Charakteristiky, funkce, klasifikace a příklady organických biomolekul



organické biomolekuly Oni jsou nalezeni ve všech živých bytostech a jsou charakterizováni tím, že mají strukturu založenou na atomu uhlíku. Porovnáme-li je s anorganickými molekulami, jsou organické molekuly mnohem složitější z hlediska struktury. Navíc jsou mnohem rozmanitější.

Jsou klasifikovány jako proteiny, sacharidy, lipidy a nukleové kyseliny. Jeho funkce jsou velmi rozmanité. Proteiny se účastní jako strukturní, funkční a katalytické prvky. Sacharidy mají také strukturální funkce a jsou hlavním zdrojem energie pro organické bytosti.

Lipidy jsou důležité složky biologických membrán a dalších látek, jako jsou hormony. Pracují také jako prvky pro skladování energie. Konečně, nukleové kyseliny - DNA a RNA - obsahují všechny potřebné informace pro vývoj a udržení živých bytostí.

Index

  • 1 Obecné charakteristiky
  • 2 Klasifikace a funkce
    • 2.1-Proteiny
    • 2.2-Sacharidy
    • 2.3 -Lipidy
    • 2.4 - Nukleové kyseliny
  • 3 Příklady
    • 3.1 Hemoglobin
    • 3.2 Celulóza
    • 3.3 Biologické membrány
  • 4 Odkazy

Obecné vlastnosti

Jednou z nejdůležitějších charakteristik organických biomolekul je jejich všestrannost, pokud jde o formování struktur. Tato obrovská rozmanitost organických variant, které mohou existovat, je dána privilegovanou situací, kterou poskytuje atom uhlíku, uprostřed druhé periody.

Atom uhlíku má čtyři elektrony v poslední energetické úrovni. Díky své průměrné elektronegativitě je schopna tvořit vazby s jinými atomy uhlíku, tvořit řetězy různého tvaru a délky, otevřené nebo uzavřené, s jednoduchými, dvojitými nebo trojitými vazbami v jejím vnitřním prostoru.

Stejným způsobem průměrná elektronegativita atomu uhlíku umožňuje vytvářet vazby s atomy jinými než uhlík, jako je elektropozitivní (vodík) nebo elektronegativní (mimo jiné kyslík, dusík, síra).

Tato vlastnost spojení umožňuje stanovit klasifikaci uhlíků v primárním, sekundárním, terciárním nebo kvartérním typu, v závislosti na počtu uhlíků, se kterými je spojen. Tento klasifikační systém je nezávislý na počtu valencí zapojených do vazby.

Klasifikace a funkce

Organické molekuly jsou rozděleny do čtyř hlavních skupin: proteiny, sacharidy, lipidy a nukleové kyseliny. Zde je podrobně popíšeme:

-Proteiny

Proteiny tvoří skupinu organických molekul lépe definovaných a charakterizovaných biology. Tyto široké znalosti jsou dány především vnitřní lehkostí, která se má izolovat a charakterizovat - ve srovnání se zbytkem tří organických molekul.

Proteiny hrají řadu extrémně biologických rolí. Mohou sloužit jako transportní, strukturní a dokonce katalytické molekuly. Tato poslední skupina se skládá z enzymů.

Strukturální bloky: aminokyseliny

Strukturálními bloky proteinů jsou aminokyseliny. V přírodě nacházíme 20 druhů aminokyselin, z nichž každý má své dobře definované fyzikálně-chemické vlastnosti.

Tyto molekuly jsou klasifikovány jako alfa-aminokyseliny, protože mají primární aminoskupinu a skupinu karboxylové kyseliny jako substituent na stejném atomu uhlíku. Jedinou výjimkou z tohoto pravidla je aminokyselina prolinu, která je katalogizována jako alfa-iminokyselina přítomností sekundární aminoskupiny..

Aby se vytvořily proteiny, je nezbytné, aby tyto "polymery" polymerizovaly a vytvářely tak peptidovou vazbu. Tvorba řetězce proteinů zahrnuje eliminaci jedné molekuly vody na peptidovou vazbu. Tento odkaz je reprezentován jako CO-NH.

Některé aminokyseliny jsou kromě toho, že jsou součástí proteinů, považovány za energetické metabolity a mnohé z nich jsou esenciálními živinami.

Vlastnosti aminokyselin

Každá aminokyselina má svou hmotnost a průměrný vzhled v proteinech. Každý z nich má navíc hodnotu pK alfa-karboxylové kyseliny, alfa-aminoskupiny a vedlejší skupiny..

Hodnoty pK skupin karboxylových kyselin se nacházejí kolem 2,2; zatímco alfa-aminoskupiny mají hodnoty pK blízké 9,4. Tato charakteristika vede k typické strukturní charakteristice aminokyselin: při fyziologickém pH jsou obě skupiny ve formě iontů.

Když molekula nese nabité skupiny opačných polarit, nazývají se dipolární ionty nebo zwitterionty. Aminokyselina může tedy působit jako kyselina nebo jako báze.

Většina alfa-aminokyselin má teploty tání blízké 300 ° C. Rozpustí se snadněji v polárních prostředích ve srovnání s jejich rozpustností v nepolárních rozpouštědlech. Většina z nich je rozpustná ve vodě.

Struktura proteinů

Aby bylo možné specifikovat funkci určitého proteinu, je nutné určit jeho strukturu, tj. Trojrozměrný vztah, který existuje mezi atomy, které tvoří daný protein. U proteinů byly stanoveny čtyři úrovně organizace jejich struktury:

Primární struktura: označuje aminokyselinovou sekvenci, která tvoří protein, s výjimkou jakékoliv konformace, kterou mohou mít jeho postranní řetězce.

Sekundární struktura: je tvořen místním prostorovým uspořádáním atomů kostry. Opět se nebere v úvahu konformace postranních řetězců.

Terciální struktura: týká se trojrozměrné struktury celého proteinu. Ačkoli to může být obtížné stanovit jasné rozdělení mezi terciární a sekundární strukturou, definované konformace (takový jako přítomnost vrtulí, složených listů a otočení) být používán označit jen sekundární struktury.

Kvartérní strukturaplatí pro ty proteiny, které jsou tvořeny několika podjednotkami. To znamená dvěma nebo více jednotlivými polypeptidovými řetězci. Tyto jednotky mohou interagovat pomocí kovalentních sil nebo disulfidovými vazbami. Prostorové uspořádání podjednotek určuje kvarterní strukturu.

-Sacharidy

Sacharidy, sacharidy nebo sacharidy (z řeckých kořenů) sakcharón, což znamená, že cukr) jsou nejpočetnější třídou organických molekul na celé planetě Zemi.

Jeho struktura může být odvozena z jeho názvu “uhlohydráty”, protože oni jsou molekuly se vzorcem (CH2O)n, kde n je větší než 3.

Funkce sacharidů jsou různé. Jeden z hlavních je strukturálního typu, zejména u rostlin. V rostlinné říši je její hlavní konstrukční materiál celulóza, která odpovídá 80% suché hmotnosti těla.

Další důležitou funkcí je její energetická role. Polysacharidy, jako je škrob a glykogen, představují důležité zdroje nutričních rezerv.

Klasifikace

Základní jednotky sacharidů jsou monosacharidy nebo jednoduché cukry. Jedná se o deriváty lineárních aldehydů nebo ketonů a vícemocných alkoholů.

Jsou klasifikovány podle chemické povahy jejich karbonylové skupiny v aldózách a ketózách. Jsou také klasifikovány podle počtu uhlíků.

Monosacharidy jsou seskupeny do oligosacharidů, které se často nacházejí ve spojení s jinými typy organických molekul, jako jsou proteiny a lipidy. Ty jsou klasifikovány do homopolysacharidů nebo heteropolysacharidů v závislosti na tom, zda se skládají ze stejných monosacharidů (první případ) nebo jsou odlišné.

Kromě toho se také klasifikují podle povahy monosacharidu, který je tvoří. Polymery glukózy se nazývají glukany, ty, které tvoří galaktóza, se nazývají galaktany a tak dále.

Polysacharidy mají zvláštnost tvorby lineárních a rozvětvených řetězců, protože glykosidické vazby mohou být vytvořeny s jakoukoliv hydroxylovou skupinou nalezenou v monosacharidu..

Když je spojen větší počet monosacharidových jednotek, hovoříme o polysacharidech.

-Lipidy

Lipidy (z řečtiny lipos, což znamená tuk) jsou organické molekuly nerozpustné ve vodě a rozpustné v anorganických rozpouštědlech, jako je chloroform. Jedná se o tuky, oleje, vitamíny, hormony a biologické membrány.

Klasifikace

Mastné kyseliny: jsou to karboxylové kyseliny s řetězci tvořenými uhlovodíky značné délky. Fyziologicky je vzácné najít je zdarma, protože ve většině případů jsou esterifikovány.

U zvířat a rostlin je často nalézáme v jejich nenasycené formě (tvořící dvojné vazby mezi uhlíky) a polynenasycené (s dvěma nebo více dvojnými vazbami).

Triacylglyceroly: Také nazývané triglyceridy nebo neutrální mastné kyseliny představují většinu tuků a olejů přítomných ve zvířatech a rostlinách. Jeho hlavní funkcí je ukládání energie ve zvířatech. Ty mají specializované buňky pro skladování.

Jsou klasifikovány podle identity a polohy zbytků mastných kyselin. Obecně jsou rostlinné oleje kapalné při teplotě místnosti a jsou bohatší na zbytky mastných kyselin s dvojnými a trojnými vazbami mezi uhlíky.

Naopak živočišné tuky jsou pevné při teplotě místnosti a počet nenasycených uhlíků je nízký.

Glycerofosfolipidy: také známé jako fosfoglyceridy, jsou hlavními složkami lipidových membrán.

Glycerofosfolipidy mají "ocas" s nepolárními nebo hydrofobními vlastnostmi a polární nebo hydrofilní "hlavu". Tyto struktury jsou seskupeny do dvouvrstvy, přičemž ocasy směřují dovnitř, aby vytvořily membrány. V nich je vložena řada proteinů.

Sfingolipidy: jsou to lipidy, které se nacházejí ve velmi malém množství. Jsou také součástí membrán a jsou deriváty sfingosinu, dihydrosphingosinu a jejich homologů.

Cholesterol: u zvířat je to převažující složka membrán, která mění své vlastnosti, jako je tekutost. Je také umístěn v membránách buněčných organel. Je důležitým prekurzorem steroidních hormonů souvisejících se sexuálním vývojem.

-Nukleové kyseliny

Nukleové kyseliny jsou DNA a různé typy RNA, které existují. DNA je zodpovědná za uchovávání všech genetických informací, které umožňují vývoj, růst a udržování živých organismů.

RNA se na druhé straně podílí na průchodu genetické informace kódované v DNA molekulám proteinu. Klasicky se rozlišují tři typy RNA: messenger, transfer a ribozom. Existuje však celá řada malých RNA, které mají regulační funkce.

Strukturální bloky: nukleotidy

Strukturální bloky nukleových kyselin, DNA a RNA jsou nukleotidy. Chemicky se jedná o estery fosforečnanu pentózy, ve kterých je dusíkatá báze připojena k prvnímu uhlíku. Můžeme rozlišovat mezi ribonukleotidy a deoxyribonukleotidy.

Tyto molekuly jsou ploché, aromatické a heterocyklické. Když fosfátová skupina chybí, nukleotid je přejmenován na nukleosid.

Kromě jejich role monomerů v nukleových kyselinách jsou tyto molekuly biologicky všudypřítomné a účastní se významného počtu procesů..

Nukleosidové trifosfáty jsou energeticky bohaté produkty, jako je ATP, a používají se jako energetická měna buněčných reakcí. Jsou důležitou složkou koenzymů NAD+, NADP+, FMN, FAD a koenzym A. Nakonec jsou regulačními prvky různých metabolických drah.

Příklady

Existuje mnoho nekonečných příkladů organických molekul. Dále budou diskutovány nejvýraznější a studované biochemiky:

Hemoglobin

Jedním z klasických příkladů proteinů je hemoglobin, červený pigment v krvi. Díky své široké difuzi a snadné izolaci se jedná o protein studovaný od starověku.

Je to protein tvořený čtyřmi podjednotkami, takže vstupuje do klasifikace tetramerních, se dvěma alfa jednotkami a dvěma beta. Podjednotky hemoglobinu jsou příbuzné malému proteinu zodpovědnému za příjem kyslíku ve svalech: myoglobin.

Hemová skupina je derivát porfyrinu. Toto charakterizuje hemoglobin a je stejná skupina nalezená v cytochromech. Hemová skupina je zodpovědná za charakteristickou červenou barvu krve a je fyzickou oblastí, kde se každý globinový monomer váže s kyslíkem.

Hlavní funkcí tohoto proteinu je transport kyslíku z organismu zodpovědného za výměnu plynu - volání plíce, žábry nebo kůže - do kapilár, které mají být použity při dýchání.

Celulóza

Celulóza je lineární polymer vyrobený z D-glukózových podjednotek, spojených vazbami beta 1,4 typu. Podobně jako většina polysacharidů nemají omezenou maximální velikost. V průměru však představují přibližně 15 000 zbytků glukózy.

Je součástí buněčných stěn rostlin. Díky celulóze jsou tyto tuhé a umožňují vyrovnat se s osmotickým stresem. Podobně ve větších rostlinách, jako jsou stromy, poskytuje celulóza podporu a stabilitu.

Ačkoli to je převážně příbuzné zelenině, některá zvířata volala tunicates mají celulózu v jejich struktuře.

Odhaduje se, že průměrně 1015 kilogramy celulózy se syntetizují a degradují za rok.

Biologické membrány

Biologické membrány jsou složeny převážně ze dvou biomolekul, lipidů a proteinů. Prostorová konformace lipidů je ve formě dvouvrstvy, přičemž hydrofobní zbytky směřují do vnitřku a hydrofilní hlavy směřují do exteriéru..

Membrána je dynamická entita a její komponenty mají časté pohyby.

Odkazy

  1. Aracil, C. B., Rodriguez, M. P., Magraner, J. P., & Perez, R. S. (2011). Základy biochemie. Univerzita ve Valencii.
  2. Battaner Arias, E. (2014). Enzymologický přehled. Vydání University of Salamanca.
  3. Berg, J. M., Stryer, L., & Tymoczko, J. L. (2007). Biochemie. Obrátil jsem se.
  4. Devlin, T. M. (2004). Biochemie: učebnice s klinickými aplikacemi. Obrátil jsem se.
  5. Diaz, A. P., & Pena, A. (1988). Biochemie. Editorial Limusa.
  6. Macarulla, J.M., & Goñi, F.M. (1994). Biochemie člověka: základní kurz. Obrátil jsem se.
  7. Müller-Esterl, W. (2008). Biochemie Základy medicíny a biologických věd. Obrátil jsem se.
  8. Teijón, J. M. (2006). Základy strukturní biochemie. Editorial Tébar.