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Alle Lebewesen bestehen aus Molekülen. In der Biologie gibt es vier Hauptklassen großer Moleküle, sogenannte Makromoleküle, die in unserem Körper verwendet werden. Diese Makromoleküle werden als Polymere oder große Ketten von Bausteinen bezeichnet, die als Monomere bezeichnet werden und von unseren Zellen chemisch aufgebaut werden, um sie als Nahrung und Energie zu verwenden. Diese Makromoleküle sind Kohlenhydrate, Proteine, Lipide und Nukleinsäuren. Jede Klasse von Makromolekülen besteht aus verschiedenen Untereinheiten von Monomeren, aber alle enthalten die Atome Kohlenstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Sauerstoff.
Kohlenhydrate
Kohlenhydrate sind organische Verbindungen, zu denen Zucker, Stärke, Glykogen und Cellulose gehören. Die einfachste Form von Kohlenhydraten ist ein Zuckermolekülmonomer wie Glucose oder Fructose, auch Monosaccharid genannt, das aus einem Ring aus Kohlenstoff-, Sauerstoff- und Wasserstoffelementen besteht. Disaccharide wie Saccharose werden zu Zuckern und zwei Monosacchariden hergestellt: einem Glucose- und einem Fructosemolekül, die miteinander verbunden sind.Polysaccharide wie Stärke, Cellulose und Glykogen sind lange und komplexe Ketten von Monosacchariden, die zusammen aufgebaut sind. In unserem Körper werden einfache Zucker als unmittelbare Energie verwendet und die meisten Polysaccharide werden langsam in einfache Zucker zerlegt, um im Laufe der Zeit eine stabile Energiequelle bereitzustellen. Cellulose wird nicht zur Energiegewinnung, sondern zur strukturellen Unterstützung von Pflanzenzellwänden verwendet.
Lipide
Lipide sind Biomoleküle, zu denen Fette, Öle, Phospholipide und Steroide gehören. Sie haben unterschiedliche Strukturen, aber sie sind alle große Moleküle, die aus Ketten unpolarer Elemente Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen, wodurch sie hydrophob oder mit Wasser nicht kompatibel sind. Fette und Öle werden Triglyceride genannt, die aus Monomeren bestehen, die als Fettsäuren und Glycerin bezeichnet werden. Triglyceride variieren in Form und Länge je nach Art und Anzahl der Kohlenstoff- und Wasserstoffbrücken. Diese Variationen bestimmen, ob das Fett gesättigt, ungesättigt oder mehrfach ungesättigt ist. Phospholipide sind Triglyceriden sehr ähnlich, außer dass sie eine Phosphatgruppe enthalten. In unserem Körper wirken Triglyceride als Energiespeicher, und Phospholipide werden zur Bildung von Zellmembranen verwendet.
Proteine
Proteine sind eine sehr große, komplexe und vielfältige Gruppe von Molekülen. Proteine sind Polymere aus Ketten von Monomeren, die als Aminosäuren bezeichnet werden und in verschiedene Strukturen gefaltet sind. Es gibt 20 verschiedene Aminosäuren, bei denen es sich um Strukturen handelt, die durch die chemischen Gruppen Amin und Carboxyl gebildet werden, sowie eine der 20 variablen Regionen, die als R-Gruppe oder Seitenkettenstruktur bezeichnet werden. Es gibt vier Ebenen der Proteinstruktur: primäre, sekundäre, tertiäre und quaternäre, wobei jede Ebene an Komplexität der Faltung und Verknüpfung zwischen den Ketten von Aminosäuren zunimmt. Die endgültige gefaltete Form der Polymere bestimmt die Funktion des Proteins im Körper. Einige Proteinfunktionen umfassen Enzyme, Antikörper, Hormonrezeptoren, Neurotransmitter, Haare, Nägel und Muskelstruktur, Stoffwechsel, Bewegung und mehr.
Nukleinsäuren
Nukleinsäuren sind Moleküle, zu denen Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Ribonukleinsäure (RNA) gehören. Nukleinsäuren bestehen aus Monomerketten, die als Nukleotide bezeichnet werden. Dabei handelt es sich um chemische Strukturen, die einen Kohlenstoff-5-Zuckerring, eine Gruppe von Phosphaten und eine der vier stickstoffhaltigen Basen umfassen: Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) oder Thymidin (T). In der RNA wird Thymidin durch Uracil (U) ersetzt. Die DNA besteht aus zwei langen Ketten dieser Monomere in unterschiedlicher Reihenfolge, in einer Doppelhelix oder einer verdrillten Formation. RNA unterscheidet sich von DNA dadurch, dass sie nur einen Streifen aufweist und anstelle eines Desoxyribosemoleküls ein Ribose-Zuckermolekül enthält. DNA liefert genetische Anweisungen oder Diagramme aller zellulären Aktivitäten im Körper. DNA wird in RNA transkribiert, die wiederum Proteine bildet.
