3.1 Myndun Lífrænna Stórsameinda

Myndun Lífrænna Stórsameinda

Námsmarkmið

Í lok þessa kafla átt þú að geta eftirfarandi:

Skilja hvernig stórsameindir eru myndaðar
Útskýrt hvað afvötnun (eða vatnsþétting) og vatnsrofhvörf eru

Lífrænar stórsameindir eru stór efnasambönd, nauðsynleg til að viðhalda lífi, og mynduð úr mörgum smærri lífrænum efnasamböndum. Hægt er að skipta þessum efnum upp í fjóra flokkar (kolvetni, lípíð, prótein og kjarnsýrur). Þar sem hver flokkur er nauðsynlegur í starfsemi frumna þar sem þau gegna margskonar hlutverkum. Saman mynda þessar sameindir megnið af þurrmassa frumunnar (vatn er stærsti hlut af massa okkar). Lífrænar stórsameindir eru, eins og öll lífræn efni, kolefnissambönd sem að auki innihalda vetni, súrefni, nitur sem og önnur frumefni í minna mæli.

Afvötnunar Nýsmíði

Flestar stórsameindir eru samsettar úr stökum byggingareiningum sem kallast einliður. Einliður tengjast saman með samgildum tengjum og mynda þannig stærri sameind sem kallast fjölliða. Við þetta myndast vatnssameind sem losuð er frá einliðunum sem aukaafurð. Þannig efnahvörf kallast afvötnunar nýsmíði.

Shown is the reaction of two glucose monomers to form maltose. When maltose is formed, a water molecule is released. The components of the linkage are upper case O upper case H from one glucose molecule combining with one upper case H from the second glucose molecule. — Mynd 3.2 Í afvötnunarnýsmíðinni hér að ofan eru tvær glúkósa sameindir tengdar saman þannig að tvísykran maltósi myndast. Aukaafurð þessa efnahvarfs er vatnssameind.

Í afvötnunarnýsmíði (sjá mynd 3.2), tengist vetnisatóm einnar einliðu við hýdroxýlhóp annarrar einliðu, þannig að vatn gengur af. Á sama tíma, deila einliðurnar rafeindum og mynda samgildtengi. Eftir því sem fleiri einliður tengjast keðjunni, lengist fjölliðan. Ólíkar einliður geta tengst á marga mismunandi vegu, og þannig myndað margar ólíkar stórsameindir. Einnig er hægt að tengja saman eina gerð af einliðu, en á ólíkan hátt og mynda þannig ólíkar fjölliður. Sem dæmi um það, þá er glúkósi eina byggingarefnið í sterkju, glýkógen og beðmi.

Vatnsrof

Fjölliður eru brotna niður í einliður með vatnsrofi. Efnahvarfið verður þegar vatnssameind er sett á milli tenginga sem halda einliðunum saman. Rof á samgildum tengjum með vatnssameind kallast vatnsrof (sjá mynd 3.3). Við vatnsrof, klofnar fjölliðan í tvennt: Önnur sameindin fær vetnisatóm (H+) og hin fær hýdoxýlhóp (OH-) frá vatnssameindinni.

Shown is the breakdown of maltose to form two glucose monomers. Water is a reactant. The water molecule, upper case H subscript 2 baseline upper case O, breaks apart, with upper O upper H obtained by one of the glucose molecules, and upper H obtained by the second glucose molecule. — Mynd 3.3 Í vatnsrofshvarfinu sem hér er sýnt, brotnar tvísykran maltósi niður í tvær glúkósa sameindir með því að setja vatn á milli þeirra. ATH þetta efnahvarf er í raun nýmyndunarhvarfið sem sýnt var í mynd 3.2 aftur á bak.

Efnahvörf með afvötnun og vatnsrofi eru hvött, eða hraðað með sérhæfðum ensímum; afvötnunarhvörf mynda ný efnatengi og þurfa því orku, meðan vatnsrofshvörf rjúfa efnatengi losa því orku. Þessi efnahvörf eru mjög áþekk hjá flestum stórsameindum, en hvörf hverrar einliðu og fjölliðu eru einstök í hverjum efnaflokk fyrir sig. Sem dæmi þá hvata ensím í meltingavegi niðurbrot á fæðu okkar niður í smærri sameindir. Það auðveldar frumum okkar að taka upp næringarefni frá þörmum. Sérhæft ensím brýtur niður hverja stórsameind fyrir sig. Sem dæmi þá sjá ensímin amýlasi, súkrasi, laktasi og maltasi um að brjóta niður kolvetni. Ensím sem kallast próteasar, eins og pepsín og peptíðasar í samvinnu við saltsýru (HCl) sjá um niðurbrot á próteinum. Lípasar brjóta niður lípíð. Þessar niðurbrotnu stórsameindir sjá frumu fyrir orku svo þær geti viðhaldið starfsemi sinni.