחה החוצה, היא לשמור על המאפיינים הביולוגיים לאחר הסרה מלאה של מלח.

המהות של התהליך היא להסיר anions וקטיש של פגז חלבון hydrated מלח, הבטחת יציבות מקרומולקולה. המספר המרבי של מולקולות חלבון מומלח באמצעות סולפט. שיטה זו משמשת לטיהור והפרדה של מקרומולקולות חלבונים, שכן הם שונים באופן מובהק בגודלם של המטען והפרמטרים של קליפת הידרציה. כל חלבון יש מלוחים משלה מחוץ לאזור, כלומר, אתה צריך לאסוף מלח ריכוז נתון.

מקרומולקולות חלבונים

חומצות אמינו

נכון לעכשיו, ישנם כ 200 חומצות אמינו כי הם חלק של מולקולות חלבון. בהתאם למבנה, הם מחולקים לשתי קבוצות:

  • חלבונים, שהם חלק מקרומולקולות;
  • שאינם proteogenic, לא פעיל השתתפות במבנה של חלבונים.

מדענים הצליחו לפענח את הרצףחומצות אמינו במולקולות חלבון רבות ממוצא של בעלי חיים וירקות. בין חומצות האמינו כי הם לעתים קרובות בהרכב של מולקולות חלבון, אנו מציינים serine, גליצין, leucine, אלאנין. כל biopolymer טבעי מאופיין הרכב חומצה האמינו שלו. לדוגמה, פרוטמינים כוללים כ -85% ארגינין, אך הם אינם מכילים חומצות אמינו חומציות, מחזוריות. פיברווין הוא מולקולת חלבית טבעית המכילה כמחצית מהגליצין. ב קולגן, יש חומצות אמינו נדירים כגון hydroxyproline, hydroxylysine, אשר נעדרים מקרומולקולות חלבונים אחרים.

הרכב חומצות האמינו נקבעת לא רק על ידי התכונות של חומצות אמינו, אלא גם על ידי הפונקציות ואת המטרה של מקרומולקולות חלבון. רצף שלהם נקבע על ידי הקוד הגנטי.

רמות של ארגון מבני של biopolymers

ישנן ארבע רמות: ראשוני, משני, שלישוני, וגם רביעוני. לכל מבנה יש מאפיינים ייחודיים משלו.

המבנה העיקרי של מולקולות חלבון הוא שרשרת פוליפפטיד ליניארית של שאריות חומצות אמיניות המקושרים על ידי אג"ח פפטיד.

מבנה זה הוא היציב ביותר, שכן יש קשרים פובלידים קוולנטיים בין הקבוצה carboxyl של חומצת אמינו אחת לבין קבוצת האמינו של מולקולה אחרת.

המבנה המשני כולל קיפול של שרשרת פוליפפטיד באמצעות קשרים מימן בצורת ספירלה.

סוג שלישוני biopolymer מתקבל על ידי קיפול מרחבי של פוליפפטיד. צורות ספירליות ושכבות מקופלות של מבנים שלישוניים מחולקות.

עבור חלבונים גלובליים, הצורה האליפסואידית אופיינית, ועל מולקולות fibrillar, צורה מאורכת היא הטבועה.

אם מקרומולקולה מכילה רק אחדשרשרת פוליפפטיד, חלבון יש רק מבנה שלישוני. לדוגמה, זהו חלבון שריר (מיוגלובין) כי נדרש מחייב חמצן. כמה biopolymers מורכבים של כמה שרשראות polypptide, שכל אחד מהם יש מבנה שלישוני. במקרה זה, מקרומולקולה יש מבנה quaternary המורכב של כמה כדורים, בשילוב לתוך מבנה גדול. המוגלובין יכול להיחשב רק חלבון quaternary המכיל כ 8% של histidine. הוא חיץ תאיים פעיל ב אריתרוציטים, אשר מאפשר לשמור על הערך pH של דם ברמה יציבה.

חומצות גרעין

הם תרכובות מולקולריות גבוהות,אשר נוצרים על ידי שברי נוקליאוטידים. RNA ו- DNA נמצאים בכל התאים החיים, הם כי הם מבצעים את התפקיד של אחסון, העברה, וכן ביצוע מידע תורשתי. נוקליאוטידים פועלים כמונומרים. לכל אחד מהם יש שאריות של בסיס חנקן, פחמימות וחומצה זרחתית. מחקרים הראו כי העיקרון המשלים (השלמה) נצפתה בדנ"א של אורגניזמים חיים שונים. חומצות גרעין מסיסים במים, אבל לא להמיס ממיסים אורגניים. אלה biopolymers נהרסים על ידי הגדלת הטמפרטורה, קרינה אולטרה סגול.

במקום לסיים

בנוסף חלבונים שונים וחומצות גרעין,מקרומולקולות הן פחמימות. סוכרים יש מאות מונומרים שיש להם טעם מתוק מתוק. כדוגמאות על המבנה ההיררכי של מקרומולקולות, ניתן לצטט מולקולות ענקיות של חלבונים וחומצות גרעין עם תת-יחידות מורכבות.

לדוגמה, המבנה המרחבי של כדוריתמולקולת חלבון היא תוצאה של ארגון היררכי ברמה רב של חומצות אמינו. בין רמות הפרט יש קשר הדוק, האלמנטים של רמה גבוהה יותר קשורים עם השכבות התחתונות.

כל biopolymers יש תפקיד דומה חשוב. הם חומרי בניין לתאים חיים, האחראים לאחסון והעברת מידע תורשתי. חלבונים ספציפיים אופייניים לכל יצור חי, ולכן, ביוכימאים עומדים בפני משימה קשה ואחראית, בפתרון אשר, הם מצילים אורגניזמים חיים ממוות מסוים.

  • דירוג: