NEORGANINĖS BIOMOLEKULĖS: CHARAKTERISTIKOS, FUNKCIJOS, TIPAI - BIOLOGIJA - 2025

Kad neorganinė biomolekulių yra didelė grupė molekulinės konfigūracijų esančių gyvų būtybių. Pagal apibrėžimą pagrindinė neorganinių molekulių struktūra nėra sudaryta iš anglies skeleto ar surištų anglies atomų.

Tačiau tai nereiškia, kad, norint patekti į šią didelę kategoriją, neorganiniuose junginiuose neturi būti anglies, o greičiau, kad anglis neturi būti pagrindinis ir gausiausias molekulės atomas. Neorganiniai junginiai, kurie yra gyvų būtybių dalis, daugiausia yra vanduo ir keletas kietų ar tirpalų mineralų.

Šaltinis: Aš, „Splette“

Vanduo - gausiausia neorganinė biomolekulė organizmuose - turi keletą savybių, kurios daro jį gyvybiškai svarbiu elementu, pavyzdžiui, aukšta virimo temperatūra, aukšta dielektrinė konstanta, gebėjimas slopinti temperatūros ir pH pokyčius. kiti.

Jonai ir dujos, kita vertus, yra apriboti labai specifinėmis organinių būtybių funkcijomis, tokiomis kaip nervų impulsas, kraujo krešėjimas, osmosinis reguliavimas, be kita ko. Be to, jie yra svarbūs tam tikrų fermentų kofaktoriai.

charakteristikos

Išskirtinis neorganinių molekulių, aptinkamų gyvojoje medžiagoje, bruožas yra tai, kad nėra anglies ir vandenilio jungčių.

Šios biomolekulės yra santykinai mažos ir jose yra vanduo, dujos ir daugybė anijonų ir katijonų, kurie aktyviai dalyvauja medžiagų apykaitoje.

Klasifikacija ir funkcijos

Aiškesnė neorganinė molekulė gyvojoje medžiagoje, be jokios abejonės, yra vanduo. Be to, yra ir kitų neorganinių komponentų, kurie skirstomi į dujas, anijonus ir katijonus.

Dujose yra deguonis, anglies dioksidas ir azotas. Anijonuose, be kitų, yra chloridų, fosfatų, karbonatų. Katijonuose yra natrio, kalio, amonio, kalcio, magnio ir kitų teigiamų jonų.

Žemiau aprašysime kiekvieną iš šių grupių su jų išskirtiniausiomis savybėmis ir funkcija gyvosiose būtybėse.

-Vanduo

Vanduo yra gausiausias neorganinis komponentas gyvose būtybėse. Plačiai žinoma, kad gyvenimas vystosi vandeningoje aplinkoje. Nors yra organizmų, kurie negyvena vandens telkinyje, šių asmenų vidinė aplinka dažniausiai yra hidrinė. Gyvieji dalykai sudaro 60–90% vandens.

Vandens sudėtis tame pačiame organizme gali skirtis, atsižvelgiant į tiriamų ląstelių tipą. Pavyzdžiui, kaulo ląstelėje yra vidutiniškai 20% vandens, o smegenų ląstelė lengvai gali pasiekti 85%.

Vanduo yra toks svarbus, nes didžioji dalis biocheminių reakcijų, kurios sudaro asmenų metabolizmą, vyksta vandeningoje aplinkoje.

Pavyzdžiui, fotosintezė prasideda nuo vandens komponentų skaidymo, veikiant šviesos energijai. Ląstelinis kvėpavimas lemia vandens gamybą, skaidydamas gliukozės molekules energijos išgavimui.

Kiti mažiau žinomi medžiagų apykaitos būdai taip pat apima vandens gamybą. Amino rūgščių sintezę gamina vanduo.

Vandens savybės

Vanduo pasižymi daugybe savybių, dėl kurių jis tampa nepakeičiamu elementu Žemės planetoje, leidžiant nuostabiam gyvenimo įvykiui. Tarp šių savybių turime:

Vanduo kaip tirpiklis: struktūriškai vanduo yra sudarytas iš dviejų vandenilio atomų, sujungtų su vienu deguonies atomu, dalijantis jų elektronus per polinę kovalentinę jungtį. Taigi, ši molekulė turi įkrovus galus, vieną teigiamą ir vieną neigiamą.

Šios konformacijos dėka medžiaga vadinama poline. Tokiu būdu vanduo gali ištirpinti medžiagas, turinčias tą patį polinį polinkį, nes teigiamos dalys pritraukia neigiamas molekulės dalis, kad jos ištirptų, ir atvirkščiai. Molekulės, kurias tirpdo vanduo, vadinamos hidrofilinėmis.

Atminkite, kad chemijoje galioja taisyklė, kad „tas pats tirpsta tas pats“. Tai reiškia, kad polinės medžiagos ištirpsta išskirtinai kitose medžiagose, kurios taip pat yra polinės.

Pavyzdžiui, joniniai junginiai, tokie kaip angliavandeniai ir chloridai, amino rūgštys, dujos ir kiti junginiai, turintys hidroksilo grupes, gali lengvai ištirpti vandenyje.

Dielektrinė konstanta : didelė gyvybinio skysčio dielektrinė konstanta taip pat yra veiksnys, prisidedantis prie neorganinių druskų tirpinimo jame. Dielektrinė konstanta yra faktorius, kuriuo vakuumo atžvilgiu atskirti du priešingo ženklo krūviai.

Specifinis vandens karštis: žiaurių temperatūros pokyčių slopinimas yra pagrindinė gyvenimo vystymosi savybė. Dėl labai savito vandens šilumos, temperatūros pokyčiai stabilizuojasi ir sukuriama tinkama gyventi aplinka.

Didelis savitasis karštis reiškia, kad ląstelė gali gauti didelį šilumos kiekį, o kameros temperatūra smarkiai nedidėja.

Sanglauda: Sanglauda yra dar viena savybė, užkertanti kelią staigiems temperatūros pokyčiams. Dėl priešingų vandens molekulių krūvių jie pritraukia vienas kitą, sukurdami tai, kas vadinama sanglauda.

Dėl sanglaudos gyvųjų medžiagų temperatūra per daug nedidėja. Šilumos energija nutraukia vandenilio ryšius tarp molekulių, užuot pagreitinusi atskiras molekules.

PH kontrolė: be temperatūros reguliavimo ir palaikymo, vanduo taip pat gali veikti ir su pH. Tam tikros metabolinės reakcijos reikalauja tam tikro pH. Tokiu pat būdu fermentams reikalingas specifinis pH, kad jie veiktų kuo efektyviau.

PH reguliavimas vyksta dėl hidroksilo grupių (-OH), kurios naudojamos kartu su vandenilio jonais (H ⁺ ). Pirmasis yra susijęs su šarminės terpės formavimu, o antrasis prisideda prie rūgštinės terpės susidarymo.

Virimo temperatūra : vandens virimo temperatūra yra 100 ° C. Ši savybė leidžia skystam vandeniui egzistuoti plačiame temperatūrų diapazone - nuo 0 ° C iki 100 ° C.

Aukšta virimo temperatūra paaiškinama tuo, kad kiekviena vandens molekulė gali sudaryti keturis vandenilio ryšius. Ši savybė taip pat paaiškina aukštą lydymosi temperatūrą ir garinimo šilumą, jei palyginsime juos su kitais hidridais, tokiais kaip NH ₃ , HF ar H ₂ S.

Tai leidžia egzistuoti kai kuriems ekstremofiliniams organizmams. Pavyzdžiui, yra organizmų, kurie vystosi arti 0 ° C ir yra vadinami psichofilais. Tokiu pat būdu termofiliniai vystosi maždaug 70 ar 80 ° C temperatūroje.

Tankio kitimas: keičiantis aplinkos temperatūrai, vandens tankis kinta labai ypatingai. Ledas turi atvirą kristalinę gardelę, priešingai nei skystas vanduo, jis turi labiau atsitiktinę, griežtesnę ir tankesnę molekulinę organizaciją.

Ši savybė leidžia ledui plūduriuoti vandenyje, veikti kaip izoliatorius ir leisti stabilizuoti dideles vandenyno mases.

Jei taip nebūtų, ledas būtų paskendęs jūrų gelmėse, o gyvenimas, kaip mes jį žinome, būtų nepaprastai tikėtinas įvykis, kaip gi gyvybė galėtų atsirasti didelėse ledo masėse?

Ekologinis vandens vaidmuo

Baigdamas vandens temą, būtina paminėti, kad gyvybiškai svarbus skystis ne tik atlieka svarbų vaidmenį gyvų būtybių viduje, bet ir formuoja aplinką, kurioje jie gyvena.

Vandenynas yra didžiausias vandens rezervuaras žemėje, kurį veikia temperatūra, palanki garavimo procesams. Didžiulis vandens kiekis yra pastovus vandens išgaravimo ir kritulių ciklas, sukuriantis vadinamąjį vandens ciklą.

-Dujos

Jei palyginsime dideles vandens funkcijas biologinėse sistemose, likusių neorganinių molekulių vaidmuo apsiriboja tik labai specifiniais vaidmenimis.

Paprastai dujos praeina pro ląsteles vandeniniais praskiedimais. Kartais jie naudojami kaip cheminių reakcijų substratai, o kitais atvejais jie yra medžiagų apykaitos kelio atliekos. Svarbiausi yra deguonis, anglies dioksidas ir azotas.

Deguonis yra galutinis elektronų akceptorius aerobiniu kūnu kvėpuojamų organizmų grandinėse. Anglies dioksidas taip pat yra atliekų produktas gyvūnams ir augalų substratas (fotosintezės procesams).

-Jonai

Kaip ir dujos, jonų vaidmuo gyvuose organizmuose atrodo apribotas labai konkrečiais įvykiais, tačiau yra būtinas tinkamam individo funkcionavimui. Jie skirstomi į anijonus, jonus su neigiamais krūviais ir katijonus, jonus su teigiamais krūviais.

Kai kurių iš jų reikia tik labai mažais kiekiais, pavyzdžiui, fermentų metalinių komponentų. Kiti reikalingi didesniais kiekiais, pavyzdžiui, natrio chloridas, kalis, magnis, geležis, jodas.

Žmogaus organizmas nuolat praranda šiuos mineralus per šlapimą, išmatas ir prakaitą. Šie komponentai turi būti pakartotinai įvedami į sistemą per maistą, daugiausia vaisius, daržoves ir mėsą.

Jonų funkcijos

Kofaktoriai: jonai gali veikti kaip cheminių reakcijų kofaktoriai. Chloro jonas dalyvauja krakmolo hidrolizėje amilazėmis. Kalis ir magnis yra būtini jonai fermentams, kurie yra labai svarbūs metabolizmui, veikti.

Osmoliariškumo palaikymas: dar viena labai svarbi funkcija yra palaikyti optimalias osmosines sąlygas biologiniams procesams vystytis.

Ištirpusių metabolitų kiekis turi būti reguliuojamas išimties tvarka, nes jei ši sistema sugenda, ląstelė gali sprogti arba prarasti didelį kiekį vandens.

Žmonėms, pavyzdžiui, natris ir chloras yra svarbūs elementai, kurie padeda palaikyti osmosinę pusiausvyrą. Tie patys jonai taip pat skatina rūgščių ir šarmų pusiausvyrą.

Membranos potencialas: gyvūnai jonai aktyviai dalyvauja kuriant membranos potencialą sužadinamųjų ląstelių membranoje.

Membranų elektrinės savybės turi įtakos svarbiausiems įvykiams, tokiems kaip neuronų gebėjimas perduoti informaciją.

Tokiais atvejais membrana veikia analogiškai kaip elektrinis kondensatorius, kur akumuliatoriai kaupiasi ir kaupiasi dėka elektrostatinės katijonų ir anijonų sąveikos abiejose membranos pusėse.

Asimetrinis jonų pasiskirstymas tirpale kiekvienoje membranos pusėje paverčiamas elektriniu potencialu - atsižvelgiant į membranos pralaidumą esamiems jonams. Potencialo dydį galima apskaičiuoti remiantis Nernsto arba Goldmano lygtimi.

Struktūriniai: kai kurie jonai atlieka struktūrines funkcijas. Pavyzdžiui, hidroksiapatitas sąlygoja kristalinę kaulų mikrostruktūrą. Tuo tarpu kalcis ir fosforas yra būtini elementai kaulams ir dantims formuotis.

Kitos funkcijos: galiausiai jonai dalyvauja tokiose nevienalytėse funkcijose kaip kraujo krešėjimas (pagal kalcio jonus), regėjimas ir raumenų susitraukimas.

Organinių ir neorganinių biomolekulių skirtumai

Maždaug 99% gyvų daiktų sudėties sudaro tik keturi atomai: vandenilis, deguonis, anglis ir azotas. Šie atomai funkcionuoja kaip gabalai ar blokai, kurie gali būti išdėstyti įvairiausiomis trimatėmis konfigūracijomis, sudarydami molekules, leidžiančias gyventi.

Nors neorganiniai junginiai paprastai yra maži, paprasti ir nelabai įvairūs, organiniai junginiai yra labiau pastebimi ir įvairūs.

Be viso to, padidėja organinių biomolekulių sudėtingumas, nes, be anglies skeleto, jos turi funkcines grupes, kurios lemia chemines savybes.

Tačiau abu yra vienodai reikalingi optimaliam gyvų būtybių vystymuisi.

Organinių ir neorganinių terminų vartojimas kasdieniame gyvenime

Dabar, kai apibūdiname abiejų tipų biomolekulių skirtumą, būtina paaiškinti, kad kasdieniame gyvenime šiuos terminus vartojame neaiškiai ir netiksliai.

Kai vaisius ir daržoves priskiriame „ekologiškiems“ - tai yra labai populiaru šiandien, dar nereiškia, kad likę produktai yra „neorganiniai“. Kadangi šių valgomųjų elementų struktūra yra anglies skeletas, organinių medžiagų apibrėžimas laikomas nereikalingu.

Iš tikrųjų terminas organinis atsiranda dėl organizmų sugebėjimo sintetinti šiuos junginius.

Nuorodos

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). Biologija: gyvenimas žemėje. Pearsono išsilavinimas.
2. Aracil, CB, Rodríguez, MP, Magraner, JP, & Pérez, RS (2011). Biochemijos pagrindai. Valensijos universitetas.
3. „Battaner Arias“, E. (2014). Enzimologijos rinkinys. Salamankos universiteto leidiniai.
4. Bergas, J. M., Stryeris, L., ir Tymoczko, J. L. (2007). Biochemija. Aš atbuline eiga.
5. Devlin, TM (2004). Biochemija: vadovėlis su klinikiniais pritaikymais. Aš atbuline eiga.
6. Díaz, AP, ir Pena, A. (1988). Biochemija. Redakcija „Limusa“.
7. Macarulla, JM, & Goñi, FM (1994). Žmogaus biochemija: pagrindinis kursas. Aš atbuline eiga.
8. Macarulla, JM, & Goñi, FM (1993). Biomolekulės: struktūrinės biochemijos pamokos. Aš atbuline eiga.
9. Müller - Esterl, W. (2008). Biochemija. Medicinos ir gyvybės mokslų pagrindai. Aš atbuline eiga.
10. Teijón, JM (2006). Struktūrinės biochemijos pagrindai. Redakcija Tébar.
11. Monge-Nájera, J. (2002). Bendroji biologija. EUNED.