Klasifikacija biomolekula i glavne funkcije

biomolekule one su molekule koje nastaju u živim bićima. Prefiks "bio" znači život; dakle, biomolekula je molekula koju proizvodi živo biće. Živa bića su formirana različitim vrstama molekula koje obavljaju različite funkcije potrebne za život.

U prirodi postoje biotički (živi) i abiotički (ne-živi) sustavi koji međusobno djeluju i, u nekim slučajevima, razmjenjuju elemente. Karakteristično je da su sva živa bića zajednička da su organska, što znači da su njihove sastavne molekule oblikovane ugljikovim atomima..

Biomolekule imaju i druge zajedničke atome osim ugljika. Ti atomi uključuju uglavnom vodik, kisik, dušik, fosfor i sumpor. Ti se elementi nazivaju i bioelementi jer su glavni sastojak bioloških molekula.

Međutim, postoje i drugi atomi koji su također prisutni u nekim biomolekulama, iako u manjim količinama. To su obično metalni ioni kao što su kalij, natrij, željezo i magnezij, između ostalih. Prema tome, biomolekule mogu biti dva tipa: organske ili anorganske.

Dakle, organizmi se sastoje od mnogih tipova molekula baziranih na ugljiku, na primjer: šećera, masti, proteina i nukleinskih kiselina. Međutim, postoje i drugi spojevi koji su također bazirani na ugljiku i koji nisu dio biomolekula.

Ove molekule koje sadrže ugljik, ali se ne nalaze u biološkim sustavima, mogu se naći u zemljinoj kori, u jezerima, morima i oceanima iu atmosferi. Kretanje ovih elemenata u prirodi opisano je u biogeokemijskim ciklusima.

Smatra se da su te jednostavne organske molekule u prirodi one koje su dovele do najsloženijih biomolekula koje su dio temeljne strukture života: stanice. To je ono što je poznato kao teorija abiotičke sinteze.

indeks

• 1 Klasifikacija i funkcije biomolekula
  • 1.1 Anorganske biomolekule 
  • 1.2. Organske biomolekule
• 2 Reference

Klasifikacija i funkcije biomolekula

Biomolekule su različite po veličini i strukturi, što im daje jedinstvene karakteristike za obavljanje različitih funkcija potrebnih za život. Dakle, biomolekule djeluju kao pohranjivanje informacija, izvor energije, podrška, stanični metabolizam, među ostalima.

Biomolekule se mogu svrstati u dvije velike skupine, na temelju prisutnosti ili odsutnosti ugljikovih atoma.

Anorganske biomolekule 

To su sve one molekule koje su prisutne u živim bićima i koje ne sadrže ugljik u svojoj molekularnoj strukturi. Anorganske molekule mogu se naći iu drugim (neživim) sustavima prirode.

Tipovi anorganskih biomolekula su sljedeći:

voda

Ona je glavna i temeljna komponenta živih bića, ona je molekula koju tvori kisikov atom vezan za dva atoma vodika. Voda je bitna za postojanje života i najčešća je biomolekula.

Između 50 i 95% težine bilo kojeg živog bića je voda, budući da je potrebno izvršiti nekoliko važnih funkcija, kao što je termička regulacija i transport tvari.

Mineralne soli

To su jednostavne molekule koje tvore atomi s suprotnim nabojem koji se potpuno odvajaju u vodi. Na primjer: natrijev klorid, formiran atomom klora (negativno nabijenim) i natrijevim atomom (pozitivno nabijenim).

Mineralne soli sudjeluju u stvaranju krutih struktura, kao što su kosti kralježnjaka ili egzoskelet beskralježnjaka. Te anorganske biomolekule također su potrebne za provođenje mnogih važnih staničnih funkcija.

plinovi

To su molekule koje su u obliku plina. Oni su temeljni za disanje životinja i fotosintezu u biljkama.

Primjeri tih plinova su: molekulski kisik, koji čine dva kisikova atoma međusobno povezana; i ugljikov dioksid, formiran ugljikovim atomom vezanim za dva atoma kisika. Obje biomolekule sudjeluju u plinskoj razmjeni koju živa bića stvaraju sa svojom okolinom.

Organske biomolekule

Organske biomolekule su one molekule koje sadrže ugljikove atome u svojoj strukturi. Organske molekule također se mogu naći raspoređene u prirodi kao dio neživih sustava i čine ono što je poznato kao biomasa.

Vrste organskih biomolekula su sljedeće:

ugljikohidrati

Ugljikohidrati su vjerojatno najrasprostranjenije i najrasprostranjenije organske tvari u prirodi i bitne su komponente svih živih bića.

Ugljikohidrati se proizvode zelenim biljkama od ugljičnog dioksida i vode tijekom procesa fotosinteze.

Te se biomolekule uglavnom sastoje od atoma ugljika, vodika i kisika. Oni su također poznati kao ugljikohidrati ili saharidi, a funkcioniraju kao izvori energije i kao strukturne komponente organizama.

- monosaharidi

Monosaharidi su najjednostavniji ugljikohidrati i često se nazivaju jednostavni šećeri. Oni su elementarni građevni blokovi iz kojih se stvaraju svi najveći ugljikohidrati.

Monosaharidi imaju opću molekulsku formulu (CH2O) n, gdje n može biti 3, 5 ili 6. Tako se monosaharidi mogu klasificirati prema broju ugljikovih atoma prisutnih u molekuli:

Ako je n = 3, molekula je trioza. Na primjer: gliceraldehid.

Ako je n = 5, molekula je pentoza. Na primjer: riboza i deoksiriboza.

Ako je n = 6, molekula je heksoza. Na primjer: fruktoza, glukoza i galaktoza.

Pentoze i heksoze mogu postojati u dva oblika: cikličkom i ne-cikličkom. U necikličnom obliku, njihove molekularne strukture pokazuju dvije funkcionalne skupine: aldehidnu skupinu ili ketonsku skupinu.

Monosaharidi koji sadrže aldehidnu skupinu nazivaju se aldozama, a oni koji imaju ketonsku skupinu nazivaju se ketozama. Aldoze su reducirajući šećeri, dok su ketoze nereducirajući šećeri.

Međutim, u vodi pentoze i heksoze postoje uglavnom u cikličkom obliku, i upravo se u tom obliku kombiniraju u veće molekule saharida..

- disaharidi

Većina šećera u prirodi su disaharidi. One nastaju stvaranjem glikozidne veze između dva monosaharida, kroz reakciju kondenzacije koja oslobađa vodu. Taj proces stvaranja veze zahtijeva energiju za držanje dviju jedinica monosaharida.

Tri najvažnija disaharida su saharoza, laktoza i maltoza. Nastaju iz kondenzacije odgovarajućih monosaharida. Saharoza je ne-reducirajući šećer, dok su laktoza i maltoza reducirajući šećeri.

Disaharidi su topljivi u vodi, ali su vrlo velike biomolekule koje prelaze staničnu membranu difuzijom. Zbog toga se tijekom probave razgrađuju u tankom crijevu, tako da njihove temeljne komponente (tj. Monosaharidi) prelaze u krv iu druge stanice.

Monosaharidi se vrlo brzo koriste u stanicama. Međutim, ako stanica ne treba energiju odmah, može je pohraniti u obliku složenijih polimera. Tako se monosaharidi pretvaraju u disaharide reakcijama kondenzacije koje se pojavljuju u stanici.

- oligosaharidi

Oligosaharidi su intermedijarne molekule formirane od tri do devet jedinica jednostavnih šećera (monosaharidi). Nastaju djelomičnim raspadanjem složenijih ugljikohidrata (polisaharidi).

Većina prirodnih oligosaharida nalazi se u biljkama i, s izuzetkom maltotrioze, ljudi su neprobavljivi jer ljudsko tijelo nema potrebne enzime u tankom crijevu kako bi ih slomilo.

U debelom crijevu korisne bakterije mogu razgraditi oligosaharide fermentacijom; stoga se pretvaraju u hranjive tvari koje se mogu apsorbirati i koje daju određenu energiju. Određeni produkti razgradnje oligosaharida mogu povoljno djelovati na sluznicu debelog crijeva.

Primjeri oligosaharida uključuju rafinozu, trisaharid iz mahunarki i neke žitarice sastavljene od glukoze, fruktoze i galaktoze. Maltotriose, glukozni trisaharid, proizvodi se u nekim biljkama i u krvi određenih člankonožaca.

- polisaharide

Monosaharidi mogu proći niz reakcija kondenzacije, dodajući jednu jedinicu za drugom u lanac sve dok se ne formiraju vrlo velike molekule. To su polisaharidi.

Svojstva polisaharida ovise o nekoliko čimbenika njihove molekularne strukture: duljina, bočne grane, preklapanje i ako je lanac "ravan" ili "funky". Postoji nekoliko primjera polisaharida u prirodi.

Škrob se često proizvodi u biljkama kao način skladištenja energije i sastoji se od polimera α-glukoze. Ako je polimer razgranat, naziva se amilopektin, a ako nije razgranat, zove se amiloza.

Glikogen je polisaharid rezerve energije u životinja i sastoji se od amilopektina. Tako se škrob u biljkama razgrađuje u tijelu da bi proizveo glukozu, koja ulazi u stanicu i koristi se u metabolizmu. Glukoza koja se ne koristi polimerizira i formira glikogen, energetski spremnik.

lipidi

Lipidi su još jedna vrsta organskih biomolekula čija je glavna karakteristika da su hidrofobne (odbijaju vodu) i, prema tome, nisu topive u vodi. Ovisno o njihovoj strukturi, lipidi se mogu svrstati u 4 glavne skupine:

- trigliceridi

Trigliceridi nastaju molekulom glicerola vezanim za tri lanca masnih kiselina. Masna kiselina je linearna molekula koja na jednom kraju sadrži karboksilnu kiselinu, a zatim ugljikovodični lanac i metilnu skupinu na drugom kraju..

Ovisno o njihovoj strukturi, masne kiseline mogu biti zasićene ili nezasićene. Ako lanac ugljikovodika sadrži samo jednostruke veze, to je zasićena masna kiselina. Obrnuto, ako ovaj ugljikovodični lanac ima jednu ili više dvostrukih veza, masna kiselina je nezasićena.

U ovu kategoriju spadaju ulja i masti. Prvi su energetska zaliha biljaka, imaju insaturacije i tekuće su na sobnoj temperaturi. Nasuprot tome, masti su rezerve energije životinja, one su zasićene i čvrste molekule na sobnoj temperaturi.

fosfolipidi

Fosfolipidi su slični trigliceridima po tome što posjeduju molekulu glicerola vezanu za dvije masne kiseline. Razlika je u tome što fosfolipidi imaju fosfatnu skupinu u trećem ugljiku glicerola, umjesto druge molekule masne kiseline..

Ovi lipidi su vrlo važni zbog načina na koji mogu djelovati s vodom. Postojanjem fosfatne skupine na jednom kraju, molekula postaje hidrofilna (privlači vodu) u tom području. Međutim, ona ostaje hidrofobna u ostatku molekule.

Zbog njihove strukture, fosfolipidi imaju tendenciju da budu organizirani na takav način da su fosfatne skupine dostupne za interakciju s vodenim medijem, dok su hidrofobni lanci koje organiziraju iznutra daleko od vode. Stoga su fosfolipidi dio svih bioloških membrana.

- steroidni

Steroidi se sastoje od četiri spojena ugljična prstena, koja su spojena različitim funkcionalnim skupinama. Jedan od najvažnijih je kolesterol, bitan je za živa bića. To je prekursor nekih važnih hormona poput estrogena, testosterona i kortizona, među ostalima.

- voskovi

Voskovi su mala skupina lipida koji imaju zaštitnu funkciju. Nalaze se u lišću stabala, u perju ptica, u ušima nekih sisavaca i na mjestima koja moraju biti izolirana ili zaštićena od vanjskog okoliša..

Nukleinske kiseline

Nukleinske kiseline su glavne transportne molekule genetskih informacija u živim bićima. Njegova glavna funkcija je usmjeravanje procesa sinteze proteina, koji određuje naslijeđene karakteristike svakog živog bića. Sastoje se od atoma ugljika, vodika, kisika, dušika i fosfora.

Nukleinske kiseline su polimeri nastali ponavljanjem monomera, nazvanih nukleotidi. Svaki nukleotid se sastoji od aromatske baze koja sadrži dušik vezan za pentozni šećer (pet ugljika), koji je opet vezan za fosfatnu skupinu.

Dvije glavne klase nukleinskih kiselina su deoksiribonukleinska kiselina (DNA) i ribonukleinska kiselina (RNA). DNA je molekula koja sadrži sve informacije o vrsti, zbog čega je prisutna u svim živim bićima iu većini virusa.

RNA je genetski materijal određenih virusa, ali se nalazi iu svim živim stanicama. Tamo on igra važnu ulogu u određenim procesima, kao što je proizvodnja proteina.

Svaka nukleinska kiselina sadrži četiri od pet mogućih baza koje sadrže dušik: adenin (A), gvanin (G), citozin (C), timin (T) i uracil (U). DNA ima baze adenina, gvanina, citozina i timina, dok RNA ima isto što i timin, koji je zamijenjen uracilom u RNA..

- Deoksiribonukleinska kiselina (DNA)

Molekula DNA sastoji se od dva lanca nukleotida povezanih vezama zvanim fosfodiesterske veze. Svaki lanac ima strukturu u obliku spirale. Dvije spirale isprepliću se dajući dvostruku spiralu. Baze su unutar propelera, a fosfatne skupine izvana.

DNA se sastoji od glavnog lanca šećera dezoksiriboze vezanog za fosfat i četiri dušične baze: adenin, gvanin, citozin i timin. Osnovni parovi nastaju u dvolančanoj DNA: adenin se uvijek veže na timin (A-T) i gvanin na citozin (G-C).

Dvije spirale se drže zajedno tako da odgovaraju baze nukleotida vodikovim vezama. Struktura se ponekad opisuje kao ljestve gdje su lanci šećera i fosfata strane, a veze na bazi baze su prečke.

Ova struktura, zajedno s kemijskom stabilnošću molekule, čini DNK idealnim materijalom za prijenos genetske informacije. Kada se stanica dijeli, njezina se DNA kopira i prelazi iz jedne generacije stanica u sljedeću generaciju.

- Ribonukleinska kiselina (RNA)

RNA je polimer nukleinske kiseline čija struktura je formirana od jednog lanca nukleotida: adenina, citozina, gvanina i uracila. Kao i kod DNA, citozin se uvijek veže na gvanin (C-G), ali se adenin veže na uracil (A-U).

To je prvi posrednik u prijenosu genetskih informacija u stanicama. RNA je bitna za sintezu proteina, budući da se informacije sadržane u genetskom kodu obično prenose iz DNA u RNA, a od nje do proteina..

Neke RNA također imaju izravne funkcije u staničnom metabolizmu. RNA se dobiva kopiranjem osnovnog slijeda DNA segmenta nazvanog gena u dio jednolančane nukleinske kiseline. Ovaj proces, nazvan transkripcija, kataliziran je enzimom RNA polimeraza.

Postoji nekoliko različitih tipova RNA, uglavnom tri, prva je RNA, koja je kopirana izravno iz DNA transkripcijom. Drugi tip je prijenosna RNA, koja prenosi ispravne aminokiseline za sintezu proteina.

Konačno, druga klasa RNA je ribosomska RNA koja zajedno s nekim proteinima tvori ribosome, stanične organele odgovorne za sintezu svih proteina stanice..

protein

Proteini su velike, složene molekule koje obavljaju mnoge važne funkcije i obavljaju većinu posla u stanicama. Oni su neophodni za strukturu, funkciju i regulaciju živih bića. Sastoje se od atoma ugljika, vodika, kisika i dušika.

Proteini se sastoje od manjih jedinica nazvanih aminokiseline, koje su povezane peptidnim vezama i tvore duge lance. Aminokiseline su male organske molekule s vrlo specifičnim fizičko-kemijskim svojstvima, ima 20 različitih vrsta.

Aminokiselinska sekvenca određuje jedinstvenu trodimenzionalnu strukturu svakog proteina i njegovu specifičnu funkciju. U stvari, funkcije pojedinačnih proteina su jednako različite kao i njihove jedinstvene aminokiselinske sekvence, koje određuju interakcije koje generiraju kompleksne trodimenzionalne strukture.

Različite funkcije

Proteini mogu biti strukturne i pokretne komponente za stanicu, kao što je aktin. Drugi rade ubrzavanjem biokemijskih reakcija unutar stanice, kao što je DNA polimeraza, koja je enzim koji sintetizira DNA.

Postoje i drugi proteini čija je funkcija prenošenje važne poruke organizmu. Na primjer, neke vrste hormona kao što je hormon rasta prenose signale za koordinaciju bioloških procesa između različitih stanica, tkiva i organa.

Neki proteini vežu i prenose atome (ili male molekule) unutar stanica; Takav je slučaj feritina, koji je odgovoran za pohranjivanje željeza u nekim organizmima. Druga skupina važnih proteina su antitijela koja pripadaju imunološkom sustavu i odgovorna su za otkrivanje toksina i patogena.

Dakle, proteini su konačni proizvodi procesa dekodiranja genetske informacije koja počinje s staničnom DNA. Ova nevjerojatna raznolikost funkcija izvedena je iz iznenađujuće jednostavnog koda koji može odrediti nevjerojatno raznolik skup struktura.

reference

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. i Walter, P. (2014). Molekularna biologija stanice (6. izdanje). Znanost o Garlandu.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. i Strayer, L. (2015). biokemija (8. izdanje). W. H. Freeman i tvrtka.
3. Campbell, N. i Reece, J. (2005). biologija (2. izdanje) Pearson Education.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. i Martin, K. (2016). Molekularna stanična biologija (8. izdanje). W. H. Freeman i tvrtka.
5. Solomon, E., Berg, L. i Martin, D. (2004). biologija (7. izdanje) Cengage Learning.
6. Voet, D., Voet, J. i Pratt, C. (2016). Osnove biokemije: život na Molekularna razina (5. izd.). Wiley.