Anorgaanilised biomolekulide omadused, funktsioonid, klassifikatsioon ja näited



The anorgaanilised biomolekulid nad moodustavad elusolendites suure hulga molekulaarseid konfiguratsioone. Määratluse kohaselt ei koosne anorgaaniliste molekulide põhistruktuur süsiniku skeletist ega seotud süsinikuaatomitest.

See ei tähenda siiski, et anorgaanilised ühendid peavad olema selles süsinikuaegses kategooriasse täielikult süsinikuvabad, kuid süsinik ei tohi olla molekuli peamine ja rikkalik aatom. Elusolendite osaks olevad anorgaanilised ühendid on peamiselt vesi ja seeria tahkeid või lahuseid sisaldavaid mineraale.

Vees, mis on organismis kõige rohkem anorgaaniline biomolekul, on mitmeid omadusi, mis muudavad selle oluliseks eluaegseks elemendiks, nagu kõrge keemistemperatuur, kõrge dielektriline konstant, võime vähendada temperatuuri ja pH muutusi. teised.

Ioonid ja gaasid seevastu piirduvad väga spetsiifiliste funktsioonidega mahepõllumajanduslikes olendites, nagu näiteks närviimpulss, vere hüübimine, osmootne reguleerimine. Lisaks on need olulised teatud ensüümide kofaktorid.

Indeks

  • 1 Omadused
  • 2 Klassifikatsioon ja funktsioonid
    • 2.1 - Vesi
    • 2.2. Gaasid
    • 2.3
  • 3 Erinevused orgaaniliste ja anorgaaniliste biomolekulide vahel
    • 3.1 Orgaaniliste ja anorgaaniliste ainete kasutamine igapäevaelus
  • 4 Viited

Omadused

Elusaines leiduvate anorgaaniliste molekulide eripära on süsinik-vesiniksidemete puudumine.

Need biomolekulid on suhteliselt väikesed ja sisaldavad vett, gaase ja anioonide ja katioonide seeriat, mis osalevad aktiivselt ainevahetuses.

Klassifikatsioon ja funktsioonid

Kõige olulisem anorgaaniline molekul elusaines on kahtlemata vesi. Lisaks sellele esineb teisi anorgaanilisi komponente, mis liigitatakse gaasideks, anioonideks ja katioonideks.

Gaasides on hapnik, süsinikdioksiid ja lämmastik. Anioonides on muu hulgas kloriidid, fosfaadid, karbonaadid. Katioonides on naatrium, kaalium, ammoonium, kaltsium, magneesium ja muud positiivsed ioonid.

Järgmisena kirjeldame kõiki neid rühmi, millel on nende kõige silmapaistvamad omadused ja funktsioon elusolendites.

-Vesi

Vesi on elusolendite kõige rikkalikum anorgaaniline komponent. On üldteada, et elu areneb vesikeskkonnas. Kuigi on olemas organisme, mis ei ela veekogu sees, on nende isikute sisekeskkond enamasti vesi. Elusolendid koosnevad 60–90% veest.

Sama organismi vee koostis võib varieeruda sõltuvalt uuritud raku liigist. Näiteks luu rakul on keskmiselt 20% vett, samas kui aju rakk võib kergesti jõuda 85% -ni.

Vesi on nii tähtis, sest valdav osa biokeemilistest reaktsioonidest, mis moodustavad üksikisikute ainevahetuse, toimuvad vesikeskkonnas.

Näiteks algab fotosüntees veekomponentide lagunemisest valguse energia abil. Rakkude hingamine toob kaasa vee tootmise, lõhustades glükoosimolekulid, et saavutada energia eraldamine.

Teised vähem tuntud metaboolsed radad hõlmavad ka vee tootmist. Aminohapete sünteesil on toode vees.

Vee omadused

Vees on mitmeid omadusi, mis muudavad selle planeedil asendamatuks elemendiks, võimaldades suurepäraseid sündmusi. Nende omaduste hulgas on meil:

Vesi lahustina: struktuurselt moodustub vesi hapniku aatomiga seotud kahe vesinikuaatomiga, jagades oma elektronid polaarse kovalentse sideme kaudu. Seega on see molekul laetud otsad, üks positiivne ja üks negatiivne.

Tänu sellele konformatsioonile nimetatakse ainet polaarne. Sel viisil võib vesi samade polaarsete kalduvustega aineid lahustada, kuna positiivsed osad meelitavad lõhustuva molekuli negatiivseid aineid ja vastupidi. Molekule, mida vesi suudab lahustuda, nimetatakse hüdrofiilseks.

Tuletame meelde, et keemias on meil reegel, et "sama lahustub sama". See tähendab, et polaarsed ained lahustuvad ainult muudes polaarsetes ainetes.

Näiteks, ioonsed ühendid, nagu süsivesikud ja kloriidid, aminohapped, gaasid ja muud hüdroksüülrühmadega ühendid, suudavad vees lahustuda kergesti.

Dielektriline konstant: Olulise vedeliku kõrge dielektriline konstant on ka tegur, mis aitab kaasa anorgaaniliste soolade lahustumisele oma rinnal. Dielektriline konstant on tegur, millega kaks vastasmärgiga laengut vaakumist eraldatakse.

Spetsiifiline vee soojus: temperatuuri vägivaldsete muutuste pehmendamine on elukvaliteedi vältimatu tunnus. Tänu vee kõrgele spetsiifilisele soojusele stabiliseeruvad temperatuurid, luues selleks sobiva keskkonna.

Kõrge spetsiifiline soojus tähendab, et rakk võib saada märkimisväärse koguse soojust ja temperatuur ei tõuse oluliselt.

Ühtekuuluvus: Ühtekuuluvus on järjekordne omadus, mis takistab temperatuuri järsku muutumist. Tänu veemolekulide vastandlikele tasudele meelitavad nad üksteist, luues ühtekuuluvuse.

Ühtekuuluvus võimaldab elusaine temperatuuri liiga palju suurendada. Kalorite energia katkestab molekulide vahelised vesiniksidemed, selle asemel et kiirendada üksikuid molekule.

PH-juhtimine: Lisaks konstantse temperatuuri reguleerimisele ja säilitamisele suudab vesi pH-ga sama teha. On teatud metaboolseid reaktsioone, mis nõuavad spetsiifilist pH-d, et neid saaks läbi viia. Samamoodi vajavad ensüümid ka spetsiifilist pH-d maksimaalse efektiivsusega töötamiseks.

PH reguleerimine toimub tänu hüdroksüülrühmadele (-OH), mida kasutatakse koos vesinikioonidega (H+). Esimene on seotud leeliselise keskkonna moodustumisega, samas kui teine ​​aitab kaasa happelise keskkonna moodustumisele.

Keemistemperatuur: Vee keemistemperatuur on 100 ° C. See omadus võimaldab vedelas olekus laias temperatuurivahemikus 0 ° C kuni 100 ° C.

Kõrge keemistemperatuur on seletatav võimega moodustada neli vesiniksidet vee molekuli kohta. See omadus selgitab ka kõrgeid sulamistemperatuure ja aurustumistemperatuuri, kui võrrelda neid teiste hüdriididega, nagu NH3, HF või H2S.

See võimaldab mõne ekstremofiilse organismi olemasolu. Näiteks on olemas organisme, mis arenevad 0 ° C juures ja neid nimetatakse psühhofíloseks. Samamoodi arenevad termofiilid 70 või 80 ° C juures.

Tiheduse muutus: vee temperatuur muutub keskkonna temperatuuri muutmisel väga erilisel viisil. Jää kujutab endast avatud kristallvõrku, erinevalt vedelas olekus olevast veest on juhuslikum, tihedam ja tihedam molekulaarne organisatsioon.

See omadus võimaldab jääl vees ujuda, toimida isoleerina ja võimaldab suurte ookeani masside stabiilsust.

Kui see nii ei oleks, jääks jää merede sügavamale ja elu, nagu me seda teame, oleks äärmiselt ebatõenäoline sündmus, kuidas elu võib tekkida suurtes jäämassites?

Vee ökoloogiline roll

Vee teema lõpetamiseks on vaja mainida, et elutähtsate vedelike oluline osa ei ole mitte ainult elusolendite sees, vaid kujundab ka keskkonda, kus nad elavad.

Ookean on Maa suurim veehoidla, mida mõjutavad temperatuurid, soodustades aurustamisprotsesse. Suur veekogus on pidevas veeauru aurustumis- ja sadestusringis, mis on tuntud kui veetsükkel.

-Gaasid

Kui me võrdleme vee ulatuslikke funktsioone bioloogilistes süsteemides, on ülejäänud anorgaaniliste molekulide roll piiratud ainult väga spetsiifiliste rollidega.

Üldiselt läbivad gaasid rakkudes vesilahustes. Mõnikord kasutatakse neid keemiliste reaktsioonide substraatidena ja teistel juhtudel on need metaboolse tee jäätmed. Kõige olulisemad on hapnik, süsinikdioksiid ja lämmastik.

Hapnik on aeroobse hingamise organismide transpordiahelate lõplik elektron-aktseptor. Samuti on süsinikdioksiid loomade jäätmed ja taimede substraat (fotosünteetilisteks protsessideks)..

-Ioonid

Nagu gaasid, tundub ioonide roll elusorganismides piirdub väga spetsiifiliste sündmustega, kuid indiviidi nõuetekohaseks toimimiseks on see oluline. Need klassifitseeritakse sõltuvalt nende laengust anioonides, negatiivsete laengutega ioonides ja positiivsete laengutega ioonides.

Mõned neist on vajalikud ainult väga väikestes kogustes, nagu näiteks ensüümide metallosad. Teisi vajab muu hulgas suuremaid koguseid, nagu naatriumkloriid, kaalium, magneesium, raud, jood.

Inimkeha kaotab need mineraalid pidevalt uriini, väljaheite ja higi kaudu. Need komponendid tuleb süsteemi siseneda toidu, peamiselt puuviljade, köögiviljade ja liha kaudu.

Ioni funktsioonid

Kofaktorid: ioonid võivad toimida keemiliste reaktsioonide kofaktoritena. Kloorioon osaleb tärklise hüdrolüüsil amülaaside poolt. Kaalium ja magneesium on hädavajalikud ioonid väga oluliste ensüümide toimimiseks ainevahetuses.

Osmolaarsuse säilitamine: teine ​​väga oluline funktsioon on optimaalsete osmootiliste tingimuste säilitamine bioloogiliste protsesside arendamiseks.

Lahustatud metaboliitide hulka tuleb erakorraliselt reguleerida, sest kui see süsteem ei toimi, võib rakk plahvatada või kaotada märkimisväärse koguse vett.

Inimestel on naatrium ja kloor olulised elemendid, mis aitavad kaasa osmootse tasakaalu säilitamisele. Need samad ioonid soodustavad ka happe alustasakaalu.

Membraanipotentsiaal: loomadel osalevad ioonid aktiivselt membraanipotentsiaali tekitamisel erutatavate rakkude membraanis.

Membraanide elektrilised omadused mõjutavad olulisi sündmusi, näiteks neuronite võimet informatsiooni edastada.

Nendel juhtudel toimib membraan analoogselt elektrikondensaatoriga, kus laengud kogutakse ja hoitakse tänu katioonide ja anioonide vahelistele elektrostaatilistele vastasmõjudele membraani mõlemal küljel..

Ioonide asümmeetriline jaotus lahuses membraani kummalgi küljel põhjustab elektrilise potentsiaali - sõltuvalt membraani läbilaskvusest olemasolevatele ioonidele. Potentsiaali suurust saab arvutada Nernsti võrrandi või Goldmani võrrandi järgi.

Struktuur: mõned ioonid täidavad struktuurseid funktsioone. Näiteks hüdroksüapatiit tingib luude kristalse mikrostruktuuri. Kaltsium ja fosfor on teiselt poolt luude ja hammaste moodustamiseks vajalik element.

Muud funktsioonid: lõpuks osalevad ioonid funktsioonides heterogeensetena, nagu vere hüübimine (kaltsiumioonide abil), nägemine ja lihaste kokkutõmbumine.

Erinevused orgaaniliste ja anorgaaniliste biomolekulide vahel

Ligikaudu 99% elusolendite koostisest on ainult neli aatomit: vesinik, hapnik, süsinik ja lämmastik. Need aatomid toimivad tükkidena või plokkidena, mida saab paigutada mitmesugustesse kolmemõõtmelistesse konfiguratsioonidesse, moodustades eluiga võimaldavad molekulid..

Kuigi anorgaanilised ühendid kipuvad olema väikesed, lihtsad ja mitte väga erinevad, kalduvad orgaanilised ühendid olema märkimisväärsemad ja mitmekesisemad.

Sellele lisaks suureneb orgaaniliste biomolekulide keerukus, sest lisaks süsinikukarketile on neil funktsionaalseid rühmi, mis määravad keemilised omadused..

Kuid mõlemad on võrdselt vajalikud elusolendite optimaalseks arenguks.

Orgaaniliste ja anorgaaniliste terminite kasutamine igapäevaelus

Nüüd, kui kirjeldame erinevust mõlema biomolekuli tüübi vahel, on vaja selgitada, et me kasutame neid termineid igapäevaelus ebamääraselt ja ebatäpselt.

Kui me nimetame puuvilju ja köögivilju orgaaniliseks, mis on tänapäeval väga populaarne, ei tähenda see, et ülejäänud tooted on "anorgaanilised". Kuna nende söödavate elementide struktuur on süsinikukarkass, loetakse orgaanilise aine määratlus ülearuseks.

Tegelikult tekib mõiste orgaaniline organismi võime sünteesida nimetatud ühendeid.

Viited

  1. Audesirk, T., Audesirk, G., ja Byers, B.E. (2003). Bioloogia: elu Maal. Pearsoni haridus.
  2. Aracil, C. B., Rodriguez, M. P., Magraner, J. P., & Perez, R. S. (2011). Biokeemia alused. Valencia ülikool.
  3. Battaner Arias, E. (2014). Enzymology kompendium. Salamanca ülikooli väljaanded.
  4. Berg, J. M., Stryer, L. ja Tymoczko, J. L. (2007). Biokeemia. Ma pöördusin tagasi.
  5. Devlin, T. M. (2004). Biokeemia: kliiniliste rakendustega õpik. Ma pöördusin tagasi.
  6. Diaz, A. P., & Pena, A. (1988). Biokeemia. Toimetus Limusa.
  7. Macarulla, J. M., & Goñi, F.M.. Inimese biokeemia: põhikursus. Ma pöördusin tagasi.
  8. Macarulla, J. M., ja Goñi, F.M.. Biomolekulid: struktuurses biokeemia õppetunnid. Ma pöördusin tagasi.
  9. Müller-Esterl, W. (2008). Biokeemia Meditsiini ja bioteaduste alused. Ma pöördusin tagasi.
  10. Teijón, J. M. (2006). Struktuurilise biokeemia alused. Toimetus Tébar.
  11. Monge-Nájera, J. (2002). Üldine bioloogia. EUNED.