Orgaanilised biomolekulid on elusolendites esinevad keemilised ühendid, mis täidavad eluks vajalikke olulisi funktsioone. Need koosnevad peamiselt süsinikust, vesinikust, hapnikust ja lämmastikust ning võivad sisaldada ka fosforit, väävlit ja teisi elemente. Need molekulid jagunevad nelja põhikategooriasse: süsivesikud, lipiidid, valgud ja nukleiinhapped. Igal neist on spetsiifilised omadused ja need täidavad organismide toimimiseks olulisi funktsioone. Mõned orgaaniliste biomolekulide näited hõlmavad glükoosi, rasvhappeid, ensüüme ja DNA-d. Nende molekulide struktuuri ja funktsiooni mõistmise abil saame paremini aru elusolendites toimuvatest bioloogilistest protsessidest.
Biomolekulide peamised omadused: tutvuge nende eluks oluliste ühendite põhiomadustega.
Biomolekulid on eluks hädavajalikud orgaanilised ühendid, mis esinevad kõigis elusolendites. Nad täidavad mitmeid elutähtsaid funktsioone, sealhulgas struktuurilisi, energeetilisi ja katalüütilisi funktsioone. Nende molekulide peamiste omaduste mõistmine on oluline bioloogiliste protsesside keerukuse mõistmiseks.
Biomolekulide üks peamisi omadusi on nende struktuuriline keerukus. Need koosnevad süsiniku, vesiniku, hapniku, lämmastiku ja mõnel juhul ka fosfori ja väävli aatomitest. Need elemendid on organiseeritud spetsiifilisel viisil, moodustades erineva kuju ja funktsioonidega molekule.
Lisaks on biomolekulidel erinevad organiseerituse tasemed. Neid saab jagada nelja põhirühma: süsivesikud, lipiidid, valgud ja nukleiinhapped. Igal rühmal on organismis spetsiifilisi funktsioone ja see on eluks hädavajalik.
Biomolekulide teine oluline omadus on nende võime omavahel suhelda. Nad saavad omavahel siduda ja moodustada keerukamaid struktuure, nagu rakumembraanid, organellid ja koed. Need interaktsioonid on organismide nõuetekohaseks toimimiseks hädavajalikud.
Lõpuks on biomolekulid väga reaktiivsed ja osalevad kehas mitmesugustes keemilistes reaktsioonides. Neid saab lagundada ja sünteesida energia saamiseks, rakustruktuuride ehitamiseks ja mitmesuguste muude elutähtsate funktsioonide täitmiseks.
Lühidalt öeldes on biomolekulid eluks hädavajalikud orgaanilised ühendid, mida iseloomustab struktuuriline keerukus, erinevad organiseerituse tasemed, võime suhelda ja kõrge reaktsioonivõime. Nende omaduste mõistmine on ülioluline, et mõista nende ühendite tähtsust elu säilitamisel.
Biomolekulide tähtsus: tutvuge nende oluliste funktsioonidega inimkehas.
Biomolekulid on elusolendites esinevad orgaanilised molekulid, mis täidavad inimkehas olulisi funktsioone. Need on eluks hädavajalikud, kuna osalevad erinevates ainevahetus- ja struktuuriprotsessides, mis tagavad keha nõuetekohase toimimise.
Meie kehas leiduvate peamiste orgaaniliste biomolekulide hulka kuuluvad süsivesikud, valgud, lipiidid ja nukleiinhapped. Igal neist on spetsiifilised funktsioonid, mis on meie ellujäämiseks hädavajalikud.
Os süsivesikuidNäiteks on rakkude peamine energiaallikas ja mängivad olulist struktuurilist rolli ka mõnedes rakustruktuurides. valgud vastutavad kudede moodustumise, ainete transpordi ja ensüümide toimimise eest. lipiidid toimivad energiavarude, soojusisolatsiooni ja rakumembraanide moodustumise osas. Lõpuks, nukleiinhapped on geneetilise informatsiooni säilitamiseks ja edastamiseks hädavajalikud.
Lisaks neile biomolekulidele on ka teisi orgaanilisi aineid, näiteks vitamiine ja hormoone, mis täidavad organismis regulatiivseid funktsioone. Kõik need molekulid töötavad koos, et tagada meie keha tasakaal ja tervis.
Seega on biomolekulide olulisuse mõistmine ülioluline, et mõista, kuidas meie keha toimib ja kuidas me saame oma tervist hoida. Tasakaalustatud ja toitaineterikas toitumine on oluline, et tagada nende meie ellujäämiseks oluliste ainete piisav tarbimine.
Siit saad teada elusolendites esinevate nelja peamise biomolekulide rühma.
Orgaanilised biomolekulid on keerulised molekulid, mis on elusolendite eluks hädavajalikud. Nad täidavad organismis elutähtsaid funktsioone, näiteks annavad energiat, moodustavad rakustruktuure ja reguleerivad ainevahetusprotsesse. Elusolendites esineb neli peamist biomolekulide rühma: süsivesikuid, valgud, lipiidid e nukleiinhapped.
Os süsivesikuid Need on rakkude peamine energiaallikas ja esinevad sellistes toiduainetes nagu leib, pasta ja puuviljad. Need koosnevad süsinikust, vesinikust ja hapnikust ning neid saab liigitada monosahhariidideks, disahhariidideks ja polüsahhariidideks.
As valgud on rakkude struktuuri ja funktsiooni jaoks hädavajalikud. Need koosnevad aminohapetest ja täidavad organismis mitmesuguseid funktsioone, näiteks ainete transportimist, immuunkaitset ja lihaste kokkutõmbumist.
Os lipiidid on molekulid, millel on oluline roll rakumembraanide struktuuris ja energia salvestamisel. Nende hulka kuuluvad sellised ained nagu rasvad, õlid ja fosfolipiidid.
Os nukleiinhapped vastutavad geneetilise teabe säilitamise ja edastamise eest. Need koosnevad nukleotiididest ning esinevad DNA-s ja RNA-s, mis on olulised valgusünteesiks ja rakkude replikatsiooniks.
Lühidalt öeldes on orgaanilised biomolekulid elusolendite eluks üliolulised, mängides olulist rolli erinevates bioloogilistes protsessides. Nende biomolekulide piisava saamise tagamiseks ja keha tervise säilitamiseks on oluline säilitada tasakaalustatud toitumine.
Orgaaniliste biomolekulide tähtsus inimelu säilitamisel.
Orgaanilistel biomolekulidel on inimese elu säilitamisel oluline roll, olles organismi nõuetekohaseks toimimiseks hädavajalikud. Need molekulid koosnevad süsinikust ja teistest elementidest, nagu vesinik, hapnik, lämmastik, fosfor ja väävel, ning esinevad kõigis teadaolevates eluvormides.
Peamised orgaanilised biomolekulid on süsivesikud, lipiidid, valgud ja nukleiinhapped. Igal neist ühendite klassidest on organismis spetsiifilised funktsioonid, mis aitavad kaasa mitmesugustele elutähtsatele tegevustele.
Os süsivesikuid on rakkude peamine energiaallikas, pakkudes glükoosi, mis on vajalik ainevahetuseks. lipiidid mängivad olulist rolli rakumembraanide struktuuris, energia salvestamisel ja hormoonide tootmisel.
As valgudon omakorda olulised molekulid kehakudede ehitamiseks ja säilitamiseks, toimides ensüümide, ainete transporterite ja immuunsüsteemi komponentidena. Lõpuks vastutavad nukleiinhapped, näiteks DNA ja RNA, geenide edastamise ja ekspressiooni eest, olles pärilikkuse ja valgusünteesi jaoks üliolulised.
Seega täidavad orgaanilised biomolekulid inimkehas elutähtsaid funktsioone, tagades elutegevuse ja kõigi kehasüsteemide nõuetekohase toimimise. Tasakaalustatud ja toitaineterikas toitumine on oluline biomolekulide terviklikkuse ja nõuetekohase toimimise ning sellest tulenevalt ka inimese tervise ja heaolu tagamiseks.
Orgaanilised biomolekulid: omadused, funktsioonid ja näited
As orgaanilised biomolekulid Neid leidub kõigis elusolendites ja neile on iseloomulik süsinikupõhine struktuur. Võrreldes anorgaaniliste molekulidega on orgaanilised molekulid struktuurilt palju keerukamad. Lisaks on nad palju mitmekesisemad.
Neid liigitatakse valkudeks, süsivesikuteks, lipiidideks ja nukleiinhapeteks. Nende funktsioonid on äärmiselt mitmekesised. Valgud osalevad struktuuriliste, funktsionaalsete ja katalüütiliste elementidena. Süsivesikutel on samuti struktuurilised funktsioonid ja nad on orgaaniliste olendite peamine energiaallikas.
Lipiidid on bioloogiliste membraanide ja teiste ainete, näiteks hormoonide olulised komponendid. Samuti toimivad nad energia salvestamise elementidena. Lõpuks, nukleiinhapped – DNA ja RNA – sisaldavad kogu teavet, mis on vajalik elusolendite arenguks ja säilimiseks.
Üldised omadused
Orgaaniliste biomolekulide üks olulisemaid omadusi on nende mitmekülgsus struktuuride moodustamisel. See tohutu orgaaniliste variantide mitmekesisus on tingitud süsinikuaatomi privilegeeritud positsioonist teise perioodi keskel.
Süsiniku aatomil on oma kõrgeimal energiatasemel neli elektroni. Tänu keskmisele elektronegatiivsusele on see võimeline moodustama sidemeid teiste süsiniku aatomitega, moodustades erineva kuju ja pikkusega ahelaid, mis on avatud või suletud, ühe-, kaksik- või kolmiksidemetega.
Samamoodi võimaldab süsinikuaatomi keskmine elektronegatiivsus moodustada sidemeid teiste aatomitega peale süsiniku, näiteks elektropositiivsete (vesinik) või elektronegatiivsete (hapnik, lämmastik, väävel jne).
See sideme omadus võimaldab süsinikuaatomeid liigitada primaarseteks, sekundaarseteks, tertsiaarseteks või kvaternaarseteks, olenevalt süsinikuaatomite arvust, millega nad on seotud. See klassifikatsioonisüsteem ei sõltu sidemes osalevate valentside arvust.
Klassifikatsioon ja funktsioonid
Orgaanilised molekulid liigitatakse nelja põhirühma: valgud, süsivesikud, lipiidid ja nukleiinhapped. Kirjeldame neid allpool üksikasjalikumalt:
- Valgud
Valgud moodustavad bioloogide poolt kõige paremini defineeritud ja iseloomustatud orgaaniliste molekulide rühma. See ulatuslik teadmine tuleneb peamiselt nende loomulikust lihtsusest eraldada ja iseloomustada – võrreldes ülejäänud kolme orgaanilise molekuliga.
Valkudel on lai valik bioloogilisi rolle. Nad võivad olla transpordi-, struktuuri- ja isegi katalüütilised molekulid. Viimane rühm koosneb ensüümidest.
Struktuuriplokid: aminohapped
Valkude ehituskivid on aminohapped. Looduses leidub 20 tüüpi aminohappeid, millel kõigil on oma täpselt määratletud füüsikalis-keemilised omadused.
Neid molekule klassifitseeritakse alfa-aminohapeteks, kuna neil on sama süsinikuaatomi juures asendajatena primaarne aminorühm ja karboksüülhapperühm. Ainsaks erandiks sellest reeglist on aminohape proliin, mis klassifitseeritakse alfa-aminohappeks sekundaarse aminorühma olemasolu tõttu.
Valkude moodustamiseks peavad need "ehitusplokid" polümeriseeruma ja nad teevad seda peptiidsideme moodustamise teel. Valguahela moodustumine hõlmab ühe veemolekuli elimineerimist iga peptiidsideme kohta. Seda sidet tähistatakse kui CO-NH.
Lisaks valkude koostisesse kuulumisele peetakse mõningaid aminohappeid energiametaboliitideks ja paljud neist on asendamatud toitained.
Aminohapete omadused
Igal aminohappel on oma mass ja keskmine välimus valkudes. Lisaks on igal aminohappel pK väärtus alfakarboksüülhappe, alfaaminorühmade ja külgrühma jaoks.
Karboksüülhapperühmade pK väärtused on umbes 2,2; samas kui alfa-aminorühmade pK väärtused on lähedal 9,4-le. See omadus viib aminohapete tüüpilise struktuurilise tunnuseni: füsioloogilises pH-s on mõlemad rühmad iooni kujul.
Kui molekulis on vastaslaetud rühmad, nimetatakse neid dipoolioonideks või tsvitterioonideks. Seega võib aminohape toimida kas happe või alusena.
Enamiku alfa-aminohapete sulamistemperatuur on umbes 300 °C. Nad lahustuvad polaarses keskkonnas kergemini kui mittepolaarsetes lahustites. Enamik neist lahustub vees üsna hästi.
Valgu struktuur
Konkreetse valgu funktsiooni täpsustamiseks on vaja kindlaks määrata selle struktuur – see tähendab kolmemõõtmelist suhet aatomite vahel, millest kõnealune valk koosneb. Valkude jaoks on kindlaks määratud neli struktuurilise organisatsiooni taset:
Esmane struktuur : viitab valku moodustavate aminohapete järjestusele, välja arvatud konformatsioon, mida selle külgahelad võivad toetada.
Teisene struktuur : moodustub selgroo aatomite lokaalsest ruumilisest paigutusest. Jällegi ei võeta külgahelate konformatsiooni arvesse.
Kolmanda astme struktuur : viitab kogu valgu kolmemõõtmelisele struktuurile. Kuigi tertsiaarse ja sekundaarse struktuuri selge piiri kindlaksmääramine võib olla keeruline, kasutatakse sekundaarsete struktuuride unikaalseks tähistamiseks määratletud konformatsioone (näiteks heeliksite, volditud labade ja pöörete olemasolu).
Kvaternaarne struktuur : rakendatakse valkude puhul, mis koosnevad mitmest subühikust, st kahest või enamast individuaalsest polüpeptiidahelast. Need üksused saavad omavahel suhelda kovalentsete jõudude või disulfiidsidemete kaudu. Subühikute ruumiline paigutus määrab kvaternaarse struktuuri.
-Süsivesikud
Süsivesikud, süsivesikud või sahhariidid (kreeka juurtest sakharón mis tähendab suhkrut) on planeedil Maa kõige levinum orgaaniliste molekulide klass.
Nende struktuuri saab tuletada nimest "süsivesikud", kuna need on molekulid valemiga (CH 2 O) n , lained n on suurem kui 3.
Süsivesikutel on mitmesuguseid funktsioone. Üks peamisi on struktuuriline, eriti taimedes. Taimeriigis on tselluloos peamine struktuurimaterjal, moodustades 80% keha kuivkaalust.
Teine oluline funktsioon on selle energiaallikas. Polüsahhariidid, näiteks tärklis ja glükogeen, on olulised toitainete varude allikad.
Klassifikatsioon
Süsivesikute põhiühikud on monosahhariidid ehk lihtsuhkrud. Need on saadud hargnemata ahelaga aldehüüdidest või ketoonidest ja polühüdroksüülsetest alkoholidest.
Neid klassifitseeritakse vastavalt karbonüülrühma keemilisele olemusele aldoosideks ja ketoosideks. Neid klassifitseeritakse ka süsinikuaatomite arvu järgi.
Monosahhariidid rühmituvad kokku, moodustades oligosahhariide, mida leidub sageli koos teist tüüpi orgaaniliste molekulidega, näiteks valkude ja lipiididega. Neid klassifitseeritakse homopolüsahhariidideks või heteropolüsahhariidideks, olenevalt sellest, kas nad koosnevad samast monosahhariidist (esimene) või erinevatest.
Lisaks liigitatakse neid ka vastavalt neid moodustava monosahhariidi olemusele. Glükaanid on glükoosi polümeerid, galaktoospolümeerid on galaktaanid jne.
Polüsahhariididel on eripära moodustada lineaarseid ja hargnenud ahelaid, kuna glükosiidsidemeid saab moodustada mis tahes monosahhariidis leiduvate hüdroksüülrühmadega.
Kui on seotud suurem arv monosahhariidi ühikuid, räägime polüsahhariididest.
-Lipiidid
Lipiidid (kreeka keelest lipoosid rasv) on orgaanilised molekulid, mis ei lahustu vees ja lahustuvad anorgaanilistes lahustites, näiteks kloroformis. Need moodustavad rasvad, õlid, vitamiinid, hormoonid ja bioloogilised membraanid.
Klassifikatsioon
Rasvhapped : on karboksüülhapped, millel on märkimisväärse pikkusega süsivesinikahelad. Füsioloogiliselt on neid vabal kujul harva leida, kuna enamasti on nad esterdatud.
Loomades ja taimedes leiame neid sageli küllastumata kujul (moodustades süsinikuaatomite vahel kaksiksidemeid) ja polüküllastumata kujul (kahe või enama kaksiksidemega).
Triatsüülglütseroolid : Neid nimetatakse ka triglütseriidideks või neutraalseteks rasvadeks ning need moodustavad enamiku loomades ja taimedes leiduvatest rasvadest ja õlidest. Nende peamine ülesanne on energia salvestamine loomades, millel on spetsiaalsed rakud energia salvestamiseks.
Neid klassifitseeritakse rasvhappejääkide identiteedi ja asukoha järgi. Taimeõlid on toatemperatuuril üldiselt vedelad ja sisaldavad rohkem rasvhappejääke, millel on süsinikuaatomite vahel kaksik- ja kolmiksidemed.
Teisest küljest on loomsed rasvad toatemperatuuril tahked ja küllastumata süsinike arv on väike.
Glütserofosfolipiidid Tuntud ka kui fosfoglütseriidid, on need lipiidmembraanide peamised komponendid.
Glütserofosfolipiididel on mittepolaarne ehk hüdrofoobne "saba" ja polaarne ehk hüdrofiilne "pea". Need struktuurid on rühmitatud kaksikkihti, mille sabad on suunatud sissepoole, moodustades membraane. Nende membraanide sisse on inkorporeeritud rida valke.
Sfingolipiidid : on lipiidid, mida leidub väga väikestes kogustes. Need on ka osa membraanidest ja pärinevad sfingosiinist, dihüdrosfingosiinist ja nende analoogidest.
Kolesterool Loomadel on see membraanide peamine komponent, mis muudab nende omadusi, näiteks voolavust. Seda leidub ka rakuliste organellide membraanides. See on steroidhormoonide oluline eelkäija, mis osaleb sugulises arengus.
-Nukleiinhapped
Nukleiinhapped on DNA ja erinevad RNA tüübid. DNA vastutab kogu geneetilise teabe talletamise eest, mis võimaldab elusorganismide arengut, kasvu ja säilimist.
RNA seevastu osaleb DNA-s kodeeritud geneetilise teabe ülekandes valgumolekulidele. Klassikaliselt eristatakse kolme tüüpi RNA-d: messenger-, ülekande- ja ribosomaalne RNA. Siiski on mitmetel väikestel RNA-del regulatiivsed funktsioonid.
Struktuurilised ehitusplokid: nukleotiidid
Nukleiinhapete, DNA ja RNA, ehituskivid on nukleotiidid. Keemiliselt on need pentoosfosfaatestrid, milles lämmastikalus on kinnitunud esimese süsinikuaatomi külge. Me saame eristada ribonukleotiide ja deoksüribonukleotiide.
Need molekulid on tasapinnalised, aromaatsed ja heterotsüklilised. Kui fosfaatrühm puudub, nimetatakse nukleotiid ümber nukleosiidiks.
Lisaks oma rollile monomeeridena nukleiinhapetes on need molekulid bioloogiliselt kõikjal levinud ja osalevad märkimisväärsel hulgal protsessides.
Nukleosiidtrifosfaadid on energiarikkad produktid, nagu ATP, ja neid kasutatakse energiavaluutana rakulistes reaktsioonides. Nad on koensüümide NAD oluline komponent. + , NADP + , FMN, FAD ja koensüüm A. Lõpuks on need erinevate ainevahetusradade regulatiivsed elemendid.
Näited
Orgaaniliste molekulide näiteid on lugematu arv. Allpool käsitletakse silmapaistvamaid ja biokeemikute poolt uuritud molekule:
Hemoglobiin
Hemoglobiin, vere punane pigment, on valgu klassikaline näide. Tänu oma laiale levikule ja hõlpsale eraldamisele on seda uuritud iidsetest aegadest.
See on valk, mis koosneb neljast subühikust ja seetõttu kuulub see tetrameerse klassifikatsiooni alla, millel on kaks alfa- ja kaks beetaühikut. Hemoglobiini subühikud on seotud väikese valguga, mis vastutab lihaste hapniku omastamise eest: müoglobiiniga.
Heemrühm on porfüriini derivaat. See iseloomustab hemoglobiini ja sama rühm, mida leidub tsütokroomides. Heemrühm vastutab vere iseloomuliku punase värvuse eest ja on füüsiline piirkond, kus iga globiini monomeer seondub hapnikuga.
Selle valgu peamine ülesanne on transportida hapnikku gaasivahetuse eest vastutavast organist – kopsudest, lõpustest või nahast – kapillaaridesse, kus seda kasutatakse hingamisel.
Tselluloos
Tselluloos on lineaarne polümeer, mis koosneb D-glükoosi subühikutest, mis on omavahel ühendatud beeta-1,4-sidemetega. Nagu enamikul polüsahhariididel, pole ka neil maksimaalset suurusepiirangut. Keskmiselt on neil aga umbes 15.000 XNUMX glükoosijääki.
See on taimerakkude seinte komponent. Tänu tselluloosile on need jäigad ja võimaldavad neil osmootse stressiga toime tulla. Samamoodi pakub tselluloos suuremates taimedes, näiteks puudes, tuge ja stabiilsust.
Kuigi nad on valdavalt seotud taimedega, on mõnel loomal, keda nimetatakse mantelloomadeks, oma struktuuris tselluloos.
Hinnanguliselt on keskmiselt 10 15 kg tselluloosi sünteesitakse – ja lagundatakse – aastas.
Bioloogilised membraanid
Bioloogilised membraanid koosnevad peamiselt kahest biomolekulist: lipiididest ja valkudest. Lipiidide ruumiline konformatsioon on kaksikkihiline, hüdrofoobsete sabadega sissepoole ja hüdrofiilsete peadega väljapoole.
Membraan on dünaamiline objekt ja selle komponendid läbivad sagedast liikumist.
Viited
- Aracil, CB, Rodríguez, MP, Magraner, JP ja Pérez, RS (2011). Biokeemia alused Valencia Ülikool.
- Battaner Arias, E. (2014). Ensümoloogia kokkuvõte Salamanca Ülikooli väljaanded.
- Berg, J. M., Stryer, L. ja Tymoczko, J. L. (2007). Biokeemia Ma tagurdasin
- Devlin, T. M. (2004). Biokeemia: kliiniliste rakendustega käsiraamat Ma tagurdasin
- Diaz, A. P. ja Pena, A. (1988). Biokeemia Toimetuse Limusa.
- Macarulla, JM ja Goñi, FM (1994). Inimese biokeemia: algkursus Ma tagurdasin
- Müller – Esterl, W. (2008). Biokeemia alused meditsiinis ja eluteadustes Ma tagurdasin
- Teijón, JM (2006). Struktuurilise biokeemia alused Tébari juhtkiri.