Det organiske biomolekyler De findes i alle levende væsener og er karakteriseret ved at have en struktur baseret på kulstofatomet. Hvis vi sammenligner dem med uorganiske molekyler, er organiske molekyler meget mere komplekse med hensyn til deres struktur. Derudover er de meget mere varierede.
De klassificeres i proteiner, kulhydrater, lipider og nukleinsyrer. Dens funktioner er ekstremt varierede. Proteiner deltager som strukturelle, funktionelle og katalytiske elementer. Kulhydrater har også strukturelle funktioner og er de vigtigste energikilder for organiske væsener.
Lipider er vigtige komponenter i biologiske membraner og andre stoffer, såsom hormoner. De fungerer også som energilagringselementer. Endelig indeholder nukleinsyrer - DNA og RNA - alle de oplysninger, der er nødvendige for udvikling og vedligeholdelse af levende væsener..
Artikelindeks
En af de mest relevante egenskaber ved organiske biomolekyler er deres alsidighed, når det kommer til dannelse af strukturer. Denne enorme mangfoldighed af organiske varianter, der kan eksistere, skyldes den privilegerede situation, som kulstofatomet leverer midt i den anden periode.
Kulstofatomet har fire elektroner i det sidste energiniveau. Takket være dets medium elektronegativitet er den i stand til at danne bindinger med andre kulstofatomer og danne kæder af forskellig form og længde, åbne eller lukkede, med enkelt, dobbelt eller tredobbelt binding indeni..
På samme måde giver den gennemsnitlige elektronegativitet af carbonatomet det mulighed for at danne bindinger med andre atomer undtagen kulstof, såsom elektropositiv (hydrogen) eller elektronegativ (ilt, nitrogen, svovl, blandt andre).
Denne egenskab ved binding gør det muligt at etablere en klassifikation for kulstofferne i primær, sekundær, tertiær eller kvaternær, afhængigt af antallet af kulstof, som det er forbundet med. Dette klassificeringssystem er uafhængigt af antallet af valenser, der er involveret i linket.
Organiske molekyler er klassificeret i fire store grupper: proteiner, kulhydrater, lipider og nukleinsyrer. Vi beskriver dem detaljeret nedenfor:
Proteiner er den gruppe af organiske molekyler, der bedst defineres og karakteriseres af biologer. Denne omfattende viden skyldes hovedsageligt den iboende lethed, der findes for at blive isoleret og karakteriseret - sammenlignet med resten af de tre organiske molekyler.
Proteiner spiller en række ekstremt brede biologiske roller. De kan tjene som bærer-, strukturelle og endda katalytiske molekyler. Denne sidste gruppe består af enzymerne.
Byggestenene til proteiner er aminosyrer. I naturen finder vi 20 typer aminosyrer, hver med sine veldefinerede fysisk-kemiske egenskaber.
Disse molekyler er klassificeret som alfa-aminosyrer, fordi de har en primær aminogruppe og en carboxylsyregruppe som en substituent på det samme carbonatom. Den eneste undtagelse fra denne regel er aminosyren prolin, som er klassificeret som en alfa-iminosyre på grund af tilstedeværelsen af en sekundær aminogruppe..
For at danne proteiner er disse "byggesten" nødt til at polymerisere, og de gør det ved at danne en peptidbinding. Dannelsen af en proteinkæde involverer fjernelse af et vandmolekyle for hver peptidbinding. Denne binding er repræsenteret som CO-NH.
Ud over at være en del af proteiner betragtes nogle aminosyrer som energimetabolitter, og mange af dem er essentielle ernæringselementer.
Hver aminosyre har sin masse og sin særlige udseendeshastighed i proteiner. Derudover har hver en pK-værdi af alfa-carboxylsyre-, alfa-amino- og sidegruppegrupperne..
PK-værdierne for carboxylsyregrupperne er omkring 2,2; mens alfa-aminogrupperne præsenterer pK-værdier tæt på 9,4. Denne egenskab fører til en typisk strukturel karakteristik af aminosyrer: ved fysiologisk pH er begge grupper i ionform.
Når et molekyle bærer ladede grupper med modsatte polariteter kaldes de zwitterioner eller zwitterioner. Derfor kan en aminosyre fungere som en syre eller som en base..
De fleste af alfa-aminosyrerne har smeltepunkter tæt på 300 ° C. De opløses lettere i polære omgivelser sammenlignet med deres opløselighed i ikke-polære opløsningsmidler. De fleste er ret opløselige i vand.
For at være i stand til at specificere funktionen af et bestemt protein er det nødvendigt at bestemme dets struktur, det vil sige det tredimensionelle forhold, der findes mellem de atomer, der udgør det pågældende protein. For proteiner er fire niveauer af organisation af deres struktur blevet bestemt:
Primær struktur: refererer til aminosyresekvensen, der udgør proteinet, eksklusive enhver konformation, som dets sidekæder kan tage.
Sekundær struktur: det er dannet af det lokale rumlige arrangement af skeletets atomer. Igen tages der ikke hensyn til sidekædernes konformation..
Tertiær struktur: henviser til den tredimensionale struktur af hele proteinet. Selv om det kan være vanskeligt at etablere en klar opdeling mellem den tertiære og sekundære struktur, anvendes definerede konformationer (såsom tilstedeværelsen af helixer, foldede ark og drejninger) til udelukkende at betegne de sekundære strukturer.
Kvartær struktur: gælder for de proteiner, der består af flere underenheder. Det vil sige ved hjælp af to eller flere individuelle polypeptidkæder. Disse enheder kan interagere ved hjælp af kovalente kræfter eller ved disulfidbindinger. Det rumlige arrangement af underenhederne bestemmer den kvaternære struktur.
Kulhydrater, kulhydrater eller saccharider (fra græske rødder sakcharón, (hvilket betyder sukker) er den mest rigelige klasse af organiske molekyler på hele planeten jorden.
Deres struktur kan udledes af deres navn "kulhydrater", da de er molekyler med formlen (CHtoELLER)n, hvor er n er større end 3.
Kulhydraternes funktioner er forskellige. En af de vigtigste er af strukturel type, især i planter. I planteriget er cellulose dets vigtigste strukturelle materiale, der svarer til 80% af organismenes tørvægt.
En anden relevant funktion er dens energiske rolle. Polysaccharider, såsom stivelse og glykogen, repræsenterer vigtige kilder til ernæringsbutikker.
De basale enheder af kulhydrater er monosaccharider eller enkle sukkerarter. Disse stammer fra ligekædede aldehyder eller ketoner og polyvalente alkoholer.
De klassificeres i henhold til den kemiske karakter af deres carbonylgruppe i aldoser og ketoser. De klassificeres også ud fra antallet af kulhydrater.
Monosaccharider grupperes for at danne oligosaccharider, som ofte findes i forbindelse med andre typer organiske molekyler, såsom proteiner og lipider. Disse klassificeres som homopolysaccharider eller heteropolysaccharider, afhængigt af om de er sammensat af de samme monosaccharider (det første tilfælde) eller er forskellige..
Derudover klassificeres de også efter karakteren af det monosaccharid, der sammensætter dem. Glukosepolymerer kaldes glucaner, dem dannet af galactose kaldes galactaner osv.
Polysaccharider har den særlige egenskab at danne lige og forgrenede kæder, da glycosidbindinger kan dannes med en hvilken som helst af hydroxylgrupperne, der findes i monosaccharidet..
Når et større antal monosaccharidenheder er forbundet, taler vi om polysaccharider.
Lipider (fra græsk lipos, betyder fedt) er organiske molekyler uopløselige i vand og opløselige i uorganiske opløsningsmidler, såsom chloroform. Disse udgør fedtstoffer, olier, vitaminer, hormoner og biologiske membraner..
Fedtsyrer: De er carboxylsyrer med kæder dannet af carbonhydrider af betydelig længde. Fysiologisk er det sjældent at finde dem gratis, da de i de fleste tilfælde er forestrede.
Hos dyr og planter finder vi dem ofte i deres umættede form (danner dobbeltbindinger mellem kulstofferne) og flerumættede (med to eller flere dobbeltbindinger)..
Triacylglyceroler: Også kaldet triglycerider eller neutrale fedtstoffer, de udgør størstedelen af fedtstoffer og olier, der findes i dyr og planter. Dens vigtigste funktion er at lagre energi i dyr. Disse har specialiserede celler til opbevaring.
De klassificeres efter identiteten og placeringen af fedtsyreresterne. Generelt er vegetabilske olier flydende ved stuetemperatur og er rigere på fedtsyrerester med dobbelt og tredobbelt binding mellem deres carbonatomer..
I modsætning hertil er animalske fedtstoffer faste ved stuetemperatur, og antallet af umættede carbonatomer er lavt..
Glycerophospholipider: også kendt som phosphoglycerider, de er hovedkomponenterne i lipidmembraner.
Glycerophospholipider har en "hale" med apolære eller hydrofobe egenskaber og et polært eller hydrofilt "hoved". Disse strukturer er grupperet i et dobbeltlag med halerne pegende indad for at danne membranerne. I disse er en række proteiner indlejret.
Sphingolipider: De er lipider, der findes i meget lave mængder. De er også en del af membranerne og stammer fra sfingosin, dihydrosphingosin og deres homologer..
Kolesterol: hos dyr er det en fremherskende komponent i membraner, som ændrer deres egenskaber, såsom deres fluiditet. Det er også placeret i membranerne i celleorganeller. Det er en vigtig forløber for steroidhormoner, relateret til seksuel udvikling.
Nukleinsyrer er DNA og de forskellige typer RNA der findes. DNA er ansvarlig for opbevaring af al genetisk information, som muliggør udvikling, vækst og vedligeholdelse af levende organismer.
RNA på sin side deltager i overførslen af genetisk information kodet i DNA til proteinmolekyler. Klassisk skelnes der mellem tre typer RNA: messenger, transfer og ribosomal. Der er dog et antal små RNA'er, der har regulerende funktioner.
Byggestenene til nukleinsyrer, DNA og RNA, er nukleotider. Kemisk er de phosphatestere af pentoser, hvor en nitrogenholdig base er bundet til det første carbon. Vi kan skelne mellem ribonukleotider og deoxyribonukleotider.
Disse molekyler er flade, aromatiske og heterocykliske. Når phosphatgruppen er fraværende, omdøbes nukleotidet til nukleosid.
Ud over deres rolle som monomerer i nukleinsyrer, er disse molekyler biologisk allestedsnærværende og deltager i et betydeligt antal processer..
Nukleosidtrifosfater er produkter, der er rige på energi, som ATP og bruges som energivalutaen for cellulære reaktioner. De er en vigtig komponent i koenzymerne NAD+, NADP+, FMN, FAD og coenzym A. Endelig er de regulatoriske elementer i forskellige metaboliske veje.
Der er utallige eksempler på organiske molekyler. De mest fremtrædende og undersøgt af biokemikere vil blive diskuteret nedenfor:
Hæmoglobin, det røde pigment i blodet, er et af de klassiske eksempler på proteiner. Takket være dens brede diffusion og nem isolering har det været et protein, der er undersøgt siden oldtiden..
Det er et protein, der består af fire underenheder, hvorfor det falder ind under den tetrameriske klassifikation med to alfa- og to beta-enheder. Hæmoglobin-underenheder er relateret til et lille protein, der er ansvarlig for iltoptagelse i muskler: myoglobin.
Hæmgruppen er et derivat af porphyrin. Dette karakteriserer hæmoglobin og er den samme gruppe, der findes i cytokromer. Hæmgruppen er ansvarlig for den karakteristiske røde farve af blod og er den fysiske region, hvor hver globinmonomer binder med ilt..
Hovedfunktionen for dette protein er transporten af ilt fra det organ, der er ansvarligt for gasudveksling - kalder det lunger, gæller eller hud - til kapillærerne, der skal bruges i åndedræt.
Cellulose er en lineær polymer, der består af D-glukose-underenheder, bundet af bindinger af beta 1,4-typen. Som de fleste polysaccharider har de ikke en begrænset maksimal størrelse. Imidlertid har de i gennemsnit ca. 15.000 glukoserester.
Det er komponenten af cellevægge af planter. Takket være cellulose er disse stive og gør det muligt at klare osmotisk stress. På lignende måde giver cellulose i større planter, såsom træer, støtte og stabilitet..
Selvom det overvejende er relateret til grøntsager, har nogle dyr kaldet sækdyr cellulose i deres struktur.
Det anslås, at et gennemsnit på 10femten kg cellulose syntetiseres - og nedbrydes - pr. år.
Biologiske membraner består hovedsageligt af to biomolekyler, lipider og proteiner. Den rumlige konformation af lipider er i form af et dobbeltlag, hvor de hydrofobe haler peger indad, og de hydrofile hoveder peger udad..
Membranen er en dynamisk enhed, og dens komponenter oplever hyppige bevægelser.
Endnu ingen kommentarer