Какви са процесите, чрез които се образуват макромолекулите?

Макромолекулите съществуват във всички живи клетки и играят значителни роли, определени от тяхното структурно подреждане. Макромолекулите или полимерите се образуват чрез комбинацията от по-малки молекули или мономери в определена последователност. Това е процес, изискващ енергия, наречен полимеризация, който произвежда вода като страничен продукт. Всеки процес се различава в зависимост от вида на образуваната макромолекула. Примери за макромолекули включват нуклеинови киселини, липиди, протеини и въглехидрати.

Протеините се образуват, когато мономерите, наречени аминокиселини се комбинират. Аминокиселините съдържат карбоксилна и амино група от двата края на молекулата. Карбоксилната група на една аминокиселина се комбинира с аминогрупата на друга, образувайки пептидна връзка. Няколко аминокиселини се обединяват, за да образуват полипептидни вериги, които след това се сгъват заедно за крайната протеинова макромолекула. Протеините имат безброй клетъчни функции, в зависимост от тяхната форма.

Двата вида нуклеинови киселини, ДНК и РНК, съставят генетичния материал на клетката. Мономерът на нуклеиновата киселина се нарича нуклеотид и съдържа пентозна захар, азотна основа и фосфатна група. Нуклеотидите се свързват чрез ковалентни връзки, тъй като фосфатната група на едната се свързва с хидроксилната група на друга, за да образува полинуклеотиди. В ДНК два полинуклеотида се комбинират чрез водородни връзки в азотните основи, за да образуват ДНК двойна спирала.

В зависимост от дължината на полимера, въглехидратите се класифицират като монозахариди, дизахариди или полизахариди. Монозахаридът е единичен мономер и включва прости захари като глюкоза. Монозахаридите са свързани заедно чрез ковалентна връзка, наречена гликозидна връзка. Дизахаридите като захароза са просто два монозахарида. Въглехидратите функционират според вида захари, които се съдържат, и позициите на гликозидната връзка.

Липидите са единствената макромолекула, която не се подлага на полимеризация. Основното съединение за всички липиди е тривъглеродният алкохол глицерол. Липидите са категоризирани като мазнини, стероиди и фосфолипиди. Мазнините се образуват чрез добавяне на три мастни киселини към глицерола чрез естерна връзка, която се получава от присъединяването на хидроксилна група към карбоксилна група. Във фосфолипидите мастната киселина се заменя с фосфатна група. Стероиди като холестерол съдържат четиривъглероден пръстен скелет.