巨大分子は、一般的に1,000以上の原子- -モノマーestructurares又はより小さなブロックの結合によって形成された大きな分子です。生物には、核酸、脂質、炭水化物、タンパク質という4つの主要な種類の高分子があります。プラスチックのような合成起源の他のものもあります。
各タイプの生体高分子は、特定のモノマー、つまりヌクレオチドによる核酸、単糖による炭水化物、アミノ酸によるタンパク質、および可変長の炭化水素による脂質で構成されています。
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炭水化物や脂質は、その機能として、細胞が化学反応を行うためのエネルギーを蓄え、構造成分としても利用されています。
タンパク質はまた、触媒作用と輸送能力を備えた分子であることに加えて、構造的機能も持っています。最後に、核酸は遺伝情報を保存し、タンパク質合成に参加します。
合成高分子は、生物学的高分子と同じ構造に従います。多くのモノマーが結合してポリマーを形成します。この例は、ポリエチレンとナイロンです。合成ポリマーは、繊維、プラスチック、断熱材などの製造のために業界で広く使用されています。
特徴
サイズ
名前が示すように、巨大分子の際立った特徴の1つは、その大きなサイズです。それらは共有結合によってリンクされた少なくとも1,000個の原子で構成されています。このタイプの結合では、結合に含まれる原子が最後のレベルの電子を共有します。
憲法
高分子を指すために使用される別の用語は、ポリマー（「多くの部分」）であり、モノマー（「1つの部分」）と呼ばれる繰り返し単位で構成されています。これらは高分子の構造単位であり、場合によっては、互いに同じでも異なっていてもかまいません。
レゴの子供用ゲームの類推を使用できます。各ピースはモノマーを表しており、それらを結合して異なる構造を形成すると、ポリマーが得られます。
モノマーが同じ場合、ポリマーはホモポリマーです。それらが異なる場合は、ヘテロポリマーになります。
その長さに応じてポリマーを指定する命名法もあります。分子がいくつかのサブユニットで構成されている場合、それはオリゴマーと呼ばれます。たとえば、小さな核酸に言及したい場合、それをオリゴヌクレオチドと呼びます。
構造
巨大分子の信じられないほどの多様性を考えると、一般的な構造を確立することは困難です。これらの分子の「骨格」は、対応するモノマー（糖、アミノ酸、ヌクレオチドなど）によって形成され、線状、分岐状、またはより複雑な形でグループ化できます。
後で見るように、高分子は生物学的または合成的な起源である可能性があります。前者は生物において無限の機能を持ち、後者はプラスチックなどのように社会で広く使用されています。
生体高分子：機能、構造、例
有機物には、4つの基本的なタイプの巨大分子があり、それらは莫大な数の機能を果たし、生命の発達と維持を可能にします。これらは、タンパク質、炭水化物、脂質、および核酸です。以下で、最も関連する特性について説明します。
タンパク質
タンパク質は、その構造単位がアミノ酸である高分子です。自然界には、20種類のアミノ酸があります。
構造
これらのモノマーは、水素原子、アミノ基（NH 2）、カルボキシル基（COOH）、R基の4つの異なるグループに共有結合で結合された中心炭素原子（アルファ炭素と呼ばれる）で構成されています。
20種類のアミノ酸は、R基の同一性のみが異なり、化学的性質が異なるため、塩基性、酸性、中性、長鎖、短鎖、芳香族などのアミノ酸を見つけることができます。
アミノ酸残基はペプチド結合によって結合されています。アミノ酸の性質は、得られるタンパク質の性質と特性を決定します。
線形アミノ酸配列はタンパク質の一次構造を表しています。次に、これらは折りたたまれ、さまざまなパターンでグループ化され、二次、三次、および四次構造を形成します。
関数
タンパク質は様々な機能を果たします。いくつかは生物学的触媒として働き、酵素と呼ばれます。いくつかは、髪、爪などに存在するケラチンなどの構造タンパク質です。そして他のものは私たちの赤血球内のヘモグロビンのような輸送機能を実行します。
核酸：DNAおよびRNA
生物の一部であるポリマーの2番目のタイプは核酸です。この場合、構造単位はタンパク質のようなアミノ酸ではなく、ヌクレオチドと呼ばれるモノマーです。
構造
ヌクレオチドは、リン酸基、5炭素糖（分子の中心成分）、および窒素塩基で構成されています。
ヌクレオチドには、リボヌクレオチドとデオキシリボヌクレオチドの2種類があり、コア糖の点で異なります。前者はリボ核酸またはRNAの構造成分であり、後者はデオキシリボ核酸またはDNAの構造成分です。
どちらの分子でも、ヌクレオチドはリン酸ジエステル結合によって結合されます。これは、タンパク質を結合させるペプチド結合と同等です。
DNAとRNAの構造コンポーネントは類似しており、構造が異なります。RNAはシングルバンドの形で、DNAはダブルバンドの形で見られるためです。
関数
RNAとDNAは、私たちが生物で見つける2種類の核酸です。RNAは、さまざまな構造コンフォメーションで表示され、タンパク質合成や遺伝子発現の調節に関与する多機能の動的分子です。
DNAは、生物の発生に必要なすべての遺伝情報を保存する高分子です。私たちのすべての細胞（成熟した赤血球を除く）は、非常にコンパクトで組織化された方法で、核に遺伝物質が保存されています。
炭水化物
炭水化物、または単に糖としても知られている炭水化物は、単糖（文字通り「糖」）と呼ばれる構成要素で構成された高分子です。
構造
炭水化物の分子式は（CH 2 O）nです。nの値は、最も単純な糖の3から、最も複雑な炭水化物の数千までさまざまで、長さの点でかなり変動します。
これらのモノマーは、2つのヒドロキシル基が関与する反応を通じて互いに重合し、グリコシド結合と呼ばれる共有結合を形成します。
この結合は、ペプチド結合とホスホジエステル結合がそれぞれタンパク質と核酸を保持するのと同じ方法で、炭水化物モノマーを一緒に保持します。
ただし、ペプチド結合とリン酸ジエステル結合は構成モノマーの特定の領域で発生しますが、グリコシド結合は任意のヒドロキシル基で形成できます。
前のセクションで述べたように、小さな高分子はオリゴの接頭辞で指定されます。小さな炭水化物の場合、オリゴ糖という用語が使用されます。それらが2つのモノマーのみが結合している場合は二糖であり、それよりも大きい場合は多糖です。
関数
糖はエネルギーと構造機能を果たすため、生命の根本的な高分子です。これらは、細胞内でかなりの数の反応を引き起こすのに必要な化学エネルギーを提供し、生物の「燃料」として使用されます。
グリコーゲンなどの他の炭水化物はエネルギーを蓄える働きをするので、細胞は必要なときにそれを利用できます。
それらはまた構造機能を持っています：それらは核酸のような他の分子、一部の生物の細胞壁、および昆虫の外骨格の一部です。
たとえば、植物や一部の原生生物では、グルコース単位のみで構成されるセルロースと呼ばれる複雑な炭水化物を見つけます。この分子は、これらの生物の細胞壁や他の支持構造に存在するため、地球上に信じられないほど豊富です。
脂質
「脂質」は、炭素鎖で構成される多数の非極性または疎水性分子（恐怖症または水への反発を伴う）を包含するために使用される用語です。前述の3つの分子、タンパク質、核酸、炭水化物とは異なり、脂質の単一のモノマーはありません。
構造
構造的な観点から、脂質は複数の方法で存在することができます。炭化水素（CH）でできているため、結合は部分的に帯電していないため、水などの極性溶媒には溶けません。しかしながら、それらはベンゼンのような他のタイプの非極性溶媒に溶解することができます。
脂肪酸は、上記の炭化水素鎖と官能基としてのカルボキシル基（COOH）から構成されます。一般的に、脂肪酸は12から20の炭素原子を含んでいます。
脂肪酸鎖は、すべての炭素が単結合で結合されている場合は飽和していても、構造内に複数の二重結合が存在している場合は不飽和であってもかまいません。複数の二重結合が含まれている場合は、多価不飽和酸です。
構造に応じた脂質の種類
細胞内の脂質には、ステロイド、脂肪、リン脂質の3種類があります。ステロイドは、かさばる4リング構造が特徴です。コレステロールは最もよく知られており、流動性を制御するため、膜の重要な成分です。
脂肪は、グリセロールと呼ばれる分子にエステル結合を介してリンクされた3つの脂肪酸で構成されています。
最後に、リン脂質は、リン酸基に結合したグリセロール分子と、脂肪酸またはイソプレノイドの2つの鎖で構成されています。
関数
脂質は炭水化物と同様に、細胞のエネルギー源として、またいくつかの構造の成分としても機能します。
脂質はすべての生物に必須の機能を持っています。それらは原形質膜の必須成分です。これらは、生きているものと生きていないものとの間の重要な境界を形成し、その半透過性のおかげで、細胞に入るものと入らないものを決定する選択的なバリアとして機能します。
脂質に加えて、膜はまた、選択的トランスポーターとして機能するさまざまなタンパク質で構成されています。
一部のホルモン（性ホルモンなど）は、脂質であり、体の発達に不可欠です。
輸送
生体系では、高分子はエンドとエキソサイトーシス（小胞の形成を含む）と呼ばれるプロセスによって、または能動輸送によって細胞の内部と外部の間を輸送されます。
エンドサイトーシスは、細胞が大きな粒子の侵入を達成するために使用するすべてのメカニズムを含み、次のように分類されます。貪食、飲み込まれる要素が固体粒子の場合。細胞外液が入るときの飲作用 受容体を介したエンドサイトーシス。
この方法で摂取された分子のほとんどは、消化を担当する細胞小器官であるリソソームに到達します。他のものはファゴソームで終わる-これはリソソームとの融合特性を持ち、ファゴリソソームと呼ばれる構造を形成する。
このようにして、リソソームに存在する酵素バッテリーは、最初に侵入した高分子を分解してしまいます。それらを形成したモノマー（単糖、ヌクレオチド、アミノ酸）は細胞質に戻され、そこで新しい高分子の形成に使用されます。
腸全体に、食事で消費された各高分子を吸収するための特定のトランスポーターを持つ細胞があります。たとえば、トランスポーターPEP1およびPEP2はタンパク質に使用され、SGLTはグルコースに使用されます。
合成高分子
合成高分子では、生物学的起源の高分子について説明されているのと同じ構造パターンも発見されます。結合を介してポリマーを形成するモノマーまたは小さなサブユニットです。
合成ポリマーにはさまざまなタイプがあり、最も単純なのはポリエチレンです。これは、化学式CH 2 -CH 2（二重結合で結合されている）の不活性プラスチックであり、安価で製造が容易なため、業界では非常に一般的です。
見て分かるように、このプラスチックの構造は線形であり、分岐はありません。
ポリウレタンは、発泡体および絶縁体の製造のために業界で広く使用されている別のポリマーです。私達はきっと私達の台所にこの材料のスポンジを持っているでしょう。この材料は、ジイソシアネートと呼ばれる元素と混合されたヒドロキシル塩基の縮合によって得られます。
ナイロン（またはナイロン）など、より複雑な他の合成ポリマーもあります。その特徴の中には、かなりの弾力性を備えた非常に耐性があります。繊維産業は、これらの特性を利用して、ファブリック、剛毛、ラインなどを製造しています。医師による縫合にも使用されます。
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