Biomolekyler Klassifisering og Hovedfunksjoner

den biomolekyler de er molekyler som genereres i levende vesener. Prefikset "bio" betyr liv; Derfor er en biomolekyl et molekyl produsert av et levende vesen. Levende vesener dannes av ulike typer molekyler som utfører ulike funksjoner som er nødvendige for livet.

I naturen finnes det biotiske (levende) og abiotiske (ikke-levende) systemer som samhandler og, i noen tilfeller, utvekslingselementer. En egenskap som alle levende vesener har til felles er at de er organiske, noe som betyr at deres bestanddel molekyler dannes av karbonatomer.

Biomolekyler har også andre atomer til felles i tillegg til karbon. Disse atomene omfatter hovedsakelig hydrogen, oksygen, nitrogen, fosfor og svovel. Disse elementene kalles også bioelementer fordi de er hovedkomponenten i biologiske molekyler.

Imidlertid er det andre atomer som også er tilstede i noen biomolekyler, selv om de er i mindre mengder. Disse er vanligvis metallioner som blant annet kalium, natrium, jern og magnesium. Derfor kan biomolekyler være av to typer: organisk eller uorganisk.

Dermed består organismer av mange typer molekyler basert på karbon, for eksempel: sukkerarter, fett, proteiner og nukleinsyrer. Imidlertid er det andre forbindelser som også er karbonbaserte og som ikke er en del av biomolekylene.

Disse molekylene som inneholder karbon, men som ikke finnes i biologiske systemer, finnes i jordskorpen, i innsjøer, hav og hav og i atmosfæren. Bevegelsen av disse elementene i naturen er beskrevet i det som kalles biogeokjemiske sykluser.

Det er antatt at disse enkle organiske molekyler som finnes i naturen var de som ga opphav til komplekse biomolekyler som er en del av den grunnleggende strukturen av liv: cellen. Ovenstående er det som er kjent som teorien om abiotisk syntese.

index

• 1 Klassifisering og funksjoner av biomolekyler
  • 1.1 Uorganiske biomolekyler 
  • 1.2 Organiske biomolekyler
• 2 referanser

Klassifisering og funksjoner av biomolekyler

Biomolekyler er forskjellige i størrelse og struktur, noe som gir dem unike egenskaper for ytelsen til de ulike funksjonene som er nødvendige for livet. Dermed fungerer biomolekyler som informasjonslagring, energikilde, støtte, cellulær metabolisme, blant andre.

Biomolekyler kan klassifiseres i to store grupper, basert på nærvær eller fravær av karbonatomer.

Uorganiske biomolekyler 

De er alle molekylene som er tilstede i levende vesener, og som ikke inneholder karbon i deres molekylære struktur. Uorganiske molekyler kan også finnes i andre (ikke-levende) natursystemer.

Typer av uorganiske biomolekyler er følgende:

vann

Det er den viktigste og grunnleggende komponenten av levende vesener, det er et molekyl dannet av et oksygenatom knyttet til to hydrogenatomer. Vann er viktig for livets eksistens og er den vanligste biomolekylen.

Mellom 50 og 95% av vekten av ethvert levende vesen er vann, siden det er nødvendig å utføre flere viktige funksjoner, for eksempel termisk regulering og transport av stoffer.

Mineralsalter

De er enkle molekyler dannet av atomer med motsatt ladning som skiller seg helt i vannet. For eksempel: natriumklorid, dannet av et kloratom (negativt ladet) og et natriumatom (positivt ladet).

Mineralsalter deltar i dannelsen av stive strukturer, som for eksempel bein hos vertebrater eller eksoskeletene hos hvirvelløse dyr. Disse uorganiske biomolekylene er også nødvendige for å utføre mange viktige cellulære funksjoner.

gasser

De er molekyler som er i form av gass. De er grunnleggende for respirasjon av dyr og fotosyntese i planter.

Eksempler på disse gassene er: molekylært oksygen dannet av to oksygenatomer knyttet sammen; og karbondioksid, dannet av et karbonatom festet til to oksygenatomer. Begge biomolekylene deltar i gassutvekslingen som levende vesener gjør med sitt miljø.

Organiske biomolekyler

Organiske biomolekyler er de molekylene som inneholder karbonatomer i deres struktur. Organiske molekyler kan også bli funnet fordelt i naturen som en del av ikke-levende systemer, og utgjør det som kalles biomasse.

Typer av organiske biomolekyler er følgende:

karbohydrater

Karbohydrater er trolig de mest omfattende og utbredte organiske stoffene i naturen, og er essensielle komponenter i alle levende ting.

Karbohydrater produseres av grønne planter fra karbondioksid og vann under prosessen med fotosyntese.

Disse biomolekylene består hovedsakelig av karbon-, hydrogen- og oksygenatomer. De er også kjent som karbohydrater eller sakkarider, og de fungerer som energikilder og som strukturelle komponenter av organismer.

- monosakkarider

Monosakkarider er de enkleste karbohydrater og kalles ofte enkle sukkerarter. De er de grunnleggende byggesteinene der alle de største karbohydrater dannes.

Monosakkarider som har den generelle molekyl formel (CH2O) n, hvor n kan være 3, 5 eller 6. Således, monosakkaridene kan bli klassifisert i henhold til det antall karbonatomer tilstede i molekylet:

Hvis n = 3, er molekylet en triose. For eksempel: glyceraldehyd.

Hvis n = 5, er molekylet en pentose. For eksempel: ribose og deoksyribose.

Hvis n = 6, er molekylet en heksose. For eksempel: fruktose, glukose og galaktose.

Pentoser og heksoser kan eksistere i to former: syklisk og ikke-syklisk. I den ikke-cykliske formen viser deres molekylære strukturer to funksjonelle grupper: en aldehydgruppe eller en ketongruppe.

Monosakkarider som inneholder aldehydgruppen kalles aldoser, og de som har en ketongruppe kalles ketoser. Aldoser reduserer sukker, mens ketoser er ikke-reduserende sukkerarter.

Imidlertid finnes i pentose og hexoser i hovedsak hovedsakelig i syklisk form, og det er i denne formen at de kombinerer for å danne større sakkaridmolekyler.

- disakkarider

De fleste av sukkene som finnes i naturen er disakkarider. Disse dannes ved dannelsen av et glykosidbinding mellom to monosakkarider, gjennom en kondensasjonsreaksjon som frigjør vann. Denne bånddannelsesprosessen krever energi for å holde sammen de to monosakkaridene.

De tre viktigste disakkaridene er sukrose, laktose og maltose. De dannes av kondensering av de passende monosakkarider. Sukrose er et ikke-reduserende sukker, mens laktose og maltose reduserer sukker.

Disakkaridene er oppløselige i vann, men de er meget store biomolekyler for å krysse cellemembranen ved diffusjon. Av denne grunn, de brytes ned i tynntarmen under fordøyelsen til de grunnleggende komponentene (dvs. monosakkarider) til blodet og andre celler.

Monosakkarider brukes veldig raskt av celler. Men hvis en celle ikke trenger energien umiddelbart, kan den lagre den i form av mer komplekse polymerer. Dermed omdannes monosakkarider til disakkarider ved kondensasjonsreaksjoner som forekommer i cellen.

- oligosakkarider

Oligosakkarider er mellomliggende molekyler dannet av tre til ni enheter av enkle sukkerarter (monosakkarider). De dannes ved delvis dekomponering av mer komplekse karbohydrater (polysakkarider).

De fleste naturlige oligosakkarider som finnes i planter og, bortsett fra maltotriose, er ufordøyelig av mennesker fordi menneskekroppen mangler de nødvendige enzymene i tynntarmen for å dekomponere.

I tykktarmen kan gunstige bakterier bryte ned oligosakkaridene ved gjæring. dermed blir de omdannet til absorberbare næringsstoffer som gir litt energi. Visse nedbrytingsprodukter av oligosakkarider kan ha en gunstig effekt på formen av tykktarmen.

Eksempler på oligosakkarider inkluderer raffinose, et trisakkarid fra belgfrukter og noen kornblandinger sammensatt av glukose, fruktose og galaktose. Maltotriose, et glukoset trisakkarid, er produsert i enkelte planter og i blodet av visse leddgikt.

- polysakkarider

Monosakkarider kan gjennomgå en serie kondensasjonsreaksjoner, og legger til en enhet etter hverandre til kjeden til meget store molekyler dannes. Dette er polysakkaridene.

Egenskapene til polysakkaridene avhenger av flere faktorer molekylstruktur: lengde, sidegrener, foldinger og hvis strengen er "rett" eller "funky". Det finnes flere eksempler på polysakkarider i naturen.

Stivelse produseres ofte i planter som en måte å lagre energi på, og består av a-glukose-polymerer. Hvis polymeren er forgrenet, kalles den amylopektin, og hvis den ikke er forgrenet, kalles den amylose.

Glykogen er energibesparende polysakkarid hos dyr og består av amylopektiner. Stivelsen i planter degraderer derfor i kroppen for å produsere glukose, som kommer inn i cellen og brukes i stoffskiftet. Glukose som ikke brukes, polymeriserer og danner glykogen, energibeholderen.

lipider

Lipider er andre organiske biomolekyler som viktigste kjennetegn er at de er hydrofobe (vannavstøtende) og følgelig er uoppløselige i vann. Avhengig av deres struktur, kan lipider klassifiseres i 4 hovedgrupper:

- triglyserider

Triglyserider dannes av et molekyl av glyserol koblet til tre kjeder av fettsyrer. En fettsyre er et lineært molekyl som i den ene enden inneholder en karboksylsyre, etterfulgt av en hydrokarbonkjede og en metylgruppe i den andre enden.

Avhengig av deres struktur, kan fettsyrene være mettede eller umettede. Hvis hydrokarbonkjeden inneholder bare enkeltbindinger, er det en mettet fettsyre. Omvendt, hvis denne hydrokarbonkjeden har en eller flere dobbeltbindinger, er fettsyren umettet.

Innenfor denne kategorien er oljer og fettstoffer. De første er energibesparelsen til plantene, de har innmasseringer og er flytende ved romtemperatur. I kontrast er fett energiereserver av dyr, de er mettede og faste molekyler ved romtemperatur.

fosfolipider

Fosfolipider ligner triglyserider ved at de har et glyserolmolekyl bundet til to fettsyrer. Forskjellen er at fosfolipider har en fosfatgruppe i det tredje karbonet av glyserol, i stedet for et annet molekyl av fettsyre.

Disse lipidene er svært viktige på grunn av måten de kan samhandle med vann. Ved å ha en fosfatgruppe i den ene enden blir molekylet hydrofilt (tiltrekker vann) i den regionen. Imidlertid forblir den hydrofob i resten av molekylet.

På grunn av deres struktur har fosfolipider en tendens til å være organisert på en slik måte at fosfatgrupper er tilgjengelige for å interagere med det vandige medium, mens de hydrofobe kjedene de organiserer inne er langt fra vann. Dermed er fosfolipider en del av alle biologiske membraner.

- steroid

Steroider består av fire kondenserte karbonringer, som er forbundet med forskjellige funksjonelle grupper. En av de viktigste er kolesterol, det er viktig for levende vesener. Det er forløperen til noen viktige hormoner som blant annet østrogen, testosteron og kortison.

- voks

Voks er en liten gruppe lipider som har en beskyttende funksjon. De finnes i bladene av trær, i fuglfjærene, i ørene til noen pattedyr og på steder som må isoleres eller beskyttes mot det ytre miljø..

Nukleinsyrer

Nukleinsyrer er de viktigste transportmolekylene av genetisk informasjon i levende vesener. Hovedfunksjonen er å lede prosessen med proteinsyntese, som bestemmer de arvelige egenskapene til hvert levende vesen. De består av karbon, hydrogen, oksygen, nitrogen og fosforatomer.

Nukleinsyrer er polymerer dannet ved gjentakelser av monomerer, kalt nukleotider. Hvert nukleotid består av en aromatisk base inneholdende nitrogen festet til et pentosukker (fem karboner), som igjen er festet til en fosfatgruppe.

De to hovedklassene av nukleinsyrer er deoksyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA). DNA er molekylet som inneholder all informasjon av en art, og derfor er den til stede i alle levende vesener og i de fleste virus.

RNA er det genetiske materialet til enkelte virus, men det finnes også i alle levende celler. Der spiller han viktige roller i visse prosesser, som fremstilling av proteiner.

Hver nukleinsyre som inneholder fire av fem mulige nitrogenholdige baser: adenin (A), guanin (G), cytosin (C), tymin (T) og uracil (U). DNA har basene adenin, guanin, cytosin og tymin, mens RNA har det samme unntatt thymin, som erstattes av uracil i RNA.

- Deoksyribonukleinsyre (DNA)

DNA-molekylet er sammensatt av to kjeder av nukleotider forbundet med bindinger kalt fosfodiesterbindinger. Hver kjede har en struktur i form av en spiral. De to helikene krysser sammen for å gi en dobbel helix. Basene er inne i propellen, og fosfatgruppene er på utsiden.

DNA er sammensatt av en hovedkjede av sukker deoksyribose koblet til et fosfat og de fire nitrogenholdige basene: adenin, guanin, cytosin og tymin. Basepar dannes i dobbeltstrenget DNA: adenin binder alltid til tymin (A-T) og guanin til cytosin (G-C).

De to helikene holdes sammen ved å tilpasse basene av nukleotidene med hydrogenbindinger. Strukturen er noen ganger beskrevet som en stige hvor sukker- og fosfatkjedene er sidene og basebondbindingene er sporene.

Denne strukturen, sammen med molekylets kjemiske stabilitet, gjør DNA det ideelle materialet til å overføre genetisk informasjon. Når en celle deler seg, kopieres dens DNA og går fra en generasjon av celler til neste generasjon.

- Ribonukleinsyre (RNA)

RNA er en polymer av nukleinsyre hvis struktur dannes av en enkelt kjede av nukleotider: adenin, cytosin, guanin og uracil. Som i DNA, binder cytosin alltid til guanin (C-G), men adenin binder til uracil (A-U).

Det er den første mellommann i overføringen av genetisk informasjon i celler. RNA er avgjørende for syntesen av proteiner, siden informasjonen i den genetiske koden vanligvis overføres fra DNA til RNA, og fra det til proteiner..

Noen RNA har også direkte funksjoner i cellemetabolismen. RNA er oppnådd ved å kopiere basesekvensen til et DNA-segment kalt et gen i en enkeltstrenget nukleinsyre-del. Denne prosessen, kalt transkripsjon, blir katalysert av et enzym som kalles RNA-polymerase.

Det finnes flere forskjellige typer RNA, hovedsakelig tre. Den første er messenger RNA, som er den som kopieres direkte fra DNA ved transkripsjon. Den andre typen er overførings-RNA, som er den som overfører de riktige aminosyrene til syntese av proteiner.

Til slutt, en annen klasse av RNA er ribosomalt RNA, sammen med noen proteiner danner ribosomer, celleorganeller ansvarlig syntetisere alle proteinene i cellen.

protein

Proteiner er store, komplekse molekyler som utfører mange viktige funksjoner og gjør det meste av arbeidet i celler. De er nødvendige for strukturen, funksjonen og reguleringen av levende vesener. De består av karbon, hydrogen, oksygen og nitrogenatomer.

Proteiner består av mindre enheter kalt aminosyrer, koblet sammen med peptidbindinger og danner lange kjeder. Aminosyrer er små organiske molekyler med svært bestemte fysisk-kjemiske egenskaper, det er 20 forskjellige typer.

Aminosyresekvensen bestemmer den unike tredimensjonale strukturen av hvert protein og dets spesifikke funksjon. Faktisk er funksjonene til individuelle proteiner like varierte som deres unike aminosyresekvenser, som bestemmer interaksjonene som genererer komplekse tredimensjonale strukturer.

Varierte funksjoner

Proteiner kan være strukturelle og bevegelseskomponenter for cellen, slik som actin. Andre arbeider ved å akselerere biokjemiske reaksjoner i cellen, som DNA-polymerase, som er enzymet som syntetiserer DNA.

Det finnes andre proteiner hvis funksjon er å overføre en viktig melding til organismen. For eksempel overfører noen typer hormoner som veksthormon signaler for å koordinere biologiske prosesser mellom forskjellige celler, vev og organer.

Noen proteiner binder og transporterer atomer (eller små molekyler) inne i celler; Slike er tilfelle av ferritin, som er ansvarlig for å lagre jern i noen organismer. En annen gruppe viktige proteiner er antistoffene, som tilhører immunsystemet og er ansvarlige for å oppdage toksiner og patogener.

Dermed er proteiner de endelige produktene i dekoderingsprosessen av genetisk informasjon som begynner med cellulært DNA. Denne utrolige rekke funksjoner er avledet av en overraskende enkel kode som kan spesifisere et enormt variert sett med strukturer.

referanser

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molekylærbiologi av cellen (6. utgave). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). biokjemi (8. utgave). W. H. Freeman og Company.
3. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biology (2. utg.) Pearson Education.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molecular Cell Biology (8. utgave). W. H. Freeman og Company.
5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biology (7. utg.) Cengage Learning.
6. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Grunnlaget for biokjemi: Livet på Molekylært nivå (5. utgave). Wiley.