מקרומולקולות

הידיעה מהן מקרומולקולות היא צעד חשוב להבנת האופן שבו תאים נספגים בחומרים מזינים ומשתמשים בהם. המונח מקרומולקולות פירושו פשוט מולקולות גדולות ומתייחס לארבע תרכובות שונות, פחמימות, שומנים, חלבונים וחומצות גרעין. לכל אחד מאלה מבנה ותפקיד ייחודיים. בואו נדבר קודם על פחמימות.

כל הפחמימות מורכבות מפחמן, מימן וחמצן. אלה עם מבנים פשוטים נקראים חד-סוכרים או סוכרים. חד-סוכרים יכולים להתחבר וליצור שרשראות פחמימות מורכבות יותר שנקראות רב-סוכרים או עמילן. צורתו הרגילה של עמילן דומה לקפיץ מפותל בגלל זוויות הקשר בשרשרת הפולימר.

הסוג הבא של מקרומולקולה שנדון בו הוא חלבון. חלבונים בנויים משרשראות של חומצות אמינו, תרכובות אורגניות שלכל אחת מהן יש קבוצת אמינו או N-terminal בקצה אחד וקבוצת קרבוקסיל, או C-terminal בקצה השני. ישנן 20 חומצות אמינו סטנדרטיות ובעוד שלכולן מבנה בסיס דומה, לכל אחת מהן שרשרת צדדית ייחודית המכונה קבוצת R. חומצות אמינו שונות יכולות להתחבר יחד ליצירת שרשרת המחוברת על ידי קשרים פפטידים וליצור חלבון.

המחלקה האחרונה של מקרומולקולות שנבחן היא ליפידים. סוגי השומנים הנפוצים ביותר הם שומנים, הנקראים גם טריגליצרידים מכיוון שהם מורכבים ממולקולת גליצרול המחוברת לשלוש שרשראות חומצות שומן.

עכשיו, בואו נדבר על גילוי המקרומולקולות האלה בסביבת מעבדה. מגיב בנדיקט משמש בדרך כלל לגילוי חד-סוכרים. מגיב בנדיקט הוא בדרך כלל כחול מכיוון שהוא מכיל יוני נחושת בצורה של נחושת גופרתית. מלח מתכת זה הוא דוגמה לחומר מחמצן. חד-סוכרים המכילים קבוצה המיאצטלית, כגון גלוקוז, נחשבים להפחתת סוכרים. בתמיסה מימית, חד-סוכרים עם קבוצות המיאצטליות קיימים הן בצורת השרשרת המחזורית והן בצורת השרשרת הפתוחה בעלת אלדהיד תגובתי. מאלדהיד זה מועבר אלקטרון ליון הנחושת II. פעולה זו מפחיתה את יון הנחושת II ליון נחושת I ומחמצנת את הסוכר המחזר. מכיוון שיוני נחושת I נראים אדומים חלודה, התמיסה תתחיל לשנות את צבעה. בנוכחות כמויות קטנות של חד-סוכר, הפתרון ישתנה לירוק. ריכוזים גבוהים יותר של החד-סוכר יובילו להפחתת כמות גדולה יותר של נחושת וצבע התמיסה ישתנה באופן דרמטי יותר, ובסופו של דבר יהפוך לכתום אדמדם.

עמילנים ניתן לזהות עם מחוון יוד צהוב-חום בדרך כלל. אינדיקטור זה מכיל מיני אניון פוליודידים שונים כגון I-3 שלילי, I-5 שלילי ו- I-7 שלילי. היוד הטעון שלילית בכל אניון משמש כתורם מטען ואילו היוד הניטרלי משמש כמקבל תשלום. זהו קומפלקס העברת מטען ואלקטרונים בקומפלקסים אלה מעוררים בקלות עם אור לרמת אנרגיה גבוהה יותר. האור נבלע בתהליך ואת צבעו המשלים ניתן לראות בעין האנושית. הספיגות של המינים השונים בתמיסה זו הן המקנות לה את הצבע הצהוב-חום. כאשר עמילן מתווסף, הוא יוצר קומפלקס העברת מטען חדש עם אניונים polyiodide. כאשר העמילן משמש כתורם תשלום והפולייודיד כמקבל. בעוד הפרטים של התגובה אינם ידועים, הוא חשב כי יוד ועמילן לשלב כדי ליצור הומופולימר פולייודיד אינסופי. קומפלקס זה בולע אור באורך גל שונה, והופך את צבע התמיסה לכחול כהה.

חלבונים יכולים להיות מזוהים באמצעות מגיב של Biuret, תמיסה כחולה המכילה יוני נחושת אך נקשרים לחנקן שנמצא בקשרים פפטידיים, ויוצרים קומפלקסים של כלאט. קומפלקסים כלאטים המערבים שלושה עד ארבעה קשרים פפטידים מייצרים צבע סגול, המשנה את צבע התמיסה. עוצמת הצבע קשורה ישירות לריכוז הקשר הפפטידי. ככל שהריכוז גדול יותר, כך הצבע הסגול יהיה עז יותר.

לבסוף, שומנים ניתן לזהות בתמיסה באמצעות מבחן סודן IV. סודן IV הוא צבע שאינו מסיס במים, אך הוא מסיס בשומנים, ולכן כאשר מוסיפים אותו לתמיסה המכילה שומנים הוא יכתים אותם באדום.

במעבדה זו, תוכלו לקבוע אילו מקרומולקולות נמצאות בפתרונות המסתורין שסופקו באמצעות ארבעה ריאגנטים אינדיקטורים שונים.