Charakteristika, funkce, klasifikace a příklady anorganických biomolekul



anorganické biomolekuly představují širokou skupinu molekulárních konfigurací přítomných v živých bytostech. Základní struktura anorganických molekul není složena z uhlíkového skeletu nebo spojených atomů uhlíku.

To však neznamená, že anorganické sloučeniny musí být zcela bez uhlíku, aby mohly být zahrnuty do této velké kategorie, ale že uhlík nesmí být hlavním a nejhojnějším atomem molekuly. Anorganické sloučeniny, které jsou součástí živých bytostí, jsou hlavně voda a řada pevných nebo roztokových minerálů.

Voda - nejhojnější anorganická biomolekula v organismech - má řadu vlastností, které z ní činí základní prvek života, jako je vysoká teplota varu, vysoká dielektrická konstanta, schopnost tlumit změny teploty a pH, mezi ostatní.

Ionty a plyny jsou na druhé straně omezeny na velmi specifické funkce v rámci organických bytostí, jako je nervový impuls, srážení krve, osmotická regulace, mezi jinými. Kromě toho jsou důležitými kofaktory některých enzymů.

Index

  • 1 Charakteristika
  • 2 Klasifikace a funkce
    • 2.1 - Voda
    • 2.2-Plyny
    • 2,3-Iony
  • 3 Rozdíly mezi organickými a anorganickými biomolekulami
    • 3.1 Využívání organických a anorganických pojmů v každodenním životě
  • 4 Odkazy

Vlastnosti

Charakteristickým rysem anorganických molekul nalezených v živé hmotě je absence vazeb uhlík-vodík.

Tyto biomolekuly jsou relativně malé a zahrnují vodu, plyny a řadu aniontů a kationtů, které se aktivně účastní metabolismu.

Klasifikace a funkce

Nejdůležitější anorganickou molekulou v živé hmotě je bezpochyby voda. Kromě toho jsou přítomny další anorganické složky a jsou klasifikovány do plynů, aniontů a kationtů.

V plynech máme kyslík, oxid uhličitý a dusík. V aniontech jsou mezi jinými chloridy, fosfáty, uhličitany. V kationtech jsou ionty sodíku, draslíku, amoniaku, vápníku, hořčíku a dalších.

Dále popíšeme každou z těchto skupin s jejich nejvýraznějšími charakteristikami a jejich funkcí v živých bytostech.

-Voda

Voda je nejrozšířenější anorganickou složkou živých bytostí. Je všeobecně známo, že život se vyvíjí ve vodném prostředí. Ačkoli existují organismy, které nežijí ve vodním útvaru, vnitřní prostředí těchto jedinců je většinou voda. Živé bytosti tvoří 60% až 90% vody.

Složení vody ve stejném organismu se může lišit v závislosti na typu studované buňky. Například buňka v kosti má v průměru 20% vody, zatímco mozková buňka může snadno dosáhnout 85%..

Voda je tak důležitá, protože převážná většina biochemických reakcí, které tvoří metabolismus jednotlivců, probíhá ve vodném prostředí.

Například fotosyntéza začíná rozpadem složek vody působením světelné energie. Buněčné dýchání má za následek produkci vody štěpením molekul glukózy, aby se dosáhlo extrakce energie.

Jiné méně známé metabolické cesty také zahrnují produkci vody. Syntéza aminokyselin má jako produkt vodu.

Vlastnosti vody

Voda má řadu vlastností, které z ní činí nenahraditelný prvek na planetě Zemi, což umožňuje úžasnou životní událost. Mezi těmito vlastnostmi máme:

Voda jako rozpouštědlo: strukturně, voda je tvořena dvěma atomy vodíku připojenými k atomu kyslíku, sdílet jejich elektrony přes polární kovalentní vazbu. Tato molekula má tedy nabité konce, jeden pozitivní a jeden negativní.

Díky této konformaci se látka nazývá polární. Tímto způsobem může voda rozpustit látky se stejnou polární tendencí, protože pozitivní části přitahují negativa molekuly, která má být rozpuštěna, a naopak. Molekuly, které se voda rozpouští, se nazývají hydrofilní.

Připomeňme, že v chemii máme pravidlo, že „totéž se rozpouští“. To znamená, že se polární látky rozpouštějí výhradně v jiných polárních látkách.

Například iontové sloučeniny, jako jsou sacharidy a chloridy, aminokyseliny, plyny a další sloučeniny s hydroxylovými skupinami, se snadno rozpouštějí ve vodě.

Dielektrická konstanta: Vysoká dielektrická konstanta vitální kapaliny je také faktorem, který přispívá k rozpouštění anorganických solí v prsu. Dielektrická konstanta je faktor, kterým se od vakuu oddělují dva náboje opačného znaménka.

Specifické teplo vody: tlumení prudkých změn teploty je nepostradatelnou vlastností pro rozvoj života. Díky vysoké měrné teplotě vody se teplotní změny stabilizují a vytvářejí vhodné prostředí pro život.

Vysoké specifické teplo znamená, že buňka může přijímat značné množství tepla a teplota se významně nezvyšuje.

Soudržnost: Další vlastností, která zabraňuje náhlým změnám teploty, je soudržnost. Díky protichůdným nábojům molekul vody se navzájem přitahují a vytvářejí to, co se nazývá soudržnost.

Soudržnost umožňuje, aby se teplota živé hmoty příliš nezvyšovala. Kalorická energie rozbíjí vodíkové vazby mezi molekulami namísto urychlení jednotlivých molekul.

Ovládání PH: Kromě regulace a udržování konstantní teploty je voda schopna dělat to samé s pH. Existují určité metabolické reakce, které vyžadují specifické pH, aby mohly být prováděny. Stejným způsobem vyžadují enzymy také speciální pH, aby fungovaly s maximální účinností.

Regulace pH nastává díky hydroxylovým skupinám (-OH), které se používají společně s vodíkovými ionty (H+). První se týká tvorby alkalického média, zatímco druhý přispívá k tvorbě kyselého prostředí.

Bod varu: Teplota varu vody je 100 ° C. Tato vlastnost umožňuje, aby voda existovala v kapalném stavu při širokém teplotním rozmezí od 0 ° C do 100 ° C.

Vysoká teplota varu je vysvětlena schopností tvořit čtyři vodíkové vazby na molekulu vody. Tato charakteristika také vysvětluje vysoké teploty tání a výparné teplo, pokud je porovnáme s jinými hydridy, jako je NH3, HF nebo H2S.

To umožňuje existenci některých extremofilních organismů. Například, tam jsou organismy, které se vyvíjejí blízko 0 ° C a být volán psychrofílos. Stejně tak se termofilie vyvíjejí blízko 70 nebo 80 ° C.

Variace hustoty: hustota vody se mění velmi specificky při změně teploty prostředí. Led představuje otevřenou krystalickou síť, na rozdíl od vody v kapalném stavu představuje mnohem náhodnější, pevnější a hustší molekulární organizaci..

Tato vlastnost umožňuje, aby se led vznášel ve vodě, působil jako termínový izolátor a umožňoval stabilitu velkých oceánských hmot.

Kdyby tomu tak nebylo, led by se ponořil do hlubin moří a život, jak ho známe, by byl mimořádně nepravděpodobnou událostí, jak by mohl vzniknout život ve velkém množství ledu?

Ekologická úloha vody

Abychom skončili s tématem vody, je třeba zmínit, že životně důležitá tekutina má nejen významnou roli v živých bytostech, ale také utváří prostředí, v němž žijí..

Oceán je největší zásobárnou vody na Zemi, která je ovlivněna teplotami, což napomáhá procesům odpařování. Obrovské množství vody je v neustálém cyklu odpařování a srážení vody, což vytváří tzv. Vodní cyklus.

-Plyny

Porovnáme-li rozsáhlé funkce vody v biologických systémech, role zbytku anorganických molekul je omezena pouze na velmi specifické role.

Obecně plyny procházejí buňkami ve vodných roztocích. Někdy se používají jako substráty pro chemické reakce av jiných případech jsou odpadním produktem metabolické dráhy. Nejvýznamnější jsou kyslík, oxid uhličitý a dusík.

Kyslík je konečný akceptor elektronů v transportních řetězcích organismů s aerobním dýcháním. Také oxid uhličitý je odpadním produktem u zvířat a substrátem pro rostliny (pro fotosyntetické procesy)..

-Ionty

Podobně jako plyny se zdá, že role iontů v živých organismech je omezena na velmi specifické události, ale nezbytné pro správné fungování jedince. Jsou klasifikovány v závislosti na náboji v aniontech, iontech s negativními náboji a kationty, ionty s kladnými náboji.

Některé z nich jsou vyžadovány pouze ve velmi malých množstvích, jako jsou kovové složky enzymů. Jiní jsou potřební ve vyšších množstvích, takový jako chlorid sodný, draslík, hořčík, železo, jod, mezi ostatními.

Lidské tělo neustále ztrácí tyto minerály, skrze moč, výkaly a pot. Tyto složky musí být znovu zavedeny do systému prostřednictvím potravin, zejména ovoce, zeleniny a masa.

Ionové funkce

Kofaktory: ionty mohou působit jako kofaktory chemických reakcí. Ion chloru se podílí na hydrolýze škrobu amylasami. Draslík a hořčík jsou nepostradatelnými ionty pro fungování velmi důležitých enzymů v metabolismu.

Udržování osmolarity: další významnou funkcí je zachování optimálních osmotických podmínek pro rozvoj biologických procesů.

Množství rozpuštěných metabolitů musí být výjimečně regulováno, protože v případě selhání tohoto systému by buňka mohla explodovat nebo by mohla ztratit značné množství vody..

U lidí jsou například sodík a chlor důležitými prvky, které přispívají k udržování osmotické rovnováhy. Tyto stejné ionty také zvýhodňují rovnováhu kyselé báze.

Potenciál membrán: u zvířat se ionty aktivně podílejí na tvorbě membránového potenciálu v membráně excitovatelných buněk.

Elektrické vlastnosti membrán ovlivňují klíčové události, jako je schopnost neuronů přenášet informace.

V těchto případech membrána působí analogicky k elektrickému kondenzátoru, kde se náboje akumulují a ukládají díky elektrostatickým interakcím mezi kationty a anionty na obou stranách membrány..

Asymetrická distribuce iontů v roztoku na každé ze stran membrány vede k elektrickému potenciálu - v závislosti na propustnosti membrány přítomných iontů. Velikost potenciálu může být vypočtena podle Nernstovy rovnice nebo Goldmanovy rovnice.

Strukturální: některé ionty vykonávají strukturní funkce. Například hydroxyapatit ovlivňuje krystalickou mikrostrukturu kostí. Vápník a fosfor jsou na druhé straně nezbytným prvkem pro tvorbu kostí a zubů.

Další funkce: konečně se ionty podílejí na funkcích jako heterogenní jako srážení krve (ionty vápníku), vidění a kontrakce svalů.

Rozdíly mezi organickými a anorganickými biomolekulami

Přibližně 99% složení živých bytostí zahrnuje pouze čtyři atomy: vodík, kyslík, uhlík a dusík. Tyto atomy fungují jako kusy nebo bloky, které mohou být uspořádány v širokém rozsahu trojrozměrných konfigurací, které tvoří molekuly, které umožňují život.

I když anorganické sloučeniny mají tendenci být malé, jednoduché a nejsou příliš rozmanité, organické sloučeniny mají tendenci být pozoruhodnější a rozmanitější.

Kromě toho se zvyšuje složitost organických biomolekul, protože kromě uhlíkového skeletu mají funkční skupiny, které určují chemické vlastnosti..

Oba jsou však stejně nezbytné pro optimální vývoj živých bytostí.

Využití organických a anorganických termínů v každodenním životě

Nyní, když popisujeme rozdíl mezi oběma typy biomolekul, je nutné objasnit, že tyto termíny používáme nejasně a nepřesně v každodenním životě..

Když označujeme ovoce a zeleninu jako "organickou" - což je v dnešní době velmi populární - neznamená to, že zbytek produktů je "anorganický". Vzhledem k tomu, že struktura těchto jedlých prvků je uhlíkovou kostrou, je definice organického organismu považována za nadbytečnou.

Ve skutečnosti termín organický vzniká ze schopnosti organismů syntetizovat uvedené sloučeniny.

Odkazy

  1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B.E. (2003). Biologie: Život na Zemi. Pearsonovo vzdělávání.
  2. Aracil, C. B., Rodriguez, M. P., Magraner, J. P., & Perez, R. S. (2011). Základy biochemie. Univerzita ve Valencii.
  3. Battaner Arias, E. (2014). Enzymologický přehled. Vydání University of Salamanca.
  4. Berg, J. M., Stryer, L., & Tymoczko, J. L. (2007). Biochemie. Obrátil jsem se.
  5. Devlin, T. M. (2004). Biochemie: učebnice s klinickými aplikacemi. Obrátil jsem se.
  6. Diaz, A. P., & Pena, A. (1988). Biochemie. Editorial Limusa.
  7. Macarulla, J.M., & Goñi, F.M. (1994). Biochemie člověka: základní kurz. Obrátil jsem se.
  8. Macarulla, J.M., & Goñi, F.M. (1993). Biomolekuly: lekce ze strukturní biochemie. Obrátil jsem se.
  9. Müller-Esterl, W. (2008). Biochemie Základy medicíny a biologických věd. Obrátil jsem se.
  10. Teijón, J. M. (2006). Základy strukturní biochemie. Editorial Tébar.
  11. Monge-Nájera, J. (2002). Obecná biologie. EUNED.