Lernergebnisse
- Definieren Sie den Begriff „Makromolekül“
- Unterscheiden Sie zwischen den 4 Klassen von Makromolekülen
Nachdem wir nun die vier Hauptklassen biologischer Makromoleküle (Kohlenhydrate, Lipide, Proteine und Nukleinsäuren) besprochen haben, sprechen wir über Makromoleküle als Ganzes. Jeder ist eine wichtige Zellkomponente und führt eine breite Palette von Funktionen aus., In Kombination bilden diese Moleküle den größten Teil der Trockenmasse einer Zelle (erinnern Sie sich, dass Wasser den größten Teil ihrer vollständigen Masse ausmacht). Biologische Makromoleküle sind organisch, dh sie enthalten Kohlenstoff. Darüber hinaus können sie Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und zusätzliche Nebenelemente enthalten.,sterol, beeswax
pentose, nitrogenous base, phosphate
Dehydration Synthesis
Most macromolecules are made from single subunits, or building blocks, called monomers., Die Monomere verbinden sich unter Verwendung kovalenter Bindungen miteinander, um größere Moleküle zu bilden, die als Polymere bekannt sind. Dabei setzen Monomere Wassermoleküle als Nebenprodukte frei. Diese Art der Reaktion wird als Dehydratisierungssynthese bezeichnet, was bedeutet, „sich zusammenzusetzen, während Wasser verloren geht.“
Abbildung 1. In der oben abgebildeten Dehydratisierungssynthesereaktion sind zwei Moleküle Glucose miteinander verbunden, um das Disaccharid Maltose zu bilden. Dabei wird ein Wassermolekül gebildet.,
Bei einer Dehydratisierungssynthesereaktion (Abbildung 1) verbindet sich der Wasserstoff eines Monomers mit der Hydroxylgruppe eines anderen Monomers und setzt ein Wassermolekül frei. Gleichzeitig teilen sich die Monomere Elektronen und bilden kovalente Bindungen. Wenn sich zusätzliche Monomere verbinden, bildet diese Kette sich wiederholender Monomere ein Polymer. Verschiedene Arten von Monomeren können in vielen Konfigurationen kombiniert werden, was zu einer vielfältigen Gruppe von Makromolekülen führt., Sogar eine Art von Monomer kann auf verschiedene Arten zu mehreren verschiedenen Polymeren kombiniert werden: Zum Beispiel sind Glukosemonomere die Bestandteile von Stärke, Glykogen und Cellulose.
Hydrolyse
Polymere werden in einem als Hydrolyse bekannten Prozess in Monomere zerlegt, was „Wasser spalten“ bedeutet, eine Reaktion, bei der während des Abbaus ein Wassermolekül verwendet wird (Abbildung 2). Während dieser Reaktionen wird das Polymer in zwei Komponenten zerlegt: Ein Teil gewinnt ein Wasserstoffatom (H+) und der andere gewinnt ein Hydroxylmolekül (OH–) aus einem gespaltenen Wassermolekül.,
Abbildung 2. Bei der hier gezeigten Hydrolysereaktion wird das Disaccharid Maltose unter Zugabe eines Wassermoleküls zu zwei Glucosemonomeren abgebaut. Beachten Sie, dass diese Reaktion das Gegenteil der in Abbildung 1 gezeigten Synthesereaktion ist.
Dehydratisierungs – und Hydrolysereaktionen werden durch spezifische Enzyme katalysiert oder „beschleunigt“; Dehydratisierungsreaktionen beinhalten die Bildung neuer Bindungen, die Energie erfordern, während Hydrolysereaktionen Bindungen brechen und Energie freisetzen., Diese Reaktionen sind für die meisten Makromoleküle ähnlich, aber jede Monomer-und Polymerreaktion ist spezifisch für ihre Klasse. Zum Beispiel wird in unserem Körper Nahrung durch katalytische Enzyme im Verdauungssystem in kleinere Moleküle hydrolysiert oder abgebaut. Dies ermöglicht eine einfache Aufnahme von Nährstoffen durch Zellen im Darm. Jedes Makromolekül wird durch ein spezifisches Enzym abgebaut. Zum Beispiel werden Kohlenhydrate durch Amylase, Sucrase, Laktase oder Maltase abgebaut. Proteine werden durch die Enzyme Pepsin und Peptidase und durch Salzsäure abgebaut. Lipide werden durch Lipasen abgebaut., Der Abbau dieser Makromoleküle liefert Energie für zelluläre Aktivitäten.
Zusammenfassend: Verschiedene Arten biologischer Makromoleküle
Proteine, Kohlenhydrate, Nukleinsäuren und Lipide sind die vier Hauptklassen biologischer Makromoleküle—große Moleküle, die für das Leben notwendig sind und aus kleineren organischen Molekülen bestehen. Makromoleküle bestehen aus einzelnen Einheiten, die als Monomere bekannt sind und durch kovalente Bindungen zu größeren Polymeren verbunden sind., Das Polymer ist mehr als die Summe seiner Teile: Es erhält neue Eigenschaften und führt zu einem osmotischen Druck, der viel niedriger ist als der, der durch seine Bestandteile gebildet wird; Dies ist ein wichtiger Vorteil bei der Aufrechterhaltung zellulärer osmotischer Bedingungen. Ein Monomer verbindet sich mit einem anderen Monomer mit der Freisetzung eines Wassermoleküls, was zur Bildung einer kovalenten Bindung führt. Diese Arten von Reaktionen werden als Dehydratisierungs-oder Kondensationsreaktionen bezeichnet., Wenn Polymere in kleinere Einheiten (Monomere) zerlegt werden, wird für jede durch diese Reaktionen zerbrochene Bindung ein Wassermolekül verwendet; Solche Reaktionen werden als Hydrolysereaktionen bezeichnet. Dehydrations-und Hydrolysereaktionen sind für alle Makromoleküle ähnlich, aber jede Monomer-und Polymerreaktion ist spezifisch für ihre Klasse. Dehydrationsreaktionen erfordern typischerweise eine Energieinvestition für die Bildung neuer Bindungen, während Hydrolysereaktionen typischerweise Energie durch Brechen von Bindungen freisetzen.
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