Ковалентные связи в макромолекуле

Макромолекулы – это молекулы высокомолекулярных соединений.

Природные макромолекулы, такие как белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды, являются важными составными частями организмов. Уникальность свойств макромолекул обусловлена их цепной структурой.

Макромолекулы собираются из низкомолекулярных субъединиц, которые, присоединяясь одна за другой, образуют длинную полимерную цепь.

Белки — это высокомолекулярные соединения, содержащие большое число фрагментов аминокислот, а также некоторое количество других химических соединений.

Первичная структура — последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи — образуется за счет пептидных связей. Пептидная связь образуется за счет карбоксильной группы одной аминокислоты и аминогруппы другой аминокислоты. При образовании пептидных связей в клетках сначала активируется карбоксильная группа одной аминокислоты, а затем она соединяется с аминогруппой другой.

В стабилизации третичной структуры играют роль связи между боковыми радикалами аминокислот. Эти связи можно разделить на:

сильные (ковалентные);

слабые (полярные и Ван-дер-ваальсовы).

К ковалентным связям относятся дисульфидные связи (—S—S—) между боковыми радикалами цистеинов, находящихся в разных участках полипептидной цепи, а также изопептидные, или псевдопептидные. Редко встречается эфирная связь, образуемая СООН-группой дикарбоновых аминокислот и ОН-группой гидроксиаминокислот.

Олиго и полисахариды, полимеры, состоящие из молекул сахаров, соединенных гликозидными связями. Эти связи образуются при реакции альдегидной или кетогруппы одной молекулы с гидроксильной группой другой молекулы сахара.

Гликозидная связь — это тип ковалентной связи, которая соединяет молекулу сахара с другой молекулой, часто с другим сахаром. Гликозидная связь образуется между полуацетальной группой сахара (или производной сахара) и гидроксильной группой органического соединения, например, спирта.

Гликозидная связь имеет очень важное биологическое значение. С помощью этой связи осуществляется ковалентное связывание моносахаридов в составе олиго- и полисахаридов.

Нуклеиновая кислота (от лат. Nucleus — ядро) — высокомолекулярное органическое соединение, биополимер (полинуклеотид), образованный остатками нуклеотидов.

Различают первичную, вторичную и третичную структуры РНК и ДНК.

Первичная структура у РНК и ДНК одинакова – это линейная полинуклеотидная цепь, в которой нуклеотиды соединены между собой фосфодиэфирными связями, которые образуют остатки фосфорной кислоты между углеродным атомом одного нуклеотида и углеродным атомом следующего нуклеотида.

Фосфодиэфирная связь — высокоэнергетическая совокупность ковалентных связей, образуемая атомом фосфора в фосфатной группе и двумя молекулами посредством двух эфирных связей. Фосфодиэфирные связи играют ключевую роль во всех биологических системах, образуя остов нуклеиновых кислот ДНК и РНК.

На одном конце полинуклеотидной цепи всегда есть свободный остаток фосфорной кислоты. Этот нуклеотид обозначается как концевой и считается началом макромолекулы нуклеиновой кислоты. На другом конце цепи содержится нуклеотид со свободной гидроксильной группой. Это концевой нуклеотид – конец макромолекулы. Никаких разветвлений в молекулах РНК и ДНК не обнаружено.