Uorganiske biomolekylers egenskaber, funktioner, klassificering og eksempler

den uorganiske biomolekyler de udgør en bred gruppe af molekylære konfigurationer til stede i levende væsener. Ved definition er den grundlæggende struktur af uorganiske molekyler ikke sammensat af et carbonskelet eller koblede carbonatomer.

Dette betyder imidlertid ikke, at de uorganiske forbindelser skal være fuldstændigt kulstoffrie for at kunne indgå i denne store kategori, men at carbonet ikke må være det vigtigste og mest forekommende atom i molekylet. De uorganiske forbindelser, der er en del af levende væsener, er hovedsageligt vand og en række faste eller opløsningsmineraler.

Vand - den mest rigelige uorganiske biomolekyle i organismer - har en række egenskaber, der gør det til et væsentligt element for livet, såsom et højt kogepunkt, høj dielektrisk konstant, evne til at dæmpe ændringer i temperatur og pH mellem andre.

Ioner og gasser er derimod begrænset til meget specifikke funktioner inden for organiske væsener, såsom nervøsimpuls, blodkoagulering, osmotisk regulering, blandt andre. Derudover er de vigtige cofaktorer for visse enzymer.

indeks

• 1 kendetegn
• 2 Klassificering og funktioner
  • 2.1 - Vand
  • 2,2-gasser
  • 2,3 -Ioner
• 3 Forskelle mellem organiske og uorganiske biomolekyler
  • 3.1 Anvendelse af organiske og uorganiske termer i hverdagen
• 4 referencer

funktioner

Det karakteristiske træk ved de uorganiske molekyler, der findes i levende stof, er fraværet af carbon-hydrogenbindinger.

Disse biomolekyler er forholdsvis små og omfatter vand, gasser og en række anioner og kationer, der deltager aktivt i stofskiftet.

Klassificering og funktioner

Det mest relevante uorganiske molekyle i levende materiale er uden tvivl vand. Derudover er andre uorganiske komponenter til stede og klassificeres i gasser, anioner og kationer.

Inden for gasser har vi ilt, kuldioxid og nitrogen. I anioner er blandt andet chlorider, phosphater, carbonater. Og i kationerne er natrium, kalium, ammonium, calcium, magnesium og andre positive ioner.

Dernæst vil vi beskrive hver af disse grupper med deres mest fremragende egenskaber og deres funktion inden for levende væsener.

-Vandet

Vand er den mest rigelige uorganiske komponent i levende væsener. Det er almindeligt kendt, at livet udvikler sig i et vandigt medium. Selv om der er organismer, der ikke lever i en vandkrop, er disse menneskers indre miljø mest vand. Levende væsener er sammensat mellem 60% og 90% vand.

Sammensætningen af ​​vand i den samme organisme kan variere afhængigt af den undersøgte type celle. For eksempel har en celle i en knogle i gennemsnit 20% vand, mens en hjernecelle let kan nå 85%.

Vand er så vigtigt, fordi langt størstedelen af ​​de biokemiske reaktioner, der udgør individets metabolisme, finder sted i et vandigt medium.

For eksempel begynder fotosyntese med nedbrydning af vandkomponenter ved hjælp af lysenergi. Cellulær respiration resulterer i produktion af vand ved at spalte glukosemolekyler for at opnå energiekstraktion.

Andre mindre kendte metaboliske veje involverer også produktion af vand. Syntesen af ​​aminosyrer har vand som et produkt.

Egenskaber af vand

Vand har en række egenskaber, der gør det til et uerstatteligt element på planetens jord, hvilket tillader den vidunderlige begivenhed af livet. Blandt disse egenskaber har vi:

Vand som opløsningsmiddel: strukturelt dannes vand med to hydrogenatomer bundet til et oxygenatom og deler deres elektroner gennem en polær kovalent binding. Således har dette molekyle ladede ender, en positiv og en negativ.

Takket være denne konformation kaldes stoffet polær. På denne måde kan vand opløse stoffer med samme polære tendens, da de positive dele tiltrækker negative molekyler, der skal opløses, og omvendt. De molekyler, som vandet formår at opløse, kaldes hydrofile.

Husk at i kemi har vi reglen om, at "det samme opløses det samme". Det betyder, at de polære stoffer opløses udelukkende i andre stoffer, der også er polære.

For eksempel lykkes ioniske forbindelser, såsom kulhydrater og chlorider, aminosyrer, gasser og andre forbindelser med hydroxylgrupper at opløse let i vand.

Dielektrisk konstant: Den livlige væskes høje dielektriske konstant er også en faktor, der bidrager til at opløse uorganiske salte i brystet. Den dielektriske konstant er den faktor, hvormed to ladninger af modsatte tegn adskilles fra vakuumet.

Specifik vandvarme: at dæmpe de voldelige ændringer i temperaturen er et uundværligt kendetegn for livets udvikling. Takket være den høje specifikke varme i vandet stabiliserer temperaturændringerne, hvilket skaber et passende miljø for livet.

En høj specifik varme betyder, at en celle kan modtage betydelige mængder varme, og temperaturen stiger ikke signifikant.

samhørighed: Samhørighed er en anden ejendom, der forhindrer pludselige temperaturændringer. Takket være de modsatte ladninger af vandmolekyler tiltrækker de hinanden og skaber det, der kaldes samhørighed.

Samhørighed tillader levematerialets temperatur ikke at øge for meget. Den kaloriske energi bryder hydrogenbindingerne mellem molekylerne, i stedet for at accelerere de enkelte molekyler.

PH kontrol: Ud over at regulere og opretholde konstant temperatur kan vand gøre det samme med pH. Der er visse metaboliske reaktioner, som kræver en bestemt pH, så de kan udføres. På samme måde kræver enzymer også specifik pH for at arbejde med maksimal effektivitet.

Regulering af pH forekommer takket være hydroxylgrupper (-OH), der anvendes sammen med hydrogenioner (H⁺). Den første er relateret til dannelsen af ​​et alkalisk medium, medens det andet bidrager til dannelsen af ​​et surt medium.

Kogepunkt: Kogepunktet for vand er 100 ° C. Denne egenskab tillader vand at eksistere i en flydende tilstand i et bredt temperaturområde fra 0 ° C til 100 ° C.

Højkogepunktet forklares ved evnen til at danne fire hydrogenbindinger pr. Molekyle vand. Denne egenskab forklarer også højtsmeltningspunkterne og fordampningsvarmen, hvis vi sammenligner dem med andre hydrider, såsom NH₃, HF eller H₂S.

Dette tillader eksistensen af ​​nogle ekstremofile organismer. For eksempel er der organismer der udvikler sig tæt på 0 ° C og kaldes psychrofílos. På samme måde udvikler termofilik nær 70 eller 80 ° C.

Variation af densiteten: vandets tæthed varierer meget på en særlig måde, når temperaturen ændres i miljøet. Isen præsenterer et åbent krystallinsk netværk, i modsætning til vandet i flydende tilstand præsenterer en mere tilfældig, tættere og tættere molekylær organisation.

Denne egenskab tillader isen at flyde i vandet, fungere som en termisk isolator og tillade stabiliteten af ​​de store havmasser.

Hvis dette ikke var tilfældet, ville isen blive nedsænket i havets dybder, og livet, som vi ved det, ville være en yderst usandsynlig begivenhed, hvordan kunne livet opstå i store ismasser?

Økologisk rolle vand

For at afslutte med temaet vand er det nødvendigt at nævne, at den vitale væske ikke kun har en relevant rolle inden for levende væsener, det skaber også miljøet, hvor de bor.

Havet er det største vandreservoir på Jorden, som påvirkes af temperaturer, der favoriserer fordampningsprocesser. Enorme mængder vand er i en konstant inddampningscyklus og udfældning af vand, hvilket skaber det såkaldte vandcyklus.

-gasser

Hvis vi sammenligner de omfattende funktioner i vand i biologiske systemer, er resten af ​​de uorganiske molekylers rolle begrænset til meget specifikke roller.

I almindelighed passerer gassen gennem cellerne i vandige fortyndinger. Sommetider bruges de som substrater for kemiske reaktioner, og i andre tilfælde er de affaldsprodukter fra den metaboliske vej. De mest relevante er ilt, kuldioxid og nitrogen.

Oxygen er den endelige elektronacceptor i transportkæderne af organismer med aerob åndedræt. Kuldioxid er også et affaldsprodukt i dyr og et substrat til planter (til fotosyntetiske processer).

-ioner

Ligesom gasser forekommer ionernes rolle i levende organismer begrænset til meget specifikke begivenheder, men er afgørende for, at et individ kan fungere korrekt. De klassificeres afhængigt af deres ladning i anioner, ioner med negative ladninger og kationer, ioner med positive ladninger.

Nogle af disse kræves kun i meget små mængder, såsom metalkomponenterne i enzymerne. Andre er nødvendige i højere mængder, såsom blandt andet natriumchlorid, kalium, magnesium, jern, jod.

Menneskekroppen taber konstant disse mineraler gennem urin, afføring og sved. Disse komponenter skal genoptages i systemet via mad, hovedsagelig frugter, grøntsager og kød.

Ion funktioner

cofaktorer: ionerne kan fungere som kofaktorer for kemiske reaktioner. Klorionen deltager i hydrolysen af ​​stivelse ved amylaserne. Kalium og magnesium er uundværlige ioner for funktionen af ​​meget vigtige enzymer i metabolismen.

Vedligeholdelse af osmolaritet: En anden funktion af stor betydning er vedligeholdelsen af ​​optimale osmotiske betingelser for udvikling af biologiske processer.

Mængden af ​​opløste metabolitter skal undtagelsesvis reguleres, fordi hvis dette system fejler, kan cellen eksplodere eller kunne miste betydelige mængder vand.

Hos mennesker er for eksempel natrium og chlor vigtige elementer, som bidrager til opretholdelsen af ​​osmotisk balance. Disse samme ioner favoriserer også sur basebalance.

Membranpotentiale: I dyr deltager ioner aktivt i dannelsen af ​​membranpotentialet i membranen af ​​excitable celler.

De elektriske egenskaber af membranerne påvirker vigtige hændelser, såsom neurons evne til at transmittere information.

I disse tilfælde virker membranen analogt til en elektrisk kondensator, hvor ladningerne akkumuleres og opbevares takket være de elektrostatiske interaktioner mellem kationerne og anionerne på begge sider af membranen.

Den asymmetriske fordeling af ionerne i opløsningen på hver af membranens sider resulterer i et elektrisk potentiale - afhængigt af membranens permeabilitet til de tilstedeværende ioner. Potentialets størrelse kan beregnes ved at følge Nernst-ligningen eller Goldman-ligningen.

strukturelle: nogle ioner udfører strukturelle funktioner. For eksempel betingelser hydroxyapatit den krystallinske mikrostruktur af knogler. Kalk og fosfor er derimod et nødvendigt element til dannelse af knogler og tænder.

Andre funktioner: Endelig deltager ionerne i funktioner som heterogene som blodkoagulering (ved calciumioner), syn og muskelsammentrækning.

Forskelle mellem organiske og uorganiske biomolekyler

Ca. 99% af levende væsens sammensætning omfatter kun fire atomer: hydrogen, oxygen, kulstof og nitrogen. Disse atomer fungerer som stykker eller blokke, som kan arrangeres i en lang række tredimensionelle konfigurationer, der danner de molekyler, der tillader livet.

Mens uorganiske forbindelser har en tendens til at være små, enkle og ikke meget forskellige, har organiske forbindelser tendens til at være mere bemærkelsesværdige og varierede.

Derudover øges kompleksiteten af ​​organiske biomolekyler, fordi de ud over kulstofskeletet har funktionelle grupper, som bestemmer de kemiske egenskaber.

Men begge er lige så nødvendige for den optimale udvikling af levende væsener.

Anvendelse af organiske og uorganiske termer i hverdagen

Nu hvor vi beskriver forskellen mellem begge typer biomolekyler, er det nødvendigt at præcisere, at vi bruger disse begreber vagt og upræcist i hverdagen.

Når vi betegner frugt og grøntsager som "organisk" - hvilket er meget populært i dag - betyder det ikke, at resten af ​​produkterne er "uorganiske". Da strukturen af ​​disse spiselige elementer er et kulstofskelet, anses definitionen af ​​organisk som overflødig.

Faktisk opstår ordet organisk fra organismers evne til at syntetisere de nævnte forbindelser.

referencer

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2003). Biologi: Livet på jorden. Pearson uddannelse.
2. Aracil, C. B., Rodriguez, M.P., Magraner, J.P., & Perez, R. S. (2011). Grundlag for biokemi. University of Valencia.
3. Battaner Arias, E. (2014). Enzymologi kompendium. University of Salamanca udgaver.
4. Berg, J. M., Stryer, L., & Tymoczko, J. L. (2007). biokemi. Jeg vendte om.
5. Devlin, T. M. (2004). Biokemi: lærebog med kliniske anvendelser. Jeg vendte om.
6. Diaz, A. P., & Pena, A. (1988). biokemi. Editorial Limusa.
7. Macarulla, J. M., & Goñi, F. M. (1994). Human biokemi: grundkursus. Jeg vendte om.
8. Macarulla, J. M., & Goñi, F. M. (1993). Biomolekyler: lektioner i strukturel biokemi. Jeg vendte om.
9. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemi. Grundlag for medicin og biovidenskab. Jeg vendte om.
10. Teijón, J. M. (2006). Grundlag for strukturel biokemi. Editorial Tébar.
11. Monge-Nájera, J. (2002). Generel biologi. EUNED.