Karakteristike, funkcije, klasifikacija i primjeri organskih biomolekula



organske biomolekule Oni se nalaze u svim živim bićima i karakterizirani su strukturom baziranom na ugljikovom atomu. Ako ih usporedimo s anorganskim molekulama, organske molekule su mnogo složenije u smislu njihove strukture. Osim toga, oni su mnogo raznovrsniji.

Oni su klasificirani kao proteini, ugljikohidrati, lipidi i nukleinske kiseline. Njegove su funkcije vrlo različite. Proteini sudjeluju kao strukturni, funkcionalni i katalitički elementi. Ugljikohidrati također imaju strukturne funkcije i glavni su izvor energije za organska bića.

Lipidi su važne komponente bioloških membrana i drugih tvari, kao što su hormoni. Oni također rade kao elementi za pohranu energije. Konačno, nukleinske kiseline - DNA i RNA - sadrže sve potrebne informacije za razvoj i održavanje živih bića.

indeks

  • 1 Opće karakteristike
  • 2 Klasifikacija i funkcije
    • 2.1 - Proteini
    • 2.2 Ugljikohidrati
    • 2.3 -Lipidi
    • 2.4 - Nukleinske kiseline
  • 3 Primjeri
    • 3.1 Hemoglobin
    • 3.2 Celuloza
    • 3.3 Biološke membrane
  • 4 Reference

Opće karakteristike

Jedna od najvažnijih značajki organskih biomolekula je njihova svestranost kada je riječ o oblikovanju struktura. Ova ogromna raznolikost organskih varijanti koje mogu postojati je zbog povlaštene situacije koju osigurava atom ugljika, u središtu drugog razdoblja.

Ugljikov atom ima četiri elektrona na posljednjoj energetskoj razini. Zahvaljujući svojoj prosječnoj elektronegativnosti, sposobna je oblikovati veze s drugim ugljikovim atomima, formirajući lance različitog oblika i duljine, otvorene ili zatvorene, s jednostavnim, dvostrukim ili trostrukim vezama u svojoj unutrašnjosti..

Na isti način, prosječna elektronegativnost atoma ugljika omogućuje da se formiraju veze s atomima koji nisu ugljik, kao što su elektropozitivni (vodik) ili elektronegativni (kisik, dušik, sumpor, između ostalih).

Ovo svojstvo veze omogućuje utvrđivanje klasifikacije za ugljike u primarnom, sekundarnom, tercijarnom ili kvartarnom, ovisno o broju ugljika s kojim je vezan. Ovaj klasifikacijski sustav je neovisan o broju valencija koje su uključene u vezu.

Klasifikacija i funkcije

Organske molekule su podijeljene u četiri glavne skupine: proteini, ugljikohidrati, lipidi i nukleinske kiseline. Ovdje ćemo ih detaljno opisati:

-protein

Proteini čine skupinu organskih molekula bolje definiranih i karakteriziranih od strane biologa. Ovo široko znanje je, uglavnom, posljedica intrinzične lakoće koja postoji da bi bila izolirana i karakterizirana - u usporedbi s ostatkom tri organske molekule.

Proteini igraju niz ekstremno širokih bioloških uloga. Mogu poslužiti kao transportne, strukturne i čak katalitičke molekule. Ova posljednja skupina sastoji se od enzima.

Strukturni blokovi: aminokiseline

Strukturni blokovi proteina su aminokiseline. U prirodi nalazimo 20 vrsta aminokiselina, svaka sa svojim dobro definiranim fizikalno-kemijskim svojstvima.

Ove molekule su klasificirane kao alfa-amino kiseline, jer posjeduju primarnu amino skupinu i grupu karboksilne kiseline kao supstituent na istom ugljikovom atomu. Jedina iznimka od ovog pravila je aminokiselina prolin, koja je katalogizirana kao alfa-imino kiselina prisutnošću sekundarne amino skupine.

Da bi se formirali proteini, neophodno je da ti "blokovi" polimeriziraju, i to čine formiranjem peptidne veze. Stvaranje lanca proteina uključuje eliminaciju jedne molekule vode po peptidnoj vezi. Ova veza je predstavljena kao CO-NH.

Osim što su dio proteina, neke aminokiseline se smatraju energetskim metabolitima i mnoge od njih su esencijalne hranjive tvari.

Svojstva aminokiselina

Svaka aminokiselina ima svoju masu i prosječan izgled u proteinima. Dodatno, svaka ima pK vrijednost alfa-karboksilne kiseline, alfa-amino i bočne skupine..

Vrijednosti pK za skupine karboksilne kiseline nalaze se oko 2,2; dok alfa-amino skupine imaju vrijednosti pK blizu 9,4. Ova karakteristika dovodi do tipične strukturne karakteristike aminokiselina: pri fiziološkom pH obje su skupine u obliku iona.

Kada molekula nosi nabijene skupine suprotnih polariteta, nazivaju se dipolarni ioni ili zwitterioni. Prema tome, amino kiselina može djelovati kao kiselina ili kao baza.

Većina alfa-aminokiselina ima točke taljenja blizu 300 ° C. Lakše se otapaju u polarnim sredinama, u usporedbi s njihovom topljivošću u nepolarnim otapalima. Većina su vrlo topivi u vodi.

Struktura proteina

Da bi mogli odrediti funkciju određenog proteina, potrebno je odrediti njegovu strukturu, odnosno trodimenzionalnu vezu koja postoji između atoma koji čine dotični protein. Za proteine ​​su utvrđene četiri razine organizacije njihove strukture:

Primarna strukturaOna se odnosi na aminokiselinsku sekvencu koja formira protein, isključujući bilo koju konformaciju koju mogu uzeti njeni bočni lanci.

Sekundarna struktura: oblikuje se lokalnim prostornim rasporedom atoma skeleta. Ponovno, ne uzima se u obzir konformacija bočnih lanaca.

Tercijarna struktura: odnosi se na trodimenzionalnu strukturu cijelog proteina. Iako može biti teško uspostaviti jasnu podjelu između tercijarne i sekundarne strukture, definirane konformacije (kao što su prisutnost propelera, presavijenih listova i zavoja) koriste se za označavanje samo sekundarnih struktura.

Kvartarna struktura: odnosi se na one proteine ​​koji su formirani od nekoliko podjedinica. To jest, s dva ili više pojedinačnih polipeptidnih lanaca. Ove jedinice mogu djelovati kovalentnim silama ili disulfidnim vezama. Prostorni raspored podjedinica određuje kvartarnu strukturu.

-ugljikohidrati

Ugljikohidrati, ugljikohidrati ili saharidi (iz grčkih korijena sakcharón, što znači šećer) su najzastupljenija klasa organskih molekula na cijelom planetu Zemlji.

Njegova struktura može se izvesti iz naziva "ugljikohidrati", budući da su to molekule s formulom (C H2O)n, gdje je n je veći od 3.

Funkcije ugljikohidrata su različite. Jedan od glavnih je strukturnog tipa, osobito u biljkama. U biljnom carstvu, celuloza je njen glavni strukturni materijal, što odgovara 80% suhe težine tijela.

Druga važna funkcija je njezina energetska uloga. Polisaharidi, kao što su škrob i glikogen, predstavljaju važne izvore prehrambenih rezervi.

klasifikacija

Osnovne jedinice ugljikohidrata su monosaharidi ili jednostavni šećeri. To su derivati ​​linearnih aldehida lanca ili ketona i polihidričnih alkohola.

Razvrstavaju se prema kemijskoj prirodi njihove karbonilne skupine u aldozama i ketozama. Također se klasificiraju prema broju ugljika.

Monosaharidi su grupirani tako da tvore oligosaharide, koji se često susreću s drugim tipovima organskih molekula kao što su proteini i lipidi. Oni su klasificirani u homopolisaharide ili heteropolisaharide, ovisno o tome jesu li sastavljeni od istih monosaharida (prvi slučaj) ili su različiti.

Osim toga, oni su također klasificirani prema prirodi monosaharida koji ih čini. Polimeri glukoze se nazivaju glukani, oni koje formira galaktoza nazivaju se galaktani, i tako dalje.

Polisaharidi imaju posebnost formiranja linearnih i razgranatih lanaca, budući da se glikozidne veze mogu formirati s bilo kojom od hidroksilnih skupina koje se nalaze u monosaharidu..

Kada je povezan veći broj monosaharidnih jedinica, govorimo o polisaharidima.

-lipidi

Lipidi (od grčkog lipos, što znači masti) su organske molekule netopljive u vodi i topljive u anorganskim otapalima, kao što je kloroform. To su masti, ulja, vitamini, hormoni i biološke membrane.

klasifikacija

Masne kiseline: oni su karboksilne kiseline s lancima formiranim od ugljikovodika znatne duljine. Fiziološki, rijetko ih je naći slobodne, jer su u većini slučajeva esterificirane.

Kod životinja i biljaka često ih nalazimo u nezasićenom obliku (tvoreći dvostruke veze između ugljika) i polinezasićene (s dvije ili više dvostrukih veza)..

triacilglicerola: Također se nazivaju trigliceridi ili neutralne masne kiseline, oni čine većinu masti i ulja prisutnih u životinjama i biljkama. Njegova glavna funkcija je skladištenje energije u životinjama. To su specijalizirane stanice za pohranu.

Razvrstavaju se prema identitetu i položaju ostataka masnih kiselina. Općenito, biljna ulja su tekuća na sobnoj temperaturi i bogatija su ostacima masnih kiselina s dvostrukim i trostrukim vezama između njihovih ugljika.

Nasuprot tome, životinjske masti su krute na sobnoj temperaturi, a broj nezasićenih ugljika je nizak.

glicerofosfolípidos: također poznati kao fosfogliceridi, glavne su komponente lipidnih membrana.

Glicerofosfolipidi imaju "rep" s nepolarnim ili hidrofobnim karakteristikama, te polarnu ili hidrofilnu "glavu". Ove strukture su grupirane u dvosloj, s repovima koji su okrenuti prema unutra, da bi formirali membrane. U njima je ugrađen niz proteina.

sfingolipidi: to su lipidi koji se nalaze u vrlo malim količinama. Oni su također dio membrana i derivati ​​su sfingozina, dihidrosfingosina i njihovih homologa.

holesterol: kod životinja ona je dominantna komponenta membrana, koja mijenja njegova svojstva, kao što je njezina fluidnost. Također se nalazi u membranama staničnih organela. To je važan prekursor steroidnih hormona, vezanih uz seksualni razvoj.

-Nukleinske kiseline

Nukleinske kiseline su DNA i različite vrste RNA koje postoje. DNA je odgovorna za pohranu svih genetskih informacija, koje omogućuju razvoj, rast i održavanje živih organizama.

RNA, s druge strane, sudjeluje u prolasku genetske informacije kodirane u DNA na molekule proteina. Klasično se razlikuju tri vrste RNA: glasnik, prijenos i ribosomal. Međutim, postoji niz malih RNA koje imaju regulatorne funkcije.

Strukturni blokovi: nukleotidi

Strukturni blokovi nukleinskih kiselina, DNA i RNA, su nukleotidi. Kemijski, to su pentozni fosfatni esteri, u kojima je dušikova baza vezana na prvi ugljik. Možemo razlikovati ribonukleotide i deoksiribonukleotide.

Ove molekule su ravne, aromatske i heterocikličke. Kada je fosfatna skupina odsutna, nukleotid se preimenuje u nukleozid.

Uz njihovu ulogu kao monomera u nukleinskim kiselinama, te molekule su biološki sveprisutne i sudjeluju u značajnom broju procesa.

Nukleozidni trifosfati su proizvodi bogati energijom, kao što je ATP, i koriste se kao energetska valuta staničnih reakcija. Oni su važna komponenta NAD koenzima+, NADP+, FMN, FAD i koenzim A. Konačno, oni su regulatorni elementi različitih metaboličkih putova.

Primjeri

Postoji beskonačnost primjera organskih molekula. Zatim će se raspravljati o najistaknutijim i proučavanim biokemičarima:

hemoglobin

Hemoglobin, crveni pigment u krvi, jedan je od klasičnih primjera proteina. Zahvaljujući širokoj difuziji i lakoj izolaciji, proteini su proučavani još od antike.

To je protein formiran s četiri podjedinice, tako da ulazi u klasifikaciju tetramernih, s dvije alfa jedinice i dvije beta. Podjedinice hemoglobina povezane su s malim proteinom odgovornim za unos kisika u mišiće: mioglobin.

Heme skupina je derivat porfirina. To karakterizira hemoglobin i ista je skupina koja se nalazi u citokromima. Heme grupa je odgovorna za karakterističnu crvenu boju krvi i fizička je regija u kojoj se svaki globin monomer veže s kisikom.

Glavna funkcija ovog proteina je prijenos kisika iz organa odgovornog za razmjenu plina - nazvati pluća, škrge ili kožu - u kapilare, da bi se koristio u disanju.

celuloza

Celuloza je linearni polimer sastavljen od podjedinica D-glukoze, povezane vezama tipa beta 1,4. Kao i većina polisaharida, oni nemaju ograničenu maksimalnu veličinu. Međutim, u prosjeku predstavljaju oko 15.000 ostataka glukoze.

To je komponenta staničnih stijenki biljaka. Zahvaljujući celulozi, one su krute i omogućuju da se nose s osmotskim stresom. Isto tako, u većim biljkama, kao što su stabla, celuloza daje podršku i stabilnost.

Iako se pretežno odnosi na povrće, neke životinje koje se nazivaju tunicama imaju u svojoj strukturi celulozu.

Procjenjuje se da prosječno 1015 kilograma celuloze sintetiziraju se - i degradiraju - godišnje.

Biološke membrane

Biološke membrane se sastoje uglavnom od dvije biomolekule, lipida i proteina. Prostorna konformacija lipida je u obliku dvosloja, pri čemu hidrofobni repovi upućuju na unutrašnjost, a hidrofilne glave na vanjski dio..

Membrana je dinamična cjelina, a njezine komponente doživljavaju česte pokrete.

reference

  1. Aracil, C. B., Rodriguez, M.P., Magraner, J.P., & Perez, R.S. (2011). Osnove biokemije. Sveučilište u Valenciji.
  2. Battaner Arias, E. (2014). Zbirka enzimologije. Izdanja Sveučilišta Salamanca.
  3. Berg, J. M., Stryer, L., i Tymoczko, J.L. (2007). biokemija. Preokrenuo sam.
  4. Devlin, T. M. (2004). Biokemija: udžbenik s kliničkom primjenom. Preokrenuo sam.
  5. Diaz, A.P. i Pena, A. (1988). biokemija. Uvodnik Limusa.
  6. Macarulla, J. M., i Goñi, F. M. (1994). Biokemija čovjeka: temeljni tečaj. Preokrenuo sam.
  7. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemija. Osnove medicine i znanosti o životu. Preokrenuo sam.
  8. Teijón, J. M. (2006). Osnove strukturne biokemije. Uvodnik Tébar.