WikiDer > Магистральная цепь

Backbone chain
ИЮПАК определение
Основная сеть или же Магистраль
Та линейная цепочка, к которой все остальные цепочки, длинные или короткие, или обе вместе,
можно рассматривать как кулон.Примечание: Где две и более цепочки
в равной степени может считаться основной цепочкой, т.е.
выбрано, что приводит к простейшему представлению
молекула.[1]

В полимерная наука, то магистральная цепь из полимер самая длинная серия ковалентно связанный атомы, которые вместе создают непрерывную цепочку молекула. Эта наука подразделяется на изучение органических полимеров, которые состоят из углерод позвоночник и неорганические полимеры которые имеют основы, содержащие только основная группа элементы.

Пример биологического позвоночника (полипептид)

В биохимия, органические магистральные цепи составляют первичная структура из макромолекулы. Хребты этих биологических макромолекул состоят из центральных цепочек ковалентно связанных атомов. Характеристики и порядок мономерных остатков в основной цепи составляют карту сложной структуры биологических полимеров (см. Биомолекулярная структура). Таким образом, основа напрямую связана с функцией биологических молекул. Макромолекулы в организме можно разделить на четыре основные подкатегории, каждая из которых участвует в очень разных и важных биологических процессах: белки, углеводы, липиды, и нуклеиновые кислоты.[2] Каждая из этих молекул имеет различную основу и состоит из разных мономеров, каждый из которых имеет отличительные остатки и функции. Это движущий фактор их различных структур и функций в организме. Хотя липиды имеют «основу», они не являются настоящими биологическими полимерами, поскольку их основа представляет собой трехуглеродную молекулу, глицерин, с более длинным заместителем "боковые цепи. "По этой причине только белки, углеводы и нуклеиновые кислоты следует рассматривать как биологические макромолекулы с полимерным каркасом.[3]

Характеристики

Полимерная химия

Характер основной цепи зависит от типа полимеризации: в ступенчатая полимеризация, то мономер фрагмент становится скелетом, и, таким образом, скелет обычно является функциональным. К ним относятся политиофены или полимеры с малой шириной запрещенной зоны в органические полупроводники.[4] В полимеризация с ростом цепи, обычно применяется для алкены, магистраль не работает, но несет функциональную боковые цепи или же подвесные группы.

Характер основной цепи, то есть ее гибкость, определяет термические свойства полимера (такие как стеклование температура). Например, в полисилоксаны (силикон), основная цепь очень гибкая, что приводит к очень низкому стеклование температура -123 ° C (-189 ° F; 150 K).[5] Полимеры с жесткой основой склонны к кристаллизация (например. политиофены) в тонкие пленки И в решение. Кристаллизация, в свою очередь, влияет на оптические свойства полимеров, их оптические свойства. запрещенная зона и электронные уровни.[6]

Биохимия

Есть некоторое сходство и много различий, присущих характеру биополимер позвоночники. Костяк каждого из трех биологических полимеров; белки, углеводы, и нуклеиновые кислоты, формируется через сетку реакция конденсации. В реакции конденсации мономеры ковалентно связаны с потерей небольшой молекулы, чаще всего воды.[7] Потому что они полимеризуются сложным ферментативный Механизмы, ни одна из основных цепей биополимеров не образуется за счет удаления воды, а за счет удаления других малых биологических молекул. Каждый из этих биополимеров можно охарактеризовать как гетерополимер, что означает, что он состоит из более чем одного мономера, упорядоченного в основной цепи, или гомополимера, который состоит только из одного повторяющегося мономера. Полипептиды и нуклеиновые кислоты очень часто являются гетерополимерами, тогда как общие макромолекулы углеводов, такие как гликоген могут быть гомополимерами. Это связано с тем, что химические различия пептидных и нуклеотидных мономеров определяют биологическую функцию их полимеров, в то время как обычные углеводные мономеры выполняют одну общую функцию, например, для хранения и доставки энергии.

Обзор общих магистралей

Полимерная химия

Упрощенный реакция конденсации между двумя аминокислоты образуя полипептидный каркас. Это происходит в рибосома через комплекс каталитический механизм, связанный с высвобождением тРНК.

Биология

Белки (полипептиды)

Белки являются важными биологическими молекулами и играют важную роль в структуре и функциях вирусы, бактерии, и эукариотические клетки. Для их позвоночника характерны амидные связи образуется в результате полимеризации между амино- и карбоновая кислота группы, присоединенные к альфа-углероду каждого из двадцати аминокислоты. Эти аминокислотные последовательности транслируются с клеточного мРНК к рибосомы в цитоплазма ячейки.[9] Рибосомы обладают ферментативной активностью, которая направляет реакцию конденсации, образуя амидную связь между каждой последовательной аминокислотой. Это происходит во время биологического процесса, известного как перевод. В этом ферментативном механизме ковалентно связанный тРНК челнок действует как уходящая группа для реакции конденсации. Вновь высвобожденная тРНК может «улавливать» другой пептид и постоянно участвовать в этой реакции.[10] Последовательность аминокислот в основной цепи полипептида известна как первичная структура белка. Эта первичная структура приводит к сворачиванию белка в вторичная структура, образованный водородной связью между карбонил атомы кислорода и аминовые атомы водорода в основной цепи. Дальнейшие взаимодействия между остатками отдельных аминокислот образуют белок третичная структура. По этой причине первичная структура аминокислот в основной цепи полипептида является картой окончательной структуры белка и, следовательно, указывает на его биологическую функцию.[11][2] Пространственные положения атомов скелета могут быть восстановлены из положений альфа-атомов углерода с использованием вычислительных инструментов для реконструкции скелета.[12]

Упрощенный пример конденсации, показывающий альфа и бета классификация. Глюкоза и фруктоза форма сахароза. Синтез гликогена в организме обеспечивается ферментом гликогенсинтаза который использует уридиндифосфат (UDP) выход из группы.

Углеводов

Углеводы выполняют множество функций в организме, в том числе функционируют как структурные единицы, кофакторы ферментов и клеточная поверхность сайты признания. Их основная роль заключается в хранении и доставке энергии в клетках. метаболические пути. Самые простые углеводы - это отдельные остатки сахара, называемые моносахариды подобно глюкоза, молекула доставки энергии нашего тела. Олигосахариды (до 10 остатков) и полисахариды (примерно до 50000 остатков) состоят из сахаридных остатков, связанных в основной цепи, которая характеризуется простой эфирной связью, известной как гликозидная связь. В формировании тела гликоген, полимер-накопитель энергии, эта гликозидная связь образована ферментом гликогенсинтаза. Механизм этой ферментативно управляемой реакции конденсации изучен недостаточно, но известно, что молекула UDP действует как промежуточный линкер и теряется при синтезе.[13] Эти основные цепи могут быть неразветвленными (содержащими одну линейную цепь) или разветвленными (содержащими несколько цепей). Гликозидные связи обозначены как альфа или же бета в зависимости от относительного стереохимия из аномерный (или большинство окисленный) углерод. В Проекция Фишера, если гликозидная связь находится на той же стороне или на той же стороне, что и углерод 6 обычного биологического сахарида, углевод обозначается как бета а если рычажок находится на противоположной стороне, он обозначается как альфа. В традиционном "конструкция стула"выступ, если рычаг находится в той же плоскости (экваториальной или осевой), что и углерод 6, он обозначается как бета а на противоположной равнине он обозначен как альфа. Это проиллюстрировано в сахароза (столовый сахар), который содержит связь, которая альфа к глюкозе и бета к фруктоза. Как правило, углеводы, которые расщепляются в нашем организме, альфа-связанный (пример: гликоген) и те, которые имеют структурную функцию, бета-связанный (пример: целлюлоза).[2][14]

Нуклеиновые кислоты

Конденсация аденин и гуанин формирование фосфодиэфирная связь, то трифосфорилированная рибоза входящего нуклеотида атакуется 3 ' гидроксил полимера, высвобождая пирофосфат.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК) имеют большое значение, потому что они кодируют производство всех клеточные белки. Они состоят из мономеров, называемых нуклеотиды которые состоят из органическая основа: А, грамм, C и Т или же U, а пентоза сахар и фосфатная группа. У них есть скелеты, в которых 3 ’углерода рибоза сахар связан с фосфат группа через фосфодиэфирная связь. Эта связь формируется с помощью класса сотовых ферменты называется полимеразы. В этой ферментативной реакции конденсации все поступающие нуклеотиды имеют трифосфорилированная рибоза который теряет пирофосфат группа с образованием собственной фосфодиэфирной связи. Эта реакция вызвана большим отрицательным изменением свободной энергии, связанным с высвобождением пирофосфата. Последовательность оснований в основной цепи нуклеиновой кислоты также известна как первичная структура. Нуклеиновые кислоты могут иметь длину в миллионы нуклеотидов, что приводит к генетическое разнообразие жизни. Основания выступают из основной цепи пентозофосфатного полимера в ДНК и водородная связь попарно со своими дополнительный партнеры (A с T и G с C). Это создает двойная спираль с пентозофосфатными каркасами с обеих сторон, образуя таким образом вторичная структура.[15][2][16]

Рекомендации

  1. ^ ИЮПАК, Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) "главная цепь (магистраль) полимера". Дои:10.1351 / goldbook.M03694
  2. ^ а б c d Воет, Дональд; Voet, Judith G .; Пратт, Шарлотта В. (2016). Основы биохимии: жизнь на молекулярном уровне (5-е изд.). Вайли. ISBN 978-1-118-91840-1.V
  3. ^ Кокс Р.А., Гарсия-Пальмиери М.Р. (1990). «31 Холестерин, триглицериды и ассоциированные липопротеины». В Walker HK, Hall WD, Hurst JW (ред.). Клинические методы: история, физикальные и лабораторные исследования (3-е изд.). Баттервортс. ISBN 0-409-90077-X. PMID 21250192. NBK351.
  4. ^ Будгаард, Ева; Кребс, Фредерик (2006). «Полимеры с малой шириной запрещенной зоны для органической фотоэлектрической энергии». Материалы для солнечной энергии и солнечные элементы. 91 (11): 954–985. Дои:10.1016 / j.solmat.2007.01.015.
  5. ^ «Полимеры». Архивировано из оригинал на 2015-10-02. Получено 2015-09-17.
  6. ^ Brabec, C.J .; Winder, C .; Шарбер, М.К .; Сарычифтчи, С.; Hummelen, J.C .; Свенссон, М .; Андерссон, М.Р. (2001). «Влияние беспорядка на фотоиндуцированные возбуждения в фенилзамещенных политиофенах» (PDF). Журнал химической физики. 115 (15): 7235. Bibcode:2001ЖЧФ.115.7235Б. Дои:10.1063/1.1404984.
  7. ^ ИЮПАК, Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) "реакция конденсации". Дои:10.1351 / goldbook.C01238
  8. ^ Хирш, Андреас (1993). «Полимеры фуллеренов». Современные материалы. 5 (11): 859–861. Дои:10.1002 / adma.19930051116.
  9. ^ Ноллер, HF (2017). «Притча о пещерном человеке и Феррари: синтез белка и мир РНК». Фил. Пер. R. Soc. B. 372 (1716): 20160187. Дои:10.1098 / rstb.2016.0187. ЧВК 5311931. PMID 28138073.
  10. ^ Вайнгер, Джошуа (2006). «Участие гидроксильных групп тРНК A76 в трансляции». Биохимия. 45 (19): 5939–5948. Дои:10.1021 / bi060183n. ЧВК 2522371. PMID 16681365.
  11. ^ Берг Дж. М., Тимочко Дж. Л., Страйер Л. (2002). «3.2 Первичная структура: аминокислоты связаны пептидными связями с образованием полипептидных цепей». Биохимия (5-е изд.). W.H. Фримен. ISBN 0-7167-3051-0. NBK22364.
  12. ^ Бадачевска-Давид, Александра Е .; Колинский, Анджей; Кмесик, Себастьян (2020). «Вычислительная реконструкция атомистических белковых структур из крупнозернистых моделей». Журнал вычислительной и структурной биотехнологии. 18: 162–176. Дои:10.1016 / j.csbj.2019.12.007. ISSN 2001-0370. ЧВК 6961067. PMID 31969975.
  13. ^ Бускьяццо, Алехандро (2004). «Кристаллическая структура гликогенсинтазы: гомологичные ферменты катализируют синтез и деградацию гликогена». Журнал EMBO. 23 (16): 3196–3205. Дои:10.1038 / sj.emboj.7600324. ЧВК 514502. PMID 15272305.
  14. ^ Бертоцци ЧР, Рабука Д. (2009). «Структурная основа разнообразия гликанов». В Варки А, Каммингс Р.Д., Эско Дж. Д. и др. (ред.). Основы гликобиологии (2-е изд.). Лабораторный пресс Колд-Спринг-Харбор. ISBN 9780879697709. PMID 20301274.
  15. ^ Альбертс Б., Джонсон А., Льюис Дж. И др. (2002). «Механизмы репликации ДНК». Молекулярная биология клетки (4-е изд.). Наука о гирляндах. ISBN 0-8153-3218-1. NBK26850.
  16. ^ Лодиш Х., Берк А., Зипурский С.Л. и др. (2000). «4.1, Структура нуклеиновых кислот». Молекулярная клеточная биология (4-е изд.). W.H. Фримен. ISBN 0-7167-3136-3. NBK21514.

Смотрите также