Orgaanilised biomolekulide omadused, funktsioonid, klassifikatsioon ja näited



The orgaanilised biomolekulid Neid leidub kõigis elusolendites ja neile on iseloomulik süsinikuaatomil põhinev struktuur. Kui võrrelda neid anorgaaniliste molekulidega, on orgaanilised molekulid oma struktuuri poolest palju keerulisemad. Lisaks on need palju mitmekesisemad.

Need klassifitseeritakse valkudeks, süsivesikuteks, lipiidideks ja nukleiinhapeteks. Selle funktsioonid on väga erinevad. Valgud osalevad struktuuriliste, funktsionaalsete ja katalüütiliste elementidena. Süsivesikutel on ka struktuursed funktsioonid ja need on peamised energiaallikad mahepõllumajanduslike olendite jaoks.

Lipiidid on bioloogiliste membraanide ja muude ainete, näiteks hormoonide olulised komponendid. Nad töötavad ka energia salvestamise elementidena. Lõpuks sisaldavad nukleiinhapped - DNA ja RNA - kõiki vajalikke andmeid elusolendite arendamiseks ja säilitamiseks.

Indeks

  • 1 Üldised omadused
  • 2 Klassifikatsioon ja funktsioonid
    • 2.1 -proteiinid
    • 2.2 -Süsivesikud
    • 2.3 -Lipiidid
    • 2.4 - Nukleiinhapped
  • 3 Näited
    • 3.1 Hemoglobiin
    • 3.2 Tselluloos
    • 3.3 Bioloogilised membraanid
  • 4 Viited

Üldised omadused

Orgaaniliste biomolekulide üks olulisemaid omadusi on nende mitmekülgsus struktuuride moodustamisel. See tohutu mitmekesisus, mis võib esineda, tuleneb süsinikuaatomi privilegeeritud olukorrast teise perioodi keskel..

Süsiniku aatomil on viimasel energia tasemel neli elektroni. Tänu oma keskmisele elektronegatiivsusele on see võimeline moodustama sidemeid teiste süsinikuaatomitega, moodustades erineva kuju ja pikkusega ahelaid, avatud või suletud, lihtsa, kahekordse või kolmekordse sidemega..

Samamoodi võimaldab süsinikuaatomi keskmine elektronegatiivsus moodustada sidemeid muude süsinikuaatomitega, nagu elektropositiivne (vesinik) või elektronegatiivne (muu hulgas hapnik, lämmastik, väävel).

See linki omadus võimaldab määrata süsiniku klassifikatsiooni primaarses, sekundaarses, tertsiaarses või kvaternaarses süsinikus, sõltuvalt süsiniku arvust, millega see on seotud. See klassifitseerimissüsteem ei sõltu linkiga seotud valentside arvust.

Klassifikatsioon ja funktsioonid

Orgaanilised molekulid liigitatakse nelja põhirühma: valgud, süsivesikud, lipiidid ja nukleiinhapped. Siin kirjeldame neid üksikasjalikult:

-Valgud

Valgud moodustavad orgaaniliste molekulide rühma, mida bioloogid paremini määratlevad ja iseloomustavad. Need laialdased teadmised tulenevad peamiselt isoleeritud ja iseloomuliku olemusliku lihtsuse poolest - võrreldes ülejäänud kolme orgaanilise molekuliga.

Valgud mängivad rida väga laialdasi bioloogilisi rolle. Nad võivad olla transpordi, struktuuriliste ja isegi katalüütiliste molekulidena. See viimane rühm koosneb ensüümidest.

Struktuursed plokid: aminohapped

Valkude struktuursed plokid on aminohapped. Looduses leiame 20 tüüpi aminohappeid, millest igaühel on hästi määratletud füüsikalis-keemilised omadused.

Need molekulid on klassifitseeritud alfa-aminohapetena, sest neil on sama süsinikuaatomi asendajana primaarne aminorühm ja karboksüülhappe rühm. Ainus erand sellest reeglist on aminohappe proliin, mis on kataloogitud alfa-iminohappena sekundaarse aminorühma juuresolekul..

Valkude moodustamiseks on vajalik, et need "plokid" polümeriseeruksid ja moodustaksid peptiidsideme. Valkude ahela moodustumine hõlmab ühe vee molekuli kõrvaldamist peptiidsideme kohta. See link on esindatud kui CO-NH.

Lisaks sellele, et mõned aminohapped on osa valkudest, peetakse neid ka metaboliitideks ja paljud neist on olulised toitained.

Aminohapete omadused

Igal aminohappel on valkudes oma mass ja keskmine. Lisaks sellele on mõlemal alfa-karboksüülhappe, alfa-amino ja külgrühma pK väärtus..

Karboksüülhappe rühmade pK väärtused asuvad umbes 2,2; samas kui alfa-aminorühmades on pK väärtused lähedal 9,4-le. See omadus põhjustab aminohapete tüüpilist struktuurilist omadust: füsioloogilises pH-s on mõlemad rühmad ioonide kujul.

Kui molekul kannab vastastikku polaarsusega laetud rühmi, nimetatakse neid dipolaarseteks ioonideks või tsvitterioonideks. Seetõttu võib aminohape toimida happena või alusena.

Enamikul alfa-aminohapetest on sulamistemperatuurid ligikaudu 300 ° C. Nad lahustuvad polaarsetes keskkondades kergemini, võrreldes nende lahustuvusega mittepolaarsetes lahustites. Enamik neist on vees hästi lahustuvad.

Valkude struktuur

Konkreetse valgu funktsiooni täpsustamiseks on vaja kindlaks määrata selle struktuur, st kolmemõõtmeline suhe, mis esineb valkude moodustavate aatomite vahel. Valkude puhul on kindlaks määratud nende struktuuri neli tasandit:

Esmane struktuur: see viitab aminohappejärjestusele, mis moodustab valgu, välja arvatud konformatsioon, mida selle külgahelad võivad võtta.

Sekundaarne struktuur: moodustub skeleti aatomite kohalik ruumiline paigutus. Jällegi ei võeta arvesse külgahelate konformatsiooni.

Kolmanda taseme struktuur: see viitab kogu valgu kolmemõõtmelisele struktuurile. Kuigi tertsiaarse ja sekundaarse struktuuri vahel võib olla raske kindlaks määrata selge jaotus, kasutatakse ainult sekundaarstruktuuride tähistamiseks määratletud konformatsioone (näiteks propellerite, volditud lehtede ja pöörete olemasolu)..

Kvaternaarne struktuur: kehtib nende valkude kohta, mille moodustavad mitmed allüksused. See tähendab kahte või enamat üksikut polüpeptiidahelat. Need üksused võivad kovalentsete jõudude või disulfiidsidemete abil suhelda. Alamühikute ruumiline paigutus määrab kvaternaarse struktuuri.

-Süsivesikud

Süsivesikud, süsivesikud või sahhariidid (Kreeka juurtest) sakcharón, mis tähendab suhkrut) on kogu planeedi maa kõige rikkalikum orgaaniliste molekulide klass.

Selle struktuuri võib tuletada selle nimest "süsivesikud", kuna need on valemiga (CH.) Molekulid2O)n, kus n on suurem kui 3.

Süsivesikute funktsioonid on erinevad. Üks peamisi on struktuurilist tüüpi, eriti taimedes. Taimeriigis on tselluloos peamine struktuurimaterjal, mis vastab 80% -le keha kuivmassist.

Teine oluline funktsioon on selle energiline roll. Polüsahhariidid, nagu tärklis ja glükogeen, on olulised toitevarude allikad.

Klassifikatsioon

Süsivesikute põhiühikud on monosahhariidid või lihtsad suhkrud. Need on lineaarse ahela aldehüüdide või ketoonide ja mitmehüdroksüülsete alkoholide derivaadid.

Need klassifitseeritakse vastavalt nende karbonüülrühma keemilisele iseloomule aldoosides ja ketoosides. Neid klassifitseeritakse ka süsinike arvu järgi.

Monosahhariidid on rühmitatud oligosahhariidide moodustamiseks, mis on tihti seotud teiste tüüpi orgaaniliste molekulidega nagu valgud ja lipiidid. Need liigitatakse homopolüsahhariidideks või heteropolüsahhariidideks olenevalt sellest, kas need koosnevad samadest monosahhariididest (esimene juhtum) või on erinevad.

Lisaks sellele klassifitseeritakse need ka nende moodustavate monosahhariidide laadi järgi. Glükoosi polümeere nimetatakse glükaanideks, galaktoosist moodustunud galaktanid ja nii edasi.

Polüsahhariididel on lineaarsete ja hargnenud ahelate moodustamise eripära, kuna glükosiidsidemed võivad olla moodustatud mistahes monosahhariidis leiduvate hüdroksüülrühmadega..

Kui on seotud suurem arv monosahhariidühikuid, räägime me polüsahhariididest.

-Lipiidid

Lipiidid (kreeka keelest) lipos, mis tähendab rasva) on vees lahustumatud orgaanilised molekulid, mis lahustuvad anorgaanilistes lahustites nagu kloroform. Need moodustavad rasvad, õlid, vitamiinid, hormoonid ja bioloogilised membraanid.

Klassifikatsioon

Rasvhapped: need on karboksüülhapped, mille ahelad moodustuvad märkimisväärse pikkusega süsivesinikest. Füsioloogiliselt on nende leidmine haruldane, sest enamikul juhtudel on need esterdatud.

Loomades ja taimedes leiame neid sageli küllastumata kujul (moodustavad süsinikuaatomite vahel kaksiksideme) ja polüküllastumata (kahe või enama kaksiksidemega).

Triatsüülglütseroolid: Neid nimetatakse ka triglütseriidideks või neutraalseks rasvhappeks, need moodustavad enamiku loomades ja taimedes esinevatest rasvadest ja õlidest. Selle põhiülesanne on energia säilitamine loomadel. Neil on säilitamiseks spetsiaalsed rakud.

Need klassifitseeritakse rasvhapete jääkide identiteedi ja asukoha järgi. Üldiselt on taimeõlid toatemperatuuril vedelad ja on rikkamate rasvhapete jäägid, milles on kaksik- ja kolmiksidet nende süsinikuaatomite vahel.

Seevastu on loomarasvad toatemperatuuril tahked ja küllastumata süsinikuaatomite arv on madal.

Glütserofosfolipiidid: tuntud ka kui fosfoglütseriidid, on lipiidmembraanide peamised komponendid.

Glütserofosfolipiididel on apolaarse või hüdrofoobse iseloomuga "saba" ja polaarne või hüdrofiilne "pea". Need struktuurid on rühmitatud kahekihilisse, kusjuures sabad moodustavad membraanid sissepoole. Nendes on rida valke.

Sfingolipiidid: need on lipiidid, mida leidub väga väikestes kogustes. Nad on samuti osa membraanidest ja on sfingosiini, dihüdrospftosiini ja nende homoloogide derivaadid.

Kolesterool: loomadel on see membraanide domineeriv komponent, mis muudab selle omadusi, näiteks selle voolavust. Samuti paikneb see rakuliste organellide membraanides. See on seksuaalse arenguga seotud steroidhormoonide oluline eelkäija.

-Nukleiinhapped

Nukleiinhapped on DNA ja erinevad RNA tüübid. DNA vastutab kogu geneetilise informatsiooni säilitamise eest, mis võimaldab elusorganismide arengut, kasvu ja säilitamist.

Teisest küljest osaleb RNA DNA-s kodeeritud geneetilise informatsiooni läbimisel valgumolekulidele. Klassikaliselt eristatakse kolme RNA tüüpi: sõnumitooja, ülekanne ja ribosomaalne. Siiski on mitmeid väikeseid RNA-sid, millel on regulatiivsed funktsioonid.

Struktuursed plokid: nukleotiidid

Nukleotiidideks on nukleiinhapete, DNA ja RNA struktuursed plokid. Keemiliselt on need pentoosfosfaatestrid, milles esimese süsiniku külge on kinnitatud lämmastiku alus. Me võime eristada ribonukleotiide ja deoksüribonukleotiide.

Need molekulid on tasased, aromaatsed ja heterotsüklilised. Kui fosfaatrühm puudub, nimetatakse nukleotiid ümber nukleosiidiks.

Lisaks nende rollile monomeeridena nukleiinhapetes on need molekulid bioloogiliselt kõikjal ja osalevad paljudes protsessides..

Nukleosiidtrifosfaadid on energiasisaldavad tooted, nagu ATP, ja neid kasutatakse rakuliste reaktsioonide energiavaluutana. Nad on NAD-i koensüümide oluline komponent+, NADP+, FMN, FAD ja koensüüm A. Lõpuks on need erinevate metaboolsete radade reguleerivad elemendid.

Näited

Orgaaniliste molekulide näited on lõpmatud. Järgnevalt arutatakse kõige silmapaistvamaid ja biokeemikute uuritud teemasid:

Hemoglobiin

Hemoglobiin, punane pigment veres, on üks klassikalisi näiteid valkudest. Tänu oma laialdasele difusioonile ja lihtsale isolatsioonile on see olnud antiikajast uuritud valk.

See on valk, mille moodustavad neli alaühikut, seega siseneb ta tetrameerilise klassifikatsiooni koos kahe alfa-ühikuga ja kahe beetaga. Hemoglobiini subühikud on seotud väikese valguga, mis vastutab hapniku omastamise eest lihases: müoglobiin.

Heme rühm on porfüriini derivaat. See iseloomustab hemoglobiini ja on sama rühm tsütokroomides. Heme rühm vastutab vere iseloomuliku punase värvuse eest ja on füüsiline piirkond, kus iga globiini monomeer seondub hapnikuga.

Selle valgu põhiülesanne on hapniku transportimine gaasivahetuse eest vastutavast organist - kutsuda kopsud, kopsud või nahk - kapillaaridesse, mida kasutatakse hingamisel..

Tselluloos

Tselluloos on lineaarne polümeer, mis koosneb D-glükoosi allüksustest, mis on seotud beeta 1,4-tüüpi sidemetega. Nagu enamikel polüsahhariididel, ei ole neil piiratud maksimaalne suurus. Kuid keskmiselt on neil umbes 15 000 glükoosijääki.

See on taimede rakuseinte komponent. Tänu tselluloosile on need jäigad ja võimaldavad osmootse stressi toime tulla. Samamoodi suurematel taimedel, nagu puud, tselluloos annab tuge ja stabiilsust.

Kuigi see on valdavalt seotud köögiviljadega, on mõnedel loomadel, keda nimetatakse mantelloomadeks, oma struktuuris tselluloos.

Hinnanguliselt on keskmiselt 10%15 kilogrammides tselluloosi sünteesitakse ja lagundatakse aastas.

Bioloogilised membraanid

Bioloogilised membraanid koosnevad peamiselt kahest biomolekulist, lipiididest ja valkudest. Lipiidide ruumiline konformatsioon on kahekihilise kujuga, kusjuures hüdrofoobsed sabad osutavad sisemusele ja hüdrofiilsed pead välisküljele..

Membraan on dünaamiline üksus ja selle komponendid kogevad sageli.

Viited

  1. Aracil, C. B., Rodriguez, M. P., Magraner, J. P., & Perez, R. S. (2011). Biokeemia alused. Valencia ülikool.
  2. Battaner Arias, E. (2014). Enzymology kompendium. Salamanca ülikooli väljaanded.
  3. Berg, J. M., Stryer, L. ja Tymoczko, J. L. (2007). Biokeemia. Ma pöördusin tagasi.
  4. Devlin, T. M. (2004). Biokeemia: kliiniliste rakendustega õpik. Ma pöördusin tagasi.
  5. Diaz, A. P., & Pena, A. (1988). Biokeemia. Toimetus Limusa.
  6. Macarulla, J. M., & Goñi, F.M.. Inimese biokeemia: põhikursus. Ma pöördusin tagasi.
  7. Müller-Esterl, W. (2008). Biokeemia Meditsiini ja bioteaduste alused. Ma pöördusin tagasi.
  8. Teijón, J. M. (2006). Struktuurilise biokeemia alused. Toimetus Tébar.