Caractéristiques, types, fonctions et exemples des macromolécules

Le Macromolécules Ce sont de grandes molécules - généralement plus de 1.000 atomes - formés par l'union de structuration de blocs ou de monomères plus petits. Chez les êtres vivants, nous trouvons quatre types de macromolécules principales: acides nucléiques, lipides, glucides et protéines. Il y a aussi d'autres d'origine synthétique, comme les plastiques.

Chaque type de macromole biologique.

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Quant à leur fonction, les glucides et les lipides stockent l'énergie de sorte que la cellule effectue ses réactions chimiques et est également utilisée comme composants structurels.

Les protéines ont également des fonctions structurelles, en plus d'être des molécules avec la catalyse et la capacité de transport. Enfin, les acides nucléiques stockent des informations génétiques et participent à la synthèse des protéines.

Les macromolécules synthétiques suivent la même structure d'un biologique: de nombreux monomères liés à former un polymère. Exemple de cela sont du polyéthylène et du nylon. Les polymères synthétiques sont largement utilisés dans l'industrie pour la fabrication de tissus, de plastiques, d'isolateurs, etc.

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Caractéristiques

Taille

Comme son nom l'indique, l'une des caractéristiques distinctives des macromolécules est leur grande taille. Ils sont formés par au moins 1.000 atomes, unis par des obligations covalentes. Dans ce type de lien, les atomes impliqués dans l'Union partagent les électrons du dernier niveau.

Constitution

Un autre terme utilisé pour désigner les macromolécules est polymère ("plusieurs parties"), qui sont formés d'unités répétées appelées monomère ("une partie"). Ce sont les unités structurelles des macromolécules et peuvent être identiques ou différentes les unes des autres, selon l'affaire.

Nous pourrions utiliser l'analogie du jeu des enfants LEGO. Chacune des pièces représente les monomères, et lorsque nous les rejoignons pour former différentes structures, nous obtenons le polymère.

Si les monomères sont les mêmes, le polymère est un homopolymère; Et s'ils sont différents, ce sera un hétéropolymère.

Il y a aussi une nomenclature pour désigner le polymère en fonction de sa longueur. Si la molécule est formée de quelques sous-unités est appelée oligomère. Par exemple, lorsque nous voulons nous référer à un petit acide nucléique, nous l'appelons oligonucléotide.

Structure

Compte tenu de l'incroyable diversité des macromolécules, il est difficile d'établir une structure générale. Le "squelette" de ces molécules est formé par leurs monomères correspondants (sucres, acides aminés, nucléotides, etc.), et ils peuvent être regroupés linéairement, ramifiés ou prendre des formes plus complexes.

Comme nous le verrons plus tard, les macromolécules peuvent être d'origine biologique ou synthétique. Les premiers ont des infinités de fonctions dans les êtres vivants, et les seconds sont largement utilisés par la société - comme les plastiques, par exemple.

Macromolécules biologiques: fonctions, structure et exemples

Dans les êtres organiques, nous trouvons quatre types de base de macromolécules, qui effectuent un immense nombre de fonctions, permettant le développement et le soutien de la vie. Ce sont des protéines, des glucides, des lipides et des acides nucléiques. Ensuite, nous décrirons ses caractéristiques les plus pertinentes.

Protéines

Les protéines sont des macromolécules dont les unités structurelles sont des acides aminés. Dans la nature, nous trouvons 20 types d'acides aminés.

Structure

Ces monomères₂), un groupe carboxyle (COOH) et un groupe R.

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Les 20 types d'acides aminés ne diffèrent les uns des autres uniquement dans l'identité du groupe R. Ce groupe varie dans sa nature chimique, pouvoir trouver des acides aminés de base, des acides, neutres, avec des chaînes longues, courtes et aromatiques, entre autres, entre autres.

Les résidus d'acides aminés restent unis les uns par les autres par des liaisons peptidiques. La nature des acides aminés déterminera la nature et les caractéristiques de la protéine résultante.

La séquence d'acides aminés linéaire représente la structure primaire des protéines. Ensuite, ce sont des pliages et des groupes dans différents modèles, formant les structures secondaires, tertiaires et quaternaires.

Fonction

Les protéines remplissent diverses fonctions. Certains servent de catalyseurs biologiques et sont appelés enzymes; Certains sont des protéines structurelles, comme la kératine présente dans les cheveux, les ongles, etc.; Et d'autres effectuent des fonctions de transport, comme l'hémoglobine dans nos globules rouges.

Acides nucléiques: ADN et ARN

Le deuxième type de polymère qui fait partie des êtres vivants est les acides nucléiques. Dans ce cas, les unités structurelles ne sont pas des acides aminés comme dans les protéines, mais sont des monomères appelés nucléotides.

Structure

Les nucléotides composés d'un groupe phosphate, d'un sucre à cinq carbone (la composante centrale de la molécule) et d'une base d'azote.

Il existe deux types de nucléotides: les ribonucléotides et les désoxyribonucléotides, qui varient en termes de sucre central. Les premiers sont les composants structurels de l'acide ribonucléique ou de l'ARN, et ces derniers ceux de désoxyribonucléique ou d'acide ADN.

Dans les deux molécules, les nucléotides restent unis ensemble au moyen d'une liaison phosphodiéster - équivalente au lien peptidique qui maintient les protéines ensemble.

Les composants structurels de l'ADN et de l'ARN sont similaires diffèrent dans sa structure, car l'ARN se trouve sous la forme d'une bande unique et d'ADN à double bande.

Fonction

L'ARN et l'ADN sont les deux types d'acides nucléiques que nous trouvons dans les êtres vivants. L'ARN est une molécule dynamique multifonctionnelle, qui apparaît dans diverses conformations structurelles et participe à la synthèse des protéines et à la régulation de l'expression des gènes.

L'ADN est la macromolécule chargée de stocker toutes les informations génétiques d'un organisme, nécessaire à son développement. Toutes nos cellules (à l'exception des globules rouges matures) ont stocké dans leur noyau, d'une manière très compacte et organisée, le matériel génétique.

Les glucides

Les glucides, également connus sous le nom de glucides ou simplement sous forme de sucres, sont des macromolécules formées par des blocs appelés monosaccharides (littéralement "un sucre").

Structure

La formule moléculaire des glucides est (CHO₂SOIT)_n. La valeur de n Il peut varier de 3, que le sucre le plus simple, à des milliers dans les glucides les plus complexes, étant assez variable en termes de longueur.

Ces monomères ont la capacité de polymériser entre eux par une réaction qui implique deux groupes hydroxyles, entraînant la formation d'une liaison covalente appelée liaison glucosidique.

Cette liaison maintient les glucides de la même manière que les liaisons peptidiques et les liaisons phosphodiéster gardent respectivement les protéines et les acides nucléiques.

Cependant, les liaisons peptidiques et phosphodiéster se produisent dans des zones spécifiques des monomères qui les constituent, tandis que les liaisons glucosidiques peuvent se former avec n'importe quel groupe hydroxyle.

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Comme nous l'avons mentionné dans la section précédente, les petites macromolécules sont désignées avec le préfixe Oligo. Dans le cas de petits glucides, le terme oligosaccharides est utilisé, s'ils ne sont que deux monomères liés, c'est un disaccharide, et s'ils sont plus gros, des polysaccharides.

Fonction

Les sucres sont des macromolécules fondamentales à vie, car elles remplissent l'énergie et les fonctions structurelles. Ceux-ci fournissent l'énergie chimique nécessaire pour stimuler un nombre important de réactions à l'intérieur des cellules et sont utilisés comme "carburant" des êtres vivants.

D'autres glucides, comme le glycogène, servent à stocker l'énergie, afin que la cellule puisse y recourir si nécessaire.

Ils ont également des fonctions structurelles: ils font partie d'autres molécules, telles que les acides nucléiques, les parois cellulaires de certains organismes et des insectes exosquelettes.

Dans les plantes et chez certains protistes, par exemple, nous trouvons un glucides complexes appelé cellulose, formé uniquement à partir d'unités de glucose. Cette molécule est incroyablement abondante sur Terre, car elle est présente dans les parois cellulaires de ces organismes et dans d'autres structures de soutien.

Lipides

"Lipide" est un terme utilisé pour englober un grand nombre de molécules apolaires ou hydrophobes (avec phobie ou répulsion de l'eau) formée de chaînes de carbone. Contrairement aux trois molécules mentionnées, protéines, acides nucléiques et glucides, il n'y a aucun monomère de points pour les lipides.

Structure

Du point de vue structurel, un lipide peut se produire de plusieurs manières. Comme formées à partir d'hydrocarbures (C-H), les liens ne sont pas partiellement chargés, ils ne sont donc pas solubles dans les solvants polaires tels que l'eau. Cependant, ils peuvent être dissous dans d'autres types de solvants non polaires tels que le benzène.

Un acide gras est composé des chaînes d'hydrocarbures mentionnées et d'un groupe carboxyle (COOH) comme groupe fonctionnel. Généralement, un acide gras contient 12 à 20 atomes de carbone.

Les chaînes d'acides gras peuvent être saturées, lorsque tous les carbones sont réunis par des liens simples et insaturés, lorsqu'il y a plus d'une double liaison à l'intérieur de la structure. S'il contient plusieurs doubles liaisons, c'est un acide polyinsaturé.

Types de lipides en fonction de leur structure

Il existe trois types de lipides dans la cellule: stéroïdes, graisses et phospholipides. Les stéroïdes sont caractérisés par une structure volumineuse de quatre anneaux. Le cholestérol est le plus connu et est un élément important des membranes, car il contrôle la fluidité de la même.

Les graisses sont composées de trois acides gras unis au moyen d'une liaison ester à une molécule appelée glycérol.

Enfin, les phospholipides sont formés par une molécule de glycérol liée à un groupe phosphate et deux chaînes d'acides gras ou d'isoprénoïdes.

Fonction

Comme les glucides, les lipides fonctionnent également comme une source d'énergie pour la cellule et comme des composants de certaines structures.

Les lipides ont une fonction indispensable pour toutes les formes vivantes: elles sont un constituant essentiel de la membrane plasmique. Ceux-ci forment la limite cruciale entre les vivants et les non vivants, servant de barrière sélective qui décide de ce qui entre et ce qui ne fait pas à la cellule, grâce à sa propriété semi-perméable.

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En plus des lipides, les membranes sont également formées par diverses protéines, qui fonctionnent comme des transporteurs sélectifs.

Certaines hormones (comme le sexe) sont lipidiques et sont indispensables pour le développement de l'organisme.

Transport

Dans les systèmes biologiques, les macromolécules sont transportées entre l'intérieur et l'extérieur des cellules par des processus appelés endo et exocytose (ils impliquent la formation de vésicules) ou par transport actif.

L'endocytose couvre tous les mécanismes que la cellule utilise pour réaliser l'entrée de grandes particules et est classé comme: phagocytose, lorsque l'élément à engloutir est une particule solide; Pinocytose, lorsqu'elle pénètre dans le liquide extracellulaire; et endocytose, médiée par les receveurs.

La plupart des molécules qui sont ingérées par cette route se terminent dans leur chemin dans une organite responsable de la digestion: le lysosome. D'autres se terminent par des phagosomes - qui ont des propriétés de fusion avec des lysosomes et forment une structure appelée phagolisosomes.

De cette façon, la batterie enzymatique présente dans le lysosome finit par dégrader les macromolécules qui sont initialement entrées. Les monomères qui les ont formés (monosaccharides, nucléotides, acides aminés) sont à nouveau transportés vers le cytoplasme, où ils sont utilisés pour la formation de nouvelles macromolécules.

Tout au long de l'intestin, il existe des cellules qui ont des transporteurs spécifiques pour l'absorption de chaque macromolécule qui a été consommée dans le régime alimentaire. Par exemple, les transporteurs Pep1 et Pep2 sont utilisés pour les protéines et le glucose SGLT.

Macromolécules synthétiques

Dans les macromolécules synthétiques, nous trouvons également le même schéma structurel décrit pour les macromolécules d'origine biologique: petits monomères ou sous-unités qui sont liées par des liaisons médiatiques pour former un polymère.

Il existe différents types de polymères synthétiques, étant le polyéthylène le plus simple. Ceci est un plastique inerte de formule chimique₂-Ch₂ (lié par une double obligation) assez courant dans l'industrie, car il est économique et facile à produire.

Comme on peut le voir, la structure de ce plastique est linéaire et n'a pas de branche.

Le polyuréthane est un autre polymère tout à fait utilisé dans l'industrie pour la fabrication de mousses et d'isolateurs. Nous aurons sûrement une éponge de ce matériel dans nos cuisines. Ce matériau est obtenu par la condensation de bases hydroxyliques mélangées à des éléments appelés diisocianatos.

Il existe d'autres polymères synthétiques d'une plus grande complexité, comme le nylon (ou nilón). Dans ses caractéristiques est très résistant, avec une élasticité appréciable. L'industrie textile tire parti de ces caractéristiques pour la fabrication de tissus, truies, sédaux, etc. Il est également utilisé par les médecins pour effectuer des sutures.

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