Les biomolècules orgàniques són compostos químics presents en els éssers vius que realitzen funcions essencials per al manteniment de la vida. Estan compostes principalment de carboni, hidrogen, oxigen i nitrogen, i també poden contenir fòsfor, sofre i altres elements. Aquestes molècules es divideixen en quatre categories principals: carbohidrats, lípids, proteïnes i àcids nucleics. Cadascuna té característiques específiques i realitza funcions vitals per al funcionament dels organismes. Alguns exemples de biomolècules orgàniques inclouen la glucosa, els àcids grassos, els enzims i l'ADN. En comprendre l'estructura i la funció d'aquestes molècules, podem entendre millor els processos biològics que es produeixen en els éssers vius.
Característiques principals de les biomolècules: aprèn sobre les propietats fonamentals d'aquests compostos essencials per a la vida.
Les biomolècules són compostos orgànics essencials per a la vida, presents en tots els éssers vius. Realitzen diverses funcions vitals, incloent-hi funcions estructurals, energètiques i catalítiques, entre d'altres. Comprendre les principals característiques d'aquestes molècules és essencial per entendre la complexitat dels processos biològics.
Una de les principals característiques de les biomolècules és la seva complexitat estructural. Estan compostes d'àtoms de carboni, hidrogen, oxigen, nitrogen i, en alguns casos, fòsfor i sofre. Aquests elements s'organitzen de maneres específiques, formant molècules amb diferents formes i funcions.
A més, les biomolècules tenen diferents nivells d'organització. Es poden classificar en quatre grups principals: carbohidrats, lípids, proteïnes i àcids nucleics. Cada grup realitza funcions específiques a l'organisme i és essencial per al manteniment de la vida.
Una altra característica important de les biomolècules és la seva capacitat d'interactuar. Poden unir-se entre si i formar estructures més complexes, com ara membranes cel·lulars, orgànuls i teixits. Aquestes interaccions són essencials per al bon funcionament dels organismes.
Finalment, les biomolècules són altament reactives i participen en diverses reaccions químiques del cos. Es poden descompondre i sintetitzar per proporcionar energia, construir estructures cel·lulars i dur a terme diverses altres funcions vitals.
En resum, les biomolècules són compostos orgànics essencials per a la vida, que presenten complexitat estructural, diversos nivells d'organització, capacitat d'interacció i alta reactivitat. Comprendre aquestes característiques és crucial per entendre la importància d'aquests compostos en el manteniment de la vida.
Importància de les biomolècules: aprendre sobre les seves funcions essencials per al cos humà.
Les biomolècules són molècules orgàniques presents en els éssers vius i que realitzen funcions essencials per al cos humà. Són fonamentals per al manteniment de la vida, ja que intervenen en diversos processos metabòlics i estructurals que asseguren el bon funcionament del cos.
Les principals biomolècules orgàniques que trobem al nostre cos inclouen carbohidrats, proteïnes, lípids i àcids nucleics. Cadascun d'aquests té funcions específiques que són essencials per a la nostra supervivència.
Os hidrats de carboni, per exemple, són la principal font d'energia de les cèl·lules i també tenen un paper estructural important en algunes estructures cel·lulars. proteïnes són responsables de la formació de teixits, del transport de substàncies i del funcionament dels enzims. lípids actuen en les reserves d'energia, l'aïllament tèrmic i la formació de membranes cel·lulars. Finalment, àcids nucleics són essencials per a l'emmagatzematge i la transmissió de la informació genètica.
A més d'aquestes biomolècules, també hi ha altres substàncies orgàniques com ara vitamines i hormones, que realitzen funcions reguladores al cos. Totes aquestes molècules treballen conjuntament per garantir l'equilibri i la salut del nostre cos.
Per tant, comprendre la importància de les biomolècules és fonamental per entendre com funcionen els nostres cossos i com podem mantenir la nostra salut. Una dieta equilibrada i rica en nutrients és essencial per garantir una ingesta adequada d'aquestes substàncies essencials per a la nostra supervivència.
Coneix els quatre grups principals de biomolècules presents en els éssers vius.
Les biomolècules orgàniques són molècules complexes essencials per a la vida dels éssers vius. Realitzen funcions vitals a l'organisme, com ara proporcionar energia, formar estructures cel·lulars i regular els processos metabòlics. Hi ha quatre grups principals de biomolècules presents en els éssers vius: hidrats de carboni, proteïnes, lípids e àcids nucleics.
Os hidrats de carboni Són la principal font d'energia de les cèl·lules i són presents en aliments com el pa, la pasta i la fruita. Estan compostos de carboni, hidrogen i oxigen i es poden classificar com a monosacàrids, disacàrids i polisacàrids.
As proteïnes són essencials per a l'estructura i la funció de les cèl·lules. Estan compostos d'aminoàcids i realitzen diverses funcions al cos, com ara el transport de substàncies, la defensa immunitària i la contracció muscular.
Os lípids són molècules que tenen un paper important en l'estructura de les membranes cel·lulars i en l'emmagatzematge d'energia. Inclouen substàncies com ara greixos, olis i fosfolípids.
Os àcids nucleics són responsables de l'emmagatzematge i la transmissió de la informació genètica. Estan compostos de nucleòtids i són presents a l'ADN i l'ARN, que són essencials per a la síntesi de proteïnes i la replicació cel·lular.
En resum, les biomolècules orgàniques són fonamentals per a la vida dels éssers vius, i tenen un paper vital en diversos processos biològics. És important mantenir una dieta equilibrada per garantir una ingesta adequada d'aquestes biomolècules i mantenir la salut del cos.
La rellevància de les biomolècules orgàniques en el manteniment de la vida humana.
Les biomolècules orgàniques tenen un paper fonamental en el manteniment de la vida humana, sent essencials per al bon funcionament de l'organisme. Aquestes molècules estan compostes de carboni i altres elements com ara hidrogen, oxigen, nitrogen, fòsfor i sofre, i són presents en totes les formes de vida conegudes.
Les principals biomolècules orgàniques són els carbohidrats, els lípids, les proteïnes i els àcids nucleics. Cadascuna d'aquestes classes de compostos té funcions específiques al cos, contribuint a diverses activitats vitals.
Os hidrats de carboni són la principal font d'energia de les cèl·lules, ja que proporcionen la glucosa necessària per al metabolisme cel·lular. lípids tenen un paper important en l'estructura de les membranes cel·lulars, l'emmagatzematge d'energia i la producció d'hormones.
As proteïnes, al seu torn, són molècules essencials per a la construcció i el manteniment dels teixits corporals, actuant com a enzims, transportadors de substàncies i components del sistema immunitari. Finalment, els àcids nucleics, com l'ADN i l'ARN, són responsables de la transmissió i l'expressió dels gens, sent fonamentals per a l'herència i la síntesi de proteïnes.
Així doncs, les biomolècules orgàniques duen a terme funcions vitals en el cos humà, garantint el manteniment de la vida i el bon funcionament de tots els sistemes corporals. Mantenir una dieta equilibrada i rica en nutrients és essencial per garantir la integritat i el bon funcionament de les biomolècules i, en conseqüència, la salut i el benestar de l'individu.
Biomolècules orgàniques: característiques, funcions i exemples
As biomolècules orgàniques Es troben en tots els éssers vius i es caracteritzen per una estructura basada en el carboni. En comparació amb les molècules inorgàniques, les molècules orgàniques són molt més complexes pel que fa a la seva estructura. A més, són molt més variades.
Es classifiquen com a proteïnes, carbohidrats, lípids i àcids nucleics. Les seves funcions són extremadament variades. Les proteïnes participen com a elements estructurals, funcionals i catalítics. Els carbohidrats també tenen funcions estructurals i són la principal font d'energia per als éssers orgànics.
Els lípids són components importants de les membranes biològiques i altres substàncies, com ara les hormones. També funcionen com a elements d'emmagatzematge d'energia. Finalment, els àcids nucleics (ADN i ARN) contenen tota la informació necessària per al desenvolupament i manteniment dels éssers vius.
Característiques generals
Una de les característiques més importants de les biomolècules orgàniques és la seva versatilitat a l'hora de formar estructures. Aquesta enorme diversitat de variants orgàniques que poden existir es deu a la posició privilegiada que proporciona l'àtom de carboni al centre del segon període.
L'àtom de carboni té quatre electrons en el seu nivell d'energia més alt. Gràcies a la seva electronegativitat mitjana, és capaç de formar enllaços amb altres àtoms de carboni, formant cadenes de diferents formes i longituds, obertes o tancades, amb enllaços simples, dobles o triples a l'interior.
Així mateix, l'electronegativitat mitjana de l'àtom de carboni li permet formar enllaços amb àtoms diferents del carboni, com ara electropositius (hidrogen) o electronegatius (oxigen, nitrogen, sofre, entre d'altres).
Aquesta propietat d'enllaç permet classificar els àtoms de carboni com a primaris, secundaris, terciaris o quaternaris, depenent del nombre de carbonis als quals estan units. Aquest sistema de classificació és independent del nombre de valències implicades en l'enllaç.
Classificació i funcions
Les molècules orgàniques es classifiquen en quatre grups principals: proteïnes, carbohidrats, lípids i àcids nucleics. Les descriurem detalladament a continuació:
-Proteïnes
Les proteïnes constitueixen el grup de molècules orgàniques millor definides i caracteritzades pels biòlegs. Aquest ampli coneixement es deu principalment a la seva facilitat intrínseca d'aïllament i caracterització, en comparació amb les altres tres molècules orgàniques.
Les proteïnes tenen una àmplia gamma de funcions biològiques. Poden servir com a molècules de transport, estructurals i fins i tot catalítiques. Aquest últim grup està compost per enzims.
Blocs estructurals: aminoàcids
Els components bàsics de les proteïnes són els aminoàcids. A la natura, trobem 20 tipus d'aminoàcids, cadascun amb les seves pròpies propietats fisicoquímiques ben definides.
Aquestes molècules es classifiquen com a alfa-aminoàcids perquè tenen un grup amino primari i un grup àcid carboxílic com a substituents al mateix àtom de carboni. L'única excepció a aquesta regla és l'aminoàcid prolina, que es classifica com a alfa-aminoàcid a causa de la presència d'un grup amino secundari.
Per formar proteïnes, aquests "blocs de construcció" s'han de polimeritzar, i ho fan formant un enllaç peptídic. La formació d'una cadena proteica implica l'eliminació d'una molècula d'aigua per enllaç peptídic. Aquest enllaç es representa com a CO-NH.
A més de formar part de les proteïnes, alguns aminoàcids es consideren metabòlits energètics i molts d'ells són elements nutricionals essencials.
Propietats dels aminoàcids
Cada aminoàcid té la seva pròpia massa i aparició mitjana en proteïnes. A més, cadascun té un valor de pK per a l'àcid alfa-carboxílic, els grups alfa-amino i el grup lateral.
Els valors de pK dels grups d'àcid carboxílic són d'uns 2,2; mentre que els grups alfa-amino tenen valors de pK propers a 9,4. Aquesta característica condueix a una característica estructural típica dels aminoàcids: a pH fisiològic, tots dos grups es troben en forma d'ió.
Quan una molècula porta grups amb càrrega oposada, s'anomenen ions dipolars o zwitterions. Per tant, un aminoàcid pot actuar com a àcid o com a base.
La majoria dels aminoàcids alfa tenen punts de fusió propers als 300 °C. Es dissolen més fàcilment en ambients polars que en dissolvents no polars. La majoria són força solubles en aigua.
Estructura de proteïnes
Per especificar la funció d'una proteïna específica, cal determinar-ne l'estructura, és a dir, la relació tridimensional entre els àtoms que formen la proteïna en qüestió. S'han determinat quatre nivells d'organització estructural per a les proteïnes:
Estructura primària : es refereix a la seqüència d'aminoàcids que formen la proteïna, excloent qualsevol conformació que puguin suportar les seves cadenes laterals.
Estructura secundària : es forma per la disposició espacial local dels àtoms de la cadena principal. De nou, no es té en compte la conformació de les cadenes laterals.
Estructura terciària : fa referència a l'estructura tridimensional de tota la proteïna. Tot i que pot ser difícil establir una divisió clara entre l'estructura terciària i la secundària, s'utilitzen conformacions definides (com ara la presència d'hèlixs, fulles plegades i girs) per designar de manera única les estructures secundàries.
Estructura quaternària : aplicat a proteïnes compostes per múltiples subunitats, és a dir, dues o més cadenes polipeptídiques individuals. Aquestes unitats poden interactuar mitjançant forces covalents o enllaços disulfur. La disposició espacial de les subunitats determina l'estructura quaternària.
-Hidrats de carboni
Hidrats de carboni, hidrats de carboni o sacàrids (de les arrels gregues sacaró, que significa sucre) són la classe de molècules orgàniques més abundant al planeta Terra.
La seva estructura es pot deduir del nom "hidrats de carboni", ja que són molècules amb la fórmula (CH 2 O) n , On n és més gran que 3.
Els carbohidrats tenen funcions variades. Una de les principals és estructural, especialment en les plantes. En el regne vegetal, la cel·lulosa és el principal material estructural, representant el 80% del pes sec del cos.
Una altra funció important és el seu paper energètic. Els polisacàrids, com el midó i el glicogen, són fonts importants de reserves de nutrients.
Classificació
Les unitats bàsiques dels carbohidrats són els monosacàrids o sucres simples. Aquests deriven d'aldehids o cetones de cadena lineal i alcohols polihídrics.
Es classifiquen segons la naturalesa química del seu grup carbonil en aldoses i cetoses. També es classifiquen segons el nombre de carbonis.
Els monosacàrids s'agrupen per formar oligosacàrids, que sovint es troben associats amb altres tipus de molècules orgàniques, com ara proteïnes i lípids. Aquests es classifiquen com a homopolisacàrids o heteropolisacàrids, depenent de si estan compostos pels mateixos monosacàrids (els primers) o diferents.
A més, també es classifiquen segons la naturalesa del monosacàrid que els compon. Els glucans són polímers de glucosa, els polímers de galactosa són galactans, etc.
Els polisacàrids tenen la particularitat de formar cadenes lineals i ramificades, ja que es poden formar enllaços glicosídics amb qualsevol dels grups hidroxil que es troben en el monosacàrid.
Quan s'associen un nombre més gran d'unitats de monosacàrids, parlem de polisacàrids.
-Lípids
Lípids (del grec lipos, que significa greix) són molècules orgàniques insolubles en aigua i solubles en dissolvents inorgànics, com el cloroform. Aquestes constitueixen greixos, olis, vitamines, hormones i membranes biològiques.
Classificació
Àcids grassos : són àcids carboxílics amb cadenes d'hidrocarburs de longitud considerable. Fisiològicament, és rar trobar-los lliures, ja que en la majoria dels casos estan esterificats.
En animals i plantes, sovint els trobem en la seva forma insaturada (formant dobles enllaços entre els carbonis) i poliinsaturada (amb dos o més dobles enllaços).
triacilglicerols : També anomenats triglicèrids o greixos neutres, constitueixen la majoria dels greixos i olis que es troben en animals i plantes. La seva funció principal és emmagatzemar energia en els animals, que tenen cèl·lules especialitzades per a l'emmagatzematge.
Es classifiquen segons la identitat i la posició dels residus d'àcids grassos. Els olis vegetals són generalment líquids a temperatura ambient i són més rics en residus d'àcids grassos amb enllaços dobles i triples entre els seus àtoms de carboni.
D'altra banda, els greixos animals són sòlids a temperatura ambient i el nombre de carbonis insaturats és baix.
Glicerofosfolípids : també coneguts com a fosfoglicèrids, són els components principals de les membranes lipídiques.
Els glicerofosfolípids tenen una "cua" no polar, o hidròfoba, i un "cap" polar, o hidròfil. Aquestes estructures s'agrupen en una bicapa, amb les cues apuntant cap a dins, per formar membranes. Dins d'aquestes membranes, s'incorporen una sèrie de proteïnes.
Esfingolípids : són lípids que es troben en quantitats molt baixes. També formen part de les membranes i deriven de l'esfingosina, la dihidroesfingosina i els seus equivalents.
Colesterol En els animals, és un component predominant de les membranes, modificant-ne les propietats, com ara la fluïdesa. També es troba a les membranes dels orgànuls cel·lulars. És un precursor important de les hormones esteroides, implicades en el desenvolupament sexual.
-Àcids nucleics
Els àcids nucleics són l'ADN i els diferents tipus d'ARN que existeixen. L'ADN és responsable d'emmagatzemar tota la informació genètica, la qual cosa permet el desenvolupament, el creixement i el manteniment dels organismes vius.
L'ARN, en canvi, participa en la transferència d'informació genètica codificada a l'ADN a les molècules de proteïna. Clàssicament, es distingeixen tres tipus d'ARN: missatger, de transferència i ribosòmic. Tanmateix, diversos ARN petits tenen funcions reguladores.
Blocs de construcció estructurals: nucleòtids
Els components bàsics dels àcids nucleics, l'ADN i l'ARN, són els nucleòtids. Químicament, són èsters de fosfat de pentosa, en què una base nitrogenada s'uneix al primer carboni. Podem distingir entre ribonucleòtids i desoxiribonucleòtids.
Aquestes molècules són planars, aromàtiques i heterocícliques. Quan el grup fosfat és absent, el nucleòtid es rebateja com a nucleòsid.
A més del seu paper com a monòmers en els àcids nucleics, aquestes molècules són biològicament omnipresents i participen en un nombre significatiu de processos.
Els trifosfats de nucleòsids són productes rics en energia, com l'ATP, i s'utilitzen com a moneda energètica per a les reaccions cel·lulars. Són un component important dels coenzims NAD. + , NADP + , FMN, FAD i coenzim A. Finalment, són elements reguladors de diferents vies metabòliques.
Exemples
Hi ha innombrables exemples de molècules orgàniques. A continuació es discuteixen les més destacades i estudiades pels bioquímics:
hemoglobina
L'hemoglobina, el pigment vermell de la sang, és un exemple clàssic de proteïna. Gràcies a la seva àmplia distribució i fàcil aïllament, s'ha estudiat des de l'antiguitat.
És una proteïna composta per quatre subunitats i, per tant, pertany a la classificació tetramèrica, amb dues unitats alfa i dues beta. Les subunitats de l'hemoglobina estan relacionades amb una petita proteïna responsable de l'absorció d'oxigen als músculs: la mioglobina.
El grup hemo és un derivat de la porfirina. Això caracteritza l'hemoglobina i és el mateix grup que es troba en els citocroms. El grup hemo és responsable del color vermell característic de la sang i és la regió física on cada monòmer de globina s'uneix a l'oxigen.
La funció principal d'aquesta proteïna és transportar oxigen des de l'òrgan responsable de l'intercanvi de gasos –anomenat pulmons, brànquies o pell– fins als capil·lars, per ser utilitzat en la respiració.
Cel·lulosa
La cel·lulosa és un polímer lineal compost de subunitats de D-glucosa unides per enllaços beta 1,4. Com la majoria de polisacàrids, no tenen un límit de mida màxima. No obstant això, tenen una mitjana d'uns 15.000 residus de glucosa.
És el component de les parets cel·lulars de les plantes. Gràcies a la cel·lulosa, són rígides i els permeten fer front a l'estrès osmòtic. De la mateixa manera, en plantes més grans, com els arbres, la cel·lulosa proporciona suport i estabilitat.
Tot i que estan predominantment relacionats amb les plantes, alguns animals anomenats tunicats tenen cel·lulosa a la seva estructura.
Es calcula que una mitjana de 10 a 15 kg de cel·lulosa es sintetitza –i es degrada– per any.
Membranes biològiques
Les membranes biològiques estan compostes principalment de dues biomolècules: lípids i proteïnes. La conformació espacial dels lípids té forma de bicapa, amb cues hidrofòbiques apuntant cap a dins i caps hidrofílics apuntant cap a fora.
La membrana és una entitat dinàmica i els seus components experimenten moviments freqüents.
Referències
- Aracil, CB, Rodríguez, MP, Magraner, JP i Pérez, RS (2011). Fonaments de bioquímica Universitat de València.
- Battaner Arias, E. (2014). Compendi d'enzimologia Edicions de la Universitat de Salamanca.
- Berg, J.M., Stryer, L. i Tymoczko, J.L. (2007). Bioquímica Vaig invertir
- Devlin, T. M. (2004). Bioquímica: un manual amb aplicacions clíniques Vaig invertir
- Díaz, A.P., i Peña, A. (1988). Bioquímica Editorial Limusa.
- Macarulla, JM i Goñi, FM (1994). Bioquímica humana: curs bàsic Vaig invertir
- Müller – Esterl, W. (2008). Fonaments de Bioquímica per a la Medicina i les Ciències de la Vida Vaig invertir
- Teijón, JM (2006). Fonaments de bioquímica estructural Editorial Tébar.