Epäorgaaniset biomolekyylien ominaisuudet, toiminnot, luokittelu ja esimerkit



epäorgaaniset biomolekyylit ne muodostavat laajan joukon molekyylikokoonpanoja elävissä oloissa. Määritelmän mukaan epäorgaanisten molekyylien perusrakenne ei koostu hiilen luurankosta tai sidoksista hiiliatomeista.

Tämä ei kuitenkaan tarkoita sitä, että epäorgaanisten yhdisteiden on oltava täysin hiilivapaita, jotta ne voidaan sisällyttää tähän suureen luokkaan, mutta että hiili ei saa olla molekyylin tärkein ja runsain atomi. Epäorgaaniset yhdisteet, jotka ovat osa eläviä olentoja, ovat pääasiassa vesi ja sarja kiinteitä tai liuenneita mineraaleja.

Vedellä, joka on runsain epäorgaaninen biomolekyyli organismeissa, on joukko ominaisuuksia, jotka tekevät siitä olennaisen elämänelämän, kuten korkean kiehumispisteen, korkean dielektrisen vakion, kyvyn vaimentaa lämpötilan ja pH: n muutoksia. toiset.

Ionit ja kaasut puolestaan ​​rajoittuvat hyvin spesifisiin funktioihin orgaanisissa oloissa, kuten hermopulssi, veren hyytyminen, osmoottinen säätely. Lisäksi ne ovat tärkeitä tiettyjen entsyymien kofaktoreita.

indeksi

  • 1 Ominaisuudet
  • 2 Luokittelu ja toiminnot
    • 2.1 - Vesi
    • 2.2 -Kaasut
    • 2.3
  • 3 Erot orgaanisten ja epäorgaanisten biomolekyylien välillä
    • 3.1 Orgaanisten ja epäorgaanisten termien käyttö arjessa
  • 4 Viitteet

piirteet

Elävässä aineessa esiintyvien epäorgaanisten molekyylien erottuva piirre on hiili-vety-sidosten puuttuminen.

Nämä biomolekyylit ovat suhteellisen pieniä ja sisältävät vettä, kaasuja ja useita anioneja ja kationeja, jotka osallistuvat aktiivisesti aineenvaihduntaan.

Luokittelu ja toiminnot

Merkittävin epäorgaaninen molekyyli elävässä aineessa on epäilemättä vesi. Tämän lisäksi läsnä on muita epäorgaanisia komponentteja, jotka luokitellaan kaasuiksi, anioneiksi ja kationeiksi.

Kaasuissa on happea, hiilidioksidia ja typpeä. Anioneissa ovat muun muassa kloridit, fosfaatit, karbonaatit. Kationeissa on natriumia, kaliumia, ammoniumia, kalsiumia, magnesiumia ja muita positiivisia ioneja.

Seuraavaksi kuvataan jokainen näistä ryhmistä, joiden merkittävimmät ominaisuudet ja toiminta elävien olentojen sisällä.

-Vesi

Vesi on elävien olentojen runsain epäorgaaninen komponentti. On yleisesti tunnettua, että elämä kehittyy vesipitoisessa väliaineessa. Vaikka on olemassa organismeja, jotka eivät elää vesistöön, näiden yksilöiden sisäinen ympäristö on enimmäkseen vettä. Elävät olennot koostuvat 60–90% vedestä.

Veden koostumus samassa organismissa voi vaihdella riippuen tutkitun solun tyypistä. Esimerkiksi solussa solussa on keskimäärin 20% vettä, kun taas aivosolu voi helposti saavuttaa 85%.

Vesi on niin tärkeä, koska suurin osa yksilöiden metaboliaa muodostavista biokemiallisista reaktioista tapahtuu vesipitoisessa väliaineessa.

Esimerkiksi fotosynteesi alkaa vesikomponenttien hajoamisesta valon energian vaikutuksesta. Solun hengitys johtaa veden tuottamiseen pilkkomalla glukoosimolekyylit energian talteenoton saavuttamiseksi.

Muita vähemmän tunnettuja metabolisia reittejä liittyy myös veden tuotantoon. Aminohappojen synteesissä on vettä tuotteena.

Veden ominaisuudet

Vedellä on joukko ominaisuuksia, jotka tekevät siitä maapallon korvaamattoman elementin, joka mahdollistaa elämän upean tapahtuman. Näiden ominaisuuksien joukossa on:

Vesi liuottimena: rakenteellisesti vesi muodostuu kahdesta vetyatomista, jotka ovat kiinnittyneet happiatomiin ja jakavat elektronit polaarisen kovalenttisen sidoksen kautta. Siten tällä molekyylillä on ladatut päät, yksi positiivinen ja yksi negatiivinen.

Tämän muodon ansiosta aine kutsutaan polaarinen. Tällä tavoin vesi voi liuottaa aineita, joilla on sama polaarinen taipumus, koska positiiviset osat houkuttelevat liuenneen molekyylin negatiivit ja päinvastoin. Molekyylejä, joita vesi onnistuu liuottamaan, kutsutaan hydrofiilisiksi.

Muistakaa, että kemiassa meillä on sääntö, että "sama liukenee saman". Tämä tarkoittaa, että polaariset aineet liukenevat yksinomaan muihin aineisiin, jotka ovat myös polaarisia.

Esimerkiksi ioniset yhdisteet, kuten hiilihydraatit ja kloridit, aminohapot, kaasut ja muut yhdisteet, joissa on hydroksyyliryhmiä, pääsevät liukenemaan helposti veteen.

Dielektrinen vakio: Elävän nesteen korkea dielektrinen vakio on myös tekijä, joka edistää epäorgaanisten suolojen liuottamista rintaan. Dielektrinen vakio on kerroin, jolla kaksi vastakkaisen merkin varausta erotetaan tyhjiöstä.

Erityinen veden lämpö: väkivaltaisten lämpötilamuutosten lievittäminen on välttämätön ominaisuus elämän kehitykselle. Veden korkean ominaislämmön ansiosta lämpötila muuttuu vakaana ja luo sopivan ympäristön elämälle.

Korkea spesifinen lämpö tarkoittaa, että solu voi saada merkittäviä määriä lämpöä ja lämpötila ei kasva merkittävästi.

koheesio: Koheesio on toinen ominaisuus, joka estää äkilliset lämpötilan muutokset. Vesimolekyylien vastakkaisten syytteiden ansiosta ne houkuttelevat toisiaan, mikä luo yhteenkuuluvuutta.

Koheesiolla elävien aineiden lämpötila ei kasva liian paljon. Kalorienergia rikkoo molekyylien välisiä vety- sidoksia yksittäisten molekyylien kiihdyttämisen sijaan.

PH-ohjaus: Jatkuvan lämpötilan säätämisen ja ylläpidon lisäksi vesi pystyy tekemään samoin pH: n kanssa. On olemassa tiettyjä metabolisia reaktioita, jotka edellyttävät spesifistä pH-arvoa, jotta ne voidaan suorittaa. Samoin entsyymit vaativat myös spesifistä pH-arvoa toimimaan mahdollisimman tehokkaasti.

PH: n säätely tapahtuu hydroksyyliryhmien (-OH) ansiosta, joita käytetään yhdessä vetyionien kanssa (H+). Ensimmäinen liittyy emäksisen väliaineen muodostumiseen, kun taas toinen vaikuttaa happaman väliaineen muodostumiseen.

Kiehumispiste: Veden kiehumispiste on 100 ° C. Tämä ominaisuus sallii veden olevan nestemäisessä tilassa laajalla lämpötila-alueella 0 ° C - 100 ° C.

Korkea kiehumispiste selittyy kyvyllä muodostaa neljä vetysidosta veden molekyyliä kohti. Tämä ominaisuus selittää myös korkeat sulamispisteet ja höyrystymisen lämpöä, jos vertaamme niitä muihin hydrideihin, kuten NH: aan.3, HF tai H2S.

Tämä sallii joidenkin ekstremofiilisten organismien olemassaolon. Esimerkiksi on olemassa organismeja, jotka kehittyvät lähellä 0 ° C: n lämpötilaa ja joita kutsutaan psykrofiileiksi. Samalla tavalla termofiilit kehittyvät lähellä 70 tai 80 ° C.

Tiheyden vaihtelu: veden tiheys vaihtelee hyvin erityisellä tavalla ympäristön lämpötilan muuttamisessa. Jää esittää avoimen kiteisen verkon, toisin kuin nestemäisessä vedessä on satunnaisempi, tiukempi ja tiheämpi molekyyliorganisaatio.

Tämä ominaisuus sallii jään kellua vedessä, toimia terminaattina ja mahdollistaa suurten valtamerien massojen vakauden.

Jos näin ei olisi, jää jääisi merien syvyyteen, ja elämä, kuten me tiedämme, olisi äärimmäisen epätodennäköinen tapahtuma, miten elämä voisi syntyä suurissa jäänmäärissä?

Veden ekologinen rooli

Jotta vesi päättyisi, on välttämätöntä mainita, että elintärkeällä nesteellä ei ole vain merkitystä elävien olentojen sisällä, vaan se muodostaa myös ympäristön, jossa he elävät.

Meressä on maan suurin vesisäiliö, johon lämpötilat vaikuttavat haihtumisprosesseja suosivalla tavalla. Valtava määrä vettä on jatkuvassa vesihöyrystys- ja saostumisvaiheessa, mikä luo niin sanotun veden kierron.

-kaasut

Jos verrataan veden laajoja toimintoja biologisissa järjestelmissä, muiden epäorgaanisten molekyylien rooli rajoittuu vain hyvin spesifisiin rooleihin.

Yleensä kaasut kulkevat solujen läpi vesiliuoksissa. Joskus niitä käytetään substraateina kemiallisissa reaktioissa, ja muissa tapauksissa ne ovat aineenvaihdunnan reitin jätetuote. Merkittävimmät ovat happi, hiilidioksidi ja typpi.

Happi on lopullinen elektronin akseptori aerobisen hengityksen omaavien organismien kuljetusketjuissa. Myös hiilidioksidi on eläinjätteenä ja kasvualustana (fotosynteettisiin prosesseihin)..

-ionit

Kaasujen tapaan ionien merkitys elävissä organismeissa näyttää rajoittuvan hyvin spesifisiin tapahtumiin, mutta on olennaisen tärkeää yksilön moitteettoman toiminnan kannalta. Ne luokitellaan anionien, negatiivisten varausten sisältävien ionien ja kationien, positiivisten varausten sisältävien ionien mukaan.

Osa niistä vaaditaan vain hyvin pieninä määrinä, kuten entsyymien metalliosissa. Muita tarvitaan muun muassa natriumkloridi, kalium, magnesium, rauta, jodi.

Ihmiskeho menettää näitä mineraaleja jatkuvasti virtsan, ulosteiden ja hiki kautta. Nämä komponentit on syötettävä järjestelmään ruoan, pääasiassa hedelmien, vihannesten ja lihan avulla.

Ion-toiminnot

kofaktorit: ionit voivat toimia kemiallisten reaktioiden kofaktorina. Kloori-ioni osallistuu tärkkelyksen hydrolyysiin amylaaseilla. Kalium ja magnesium ovat välttämättömiä ioneja metabolian hyvin tärkeiden entsyymien toiminnalle.

Osmolaarisuuden ylläpito: Toinen tärkeä merkitys on optimaalisten osmoottisten olosuhteiden ylläpito biologisten prosessien kehittämiseksi.

Liuotettujen metaboliittien määrää on säänneltävä poikkeuksellisesti, koska jos tämä järjestelmä epäonnistuu, solu voisi räjähtää tai menettää huomattavia määriä vettä.

Ihmisissä esimerkiksi natrium ja kloori ovat tärkeitä osmoottisen tasapainon ylläpitoon vaikuttavia tekijöitä. Nämä samat ionit suosivat myös happopohjan tasapainoa.

Kalvopotentiaali: eläimissä ionit osallistuvat aktiivisesti kalvopotentiaalin muodostumiseen erittyvien solujen membraanissa.

Kalvojen sähköiset ominaisuudet vaikuttavat ratkaiseviin tapahtumiin, kuten neuronien kykyyn välittää tietoa.

Näissä tapauksissa kalvo toimii analogisesti sähkökondensaattorin kanssa, jossa varaukset kerätään ja tallennetaan kationien ja kalvojen molemmilla puolilla olevien anionien välisten sähköstaattisten vuorovaikutusten ansiosta..

Ionien epäsymmetrinen jakauma liuoksessa kalvon kummallakin puolella johtaa sähköpotentiaaliin - riippuen kalvon läpäisevyydestä läsnä oleville ioneille. Potentiaalin suuruus voidaan laskea seuraamalla Nernst-yhtälöä tai Goldman-yhtälöä.

rakenteellinen: jotkut ionit suorittavat rakenteellisia toimintoja. Esimerkiksi hydroksapatiitti säätää luiden kiteistä mikrorakennetta. Kalsium ja fosfori puolestaan ​​ovat välttämätön tekijä luiden ja hampaiden muodostumiselle.

Muut toiminnot: lopuksi ionit osallistuvat funktioihin heterogeenisiksi, kuten veren hyytyminen (kalsiumionien avulla), visio ja lihasten supistuminen.

Orgaanisten ja epäorgaanisten biomolekyylien erot

Noin 99% elävien olentojen koostumuksesta sisältää vain neljä atomia: vety, happi, hiili ja typpi. Nämä atomit toimivat kappaleina tai lohkoina, jotka voidaan järjestää monenlaisiksi kolmiulotteisiksi kokoonpanoiksi ja jotka muodostavat molekyylit, jotka mahdollistavat elämän.

Vaikka epäorgaaniset yhdisteet ovat yleensä pieniä, yksinkertaisia ​​eikä kovin monipuolisia, orgaaniset yhdisteet ovat yleensä huomattavampia ja vaihtelevampia.

Tämän lisäksi orgaanisten biomolekyylien monimutkaisuus kasvaa, koska niillä on hiilen luuston lisäksi toiminnallisia ryhmiä, jotka määrittävät kemialliset ominaisuudet..

Molemmat ovat kuitenkin yhtä tärkeitä elävien olentojen optimaalisen kehityksen kannalta.

Orgaanisten ja epäorgaanisten termien käyttö arjessa

Nyt kun kuvailemme eroa molempien biomolekyylien välillä, on tarpeen selventää, että käytämme näitä termejä epämääräisesti ja epätarkasti jokapäiväisessä elämässä.

Kun nimitämme hedelmiä ja vihanneksia "orgaanisiksi" - jotka ovat nykyään hyvin suosittuja - se ei tarkoita, että muut tuotteet ovat "epäorgaanisia". Koska näiden syötävien elementtien rakenne on hiilirunko, orgaanisen määritelmän katsotaan olevan tarpeeton.

Itse asiassa termi orgaaninen syntyy organismien kyvystä syntetisoida mainittuja yhdisteitä.

viittaukset

  1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2003). Biologia: Elämä maapallolla. Pearsonin koulutus.
  2. Aracil, C. B., Rodriguez, M. P., Magraner, J. P. & Perez, R. S. (2011). Biokemian perusteet. Valencian yliopisto.
  3. Battaner Arias, E. (2014). Enzymology-kokoelma. Salamancan yliopisto.
  4. Berg, J. M., Stryer, L. ja Tymoczko, J. L. (2007). biokemia. Käännin.
  5. Devlin, T. M. (2004). Biokemia: oppikirja, jossa on kliinisiä sovelluksia. Käännin.
  6. Diaz, A. P., ja Pena, A. (1988). biokemia. Toimituksellinen Limusa.
  7. Macarulla, J. M., ja Goñi, F. M. (1994). Ihmisen biokemia: peruskurssi. Käännin.
  8. Macarulla, J. M., ja Goñi, F. M. (1993). Biomolekyylit: oppitunnit rakenteellisessa biokemiassa. Käännin.
  9. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemia. Lääketieteen ja biotieteiden perusteet. Käännin.
  10. Teijón, J. M. (2006). Rakenteellisen biokemian perusteet. Toimituksellinen Tébar.
  11. Monge-Nájera, J. (2002). Yleinen biologia. EUNED.