اطلاعات عمومی
ماکرومولکول‌ها
تعریف ماکرومولکول‌ها: ماکرومولکول‌ها مولکول‌های بسیار بزرگی هستند که از پلیمریزاسیون مولکول‌های کوچک تر به نام مونومر (monomers) تشکیل می‌شوند.
ماکرومولکول‌ها چیستند؟
اصطلاح مولکول به مولکول‌های بسیار بزرگ و چیزی که از بیش از یک اتم تشکیل شده است اطلاق می‌شود. هرمان استودینگر (Herman Staudinger) آن را در سال 1920 ابداع کرد. ماکرومولکول‌ها آنقدر عظیم هستند که از بیش از 10000 اتم یا تعداد بیشتری از اتم‌ها تشکیل شده اند.
ماکرومولکول‌ها را پلیمر (polymer) نیز می‌نامند. آن‌ها از پلیمریزاسیون مولکول‌هایی مانند کربن، هیدروژن و اکسیژن تشکیل می‌شوند. واحدهای مونومر ماکرومولکول‌ها دارای طبیعت و ذات قطبی هستند و سر و دم آن‌ها دارای خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوتی است.
انواع ماکرومولکول‌ها
بر اساس سیستم پستانداران، سه نوع اصلی از ماکرومولکول‌های بیولوژیکی وجود دارد:
- کربوهیدرات‌ها (Carbohydrates)
- اسیدهای نوکلئیک (Nucleic acids)
- پروتئین‌ها (Proteins)
- لیپیدها (Lipids)
این موارد به طور جداگانه در بخش‌های مختلف یک دوره طبقه بندی می‌شوند. اصول حاکم بر سازماندهی ساختار سه بعدی برای همه آن‌ها یکسان است. بنابراین، ما می‌توانیم آن‌ها را با هم در نظر بگیریم.
کربوهیدرات‌ها
کربوهیدرات‌ها پلیمرهای کربن، هیدروژن و اکسیژن هستند. آن‌ها را می‌توان به عنوان مونوساکارید، دی ساکارید و پلی ساکارید طبقه بندی کرد. کربوهیدرات‌ها در نشاسته، میوه‌ها، سبزیجات، شیر و قندها یافت می‌شوند. آن‌ها منبع مهمی از یک رژیم غذایی سالم هستند.
اسیدهای نوکلئیک
اسیدهای نوکلئیک شامل DNA و RNA می‌باشند که پلیمرهای نوکلئوتیدها هستند. نوکلئوتیدها (Nucleotides) شامل یک گروه پنتوز (pentose)، یک گروه فسفات و یک گروه پایه نیتروژنی هستند. تمام اطلاعات ارثی در DNA ذخیره می‌شود. DNA به RNA و پروتئین سنتز و تبدیل می‌شود.
پروتئین‌ها
پروتئین‌ها پلیمرهای اسیدهای آمینه (amino acids) هستند. این دسته شامل گروه کربوکسیلیک و آمینو می‌شوند. هیچ لیپید یا کربوهیدراتی بدون پروتئین وجود نخواهد داشت زیرا آنزیم‌های مورد استفاده برای سنتز آن‌ها از جنس پروتئین هستند.
لیپیدها
لیپیدها مجموعه ای آبگریز از ماکرومولکول‌ها هستند، یعنی در آب حل نمی‌شوند. این دسته شامل تری گلیسیریدها (triglycerides)، کاروتنوئیدها (carotenoids)، فسفولیپیدها (phospholipids) و استروئیدها (steroids) هستند. آن‌ها به تشکیل غشای سلولی، ساخت هورمون‌ها و در تامین سوخت ذخیره شده در بدن نیز کمک می‌کنند.
نمونه‌هایی از ماکرومولکول‌ها
نمونه‌های اصلی ماکرومولکول‌ها به شرح زیر است:
الیاف مصنوعی
نایلون (Nylon)، ریون (rayon) و اسپندکس (spandex) به طور کامل از ماکرومولکول‌ها تشکیل شده اند. این مواد در مراحل خاصی ایجاد می‌شوند:
- مونومرها برای ساختن پیش پلیمرها یا یک درشت مولکول مایع و اولیه واکنش نشان می‌دهند.
- در مرحله بعد، پیش پلیمرها بواسطه یک سلول عبور پیدا می‌کنند که در آن جا جامد شده و به ضخامت مورد نظر می‌رسند. به این فرآیند اسپینینگ (spinning) می‌گویند.
انتقال ژنتیکی
DNA یک ماده ژنتیکی است که حاوی اسیدهای نوکلئیک است و مواد ژنتیکی را کد می‌کند. در طول میوز، DNA دیگر کامل نیست و نوکلئوتیدهای باقی مانده مسئول انتقال اطلاعات ژنتیکی به گامت‌ها هستند.
مونومرها و پلیمرها
ماکرومولکول‌ها اساساً پلیمر – زنجیره‌های بلندی از زیر واحدهای مولکولی به نام مونومر – هستند. کربوهیدرات‌ها، پروتئین‌ها و اسیدهای نوکلئیک به صورت پلیمرهای بلند یافت می‌شوند. این مواد به دلیل ماهیت پلیمری و اندازه بزرگ آن‌ها به عنوان ماکرومولکول شناخته می‌شوند.
کاربردهای صنعتی ماکرومولکول‌ها
جدای ماکرومولکول‌های بیولوژیکی، سه گروه عمده از ماکرومولکول‌ها وجود دارند که در صنعت ضروری هستند. این مواد شامل پلاستیک، الیاف و الاستومرها (elastomers) می‌باشند.
الاستومرها (elastomers) درشت مولکول‌هایی هستند که انعطاف پذیر و کشسان اند. داشتن خاصیت ارتجاعی به این مواد اجازه می‌دهد تا در محصولاتی مانند نوارهای مو و کمربندهای الاستیک استفاده شوند. این اجسام می‌توانند کشیده شوند و پس از رها شدن به ساختار اولیه خود باز می‌گردند.
ما ماکرومولکول‌های فیبری را می‌پوشیم. الیاف نایلون، پلی استر و اکریلیک در همه چیز از بلوز و کمربند گرفته تا پیراهن و کفش استفاده می‌شوند. الیاف طبیعی شامل پشم، پنبه و ابریشم هستند.
از این رو، بسیاری از اشیائی که امروزه از آن‌ها استفاده می‌کنیم از درشت مولکول‌ها تشکیل شده اند. بسیاری از انواع پلاستیک‌ها از طریق فرآیندی به نام پلیمریزاسیون ساخته می‌شوند که عبارت است از اتصال واحدهای مونومر از محصولات پلاستیکی.
سوالات متداول
چهار ماکرومولکول بیولوژیکی مهم کدامند؟
- کربوهیدرات‌ها
- پروتئین‌ها
- لیپیدها
- اسید نوکلئیک
اهمیت ماکرومولکول‌ها چیست؟
بیشتر مواد مغذی بیولوژیکی درشت مولکول‌هایی هستند که توسط بدن برای انجام فعالیت‌های مختلف حیات استفاده می‌شود. این مواد از ترکیب مونومرها ساخته می‌شوند.
مترجم: فاطمه فریادرس
