Biologische polymeren: eiwitten, koolhydraten, lipiden

David Freund/Stockbyte/Getty Images

Biologische polymeren zijn grote moleculen die zijn samengesteld uit veel vergelijkbare kleinere moleculen die op een kettingachtige manier aan elkaar zijn gekoppeld. De afzonderlijke kleinere moleculen worden genoemd monomeren . Wanneer kleine organische moleculen met elkaar worden verbonden, kunnen ze gigantische moleculen of polymeren vormen. Deze gigantische moleculen worden ook wel macromoleculen genoemd. Natuurlijke polymeren worden gebruikt om te bouwen zakdoek en andere componenten in levende organismen .

Over het algemeen worden alle macromoleculen geproduceerd uit een kleine set van ongeveer 50 monomeren. Verschillende macromoleculen variëren vanwege de rangschikking van deze monomeren. Door de sequentie te variëren, kan een ongelooflijk grote verscheidenheid aan macromoleculen worden geproduceerd. Terwijl polymeren verantwoordelijk zijn voor de moleculaire 'uniekheid' van een organisme, zijn de gewone monomeren bijna universeel.

De variatie in de vorm van macromoleculen is grotendeels verantwoordelijk voor de moleculaire diversiteit. Veel van de variatie die zowel binnen een organisme als tussen organismen optreedt, kan uiteindelijk worden herleid tot verschillen in macromoleculen. Macromoleculen kunnen variëren van: cel naar cel in hetzelfde organisme, evenals van de ene soort naar de volgende.

01 van 03

Biomoleculen

MOLEKUUL/SCIENCE FOTOBIBLIOTHEEK / Getty Images

Er zijn vier basissoorten biologische macromoleculen: koolhydraten, lipiden, eiwitten en nucleïnezuren. Deze polymeren zijn samengesteld uit verschillende monomeren en hebben verschillende functies.

Koolhydraten :moleculen samengesteld uit suikermonomeren. Ze zijn nodig voor de opslag van energie. Koolhydraten worden ook wel sachariden genoemd en hun monomeren worden monosachariden genoemd. Glucose is een belangrijke monosacharide die wordt afgebroken tijdens cellulaire ademhaling als energiebron te gebruiken. Zetmeel is een voorbeeld van een polysacharide (veel sachariden aan elkaar gekoppeld) en is een vorm van opgeslagen glucose in planten . Lipiden :in water onoplosbare moleculen die kunnen worden geclassificeerd als:vetten, fosfolipiden , wassen, en steroïden . Vetzuren zijn lipidemonomeren die bestaan ​​uit een koolwaterstofketen met aan het uiteinde een carboxylgroep. Vetzuren vormen complexe polymeren zoals triglyceriden, fosfolipiden en wassen. Steroïden worden niet als echte lipidepolymeren beschouwd omdat hun moleculen geen vetzuurketen vormen. In plaats daarvan zijn steroïden samengesteld uit vier gefuseerde koolstofringachtige structuren. Lipiden helpen om energie op te slaan, te dempen en te beschermen organen , isoleer het lichaam en vorm celmembranen . Eiwitten :biomoleculen die complexe structuren kunnen vormen. Eiwitten zijn samengesteld uit aminozuur monomeren en hebben een grote verscheidenheid aan functies inclusief transport van moleculen en spier beweging. Collageen, hemoglobine, antistoffen , en enzymen zijn voorbeelden van eiwitten. Nucleïnezuren :moleculen bestaande uit nucleotidemonomeren die aan elkaar zijn gekoppeld om polynucleotideketens te vormen. DNA en RNA zijn voorbeelden van nucleïnezuren. Deze moleculen bevatten instructies voor: eiwitsynthese en laat organismen toe om genetische informatie van de ene generatie naar de volgende over te dragen.

02 van 03

Assembleren en demonteren van polymeren

MAURIZIO DE ANGELIS/SCIENCE FOTOBIBLIOTHEEK / Getty Images

Hoewel er variatie is tussen de soorten biologische polymeren die in verschillende organismen worden aangetroffen, zijn de chemische mechanismen voor het assembleren en demonteren ervan grotendeels hetzelfde voor alle organismen.

Monomeren zijn over het algemeen aan elkaar gekoppeld via een proces dat uitdrogingssynthese wordt genoemd, terwijl polymeren worden gedemonteerd via een proces dat hydrolyse wordt genoemd. Bij beide chemische reacties is water betrokken.

Bij dehydratatiesynthese worden bindingen gevormd die monomeren met elkaar verbinden terwijl watermoleculen verloren gaan. Bij hydrolyse interageert het water met een polymeer waardoor bindingen die monomeren met elkaar verbinden worden verbroken.

03 van 03

Synthetische Polymeren

MirageC / Getty Images

In tegenstelling tot natuurlijke polymeren, die in de natuur voorkomen, is synthetischpolymerenworden gemaakt door mensen. Ze zijn afgeleid van aardolie en omvatten producten zoals nylon, synthetische rubbers, polyester, teflon, polyethyleen en epoxy.

Synthetische polymeren hebben een aantal toepassingen en worden veel gebruikt in huishoudelijke producten. Deze producten omvatten flessen, pijpen, plastic containers, geïsoleerde draden, kleding, speelgoed en pannen met antiaanbaklaag.