Organiske biomolekylers egenskaber, funktioner, klassificering og eksempler

den organiske biomolekyler De findes i alle levende væsener og er karakteriseret ved at have en struktur baseret på carbonatomet. Hvis vi sammenligner dem med uorganiske molekyler, er organiske molekyler meget mere komplekse hvad angår deres struktur. Derudover er de meget mere varierede.

De er klassificeret som proteiner, kulhydrater, lipider og nukleinsyrer. Dens funktioner er meget varierede. Proteiner deltager som strukturelle, funktionelle og katalytiske elementer. Kulhydrater har også strukturelle funktioner og er den vigtigste energikilde for organiske væsener.

Lipider er vigtige komponenter i biologiske membraner og andre stoffer, såsom hormoner. De arbejder også som energilagringselementer. Endelig indeholder nukleinsyrer - DNA og RNA - alle de nødvendige oplysninger til udvikling og vedligeholdelse af levende væsener.

indeks

• 1 Generelle egenskaber
• 2 Klassificering og funktioner
  • 2.1-Proteiner
  • 2.2 -Carbohydrater
  • 2.3 -Lipider
  • 2.4 - Nukleinsyrer
• 3 eksempler
  • 3.1 Hemoglobin
  • 3.2 cellulose
  • 3.3 Biologiske membraner
• 4 referencer

Generelle egenskaber

Et af de mest relevante egenskaber ved organiske biomolekyler er deres alsidighed, når det kommer til at danne strukturer. Denne enorme mangfoldighed af organiske varianter, der kan eksistere, skyldes den privilegerede situation, der tilvejebringes af carbonatomet, i midten af ​​den anden periode.

Kulstofet har fire elektroner i det sidste energiniveau. Takket være dens gennemsnitlige elektronegativitet, er stand til at danne bindinger med andre atomer, der danner kæder og længde forskelligt, åben eller lukket, med enkeltbindinger, dobbelt eller tredobbelt inde.

Tilsvarende kan den gennemsnitlige elektronegativitet carbonatom danne bindinger med andre atomer forskellig carbon som elektropositiv (hydrogen) eller elektronegative (oxygen, nitrogen, svovl, etc.).

Denne linkegenskab gør det muligt at fastlægge en klassificering for carbonerne i primær, sekundær, tertiær eller kvaternær afhængig af antallet af carbon, som det er forbundet med. Dette klassifikationssystem er uafhængigt af antallet af valenser involveret i linket.

Klassificering og funktioner

Organiske molekyler er klassificeret i fire hovedgrupper: proteiner, kulhydrater, lipider og nukleinsyrer. Her vil vi beskrive dem i detaljer:

-protein

Proteinerne udgør gruppen af ​​organiske molekyler, der er bedre defineret og karakteriseret af biologerne. Denne brede viden skyldes hovedsagelig den iboende lethed, der eksisterer for at være isoleret og karakteriseret - sammenlignet med resten af ​​de tre organiske molekyler.

Proteiner spiller en række ekstremt brede biologiske roller. De kan tjene som transport-, strukturelle og endog katalytiske molekyler. Denne sidste gruppe består af enzymer.

Strukturelle blokke: aminosyrer

De strukturelle blokke af proteiner er aminosyrer. I naturen finder vi 20 typer af aminosyrer, hver med sine veldefinerede fysisk-kemiske egenskaber.

Disse molekyler klassificeres som alfa-aminosyrer, fordi de har en primær aminogruppe og en carboxylsyregruppe som en substituent på det samme carbonatom. Den eneste undtagelse til denne regel er aminosyren prolinen, som er katalogiseret som en alfa-iminosyre ved tilstedeværelsen af ​​en sekundær aminogruppe.

For at danne proteiner er det nødvendigt, at disse "blokke" polymeriserer, og de gør det ved at danne en peptidbinding. Dannelsen af ​​en proteinkæde involverer eliminering af et molekyle vand pr. Peptidbinding. Dette link er repræsenteret som CO-NH.

Ud over at være en del af proteiner betragtes nogle aminosyrer som energimetabolitter, og mange af dem er essentielle næringsstoffer.

Egenskaber af aminosyrer

Hver aminosyre har sin masse og dens gennemsnitlige udseende i proteiner. Derudover har hver en pK-værdi af alfa-carboxylsyre, a-amino og sidegruppen..

PK-værdierne af carboxylsyregrupperne er placeret omkring 2,2; mens alfa-aminogrupper har pK-værdier tæt på 9,4. Denne egenskab fører til en typisk strukturel karakteristik af aminosyrer: ved fysiologisk pH er begge grupper i form af en ion.

Når et molekyle bærer ladede grupper af modsatte polariteter, kaldes de dipolære ioner eller zwitterioner. Derfor kan en aminosyre virke som en syre eller som en base.

De fleste alfa-aminosyrer har smeltepunkter tæt på 300 ° C. De opløses lettere i polære miljøer sammenlignet med deres opløselighed i ikke-polære opløsningsmidler. De fleste er ret opløselige i vand.

Struktur af proteiner

For at kunne specificere funktionen af ​​et bestemt protein er det nødvendigt at bestemme dets struktur, det vil sige det tredimensionale forhold, der eksisterer mellem de atomer, der udgør det pågældende protein. For proteiner er fire niveauer af organisering af deres struktur blevet bestemt:

Primær struktur: det refererer til aminosyresekvensen, der danner proteinet, eksklusive enhver konformation, som dets sidekæder kan tage.

Sekundær struktur: er dannet af det lokale rumlige arrangement af skeletets atomer. Igen tages der ikke hensyn til konvertering af sidekæderne.

Tertiær struktur: det refererer til den tredimensionelle struktur af hele proteinet. Selv om kunne være vanskeligt at etablere en klar opdeling mellem den tertiære og sekundære struktur, definerede konformationer (som tilstedeværelsen af ​​helixer, plisserede plader og vindinger) anvendes udelukkende til at udpege de sekundære strukturer.

Kvartær struktur: gælder for de proteiner, der dannes af flere underenheder. Det vil sige ved to eller flere individuelle polypeptidkæder. Disse enheder kan interagere ved hjælp af kovalente kræfter eller ved disulfidbindinger. Den rumlige opstilling af underenhederne bestemmer den kvaternære struktur.

-kulhydrater

Kulhydrater, kulhydrater eller saccharider (fra græske rødder sakcharón, hvilket betyder sukker) er den mest rigelige klasse af organiske molekyler på hele planeten jorden.

Dens struktur kan udledes af navnet "kulhydrater", da de er molekyler med formel (C H₂O)_n, hvor n er større end 3.

Funktionerne af kulhydrater er varierede. En af de vigtigste er af den strukturelle type, især i planter. I planteriget er cellulose det vigtigste strukturelle materiale, hvilket svarer til 80% af kroppens tørvægt.

En anden vigtig funktion er dens energiske rolle. Polysaccharider, såsom stivelse og glykogen, udgør vigtige kilder til næringsreserver.

klassifikation

De basale enheder af kulhydrater er monosaccharider eller simple sukkerarter. Disse er derivater af lineære kædealdehyder eller ketoner og flerværdige alkoholer.

De er klassificeret i henhold til deres carbonylgruppes kemiske natur i aldoser og ketoser. De klassificeres også efter antallet af kulsyre.

Monosaccharider grupperes til dannelse af oligosaccharider, som ofte findes i forbindelse med andre typer af organiske molekyler, såsom proteiner og lipider. Disse klassificeres i homopolysaccharider eller heteropolysaccharider afhængigt af om de er sammensat af de samme monosaccharider (det første tilfælde) eller er forskellige.

Desuden er de også klassificeret efter arten af ​​monosaccharidet, der komposerer dem. Polymererne af glucose kaldes glucaner, de dannet af galactose kaldes galactaner osv.

Polysaccharider har den særegenhed at være lige og forgrenede kæder, som glycosidbindingerne kan dannes med enhver af hydroxylgrupperne til stede i monosaccharidet.

Når et større antal monosaccharid enheder er forbundet, taler vi om polysaccharider.

-lipider

Lipider (fra græsk lipos, hvilket betyder fedt) er organiske molekyler uopløselige i vand og opløselige i uorganiske opløsningsmidler, såsom chloroform. Disse udgør fedtstoffer, olier, vitaminer, hormoner og biologiske membraner.

klassifikation

Fedtsyrer: de er carboxylsyrer med kæder dannet af carbonhydrider af betydelig længde. Fysiologisk er det sjældent at finde dem fri, da de i de fleste tilfælde er esterificeret.

I dyr og planter finder vi dem ofte i deres umættede form (danner dobbeltbindinger mellem carbonerne) og flerumættede (med to eller flere dobbeltbindinger).

triacylglyceroler: Også kaldet triglycerider eller neutrale fedtsyrer, de udgør størstedelen af ​​fedtstoffer og olier til stede i dyr og planter. Hovedfunktionen er at opbevare energi hos dyr. Disse har specialiserede celler til opbevaring.

De klassificeres efter fedtsyreresternes identitet og placering. Vegetabilske olier er generelt flydende ved stuetemperatur og er rigere i fedtsyrerester med dobbelt og tredobbelt bindinger mellem deres carbonatomer.

I modsætning hertil er animalske fedtstoffer faste ved stuetemperatur, og antallet af umættede carbonhydrider er lavt.

glicerofosfolípidos: også kendt som phosphoglycerider, er hovedkomponenterne af lipidmembraner.

Glycerophospholipider har en "hale" med apolære eller hydrofobe egenskaber, og et polært eller hydrofilt "hoved". Disse strukturer er grupperet i et dobbeltlag, med halerne pegende indad, for at danne membranerne. I disse er en række proteiner indlejret.

sphingolipider: de er lipider, der findes i meget lave mængder. De er også en del af membranerne og er derivater af sphingosin, dihydrosphingosin og deres homologer.

kolesterol: hos dyr er det en overvejende komponent af membraner, som modificerer dets egenskaber, såsom dets flydende egenskaber. Det er også placeret i membraner af cellulære organeller. Det er en vigtig forløber for steroidhormoner, der er relateret til seksuel udvikling.

-Nukleinsyrer

Nukleinsyrer er DNA og de forskellige typer af RNA, der findes. DNA er ansvarlig for opbevaring af al genetisk information, som tillader udvikling, vækst og vedligeholdelse af levende organismer.

RNA på den anden side deltager i gennemgangen af ​​genetisk information kodet i DNA til proteinmolekyler. Klassisk er der tre forskellige typer af RNA: messenger, transfer og ribosomal. Der er dog en række små RNA'er, der har regulerende funktioner.

Strukturelle blokke: nukleotider

De strukturelle blokke af nucleinsyrerne, DNA og RNA er nukleotiderne. Kemisk er de pentosephosphatestere, hvori en nitrogenholdig base er bundet til det første carbon. Vi kan skelne mellem ribonukleotider og deoxyribonukleotider.

Disse molekyler er flade, aromatiske og heterocykliske. Når fosfatgruppen er fraværende, omdøbes nukleotidet nukleosid.

Ud over deres rolle monomerer i nukleinsyrer, disse molekyler er biologisk allestedsnærværende og involveret i et betydeligt antal processer.

Nucleosidtriphosphater er energirige produkter, såsom ATP, og anvendes som energimarginalen af ​​cellulære reaktioner. De er en vigtig bestanddel af NAD-coenzymer⁺, NADP⁺, FMN, FAD og coenzym A. Endelig er de regulerende elementer af forskellige metaboliske veje.

eksempler

Der er en uendelig eksempler på organiske molekyler. Dernæst diskuteres de mest fremragende og studerede af biokemikere:

hæmoglobin

Hemoglobin, det røde pigment i blodet, er et af de klassiske eksempler på proteiner. Takket være dens brede diffusion og nem isolering har det været et protein, der er studeret siden antikken.

Det er et protein dannet af fire underenheder, så det går ind i klassificeringen af ​​tetramer, med to alfaenheder og to beta. Hæmoglobins underenheder er relateret til et lille protein, der er ansvarlig for optagelse af ilt i muskler: myoglobin.

Hemegruppen er et derivat af porfyrin. Dette karakteriserer hæmoglobin og er den samme gruppe, der findes i cytokromer. Hemegruppen er ansvarlig for blodets karakteristiske røde farve og er den fysiske region, hvor hver globinmonomer binder med ilt.

Den vigtigste funktion af dette protein er transporten af ​​ilt fra legemet for udveksling gas - kalder det lunger, gæller eller hud - til kapillærerne, der skal anvendes i vejrtrækning.

cellulose

Cellulose er en lineær polymer bestående af D-glucose subunits, forbundet med beta 1,4 type bindinger. Ligesom de fleste polysaccharider har de ikke en begrænset maksimal størrelse. I gennemsnit præsenterer de dog ca. 15.000 glukoserester.

Det er komponenten af ​​planternes cellevægge. Takket være cellulose er disse stive og giver mulighed for at klare osmotisk stress. Ligeledes giver cellulose i større planter, såsom træer, støtte og stabilitet.

Selvom det overvejende er relateret til grøntsager, har nogle dyr, der hedder tunicates, cellulose i deres struktur.

Det anslås, at et gennemsnit på 10¹⁵ kilo cellulose syntetiseres - og nedbrydes - om året.

Biologiske membraner

Biologiske membraner består hovedsageligt af to biomolekyler, lipider og proteiner. Den rumlige konformation af lipider er i form af dobbeltlaget, med de hydrofobe haler påpeget indad, og de hydrofile hoveder udlandet.

Membranen er en dynamisk enhed, og dets komponenter oplever hyppige bevægelser.

referencer

1. Aracil, C. B., Rodriguez, M.P., Magraner, J.P., & Perez, R. S. (2011). Grundlag for biokemi. University of Valencia.
2. Battaner Arias, E. (2014). Enzymologi kompendium. University of Salamanca udgaver.
3. Berg, J. M., Stryer, L., & Tymoczko, J. L. (2007). biokemi. Jeg vendte om.
4. Devlin, T. M. (2004). Biokemi: lærebog med kliniske anvendelser. Jeg vendte om.
5. Diaz, A. P., & Pena, A. (1988). biokemi. Editorial Limusa.
6. Macarulla, J. M., & Goñi, F. M. (1994). Human biokemi: grundkursus. Jeg vendte om.
7. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemi. Grundlag for medicin og biovidenskab. Jeg vendte om.
8. Teijón, J. M. (2006). Grundlag for strukturel biokemi. Editorial Tébar.