Organické biomolekuly jsou chemické sloučeniny přítomné v živých organismech, které plní základní funkce pro udržení života. Skládají se převážně z uhlíku, vodíku, kyslíku a dusíku a mohou také obsahovat fosfor, síru a další prvky. Tyto molekuly spadají do čtyř hlavních kategorií: sacharidy, lipidy, proteiny a nukleové kyseliny. Každá z nich má specifické vlastnosti a plní životně důležité funkce pro fungování organismů. Mezi příklady organických biomolekul patří glukóza, mastné kyseliny, enzymy a DNA. Pochopením struktury a funkce těchto molekul můžeme lépe porozumět biologickým procesům, které probíhají v živých organismech.
Hlavní vlastnosti biomolekul: seznamte se se základními vlastnostmi těchto sloučenin nezbytných pro život.
Biomolekuly jsou organické sloučeniny nezbytné pro život, přítomné ve všech živých organismech. Plní několik životně důležitých funkcí, včetně strukturálních, energetických a katalytických funkcí a dalších. Pochopení hlavních charakteristik těchto molekul je nezbytné pro pochopení složitosti biologických procesů.
Jednou z hlavních charakteristik biomolekul je jejich strukturní složitost. Skládají se z atomů uhlíku, vodíku, kyslíku, dusíku a v některých případech fosforu a síry. Tyto prvky jsou uspořádány specifickým způsobem a tvoří molekuly s různými tvary a funkcemi.
Biomolekuly mají navíc různé úrovně organizace. Lze je rozdělit do čtyř hlavních skupin: sacharidy, lipidy, proteiny a nukleové kyseliny. Každá skupina plní v organismu specifické funkce a je nezbytná pro udržení života.
Další důležitou vlastností biomolekul je jejich schopnost interakcí. Mohou se vzájemně vázat a vytvářet složitější struktury, jako jsou buněčné membrány, organely a tkáně. Tyto interakce jsou nezbytné pro správné fungování organismů.
A konečně, biomolekuly jsou vysoce reaktivní a účastní se různých chemických reakcí v těle. Mohou být rozkládány a syntetizovány za účelem poskytování energie, budování buněčných struktur a provádění různých dalších životně důležitých funkcí.
Stručně řečeno, biomolekuly jsou organické sloučeniny nezbytné pro život, které se vyznačují strukturální složitostí, různou úrovní organizace, schopností interakce a vysokou reaktivitou. Pochopení těchto charakteristik je klíčové pro pochopení významu těchto sloučenin pro udržení života.
Význam biomolekul: seznamte se s jejich základními funkcemi pro lidské tělo.
Biomolekuly jsou organické molekuly přítomné v živých organismech a plní pro lidské tělo zásadní funkce. Jsou zásadní pro udržení života, protože se podílejí na různých metabolických a strukturálních procesech, které zajišťují správné fungování těla.
Mezi hlavní organické biomolekuly nacházející se v našem těle patří sacharidy, bílkoviny, lipidy a nukleové kyseliny. Každá z nich má specifické funkce, které jsou nezbytné pro naše přežití.
Os sacharidynapříklad jsou hlavním zdrojem energie pro buňky a také hrají důležitou strukturální roli v některých buněčných strukturách. proteiny jsou zodpovědné za tvorbu tkání, transport látek a fungování enzymů. lipidy působí v oblasti energetických rezerv, tepelné izolace a tvorby buněčných membrán. A konečně, nukleové kyseliny jsou nezbytné pro ukládání a přenos genetické informace.
Kromě těchto biomolekul existují i další organické látky, jako jsou vitamíny a hormony, které v těle plní regulační funkce. Všechny tyto molekuly spolupracují na zajištění rovnováhy a zdraví našeho těla.
Pochopení významu biomolekul je proto zásadní pro pochopení toho, jak naše těla fungují a jak si můžeme udržovat zdraví. Vyvážená strava bohatá na živiny je nezbytná pro zajištění dostatečného příjmu těchto látek nezbytných pro naše přežití.
Seznamte se se čtyřmi hlavními skupinami biomolekul přítomných v živých organismech.
Organické biomolekuly jsou komplexní molekuly nezbytné pro život živých organismů. V organismu plní životně důležité funkce, jako je dodávání energie, tvorba buněčných struktur a regulace metabolických procesů. V živých organismech existují čtyři hlavní skupiny biomolekul: sacharidy, proteiny, lipidy e nukleové kyseliny.
Os sacharidy Jsou hlavním zdrojem energie pro buňky a jsou přítomny v potravinách, jako je chléb, těstoviny a ovoce. Skládají se z uhlíku, vodíku a kyslíku a lze je klasifikovat jako monosacharidy, disacharidy a polysacharidy.
As proteiny jsou nezbytné pro strukturu a funkci buněk. Skládají se z aminokyselin a v těle plní různé funkce, jako je transport látek, imunitní obrana a svalová kontrakce.
Os lipidy jsou molekuly, které hrají důležitou roli ve struktuře buněčných membrán a v ukládání energie. Patří mezi ně látky, jako jsou tuky, oleje a fosfolipidy.
Os nukleové kyseliny jsou zodpovědné za ukládání a přenos genetické informace. Skládají se z nukleotidů a jsou přítomny v DNA a RNA, které jsou nezbytné pro syntézu bílkovin a replikaci buněk.
Stručně řečeno, organické biomolekuly jsou základem života živých bytostí a hrají zásadní roli v různých biologických procesech. Je důležité udržovat vyváženou stravu, aby byl zajištěn dostatečný příjem těchto biomolekul a udržováno zdraví těla.
Význam organických biomolekul pro udržení lidského života.
Organické biomolekuly hrají zásadní roli v udržení lidského života a jsou nezbytné pro správné fungování organismu. Tyto molekuly se skládají z uhlíku a dalších prvků, jako je vodík, kyslík, dusík, fosfor a síra, a jsou přítomny ve všech známých formách života.
Hlavními organickými biomolekulami jsou sacharidy, lipidy, proteiny a nukleové kyseliny. Každá z těchto tříd sloučenin má v těle specifické funkce a přispívá k různým životně důležitým činnostem.
Os sacharidy jsou hlavním zdrojem energie pro buňky a poskytují glukózu nezbytnou pro buněčný metabolismus. lipidy hrají důležitou roli ve struktuře buněčných membrán, ukládání energie a produkci hormonů.
As proteinyjsou zase nezbytné molekuly pro stavbu a udržování tělesných tkání, působí jako enzymy, transportéry látek a složky imunitního systému. A konečně, nukleové kyseliny, jako je DNA a RNA, jsou zodpovědné za přenos a expresi genů a jsou zásadní pro dědičnost a syntézu bílkovin.
Organické biomolekuly tak plní v lidském těle životně důležité funkce, zajišťují udržení života a správné fungování všech tělesných systémů. Udržování vyvážené stravy bohaté na živiny je nezbytné pro zajištění integrity a správného fungování biomolekul, a v důsledku toho i zdraví a pohody jedince.
Organické biomolekuly: vlastnosti, funkce a příklady
As organické biomolekuly Nacházejí se ve všech živých organismech a vyznačují se strukturou založenou na uhlíku. Ve srovnání s anorganickými molekulami jsou organické molekuly mnohem složitější, co se týče struktury. Navíc jsou mnohem rozmanitější.
Dělí se na bílkoviny, sacharidy, lipidy a nukleové kyseliny. Jejich funkce jsou extrémně rozmanité. Bílkoviny se podílejí na strukturálních, funkčních a katalytických funkcích. Sacharidy mají také strukturální funkce a jsou primárním zdrojem energie pro organické organismy.
Lipidy jsou důležitými složkami biologických membrán a dalších látek, jako jsou hormony. Fungují také jako prvky pro ukládání energie. A konečně, nukleové kyseliny – DNA a RNA – obsahují všechny informace nezbytné pro vývoj a udržení živých organismů.
Obecné rysy
Jednou z nejdůležitějších charakteristik organických biomolekul je jejich všestrannost ve vytváření struktur. Tato obrovská rozmanitost organických variant, které mohou existovat, je způsobena privilegovaným postavením, které poskytuje atom uhlíku ve středu druhé periody.
Atom uhlíku má na své nejvyšší energetické hladině čtyři elektrony. Díky své průměrné elektronegativitě je schopen vytvářet vazby s jinými atomy uhlíku a vytvářet řetězce různých tvarů a délek, otevřené nebo uzavřené, s jednoduchými, dvojnými nebo trojnými vazbami uvnitř.
Stejně tak průměrná elektronegativita atomu uhlíku mu umožňuje tvořit vazby s jinými atomy než uhlíkem, jako jsou elektropozitivní (vodík) nebo elektronegativní (kyslík, dusík, síra a další).
Tato vazebná vlastnost umožňuje klasifikaci atomů uhlíku jako primárních, sekundárních, terciárních nebo kvartérních v závislosti na počtu atomů uhlíku, ke kterým jsou vázány. Tento klasifikační systém je nezávislý na počtu valencí zapojených do vazby.
Klasifikace a funkce
Organické molekuly se dělí do čtyř hlavních skupin: proteiny, sacharidy, lipidy a nukleové kyseliny. Níže si je podrobněji popíšeme:
- Bílkoviny
Proteiny tvoří skupinu organických molekul, kterou biologové nejlépe definují a charakterizují. Tyto rozsáhlé znalosti jsou primárně způsobeny jejich inherentně snadnou izolací a charakterizací – ve srovnání s ostatními třemi organickými molekulami.
Proteiny hrají širokou škálu biologických rolí. Mohou sloužit jako transportní, strukturní a dokonce i katalytické molekuly. Druhou skupinu tvoří enzymy.
Strukturální bloky: aminokyseliny
Stavebními kameny bílkovin jsou aminokyseliny. V přírodě nacházíme 20 typů aminokyselin, z nichž každý má své vlastní dobře definované fyzikálně-chemické vlastnosti.
Tyto molekuly jsou klasifikovány jako alfa-aminokyseliny, protože mají primární aminoskupinu a karboxylovou skupinu jako substituenty na stejném atomu uhlíku. Jedinou výjimkou z tohoto pravidla je aminokyselina prolin, která je klasifikována jako alfa-aminokyselina kvůli přítomnosti sekundární aminoskupiny.
Aby mohly tyto „stavební bloky“ vzniknout, musí polymerovat, a to vytvořením peptidové vazby. Vznik proteinového řetězce zahrnuje eliminaci molekuly vody na každou peptidovou vazbu. Tato vazba se označuje jako CO-NH.
Kromě toho, že jsou součástí bílkovin, některé aminokyseliny jsou považovány za energetické metabolity a mnoho z nich je esenciálními nutričními prvky.
Vlastnosti aminokyselin
Každá aminokyselina má svou vlastní hmotnost a průměrný výskyt v proteinech. Dále má každá hodnotu pK pro alfa-karboxylovou kyselinu, alfa-aminoskupiny a postranní skupinu.
Hodnoty pK karboxylových skupin jsou přibližně 2,2, zatímco alfa-aminoskupiny mají hodnoty pK blízké 9,4. Tato vlastnost vede k typickému strukturnímu rysu aminokyselin: při fyziologickém pH jsou obě skupiny ve formě iontu.
Pokud molekula nese opačně nabité skupiny, nazývají se dipólové ionty nebo zwitterionty. Aminokyselina tedy může působit buď jako kyselina, nebo jako báze.
Většina alfa-aminokyselin má body tání blízko 300 °C. Snazší rozpouštějí se v polárním prostředí než v nepolárních rozpouštědlech. Většina je docela dobře rozpustná ve vodě.
Struktura proteinu
Pro specifikaci funkce konkrétního proteinu je nutné určit jeho strukturu – tedy trojrozměrný vztah mezi atomy, které tvoří daný protein. U proteinů byly stanoveny čtyři úrovně strukturní organizace:
Primární struktura : označuje sekvenci aminokyselin, které tvoří protein, s vyloučením jakékoli konformace, kterou mohou jeho postranní řetězce nést.
Sekundární struktura : je tvořen lokálním prostorovým uspořádáním atomů v hlavním řetězci. Konformace postranních řetězců se opět nebere v úvahu.
Terciární struktura : označuje trojrozměrnou strukturu celého proteinu. I když může být obtížné stanovit jasné rozdělení mezi terciární a sekundární strukturou, definované konformace (jako je přítomnost helixů, složených lopatek a závitů) se používají k jednoznačnému označení sekundárních struktur.
Kvartérní struktura : používá se pro proteiny složené z více podjednotek, tj. dvou nebo více jednotlivých polypeptidových řetězců. Tyto jednotky mohou interagovat prostřednictvím kovalentních sil nebo disulfidových vazeb. Prostorové uspořádání podjednotek určuje kvartérní strukturu.
-Sacharidy
Sacharidy, sacharidy nebo sacharidy (z řeckých kořenů sacharón, (což znamená cukr) jsou nejhojnější třídou organických molekul na planetě Zemi.
Jejich strukturu lze odvodit z názvu „sacharidy“, protože se jedná o molekuly se vzorcem (CH 2 O) n , Kde n je větší než 3.
Sacharidy mají různé funkce. Jednou z hlavních je strukturální, zejména v rostlinách. V rostlinné říši je celulóza hlavním stavebním materiálem a tvoří 80 % suché hmotnosti těla.
Další důležitou funkcí je jeho energetická role. Polysacharidy, jako je škrob a glykogen, jsou důležitými zdroji živinových rezerv.
Klasifikace
Základními jednotkami sacharidů jsou monosacharidy neboli jednoduché cukry. Ty jsou odvozeny z aldehydů nebo ketonů s přímým řetězcem a vícesytných alkoholů.
Podle chemické povahy karbonylové skupiny se dělí na aldózy a ketózy. Také se dělí podle počtu atomů uhlíku.
Monosacharidy se seskupují a tvoří oligosacharidy, které se často nacházejí ve spojení s jinými typy organických molekul, jako jsou proteiny a lipidy. Ty se klasifikují jako homopolysacharidy nebo heteropolysacharidy v závislosti na tom, zda jsou složeny ze stejných monosacharidů (první jmenovaný) nebo z různých.
Dále se také klasifikují podle povahy monosacharidu, který je tvoří. Glukany jsou polymery glukózy, polymery galaktózy jsou galaktany atd.
Polysacharidy mají tu zvláštnost, že tvoří lineární a rozvětvené řetězce, protože glykosidické vazby mohou být tvořeny s jakoukoli hydroxylovou skupinou nacházející se v monosacharidu.
Pokud je spojeno větší množství monosacharidových jednotek, mluvíme o polysacharidech.
-Lipidy
Lipidy (z řečtiny lipopolymery, (což znamená tuk) jsou organické molekuly, které jsou nerozpustné ve vodě a rozpustné v anorganických rozpouštědlech, jako je chloroform. Ty tvoří tuky, oleje, vitamíny, hormony a biologické membrány.
Klasifikace
Mastné kyseliny : jsou karboxylové kyseliny se značnou délkou uhlovodíkových řetězců. Fyziologicky je vzácné je nalézt volné, protože ve většině případů jsou esterifikované.
U živočichů a rostlin je často nacházíme v nenasycené formě (tvořící dvojné vazby mezi uhlíky) a polynenasycené (se dvěma nebo více dvojnými vazbami).
Triacylglyceroly : Také se nazývají triglyceridy nebo neutrální tuky a tvoří většinu tuků a olejů nacházejících se v živočiších a rostlinách. Jejich hlavní funkcí je ukládání energie v tělech živočichů, které mají k tomu specializované buňky.
Klasifikují se podle identity a polohy zbytků mastných kyselin. Rostlinné oleje jsou při pokojové teplotě obvykle kapalné a jsou bohatší na zbytky mastných kyselin s dvojnými a trojnými vazbami mezi atomy uhlíku.
Na druhou stranu, živočišné tuky jsou při pokojové teplotě pevné a počet nenasycených uhlíků je nízký.
Glycerofosfolipidy Také známé jako fosfoglyceridy, jsou hlavními složkami lipidových membrán.
Glycerofosfolipidy mají nepolární nebo hydrofobní „ocas“ a polární nebo hydrofilní „hlavu“. Tyto struktury jsou seskupeny do dvojvrstvy s ocasy směřujícími dovnitř a tvoří membrány. Uvnitř těchto membrán je zabudována řada proteinů.
Sfingolipidy : jsou lipidy, které se nacházejí ve velmi malém množství. Jsou také součástí membrán a jsou odvozeny od sfingosinu, dihydrosfingosinu a jejich protějšků.
colesterol U zvířat je převládající složkou membrán a ovlivňuje jejich vlastnosti, jako je tekutost. Nachází se také v membránách buněčných organel. Je důležitým prekurzorem steroidních hormonů, které se podílejí na pohlavním vývoji.
-Nukleové kyseliny
Nukleové kyseliny jsou DNA a různé existující typy RNA. DNA je zodpovědná za ukládání veškeré genetické informace, která umožňuje vývoj, růst a udržení živých organismů.
RNA se na druhou stranu podílí na přenosu genetické informace kódované v DNA na molekuly proteinů. Klasicky se rozlišují tři typy RNA: messengerová, přenosová a ribozomální. Několik malých RNA však má regulační funkce.
Strukturální stavební bloky: nukleotidy
Stavebními kameny nukleových kyselin, DNA a RNA, jsou nukleotidy. Chemicky se jedná o pentózofosfátové estery, ve kterých je k prvnímu uhlíku připojena dusíkatá báze. Rozlišujeme ribonukleotidy a deoxyribonukleotidy.
Tyto molekuly jsou planární, aromatické a heterocyklické. Pokud fosfátová skupina chybí, nukleotid se přejmenuje na nukleosid.
Kromě své role monomerů v nukleových kyselinách jsou tyto molekuly biologicky všudypřítomné a účastní se významného počtu procesů.
Nukleosidtrifosfáty jsou energeticky bohaté produkty, podobně jako ATP, a používají se jako energetická měna pro buněčné reakce. Jsou důležitou součástí koenzymů NAD. + NADP + , FMN, FAD a koenzym A. Konečně jsou to regulační prvky různých metabolických drah.
Příklady
Existuje nespočet příkladů organických molekul. Níže jsou uvedeny ty nejvýznamnější a biochemiky studované:
Hemoglobin
Hemoglobin, červené barvivo v krvi, je klasickým příkladem proteinu. Díky svému širokému rozšíření a snadné izolaci je studován již od starověku.
Je to protein složený ze čtyř podjednotek, a proto spadá do tetramerické klasifikace se dvěma alfa a dvěma beta jednotkami. Podjednotky hemoglobinu souvisí s malým proteinem zodpovědným za příjem kyslíku ve svalech: myoglobinem.
Hemová skupina je derivát porfyrinu. Charakterizuje hemoglobin a je to stejná skupina, která se nachází v cytochromech. Hemová skupina je zodpovědná za charakteristickou červenou barvu krve a je to fyzická oblast, kde se každý globinový monomer váže na kyslík.
Hlavní funkcí tohoto proteinu je transport kyslíku z orgánu zodpovědného za výměnu plynů – nazývaného plíce, žábry nebo kůže – do kapilár, kde se používá při dýchání.
Celulóza
Celulóza je lineární polymer složený z podjednotek D-glukózy spojených vazbami beta 1,4. Stejně jako většina polysacharidů nemají maximální limit velikosti. V průměru však obsahují asi 15.000 XNUMX glukózových zbytků.
Je součástí buněčných stěn rostlin. Díky celulóze jsou pevné a umožňují jim vyrovnat se s osmotickým stresem. Podobně u větších rostlin, jako jsou stromy, celulóza poskytuje oporu a stabilitu.
Ačkoli jsou převážně příbuzní rostlinám, někteří živočichové zvaní pláštěnci mají ve své struktuře celulózu.
Odhaduje se, že průměrně 10 15 kg celulózy se syntetizuje – a degraduje – ročně.
Biologické membrány
Biologické membrány se skládají primárně ze dvou biomolekul: lipidů a proteinů. Prostorová konformace lipidů je dvojvrstvá, s hydrofobními konci směřujícími dovnitř a hydrofilními hlavami směřujícími ven.
Membrána je dynamický jev a její složky se často pohybují.
Odkazy
- Aracil, CB, Rodríguez, MP, Magraner, JP a Pérez, RS (2011). Základy biochemie Univerzita ve Valencii.
- Battaner Arias, E. (2014). Kompendium enzymologie Vydání Univerzity v Salamance.
- Berg, J. M., Stryer, L., & Tymoczko, J. L. (2007). Biochemie Zvrátil jsem
- Devlin, T. M. (2004). Biochemie: manuál s klinickými aplikacemi Zvrátil jsem
- Diaz, A.P. a Pena, A. (1988). Biochemie Redakční Limusa.
- Macarulla, JM a Goñi, FM (1994). Lidská biochemie: základní kurz Zvrátil jsem
- Müller – Esterl, W. (2008). Základy biochemie pro medicínu a biologické vědy Zvrátil jsem
- Teijón, JM (2006). Základy strukturní biochemie Editorial Tébara.