Neorganiskās biomolekulu īpašības, funkcijas, klasifikācija un piemēri



The neorganiskās biomolekulas tie veido plašu molekulāro konfigurāciju grupu dzīvās būtnēs. Pēc definīcijas neorganisko molekulu pamatstruktūra nesastāv no oglekļa skeleta vai saistītajiem oglekļa atomiem.

Tomēr tas nenozīmē, ka neorganiskajiem savienojumiem jābūt pilnīgi brīviem no oglekļa, lai tos iekļautu šajā lielajā kategorijā, bet ka ogleklis nedrīkst būt galvenais un bagātākais molekulas atoms. Neorganiskie savienojumi, kas ir dzīvo būtņu daļa, galvenokārt ir ūdens un vairāki cietie vai šķīduma minerāli.

Ūdens, kas ir bagātākais neorganiskais biomolekula organismos, ir virkne īpašību, kas padara to par būtisku dzīves elementu, piemēram, augstu viršanas temperatūru, augstu dielektrisko konstantu, spēju mazināt temperatūras un pH izmaiņas, starp citi.

Joni un gāzes, no otras puses, aprobežojas ar ļoti specifiskām funkcijām bioloģiskajās būtnēs, piemēram, nervu impulsu, asins koagulāciju, osmotisku regulēšanu, cita starpā. Turklāt tie ir nozīmīgi dažu fermentu kofaktori.

Indekss

  • 1 Raksturojums
  • 2 Klasifikācija un funkcijas
    • 2.1 - Ūdens
    • 2.2. Gāzes
    • 2.3
  • 3 Atšķirības starp organiskajām un neorganiskajām biomolekulām
    • 3.1. Organisko un neorganisko terminu izmantošana ikdienas dzīvē
  • 4 Atsauces

Funkcijas

Dzīvā vielā sastopamo neorganisko molekulu īpatnība ir oglekļa-ūdeņraža saites trūkums.

Šīs biomolekulas ir salīdzinoši nelielas un ietver ūdeni, gāzes un virkni anjonu un katjonu, kas aktīvi piedalās vielmaiņā.

Klasifikācija un funkcijas

Visnozīmīgākā neorganiskā molekula dzīvajā vielā bez šaubām ir ūdens. Papildus tam ir arī citas neorganiskas sastāvdaļas, kas klasificētas gāzēs, anjonos un katjonos.

Gāzēs ir skābeklis, oglekļa dioksīds un slāpeklis. Anjonos cita starpā ir hlorīdi, fosfāti, karbonāti. Un katjonos ir nātrija, kālija, amonija, kalcija, magnija un citi pozitīvie joni.

Pēc tam mēs aprakstīsim katru no šīm grupām ar izcilākajām īpašībām un to funkciju dzīvās būtnēs.

-Ūdens

Ūdens ir dzīvo būtņu bagātākais neorganiskais komponents. Ir plaši zināms, ka dzīve attīstās ūdens vidē. Lai gan ir organismi, kas nedzīvo ūdenstilpes iekšienē, šo personu iekšējā vide ir galvenokārt ūdens. Dzīvās būtnes sastāv no 60% līdz 90% ūdens.

Ūdens sastāvs vienā organismā var mainīties atkarībā no pētāmās šūnas veida. Piemēram, šūnā kaulā vidēji ir 20% ūdens, savukārt smadzeņu šūnas var viegli sasniegt 85%..

Ūdens ir tik svarīgs, jo lielākā daļa bioķīmisko reakciju, kas veido indivīdu metabolismu, notiek ūdens vidē.

Piemēram, fotosintēze sākas ar ūdens komponentu sadalīšanu, izmantojot gaismas enerģiju. Šūnu elpošana izraisa ūdens ražošanu, sadalot glikozes molekulas, lai iegūtu enerģiju.

Citi mazāk zināmi vielmaiņas ceļi ietver arī ūdens ražošanu. Aminoskābju sintēze kā produkts ir ūdens.

Ūdens īpašības

Ūdenim piemīt virkne īpašību, kas padara to par neaizvietojamu elementu planētas Zeme, ļaujot brīnišķīgam dzīves notikumam. Starp šīm īpašībām ir:

Ūdens kā šķīdinātājs: strukturāli ūdens veidojas ar diviem ūdeņraža atomiem, kas piesaistīti skābekļa atomam, daloties elektronos ar polāro kovalento saiti. Tādējādi šī molekula ir uzlādēta, viens pozitīvs un viens negatīvs.

Pateicoties šai formai, vielu sauc polārs. Tādā veidā ūdens var izšķīdināt vielas ar tādu pašu polāro tendenci, jo pozitīvās daļas piesaista izšķīdināmās molekulas negatīvus un otrādi. Molekulas, ko ūdens izšķīst, sauc par hidrofilām.

Atgādiniet, ka ķīmijā mums ir noteikums, ka "tas pats izšķīst pats". Tas nozīmē, ka polārās vielas izšķīst tikai citās vielās, kas arī ir polāras.

Piemēram, jonu savienojumi, piemēram, ogļhidrāti un hlorīdi, aminoskābes, gāzes un citi savienojumi ar hidroksilgrupām, viegli izšķīst ūdenī..

Dielektriskā konstante: Ļoti svarīga šķidruma augstā dielektriskā konstante ir arī faktors, kas veicina neorganisko sāļu izšķīdināšanu krūtīs. Dielektriskā konstante ir faktors, ar kuru divi pretējas zīmes lādiņi tiek atdalīti no vakuuma.

Īpašs ūdens siltums: vardarbīgu temperatūras izmaiņu mazināšana ir neaizstājama dzīves attīstības iezīme. Pateicoties augstajam ūdens īpašajam siltumam, temperatūras izmaiņas stabilizējas, radot piemērotu vidi dzīvībai.

Augsts īpatnējais siltums nozīmē, ka šūna var saņemt ievērojamu daudzumu siltuma un temperatūra būtiski nepalielinās.

Kohēzija: Kohēzija ir vēl viena īpašība, kas novērš pēkšņas temperatūras izmaiņas. Pateicoties pretrunīgajām ūdens molekulu apsūdzībām, tās piesaista viena otru, radot to, ko sauc par kohēziju.

Kohēzija ļauj dzīves temperatūrai nepalielināties pārāk daudz. Kaloriju enerģija sadala ūdeņraža saites starp molekulām, nevis paātrina atsevišķas molekulas.

PH vadība: Papildus regulējamās temperatūras regulēšanai un uzturēšanai ūdens spēj izdarīt to pašu ar pH. Ir noteiktas metaboliskas reakcijas, kurām nepieciešama īpaša pH, lai tās varētu veikt. Tāpat fermentiem ir nepieciešama arī īpaša pH, lai strādātu ar maksimālu efektivitāti.

PH regulēšana notiek, pateicoties hidroksilgrupām (-OH), ko izmanto kopā ar ūdeņraža joniem (H+). Pirmais ir saistīts ar sārmainas vides veidošanos, bet otrais veicina skābes vides veidošanos.

Viršanas punkts: Ūdens viršanas punkts ir 100 ° C. Šī īpašība ļauj ūdenim pastāvēt šķidrā stāvoklī plašā temperatūras diapazonā no 0 ° C līdz 100 ° C.

Augsto viršanas punktu izskaidro ar spēju veidot četras ūdeņraža saites uz vienu ūdens molekulu. Šī īpašība izskaidro arī augstos kušanas punktus un iztvaikošanas siltumu, ja salīdzinām tos ar citiem hidrīdiem, piemēram, NH3, HF vai H2S.

Tas pieļauj dažu ekstremofilu organismu pastāvēšanu. Piemēram, ir organismi, kas attīstās tuvu 0 ° C un ko sauc par psirofroflu. Tādā pašā veidā termofilika attīstās tuvu 70 vai 80 ° C.

Blīvuma izmaiņas: mainot vides temperatūru, ūdens blīvums ir ļoti atšķirīgs. Ledus attēlo atklātu kristālisku tīklu, atšķirībā no šķidrā stāvoklī esošā ūdens ir daudz nejaušāka, stingrāka un blīvāka molekulārā organizācija..

Šī īpašība ļauj ledam peldēties ūdenī, darboties kā termināla izolators un ļauj lielo okeāna masu stabilitātei.

Ja tas tā nebūtu, ledus tiktu nogremdēts jūras dziļumā, un dzīve, kā mēs to zinām, būtu ārkārtīgi maz ticams gadījums, kā dzīve varētu rasties lielās ledus masās?

Ūdens ekoloģiskā nozīme

Lai beigtu ūdens tēmu, ir jānorāda, ka dzīvībai būtiska šķidruma nozīme ir ne tikai dzīvo būtņu iekšienē, bet arī veido vidi, kurā viņi dzīvo.

Okeāns ir lielākais ūdens rezervuārs uz Zemes, ko ietekmē temperatūras, veicinot iztvaikošanas procesus. Milzīgs ūdens daudzums ir pastāvīgā ūdens iztvaikošanas un nokrišņu ciklā, radot tā saucamo ūdens ciklu.

-Gāzes

Ja salīdzinām plašās ūdens funkcijas bioloģiskajās sistēmās, pārējo neorganisko molekulu loma ir ierobežota tikai ar ļoti specifiskām lomām..

Kopumā gāzes izplūst caur šūnām ūdens atšķaidījumos. Dažreiz tos izmanto kā substrātus ķīmiskām reakcijām, un citos gadījumos tie ir vielmaiņas ceļa atkritumi. Visbūtiskākie ir skābeklis, oglekļa dioksīds un slāpeklis.

Skābeklis ir galīgais elektronu akceptors organismu transporta ķēdēs ar aerobo elpošanu. Arī oglekļa dioksīds ir dzīvnieku izcelsmes produkts un augu substrāts (fotosintētiskiem procesiem)..

-Joni

Līdzīgi kā gāzes, jonu loma dzīvajos organismos šķiet ierobežota tikai ar ļoti specifiskiem notikumiem, bet ir būtiska indivīda pareizai darbībai. Tie ir klasificēti atkarībā no to maksas anjonos, jonos ar negatīviem lādiņiem un katjoniem, joniem ar pozitīviem lādiņiem.

Daži no tiem ir nepieciešami tikai ļoti nelielos daudzumos, piemēram, fermentu metāla komponentos. Citi ir nepieciešami lielākos daudzumos, piemēram, nātrija hlorīds, kālijs, magnija, dzelzs, jods.

Cilvēka ķermenis pastāvīgi zaudē šos minerālus, izmantojot urīnu, izkārnījumus un sviedru. Šīs sastāvdaļas ir jāievada sistēmā, izmantojot pārtiku, galvenokārt augļus, dārzeņus un gaļu.

Jonu funkcijas

Kofaktori: joni var darboties kā ķīmisko reakciju kofaktori. Hlora jonu piedalās cietes hidrolīzē ar amilāzēm. Kālija un magnija ir neaizstājami joni vielmaiņas ļoti svarīgu fermentu darbībai.

Osmolaritātes uzturēšana: vēl viena svarīga funkcija ir optimālu osmotisko apstākļu uzturēšana bioloģisko procesu attīstībai.

Izšķīdušo metabolītu daudzums ir jāregulē izņēmuma kārtā, jo, ja šī sistēma neizdodas, šūna var eksplodēt vai zaudēt ievērojamu daudzumu ūdens.

Cilvēkiem, piemēram, nātrija un hlora ir svarīgi elementi, kas veicina osmotisko līdzsvaru. Šie paši joni atbalsta arī skābes bāzes līdzsvaru.

Membrānas potenciāls: dzīvniekiem joni aktīvi piedalās membrānas potenciāla ģenerēšanā uzbudināmo šūnu membrānā.

Membrānu elektriskās īpašības ietekmē būtiskus notikumus, piemēram, neironu spēju pārraidīt informāciju.

Šādos gadījumos membrāna darbojas līdzīgi elektriskajam kondensatoram, kur lādiņus uzkrāj un uzglabā, pateicoties elektrostatiskajām mijiedarbībām starp katjoniem un anjoniem abās membrānas pusēs..

Jonu asimetriskais sadalījums šķīdumā katrā membrānas pusē rada elektrisko potenciālu - atkarībā no membrānas caurlaidības klātbūtnē esošajiem joniem. Potenciāla lielumu var aprēķināt, sekojot Nernsta vienādojumam vai Goldman vienādojumam.

Struktūra: daži joni veic strukturālas funkcijas. Piemēram, hidroksilapatīta apstākļi ir kaulu kristāliskā mikrostruktūra. No otras puses, kalcijs un fosfors ir nepieciešams elements kaulu un zobu veidošanai.

Citas funkcijas: visbeidzot, joni piedalās funkcijās kā neviendabīgi kā asins koagulācija (kalcija jonu), redze un muskuļu kontrakcija..

Atšķirības starp organiskajām un neorganiskajām biomolekulām

Aptuveni 99% dzīvo būtņu sastāvā ietilpst tikai četri atomi: ūdeņradis, skābeklis, ogleklis un slāpeklis. Šie atomi darbojas kā gabali vai bloki, kurus var izvietot plašā trīsdimensiju konfigurāciju diapazonā, veidojot molekulas, kas ļauj dzīvi.

Lai gan neorganiskie savienojumi mēdz būt mazi, vienkārši un ne visai dažādi, organiskie savienojumi mēdz būt ievērojamāki un daudzveidīgāki.

Papildus tam organisko biomolekulu sarežģītība palielinās, jo papildus oglekļa skeleta tām ir funkcionālas grupas, kas nosaka ķīmiskās īpašības..

Tomēr abas ir vienlīdz nepieciešamas dzīvo būtņu optimālai attīstībai.

Organisko un neorganisko terminu izmantošana ikdienas dzīvē

Tagad, kad mēs aprakstām atšķirību starp abu veidu biomolekulām, ir jāprecizē, ka mēs lietojam šos terminus neskaidri un neprecīzi ikdienas dzīvē..

Kad mēs apzīmējam augļus un dārzeņus kā "organiskus", kas mūsdienās ir ļoti populāri, tas nenozīmē, ka pārējie produkti ir "neorganiski". Tā kā šo ēdamo elementu struktūra ir oglekļa skelets, organiskās vielas definīcija tiek uzskatīta par lieku.

Faktiski termins “organiskais” rodas no organismu spējas sintezēt minētos savienojumus.

Atsauces

  1. Audesirk, T., Audesirk, G., un Byers, B.E. (2003). Bioloģija: dzīve uz Zemes. Pearson izglītība.
  2. Aracil, C. B., Rodriguez, M. P., Magraner, J. P., & Perez, R. S. (2011). Bioķīmijas pamati. Valensijas Universitāte.
  3. Battaner Arias, E. (2014). Enzimoloģijas apkopojums. Salamankas Universitātes izdevumi.
  4. Berg, J. M., Stryer, L., un Tymoczko, J. L. (2007). Bioķīmija. Es mainīju.
  5. Devlin, T. M. (2004). Bioķīmija: mācību grāmata ar klīniskiem pielietojumiem. Es mainīju.
  6. Diaz, A. P., un Pena, A. (1988). Bioķīmija. Redakcija Limusa.
  7. Macarulla, J. M., un Goñi, F. M. (1994). Cilvēka bioķīmija: pamatkurss. Es mainīju.
  8. Macarulla, J. M., un Goñi, F. M. (1993). Biomolekulas: mācības strukturālajā bioķīmijā. Es mainīju.
  9. Müller-Esterl, W. (2008). Bioķīmija Medicīnas un dzīvības zinātņu pamati. Es mainīju.
  10. Teijon, J. M. (2006). Strukturālās bioķīmijas pamati. Redakcijas Tébar.
  11. Monge-Nájera, J. (2002). Vispārējā bioloģija. EUNED.