Av Kevin Beck | Uppdaterad 24 mars 2022
BlackJack3D/E+/GettyImages
Livet är byggt på fyra sofistikerade makromolekylära familjer som har finslipats av evolutionen:kolhydrater, lipider, proteiner och nukleinsyror. Varje klass utför distinkta, men likväl relaterade, funktioner som är väsentliga för cellstruktur, energihantering och informationsöverföring.
En makromolekyl är en stor, polymer enhet som består av upprepade subenheter - monomerer - som inte kan förenklas utan att förlora funktionell integritet. Även om det inte finns någon strikt storlekströskel, innehåller typiska makromolekyler tusentals atomer. Inom biologin är alla fyra klasserna rika på kol, där kväve, syre, väte och fosfor spelar avgörande roller.
Kolhydrater (C&H&O; n) är allestädes närvarande energikällor och strukturella komponenter. Deras monomerer, monosackarider, har formeln C6H12O6 (t.ex. glukos, fruktos, galaktos) och antar ofta stabila ringstrukturer. Disackarider (t.ex. maltos, sackaros) länkar två monosackarider via glykosidbindningar, medan polysackarider – stärkelse, glykogen, cellulosa, kitin – består av tre eller flera enheter. Stärkelse bildar spiralformade kedjor; cellulosa är linjär, vilket ger växtstyvhet; kitin, berikat med kväve, bildar exoskelett hos leddjur; glykogen fungerar som glyocytförråd i lever och muskler.
Proteiner, polymerer med 20 aminosyror, driver praktiskt taget varje biokemisk process. Peptidbindningar bildas när karboxylgruppen i en aminosyra länkar till aminogruppen i nästa och frigör vatten. Den resulterande polypeptiden viks in i fyra strukturella nivåer:primär (aminosyrasekvens), sekundär (α-helix, β-sheets), tertiär (3-D-veckning) och kvartär (flerkedjekomplex, t.ex. kollagen). Funktioner spänner över enzymatisk katalys, hormonsignalering (insulin, tillväxthormon), strukturellt stöd och membrantransport.
Lipider är hydrofoba makromolekyler som inte löser sig i vatten. De inkluderar triglycerider (fettsyror förestrade till glycerol), fosfolipider, steroider och vaxer. Triglycerider ger 9 kcal/g, högre än kolhydrater och proteiner. Fettsyror klassificeras efter mättnad:mättade (inga dubbelbindningar), enkelomättade (en dubbelbindning), fleromättade (två eller fler). Mättat fett är fast vid rumstemperatur och är kopplat till kardiovaskulär risk, medan omättade fetter stöder vaskulär hälsa. Fosfolipider bildar dubbelskiktet av cellmembran, med hydrofila huvuden vända mot vattenhaltiga miljöer och hydrofoba svansar inåt. Steroider som kolesterol fungerar som hormonprekursorer.
DNA och RNA är nukleinsyrapolymerer som består av nukleotider - pentossocker, fosfatgrupp och kvävebas. DNA använder deoxiribos och är dubbelsträngat och lagrar ärftlig information i gener som kodar för proteiner. RNA, med ribos, är enkelsträngat och deltar i transkription (mRNA) och translation (tRNA, rRNA). Baspar skiljer sig åt:DNA-par A-T och C-G; RNA ersätter tymin med uracil (U). Genomet omfattar 23 kromosompar hos människor.
