ORGANINĖS BIOMOLEKULĖS: CHARAKTERISTIKOS, FUNKCIJOS IR PAVYZDŽIAI - BIOLOGIJA - 2025

Kad organiniai biomolekulių rasti visų gyvų būtybių ir pasižymi struktūros remiantis anglies atomą. Jei palyginsime jas su neorganinėmis molekulėmis, organinės yra daug sudėtingesnės savo struktūra. Be to, jie yra daug įvairesni.

Jie skirstomi į baltymus, angliavandenius, lipidus ir nukleorūgštis. Jos funkcijos yra labai įvairios. Baltymai dalyvauja kaip struktūriniai, funkciniai ir kataliziniai elementai. Angliavandeniai taip pat atlieka struktūrines funkcijas ir yra pagrindinis organinių būtybių energijos šaltinis.

Šaltinis: pixabay.com

Lipidai yra svarbūs biologinių membranų ir kitų medžiagų, tokių kaip hormonai, komponentai. Jie taip pat veikia kaip energijos kaupimo elementai. Galiausiai, nukleorūgštys - DNR ir RNR - turi visą informaciją, reikalingą gyvų būtybių vystymuisi ir palaikymui.

Bendrosios savybės

Viena iš svarbiausių organinių biomolekulių savybių yra jų universalumas formuojant struktūras. Ši didžiulė organinių variantų įvairovė, kuri gali egzistuoti, yra dėl privilegijuotos anglies atomo padėties antrojo laikotarpio viduryje.

Anglies atomas paskutiniame energijos lygyje turi keturis elektronus. Dėl vidutinio elektronegatyvumo jis gali sudaryti jungtis su kitais anglies atomais, sudaryti skirtingos formos ir ilgio grandines, atidarytas ar uždarytas, kurių viduje yra viengubos, dvigubos ar trigubos jungtys.

Tuo pačiu būdu vidutinis anglies atomo elektronegatyvumas leidžia jam sudaryti ryšius su kitais atomais, kurie skiriasi nuo anglies atomų, tokiais kaip elektropozityvus (vandenilis) arba elektronegatyvus (deguonis, azotas, siera ir kt.).

Ši jungties savybė leidžia nustatyti anglies, klasifikuojamos kaip pirminis, antrinis, tretinis ar ketvirtinis, klasifikaciją, atsižvelgiant į anglies, su kuria jie yra susieti, skaičių. Ši klasifikavimo sistema nepriklauso nuo to, kiek valentių naudoja saitai.

Klasifikacija ir funkcijos

Organinės molekulės skirstomos į keturias dideles grupes: baltymus, angliavandenius, lipidus ir nukleorūgštis. Mes juos išsamiai apibūdinsime toliau:

-Proteinai

Baltymai yra organinių molekulių grupė, kurią geriausiai apibūdina ir apibūdina biologai. Šios plačios žinios daugiausia lemia tai, kad yra lengva atskirti ir apibūdinti, palyginti su likusiomis trimis organinėmis molekulėmis.

Baltymai vaidina keletą nepaprastai plačių biologinių vaidmenų. Jie gali tarnauti kaip nešančiosios, struktūrinės ir net katalitinės molekulės. Pastarąją grupę sudaro fermentai.

Statybiniai blokai: aminorūgštys

Baltymai yra aminorūgštys. Gamtoje randame 20 rūšių amino rūgščių, kurių kiekviena turi tiksliai apibrėžtas fizikines ir chemines savybes.

Šios molekulės yra klasifikuojamos kaip alfa-amino rūgštys, nes jos turi pirminę amino grupę ir karboksirūgšties grupę kaip pakaitalą tame pačiame anglies atome. Vienintelė šios taisyklės išimtis yra aminorūgštis prolinas, kuris klasifikuojamas kaip alfa-imino rūgštis dėl antrinės amino grupės buvimo.

Kad susidarytų baltymai, šie „statybiniai blokai“ turi polimerizuotis ir jie tai daro sudarydami peptidinį ryšį. Baltymų grandinės formavimas apima vienos vandens molekulės pašalinimą kiekvienam peptidiniam ryšiui. Ši jungtis pavaizduota kaip CO-NH.

Kai kurios aminorūgštys yra ne tik baltymų dalis, bet ir energetiniai metabolitai.

Aminorūgščių savybės

Kiekviena aminorūgštis turi savo masę ir vidutinišką išvaizdą baltymuose. Be to, kiekviena turi alfa-karboksirūgšties, alfa-amino ir šoninių grupių grupių pK reikšmę.

Karboksirūgšties grupių pK vertės yra maždaug 2,2; tuo tarpu alfa-amino grupių pK reikšmės yra artimos 9,4. Ši savybė lemia tipinę aminorūgščių struktūrinę savybę: esant fiziologiniam pH, abi grupės yra jonų formos.

Kai molekulė neša įkrautas priešingų poliškumų grupes, jos vadinamos cwitterions arba cwitterions. Todėl aminorūgštis gali veikti kaip rūgštis arba kaip bazė.

Daugumos alfa-amino rūgščių lydymosi temperatūra artima 300 ° C. Palyginti su jų tirpumu nepoliniuose tirpikliuose, jie lengviau ištirpsta polinėje aplinkoje. Dauguma jų gerai tirpsta vandenyje.

Baltymų struktūra

Norint patikslinti tam tikro baltymo funkciją, būtina nustatyti jo struktūrą, tai yra, trijų matmenų ryšį, kuris egzistuoja tarp atomų, sudarančių nagrinėjamą baltymą. Baltymams nustatyti keturi jų struktūros organizavimo lygiai:

Pirminė struktūra : reiškia aminorūgščių seką, kuri sudaro baltymą, išskyrus bet kokią konformaciją, kurią gali užtrukti jo šoninės grandinės.

Antrinė struktūra : ji susidaro dėl skeleto atomų vietinio erdvinio išdėstymo. Vėlgi, į šoninių grandinių struktūrą neatsižvelgiama.

Tretinė struktūra : nurodo viso baltymo trimatę struktūrą. Nors gali būti sunku nustatyti aiškų tretinės ir antrinės struktūros atskyrimą, apibrėžtos struktūros (pvz., Spiralių buvimas, sulankstyti lakštai ir posūkiai) yra naudojamos išskirtinai antrinėms struktūroms žymėti.

Ketvirtinė struktūra : taikoma tiems baltymams, kuriuos sudaro keli subvienetai. Tai yra, dviem ar daugiau atskirų polipeptidų grandinių. Šie vienetai gali sąveikauti per kovalentines jėgas arba per disulfidinius ryšius. Erdvinis subvienetų išsidėstymas lemia ketvirtinę struktūrą.

- Angliavandeniai

Angliavandeniai, angliavandeniai ar sacharidai (iš graikų šaknų sakcharón, o tai reiškia cukrų) yra gausiausia organinių molekulių klasė visoje Žemės planetoje.

Jų struktūrą galima spręsti iš pavadinimo „angliavandeniai“, nes tai yra molekulės, kurių formulė (CH ₂ O) _n , kur n yra didesnis kaip 3.

Angliavandenių funkcijos yra įvairios. Vienas iš pagrindinių yra struktūrinio tipo, ypač augaluose. Augalų karalystėje celiuliozė yra pagrindinė jos struktūrinė medžiaga, kuri sudaro 80% kūno sauso svorio.

Kita svarbi funkcija yra jos energetinis vaidmuo. Polisacharidai, kaip krakmolas ir glikogenas, yra svarbūs maistinių medžiagų atsargų šaltiniai.

klasifikacija

Pagrindiniai angliavandenių vienetai yra monosacharidai arba paprastasis cukrus. Jie gaunami iš tiesiosios grandinės aldehidų ar ketonų ir polihidro alkoholių.

Pagal jų karbonilo grupės cheminį pobūdį jie skirstomi į aldozes ir ketozes. Jie taip pat klasifikuojami pagal anglies skaičių.

Monosacharidai sudaro grupes ir sudaro oligosacharidus, kurie dažnai randami kartu su kitų tipų organinėmis molekulėmis, tokiomis kaip baltymai ir lipidai. Jie yra klasifikuojami kaip homopolisaharidai arba heteropolisaharidai, atsižvelgiant į tai, ar jie sudaryti iš tų pačių monosacharidų (pirmuoju atveju), ar yra skirtingi.

Be to, jie taip pat klasifikuojami pagal juos sudarančio monosacharido pobūdį. Gliukozės polimerai vadinami gliukanais, tie, kurie pagaminti iš galaktozės, vadinami galaktanais ir pan.

Polisacharidai pasižymi tuo, kad formuoja tiesias ir šakotas grandines, nes glikozidiniai ryšiai gali susidaryti su bet kuria iš hidroksilo grupių, randamų monosacharide.

Kai yra susijęs daugiau monosacharidų, mes kalbame apie polisacharidus.

-Lipidai

Lipidai (iš graikų lipos, reiškiantys riebalus) yra organinės molekulės, kurios netirpsta vandenyje ir tirpsta neorganiniuose tirpikliuose, tokiuose kaip chloroformas. Jie sudaro riebalus, aliejus, vitaminus, hormonus ir biologines membranas.

klasifikacija

Riebalų rūgštys : tai yra karboksirūgštys, kurių grandinės sudarytos iš ilgo angliavandenilių. Fiziologiniu požiūriu retai būna laisvų, nes dažniausiai jie būna esterinti.

Gyvūnuose ir augaluose jie dažnai būna nesočiosios (sudarantys dvigubus ryšius tarp anglies) ir polinesočiųjų (turintys du ar daugiau dvigubų jungčių).

Triacilgliceroliai : dar vadinami trigliceridais arba neutraliaisiais riebalais, jie sudaro didžiąją dalį gyvūnų ir augalų riebalų ir aliejaus. Pagrindinė jo funkcija yra kaupti energiją gyvūnams. Jie turi specialias saugojimo kameras.

Jie klasifikuojami pagal riebalų rūgščių liekanų tapatumą ir vietą. Paprastai augaliniai aliejai yra skysti kambario temperatūroje ir yra turtingesni riebalų rūgščių likučiais, turintys dvigubą ir trigubą jungtį tarp anglies.

Priešingai, gyvūniniai riebalai kambario temperatūroje yra kieti, o nesočiųjų angliavandenilių yra nedaug.

Glicerofosfolipidai : dar vadinami fosfogliceridais, jie yra pagrindiniai lipidų membranų komponentai.

Glicerofosfolipidai turi „uodegą“, turinčią apoliarines ar hidrofobines savybes, ir polinę arba hidrofilinę „galvą“. Šios struktūros yra sugrupuotos dvisluoksniu būdu, uodegos nukreiptos į vidų, kad susidarytų membranos. Į juos įterpiama eilė baltymų.

Sfingolipidai : tai lipidai, kurių yra labai mažai. Jie taip pat yra membranų dalis ir yra gaunami iš sfingozino, dihidrosfingosino ir jų homologų.

Cholesterolis : gyvūnams jis yra pagrindinis membranų komponentas, keičiantis jų savybėms, pavyzdžiui, sklandumui. Jis taip pat yra ląstelių organelių membranose. Tai yra svarbus steroidinių hormonų pirmtakas, susijęs su lytiniu vystymusi.

-Nukleorūgštys

Nukleorūgštys yra DNR ir skirtingos egzistuojančios RNR rūšys. DNR yra atsakinga už visos genetinės informacijos, kuri leidžia vystytis, augti ir išlaikyti gyvus organizmus, saugojimą.

Savo ruožtu RNR dalyvauja perduodant genetinę informaciją, užkoduotą DNR, baltymų molekulėms. Klasikiškai išskiriami trys RNR tipai: pasiuntinė, pernešamoji ir ribosominė. Tačiau yra keletas mažų RNR, atliekančių reguliavimo funkcijas.

Sudedamosios dalys: nukleotidai

Nukleorūgščių, DNR ir RNR, blokai yra nukleotidai. Chemiškai jie yra pentozių fosfato esteriai, kuriuose azoto pagrindas yra prijungtas prie pirmosios anglies. Galime atskirti ribonukleotidus ir dezoksiribonukleotidus.

Šios molekulės yra plokščios, aromatinės ir heterociklinės. Kai fosfato grupės nėra, nukleotidas pervadinamas nukleozidu.

Šios molekulės yra ne tik monomerų nukleorūgštyse vaidmuo, bet ir biologiškai visur esančios bei dalyvaujančios daugybėje procesų.

Nukleozidtrifosfatai yra produktai, kuriuose gausu energijos, pavyzdžiui, ATP, ir naudojami kaip ląstelių reakcijų energijos valiuta. Jie yra svarbus kofermentų NAD ⁺ , NADP ⁺ , FMN, FAD ir kofermento A komponentas. Galiausiai, jie yra skirtingų metabolizmo būdų reguliavimo elementai.

Pavyzdžiai

Yra daugybė organinių molekulių pavyzdžių. Labiausiai žinomi ir tyrinėjami biochemikų bus aptariami toliau:

Hemoglobinas

Hemoglobinas, raudonasis pigmentas kraujyje, yra vienas iš klasikinių baltymų pavyzdžių. Dėl plačios difuzijos ir lengvo išsiskyrimo, jis buvo baltymas, tiriamas nuo senų senovės.

Tai yra baltymas, sudarytas iš keturių subvienetų, todėl jam priskiriama tetramerinė klasifikacija, turinti du alfa ir du beta vienetus. Hemoglobino subvienetai yra susiję su mažu baltymu, atsakingu už deguonies įsisavinimą raumenyse: mioglobinu.

Hemo grupė yra porfirino darinys. Tai apibūdina hemoglobiną ir yra ta pati grupė, nustatyta citochromuose. Hemo grupė yra atsakinga už būdingą raudoną kraujo spalvą ir yra fizinė sritis, kurioje kiekvienas globino monomeras jungiasi su deguonimi.

Pagrindinė šio baltymo funkcija yra deguonies pernešimas iš organo, atsakingo už dujų mainus - vadinkite tai plaučiais, žiaunomis ar oda - į kapiliarus, kurie bus naudojami kvėpavimui.

Celiuliozė

Celiuliozė yra linijinis polimeras, sudarytas iš D-gliukozės subvienetų, sujungtų beta 1,4 tipo jungtimis. Kaip ir dauguma polisacharidų, jie neturi riboto maksimalaus dydžio. Tačiau vidutiniškai jie turi apie 15 000 gliukozės likučių.

Tai yra augalų ląstelių sienelių komponentas. Celiuliozės dėka jie yra standūs ir leidžia atlaikyti osmosinį stresą. Panašiai didesniuose augaluose, tokiuose kaip medžiai, celiuliozė suteikia palaikymą ir stabilumą.

Nors tai daugiausia susiję su daržovėmis, kai kurių gyvūnų, vadinamų gaubtagyviais, struktūroje yra celiuliozės.

Manoma, kad vidutiniškai per metus susintetinta ir suskaidoma 10 ¹⁵ kilogramų celiuliozės.

Biologinės membranos

Biologines membranas daugiausia sudaro dvi biomolekulės - lipidai ir baltymai. Erdvinė lipidų forma yra dvisluoksnė, hidrofobinės uodegos nukreiptos į vidų, o hidrofilinės galvutės - į išorę.

Membrana yra dinamiškas darinys, o jos komponentai dažnai juda.

Nuorodos

1. Aracil, CB, Rodríguez, MP, Magraner, JP, & Pérez, RS (2011). Biochemijos pagrindai. Valensijos universitetas.
2. „Battaner Arias“, E. (2014). Enzimologijos rinkinys. Salamankos universiteto leidiniai.
3. Bergas, J. M., Stryeris, L., ir Tymoczko, J. L. (2007). Biochemija. Aš atbuline eiga.
4. Devlin, TM (2004). Biochemija: vadovėlis su klinikiniais pritaikymais. Aš atbuline eiga.
5. Díaz, AP, ir Pena, A. (1988). Biochemija. Redakcija „Limusa“.
6. Macarulla, JM, & Goñi, FM (1994). Žmogaus biochemija: pagrindinis kursas. Aš atbuline eiga.
7. Müller - Esterl, W. (2008). Biochemija. Medicinos ir gyvybės mokslų pagrindai. Aš atbuline eiga.
8. Teijón, JM (2006). Struktūrinės biochemijos pagrindai. Redakcija Tébar.