Википедија

Макромолекул

Макромолекул је по дефиницији велики молекул, који има велику молекулску масу.[1] У биохемији се појам макромолекула односи на биополимере (нуклеотиде, протеине, угљене хидрате и липиде),[2] а такође и на неполимерне молекуле велике молекулске масе.[3] Синтетичка влакна и експериментални материјали као што су угљеничне наноцеви[4][5] су такође примери макромолекула.

Макромолекул

Дефиниција уреди

IUPAC дефиниција

Макромолекул
Велики молекул

Молекул високе релативне молекулске масе, чија структура у суштини
обухвата вишеструко понављање конститутивних јединица, стварно или
концептуално, из молекула мале релативне молекулске масе.

Напомене

1. У многим случајевима, посебно за синтетичке полимере, може се
сматрати да молекул има високу релативну молекулску масу ако
додавање или уклањање једног илинеколико јединица има занемарљив
утицај на молекуларна својства. Ова изјава не важи у случају одређених
макромолекула за које својства могу бити критично зависна од финих
детаља молекуларне структуре.
2. Ако се део или цео молекул уклапа у ову дефиницију, може се описати
као макромолекуларни или полимерни, или се полимер који се користи у
придеву.[6]

Термин макромолекул (макро- + молекул) сковао је нобеловац Херман Штаудингер током 1920-их,[7] иако његова прва релевантна публикација о овој области помиње само високомолекуларна једињења (преко 1.000 атома).[8] У то време термин полимер, како га је увео Берцелијус 1832, имао је другачије значење од данашњег: то је једноставно био још један облик изомеризма, на пример са бензолом и ацетиленом и није имао много везе са величином.[9]

Употреба термина за описивање великих молекула варира у различитим дисциплинама. На пример, док се биологији макромолекулима називају четири велика молекула од којих се састоје жива бића, у хемији, термин се може односити на агрегате од два или више молекула који се држе заједно интермолекуларним силама, а не ковалентним везама, али који се лако не растављају.[10]

Према стандардној дефиницији ИУПАЦ-а, термин макромолекул који се користи у науци о полимерима односи се само на појединачни молекул. На пример, један полимерни молекул је прикладно описан као „макромолекул“ или „молекул полимера“, а не као „полимер“, што сугерише супстанцу састављену од макромолекула.[11]

Због своје величине, макромолекули се не описују само у смислу стехиометрије. Структура једноставних макромолекула, као што су хомополимери, може се описати у смислу индивидуалне мономерне подјединице и укупне молекулске масе. Компликовани биомакромолекули, с друге стране, захтевају вишестрани структурни опис, као што је хијерархија структура које се користе за описивање протеина.

Својства уреди

Макромолекули често имају необична физичка својства која се не јављају код мањих молекула.

Још једно уобичајено макромолекуларно својство које не карактерише мање молекуле је њихова релативна нерастворљивост у води и сличним растварачима, уместо тога формирајући колоиде. Многи захтевају соли или одређене јоне да би се растворили у води. Слично томе, многи протеини се денатуришу ако је концентрација раствора у њиховом раствору превисока или прениска.

Високе концентрације макромолекула у раствору могу да промене брзине и константе равнотеже реакција других макромолекула, кроз ефекат познат као макромолекуларно претрпавање.[12] Ово долази од тога што макромолекули искључују друге молекуле из великог дела запремине раствора, чиме се повећавају ефективне концентрације ових молекула.

Историја уреди

Прву синтетичку смолу је синтетисао Лео Баекеланд између 1905. и 1909. године, фенол-формалдехидном кондензацијом и тај производ се назива бакелит. Тада још увек није била позната макромолекуларна природа овог материјала. У периоду 1900—1930 идеја о ковалентно везаним молекулима чија је молекулска маса већа од 100000 није била прихваћена. Сматрало се да би такве структуре биле нестабилне. Умјесто тога било је прихваћено да су супстанце полимерних особина (еластичност, нејасна тачка топљења, вискозност раствора) агрегати малих молекула везани секундарним валенцијама и да је потребно присуство двоструке везе. Херманн Стаудингер је напротив доказао, да хидрогенацијом природне гуме она задржава полимерне особине.[13][14]

Типови макромолекула уреди

Макромолекули биолошког порекла су јако заступљени у природи. Нпр. протеини коже су предоминантно биополимери колагена. Коса је изграђена од кератина. Молекули ДНК и РНК су такође макромолекули. Насупрот њима, синтетичке макромолекули се могу добити у лабораторији, нпр. полистирен.

Линеарни биополимери уреди

Сви живи организми за своје биолошке функције зависе од три есенцијална биополимера: ДНК, РНК и протеина.[15] Сваки од ових молекула је неопходан за живот пошто сваки игра посебну, незаменљиву улогу у ћелији.[16] Једноставан резиме је да ДНК ствара РНК, а затим РНК ствара протеине.

ДНК, РНК и протеини се састоје од понављајуће структуре повезаних грађевних блокова (нуклеотиди у случају ДНК и РНК, аминокиселине у случају протеина). Уопштено говорећи, сви су неразгранати полимери, те се могу представити у облику низа. Они се могу посматрати као низ перли, при чему свака перла представља један нуклеотид или аминокиселински мономер повезан заједно ковалентним хемијским везама у веома дуг ланац.

У већини случајева, мономери унутар ланца имају јаку склоност ка интеракцији са другим аминокиселинама или нуклеотидима. У ДНК и РНК, ово може имати облик Вотсон-Крикових базних парова (G-C и A-T или A-U), иако се могу јавити и многе компликованије интеракције.

Структурне карактеристике уреди

ДНК РНК Протеини
Кодира генетске информације Да Да Не
Катализује биолошке реакције Не Да Да
Грађевински блокови (тип) Нуклеотиди Нуклеотиди Аминокиселине
Грађевински блокови (број) 4 4 20
Многострукост Двоструки Једноструки Једноструки
Структура Двоструки хеликс Комплекс Комплекс
Стабилност до деградације Висока Променљива Променљива
Системи за поправку Да Не Не

Због дволанчане природе ДНК, у бити сви нуклеотиди имају облик Вотсон-Крикових парова база између нуклеотида на два комплементарна ланца двоструког хеликса.

Насупрот томе, РНА и протеини су нормално једноланчани. Стога нису ограничени правилном геометријом двоструке спирале ДНК, те се тако склапају у сложене тродимензионалне облике зависне од њихове секвенце. Ти различити облици одговорни су за многа заједничка својства РНК и протеина, укључујући стварање специфичних места везивања, и способност каталитичког посредовања биохемијских реакција.

ДНК је оптимизована за кодирање информација уреди

ДНК је макромолекул за похрану информација који кодира комплетан скуп упутстава (геном) која су потребна за састављање, одржавање и репродукцију сваког живог организма.[17]

ДНК и РНК су молекули способни да кодирају генетске информације, јер постоје биохемијски механизми који читају информације кодиране унутар ДНК или РНК секвенце и користе их за генерирање одређеног протеина. С друге стране, информације о секвенци протеинског молекула ћелије не користе за функционално кодирање генетских информација.[18]

Протеини су оптимизовани за катализу уреди

Протеини су функционални макромолекули одговорни за катализовање биохемијских реакција које одржавају живот.[19] Протеини спроводе све функције организма, на пример фотосинтезу, неуралну функцију, вид и кретање.[20]

Синтетички макромолекули уреди

 
Структура макромолекула полифенилен дендримера коју су објавили Милен, ет ал.[21]

Неки примери макромолекула су синтетички полимери (пластика, синтетичка влакна и синтетичка гума), графен и угљеничне наноцеви. Полимери се могу припремити од неорганске материје, као и на пример у неорганским полимерима и геополимерима. Инкорпорација неорганских елемената омогућава подешавање својстава и/или одзивног понашања као на пример код паметних неорганских полимера.

Види још уреди

Референце уреди

  1. ^ Доналд Воет; Јудитх Г. Воет (2005). Биоцхемистрy (3 изд.). Wилеy. ИСБН 9780471193500. 
  2. ^ Бруце Албертс; Алеxандер Јохнсон; Јулиан Леwис; Мартин Рафф; Кеитх Робертс; Петер Wалтер (2002). Молецулар Биологy оф тхе Целл. Неw Yорк: Гарлард Сциенце. ISBN 0815332181. 
  3. ^ Stryer L, Berg JM, Tymoczko JL (2002). Biochemistry (5th изд.). San Francisco: W.H. Freeman. ISBN 978-0-7167-4955-4. 
  4. ^ Life cycle of a plastic product Архивирано 2010-03-17 на сајту Wayback Machine. Америцанцхемистрy.цом. Ретриевед он 2011-07-01.
  5. ^ Гуллапалли, С.; Wонг, M.С. (2011). „Нанотецхнологy: А Гуиде то Нано-Објецтс” (ПДФ). Цхемицал Енгинееринг Прогресс. 107 (5): 28—32. Архивирано из оригинала (ПДФ) 2012-08-13. г. Приступљено 2015-06-28. 
  6. ^ Јенкинс, А. D; Кратоцхвíл, П; Степто, Р. Ф. Т; Сутер, У. W (1996). „Глоссарy оф басиц термс ин полyмер сциенце (ИУПАЦ Рецоммендатионс 1996)” (ПДФ). Пуре анд Апплиед Цхемистрy. 68 (12): 2287—2311. дои:10.1351/пац199668122287. Архивирано из оригинала (ПДФ) 04. 03. 2016. г. Приступљено 31. 10. 2021. 
  7. ^ Стаудингер, Х. (1920). „Üбер Полyмерисатион”. Бер. Дтсцх. Цхем. Гес. 53 (6): 1073—1085. дои:10.1002/цбер.19200530627. 
  8. ^ Стаудингер, Х.; Фритсцхи, Ј. (1922). „Üбер Исопрен унд Каутсцхук. 5. Миттеилунг. Üбер дие Хyдриерунг дес Каутсцхукс унд üбер сеине Конститутион”. Хелветица Цхимица Ацта. 5 (5): 785. дои:10.1002/хлца.19220050517. 
  9. ^ Јенсен, Wиллиам Б. (2008). „Тхе Оригин оф тхе Полyмер Цонцепт”. Јоурнал оф Цхемицал Едуцатион. 85 (5): 624. Бибцоде:2008ЈЦхЕд..85..624Ј. дои:10.1021/ед085п624. 
  10. ^ ван Холде, К.Е. (1998). Принциплес оф Пхyсицал Биоцхемистрy. Прентице Халл: Неw Јерсеy,. ИСБН 0-13-720459-0. 
  11. ^ Јенкинс, А D; Кратоцхвíл, П.; Степто, Р. Ф. Т.; Сутер, У. W. (1996). „Глоссарy оф Басиц Термс ин Полyмер Сциенце” (ПДФ). Пуре анд Апплиед Цхемистрy. 68 (12): 2287. дои:10.1351/пац199668122287. Архивирано из оригинала (ПДФ) 2007-02-23. г. 
  12. ^ Минтон АП (2006). „Хоw цан биоцхемицал реацтионс wитхин целлс диффер фром тхосе ин тест тубес?”. Ј. Целл Сци. 119 (Пт 14): 2863—9. ПМИД 16825427. дои:10.1242/јцс.03063  . 
  13. ^ Стаудингер, Х.; Фритсцхи, Ј. (1922). „Üбер дие Хyдриерунг дес Каутсцхукс унд üбер сеине Конститутион”. Хелв. Цхим. Ацта. 5: 785—806. 
  14. ^ Меyерс, Роберт А. (2002). Енцyцлопедиа оф пхyсицал сциенце анд тецхнологy. Бостон: Ацадемиц Пресс. ИСБН 978-0-12-227410-7. 
  15. ^ Берг, Јеремy Марк; Тyмоцзко, Јохн L.; Стрyер, Луберт (2010). Биоцхемистрy, 7тх ед. (Биоцхемистрy (Берг)). W.Х. Фрееман & Цомпанy. ИСБН 978-1-4292-2936-4.  Фифтх едитион аваилабле онлине тхроугх тхе НЦБИ Бооксхелф: линк
  16. ^ Wалтер, Петер; Албертс, Бруце; Јохнсон, Алеxандер С.; Леwис, Јулиан; Рафф, Мартин C.; Робертс, Кеитх (2008). Молецулар Биологy оф тхе Целл (5тх едитион, Еxтендед версион). Неw Yорк: Гарланд Сциенце. ИСБН 978-0-8153-4111-6. . Фоуртх едитион ис аваилабле онлине тхроугх тхе НЦБИ Бооксхелф: линк
  17. ^ Голницк, Ларрy; Wхеелис, Марк (1991-08-14). Тхе Цартоон Гуиде то Генетицс . Цоллинс Референце. ИСБН 978-0-06-273099-2. 
  18. ^ Стрyер 2002, стр. 5
  19. ^ Стрyер 2002, стр. 3
  20. ^ Такемура, Масахару (2009). Тхе Манга Гуиде то Молецулар Биологy. Но Старцх Пресс. ИСБН 978-1-59327-202-9. 
  21. ^ Бауер, Роланд Е.; Волкер Енкелманн; Wиеслер, Уwе M.; Берресхеим, Алеxандер Ј.; Клаус Мüллен (2002). „Сингле-Црyстал Струцтурес оф Полyпхенyлене Дендримерс”. Цхемистрy: А Еуропеан Јоурнал. 8 (17): 3858. дои:10.1002/1521-3765(20020902)8:17<3858::АИД-ЦХЕМ3858>3.0.ЦО;2-5. 

Литература уреди

  • Меyерс, Роберт А. (2002). Енцyцлопедиа оф пхyсицал сциенце анд тецхнологy. Бостон: Ацадемиц Пресс. ИСБН 978-0-12-227410-7. 

Спољашње везе уреди

 
Макромолекул на Викимедијиној остави.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Makromolekul&oldid=27557194”