Organiskās biomolekulu īpašības, funkcijas, klasifikācija un piemēri



The organiskās biomolekulas Tās ir sastopamas visās dzīvajās būtnēs, un tām raksturīga struktūra, kuras pamatā ir oglekļa atoms. Ja salīdzinām tos ar neorganiskām molekulām, organiskās molekulas ir daudz sarežģītākas to struktūras ziņā. Turklāt tie ir daudz dažādi.

Tie ir klasificēti kā proteīni, ogļhidrāti, lipīdi un nukleīnskābes. Tās funkcijas ir ļoti dažādas. Olbaltumvielas piedalās kā strukturāli, funkcionāli un katalītiski elementi. Ogļhidrātiem ir arī strukturālas funkcijas un tie ir galvenais bioloģiskās izcelsmes enerģijas avots.

Lipīdi ir svarīgas bioloģisko membrānu un citu vielu, piemēram, hormonu, sastāvdaļas. Tie darbojas arī kā enerģijas uzglabāšanas elementi. Visbeidzot, nukleīnskābes - DNS un RNS - satur visu nepieciešamo informāciju dzīvo būtņu attīstībai un uzturēšanai.

Indekss

  • 1 Vispārīgi raksturlielumi
  • 2 Klasifikācija un funkcijas
    • 2.1. Proteīni
    • 2.2. Ogļhidrāti
    • 2.3 -Lipīdi
    • 2.4 - nukleīnskābes
  • 3 Piemēri
    • 3.1 Hemoglobīns
    • 3.2. Celuloze
    • 3.3. Bioloģiskās membrānas
  • 4 Atsauces

Vispārīgās īpašības

Viena no svarīgākajām organisko biomolekulu īpašībām ir to daudzpusība, veidojot konstrukcijas. Šo milzīgo organisko variantu daudzveidību, kas var pastāvēt, izraisa oglekļa atoma priviliģētā situācija otrā perioda centrā..

Oglekļa atomam ir četri elektroni pēdējā enerģijas līmenī. Pateicoties tās vidējai elektronegativitātei, tā spēj veidot saites ar citiem oglekļa atomiem, veidojot dažādas formas un garuma ķēdes, atvērtas vai aizvērtas ar vienkāršām, divkāršām vai trīskāršām saitēm savā interjerā..

Tādā pašā veidā oglekļa atoma vidējā elektronegativitāte ļauj veidot saites ar citiem atomiem, nevis oglekli, piemēram, elektropozitīvu (ūdeņradi) vai elektronegatīvu (skābekli, slāpekli, sēru, cita starpā)..

Šī saiknes īpašība ļauj noteikt oglekļa klasifikāciju primārajā, sekundārajā, terciārajā vai kvaternārajā, atkarībā no oglekļa skaita, ar kuru tas ir saistīts. Šī klasifikācijas sistēma ir neatkarīga no saitē iesaistīto valenču skaita.

Klasifikācija un funkcijas

Organiskās molekulas iedala četrās galvenajās grupās: olbaltumvielas, ogļhidrāti, lipīdi un nukleīnskābes. Šeit mēs tos sīkāk aprakstīsim:

-Olbaltumvielas

Olbaltumvielas veido bioloģisko molekulu grupu, ko labāk definē un raksturo biologi. Šīs plašās zināšanas galvenokārt ir saistītas ar to, ka pastāv raksturīgā vieglums, kas ir izolējams un raksturojams - salīdzinājumā ar pārējām trim organiskajām molekulām..

Olbaltumvielām ir virkne ārkārtīgi plašu bioloģisko lomu. Tās var kalpot kā transporta, strukturālas un pat katalītiskas molekulas. Šī pēdējā grupa sastāv no fermentiem.

Strukturālie bloki: aminoskābes

Olbaltumvielu strukturālie bloki ir aminoskābes. Dabā mēs atrodam 20 aminoskābju veidus, katrai no tām ir skaidri noteiktas fizikāli ķīmiskās īpašības.

Šīs molekulas ir klasificētas kā alfa-aminoskābes, jo tām ir primārā aminogrupa un karboksilskābes grupa kā aizvietotājs uz tā paša oglekļa atoma. Vienīgais izņēmums no šī noteikuma ir aminoskābju prolīns, kas tiek katalizēts kā alfa-imīnskābe ar sekundārās aminoskābes klātbūtni..

Lai veidotu proteīnus, ir nepieciešams, lai šie "bloki" polimerizētos, un tie to dara, veidojot peptīdu saiti. Olbaltumvielu ķēdes veidošanās ietver vienas ūdens molekulas izvadīšanu uz vienu peptīda saiti. Šī saite ir attēlota kā CO-NH.

Dažas aminoskābes ir ne tikai proteīnu sastāvdaļas, bet arī tiek uzskatītas par enerģijas metabolītiem, un daudzas no tām ir būtiskas uzturvielas.

Aminoskābju īpašības

Katrai aminoskābei ir sava masa un vidējais izskats proteīnos. Turklāt katram ir alfa-karbonskābes, alfa-amino un sānu grupas pK vērtība..

Karboksilskābes grupu pK vērtības atrodas ap 2,2; bet alfa-amino grupām ir pK vērtības tuvu 9,4. Šīs īpašības izraisa tipiskas aminoskābju strukturālās īpašības: fizioloģiskā pH līmenī abas grupas ir jonu formā.

Ja molekulā ir uzlādētas pretējas polaritātes grupas, tās sauc par dipolāriem joniem vai zwitterioniem. Tāpēc aminoskābe var darboties kā skābe vai bāze.

Vairumam alfa aminoskābju kušanas temperatūra ir tuvu 300 ° C. Tās vieglāk izšķīst polārajās vidēs, salīdzinot ar to šķīdību polārajos šķīdinātājos. Lielākā daļa ūdenī ir diezgan šķīstoši.

Olbaltumvielu struktūra

Lai varētu noteikt konkrētas olbaltumvielas funkciju, ir nepieciešams noteikt tās struktūru, tas ir, trīsdimensiju attiecības, kas pastāv starp atomiem, kas veido attiecīgo olbaltumvielu. Attiecībā uz proteīniem ir noteikti četri struktūras struktūras līmeņi:

Primārā struktūra: tas attiecas uz aminoskābju secību, kas veido proteīnu, izslēdzot jebkādu konformāciju, ko var veikt tās sānu ķēdes.

Sekundārā struktūra: veido skeleta atomu lokālais telpiskais izkārtojums. Atkal, sānu ķēžu konformācija netiek ņemta vērā.

Terciārā struktūra: tas attiecas uz visa proteīna trīsdimensiju struktūru. Lai gan var būt grūti noteikt skaidru sadalījumu starp terciāro un sekundāro struktūru, definētas konformācijas (piemēram, dzenskrūves, salocītas loksnes un pagriezieni) tiek izmantotas, lai apzīmētu tikai sekundārās struktūras..

Kvartāra struktūra: attiecas uz tiem proteīniem, kurus veido vairākas apakšvienības. Tas ir, divas vai vairākas atsevišķas polipeptīdu ķēdes. Šīs vienības var mijiedarboties ar kovalentiem spēkiem vai disulfīda saitēm. Apakšvienību telpiskais izkārtojums nosaka kvaternāro struktūru.

-Ogļhidrāti

Ogļhidrāti, ogļhidrāti vai saharīdi (no grieķu saknēm sakcharón, kas nozīmē cukuru) ir visbiežāk sastopamā organisko molekulu klase visā planētas zemē.

Tās struktūru var secināt no tā nosaukuma "ogļhidrāti", jo tie ir molekulas ar formulu (CH2O)n, kur n ir lielāks par 3.

Ogļhidrātu funkcijas ir dažādas. Viens no galvenajiem ir strukturāla tipa, īpaši augos. Augu valstībā celuloze ir tās galvenais strukturālais materiāls, kas atbilst 80% no ķermeņa sausnas.

Vēl viena svarīga funkcija ir tās enerģētiskā loma. Polisaharīdi, piemēram, ciete un glikogēns, ir nozīmīgi uztura rezervju avoti.

Klasifikācija

Ogļhidrātu pamatvienības ir monosaharīdi vai vienkārši cukuri. Tie ir lineārās ķēdes aldehīdu vai ketonu un polihidrātu spirtu atvasinājumi.

Tās klasificē pēc to karbonilgrupas ķīmiskās īpašības aldozēs un ketozēs. Tos klasificē arī pēc oglekļa skaita.

Monosaharīdi ir sagrupēti, veidojot oligosaharīdus, kas bieži vien ir saistīti ar citiem organisko molekulu veidiem, piemēram, olbaltumvielām un lipīdiem. Tie ir klasificēti homopolisaharīdos vai heteropolisaharīdos atkarībā no tā, vai tie sastāv no vieniem monosaharīdiem (pirmais gadījums) vai ir atšķirīgi..

Turklāt tie tiek klasificēti arī pēc to sastāvā esošā monosaharīda veida. Glikozes polimērus sauc par glikāniem, ko veido galaktozes, sauc par galaktāniem utt.

Polisaharīdiem ir īpatnība veidot lineāras un sazarotas ķēdes, jo glikozīdu saites var veidoties ar kādu no hidroksilgrupām, kas atrodamas monosaharīdā..

Ja tiek piesaistīts vairāk monosaharīdu vienību, mēs runājam par polisaharīdiem.

-Lipīdi

Lipīdi (no grieķu valodas lipos, kas nozīmē taukus) ir organiskās molekulas, kas nešķīst ūdenī un šķīst neorganiskos šķīdinātājos, piemēram, hloroformā. Tie ir tauki, eļļas, vitamīni, hormoni un bioloģiskās membrānas.

Klasifikācija

Taukskābes: tie ir karbonskābes ar ķēdēm, ko veido ievērojama garuma ogļūdeņraži. Fizioloģiski tas ir reti sastopams bez maksas, jo vairumā gadījumu tie ir esterificēti.

Dzīvniekiem un augiem mēs tos bieži atrodam nepiesātinātā formā (veidojot dubultās saites starp oglēm) un polinepiesātināto (ar divām vai vairākām divkāršām saitēm)..

Triacilglicerīni: To sauc arī par triglicerīdiem vai neitrālām taukskābēm, kas veido lielāko daļu dzīvnieku un augu tauku un eļļu. Tās galvenā funkcija ir enerģijas uzglabāšana dzīvniekiem. Tām ir specializētas šūnas uzglabāšanai.

Tos klasificē pēc taukskābju atlieku identitātes un stāvokļa. Parasti augu eļļas istabas temperatūrā ir šķidras un ir bagātākas ar taukskābju atliekām ar divkāršām un trīskāršām saitēm starp to oglēm..

Turpretim dzīvnieku tauki istabas temperatūrā ir cieti, un nepiesātināto ogļūdeņražu skaits ir zems.

Glicerofosfolipīdi: pazīstams arī kā fosfoglicerīdi, ir galvenās lipīdu membrānu sastāvdaļas.

Glicerofosfolipīdiem ir "astes" ar apolāriem vai hidrofobiem raksturlielumiem un polāro vai hidrofilo "galvu". Šīs struktūras ir sagrupētas divslāņos, ar astēm uz iekšpusi, lai izveidotu membrānas. Tajos ir iestrādāta virkne proteīnu.

Spingolipīdi: tie ir lipīdi, kas atrodami ļoti mazos daudzumos. Tās ir arī daļa no membrānām un ir sfingozīna, dihidrosfingozīna un to homologu atvasinājumi.

Holesterīns: dzīvniekiem tā ir dominējošā membrānu sastāvdaļa, kas maina tā īpašības, piemēram, tā šķidrumu. Tā atrodas arī šūnu organelu membrānās. Tas ir svarīgs steroīdu hormonu prekursors, kas saistīts ar seksuālo attīstību.

-Nukleīnskābes

Nukleīnskābes ir DNS un dažādie RNS veidi. DNS ir atbildīga par visu ģenētiskās informācijas glabāšanu, kas ļauj attīstīt, augt un uzturēt dzīvus organismus.

No otras puses, RNS piedalās DNS kodētās ģenētiskās informācijas izvadīšanā uz olbaltumvielu molekulām. Klasiski tiek izdalīti trīs RNS veidi: kurjers, pārsūtīšana un ribosomāls. Tomēr ir vairākas mazas RNS, kurām ir regulatīvas funkcijas.

Strukturālie bloki: nukleotīdi

Nukleotīdi ir nukleīnskābju, DNS un RNS strukturālie bloki. Ķīmiski tie ir pentozes fosfātu esteri, kuros slāpekļa bāze ir pievienota pirmajam ogleklim. Mēs varam atšķirt ribonukleotīdus un deoksiribonukleotīdus.

Šīs molekulas ir plakanas, aromātiskas un heterocikliskas. Kad fosfātu grupa nav, nukleotīds tiek pārdēvēts par nukleozīdu.

Papildus molekulu lomai nukleīnskābēs šīs molekulas ir bioloģiski visuresošas un piedalās daudzos procesos..

Nukleozīdu trifosfāti ir produkti, kas bagāti ar enerģiju, piemēram, ATP, un tiek izmantoti kā šūnu reakciju enerģijas valūta. Tās ir svarīga NAD koenzīmu sastāvdaļa+, NADP+, FMN, FAD un koenzīms A. Visbeidzot, tie ir dažādu vielmaiņas ceļu regulējošie elementi.

Piemēri

Organisko molekulu piemēri ir bezgalīgi. Tālāk tiks apspriesti izcilākie un biochemistu pētītie:

Hemoglobīns

Hemoglobīns, sarkanais pigments asinīs, ir viens no klasiskajiem proteīnu piemēriem. Pateicoties tās plašajai izplatībai un vieglai izolācijai, tas ir bijis proteīns, kas pētīts kopš senatnes.

Tā ir olbaltumviela, ko veido četras apakšvienības, tāpēc tā iekļūst tetramēra klasifikācijā ar divām alfa vienībām un diviem beta. Hemoglobīna apakšvienības ir saistītas ar nelielu olbaltumvielu, kas atbild par skābekļa uzņemšanu muskuļos: mioglobīns.

Hemgrupa ir porfirīna atvasinājums. Tas raksturo hemoglobīnu un ir tā pati grupa, kas atrodama citohromos. Hemgrupa ir atbildīga par raksturīgo sarkano asins krāsu un ir fiziskais reģions, kurā katrs globīna monomērs saistās ar skābekli.

Šīs olbaltumvielas galvenā funkcija ir skābekļa transportēšana no orgāna, kas atbild par gāzes apmaiņu - izsauc plaušas, žaunas vai ādu - uz kapilāriem, ko izmanto elpošanas ceļā.

Celuloze

Celuloze ir lineārs polimērs, kas sastāv no D-glikozes apakšvienībām, ko savieno beta 1,4 tipa saites. Tāpat kā vairumam polisaharīdu, tiem nav ierobežota maksimālā izmēra. Tomēr vidēji tie ir aptuveni 15 000 glikozes atlieku.

Tā ir augu šūnu sienu sastāvdaļa. Pateicoties celulozei, tās ir stingras un ļauj tikt galā ar osmotisko stresu. Tāpat lielākos augos, piemēram, kokos, celuloze sniedz atbalstu un stabilitāti.

Lai gan tas galvenokārt ir saistīts ar dārzeņiem, dažiem dzīvniekiem, ko sauc par tunikātiem, ir celuloze.

Tiek lēsts, ka vidēji 10. \ T15 kilogramos celulozes tiek sintezēti - un degradēti - gadā.

Bioloģiskās membrānas

Bioloģiskās membrānas sastāv galvenokārt no divām biomolekulām, lipīdiem un proteīniem. Lipīdu telpiskā konformācija ir divslāņa formā, un hidrofobie astes norāda uz iekšpusi un hidrofilās galviņas uz ārpusi..

Membrāna ir dinamiska vienība, un tās sastāvdaļām ir biežas kustības.

Atsauces

  1. Aracil, C. B., Rodriguez, M. P., Magraner, J. P., & Perez, R. S. (2011). Bioķīmijas pamati. Valensijas Universitāte.
  2. Battaner Arias, E. (2014). Enzimoloģijas apkopojums. Salamankas Universitātes izdevumi.
  3. Berg, J. M., Stryer, L., un Tymoczko, J. L. (2007). Bioķīmija. Es mainīju.
  4. Devlin, T. M. (2004). Bioķīmija: mācību grāmata ar klīniskiem pielietojumiem. Es mainīju.
  5. Diaz, A. P., un Pena, A. (1988). Bioķīmija. Redakcija Limusa.
  6. Macarulla, J. M., un Goñi, F. M. (1994). Cilvēka bioķīmija: pamatkurss. Es mainīju.
  7. Müller-Esterl, W. (2008). Bioķīmija Medicīnas un dzīvības zinātņu pamati. Es mainīju.
  8. Teijon, J. M. (2006). Strukturālās bioķīmijas pamati. Redakcijas Tébar.