Organiske biomolekyler egenskaper, funksjoner, klassifisering og eksempler



den organiske biomolekyler De finnes i alle levende vesener og er preget av å ha en struktur basert på karbonatomet. Hvis vi sammenligner dem med uorganiske molekyler, er organiske molekyler mye mer komplekse når det gjelder deres struktur. I tillegg er de mye mer varierte.

De er klassifisert som proteiner, karbohydrater, lipider og nukleinsyrer. Funksjonene er ekstremt varierte. Proteiner deltar som strukturelle, funksjonelle og katalytiske elementer. Karbohydrater har også strukturelle funksjoner og er den viktigste energikilden for organiske vesener.

Lipider er viktige komponenter i biologiske membraner og andre stoffer, for eksempel hormoner. De fungerer også som energilagringselementer. Endelig inneholder nukleinsyrer - DNA og RNA - all nødvendig informasjon for utvikling og vedlikehold av levende vesener.

index

  • 1 Generelle egenskaper
  • 2 Klassifisering og funksjoner
    • 2.1-Proteiner
    • 2,2-karbohydrater
    • 2.3 -Lipider
    • 2.4 - Nukleinsyrer
  • 3 eksempler
    • 3.1 Hemoglobin
    • 3.2 cellulose
    • 3.3 Biologiske membraner
  • 4 referanser

Generelle egenskaper

En av de mest relevante egenskapene til organiske biomolekyler er deres allsidighet når det gjelder forming av strukturer. Dette enorme mangfoldet av organiske varianter som kan eksistere skyldes den privilegerte situasjonen som tilveiebringes av karbonatomet, i midten av den andre perioden.

Karbonatomet har fire elektroner i det siste energinivået. Takket være sin gjennomsnittlige elektronegativitet kan den danne bindinger med andre karbonatomer, danner kjeder av forskjellig form og lengde, åpne eller lukkede, med enkle, doble eller tredoble bindinger i interiøret.

På samme måte tillater det gjennomsnittlige elektronegativiteten til karbonatomet å danne bindinger med andre atomer enn karbon, som for eksempel elektromagnetisk (hydrogen) eller elektronegativ (oksygen, nitrogen, svovel, blant andre).

Denne koblingsegenskapen gjør det mulig å etablere en klassifisering for karbonene i primær, sekundær, tertiær eller kvaternær, avhengig av antall karbon det er koblet til. Dette klassifikasjonssystemet er uavhengig av antall valenser involvert i lenken.

Klassifisering og funksjoner

Organiske molekyler er klassifisert i fire hovedgrupper: proteiner, karbohydrater, lipider og nukleinsyrer. Her vil vi beskrive dem i detalj:

-protein

Proteinene utgjør gruppen av organiske molekyler som er bedre definert og preget av biologene. Denne brede kunnskapen skyldes hovedsakelig den indre makten som eksisterer for å være isolert og karakterisert - sammenlignet med resten av de tre organiske molekylene.

Proteiner spiller en rekke ekstremt brede biologiske roller. De kan tjene som transport, strukturelle og til og med katalytiske molekyler. Denne siste gruppen består av enzymer.

Strukturelle blokker: aminosyrer

De strukturelle blokkene av proteiner er aminosyrer. I naturen finner vi 20 typer aminosyrer, hver med sine veldefinerte fysisk-kjemiske egenskaper.

Disse molekylene er klassifisert som alfa-aminosyrer, fordi de har en primær aminogruppe og en karboksylsyregruppe som en substituent på det samme karbonatom. Det eneste unntaket til denne regelen er aminosyren prolinen, som er katalogisert som en alfa-iminosyre ved nærvær av en sekundær aminogruppe.

For å danne proteiner er det nødvendig at disse "blokkene" polymeriserer, og de gjør det ved å danne en peptidbinding. Dannelsen av en kjede av proteiner involverer eliminering av ett molekyl vann per peptidbinding. Denne lenken er representert som CO-NH.

I tillegg til å være en del av proteiner, anses noen aminosyrer som energimetabolitter, og mange av dem er essensielle næringsstoffer.

Egenskaper av aminosyrer

Hver aminosyre har sin masse og dens gjennomsnittlige utseende i proteiner. I tillegg har hver en pK-verdi av alfa-karboksylsyre, alfa-amino og sidegruppen..

PK-verdiene av karboksylsyregruppene er lokalisert rundt 2,2; mens alfa-aminogrupper har pK-verdier nær 9,4. Denne egenskapen fører til en typisk strukturell karakteristikk for aminosyrer: ved fysiologisk pH er begge grupper i form av en ion.

Når et molekyl bærer ladede grupper av motsatte polariteter, kalles de dipolære ioner eller zwitterioner. Derfor kan en aminosyre virke som en syre eller som en base.

De fleste alfa-aminosyrer har smeltepunkter nær 300 ° C. De oppløses lettere i polare miljøer, sammenlignet med deres løselighet i ikke-polare løsningsmidler. De fleste er ganske oppløselige i vann.

Struktur av proteiner

For å kunne spesifisere funksjonen til et bestemt protein, er det nødvendig å bestemme dens struktur, det vil si det tredimensjonale forholdet som eksisterer mellom atomer som utgjør proteinet i spørsmålet. For proteiner har fire nivåer av organisering av deres struktur blitt bestemt:

Primærstruktur: det refererer til aminosyresekvensen som danner proteinet, unntatt noen konformasjon som dets sidekjeder kan ta.

Sekundær struktur: dannes av den lokale romlige arrangement av atomer av skjelettet. Igjen er ikke konvergensen av sidekjedene tatt i betraktning.

Tertiær struktur: det refererer til den tredimensjonale strukturen av hele proteinet. Selv om det kan være vanskelig å etablere en klar oppdeling mellom den tertiære og sekundære strukturen, brukes definerte konformasjoner (for eksempel tilstedeværelse av propellere, brettede ark og sving) til å betegne bare de sekundære strukturer.

Kvartær struktur: gjelder for de proteiner som dannes av flere underenheter. Det vil si av to eller flere individuelle polypeptidkjeder. Disse enhetene kan interagere ved hjelp av kovalente krefter eller ved disulfidbindinger. Den romlige arrangement av underenhetene bestemmer den kvaternære strukturen.

-karbohydrater

Karbohydrater, karbohydrater eller sakkarider (fra greske røtter sakcharón, som betyr sukker) er den mest omfattende klassen av organiske molekyler på hele planeten jorden.

Dens struktur kan utledes av navnet "karbohydrater", siden de er molekyler med formel (C H2O)n, hvor n er større enn 3.

Funksjonene av karbohydrater er varierte. En av de viktigste er av strukturell type, spesielt i planter. I planterike er cellulose det viktigste strukturelle materialet, som tilsvarer 80% av kroppens tørre vekt.

En annen viktig funksjon er dens energiske rolle. Polysakkarider, slik som stivelse og glykogen, representerer viktige kilder til næringsreserver.

klassifisering

De grunnleggende enhetene av karbohydrater er monosakkarider eller enkle sukkerarter. Disse er derivater av lineære kjedealdehyder eller ketoner og flerverdige alkoholer.

De er klassifisert i henhold til den kjemiske karakteren av karbonylgruppen i aldoser og ketoser. De er også klassifisert i henhold til antall karboner.

Monosakkarider grupperes for å danne oligosakkarider, som ofte finnes i forbindelse med andre typer organiske molekyler som proteiner og lipider. Disse klassifiseres i homopolysakkarider eller heteropolysakkarider, avhengig av om de består av de samme monosakkarider (det første tilfellet) eller er forskjellige.

I tillegg er de også klassifisert etter arten av monosakkaridet som komponerer dem. Polymerene av glukose kalles glukaner, de som er dannet av galaktose kalles galaktaner, og så videre.

Polysakkaridene har egenartet dannelse av lineære og forgrenede kjeder, siden glykosidbindingene kan dannes med noen av hydroksylgruppene som finnes i monosakkaridet.

Når et større antall monosakkarid enheter er tilknyttet, snakker vi om polysakkarider.

-lipider

Lipider (fra gresk lipos, som betyr fett) er organiske molekyler uoppløselige i vann og løselig i uorganiske løsningsmidler, slik som kloroform. Disse utgjør fett, oljer, vitaminer, hormoner og biologiske membraner.

klassifisering

Fettsyrer: de er karboksylsyrer med kjeder dannet av hydrokarboner av betydelig lengde. Fysiologisk er det sjelden å finne dem frie, siden de i de fleste tilfeller er forestret.

I dyr og planter finner vi dem ofte i deres umettede form (danner dobbeltbindinger mellom karbonene) og flerumettet (med to eller flere dobbeltbindinger).

triacylglycerols: Også kalt triglyserider eller nøytral fettsyrer, de utgjør de fleste fettstoffer og oljer som finnes i dyr og planter. Hovedfunksjonen er å lagre energi i dyr. Disse har spesialiserte celler for lagring.

De er klassifisert i henhold til identiteten og plasseringen av fettsyrerester. Vegetabilske oljer er generelt flytende ved romtemperatur og er rikere i fettsyrerester med dobbelt- og trippelbindinger mellom karbonene deres.

I kontrast er animalske fettstoffer faste ved romtemperatur og antall umettede karboner er lave.

glicerofosfolípidos: også kjent som fosfoglyserider, er hovedkomponentene i lipidmembraner.

Glycerofosfolipider har en "hale" med apolare eller hydrofobe egenskaper, og et polært eller hydrofilt "hode". Disse strukturene er gruppert i et dobbeltlag, med haler som peker innover, for å danne membranene. I disse er en serie proteiner innebygd.

sphingolipids: de er lipider som finnes i svært lave mengder. De er også en del av membranene og er derivater av sphingosin, dihydrosphingosin og deres homologer.

kolesterol: hos dyr er det en overveiende komponent av membraner, som modifiserer dens egenskaper, slik som fluiditeten av den. Det ligger også i membranene av cellulære organeller. Det er en viktig forløper for steroidhormoner, relatert til seksuell utvikling.

-Nukleinsyrer

Nukleinsyrer er DNA og de forskjellige typer RNA som eksisterer. DNA er ansvarlig for lagring av all genetisk informasjon, som tillater utvikling, vekst og vedlikehold av levende organismer.

RNA, derimot, deltar i gjennomføringen av genetisk informasjon kodet i DNA til proteinmolekyler. Klassisk utmerker seg tre typer RNA: messenger, transfer og ribosomal. Det finnes imidlertid en rekke små RNAer som har regulatoriske funksjoner.

Strukturelle blokker: nukleotider

Strukturblokkene til nukleinsyrene, DNA og RNA er nukleotidene. Kjemisk er de pentosefosfatestere, hvor en nitrogenbasert base er festet til den første karbon. Vi kan skille mellom ribonukleotider og deoksyribonukleotider.

Disse molekylene er flate, aromatiske og heterocykliske. Når fosfatgruppen er fraværende, omdøpes nukleotidet nukleosid.

I tillegg til deres rolle som monomerer i nukleinsyrer, er disse molekylene biologisk allestedsnærværende og deltar i et betydelig antall prosesser.

Nukleosidtrifosfater er energirige produkter, som ATP, og brukes som energimargin for cellulære reaksjoner. De er en viktig del av NAD-koenzymer+, NADP+, FMN, FAD og koenzym A. Til slutt er de regulatoriske elementer av forskjellige metabolske veier.

eksempler

Det finnes en uendelig eksempler på organiske molekyler. Deretter vil de mest fremragende og studerte av biokjemister bli diskutert:

hemoglobin

Hemoglobin, det røde pigmentet i blodet, er et av de klassiske eksemplene på proteiner. Takket være sin brede diffusjon og enkel isolasjon har det vært et protein som er studert siden antikken.

Det er et protein dannet av fire underenheter, så det går inn i klassifiseringen av tetramer, med to alfaenheter og to beta. Underenhetene av hemoglobin er relatert til et lite protein som er ansvarlig for opptak av oksygen i muskel: myoglobin.

Heme-gruppen er et derivat av porfyrin. Dette karakteriserer hemoglobin og er den samme gruppen som finnes i cytokromer. Hemegruppen er ansvarlig for den karakteristiske røde fargen på blod og er den fysiske regionen hvor hver globinmonomer binder med oksygen.

Hovedprinsippet til dette proteinet er transport av oksygen fra organet som er ansvarlig for gassutveksling - ring lungene, gjellene eller huden - til kapillærene, som skal brukes til å puste.

cellulose

Cellulose er en lineær polymer som består av D-glukose-underenheter, koblet sammen med beta 1,4-type bindinger. Som de fleste polysakkarider har de ikke en begrenset maksimal størrelse. Imidlertid presenterer de i gjennomsnitt ca. 15.000 glukoserester.

Det er komponenten av cellens vegger av planter. Takket være cellulose er disse stive og tillater å takle osmotisk stress. På samme måte, i større planter, som for eksempel trær, gir cellulose støtte og stabilitet.

Selv om det er overveiende knyttet til grønnsaker, har noen dyr som heter kappe, cellulose i sin struktur.

Det anslås at et gjennomsnitt på 1015 kilo cellulose syntetiseres - og degraderes - per år.

Biologiske membraner

Biologiske membraner består hovedsakelig av to biomolekyler, lipider og proteiner. Den romlige konformasjonen av lipidene er i form av et dobbeltlag, med de hydrofobe haler som peker mot interiøret, og de hydrofile hodene til utsiden..

Membranen er en dynamisk enhet, og dens komponenter opplever hyppige bevegelser.

referanser

  1. Aracil, C. B., Rodriguez, M.P., Magraner, J.P., & Perez, R. S. (2011). Grunnlag for biokjemi. Universitetet i Valencia.
  2. Battaner Arias, E. (2014). Enzymologi kompendium. University of Salamanca utgaver.
  3. Berg, J. M., Stryer, L., & Tymoczko, J. L. (2007). biokjemi. Jeg reverserte.
  4. Devlin, T. M. (2004). Biokjemi: lærebok med kliniske anvendelser. Jeg reverserte.
  5. Diaz, A. P., & Pena, A. (1988). biokjemi. Editorial Limusa.
  6. Macarulla, J. M., & Goñi, F. M. (1994). Menneskelig biokjemi: grunnkurs. Jeg reverserte.
  7. Müller-Esterl, W. (2008). Biokjemi. Grunnlag for medisin og biovitenskap. Jeg reverserte.
  8. Teijón, J. M. (2006). Grunnlag for strukturell biokjemi. Redaksjonell Tébar.