ОРГАНСКЕ БИОМОЛЕКУЛЕ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ФУНКЦИЈЕ И ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЈА - 2025

У Органски биомолекула наћи у свим живим бићима и одликују структуром заснованом на атому угљеника. Ако их упоредимо са неорганским молекулама, органски су много сложенији у погледу своје структуре. Поред тога, много су разноликији.

Они су класификовани у протеине, угљене хидрате, липиде и нуклеинске киселине. Његове функције су изузетно разнолике. Протеини учествују као структурни, функционални и каталитички елементи. Угљикохидрати такође имају структурне функције и главни су извор енергије за органска бића.

Извор: пикабаи.цом

Липиди су важне компоненте биолошких мембрана и других супстанци, попут хормона. Такође делују као елементи за складиштење енергије. Најзад, нуклеинске киселине - ДНК и РНА - садрже све информације неопходне за развој и одржавање живих бића.

Опште карактеристике

Једна од најрелевантнијих карактеристика органских биомолекула је њихова свестраност када је у питању формирање структура. Ова огромна разноликост органских варијанти које могу постојати резултат је привилеговане ситуације коју доприноси угљеников атом средином другог периода.

У угљениковом атому је последњи енергетски ниво четири електрона. Захваљујући средњој електронегативности, способна је да формира везе са другим атомима угљеника, формирајући ланце различитог облика и дужине, отворене или затворене, са једноструким, двоструким или троструким везама унутра.

На исти начин, просечна електронегативност атома угљеника омогућава му да формира везе са другим атомима који се разликују од угљеника, као што су електропозитивни (водоник) или електронегативни (између осталог, кисеоник, азот, сумпор).

Ово својство везе омогућава успостављање класификације угљеника у примарном, секундарном, терцијарном или кватернарном, у зависности од броја угљеника са којим је повезан. Овај систем класификације не зависи од броја валенса укључених у везу.

Класификација и функције

Органски молекули су класификовани у четири велике групе: протеини, угљени хидрати, липиди и нуклеинске киселине. Ми ћемо их детаљно описати у наставку:

-Протеини

Протеини су група органских молекула које најбоље одређују и карактеришу биолози. Ово опсежно знање углавном је захваљујући унутрашњој лакоћи која постоји да буде изолована и окарактерисана - у поређењу са остатком три органска молекула.

Протеини играју низ изузетно широких биолошких улога. Они могу служити као носачи, структурни, па чак и каталитички молекули. Последњу групу чине ензими.

Грађевни блокови: аминокиселине

Грађевни блокови протеина су аминокиселине. У природи налазимо 20 врста аминокиселина, свака са својим добро дефинисаним физичко-хемијским својствима.

Ови молекули су класификовани као алфа-аминокиселине, јер имају примарну амино групу и групу карбоксилне киселине као супституент на истом атому угљеника. Једини изузетак од овог правила је аминокиселина пролин, која је класификована као алфа-имино киселина због присуства секундарне амино групе.

Да би формирали протеине, ти „грађевински блокови“ морају полимеризирати, и то чине формирањем пептидне везе. Формирање протеинског ланца укључује уклањање једног молекула воде за сваку пептидну везу. Ова веза је представљена као ЦО-НХ.

Поред тога што су део протеина, неке аминокиселине сматрају се енергетским метаболитима и многе од њих су кључни нутритивни елементи.

Својства аминокиселина

Свака аминокиселина има своју масу и просечан изглед у протеинима. Поред тога, свака има пК вредност алфа-карбоксилне киселине, алфа-амино и бочних група.

Вредности пК група карбоксилне киселине су око 2,2; док алфа-амино групе представљају пК вредности близу 9,4. Ова карактеристика доводи до типичне структурне карактеристике аминокиселина: при физиолошком пХ обе групе су у јонском облику.

Када молекул носи набијене групе супротних поларитета, они се називају звиттерионс или звиттерионс. Због тога, аминокиселина може деловати као киселина или као база.

Већина алфа-аминокиселина има тачке топљења близу 300 ° Ц. Лакше се растварају у поларним срединама, у поређењу са растворљивошћу у неполарним растварачима. Већина је прилично растворљива у води.

Структура протеина

Да бисмо одредили функцију одређеног протеина, потребно је утврдити његову структуру, односно тродимензионални однос који постоји између атома који чине протеински спорни протеин. За протеине су утврђена четири нивоа њихове структуре:

Примарна структура : односи се на аминокиселинску секвенцу која чини протеин, искључујући било какве конформације које могу имати његови бочни ланци.

Секундарна структура : настаје локалним просторним распоредом скелетних атома. Опет, конформација бочних ланаца се не узима у обзир.

Терцијарна структура : односи се на тродимензионалну структуру целог протеина. Иако је можда тешко успоставити јасну поделу између терцијарне и секундарне структуре, дефинисане конформације (као што су присуство челика, пресавијени листови и завоји) користе се за искључиво означавање секундарних структура.

Кватерна структура : односи се на оне протеине који се састоје од више подјединица. То јест, два или више појединачних полипептидних ланаца. Ове јединице могу комуницирати преко ковалентних сила или преко дисулфидних веза. Просторни распоред подјединица одређује кватернарну структуру.

-Угљени хидрати

Угљикохидрати, угљени хидрати или сахариди (од грчког корена сакцхарон, што значи шећер) су најбројнија класа органских молекула на целој планети Земљи.

Њихова структура се може закључити из њихово име "угљених хидрата", јер су молекули са формулом (ЦХ ₂ О) _н , где је н веће 3.

Функције угљених хидрата су различите. Једна од главних је структуралног типа, посебно код биљака. У биљном царству целулоза је њен главни структурни материјал, што одговара 80% телесне суве тежине.

Друга битна функција је његова енергетска улога. Полисахариди, попут скроба и гликогена, представљају важан извор исхране.

Класификација

Основне јединице угљених хидрата су моносахариди или једноставни шећери. Они су изведени из алдехида или кетона са равним ланцем и вишеводоничних алкохола.

Они су класификовани према хемијској природи њихове карбонилне групе у алдозе и кетозе. Такође се класификују на основу броја угљеника.

Моносахариди се удружују у формирање олигосахарида, који се често налазе у вези са другим врстама органских молекула, као што су протеини и липиди. Они су класификовани као хомополисахариди или хетерополисахариди, зависно од тога да ли су састављени од истих моносахарида (први случај) или су различити.

Поред тога, класификовани су и према природи моносахарида који их сачињава. Полимери глукозе називају се глукани, они који су направљени од галактозе називају се галактани и тако даље.

Полисахариди имају карактеристику да формирају равне и разгранате ланце, јер се гликозидне везе могу формирати са било којом од хидроксилних група које се налазе у моносахариду.

Када је повезан већи број моносахаридних јединица, говоримо о полисахаридима.

-Лидиди

Липиди (из грчког липоса, што значи масти) су органски молекули нерастворљиви у води и растворљиви у неорганским растварачима, као што је хлороформ. Они чине масти, уља, витамине, хормоне и биолошке мембране.

Класификација

Масне киселине : то су карбоксилне киселине са ланцима формираним угљоводоницима велике дужине. Физиолошки је ретко наћи их слободним, јер су у већини случајева естерификовани.

У животињама и биљкама често их налазимо у незасићеном облику (формирајући двоструке везе између угљеника) и полинезасићеним (са две или више двоструких веза).

Триацилглицероли : који се називају и триглицериди или неутралне масти, они чине већину масти и уља присутних у животињама и биљкама. Његова главна функција је складиштење енергије код животиња. Имају специјализоване ћелије за складиштење.

Класификују се према идентитету и положају остатака масних киселина. Генерално, биљна уља су течна на собној температури и богатија су остацима масних киселина, двоструким и троструким везама између њихових угљеника.

Супротно томе, животињске масти су чврсте на собној температури, а број незасићених угљеника је низак.

Глицерофосфолипиди : познати и као фосфоглицериди, они су главне компоненте липидних мембрана.

Глицерофосфолипиди имају „реп“ са аполарним или хидрофобним карактеристикама и поларну или хидрофилну „главу“. Ове структуре су груписане у двослојни, с реповима који су окренути према унутра, да би формирали мембране. У њих је уграђен низ протеина.

Сфинголипиди : то су липиди који се налазе у веома малим количинама. Такође су део мембрана и потичу из сфингозина, дихидросфингозина и њихових хомолога.

Холестерол : код животиња је доминантна компонента мембране, која мења њихова својства, као што је њихова флуидност. Такође се налази у мембранама ћелијских органела. Важан је претходник стероидних хормона, повезаних са сексуалним развојем.

-Нуклеинске киселине

Нуклеинске киселине су ДНК и различите врсте РНА које постоје. ДНК је одговоран за складиштење свих генетских информација, што омогућава развој, раст и одржавање живих организама.

РНА, са своје стране, учествује у преношењу генетских информација кодираних у ДНК у молекуле протеина. Класично се разликују три врсте РНК: гласник, пренос и рибосомал. Међутим, постоји велики број малих РНА који имају регулаторне функције.

Грађевни блокови: нуклеотиди

Грађевни блокови нуклеинских киселина, ДНК и РНА, су нуклеотиди. Хемијски су то естери фосфата пентозе у којима је азотна база повезана са првим угљеником. Можемо разликовати рибонуклеотиде и деоксирибонуклеотиде.

Ови молекули су равни, ароматични и хетероциклички. Када је фосфатна група одсутна, нуклеотид се преименује у нуклеозид.

Поред своје улоге мономера у нуклеинским киселинама, ови молекули су биолошки свеприсутни и учествују у значајном броју процеса.

Нуклеозидни трифосфати су производи богати енергијом, попут АТП-а и користе се као енергетска валута ћелијских реакција. Они су важна компонента коензима НАД ⁺ , НАДП ⁺ , ФМН, ФАД и коензима А. Коначно, они су регулаторни елементи различитих метаболичких путева.

Примери

Постоји безброј примера органских молекула. Најистакнутији и проучавани од стране биохемичара биће дискутовани у наставку:

Хемоглобин

Хемоглобин, црвени пигмент у крви, један је од класичних примера протеина. Захваљујући широкој дифузији и лакој изолацији, протеин је проучаван од давнина.

То је протеин састављен од четири подјединице, због чега спада под тетрамерну класификацију, са две алфа и две бета јединице. Подјединице хемоглобина повезане су са малим протеином одговорним за унос кисеоника у мишићима: миоглобином.

Хем група је дериват порфирина. Ово карактерише хемоглобин и иста је група која се налази у цитокромима. Хеме група је одговорна за карактеристичну црвену боју крви и представља физичку регију у којој се сваки мономер глобина веже са кисеоником.

Главна функција овог протеина је транспорт кисеоника из органа одговорног за размену гаса - назива га плућа, шкрге или кожа - до капилара који ће се користити при дисању.

Целулоза

Целулоза је линеарни полимер састављен од Д-глукозе подјединица, повезаних везама типа бета 1,4. Као и већина полисахарида, они немају ограничену максималну величину. Међутим, у просеку имају око 15.000 остатака глукозе.

То је састојак ћелијских зидова биљака. Захваљујући целулози, оне су круте и омогућавају да издрже осмотски стрес. Слично томе, у већим биљкама, попут дрвећа, целулоза пружа подршку и стабилност.

Иако се претежно односи на поврће, неке животиње које се називају плаштима имају целулозу у својој структури.

Процењује се да се годишње синтетише у просеку 10 ¹⁵ килограма целулозе и разгради.

Биолошке мембране

Биолошке мембране се углавном састоје од две биомолекуле, липида и протеина. Просторна конформација липида је у облику двослоја, при чему су хидрофобни репови окренути према унутра, а хидрофилне главе окренуте према ван.

Мембрана је динамична целина и њене компоненте имају честе покрете.

Референце

1. Арацил, ЦБ, Родригуез, посланик, Магранер, ЈП, и Перез, РС (2011). Основе биохемије. Универзитет у Валенсији.
2. Баттанер Ариас, Е. (2014). Збирка ензимологије. Универзитетска издања Саламанке.
3. Берг, ЈМ, Стриер, Л. и Тимоцзко, ЈЛ (2007). Биохемија. Преокренуо сам се.
4. Девлин, ТМ (2004). Биохемија: уџбеник са клиничком применом. Преокренуо сам се.
5. Диаз, АП и Пена, А. (1988). Биохемија. Редакција Лимуса.
6. Мацарулла, ЈМ, & Гони, ФМ (1994). Људска биохемија: основни курс. Преокренуо сам се.
7. Муллер - Естерл, В. (2008). Биохемија. Основе медицине и наука о животу. Преокренуо сам се.
8. Теијон, ЈМ (2006). Основе структурне биохемије. Редакција Тебар.