高分子はすべての生細胞に存在し、その構造的配置によって決定される重要な役割を果たします。 高分子、またはポリマーは、特定の順序でより小さな分子またはモノマーの組み合わせによって形成されます。 これは、副産物として水を生成する重合と呼ばれるエネルギーを必要とするプロセスです。 各プロセスは、形成される高分子のタイプによって異なります。 高分子の例には、核酸、脂質、タンパク質、および炭水化物が含まれます。
タンパク質
タンパク質は、アミノ酸と呼ばれるモノマーが結合すると形成されます。 アミノ酸には、分子の両端にカルボン酸とアミノ基が含まれています。 あるアミノ酸のカルボン酸基が別のアミノ酸のアミノ基と結合して、ペプチド結合を形成します。 いくつかのアミノ酸が結合してポリペプチド鎖を形成し、それが折りたたまれて最終的なタンパク質高分子になります。 タンパク質は、その形状に応じて、無数の細胞機能を持っています。
核酸
DNAとRNAの2種類の核酸は、細胞の遺伝物質を構成します。 核酸モノマーはヌクレオチドと呼ばれ、ペントース糖、窒素塩基、リン酸基を含んでいます。 ヌクレオチドは、あるリン酸基が別のヒドロキシル基と結合してポリヌクレオチドを形成するときに、共有結合を介して結合します。 DNAでは、2つのポリヌクレオチドが核酸塩基の水素結合を介して結合してDNA二重らせんを形成します。
炭水化物
炭水化物は、ポリマーの長さに応じて、単糖類、二糖類、または多糖類に分類されます。 単糖は単一のモノマーであり、ブドウ糖などの単糖が含まれます。 単糖は、グリコシド結合と呼ばれる共有結合を介して結合されます。 ショ糖などの二糖類は、単に2つの単糖類です。 炭水化物は、含まれる糖の種類とグリコシド結合の位置に応じて機能します。
脂質
脂質は、重合を受けない唯一の高分子です。 すべての脂質の基本化合物は、3炭素アルコールグリセロールです。 脂質は、脂肪、ステロイド、リン脂質に分類されます。 脂肪は、ヒドロキシル基をカルボキシル基に結合することから生じるエステル結合を介してグリセロールに3つの脂肪酸を付加することによって形成されます。 リン脂質では、脂肪酸がリン酸基に置き換わっています。 コレステロールなどのステロイドには、4炭素の環骨格が含まれています。