Макромолекулы существуют во всех живых клетках и играют важную роль, определяемую их структурным расположением. Макромолекулы или полимеры образуются путем комбинации более мелких молекул или мономеров в определенной последовательности. Это энергозатратный процесс, называемый полимеризацией, при котором в качестве побочного продукта образуется вода. Каждый процесс отличается в зависимости от типа образующейся макромолекулы. Примеры макромолекул включают нуклеиновые кислоты, липиды, белки и углеводы.
Белки
Белки образуются при соединении мономеров, называемых аминокислотами. Аминокислоты содержат карбоновую и аминогруппу на обоих концах молекулы. Карбоксильная группа одной аминокислоты соединяется с аминогруппой другой, образуя пептидную связь. Несколько аминокислот соединяются вместе, образуя полипептидные цепи, которые затем складываются вместе для получения конечной белковой макромолекулы. Белки выполняют бесчисленное множество клеточных функций, в зависимости от их формы.
Нуклеиновые кислоты
Два типа нуклеиновых кислот, ДНК и РНК, составляют генетический материал клетки. Мономер нуклеиновой кислоты называется нуклеотидом и содержит пентозный сахар, азотистое основание и фосфатную группу. Нуклеотиды связываются ковалентными связями, когда фосфатная группа одного соединяется с гидроксильной группой другого с образованием полинуклеотидов. В ДНК два полинуклеотида соединяются посредством водородных связей в азотистых основаниях с образованием двойной спирали ДНК.
Углеводы
В зависимости от длины полимера углеводы классифицируются как моносахариды, дисахариды или полисахариды. Моносахарид представляет собой отдельный мономер и включает простые сахара, такие как глюкоза. Моносахариды соединяются ковалентной связью, называемой гликозидной связью. Дисахариды, такие как сахароза, - это просто два моносахарида. Углеводы функционируют в зависимости от типа содержащихся в них сахаров и положения гликозидной связи.
Липиды
Липиды - единственная макромолекула, которая не подвергается полимеризации. Основным соединением для всех липидов является глицерин трехуглеродного спирта. Липиды делятся на жиры, стероиды и фосфолипиды. Жиры образуются путем присоединения трех жирных кислот к глицерину через сложноэфирную связь, которая возникает в результате присоединения гидроксильной группы к карбоксильной группе. В фосфолипидах жирная кислота заменена фосфатной группой. Стероиды, такие как холестерин, содержат четырехуглеродный кольцевой скелет.