Charakteristiky, funkcie, klasifikácia a príklady organických biomolekúl



organické biomolekuly Nachádzajú sa vo všetkých živých bytostiach a vyznačujú sa tým, že majú štruktúru založenú na atóme uhlíka. Ak ich porovnáme s anorganickými molekulami, sú organické molekuly oveľa zložitejšie z hľadiska ich štruktúry. Okrem toho sú oveľa rozmanitejšie.

Sú klasifikované ako proteíny, sacharidy, lipidy a nukleové kyseliny. Jeho funkcie sú veľmi rozmanité. Proteíny sa zúčastňujú ako štrukturálne, funkčné a katalytické prvky. Sacharidy majú tiež štrukturálne funkcie a sú hlavným zdrojom energie pre organické bytosti.

Lipidy sú dôležitými zložkami biologických membrán a iných látok, ako sú hormóny. Pracujú tiež ako prvky akumulácie energie. Nakoniec, nukleové kyseliny - DNA a RNA - obsahujú všetky potrebné informácie pre vývoj a udržiavanie živých bytostí.

index

  • 1 Všeobecné charakteristiky
  • 2 Klasifikácia a funkcie
    • 2.1-Bielkoviny
    • 2.2-Sacharidy
    • 2.3 -Lipidy
    • 2.4 - Nukleové kyseliny
  • 3 Príklady
    • 3.1 Hemoglobín
    • 3.2. Celulóza
    • 3.3 Biologické membrány
  • 4 Odkazy

Všeobecné charakteristiky

Jednou z najdôležitejších charakteristík organických biomolekúl je ich všestrannosť, pokiaľ ide o tvarovanie štruktúr. Táto obrovská rozmanitosť organických variantov, ktoré môžu existovať, je spôsobená privilegovanou situáciou, ktorú poskytuje atóm uhlíka, v strede druhej periódy.

Atóm uhlíka má štyri elektróny v poslednej energetickej hladine. Vďaka svojej priemernej elektronegativite je schopný tvoriť väzby s inými atómami uhlíka, tvoriac reťazce rôzneho tvaru a dĺžky, otvorené alebo uzavreté, s jednoduchými, dvojitými alebo trojitými väzbami vo svojom vnútri..

Podobne priemerná elektronegativita atómu uhlíka umožňuje vytvárať väzby s atómami inými ako uhlík, ako je elektropozitívny (vodík) alebo elektronegatívny (okrem iného kyslík, dusík, síra).

Táto vlastnosť spojenia umožňuje stanoviť klasifikáciu uhlíkov v primárnom, sekundárnom, terciárnom alebo kvartérnom, v závislosti na počte uhlíka, s ktorým je spojený. Tento klasifikačný systém je nezávislý od počtu mocenstiev, ktoré sú v spojení.

Klasifikácia a funkcie

Organické molekuly sú rozdelené do štyroch hlavných skupín: proteíny, sacharidy, lipidy a nukleové kyseliny. Tu ich podrobne opíšeme:

-proteín

Proteíny predstavujú skupinu organických molekúl, ktoré biológovia lepšie definujú a charakterizujú. Táto široká znalosť je spôsobená najmä vnútornou ľahkosťou, ktorá sa má izolovať a charakterizovať - ​​v porovnaní so zvyškom troch organických molekúl..

Proteíny hrajú sériu extrémne širokých biologických úloh. Môžu slúžiť ako transportné, štrukturálne a dokonca katalytické molekuly. Táto posledná skupina sa skladá z enzýmov.

Štruktúrne bloky: aminokyseliny

Štruktúrnymi blokmi proteínov sú aminokyseliny. V prírode nájdeme 20 typov aminokyselín, z ktorých každý má svoje presne definované fyzikálno-chemické vlastnosti.

Tieto molekuly sú klasifikované ako alfa-aminokyseliny, pretože majú primárnu aminoskupinu a skupinu karboxylovej kyseliny ako substituent na rovnakom atóme uhlíka. Jedinou výnimkou z tohto pravidla je aminokyselina prolín, ktorá je katalogizovaná ako alfa-iminokyselina prítomnosťou sekundárnej aminoskupiny..

Aby sa vytvorili proteíny, je nevyhnutné, aby tieto "blokovali" polymerizáciu, a to tak, že vytvoria peptidovú väzbu. Tvorba reťazca proteínov zahŕňa elimináciu jednej molekuly vody na peptidovú väzbu. Tento odkaz je reprezentovaný ako CO-NH.

Okrem toho, že sú súčasťou proteínov, niektoré aminokyseliny sú považované za energetické metabolity a mnohé z nich sú esenciálnymi živinami.

Vlastnosti aminokyselín

Každá aminokyselina má svoju hmotnosť a priemerný vzhľad v proteínoch. Okrem toho, každá má hodnotu pK alfa-karboxylovej kyseliny, alfa-aminoskupiny a vedľajšej skupiny..

Hodnoty pK skupín karboxylových kyselín sú umiestnené okolo 2,2; zatiaľ čo alfa-aminoskupiny majú hodnoty pK blízke 9,4. Táto charakteristika vedie k typickej štruktúrnej charakteristike aminokyselín: pri fyziologickom pH sú obe skupiny vo forme iónu.

Keď molekula nesie nabité skupiny s opačnou polaritou, nazývajú sa dipolárne ióny alebo zwitterióny. Preto aminokyselina môže pôsobiť ako kyselina alebo ako báza.

Väčšina alfa-aminokyselín má teploty topenia blízke 300 ° C. V polárnych prostrediach sa rozpúšťajú ľahšie v porovnaní s ich rozpustnosťou v nepolárnych rozpúšťadlách. Väčšina z nich je rozpustná vo vode.

Štruktúra proteínov

Aby bolo možné špecifikovať funkciu konkrétneho proteínu, je potrebné určiť jeho štruktúru, teda trojrozmerný vzťah, ktorý existuje medzi atómami, ktoré tvoria daný proteín. Pre proteíny boli stanovené štyri úrovne organizácie ich štruktúry: \ t

Primárna štruktúra: označuje aminokyselinovú sekvenciu, ktorá tvorí proteín, s výnimkou akejkoľvek konformácie, ktorú môžu mať jeho bočné reťazce.

Sekundárna štruktúra: je tvorený lokálnym priestorovým usporiadaním atómov kostry. Opäť sa neberie do úvahy konformácia bočných reťazcov.

Terciárna štruktúra: týka sa trojrozmernej štruktúry celého proteínu. Hoci môže byť ťažké stanoviť jasné rozdelenie medzi terciárnou a sekundárnou štruktúrou, definované konformácie (ako napríklad prítomnosť vrtúľ, zložených listov a závitov) sa používajú na označenie iba sekundárnych štruktúr.

Kvartérna štruktúraplatí pre tie proteíny, ktoré sú tvorené niekoľkými podjednotkami. To znamená dvoma alebo viacerými jednotlivými polypeptidovými reťazcami. Tieto jednotky môžu interagovať prostredníctvom kovalentných síl alebo disulfidovými väzbami. Priestorové usporiadanie podjednotiek určuje kvartérnu štruktúru.

-sacharidy

Sacharidy, sacharidy alebo sacharidy (z gréckych koreňov sakcharón, čo znamená cukor) sú najpočetnejšou triedou organických molekúl na celej planéte Zem.

Jeho štruktúra môže byť odvodená z jej názvu "sacharidy", pretože sú to molekuly so vzorcom (CH2O)n, kde n je väčšia ako 3.

Funkcie sacharidov sú rôzne. Jeden z hlavných je štruktúrneho typu, najmä v rastlinách. V rastlinnej ríši je jej hlavným stavebným materiálom celulóza, ktorá zodpovedá 80% suchej hmotnosti tela.

Ďalšou dôležitou funkciou je jej energická úloha. Polysacharidy, ako je škrob a glykogén, predstavujú dôležité zdroje nutričných rezerv.

klasifikácia

Základné jednotky sacharidov sú monosacharidy alebo jednoduché cukry. Ide o deriváty lineárnych aldehydov alebo ketónov a viacmocných alkoholov.

Sú klasifikované podľa chemickej povahy ich karbonylovej skupiny v aldózach a ketózach. Sú tiež klasifikované podľa počtu uhlíkov.

Monosacharidy sú zoskupené do oligosacharidov, ktoré sa často nachádzajú v spojení s inými typmi organických molekúl, ako sú proteíny a lipidy. Tieto sa klasifikujú na homopolysacharidy alebo heteropolysacharidy v závislosti od toho, či sa skladajú z rovnakých monosacharidov (prvý prípad) alebo sú odlišné.

Okrem toho sú tiež klasifikované podľa povahy monosacharidu, ktorý ich tvorí. Polyméry glukózy sa nazývajú glukány.

Polysacharidy majú zvláštnosť tvorby lineárnych a rozvetvených reťazcov, pretože glykozidové väzby môžu byť tvorené s ktoroukoľvek z hydroxylových skupín nachádzajúcich sa v monosacharide..

Keď je spojený väčší počet monosacharidových jednotiek, hovoríme o polysacharidoch.

-lipidy

Lipidy (z gréčtiny LiPo články, čo znamená tuk) sú organické molekuly nerozpustné vo vode a rozpustné v anorganických rozpúšťadlách, ako je chloroform. Ide o tuky, oleje, vitamíny, hormóny a biologické membrány.

klasifikácia

Mastné kyseliny: sú to karboxylové kyseliny s reťazcami tvorenými uhľovodíkmi značnej dĺžky. Fyziologicky je zriedkavé nájsť ich voľné, pretože vo väčšine prípadov sú esterifikované.

U zvierat a rastlín ich často nachádzame v ich nenasýtenej forme (tvoriacej dvojité väzby medzi uhlíkmi) a polynenasýtené (s dvoma alebo viacerými dvojitými väzbami).

triacylglyceroly: Tiež nazývané triglyceridy alebo neutrálne mastné kyseliny, predstavujú väčšinu tukov a olejov prítomných u zvierat a rastlín. Jeho hlavnou funkciou je uchovávať energiu u zvierat. Tieto majú špecializované bunky na skladovanie.

Sú klasifikované podľa identity a polohy zvyškov mastných kyselín. Všeobecne sú rastlinné oleje kvapalné pri teplote miestnosti a sú bohatšie na zvyšky mastných kyselín s dvojitými a trojitými väzbami medzi atómami uhlíka.

Naopak, živočíšne tuky sú tuhé pri teplote miestnosti a počet nenasýtených uhlíkov je nízky.

glicerofosfolípidos: tiež známe ako fosfoglyceridy, sú hlavnými zložkami lipidových membrán.

Glycerofosfolipidy majú "chvost" s nepolárnymi alebo hydrofóbnymi vlastnosťami a polárnu alebo hydrofilnú "hlavu". Tieto štruktúry sú zoskupené do dvojvrstvy, pričom chvosty smerujú dovnútra, aby sa vytvorili membrány. V nich je vložená séria proteínov.

sfingolipidy: sú to lipidy, ktoré sa nachádzajú vo veľmi nízkych množstvách. Sú tiež súčasťou membrán a sú derivátmi sfingozínu, dihydrosphingozínu a ich homológov.

cholesterol: u zvierat je prevládajúcou zložkou membrán, ktorá mení svoje vlastnosti, ako napríklad jej tekutosť. Nachádza sa tiež v membránach bunkových organel. Je dôležitým prekurzorom steroidných hormónov súvisiacich so sexuálnym vývojom.

-Nukleové kyseliny

Nukleové kyseliny sú DNA a rôzne typy RNA, ktoré existujú. DNA je zodpovedná za uchovávanie všetkých genetických informácií, ktoré umožňujú vývoj, rast a udržiavanie živých organizmov.

RNA sa na druhej strane podieľa na prechode genetickej informácie kódovanej v DNA do proteínových molekúl. Klasicky sa rozlišujú tri typy RNA: prenášač, prenos a ribozóm. Existuje však množstvo malých RNA, ktoré majú regulačné funkcie.

Štruktúrne bloky: nukleotidy

Štruktúrne bloky nukleových kyselín, DNA a RNA sú nukleotidy. Chemicky ide o pentózo-fosfátové estery, v ktorých je k prvému uhlíku pripojený dusíkatý základ. Môžeme rozlišovať medzi ribonukleotidmi a deoxyribonukleotidmi.

Tieto molekuly sú ploché, aromatické a heterocyklické. Keď chýba fosfátová skupina, nukleotid je premenovaný na nukleozid.

Okrem svojej úlohy monomérov v nukleových kyselinách sú tieto molekuly biologicky všadeprítomné a podieľajú sa na významnom počte procesov..

Nukleozidové trifosfáty sú energeticky bohaté produkty, ako napríklad ATP, a používajú sa ako energetická mena bunkových reakcií. Sú dôležitou zložkou NAD koenzýmov+, NADP+, FMN, FAD a koenzým A. Nakoniec sú regulačnými prvkami rôznych metabolických ciest.

Príklady

Existuje mnoho nekonečných príkladov organických molekúl. Ďalej sa bude diskutovať o najvýraznejších a najštudovanejších biochemikách:

hemoglobín

Jedným z klasických príkladov proteínov je hemoglobín, červený pigment v krvi. Vďaka svojej širokej difúzii a ľahkej izolácii je proteín staromódny.

Je to proteín tvorený štyrmi podjednotkami, takže vstupuje do klasifikácie tetramérnych, s dvomi alfa jednotkami a dvoma beta. Podjednotky hemoglobínu súvisia s malým proteínom zodpovedným za príjem kyslíka vo svaloch: myoglobín.

Hemová skupina je derivát porfyrínu. To charakterizuje hemoglobín a je rovnakou skupinou, ktorá sa nachádza v cytochrómoch. Hemová skupina je zodpovedná za charakteristickú červenú farbu krvi a je fyzickou oblasťou, kde sa každý globínový monomér viaže s kyslíkom.

Hlavnou funkciou tohto proteínu je transport kyslíka z orgánov zodpovedných za výmenu plynov - zavolanie pľúc, žiabier alebo kože - do kapilár, ktoré sa majú použiť pri dýchaní.

celulóza

Celulóza je lineárny polymér vytvorený z podjednotiek D-glukózy, spojených väzbami beta 1,4 typu. Rovnako ako väčšina polysacharidov, nemajú obmedzenú maximálnu veľkosť. V priemere však predstavujú približne 15 000 zvyškov glukózy.

Je súčasťou bunkových stien rastlín. Vďaka celulóze sú tieto tuhé a umožňujú vyrovnať sa s osmotickým stresom. Podobne, vo väčších rastlinách, ako sú stromy, celulóza poskytuje podporu a stabilitu.

Hoci je prevažne príbuzná so zeleninou, niektoré zvieratá nazývané plášťovce majú vo svojej štruktúre celulózu.

Odhaduje sa, že priemerne 1015 kilogramy celulózy sa syntetizujú a degradujú za rok.

Biologické membrány

Biologické membrány sú zložené hlavne z dvoch biomolekúl, lipidov a proteínov. Priestorová konformácia lipidov je vo forme dvojvrstvy, pričom hydrofóbne zvyšky smerujú do vnútra a hydrofilné hlavy smerom von..

Membrána je dynamická entita a jej komponenty zažívajú časté pohyby.

referencie

  1. Aracil, C. B., Rodriguez, M. P., Magraner, J. P., & Perez, R. S. (2011). Základy biochémie. Univerzita vo Valencii.
  2. Battaner Arias, E. (2014). Enzymologický prehľad. Vydania Univerzity v Salamanke.
  3. Berg, J. M., Stryer, L., & Tymoczko, J. L. (2007). biochémie. Obrátil som sa.
  4. Devlin, T. M. (2004). Biochémia: učebnica s klinickými aplikáciami. Obrátil som sa.
  5. Diaz, A. P., & Pena, A. (1988). biochémie. Editorial Limusa.
  6. Macarulla, J.M., & Goñi, F.M. (1994). Ľudská biochémia: základný kurz. Obrátil som sa.
  7. Müller-Esterl, W. (2008). Biochémie. Základy medicíny a biologických vied. Obrátil som sa.
  8. Teijón, J. M. (2006). Základy štrukturálnej biochémie. Editorial Tébar.