Характеристики, функции, класификация и примери на неорганични биомолекули



на неорганични биомолекули те представляват широка група молекулярни конфигурации, присъстващи в живите същества. По дефиниция, основната структура на неорганичните молекули не е съставена от въглероден скелет или свързани въглеродни атоми.

Това обаче не означава, че неорганичните съединения трябва да бъдат напълно свободни от въглерод, за да бъдат включени в тази велика категория, но че въглеродът не трябва да бъде основният и най-разпространен атом на молекулата. Неорганичните съединения, които са част от живите същества, са главно вода и серия от твърди или разтворими минерали.

Водата - най-разпространената неорганична биомолекула в организмите - има редица характеристики, които я правят съществен елемент за живота, като висока точка на кипене, висока диелектрична константа, капацитет за намаляване на промените в температурата и pH други.

От друга страна, йони и газове са ограничени до много специфични функции в органичните същества, като нервния импулс, кръвосъсирването, осмотичното регулиране и др. Освен това те са важни кофактори на някои ензими.

индекс

  • 1 Характеристики
  • 2 Класификация и функции
    • 2.1 - Вода
    • 2.2 Газове
    • 2.3 -иони
  • 3 Разлики между органични и неорганични биомолекули
    • 3.1 Използване на органични и неорганични термини в ежедневието
  • 4 Препратки

функции

Отличителната черта на неорганичните молекули, открити в живата материя, е липсата на въглерод-водородни връзки.

Тези биомолекули са относително малки и включват вода, газове и серия от аниони и катиони, които участват активно в метаболизма.

Класификация и функции

Най-важната неорганична молекула в живата материя е, без съмнение, вода. В допълнение към това, присъстват и други неорганични компоненти, които се класифицират в газове, аниони и катиони.

В газовете имаме кислород, въглероден диоксид и азот. В анионите има хлориди, фосфати, карбонати и др. А в катионите са натрий, калий, амоний, калций, магнезий и други положителни йони.

След това ще опишем всяка от тези групи, с техните най-забележителни характеристики и тяхната функция в живите същества.

-Водата

Водата е най-богатата неорганична съставка в живите същества. Широко известно е, че животът се развива във водна среда. Въпреки че има организми, които не живеят във водно тяло, вътрешната среда на тези индивиди е предимно вода. Живите същества са съставени между 60% и 90% вода.

Съставът на водата в един организъм може да варира в зависимост от вида на изследваната клетка. Например, една клетка в костта има средно 20% вода, докато мозъчната клетка може лесно да достигне 85%.

Водата е толкова важна, защото по-голямата част от биохимичните реакции, които формират метаболизма на индивидите, се провеждат във водна среда.

Например, фотосинтезата започва с разграждането на водните компоненти чрез действието на светлинната енергия. Клетъчното дишане води до производството на вода чрез разцепване на молекулите на глюкозата, за да се постигне екстракция на енергия.

Други по-малко известни метаболитни пътища също включват производството на вода. Синтезът на аминокиселини има вода като продукт.

Свойства на водата

Водата има редица характеристики, които я правят незаменим елемент на планетата Земя, позволявайки прекрасното събитие на живота. Сред тези имоти имаме:

Вода като разтворител: структурно водата се образува с два водородни атома, свързани с кислороден атом, като споделят електроните си чрез полярна ковалентна връзка. Така, тази молекула има заредени краища, една положителна и една отрицателна.

Благодарение на тази конформация, веществото се нарича полярен. По този начин водата може да разтвори вещества със същата полярна тенденция, тъй като положителните части привличат негативите на молекулата да се разтварят и обратно. Молекулите, които водата успява да разтвори, се наричат ​​хидрофилни.

Спомнете си, че в химията имаме правилото, че „едни и същи разгражда едни и същи“. Това означава, че полярните вещества се разтварят изключително в други вещества, които също са полярни.

Например, йонните съединения, като въглехидрати и хлориди, аминокиселини, газове и други съединения с хидроксилни групи, могат да се разтварят лесно във вода.

Диелектрична константа: Високата диелектрична константа на жизнената течност е също фактор, който допринася за разтварянето на неорганичните соли в гърдите му. Диелектричната константа е факторът, с който два заряда с противоположен знак се отделят от вакуума.

Специфична топлинна енергия на водата: Омекотяването на насилствените промени на температурата е незаменима характеристика за развитието на живота. Благодарение на високата специфична топлина на водата, температурните промени се стабилизират, създавайки подходяща за живота среда.

Високата специфична топлина означава, че клетката може да получава значителни количества топлина и температурата не се увеличава значително.

сближаване: Сближаването е друго свойство, което предотвратява внезапни промени в температурата. Благодарение на противоположните заряди на водните молекули, те се привличат, създавайки това, което се нарича сближаване.

Кохезията позволява температурата на живата материя да не се увеличава твърде много. Калоричната енергия разрушава водородните връзки между молекулите, вместо да ускорява отделните молекули.

PH контрол: В допълнение към регулирането и поддържането на постоянна температура, водата може да направи същото с рН. Има някои метаболитни реакции, които изискват специфично рН, така че те да могат да се провеждат. По същия начин, ензимите също изискват специфично рН, за да работят с максимална ефективност.

Регулирането на рН става благодарение на хидроксилните групи (-ОН), които се използват заедно с водородни йони (Н+). Първата е свързана с образуването на алкална среда, докато втората допринася за образуването на кисела среда.

Точка на кипене: Точката на кипене на водата е 100 ° С. Това свойство позволява водата да съществува в течно състояние в широк температурен диапазон, от 0 ° С до 100 ° С.

Високата точка на кипене се обяснява със способността да се образуват четири водородни връзки на молекула вода. Тази характеристика също обяснява високите точки на топене и топлината на изпаряване, ако ги сравним с други хидриди, като например NH3, HF или Н2S.

Това позволява съществуването на някои екстремофилни организми. Например, има организми, които се развиват близо до 0 ° C и се наричат ​​psychrofílos. По същия начин термофилите се развиват близо до 70 или 80 ° C.

Изменение на плътността: плътността на водата варира по много специфичен начин, когато се променя температурата на околната среда. Ледът представлява открита кристална мрежа, за разлика от водата в течно състояние представлява по-случайна, по-плътна и по-плътна молекулярна организация.

Това свойство позволява на леда да плува във водата, действа като термин изолатор и позволява стабилността на големите океански маси.

Ако това не беше така, ледът би бил потънал в дълбините на моретата, а животът, какъвто го познаваме, би бил изключително малко вероятно събитие, как би могъл да възникне живот в големи маси от лед.?

Екологична роля на водата

За да приключим с темата за водата, е необходимо да споменем, че жизнената течност не само има важна роля в живите същества, но и оформя средата, в която живеят.

Океанът е най-големият резервоар с вода на Земята, който е засегнат от температури, благоприятстващ процесите на изпаряване. Огромни количества вода са в постоянен цикъл на изпарение и утаяване на вода, създавайки така наречения воден цикъл.

-газове

Ако сравним обширните функции на водата в биологичните системи, ролята на останалите неорганични молекули се ограничава само до много специфични роли..

Най-общо, газовете преминават през клетките във водни разреждания. Понякога те се използват като субстрати за химични реакции, а в други случаи са отпадъчен продукт от метаболитния път. Най-важни са кислородът, въглеродният диоксид и азота.

Кислородът е последният акцептор на електрони в транспортните вериги на организми с аеробно дишане. Също така, въглеродният диоксид е отпадъчен продукт при животни и субстрат за растенията (за фотосинтетични процеси).

-йони

Подобно на газовете, ролята на йони в живите организми изглежда ограничена до много специфични събития, но е от съществено значение за правилното функциониране на индивида. Те се класифицират в зависимост от заряда им в аниони, йони с отрицателни заряди и катиони, йони с положителни заряди.

Някои от тях се изискват само в много малки количества, като например металните компоненти на ензимите. Други са необходими в по-големи количества, като натриев хлорид, калий, магнезий, желязо, йод и др.

Човешкото тяло постоянно губи тези минерали, чрез урината, изпражненията и потта. Тези компоненти трябва да бъдат повторно въведени в системата чрез храна, главно плодове, зеленчуци и месо.

Йонни функции

кофактори: йоните могат да действат като кофактори на химични реакции. Хлорният йон участва в хидролизата на нишестето чрез амилазите. Калий и магнезий са незаменими йони за функционирането на много важни ензими в метаболизма.

Поддържане на осмоларност: друга важна функция е поддържането на оптимални осмотични условия за развитието на биологичните процеси.

Количеството на разтворените метаболити трябва да се регулира по изключение, защото ако тази система не успее, клетката може да експлодира или да загуби значителни количества вода..

При хората, например, натрий и хлор са важни елементи, които допринасят за поддържането на осмотичния баланс. Същите тези йони също така благоприятстват киселинния основен баланс.

Мембранният потенциал: при животни, йони активно участват в генерирането на мембранния потенциал в мембраната на възбудими клетки.

Електрическите свойства на мембраните засягат важни събития, като способността на невроните да предават информация.

В тези случаи, мембраната действа аналогично на електрически кондензатор, където зарядите се натрупват и съхраняват благодарение на електростатичните взаимодействия между катионите и анионите от двете страни на мембраната..

Асиметричното разпределение на йони в разтвора на всяка от страните на мембраната води до електрически потенциал - в зависимост от пропускливостта на мембраната към присъстващите йони. Величината на потенциала може да се изчисли като се следва уравнението на Нернст или уравнението на Голдман.

структурна: някои йони изпълняват структурни функции. Например, хидроксиапатитът обуславя кристалната микроструктура на костите. Калций и фосфор, от друга страна, е необходим елемент за образуването на кости и зъби.

Други функции: накрая, йоните участват в хетерогенни функции като кръвосъсирването (чрез калциеви йони), зрението и свиването на мускулите.

Разлики между органични и неорганични биомолекули

Приблизително 99% от състава на живите същества включва само четири атома: водород, кислород, въглерод и азот. Тези атоми функционират като парчета или блокове, които могат да бъдат подредени в широк диапазон от триизмерни конфигурации, образувайки молекулите, които позволяват живот.

Докато неорганичните съединения са склонни да бъдат малки, прости и не много разнообразни, органичните съединения са по-забележителни и разнообразни.

В допълнение към това, сложността на органичните биомолекули се увеличава, защото, в допълнение към въглеродния скелет, те имат функционални групи, които определят химическите характеристики.

И двете обаче са еднакво необходими за оптималното развитие на живите същества.

Използване на органични и неорганични термини в ежедневието

Сега, когато описваме разликата между двата вида биомолекули, е необходимо да се изясни, че ние използваме тези термини неясно и неточно в ежедневния живот..

Когато обозначаваме плодовете и зеленчуците като "органични" - което е много популярно в наши дни - това не означава, че останалите продукти са "неорганични". Тъй като структурата на тези годни за консумация елементи е въглероден скелет, определението за органични се счита за излишно.

Всъщност терминът органичен произтича от способността на организмите да синтезират споменатите съединения.

препратки

  1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B.E. (2003). Биология: Живот на Земята. Образованието на Пиърсън.
  2. Aracil, C.В., Rodriguez, М. P., Magraner, J.P., & Perez, R. S. (2011). Основи на биохимията. Университет във Валенсия.
  3. Battaner Arias, E. (2014). Компендиум на ензимологията. Издания на Университета в Саламанка.
  4. Berg, J. М., Stryer, L., & Tymoczko, J.L. (2007). биохимия. Обърнах се обратно.
  5. Девлин, Т. М. (2004). Биохимия: учебник с клинични приложения. Обърнах се обратно.
  6. Diaz, A. P., & Pena, A. (1988). биохимия. Редакция Лимус.
  7. Macarulla, J. M., & Goñi, F. M. (1994). Биохимия на човека: основен курс. Обърнах се обратно.
  8. Macarulla, J. M., & Goñi, F. M. (1993). Биомолекули: уроци по структурна биохимия. Обърнах се обратно.
  9. Müller-Esterl, W. (2008). Биохимия. Основи на медицината и науките за живота. Обърнах се обратно.
  10. Teijón, J. М. (2006). Основи на структурната биохимия. Редакция Тебар.
  11. Monge-Nájera, J. (2002). Обща биология. EUNED.