Класификација биомолекула и главне функције



Тхе биомолекуле они су молекули који се стварају у живим бићима. Префикс "био" значи живот; дакле, биомолекула је молекул који производи живо биће. Жива бића су формирана различитим типовима молекула који обављају различите функције потребне за живот.

У природи постоје биотички (живи) и абиотички (не-живи) системи који интерагују и, у неким случајевима, размјењују елементе. Карактеристично је да су сва жива бића заједничка да су органска, што значи да су њихови саставни молекули формирани од атома угљеника..

Биомолекуле имају и друге заједничке атоме осим угљеника. Ови атоми укључују углавном водоник, кисеоник, азот, фосфор и сумпор. Ови елементи се називају и биоелементи јер су главни састојак биолошких молекула.

Међутим, постоје и други атоми који су такође присутни у неким биомолекулима, иако у мањим количинама. То су обично метални јони, као што су калијум, натријум, гвожђе и магнезијум, између осталих. Према томе, биомолекули могу бити два типа: органски или неоргански.

Тако, организми се састоје од многих типова молекула заснованих на угљенику, на пример: шећери, масти, протеини и нуклеинске киселине. Међутим, постоје и друга једињења која су такође заснована на угљенику и која нису део биомолекула.

Ови молекули који садрже угљеник, али се не налазе у биолошким системима, могу се наћи у Земљиној кори, у језерима, морима и океанима иу атмосфери. Кретање ових елемената у природи је описано у биогеокемијским циклусима.

Сматра се да су ови једноставни органски молекули који се налазе у природи они који су довели до најсложенијих биомолекула који су део основне структуре живота: ћелије. Ово је оно што је познато као теорија абиотске синтезе.

Индек

  • 1 Класификација и функције биомолекула
    • 1.1 Неоргански биомолекули 
    • 1.2 Органски биомолекули
  • 2 Референце

Класификација и функције биомолекула

Биомолекули су различити по величини и структури, што им даје јединствене карактеристике за обављање различитих функција потребних за живот. Дакле, биомолекуле делују као чување информација, извор енергије, подршка, ћелијски метаболизам, између осталог.

Биомолекуле се могу сврстати у две велике групе, засноване на присуству или одсуству атома угљеника.

Неоргански биомолекули 

То су сви молекули који су присутни у живим бићима и који не садрже угљеник у својој молекуларној структури. Неоргански молекули се могу наћи иу другим (неживим) системима природе.

Типови неорганских биомолекула су следећи:

Вода

Она је главна и фундаментална компонента живих бића, то је молекул формиран атомом кисеоника везаним за два атома водоника. Вода је неопходна за постојање живота и најчешћа је биомолекула.

Између 50 и 95% тежине било којег живог бића је вода, јер је неопходно извршити неколико важних функција, као што су термичка регулација и транспорт супстанци..

Минералне соли

То су једноставни молекули формирани атомима са супротним набојем који се потпуно раздвајају у води. На пример: натријум хлорид, формиран атомом хлора (негативно набијеним) и натријумовим атомом (позитивно наелектрисан).

Минералне соли учествују у формирању крутих структура, као што су кости кичмењака или егзоскелет бескраљежњака. Ови неоргански биомолекули су такође неопходни за обављање многих важних ћелијских функција.

Гасови

То су молекули који су у облику гаса. Они су фундаментални за дисање животиња и фотосинтезу у биљкама.

Примери ових гасова су: молекуларни кисеоник, формиран од два повезана атома кисеоника; и угљен диоксид, формиран од атома угљеника везаног за два атома кисеоника. Обе биомолекуле учествују у размени гасова које жива бића праве са својом околином.

Органиц биомолецулес

Органски биомолекули су они молекули који садрже атоме угљеника у својој структури. Органски молекули се такође могу наћи у природи као део неживих система и чине оно што је познато као биомаса.

Типови органских биомолекула су следећи:

Угљени хидрати

Угљени хидрати су вероватно најраспрострањеније и најраспрострањеније органске супстанце у природи и битне су компоненте свих живих бића.

Угљене хидрате производе зелене биљке од угљен-диоксида и воде током процеса фотосинтезе.

Ови биомолекули се углавном састоје од атома угљеника, водоника и кисеоника. Они су такође познати као угљени хидрати или сахариди, и функционишу као извори енергије и као структурне компоненте организама.

- Моносахариди

Моносахариди су најједноставнији угљикохидрати и често се називају једноставни шећери. Они су основни градивни блокови из којих се формирају сви највећи угљени хидрати.

Моносахариди имају општу молекулску формулу (ЦХ2О) н, где н може бити 3, 5 или 6. Према томе, моносахариди се могу класификовати према броју угљеникових атома присутних у молекулу:

Ако је н = 3, молекул је триоза. На пример: глицералдехид.

Ако је н = 5, молекул је пентоза. На пример: рибоза и деоксирибоза.

Ако је н = 6, молекул је хексоза. На пример: фруктоза, глукоза и галактоза.

Пентозе и хексозе могу постојати у два облика: циклична и не-циклична. У нецикличној форми, њихове молекуларне структуре показују две функционалне групе: алдехидну групу или кетонску групу.

Моносахариди који садрже алдехидну групу називају се алдозама, а они који имају кетонску групу се називају кетозама. Алдозе су редуцирајући шећери, док су кетозе нередуцирајући шећери.

Међутим, у води пентозе и хексозе постоје углавном у цикличном облику, и то је у таквом облику да се комбинују да формирају веће молекуле сахарида..

- Дисахариди

Већина шећера у природи су дисахариди. Оне се формирају формирањем гликозидне везе између два моносахарида, кроз реакцију кондензације која ослобађа воду. Овај процес формирања везе захтева енергију за држање две јединице моносахарида.

Три најважнија дисахарида су сахароза, лактоза и малтоза. Они се формирају из кондензације одговарајућих моносахарида. Сахароза је не-редуцирајући шећер, док лактоза и малтоза редукују шећер.

Дисахариди су растворљиви у води, али су веома велики биомолекули који прелазе ћелијску мембрану дифузијом. Из тог разлога, они се разграђују у танком цреву током варења тако да њихове основне компоненте (тј. Моносахариди) пролазе у крв иу друге ћелије.

Моносахариди се веома брзо користе од стране ћелија. Међутим, ако ћелија не треба енергију одмах, може је складиштити у облику сложенијих полимера. Тако се моносахариди претварају у дисахариде реакцијама кондензације које се јављају у ћелији.

- Олигосахариди

Олигосахариди су средњи молекули формирани од три до девет јединица једноставних шећера (моносахариди). Они се формирају делимично разлагањем сложенијих угљених хидрата (полисахарида)..

Већина природних олигосахарида се налази у биљкама и, са изузетком малтотриозе, људи су непробављиви, јер људском телу недостају потребни ензими у танком цреву да би их сломили..

У дебелом цреву, корисне бактерије могу разбити олигосахариде ферментацијом; тако се трансформишу у апсорбујуће хранљиве материје које дају неку енергију. Одређени продукти деградације олигосахарида могу повољно да утичу на слузницу дебелог црева.

Примери олигосахарида укључују рафинозу, трисахарид из легуминоза и неке житарице састављене од глукозе, фруктозе и галактозе. Малтотриоза, трисахарид глукозе, производи се у неким биљкама иу крви одређених чланконожаца.

- Полисахариди

Моносахариди могу проћи кроз низ реакција кондензације, додајући једну јединицу за другом у ланац све док се не формирају врло велики молекули. То су полисахариди.

Својства полисахарида зависе од неколико фактора њихове молекуларне структуре: дужине, бочних грана, преклапања и ако је ланац "раван" или "функи". Постоји неколико примера полисахарида у природи.

Скроб се често производи у биљкама као начин за складиштење енергије и састоји се од полимера α-глукозе. Ако је полимер разгранат, назива се амилопектин, а ако није разгранат, зове се амилоза.

Гликоген је полисахарид резерве енергије код животиња и састоји се од амилопектина. Тако, скроб у биљкама деградира у организму да производи глукозу, која улази у ћелију и користи се у метаболизму. Глукоза која се не користи полимеризује и формира гликоген, резервоар енергије.

Липиди

Липиди су други тип органских биомолекула чија је главна карактеристика да су хидрофобни (одбијају воду) и, сходно томе, нису растворљиви у води. У зависности од њихове структуре, липиди се могу сврстати у 4 главне групе:

- Триглицериди

Триглицериди се формирају молекулом глицерола везаног за три ланца масних киселина. Масна киселина је линеарни молекул који на једном крају садржи карбоксилну киселину, затим угљоводонични ланац и метилну групу на другом крају..

У зависности од њихове структуре, масне киселине могу бити засићене или незасићене. Ако угљоводонични ланац садржи само једноструке везе, то је засићена масна киселина. Обрнуто, ако овај ланац угљоводоника има једну или више двоструких веза, масна киселина је незасићена.

У ову категорију спадају уља и масти. Прве су енергетске резерве биљака, оне су инсатурације и течне су на собној температури. Насупрот томе, масти су резерве енергије животиња, оне су засићене и чврсте молекуле на собној температури.

Фосфолипиди

Фосфолипиди су слични триглицеридима по томе што поседују молекул глицерола везан за две масне киселине. Разлика је у томе што фосфолипиди имају фосфатну групу у трећем угљенику глицерола, уместо другог молекула масне киселине.

Ови липиди су веома важни због начина на који могу да реагују са водом. Постојањем фосфатне групе на једном крају, молекул постаје хидрофилан (привлачи воду) у том подручју. Међутим, она остаје хидрофобна у остатку молекула.

Због њихове структуре, фосфолипиди имају тенденцију да буду организовани на такав начин да су фосфатне групе доступне за интеракцију са воденом средином, док су хидрофобни ланци које организују изнутра далеко од воде. Дакле, фосфолипиди су део свих биолошких мембрана.

- Стероиди

Стероиди се састоје од четири спојена угљенична прстена, који су спојени различитим функционалним групама. Један од најважнијих је холестерол, неопходан је за жива бића. То је прекурсор неких важних хормона, као што су естроген, тестостерон и кортизон, између осталих.

- Воскови

Воскови су мала група липида који имају заштитну функцију. Налазе се у листовима дрвећа, у перју птица, у ушима неких сисара и на местима која треба изоловати или заштитити од спољашњег окружења..

Нуклеинске киселине

Нуклеинске киселине су главни транспортни молекули генетске информације у живим бићима. Његова главна функција је да усмери процес синтезе протеина, који одређује наслеђене карактеристике сваког живог бића. Састоје се од атома угљеника, водоника, кисеоника, азота и фосфора.

Нуклеинске киселине су полимери настали понављањем мономера, названих нуклеотиди. Сваки нуклеотид се састоји од ароматичне базе која садржи азот везан за пентозни шећер (пет угљеника), који је затим везан за фосфатну групу.

Две главне класе нуклеинских киселина су деоксирибонуклеинска киселина (ДНА) и рибонуклеинска киселина (РНА). ДНК је молекул који садржи све информације о врсти, због чега је присутан у свим живим бићима иу већини вируса.

РНК је генетски материјал одређених вируса, али се налази иу свим живим ћелијама. Тамо он игра важну улогу у одређеним процесима, као што је производња протеина.

Свака нуклеинска киселина садржи четири од пет могућих база које садрже азот: аденин (А), гванин (Г), цитозин (Ц), тимин (Т) и урацил (У). ДНК има базе аденина, гванина, цитозина и тимина, док РНК има исти ниво осим тимина, који је замењен урацилом у РНК..

- Деоксирибонуклеинска киселина (ДНА)

Молекул ДНК је састављен од два ланца нуклеотида повезаних везама које се називају фосфодиестерске везе. Сваки ланац има структуру у облику спирале. Две спирале се испреплићу дајући двоструку спиралу. Базе су унутар пропелера, а фосфатне групе су извана.

ДНК се састоји од главног ланца шећера дезоксирибозе везаног за фосфат и четири азотне базе: аденин, гванин, цитозин и тимин. Основни парови се формирају у дволанчаној ДНА: аденин се увек везује за тимин (А-Т) и гванин за цитозин (Г-Ц).

Две спирале се држе заједно тако што упореде базе нуклеотида водиковим везама. Структура се понекад описује као мердевине где су ланци шећера и фосфата стране, а везе на бази су пречке.

Ова структура, заједно са хемијском стабилношћу молекула, чини ДНК идеалним материјалом за пренос генетске информације. Када се ћелија подели, њена ДНК се копира и прелази из једне генерације ћелија у следећу генерацију.

- Рибонуклеинска киселина (РНА)

РНК је полимер нуклеинске киселине чија структура је формирана од једног ланца нуклеотида: аденина, цитозина, гванина и урацила. Као и код ДНК, цитозин се увек везује за гванин (Ц-Г), али се аденин веже за урацил (А-У).

То је први посредник у преносу генетских информација у ћелијама. РНК је неопходна за синтезу протеина, јер се информације које се налазе у генетском коду обично преносе из ДНК у РНК, а од ње до протеина..

Неке РНК имају и директне функције у ћелијском метаболизму. РНК се добија копирањем базне секвенце ДНК сегмента названог гена у део једноланчане нуклеинске киселине. Овај процес, назван транскрипција, катализиран је ензимом који се зове РНА полимераза.

Постоји неколико различитих типова РНК, углавном три, прва је РНК, која је копирана директно из ДНК транскрипцијом. Други тип је трансфер РНК, која преноси исправне аминокиселине за синтезу протеина.

Коначно, друга класа РНК је рибосомска РНК која заједно са неким протеинима формира рибозоме, ћелијске органеле одговорне за синтезу свих протеина ћелије..

Протеини

Протеини су велики, комплексни молекули који обављају многе важне функције и обављају највећи део рада у ћелијама. Они су неопходни за структуру, функцију и регулацију живих бића. Састоје се од атома угљеника, водоника, кисеоника и азота.

Протеини се састоје од мањих јединица које се називају аминокиселине, које су повезане пептидним везама и формирају дуге ланце. Аминокиселине су мали органски молекули са веома специфичним физичко-хемијским својствима, има 20 различитих типова.

Аминокиселинска секвенца одређује јединствену тродимензионалну структуру сваког протеина и његову специфичну функцију. У ствари, функције појединачних протеина су једнако различите као и њихове јединствене аминокиселинске секвенце, које одређују интеракције које генеришу комплексне тродимензионалне структуре.

Вариед фунцтионс

Протеини могу бити структурне и покретне компоненте за ћелију, као што је актин. Други раде тако што убрзавају биохемијске реакције унутар ћелије, као што је ДНК полимераза, која је ензим који синтетише ДНК.

Постоје и други протеини чија је функција да пренесу важну поруку организму. На пример, неке врсте хормона као што је хормон раста преносе сигнале да би координисали биолошке процесе између различитих ћелија, ткива и органа.

Неки протеини везују и транспортују атоме (или мале молекуле) унутар ћелија; Такав је случај феритина, који је одговоран за складиштење гвожђа у неким организмима. Друга група важних протеина су антитела која припадају имунолошком систему и одговорна су за откривање токсина и патогена.

Дакле, протеини су коначни производи процеса декодирања генетске информације која почиње са ћелијском ДНК. Ова невероватна разноликост функција је изведена из изненађујуће једноставног кода који је у стању да специфицира енормно разнолик скуп структура.

Референце

  1. Албертс, Б., Јохнсон, А., Левис, Ј., Морган, Д., Рафф, М., Робертс, К. & Валтер, П. (2014). Молекуларна биологија ћелије (6. изд.). Гарланд Сциенце.
  2. Берг, Ј., Тимоцзко, Ј., Гатто, Г. & Страиер, Л. (2015). Биоцхемистри (8. изд.). В. Х. Фрееман анд Цомпани.
  3. Цампбелл, Н. и Рееце, Ј. (2005). Биологи (2. изд.) Пеарсон Едуцатион.
  4. Лодисх, Х., Берк, А., Каисер, Ц., Криегер, М., Бретсцхер, А., Плоегх, Х., Амон, А. и Мартин, К. (2016). Молецулар Целл Биологи (8. изд.). В. Х. Фрееман анд Цомпани.
  5. Соломон, Е., Берг, Л. & Мартин, Д. (2004). Биологи (7. изд.) Ценгаге Леарнинг.
  6. Воет, Д., Воет, Ј. & Пратт, Ц. (2016). Основе биохемије: Живот на Молецулар Левел (5. изд.). Вилеи.