Av Keiron Audain, uppdaterad 24 mars 2022
Alla levande celler är beroende av makromolekyler - polymerer byggda av mindre enheter som kallas monomerer. Bildandet av dessa polymerer, känd som polymerisation, kräver energitillförsel och frigör vatten som en biprodukt. Varje klass av makromolekyler följer en distinkt polymerisationsväg, vilket ger nukleinsyror, proteiner, kolhydrater och lipider.
Proteiner uppstår från aminosyror, de monomerer som har en karboxylgrupp i ena änden och en aminogrupp i den andra. Under polymerisation reagerar karboxylgruppen i en aminosyra med aminogruppen i en annan och bildar en kovalent peptidbindning. Successiva peptidbindningar länkar dussintals eller hundratals aminosyror till en linjär polypeptidkedja. Kedjan viker sig sedan till en exakt tredimensionell struktur, vilket ger proteinet dess unika biologiska funktion.
Nukleinsyror – DNA och RNA – bär genetisk information. Deras monomer, nukleotiden, innehåller ett socker med fem kolatomer (pentos), en kvävebas och en fosfatgrupp. Polymerisation länkar fosfatgruppen i en nukleotid till hydroxylgruppen i nästa, vilket skapar en fosfodiester-ryggrad. I DNA ligger två komplementära polynukleotidsträngar i linje och vätebinder mellan sina baser och bildar den karakteristiska dubbelhelixen. RNA, som är enkelsträngat, antar olika veck för sina roller i transkription, translation och reglering.
Kolhydrater sträcker sig från enstaka sockerarter (monosackarider) som glukos till komplexa polysackarider. Monosackarider förenas via glykosidbindningar - kovalenta bindningar mellan det anomera kolet i ett socker och en hydroxylgrupp i ett annat. Disackarider (t.ex. sackaros) består av två monosackarider, medan polysackarider som stärkelse eller cellulosa innehåller många enheter. Typen av socker och positionen för varje glykosidbindning bestämmer kolhydratens fysiska egenskaper och biologiska roll.
Till skillnad från de andra makromolekylerna bildas inte lipider genom polymerisation. Grundställningen för alla lipider är glycerol, en alkohol med tre kolatomer. Fetter (triglycerider) uppstår när tre fettsyrakedjor förestrar till glycerol. Fosfolipider ersätter en fettsyra med en fosfatgrupp, vilket ger amfipatiska egenskaper väsentliga för membranstrukturen. Steroider, som kolesterol, är uppbyggda på ett fyrringsskelett snarare än en linjär kedja.
Att förstå dessa polymerisationsprocesser belyser den intrikata kemin som underbygger cellulärt liv.
