Полимеризацията характеризира образуването на полимери от мономери. В химията и биологията съществуват различни видове полимеризации. В организмите протичат реакции на полимеризация за образуване на биополимери като протеини, нуклеинова киселина или полизахариди.
Какво е полимеризация?
Реакциите на полимеризация протичат в организмите, за да образуват биополимери като протеини or нуклеинова киселина. Нуклеинова киселина са компоненти на ДНК и РНК. Полимеризацията е общ термин за образуване на полимери от мономери с ниско молекулно тегло. Реакциите на полимеризация играят важна роля както в химията, така и в биологията. Полимерите са високомолекулни вещества, които се състоят от определени основни градивни елементи. Тези основни градивни елементи, наричани още мономери, се натрупват по време на полимеризация и образуват високомолекулни вериги. Полимерите могат да бъдат съставени от едни и същи или различни мономери. В химията например полиестер, полиетилен, поливинил хлорид (PVC) или други пластмаси са известни като полимери. В биологията, протеини, нуклеинова киселини or полизахариди представляват силно сложни биополимери. В химическата област има различни видове реакции на полимеризация. Разграничават се верижни реакции на растежен и стъпков растеж. При реакциите на растеж на веригата, след първоначална реакция, допълнителни мономери постоянно се свързват с активираната верига. Това води до растеж на веригата. В стъпкови реакции на растеж, участващите мономери трябва да имат поне две функционални групи. Няма непрекъснат растеж на веригата, но първо се образуват димери, тримери или олигомери, които по-късно се комбинират, за да образуват по-дълга верига. Типичните стъпкови реакции на растеж са под формата на реакции на добавяне или кондензация. Образуването на биополимери в биологичните системи обаче е много по-сложно. Това изисква много различни стъпки на реакция. Например, образуването на протеини или нуклеинови киселини се осъществява само с помощта на шаблони. В генетичния код последователността на азот бази в нуклеиновия киселини е посочено. Те от своя страна кодират последователността на аминокиселини в отделните протеини.
Функция и задача
Полимеризациите играят видна роля във всички биологични системи на бактерии, гъби, растения и животни (включително хора). По този начин протеините и нуклеиновите киселини са предпоставката за живот на първо място. По същество реакциите на полимеризация за образуване на тези биомолекули и тяхното разграждане са действителните реакции на живота. Нуклеиновите киселини са компоненти на ДНК и РНК. Те са съставени от фосфорна киселина, монозахар (дезоксирибоза или рибоза) и четири азотни бази. Фосфорна киселина, захар и азот Базата е сглобена, за да образува нуклеотид. Нуклеиновите киселини от своя страна се състоят от вериги от нуклеотиди, разположени в редица. ДНК съдържа дезоксирибоза, а РНК съдържа рибоза като захар молекула. Отделните нуклеотиди се различават само по своите азот база. Три последователни нуклеотида, всеки код за една аминокиселина като триплет. По този начин последователността на нуклеотидите представлява генетичния код. Генетичният код, заложен в ДНК, се прехвърля в РНК чрез сложни механизми. След това РНК е отговорна за синтеза на протеини с фиксирана аминокиселинна последователност. По този начин някои участъци в ДНК (гените) кодират съответните протеини. Всеки протеин има специфична функция в организма. По този начин има мускулни протеини, протеини на съединителната тъкан, имуноглобулини, пептид хормони or ензими. От своя страна, специален ензим със специфичен състав е отговорен за всеки метаболитен етап. Това вече показва колко важни са точно координираните реакции на полимеризация за изграждане на нуклеинови киселини и протеини за гладките биохимични процеси в организма. Например ензими трябва да имат правилната аминокиселинна последователност, за да могат да катализират конкретния реакционен етап в метаболизма, за който са отговорни. В допълнение към протеините и нуклеиновите киселини, полизахариди също са важни биополимери в организма. В растенията те често изпълняват поддържащи функции. Освен това те също съхраняват енергия. Нишестето в картофите например е резервно вещество, което се използва за генериране на енергия по време на покълването. Хората също така съхраняват гликоген в черен дроб и мускулите за задоволяване на енергийните нужди през периоди на ограничаване на храната или интензивна физическа активност. Гликогенът, подобно на нишестето, е полимер и се образува от мономера гликоза.
Болести и неразположения
Нарушения в реакциите на биологична полимеризация могат олово до значителни здраве проблеми. Както бе споменато по-рано, нуклеиновите киселини са важни биополимери. Когато химичните процеси променят последователността на някои азотни бази, присъства така наречената мутация. Мутиралите ген продължава да кодира протеини, но техният ред на аминокиселини се променя. Така променените протеини вече не могат да изпълняват правилно функцията си в засегнатите клетки. Това може олово до метаболитни нарушения, тъй като ензимът може да се провали. както и да е имуноглобулини може също да бъде променен. В този случай възникват имунодефицити. Разбира се, структурните протеини също могат да бъдат засегнати от промените, с много различни прояви и симптоми. Мутациите често се предават и на потомството. В хода на живота грешки при възпроизвеждането на генетичния код се появяват отново и отново. В повечето случаи засегнатите клетки на тялото се унищожават от имунната система. Това обаче не винаги е успешно. В някои случаи тези клетки се развиват в рак клетки, и растежът им застрашава целия организъм. Много други дегенеративни заболявания, като артериосклероза, ревматични оплаквания или автоимунни заболявания, могат също да бъдат проследени до нарушения в синтеза на биополимери. Дори синтеза на гликоген, полизахаридът в черен дроб и мускулите, могат да бъдат дефектни. Например има заболявания за съхранение на гликоген с необичайно променен гликоген молекули, което от своя страна може да бъде причинено от дефект ензими. Анормалният гликоген вече не може да се разгражда и продължава да се натрупва в черен дроб.
