Un grand nombre de divers composés de diverses natures chimiques ont réussi à synthétiser les gens en laboratoire. Cependant, tout de même, les substances naturelles ont été, sont et resteront les plus importantes et les plus significatives pour la vie de tous les systèmes vivants. C'est-à-dire ces molécules impliquées dans des milliers de réactions biochimiques au sein des organismes et responsables de leur fonctionnement normal.
La grande majorité d'entre eux appartiennent au groupe appelé "polymères biologiques".
Concept général des biopolymères
Tout d'abord, il faut dire que tous ces composés sont de haut poids moléculaire, ayant une masse atteignant des millions de D altons. Ces substances sont des polymères animaux et végétaux qui jouent un rôle déterminant dans la construction des cellules et de leurs structures, assurant le métabolisme, la photosynthèse, la respiration, la nutrition et toutes les autres fonctions vitales de tout organisme vivant.
Il est difficile de surestimer l'importance de ces composés. Les biopolymères sont des substances naturelles d'origine naturelle qui se forment dans les organismes vivants et sont à la base de toute vie sur notre planète. Quels sont les liens spécifiques avec euxappartenir ?
Biopolymères cellulaires
Il y en a beaucoup. Ainsi, les principaux biopolymères sont les suivants:
- protéines;
- polysaccharides;
- acides nucléiques (ADN et ARN).
En plus d'eux, cela inclut également de nombreux polymères mixtes formés à partir de combinaisons de ceux déjà répertoriés. Par exemple, les lipoprotéines, les lipopolysaccharides, les glycoprotéines et autres.
Propriétés générales
Il existe plusieurs caractéristiques inhérentes à toutes les molécules considérées. Par exemple, les propriétés générales suivantes des biopolymères:
- grand poids moléculaire dû à la formation d'énormes macrochaînes avec des branches dans la structure chimique;
- types de liaisons dans les macromolécules (hydrogène, interactions ioniques, attraction électrostatique, ponts disulfure, liaisons peptidiques et autres);
- l'unité structurelle de chaque chaîne est un lien monomérique;
- stéréorégularité ou son absence dans la structure de la chaîne.
Mais en général, tous les biopolymères ont encore plus de différences de structure et de fonction que de similitudes.
Protéines
Les molécules de protéines sont d'une grande importance dans la vie de tout être vivant. Ces biopolymères sont à la base de toute biomasse. En effet, même selon la théorie d'Oparin-Haldane, la vie sur Terre provenait d'une gouttelette de coacervat, qui était une protéine.
La structure de ces substances est soumise à un ordre strict dans la structure. Chaque protéine est composée de résidus d'acides aminés quicapables de se connecter les uns aux autres dans des longueurs de chaîne illimitées. Cela se produit par la formation de liaisons spéciales - des liaisons peptidiques. Une telle liaison est formée entre quatre éléments: le carbone, l'oxygène, l'azote et l'hydrogène.
Une molécule de protéine peut contenir un grand nombre de résidus d'acides aminés, à la fois identiques et différents (plusieurs dizaines de milliers ou plus). Au total, il existe 20 variétés d'acides aminés dans ces composés. Cependant, leur combinaison diversifiée permet aux protéines de s'épanouir en termes quantitatifs et d'espèces.
Les biopolymères protéiques ont différentes conformations spatiales. Ainsi, chaque représentant peut exister en tant que structure primaire, secondaire, tertiaire ou quaternaire.
Le plus simple et le plus linéaire d'entre eux est le premier. Il s'agit simplement d'une série de séquences d'acides aminés reliées les unes aux autres.
La conformation secondaire a une structure plus complexe, puisque la macrochaîne globale de la protéine commence à tourner en spirale, formant des bobines. Deux macrostructures adjacentes sont maintenues proches l'une de l'autre en raison des interactions covalentes et hydrogène entre les groupes de leurs atomes. Distinguer les hélices alpha et bêta de la structure secondaire des protéines.
La structure tertiaire est une seule macromolécule (chaîne polypeptidique) d'une protéine roulée en boule. Un réseau d'interactions très complexe au sein de ce globule lui permet d'être assez stable et de conserver sa forme.
Conformation quaternaire - quelques chaînes polypeptidiques, enroulées et torsadéesen une bobine, qui en même temps forment également plusieurs liaisons de différents types entre elles. La structure globulaire la plus complexe.
Fonctions des molécules de protéines
- Transports. Elle est réalisée par les cellules protéiques qui composent la membrane plasmique. Ils forment des canaux ioniques à travers lesquels certaines molécules peuvent passer. De plus, de nombreuses protéines font partie des organites du mouvement des protozoaires et des bactéries, elles sont donc directement impliquées dans leur mouvement.
- La fonction énergétique est assurée très activement par ces molécules. Un gramme de protéine dans le processus de métabolisme forme 17,6 kJ d'énergie. Par conséquent, la consommation de produits végétaux et animaux contenant ces composés est vitale pour les organismes vivants.
- La fonction de construction est la participation des molécules protéiques à la construction de la plupart des structures cellulaires, les cellules elles-mêmes, les tissus, les organes, etc. Presque toutes les cellules sont essentiellement construites à partir de ces molécules (le cytosquelette du cytoplasme, la membrane plasmique, le ribosome, les mitochondries et d'autres structures participent à la formation de composés protéiques).
- La fonction catalytique est assurée par des enzymes qui, de par leur nature chimique, ne sont rien de plus que des protéines. Sans enzymes, la plupart des réactions biochimiques dans le corps seraient impossibles, car ce sont des catalyseurs biologiques dans les systèmes vivants.
- La fonction de récepteur (également de signalisation) aide les cellules à naviguer et à réagir correctement à tout changement dans l'environnement, tel quemécanique et chimique.
Si nous considérons les protéines plus en profondeur, nous pouvons mettre en évidence certaines fonctions plus secondaires. Cependant, ceux listés sont les principaux.
Acides nucléiques
Ces biopolymères sont une partie importante de chaque cellule, qu'elle soit procaryote ou eucaryote. En effet, les acides nucléiques comprennent des molécules d'ADN (acide désoxyribonucléique) et d'ARN (acide ribonucléique), chacune d'entre elles étant un maillon très important pour les êtres vivants.
De par leur nature chimique, l'ADN et l'ARN sont des séquences de nucléotides reliés par des liaisons hydrogène et des ponts phosphate. L'ADN est composé de nucléotides tels que:
- adénine;
- thymine;
- guanine;
- cytosine;
- désoxyribose de sucre à 5 carbones.
L'ARN est différent en ce que la thymine est remplacée par l'uracile et le sucre par le ribose.
En raison de l'organisation structurelle particulière des molécules d'ADN, elles sont capables d'effectuer un certain nombre de fonctions vitales. L'ARN joue également un rôle important dans la cellule.
Fonctions de ces acides
Les acides nucléiques sont des biopolymères responsables des fonctions suivantes:
- L'ADN est le stockage et le transmetteur d'informations génétiques dans les cellules des organismes vivants. Chez les procaryotes, cette molécule est distribuée dans le cytoplasme. Dans une cellule eucaryote, il est situé à l'intérieur du noyau, séparé par un caryolemme.
- La molécule d'ADN double brin est divisée en sections - des gènes qui composent la structure du chromosome. Les gènes de chacunles créatures forment un code génétique spécial dans lequel tous les signes de l'organisme sont cryptés.
- L'ARN est de trois types - matrice, ribosomique et transport. Ribosomal participe à la synthèse et à l'assemblage des molécules protéiques sur les structures correspondantes. Les informations de transfert de matrice et de transport sont lues à partir de l'ADN et déchiffrent sa signification biologique.
Polysaccharides
Ces composés sont principalement des polymères végétaux, c'est-à-dire qu'ils se trouvent précisément dans les cellules des représentants de la flore. Leur paroi cellulaire, qui contient de la cellulose, est particulièrement riche en polysaccharides.
De par leur nature chimique, les polysaccharides sont des macromolécules glucidiques complexes. Ils peuvent être des conformations linéaires, stratifiées, réticulées. Les monomères sont de simples sucres à cinq, plus souvent six carbones - ribose, glucose, fructose. Ils sont d'une grande importance pour les êtres vivants, car ils font partie des cellules, ils sont un nutriment de réserve pour les plantes, ils sont décomposés avec la libération d'une grande quantité d'énergie.
Signification des différents représentants
Les polymères biologiques tels que l'amidon, la cellulose, l'inuline, le glycogène, la chitine et autres sont très importants. Ce sont les principales sources d'énergie des organismes vivants.
Ainsi, la cellulose est un composant essentiel de la paroi cellulaire des plantes, certaines bactéries. Donne de la force, une certaine forme. Dans l'industrie, l'homme est utilisé pour obtenir du papier, de précieuses fibres d'acétate.
L'amidon est un nutriment de réserve pour les plantes,qui est également un produit alimentaire précieux pour les humains et les animaux.
Le glycogène, ou graisse animale, est un nutriment de réserve pour les animaux et les humains. Assure les fonctions d'isolation thermique, de source d'énergie, de protection mécanique.
Biopolymères mixtes chez les êtres vivants
En plus de celles que nous avons envisagées, il existe diverses combinaisons de composés macromoléculaires. De tels biopolymères sont des structures mixtes complexes de protéines et de lipides (lipoprotéines) ou de polysaccharides et de protéines (glycoprotéines). Une combinaison de lipides et de polysaccharides (lipopolysaccharides) est également possible.
Chacun de ces biopolymères possède de nombreuses variétés qui remplissent un certain nombre de fonctions importantes chez les êtres vivants: transport, signalisation, récepteur, régulateur, enzymatique, construction et bien d'autres. Leur structure est chimiquement très complexe et loin d'être déchiffrée pour tous les représentants, par conséquent, les fonctions ne sont pas entièrement définies. Aujourd'hui, seuls les plus courants sont connus, mais une partie importante reste au-delà des limites de la connaissance humaine.
