Характеристики, функции, класификация и примери на органични биомолекули



на органични биомолекули Те се срещат във всички живи същества и се характеризират със структура, основана на въглеродния атом. Ако ги сравним с неорганични молекули, органичните молекули са много по-сложни от гледна точка на тяхната структура. Освен това те са много по-разнообразни.

Те са класифицирани като протеини, въглехидрати, липиди и нуклеинови киселини. Неговите функции са изключително разнообразни. Протеините участват като структурни, функционални и каталитични елементи. Въглехидратите също имат структурни функции и са основен източник на енергия за органичните същества.

Липидите са важни компоненти на биологичните мембрани и други вещества, като хормони. Те също работят като елементи за съхранение на енергия. Накрая, нуклеиновите киселини - ДНК и РНК - съдържат цялата необходима информация за развитието и поддържането на живите същества.

индекс

  • 1 Общи характеристики
  • 2 Класификация и функции
    • 2.1 -Протеини
    • 2.2 - Въглехидрати
    • 2.3 -Липиди
    • 2.4 - Нуклеинови киселини
  • 3 Примери
    • 3.1 Хемоглобин
    • 3.2 Целулоза
    • 3.3 Биологични мембрани
  • 4 Препратки

Общи характеристики

Една от най-важните характеристики на органичните биомолекули е тяхната гъвкавост, когато става въпрос за формиране на структури. Това огромно разнообразие от органични варианти, които могат да съществуват, се дължи на привилегированата ситуация, осигурена от въглеродния атом, в центъра на втория период.

Въглеродният атом има четири електрона в последното енергийно ниво. Благодарение на своята средна електронегативност, тя е способна да образува връзки с други въглеродни атоми, образувайки вериги с различна форма и дължина, отворени или затворени, с прости, двойни или тройни връзки във вътрешността си.

По същия начин, средната електроотрицателност на въглеродния атом позволява да се образуват връзки с атоми, различни от въглерод, като електропозитивна (водород) или електроотрицателна (кислород, азот, сяра, между другото).

Това свойство на връзката позволява да се установи класификация на въглеродите в първичен, вторичен, третичен или кватернер, в зависимост от броя на въглерода, с който е свързан. Тази класификационна система е независима от броя на валенциите, включени в връзката.

Класификация и функции

Органичните молекули се класифицират в четири основни групи: протеини, въглехидрати, липиди и нуклеинови киселини. Тук ще ги опишем подробно:

-протеин

Протеините представляват групата органични молекули, по-добре дефинирани и характеризирани от биолозите. Това широко познание се дължи главно на вътрешната лекота, която съществува, за да бъде изолирана и характеризирана - в сравнение с останалите три органични молекули.

Протеините играят серия от изключително широки биологични роли. Те могат да служат като транспортни, структурни и дори каталитични молекули. Последната група е съставена от ензими.

Структурни блокове: аминокиселини

Структурните блокове на протеините са аминокиселини. В природата откриваме 20 вида аминокиселини, всеки със своите добре дефинирани физико-химични свойства.

Тези молекули са класифицирани като алфа-аминокиселини, защото притежават първична аминогрупа и карбоксилна група като заместител на един и същ въглероден атом. Единственото изключение от това правило е аминокиселината пролин, която е каталогизирана като алфа-имино киселина чрез присъствието на вторична аминогрупа..

За да се образуват протеини, е необходимо тези "блокове" да се полимеризират и те правят това чрез образуване на пептидна връзка. Образуването на верига от протеини включва елиминирането на една молекула вода на пептидна връзка. Тази връзка е представена като CO-NH.

Освен че са част от протеини, някои аминокиселини се считат за енергийни метаболити и много от тях са основни хранителни вещества.

Свойства на аминокиселините

Всяка аминокиселина има своята маса и среден вид в протеините. В допълнение, всеки има рК стойност на алфа-карбоксилната киселина, алфа-амино и страничната група..

PK стойностите на карбоксиловите киселинни групи са разположени около 2.2; докато алфа-амино групите имат рК стойности, близки до 9.4. Тази характеристика води до типична структурна характеристика на аминокиселините: при физиологично рН двете групи са под формата на йон.

Когато една молекула носи заредени групи с противоположни полюси, те се наричат ​​диполярни йони или цвитерйони. Следователно, аминокиселина може да действа като киселина или като основа.

Повечето алфа-аминокиселини имат точки на топене, близки до 300 ° С. Те се разтварят по-лесно в полярни среди, в сравнение с тяхната разтворимост в неполярни разтворители. Повечето са доста разтворими във вода.

Структура на протеините

За да може да се определи функцията на конкретен протеин, е необходимо да се определи нейната структура, т.е. триизмерната връзка, която съществува между атомите, които съставляват въпросния протеин. За протеини са определени четири нива на организация на тяхната структура:

Първична структурасе отнася до аминокиселинната последователност, която образува протеина, с изключение на каквато и да е конформация, която неговите странични вериги могат да приемат.

Вторична структура: се формира от локалното пространствено подреждане на атомите на скелета. Отново, конформацията на страничните вериги не се взема под внимание.

Третична структура: той се отнася до триизмерната структура на целия протеин. Въпреки че може да е трудно да се установи ясно разделение между третичната и вторичната структура, определени обозначения (като наличието на витла, сгънати листове и завои) се използват за обозначаване само на вторичните структури.

Четвъртична структураПрилага се за тези протеини, които се образуват от няколко субединици. Тоест, чрез две или повече отделни полипептидни вериги. Тези единици могат да взаимодействат чрез ковалентни сили или чрез дисулфидни връзки. Пространственото подреждане на подединиците определя кватернерната структура.

-въглехидрати

Въглехидрати, въглехидрати или захариди (от гръцки корени sakcharón, което означава захар) са най-разпространеният клас органични молекули на цялата планета Земя.

Структурата му може да се изведе от наименованието му "въглехидрати", тъй като те са молекули с формула (C H2О)п, където п е по-голяма от 3.

Функциите на въглехидратите са разнообразни. Един от основните е от структурен тип, особено в растенията. В растителното царство, целулозата е основният структурен материал, който отговаря на 80% от сухото тегло на тялото.

Друга важна функция е нейната енергийна роля. Полизахаридите, като нишесте и гликоген, представляват важни източници на хранителни резерви.

класификация

Основните единици въглехидрати са монозахариди или прости захари. Това са производни на линейни алдехиди или кетони и полихидридни алкохоли.

Те се класифицират според химичната природа на тяхната карбонилна група при алдози и кетози. Те също така се класифицират според броя на въглеродите.

Монозахаридите са групирани, за да образуват олигозахариди, които често се срещат заедно с други видове органични молекули като протеини и липиди. Те се класифицират като хомополизахариди или хетерополизахариди, в зависимост от това дали са съставени от едни и същи монозахариди (първият случай) или са различни.

В допълнение, те също са класифицирани според естеството на монозахарида, който ги съставя. Полимерите на глюкозата се наричат ​​глюкани, онези, образувани от галактоза, се наричат ​​галактани и така нататък.

Полизахаридите имат особеността на образуването на линейни и разклонени вериги, тъй като гликозидните връзки могат да се образуват с всяка от хидроксилните групи, открити в монозахарида..

Когато се свържат по-голям брой монозахаридни единици, става въпрос за полизахариди.

-липиди

Липиди (от гръцки lipos, което означава мазнина) са органични молекули, неразтворими във вода и разтворими в неорганични разтворители, като хлороформ. Те представляват мазнини, масла, витамини, хормони и биологични мембрани.

класификация

Мастни киселини: те са карбоксилни киселини с вериги, образувани от въглеводороди със значителна дължина. Физиологично, рядко се срещат свободни, тъй като в повечето случаи те са естерифицирани.

При животните и растенията често ги намираме в тяхната ненаситена форма (образувайки двойни връзки между въглеродите) и полиненаситени (с две или повече двойни връзки)..

триглицероли: Също наричани триглицериди или неутрални мастни киселини, те представляват по-голямата част от мазнините и маслата, присъстващи в животни и растения. Неговата основна функция е да съхранява енергия при животните. Те имат специализирани клетки за съхранение.

Те се класифицират според идентичността и позицията на мастните киселини. Като цяло растителните масла са течни при стайна температура и са по-богати на остатъци от мастни киселини с двойни и тройни връзки между техните въглеродни атоми..

Обратно, животинските мазнини са твърди при стайна температура и броят на ненаситените въглеродни атоми е нисък.

glicerofosfolípidos: известни също като фосфоглицериди, са основните компоненти на липидните мембрани.

Глицерофосфолипидите имат "опашка" с неполярни или хидрофобни характеристики, и полярна или хидрофилна "глава". Тези структури са групирани в двуслой, като опашките сочат навътре, за да образуват мембраните. В тях се вграждат редица протеини.

спинголипиди: те са липиди, които се срещат в много малки количества. Те също са част от мембраните и са производни на сфингозин, дихидросфингозин и техните хомолози.

холестеролпри животни той е преобладаващ компонент на мембраните, който променя свойствата му, като неговата течливост. Също така се намира в мембраните на клетъчните органели. Той е важен предшественик на стероидните хормони, свързани със сексуалното развитие.

-Нуклеинови киселини

Нуклеиновите киселини са ДНК и различните видове РНК, които съществуват. ДНК е отговорна за съхранението на цялата генетична информация, която позволява развитието, растежа и поддържането на живите организми.

РНК, от друга страна, участва в преминаването на генетична информация, кодирана в ДНК, към протеинови молекули. Класически се разграничават три вида РНК: пратеник, трансфер и рибозом. Съществуват обаче редица малки РНК, които имат регулаторни функции.

Структурни блокове: нуклеотиди

Структурните блокове на нуклеиновите киселини, ДНК и РНК, са нуклеотидите. Химически, те са пентозофосфатни естери, в които азотна основа е свързана към първия въглерод. Можем да разграничим рибонуклеотидите и дезоксирибонуклеотидите.

Тези молекули са плоски, ароматни и хетероциклични. Когато фосфатната група отсъства, нуклеотидът се преименува на нуклеозид.

В допълнение към тяхната роля на мономери в нуклеиновите киселини, тези молекули са биологично повсеместни и участват в значителен брой процеси.

Нуклеозидните трифосфати са богати на енергия продукти, като АТР, и се използват като енергийна валута на клетъчните реакции. Те са важен компонент на NAD коензимите+, НАДФ+, FMN, FAD и коензим А. И накрая, те са регулаторни елементи на различни метаболитни пътища.

Примери

Има безкрайност от примери за органични молекули. След това ще бъдат обсъдени най-забележителните и изучавани от биохимици:

хемоглобин

Хемоглобинът, червеният пигмент в кръвта, е един от класическите примери за протеини. Благодарение на широката си дифузия и лесна изолация, той е бил протеин, изучаван от древността.

Той е протеин, образуван от четири субединици, така че влиза в класификацията на тетрамерни, с две алфа единици и две бета. Субединиците на хемоглобина са свързани с малък протеин, отговорен за поемането на кислород в мускулите: миоглобин.

Хем групата е производно на порфирин. Това характеризира хемоглобина и е същата група, открита в цитохромите. Хемната група е отговорна за характерния червен цвят на кръвта и е физическата област, където всеки глобинов мономер се свързва с кислород.

Основната функция на този протеин е пренасянето на кислород от органа, отговорен за обмен на газ - призоваване на белите дробове, хрилете или кожата - към капилярите, за да се използва при дишане.

целулоза

Целулозата е линеен полимер, съставен от D-глюкозни субединици, свързани с бета 1,4 тип връзки. Както повечето полизахариди, те нямат ограничен максимален размер. Въпреки това, средно те представят около 15 000 глюкозни остатъка.

Той е компонент на клетъчните стени на растенията. Благодарение на целулозата, те са твърди и позволяват да се справят с осмотичния стрес. По същия начин, в по-големите растения, като дървета, целулозата дава подкрепа и стабилност.

Макар че е предимно свързано със зеленчуците, някои животни, наречени ципести, имат в своята структура целулоза.

Изчислено е, че средно 1015 килограми целулоза се синтезират - и деградират - на година.

Биологични мембрани

Биологичните мембрани са съставени основно от две биомолекули, липиди и протеини. Пространствената конформация на липидите е под формата на двуслой, като хидрофобните опашки сочат към вътрешността, а хидрофилните глави към външната страна..

Мембраната е динамична единица и нейните компоненти изпитват чести движения.

препратки

  1. Aracil, C.В., Rodriguez, М. P., Magraner, J.P., & Perez, R. S. (2011). Основи на биохимията. Университет във Валенсия.
  2. Battaner Arias, E. (2014). Компендиум на ензимологията. Издания на Университета в Саламанка.
  3. Berg, J. М., Stryer, L., & Tymoczko, J.L. (2007). биохимия. Обърнах се обратно.
  4. Девлин, Т. М. (2004). Биохимия: учебник с клинични приложения. Обърнах се обратно.
  5. Diaz, A. P., & Pena, A. (1988). биохимия. Редакция Лимус.
  6. Macarulla, J. M., & Goñi, F. M. (1994). Биохимия на човека: основен курс. Обърнах се обратно.
  7. Müller-Esterl, W. (2008). Биохимия. Основи на медицината и науките за живота. Обърнах се обратно.
  8. Teijón, J. М. (2006). Основи на структурната биохимия. Редакция Тебар.