Karakteristike, funkcije, klasifikacija i primjeri anorganskih biomolekula



anorganske biomolekule oni čine široku skupinu molekularnih konfiguracija prisutnih u živim bićima. Po definiciji, osnovna struktura anorganskih molekula nije sastavljena od ugljikova skeleta ili povezanih ugljikovih atoma.

Međutim, to ne znači da anorganski spojevi moraju biti potpuno bez ugljika i biti uključeni u ovu veliku kategoriju, ali da ugljik ne smije biti glavni i najzastupljeniji atom molekule. Anorganski spojevi koji su dio živih bića su uglavnom voda i niz čvrstih ili otopljenih minerala.

Voda - najobilnija anorganska biomolekula u organizmima - ima niz karakteristika koje ga čine bitnim elementom za život, kao što je visoka točka vrenja, visoka dielektrična konstanta, sposobnost prigušivanja promjena temperature i pH, između drugi.

Ioni i plinovi, s druge strane, ograničeni su na vrlo specifične funkcije unutar organskih bića, kao što su živčani impuls, zgrušavanje krvi, osmotska regulacija, među ostalima. Osim toga, oni su važni kofaktori određenih enzima.

indeks

  • 1 Značajke
  • 2 Klasifikacija i funkcije
    • 2.1 - Voda
    • 2.2 -Gase
    • 2.3 -Ioni
  • 3 Razlike između organskih i anorganskih biomolekula
    • 3.1 Korištenje organskih i anorganskih pojmova u svakodnevnom životu
  • 4 Reference

značajke

Karakteristična značajka anorganskih molekula koje se nalaze u živoj tvari je odsutnost veza ugljik-vodik.

Ove biomolekule su relativno male i uključuju vodu, plinove i niz aniona i kationa koji aktivno sudjeluju u metabolizmu.

Klasifikacija i funkcije

Najvažnija anorganska molekula u živoj tvari je, bez sumnje, voda. Osim toga, prisutne su i druge anorganske komponente koje su klasificirane u plinove, anione i katione.

U plinovima imamo kisik, ugljični dioksid i dušik. U anionima se između ostalih nalaze i kloridi, fosfati, karbonati. I u kationima su natrij, kalij, amonij, kalcij, magnezij i drugi pozitivni ioni.

Zatim ćemo opisati svaku od ovih skupina, s njihovim najistaknutijim osobinama i njihovom funkcijom unutar živih bića.

-Voda

Voda je najobilnija anorganska komponenta u živim bićima. Opće je poznato da se život razvija u vodenom mediju. Iako postoje organizmi koji ne žive u vodenom tijelu, unutarnje okruženje tih pojedinaca je uglavnom voda. Živa bića su sastavljena između 60% i 90% vode.

Sastav vode u istom organizmu može varirati, ovisno o tipu ispitivane stanice. Na primjer, stanica u kosti ima u prosjeku 20% vode, dok moždana stanica lako može dostići 85%.

Voda je toliko važna jer se velika većina biokemijskih reakcija koje čine metabolizam pojedinaca odvijaju u vodenom mediju.

Na primjer, fotosinteza započinje razgradnjom komponenti vode djelovanjem svjetlosne energije. Stanično disanje rezultira proizvodnjom vode cijepanjem molekula glukoze kako bi se postigla ekstrakcija energije.

Drugi manje poznati metabolički putovi također uključuju proizvodnju vode. Sinteza aminokiselina ima vodu kao proizvod.

Svojstva vode

Voda ima niz karakteristika koje ga čine nezamjenjivim elementom na planeti Zemlji, dopuštajući prekrasan događaj života. Među tim svojstvima imamo:

Voda kao otapalo: strukturalno, voda se formira s dva atoma vodika vezana na atom kisika, dijeleći svoje elektrone preko polarne kovalentne veze. Dakle, ova molekula ima napunjene krajeve, jednu pozitivnu i jednu negativnu.

Zahvaljujući toj konformaciji, tvar se naziva polarni. Na taj način voda može otopiti supstance s istom polarnom tendencijom, budući da pozitivni dijelovi privlače negativnost molekule da se otopi i obratno. Molekule koje voda uspije otopiti nazivaju se hidrofilne.

Podsjetimo se da u kemiji imamo pravilo da "isto raspada isto". To znači da se polarne tvari otapaju isključivo u drugim supstancama koje su također polarne.

Na primjer, ionski spojevi, kao što su ugljikohidrati i kloridi, aminokiseline, plinovi i drugi spojevi s hidroksilnim skupinama, lako se otapaju u vodi.

Dielektrična konstanta: Visoka dielektrična konstanta vitalne tekućine također je faktor koji doprinosi otapanju anorganskih soli u dojkama. Dielektrična konstanta je faktor po kojem se dva naboja suprotnog znaka odvajaju od vakuuma.

Specifična toplina vode: ublažavanje nasilnih promjena temperature nezamjenjiva je karakteristika razvoja života. Zahvaljujući visokoj specifičnoj toplini vode, promjene temperature se stabiliziraju, stvarajući pogodnu životnu okolinu.

Visoka specifična toplina znači da stanica može primati značajne količine topline, a temperatura se ne povećava značajno.

kohezija: Kohezija je još jedna osobina koja sprječava nagle promjene temperature. Zahvaljujući suprotnim nabojima molekula vode, one se privlače, stvarajući takozvanu koheziju.

Kohezija omogućuje da se temperatura živih tvari ne povećava previše. Energija kalorija razbija vodikove veze između molekula, umjesto ubrzavanja pojedinih molekula.

PH kontrola: Osim reguliranja i održavanja konstantne temperature, voda je u stanju isto učiniti s pH. Postoje određene metaboličke reakcije koje zahtijevaju specifičan pH tako da se mogu provesti. Na isti način, enzimi također zahtijevaju specifičan pH za rad s maksimalnom učinkovitošću.

Regulacija pH dolazi zahvaljujući hidroksilnim skupinama (-OH) koje se koriste zajedno s vodikovim ionima (H+). Prvi se odnosi na stvaranje alkalnog medija, dok drugi doprinosi stvaranju kiselog medija.

Točka ključanja: Vrelište vode je 100 ° C. Ovo svojstvo omogućuje da voda postoji u tekućem stanju u širokom temperaturnom rasponu od 0 ° C do 100 ° C.

Visoka točka vrenja objašnjava se sposobnošću da se formiraju četiri vodikove veze po molekuli vode. Ova karakteristika također objašnjava visoke točke taljenja i toplinu isparavanja, ako ih usporedimo s drugim hidridima, kao što je NH3, HF ili H2S.

To omogućuje postojanje nekih ekstremofilnih organizama. Na primjer, postoje organizmi koji se razvijaju blizu 0 ° C i nazivaju se psychrofílos. Na isti način, termofilika se razvija u blizini 70 ili 80 ° C.

Varijacija gustoće: gustoća vode varira na vrlo specifičan način kada se mijenja temperatura okoliša. Led predstavlja otvorenu kristalnu mrežu, za razliku od vode u tekućem stanju koja predstavlja više slučajnu, čvršću i gušću molekularnu organizaciju.

Ovo svojstvo omogućuje da led lebdi u vodi, djeluje kao izraz izolator i dopušta stabilnost velikih oceanskih masa.

Da nije tako, led bi potonuo u dubinama mora, a život, kao što znamo, bio bi iznimno nevjerojatan događaj, kako bi se život mogao pojaviti u velikim masama leda.?

Ekološka uloga vode

Da bismo završili s temom vode, potrebno je napomenuti da vitalna tekućina ne samo da ima važnu ulogu u živim bićima, već i oblikuje okoliš u kojem žive.

Oceana je najveća rezervoar vode na Zemlji, na koju utječu temperature, što pogoduje procesima isparavanja. Ogromne količine vode su u stalnom ciklusu isparavanja i taloženja vode, stvarajući takozvani ciklus vode.

-plinovi

Ako usporedimo ekstenzivne funkcije vode u biološkim sustavima, uloga ostalih anorganskih molekula ograničena je samo na vrlo specifične uloge..

Općenito, plinovi prolaze kroz stanice u vodenim razrjeđenjima. Ponekad se koriste kao supstrati za kemijske reakcije, au drugim slučajevima oni su otpadni proizvod metaboličkog puta. Najrelevantniji su kisik, ugljični dioksid i dušik.

Kisik je konačni akceptor elektrona u transportnim lancima organizama s aerobnim disanjem. Također, ugljični dioksid je otpadni proizvod u životinja i supstrat za biljke (za fotosintetske procese).

-ioni

Kao i plinovi, uloga iona u živim organizmima čini se ograničena na vrlo specifične događaje, ali nužna za pravilno funkcioniranje pojedinca. Oni se klasificiraju ovisno o njihovom naboju u anionima, ionima s negativnim nabojem i kationima, ionima s pozitivnim nabojem.

Neki od njih su potrebni samo u vrlo malim količinama, kao što su metalne komponente enzima. Drugi su potrebni u većim količinama, kao što su natrijev klorid, kalij, magnezij, željezo, jod, između ostalih.

Ljudsko tijelo neprestano gubi te minerale, kroz urin, izmet i znoj. Te se komponente moraju ponovno unijeti u sustav putem hrane, uglavnom voća, povrća i mesa.

Ionske funkcije

kofaktora: ioni mogu djelovati kao kofaktori kemijskih reakcija. Klorin ion sudjeluje u hidrolizi škroba amilazama. Kalij i magnezij su neophodni ioni za funkcioniranje vrlo važnih enzima u metabolizmu.

Održavanje osmolarnosti: još jedna funkcija od velike važnosti je održavanje optimalnih osmotskih uvjeta za razvoj bioloških procesa.

Količina otopljenih metabolita mora se iznimno regulirati, jer ako taj sustav ne uspije, stanica može eksplodirati ili može izgubiti značajne količine vode.

Kod ljudi, na primjer, natrij i klor su važni elementi koji pridonose održavanju osmotske ravnoteže. Ti isti ioni također favoriziraju baznu ravnotežu kiselina.

Membranski potencijal: kod životinja, ioni aktivno sudjeluju u stvaranju membranskog potencijala u membrani ekscitabilnih stanica.

Električna svojstva membrana utječu na ključne događaje, kao što je sposobnost neurona da prenose informacije.

U tim slučajevima, membrana djeluje analogno električnom kondenzatoru, gdje se naboji akumuliraju i pohranjuju zahvaljujući elektrostatičkim interakcijama između kationa i aniona na obje strane membrane.

Asimetrična raspodjela iona u otopini na svakoj strani membrane rezultira električnim potencijalom - ovisno o propusnosti membrane za prisutne ione. Magnituda potencijala može se izračunati slijedeći Nernstovu jednadžbu ili Goldmanovu jednadžbu.

strukturna: neki ioni obavljaju strukturne funkcije. Na primjer, hidroksiapatit uvjetuje kristalnu mikrostrukturu kostiju. Kalcij i fosfor su, s druge strane, nužan element za stvaranje kostiju i zuba.

Ostale funkcije: konačno, ioni sudjeluju u heterogenim funkcijama kao što je zgrušavanje krvi (kalcijevim ionima), vid i kontrakcija mišića.

Razlike između organskih i anorganskih biomolekula

Oko 99% sastava živih bića uključuje samo četiri atoma: vodik, kisik, ugljik i dušik. Ovi atomi funkcioniraju kao komadići ili blokovi, koji se mogu rasporediti u širokom rasponu trodimenzionalnih konfiguracija, tvoreći molekule koje omogućuju život.

Dok su anorganski spojevi obično mali, jednostavni i nisu vrlo raznoliki, organski spojevi su obično izvanredniji i raznolikiji.

Uz to, složenost organskih biomolekula raste jer, osim ugljičnog skeleta, imaju i funkcionalne skupine koje određuju kemijske karakteristike..

Međutim, obje su jednako potrebne za optimalan razvoj živih bića.

Korištenje organskih i anorganskih pojmova u svakodnevnom životu

Sada kada opisujemo razliku između obiju vrsta biomolekula, potrebno je pojasniti da ove pojmove koristimo nejasno i neprecizno u svakodnevnom životu..

Kada voće i povrće označavamo kao "organski" - što je danas vrlo popularno - to ne znači da su ostali proizvodi "neorganski". Budući da je struktura tih jestivih elemenata ugljični skelet, definicija organskog je smatrana suvišnom.

U stvari, pojam organski proizlazi iz sposobnosti organizama da sintetiziraju navedene spojeve.

reference

  1. Audesirk, T., Audesirk, G., i Byers, B. E. (2003). Biologija: Život na Zemlji. Pearsonovo obrazovanje.
  2. Aracil, C. B., Rodriguez, M.P., Magraner, J.P., & Perez, R.S. (2011). Osnove biokemije. Sveučilište u Valenciji.
  3. Battaner Arias, E. (2014). Zbirka enzimologije. Izdanja Sveučilišta Salamanca.
  4. Berg, J. M., Stryer, L., i Tymoczko, J.L. (2007). biokemija. Preokrenuo sam.
  5. Devlin, T. M. (2004). Biokemija: udžbenik s kliničkom primjenom. Preokrenuo sam.
  6. Diaz, A.P. i Pena, A. (1988). biokemija. Uvodnik Limusa.
  7. Macarulla, J. M., i Goñi, F. M. (1994). Biokemija čovjeka: temeljni tečaj. Preokrenuo sam.
  8. Macarulla, J. M., & Goñi, F. M. (1993). Biomolekule: lekcije iz strukturne biokemije. Preokrenuo sam.
  9. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemija. Osnove medicine i znanosti o životu. Preokrenuo sam.
  10. Teijón, J. M. (2006). Osnove strukturne biokemije. Uvodnik Tébar.
  11. Monge-Nájera, J. (2002). Opća biologija. EUNED.