Samantekt kafla

3.1 Nýmyndun lífrænna stórsameinda

Prótein, kolvetni, kjarnsýrur og lípíð eru fjórir helstu flokkar lífrænna stórsameinda, stórra sameinda sem eru nauðsynlegar lífi og eru byggðar úr smærri lífrænum sameindum. Stórsameindir eru samsettar úr stökum einingum, liðeiningum, sem tengjast með samgildum tengjum og mynda stærri fjölliður. Fjölliða er meira en summa hluta sinna: hún öðlast nýja eiginleika og veldur mun lægri osmótískum þrýstingi en einstakar byggingareiningar hennar. Það er mikilvægur kostur við að viðhalda osmótísku jafnvægi frumunnar. Liðeining tengist annarri liðeiningu þegar vatnssameind losnar og samgilt tengi myndast. Slík hvörf kallast afvötnunarmyndun eða þéttihvörf. Þegar fjölliður brotna niður í smærri einingar notar hvarfið vatnssameind fyrir hvert tengi sem rofnar; slík hvörf kallast vatnsrof. Afvötnunarmyndun og vatnsrof eru svipuð í öllum stórsameindaflokkum, en hvert hvarf liðeininga og fjölliða er sértækt fyrir sinn flokk. Afvötnunarhvörf krefjast yfirleitt orku til að mynda ný tengi, en vatnsrof losar yfirleitt orku þegar tengi rofna.

3.2 Kolvetni

Kolvetni eru hópur stórsameinda sem eru mikilvægur orkugjafi fyrir frumur og veita plöntufrumum, sveppum og liðdýrum, þar á meðal humrum, kröbbum, rækjum, skordýrum og köngulóm, byggingarlega stoð. Kolvetni eru flokkuð sem einsykrur, tvísykrur og fjölsykrur eftir fjölda liðeininga í sameindinni. Einsykrur tengjast með glýkósíðtengjum sem myndast við afvötnunarhvörf og mynda þannig tvísykrur og fjölsykrur með losun vatnssameindar fyrir hvert tengi. Glúkósi, galaktósi og frúktósi eru algengar einsykrur, en laktósi, maltósi og súkrósi eru algengar tvísykrur. Sterkja og glýkógen eru dæmi um fjölsykrur og eru forðaform glúkósa í plöntum og dýrum. Langar fjölsykrukeðjur geta verið greinóttar eða ógreinóttar. Beðmi er dæmi um ógreinótta fjölsykru, en amýlópektín, hluti sterkju, er mjög greinótt sameind. Geymsla glúkósa í fjölliðum eins og sterkju eða glýkógeni gerir hann aðeins síður aðgengilegan fyrir efnaskipti, en kemur jafnframt í veg fyrir að hann leki út úr frumunni eða skapi háan osmótískan þrýsting sem gæti valdið því að fruman tæki upp of mikið vatn.

3.3 Lípíð

Lípíð eru flokkur stórsameinda sem eru óskautuð og vatnsfælin. Helstu gerðir lípíða eru fita og olíur, vax, fosfólípíð og sterar. Fita er orkugeymsluform og kallast einnig þríacýlglýseról eða þríglýseríð. Fita er samsett úr fitusýrum og annaðhvort glýseróli eða sfingósíni. Fitusýrur geta verið mettaðar eða ómettaðar eftir því hvort tvítengi eru í vetniskolefniskeðjunni. Ef aðeins eintengi eru til staðar eru þær mettaðar fitusýrur. Ómettaðar fitusýrur hafa eitt eða fleiri tvítengi í vetniskolefniskeðjunni. Fosfólípíð mynda grunn frumuhimna og hafa glýseról- eða sfingósíngrind sem tvær fitusýrukeðjur og fosfathópur tengjast. Sterar eru annar flokkur lípíða og grunnbygging þeirra er úr fjórum samtengdum kolefnishringjum. Kólesteról er steri og mikilvægur hluti frumuhimna, þar sem það hjálpar til við að viðhalda fljótandi eiginleikum himnunnar. Það er einnig forveri sterahormóna eins og testósteróns.

3.4 Prótein

Prótein eru flokkur stórsameinda sem gegna fjölbreyttum hlutverkum í frumum. Þau taka þátt í efnaskiptum sem ensím, ferjur eða hormón og veita einnig byggingarlega stoð. Byggingareiningar próteina eru amínósýrur. Hver amínósýra hefur miðlægt kolefni sem amínóhópur, karboxýlhópur, vetnisatóm og R-hópur eða hliðarkeðja tengjast. Til eru 20 algengar amínósýrur og hver þeirra er frábrugðin hinum í R-hópnum. Peptíðtengi tengir amínósýrur saman, og löng amínósýrukeðja kallast fjölpeptíð.

Prótein eru skipulögð á fjórum stigum: fyrsta, annars, þriðja og, í sumum próteinum, fjórða stigi. Fyrsta stigs bygging er einstök röð amínósýranna. Staðbundin felling fjölpeptíðsins myndar byggingar á borð við α-gorma og β-fleti, sem eru annars stigs byggingar. Heildarþrívíddarlögun próteinsins er þriðja stigs bygging. Þegar tvær eða fleiri fjölpeptíðkeðjur tengjast og mynda starfandi prótein er sú uppröðun fjórða stigs bygging. Lögun og virkni próteina tengjast náið. Breytingar á lögun vegna hitastigs, pH-gildis eða efnaáhrifa geta valdið eðlissviptingu próteins og tapi á virkni.

3.5 Kjarnsýrur

Kjarnsýrur eru sameindir úr kirnum sem stýra starfsemi frumunnar, þar á meðal frumuskiptingu og próteinmyndun. Hvert kirni er samsett úr pentósasykru, niturbasa og fosfathópi. Tvær megingerðir kjarnsýra eru DNA og RNA. DNA ber erfðauppskrift frumunnar og flytur hana frá foreldrum til afkvæma í formi litninga. DNA hefur byggingu tvöfalds gorms þar sem tveir þættir liggja í gagnstæðar áttir, tengjast með vetnistengjum og eru mótsvarandi hvor öðrum. RNA er yfirleitt einþátta fjölliða úr tengdum kirnum sem innihalda pentósasykruna ríbósa, niturbasa og fosfathóp. RNA tekur þátt í próteinmyndun og stjórnun hennar. Boðbera-RNA (mRNA) er umritað af DNA, fer úr kjarnanum í umfrymið og ber upplýsingar til próteinmyndunar. Ríbósómal RNA (rRNA) er hluti ríbósóma á próteinmyndunarstaðnum, en tilfærslu-RNA (tRNA) flytur amínósýrur þangað. ÖrRNA (miRNA) stjórnar nýtingu mRNA við próteinmyndun.