Zawartość
Wszystkie żywe stworzenia są zbudowane z molekuł. W biologii istnieją cztery główne klasy dużych cząsteczek zwanych makrocząsteczkami, które są używane w naszych ciałach. Te makrocząsteczki są uważane za polimery lub duże łańcuchy cegiełek zwanych monomerami, które są chemicznie konstruowane przez nasze komórki do wykorzystania jako pożywienie i energia. Te makrocząsteczki to węglowodany, białka, lipidy i kwasy nukleinowe. Każda klasa makrocząsteczek składa się z różnych podjednostek monomeru, ale wszystkie zawierają atomy węgla, azotu, wodoru i tlenu.
Węglowodany
Węglowodany są związkami organicznymi, które obejmują cukry, skrobie, glikogen i celulozę. Najprostszą formą węglowodanów jest monomer cząsteczki cukru, taki jak glukoza lub fruktoza, zwany także monosacharydem, który składa się z pierwiastków węgla, tlenu i wodoru. Disacharydy, takie jak sacharoza, są cukrami i dwoma monosacharydami: cząsteczką glukozy i cząsteczką fruktozy. Polisacharydy, takie jak skrobia, celuloza i glikogen, są długimi i złożonymi łańcuchami monosacharydów skonstruowanych razem. W naszych ciałach cukry proste są używane jako energia natychmiastowa, a większość polisacharydów ulega powolnemu rozkładowi na cukry proste, co daje stabilne źródło energii w czasie. Celuloza nie jest wykorzystywana do celów energetycznych, ale do strukturalnego wspierania ścian komórkowych roślin.
Lipidy
Lipidy są biomolekułami, które obejmują tłuszcze, oleje, fosfolipidy i steroidy. Mają różne struktury, ale wszystkie są dużymi cząsteczkami złożonymi z łańcuchów niepolarnych pierwiastków węgla i wodoru, co czyni je hydrofobowymi lub niekompatybilnymi z wodą. Tłuszcze i oleje są nazywane triglicerydami, które są wytwarzane z monomerów zwanych kwasami tłuszczowymi i gliceryną. Triglicerydy różnią się kształtem i długością w zależności od rodzaju i liczby wiązań węglowych i wodorowych. Te odmiany określają, czy tłuszcz jest nasycony, nienasycony czy wielonienasycony. Fosfolipidy są bardzo podobne do trójglicerydów z tym wyjątkiem, że zawierają grupę fosforanową. W naszych ciałach triglicerydy działają jako magazyn energii, a fosfolipidy są wykorzystywane w tworzeniu błon komórkowych.
Białka
Białka są bardzo dużą, złożoną i zróżnicowaną grupą cząsteczek. Białka są polimerami wytworzonymi z łańcuchów monomerów zwanych aminokwasami, które są złożone w różne struktury. Istnieje 20 różnych aminokwasów, które są strukturami utworzonymi przez chemiczne grupy aminowe i karboksylowe, jak również jeden ze zmiennych regionów zwanych grupą R lub strukturą łańcucha bocznego. Istnieją cztery poziomy struktury białka: pierwotny, drugorzędowy, trzeciorzędowy i czwartorzędowy, przy czym każdy poziom zwiększa złożoność fałdowania i wiązania między łańcuchami aminokwasów. Ostateczna złożona postać polimerów decyduje o funkcji białka w organizmie. Niektóre funkcje białkowe obejmują enzymy, przeciwciała, receptory hormonalne, neuroprzekaźniki, strukturę włosów, paznokci i mięśni, metabolizm, ruch i inne.
Kwasy nukleinowe
Kwasy nukleinowe są cząsteczkami, które obejmują kwas deoksyrybonukleinowy (DNA) i kwas rybonukleinowy (RNA). Kwasy nukleinowe składają się z łańcuchów monomerów zwanych nukleotydami, które są strukturami chemicznymi zawierającymi pierścień cukru węglowego 5, grupę fosforanów i jedną z czterech zasad zawierających azot: adenina (A), guanina (G), cytozyna (C) lub tymidyna (T). W RNA tymidyna jest zastąpiona uracylem (U). DNA składa się z dwóch długich łańcuchów tych monomerów w różnych rzędach, w podwójnej helisie lub skręconej formacji. RNA różni się od DNA tylko jedną nicią i zawiera jedną cząsteczkę cukru rybozy zamiast jednej z dezoksyrybozy. DNA dostarcza instrukcji genetycznych lub diagramów wszystkich czynności komórkowych w organizmie. DNA ulega transkrypcji na RNA, które z kolei tworzy białka.