Biokemia | elävien olentojen kemiallisten reaktioiden tutkimus

Makromolekyylit

Biologisissa polymeereissä voi olla kymmenistä tuhansista kymmeniin miljooniin atomeihin tai enemmänkin. Nämä polymeerit koostuvat monista pienistä molekyyleistä, joissa kussakin on enintään viisikymmentä atomia. Nämä pienet molekyylit koostuvat lähes yksinomaan hiilestä, vedystä, hapesta ja typestä. Ne sisältävät myös rikkiä, fosforia ja muutamia muita atomeja, jotka ovat kriittisiä näiden polymeerien biologisen toiminnan kannalta.

Makromolekyylejä on neljää eri tyyppiä.

Nukleiinihapot

Nukleiinihapot ovat pitkäketjuisia molekyylejä, joita on kahdenlaisia: DNA ja RNA. Niiden rakennusaineita kutsutaan nukleotideiksi.

DNA:ta on jokaisessa solussa. Se sisältää tiedot, joita tarvitaan kaikkien nukleiinihappojen ja kaikkien proteiinien valmistamiseen. Se on yhdistetty kaksoiskierteeksi. Se on perinnöllisyyden aine, ja se sisältää tiedon, jota elämä siirtää sukupolvelta toiselle.

RNA:n tehtävänä on saada DNA:n sisältämä tieto toimimaan kehon soluissa. Tietyn proteiinin valmistamiseksi DNA:ssa oleva tieto siirretään RNA-molekyyliin. Toinen RNA-molekyyli käyttää tätä ohjeistuksena proteiinin valmistamiseksi. Proteiinia valmistavaa RNA:ta kutsutaan ribosomiksi, ja se toimii ribotsyyminä, joka lisää huomattavasti nopeutta, jolla yksittäiset aminohapot yhdistyvät toisiinsa proteiinin muodostamiseksi.

Proteiinit

Proteiinit ovat aminohappojen polymeerejä. Aminohappoja on kaksikymmentä eri tyyppiä.

Yleisesti ottaen proteiineilla on kahdenlaisia toimintoja. Ensimmäinen on rakenteellinen: ne muodostavat monia solujen ja kudosten keskeisiä rakenteita. Lihakset, hiukset ja iho koostuvat pääasiassa proteiineista. Toinen on toiminnallinen: entsyymeinä ne nopeuttavat huomattavasti elävän solun kemiallisia reaktioita. Kaikki soluelämä koostuu tuhannesta tai useammasta kemiallisesta reaktiosta, joita kutsutaan aineenvaihdunnaksi ja joissa syödyt molekyylit muutetaan energiaksi tai muiksi molekyyleiksi, joita solu tarvitsee selviytyäkseen. Proteiinien tehtävänä on nopeuttaa näitä reaktioita, usein yli miljoona kertaa nopeammin. Lisäksi ne saavat aikaan kemiallisia reaktioita, joita ei tapahtuisi ilman proteiinin vaikutusta.

Hiilihydraatit

Hiilihydraatteja ovat sokerit ja tärkkelys.

Sokerit ovat yksinkertaisimpia hiilihydraatteja. Monosakkaridit ovat "yksittäisiä sokereita", kuten glukoosi ja fruktoosi. Disakkaridit ovat kahta monosakkaridia, jotka on yhdistetty toisiinsa. Pöytäsokeri (ruokosokeri) on glukoosin ja fruktoosin disakkaridi. Polysakkaridit koostuvat monista monosakkarideista, jotka on yhdistetty toisiinsa. Valtaosa polysakkarideista on glukoosin polymeerejä, ja niitä on kahta tyyppiä: tärkkelystä ja selluloosaa. Tärkkelys on viljan, perunoiden, omenoiden ja leivän valkoista ainesta, ja se on elimistölle helposti saatavilla oleva energianlähde. Selluloosa on rakennemateriaali, josta kaikki kasvit koostuvat. Puolet puun valmistusmateriaalista on selluloosaa.

Hiilihydraateilla on elimistössä useita tehtäviä, mutta tärkein niistä on toimia solujen aineenvaihdunnan valmiina energianlähteenä. Hajottamalla hiilihydraattien kemialliset sidokset vapautuu energiaa, jonka elimistö voi käyttää.

Lipidit

Lipidejä ovat rasvat ja vahat. Tyydyttyneet lipidit sisältävät yksittäisiä sidoksia, ja niitä on voissa ja laardissa. Tyydyttymättömissä lipideissä on yksi tai useampi kaksoissidos, ja niitä esiintyy usein öljyissä. Ihmiskeho varastoi lipidejä energianlähteeksi. Kun elimistö tarvitsee suuren määrän energiaa, lipidimolekyylit hajotetaan energian vapauttamiseksi.

 

Nauhakaavio on yksi tapa, jolla biokemistit kuvaavat proteiinien muotoa. Tämä nauhadiagrammi on proteiinista hemoglobiini, joka on veren punainen aine. Se vastaa hapen kuljettamisesta.  


DNA, nukleiinihappo, koostuu kaksoiskierteestä.  

Aiheeseen liittyvät sivut

• Luettelo biokemian aiheista
• Biofysiikka
• Orgaaninen kemia