Orgaaniset biomolekyylien ominaisuudet, toiminnot, luokittelu ja esimerkit



orgaaniset biomolekyylit Niitä esiintyy kaikissa elävissä olennoissa ja niille on tunnusomaista, että sillä on hiiliatomiin perustuva rakenne. Jos vertaamme niitä epäorgaanisilla molekyyleillä, orgaaniset molekyylit ovat rakenteeltaan paljon monimutkaisempia. Lisäksi ne ovat paljon vaihtelevampia.

Ne luokitellaan proteiineiksi, hiilihydraateiksi, lipideiksi ja nukleiinihappoiksi. Sen toiminnot ovat erittäin erilaisia. Proteiinit ovat rakenteellisia, toiminnallisia ja katalyyttisiä elementtejä. Hiilihydraateilla on myös rakenteellisia toimintoja ja ne ovat tärkein luonnonlähde luonnonmukaisille olentoille.

Lipidit ovat tärkeitä biologisten kalvojen ja muiden aineiden, kuten hormonien, komponentteja. Ne toimivat myös energian varastointielementteinä. Lopuksi nukleiinihapot - DNA ja RNA - sisältävät kaikki tarvittavat tiedot elävien olentojen kehittämiseksi ja ylläpitämiseksi.

indeksi

  • 1 Yleiset ominaisuudet
  • 2 Luokittelu ja toiminnot
    • 2.1 -proteiinit
    • 2.2-Hiilihydraatit
    • 2.3 -Lipidit
    • 2.4 - Nukleiinihapot
  • 3 Esimerkkejä
    • 3.1 Hemoglobiini
    • 3.2 Selluloosa
    • 3.3 Biologiset kalvot
  • 4 Viitteet

Yleiset ominaisuudet

Yksi orgaanisten biomolekyylien tärkeimmistä ominaisuuksista on niiden monipuolisuus rakenteiden muodostamisessa. Tämä valtava orgaanisten varianttien moninaisuus, joka saattaa esiintyä, johtuu hiiliatomin tarjoamasta etuoikeutetusta tilanteesta toisen jakson keskellä..

Hiiliatomissa on neljä elektronia viimeisellä energian tasolla. Keskimääräisen elektronegatiivisuutensa ansiosta se pystyy muodostamaan sidoksia muiden hiiliatomien kanssa, muodostaen eri muotoisia ja pituisia ketjuja, avoimia tai suljettuja, yksinkertaisia, kaksinkertaisia ​​tai kolminkertaisia ​​sidoksia sisätiloissa.

Samalla tavoin hiiliatomin keskimääräinen elektronegativiteetti mahdollistaa sidosten muodostamisen muuhun atomiin kuin hiilen kanssa, kuten elektropositiiviset (vety) tai elektronegatiiviset (happi, typpi, rikki, muun muassa).

Tämä linkkiominaisuus sallii hiilihapon luokittelun primaarisessa, sekundaarisessa, tertiäärisessä tai kvaternaarisessa hiilen lukumäärässä, johon se on liitetty. Tämä luokitusjärjestelmä on riippumaton linkissä mukana olevien valenssien lukumäärästä.

Luokittelu ja toiminnot

Orgaaniset molekyylit luokitellaan neljään pääryhmään: proteiinit, hiilihydraatit, lipidit ja nukleiinihapot. Tässä kuvataan niitä yksityiskohtaisesti:

-proteiini

Proteiinit muodostavat ryhmän biologisia molekyylejä, jotka biologit paremmin määrittelevät ja karakterisoivat. Tämä laaja tietämys johtuu pääasiassa siitä, että se on luontaista, että se on eristettävissä ja karakterisoitavissa - verrattuna muihin kolmeen orgaaniseen molekyyliin.

Proteiineilla on joukko erittäin laajoja biologisia rooleja. Ne voivat toimia kuljetus-, rakenne- ja jopa katalyyttisinä molekyyleinä. Tämä viimeinen ryhmä koostuu entsyymeistä.

Rakenteelliset lohkot: aminohapot

Proteiinien rakenteelliset lohkot ovat aminohappoja. Luonnossa löydämme 20 tyyppistä aminohappoa, joista kullakin on hyvin määritellyt fysikaalis-kemialliset ominaisuudet.

Nämä molekyylit luokitellaan alfa-aminohappoiksi, koska niillä on ensisijainen aminoryhmä ja karboksyylihapporyhmä substituenttina samassa hiiliatomissa. Ainoa poikkeus tähän sääntöön on aminohappo-proliini, joka luetteloidaan alfa-iminohapoksi sekundaarisen aminoryhmän läsnä ollessa.

Proteiinien muodostamiseksi on välttämätöntä, että nämä "lohkot" polymeroituvat, ja ne tekevät niin muodostamalla peptidisidoksen. Proteiiniketjun muodostaminen sisältää yhden vesimolekyylin poistamisen peptidisidosta kohti. Tämä linkki on esitetty CO-NH: na.

Joidenkin aminohappojen katsotaan olevan osa proteiineja, ja niitä pidetään energiamolekyyleinä ja monet niistä ovat välttämättömiä ravintoaineita.

Aminohappojen ominaisuudet

Jokaisella aminohapolla on sen massa ja sen keskimääräinen ulkonäkö proteiineissa. Lisäksi kullakin on alfa-karboksyylihapon, alfa-amino- ja sivuryhmän pK-arvo..

Karboksyylihapporyhmien pK-arvot sijaitsevat noin 2,2; kun taas alfa-aminoryhmien pK-arvot ovat lähellä 9,4. Tämä ominaisuus johtaa tyypilliseen aminohappojen rakenteelliseen ominaisuuteen: fysiologisessa pH: ssa molemmat ryhmät ovat ionin muodossa.

Kun molekyyli kantaa varautuneita ryhmiä, joilla on vastakkaiset polariteetit, niitä kutsutaan dipolaarisiksi ioneiksi tai kaksoisioneiksi. Siksi aminohappo voi toimia hapona tai emäksenä.

Useimmilla alfa-aminohapoilla on sulamispisteet lähellä 300 ° C: ta. Ne liukenevat helpommin polaarisissa ympäristöissä verrattuna niiden liukoisuuteen ei-polaarisiin liuottimiin. Useimmat ovat melko liukoisia veteen.

Proteiinien rakenne

Jotta voidaan määrittää tietyn proteiinin funktio, on tarpeen määrittää sen rakenne, eli kyseessä olevan proteiinin muodostavien atomien välinen kolmiulotteinen suhde. Proteiinien osalta on määritetty niiden rakenteen neljä tasoa:

Ensisijainen rakenne: se viittaa aminohapposekvenssiin, joka muodostaa proteiinin, lukuun ottamatta mitä tahansa konformaatiota, jonka sen sivuketjut voivat ottaa.

Toissijainen rakenne: muodostuu luuston atomien paikallisesta spatiaalisesta järjestelystä. Jälleen sivuketjujen konformaatiota ei oteta huomioon.

Tertiaarinen rakenne: se viittaa koko proteiinin kolmiulotteiseen rakenteeseen. Vaikka voi olla vaikeaa luoda selkeä jako tertiäärisen ja sekundäärisen rakenteen välillä, määriteltyjä konformaatioita (kuten potkurien, taitettujen arkkien ja kierteiden läsnäolo) käytetään vain toissijaisten rakenteiden määrittämiseen.

Kvaternaarinen rakenne: koskee niitä proteiineja, joita muodostavat useat alayksiköt. Toisin sanoen kaksi tai useampia yksittäisiä polypeptidiketjuja. Nämä yksiköt voivat olla vuorovaikutuksessa kovalenttisten voimien tai disulfidisidosten avulla. Alayksiköiden avaruusjärjestely määrittää kvaternäärisen rakenteen.

-hiilihydraatit

Hiilihydraatit, hiilihydraatit tai sakkaridit (kreikkalaisista juurista sakcharón, mikä tarkoittaa sokeria) ovat koko planeetan maapallon orgaanisten molekyylien runsain luokka.

Sen rakenne voidaan päätellä sen nimityksestä "hiilihydraatit", koska ne ovat molekyylejä, joilla on kaava (CH2O)n, missä n on suurempi kuin 3.

Hiilihydraattien toiminnot vaihtelevat. Yksi tärkeimmistä on rakenteellista tyyppiä, erityisesti kasveissa. Kasvien valtakunnassa selluloosa on sen tärkein rakennusmateriaali, joka vastaa 80% kehon kuivapainosta.

Toinen tärkeä tehtävä on sen energinen rooli. Polysakkaridit, kuten tärkkelys ja glykogeeni, ovat tärkeitä ravitsemuksellisten varantojen lähteitä.

luokitus

Hiilihydraattien perusyksiköt ovat monosakkarideja tai yksinkertaisia ​​sokereita. Nämä ovat lineaarisen ketjun aldehydien tai ketonien ja moniarvoisten alkoholien johdannaisia.

Ne luokitellaan niiden karbonyyliryhmän kemiallisen luonteen mukaan aldoosissa ja ketosideissa. Ne luokitellaan myös hiilen lukumäärän mukaan.

Monosakkaridit ryhmitellään muodostamaan oligosakkarideja, jotka usein löytyvät yhdessä muiden tyyppisten orgaanisten molekyylien, kuten proteiinien ja lipidien, kanssa. Nämä luokitellaan homopolysakkarideiksi tai heteropolysakkarideiksi riippuen siitä, koostuvatko ne samoista monosakkarideista (ensimmäinen tapaus) vai ovatko ne erilaiset.

Lisäksi ne luokitellaan myös niiden muodostavan monosakkaridin luonteen mukaan. Glukoosin polymeerejä kutsutaan glukaaneiksi, joita galaktoosin muodostavat galaktaanit ja niin edelleen.

Polysakkarideilla on erikoispiirre muodostaa lineaarisia ja haarautuneita ketjuja, koska glykosidisidokset voidaan muodostaa minkä tahansa monosakkaridin sisältämien hydroksyyliryhmien kanssa..

Kun useampi monosakkaridiyksikkö liittyy, puhumme polysakkarideista.

-lipidejä

Lipidit (kreikkalaisista) lipos, mikä tarkoittaa rasvaa) ovat orgaanisia molekyylejä, jotka eivät liukene veteen ja liukenevat epäorgaanisiin liuottimiin, kuten kloroformiin. Näitä ovat rasvat, öljyt, vitamiinit, hormonit ja biologiset kalvot.

luokitus

Rasvahapot: ne ovat karboksyylihappoja, joiden ketjut on muodostettu huomattavan pitkiä hiilivetyjä. Fysiologisesti se on harvinaista löytää niitä ilmaiseksi, koska useimmissa tapauksissa ne on esteröity.

Eläimissä ja kasveissa löydämme ne usein tyydyttymättömässä muodossa (muodostavat kaksoissidoksia hiilien välillä) ja monityydyttymättömiä (kahdella tai useammalla kaksoissidoksella).

triasyyliglyserolien: Niitä kutsutaan myös triglyserideiksi tai neutraaleiksi rasvahappoiksi, ja ne muodostavat suurimman osan eläimissä ja kasveissa olevista rasvoista ja öljyistä. Sen päätehtävä on energian tallentaminen eläimiin. Näissä on erikoistuneita soluja varastointia varten.

Ne luokitellaan rasvahappotähteiden identiteetin ja sijainnin mukaan. Yleensä kasviöljyt ovat nestemäisiä huoneenlämpötilassa ja ovat rikkaampia rasvahappotähteissä, joissa on kaksoissidokset ja hiilidioksidin sidokset niiden hiiliatomien välillä.

Sitä vastoin eläinrasvat ovat kiinteitä huoneenlämpötilassa ja tyydyttymättömien hiiliatomien määrä on alhainen.

glicerofosfolípidos: tunnetaan myös nimellä fosfoglyseridit, ovat lipidikalvojen pääkomponentteja.

Glyserofosfolipideillä on "häntä", jossa on apolaarisia tai hydrofobisia ominaisuuksia, ja polaarinen tai hydrofiilinen "pää". Nämä rakenteet on ryhmitelty kaksoiskerrokseen, jossa hännät osoittavat sisäänpäin, membraanien muodostamiseksi. Näissä on joukko proteiineja.

sfingolipidit: ne ovat lipidejä, joita esiintyy hyvin pieninä määrinä. Ne ovat myös osa kalvoja ja ovat sfingosiinin, dihydrospingosiinin ja niiden homologien johdannaisia.

kolesteroli: eläimissä se on pääasiallinen osa kalvoja, joka muuttaa sen ominaisuuksia, kuten sen juoksevuutta. Se sijaitsee myös solujen organellien kalvoissa. Se on seksuaaliseen kehitykseen liittyvä steroidihormonien tärkeä esiaste.

-Nukleiinihapot

Nukleiinihapot ovat DNA: ta ja erilaisia ​​RNA-tyyppejä. DNA vastaa kaikkien geneettisten tietojen tallentamisesta, mikä mahdollistaa elävien organismien kehittymisen, kasvun ja ylläpidon.

Toisaalta RNA osallistuu DNA: ssa koodatun geneettisen informaation kulkuun proteiinimolekyyleihin. Klassisesti erotetaan kolme RNA-tyyppiä: messenger, siirto ja ribosomaali. On kuitenkin olemassa useita pieniä RNA: ita, joilla on sääntelytehtäviä.

Rakenteelliset lohkot: nukleotidit

Nukleiinihappojen, DNA: n ja RNA: n rakenteelliset lohkot ovat nukleotideja. Kemiallisesti ne ovat pentoosifosfaattiestereitä, joissa typpipohja on kiinnitetty ensimmäiseen hiiliin. Voimme erottaa ribonukleotidit ja deoksiribonukleotidit.

Nämä molekyylit ovat tasaisia, aromaattisia ja heterosyklisiä. Kun fosfaattiryhmä puuttuu, nukleotidi nimetään uudelleen nukleosidiksi.

Näiden molekyylien merkitys monomeereinä nukleiinihappojen lisäksi ovat biologisesti kaikkialla esiintyviä ja osallistuvat merkittävään määrään prosesseja..

Nukleosiditrifosfaatit ovat energiaa sisältäviä tuotteita, kuten ATP, ja niitä käytetään solureaktioiden energiavaluuttana. Ne ovat tärkeä osa NAD-koentsyymejä+, NADP+, FMN, FAD ja koentsyymi A. Lopuksi ne ovat erilaisten metabolisten reittien säätelyelementtejä.

esimerkit

Esimerkkejä orgaanisista molekyyleistä on ääretön. Seuraavaksi keskustellaan biokemistien merkittävimmistä ja tutkituista:

hemoglobiini

Hemoglobiini, veren punainen pigmentti, on yksi klassisista esimerkkeistä proteiineista. Laajan diffuusion ja helpon eristämisen ansiosta se on ollut antiikin tutkittua proteiinia.

Se on neljän alayksikön muodostama proteiini, joten se siirtyy tetrameerisen luokituksen mukaan, jossa on kaksi alfa-yksikköä ja kaksi beetaa. Hemoglobiinin alayksiköt liittyvät pieneen proteiiniin, joka on vastuussa hapen ottamisesta lihakseen: myoglobiini.

Heme-ryhmä on porfyriinijohdannainen. Tämä kuvaa hemoglobiinia ja on sama ryhmä, joka löytyy sytokroomeista. Heme-ryhmä vastaa veren tyypillisestä punaisesta väristä ja on fyysinen alue, jossa kukin globiinimonomeeri sitoutuu happeen.

Tämän proteiinin pääasiallinen tehtävä on kaasunvaihdosta vastuussa olevan elimen hapen kuljettaminen - kutsua keuhkoja, niveliä tai ihoa - kapillaareihin, joita käytetään hengityksessä..

selluloosa

Selluloosa on lineaarinen polymeeri, joka koostuu D-glukoosi-alayksiköistä, jotka on kytketty beeta-1,4-tyyppisillä sidoksilla. Useimpien polysakkaridien tavoin niillä ei ole rajoitettua enimmäiskokoa. Ne ovat kuitenkin keskimäärin noin 15 000 glukoositähteitä.

Se on kasvien soluseinien komponentti. Selluloosan ansiosta ne ovat jäykkiä ja mahdollistavat osmoottisen stressin selviytymisen. Samoin suuremmissa kasveissa, kuten puissa, selluloosa antaa tukea ja vakautta.

Vaikka kyse on pääasiassa vihanneksista, joillakin eläimillä, joita kutsutaan tunikaateiksi, on rakenteensa selluloosa.

On arvioitu, että keskimäärin 1015 kilogrammaa selluloosaa syntetisoidaan - ja hajoaa - vuodessa.

Biologiset kalvot

Biologiset kalvot koostuvat pääasiassa kahdesta biomolekyylistä, lipideistä ja proteiineista. Lipidien spatiaalinen konformaatio on kaksoiskerroksen muodossa, jolloin hydrofobiset hännät osoittavat sisätilaan ja hydrofiiliset päädyt ulospäin..

Kalvo on dynaaminen kokonaisuus ja sen komponentit kokevat usein liikkeitä.

viittaukset

  1. Aracil, C. B., Rodriguez, M. P., Magraner, J. P. & Perez, R. S. (2011). Biokemian perusteet. Valencian yliopisto.
  2. Battaner Arias, E. (2014). Enzymology-kokoelma. Salamancan yliopisto.
  3. Berg, J. M., Stryer, L. ja Tymoczko, J. L. (2007). biokemia. Käännin.
  4. Devlin, T. M. (2004). Biokemia: oppikirja, jossa on kliinisiä sovelluksia. Käännin.
  5. Diaz, A. P., ja Pena, A. (1988). biokemia. Toimituksellinen Limusa.
  6. Macarulla, J. M., ja Goñi, F. M. (1994). Ihmisen biokemia: peruskurssi. Käännin.
  7. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemia. Lääketieteen ja biotieteiden perusteet. Käännin.
  8. Teijón, J. M. (2006). Rakenteellisen biokemian perusteet. Toimituksellinen Tébar.