A szerves biomolekulák olyan kémiai vegyületek, amelyek az élőlényekben jelen vannak, és alapvető funkciókat látnak el az élet fenntartásához. Elsősorban szénből, hidrogénből, oxigénből és nitrogénből állnak, de tartalmazhatnak foszfort, ként és más elemeket is. Ezek a molekulák négy fő kategóriába sorolhatók: szénhidrátok, lipidek, fehérjék és nukleinsavak. Mindegyiknek megvannak a sajátosságai, és létfontosságú funkciókat látnak el az élőlények működése szempontjából. A szerves biomolekulákra példaként említhető a glükóz, a zsírsavak, az enzimek és a DNS. Ezen molekulák szerkezetének és funkciójának megértésével jobban megérthetjük az élőlényekben zajló biológiai folyamatokat.
A biomolekulák főbb jellemzői: ismerkedjen meg ezen vegyületek alapvető tulajdonságaival, amelyek elengedhetetlenek az élethez.
A biomolekulák az élethez elengedhetetlen szerves vegyületek, amelyek minden élőlényben jelen vannak. Számos létfontosságú funkciót látnak el, beleértve többek között a strukturális, energetikai és katalitikus funkciókat. Ezen molekulák főbb jellemzőinek megértése elengedhetetlen a biológiai folyamatok összetettségének megértéséhez.
A biomolekulák egyik fő jellemzője a szerkezeti komplexitásuk. Szén-, hidrogén-, oxigén-, nitrogén-, és bizonyos esetekben foszfor- és kénatomokból állnak. Ezek az elemek specifikus módon szerveződnek, különböző alakú és funkciójú molekulákat alkotva.
Továbbá a biomolekulák különböző szerveződési szintekkel rendelkeznek. Négy fő csoportba sorolhatók: szénhidrátok, lipidek, fehérjék és nukleinsavak. Minden csoport meghatározott funkciókat lát el a szervezetben, és elengedhetetlen az élet fenntartásához.
A biomolekulák egy másik fontos jellemzője a kölcsönhatási képességük. Kötődhetnek egymással, és összetettebb struktúrákat alkothatnak, például sejtmembránokat, sejtszervecskéket és szöveteket. Ezek a kölcsönhatások elengedhetetlenek az élőlények megfelelő működéséhez.
Végül, a biomolekulák rendkívül reaktívak, és részt vesznek a szervezetben zajló különféle kémiai reakciókban. Lebonthatók és szintetizálhatók energia előállítására, sejtszerkezetek felépítésére és különféle egyéb létfontosságú funkciók ellátására.
Röviden, a biomolekulák az élethez elengedhetetlen szerves vegyületek, amelyek szerkezeti komplexitással, változó szerveződési szintekkel, kölcsönhatási képességgel és nagy reakcióképességgel rendelkeznek. Ezen jellemzők megértése kulcsfontosságú ahhoz, hogy megértsük ezen vegyületek fontosságát az élet fenntartásában.
A biomolekulák fontossága: ismerd meg alapvető funkcióikat az emberi szervezetben.
A biomolekulák az élőlényekben jelen lévő szerves molekulák, amelyek alapvető funkciókat látnak el az emberi szervezet számára. Alapvető fontosságúak az élet fenntartásához, mivel részt vesznek a szervezet megfelelő működését biztosító különféle anyagcsere- és szerkezeti folyamatokban.
A testünkben található fő szerves biomolekulák közé tartoznak a szénhidrátok, fehérjék, lipidek és nukleinsavak. Mindegyiknek megvannak a sajátos funkciói, amelyek elengedhetetlenek a túlélésünkhöz.
Os szénhidrátokatpéldául a sejtek fő energiaforrásai, és fontos szerkezeti szerepet játszanak egyes sejtszerkezetekben is. fehérjék Felelősek a szövetek képződéséért, az anyagok szállításáért és az enzimek működéséért. lipidek szerepet játszanak az energiatartalékokban, a hőszigetelésben és a sejtmembránok kialakításában. Végül, nukleinsavak elengedhetetlenek a genetikai információk tárolásához és továbbításához.
Ezeken a biomolekulákon kívül más szerves anyagok is léteznek, például vitaminok és hormonok, amelyek szabályozó funkciókat látnak el a szervezetben. Mindezek a molekulák együttműködve biztosítják testünk egyensúlyát és egészségét.
Ezért a biomolekulák fontosságának megértése alapvető fontosságú ahhoz, hogy megértsük, hogyan működik testünk, és hogyan őrizhetjük meg egészségünket. A kiegyensúlyozott, tápanyagban gazdag étrend elengedhetetlen ahhoz, hogy biztosítsuk ezen, a túlélésünkhöz elengedhetetlen anyagok megfelelő bevitelét.
Ismerd meg az élőlényekben jelen lévő négy fő biomolekula-csoportot.
A szerves biomolekulák összetett molekulák, amelyek elengedhetetlenek az élőlények életéhez. Létfontosságú funkciókat látnak el a szervezetben, például energiát szolgáltatnak, sejtszerkezeteket alkotnak és szabályozzák az anyagcsere-folyamatokat. Az élőlényekben a biomolekulák négy fő csoportja van jelen: szénhidrátokat, fehérjék, lipidek e nukleinsavak.
Os szénhidrátokat Ezek a sejtek fő energiaforrásai, és olyan élelmiszerekben találhatók, mint a kenyér, a tészta és a gyümölcsök. Szénből, hidrogénből és oxigénből állnak, és monoszacharidokként, diszacharidokként és poliszacharidokként osztályozhatók.
As fehérjék Nélkülözhetetlenek a sejtek szerkezetéhez és működéséhez. Aminosavakból állnak, és különféle funkciókat látnak el a szervezetben, például anyagok szállítását, az immunvédelmet és az izom-összehúzódást.
Os lipidek olyan molekulák, amelyek fontos szerepet játszanak a sejtmembránok szerkezetében és az energiatárolásban. Ide tartoznak olyan anyagok, mint a zsírok, olajok és foszfolipidek.
Os nukleinsavak Felelősek a genetikai információk tárolásáért és továbbításáért. Nukleotidokból állnak, és jelen vannak a DNS-ben és az RNS-ben, amelyek elengedhetetlenek a fehérjeszintézishez és a sejtek replikációjához.
Röviden, a szerves biomolekulák alapvető fontosságúak az élőlények életében, létfontosságú szerepet játszanak a különféle biológiai folyamatokban. Fontos a kiegyensúlyozott étrend fenntartása a biomolekulák megfelelő bevitelének biztosítása és a szervezet egészségének megőrzése érdekében.
A szerves biomolekulák jelentősége az emberi élet fenntartásában.
A szerves biomolekulák alapvető szerepet játszanak az emberi élet fenntartásában, mivel elengedhetetlenek a szervezet megfelelő működéséhez. Ezek a molekulák szénből és más elemekből, például hidrogénből, oxigénből, nitrogénből, foszforból és kénből állnak, és minden ismert életformában jelen vannak.
A fő szerves biomolekulák a szénhidrátok, lipidek, fehérjék és nukleinsavak. Ezen vegyületcsoportok mindegyikének meghatározott funkciói vannak a szervezetben, hozzájárulva a különféle létfontosságú tevékenységekhez.
Os szénhidrátokat A sejtek fő energiaforrásai, biztosítják az anyagcseréhez szükséges glükózt. lipidek Fontos szerepet játszanak a sejtmembránok felépítésében, az energiatárolásban és a hormontermelésben.
As fehérjékviszont esszenciális molekulák a testszövetek felépítéséhez és fenntartásához, enzimként, anyagszállítóként és az immunrendszer alkotóelemeként működve. Végül a nukleinsavak, mint például a DNS és az RNS, felelősek a gének átviteléért és expressziójáért, alapvető fontosságúak az öröklődés és a fehérjeszintézis szempontjából.
Így a szerves biomolekulák létfontosságú funkciókat látnak el az emberi szervezetben, biztosítva az élet fenntartását és az összes testi rendszer megfelelő működését. A kiegyensúlyozott, tápanyagban gazdag étrend betartása elengedhetetlen a biomolekulák épségének és megfelelő működésének, következésképpen az egyén egészségének és jólétének biztosításához.
Szerves biomolekulák: jellemzők, funkciók és példák
As szerves biomolekulák Minden élőlényben megtalálhatók, és szén alapú szerkezet jellemzi őket. A szervetlen molekulákhoz képest a szerves molekulák szerkezete sokkal összetettebb. Továbbá sokkal változatosabbak.
Fehérjékre, szénhidrátokra, lipidekre és nukleinsavakra oszthatók. Feladataik rendkívül változatosak. A fehérjék szerkezeti, funkcionális és katalitikus elemekként vesznek részt. A szénhidrátok szerkezeti funkciókkal is rendelkeznek, és a szerves élőlények elsődleges energiaforrásai.
A lipidek a biológiai membránok és más anyagok, például a hormonok fontos alkotóelemei. Energiatárolóként is működnek. Végül a nukleinsavak – a DNS és az RNS – tartalmazzák az élőlények fejlődéséhez és fenntartásához szükséges összes információt.
Általános jellemzők
A szerves biomolekulák egyik legfontosabb jellemzője a szerkezetalkotásban való sokoldalúságuk. A szerves variánsok hatalmas sokfélesége a második periódus középpontjában lévő szénatom által biztosított kitüntetett helyzetnek köszönhető.
A szénatom a legmagasabb energiaszintjén négy elektronnal rendelkezik. Átlagos elektronegativitásának köszönhetően képes kötéseket kialakítani más szénatomokkal, különböző alakú és hosszúságú láncokat alkotva, nyitott vagy zárt, egyes, kettős vagy hármas kötésekkel.
Hasonlóképpen, a szénatom átlagos elektronegativitása lehetővé teszi, hogy kötéseket képezzen a szénatomon kívüli atomokkal, például elektropozitív (hidrogén) vagy elektronegatív (oxigén, nitrogén, kén, többek között).
Ez a kötési tulajdonság lehetővé teszi a szénatomok primer, szekunder, tercier vagy kvaterner osztályozását attól függően, hogy hány szénatomhoz kapcsolódnak. Ez az osztályozási rendszer független a kötésben részt vevő vegyértékek számától.
Osztályozás és funkciók
A szerves molekulákat négy fő csoportba soroljuk: fehérjék, szénhidrátok, lipidek és nukleinsavak. Az alábbiakban részletesen ismertetjük őket:
- Fehérjék
A fehérjék alkotják a biológusok által legjobban meghatározott és jellemzett szerves molekulák csoportját. Ez a kiterjedt tudás elsősorban annak köszönhető, hogy – a másik három szerves molekulához képest – könnyen izolálhatók és jellemezhetők.
A fehérjék széleskörű biológiai szerepeket játszanak. Szállító-, strukturális és katalitikus molekulaként is szolgálhatnak. Ez utóbbi csoportot az enzimek alkotják.
Szerkezeti blokkok: aminosavak
A fehérjék építőkövei az aminosavak. A természetben 20-féle aminosavat találunk, mindegyiknek megvannak a saját, jól definiált fizikai-kémiai tulajdonságai.
Ezeket a molekulákat alfa-aminosavakként osztályozzák, mivel ugyanazon a szénatomon egy primer aminocsoport és egy karbonsavcsoport szubsztituensként található. Az egyetlen kivétel ez alól a prolin aminosav, amelyet egy szekunder aminocsoport jelenléte miatt osztályoznak alfa-aminosavként.
A fehérjék képződéséhez ezeknek az „építőelemeknek” polimerizálódniuk kell, és ezt peptidkötés kialakításával teszik. A fehérjelánc kialakulása peptidkötésenként egy vízmolekula eliminációját jelenti. Ezt a kötést CO-NH-ként jelöljük.
A fehérjék alkotóelemeként egyes aminosavak energiametabolitoknak is tekinthetők, és sok közülük esszenciális táplálkozási elem.
Az aminosavak tulajdonságai
Minden aminosavnak megvan a saját tömege és átlagos megjelenése a fehérjékben. Továbbá mindegyiknek megvan a pK értéke az alfa-karbonsavra, az alfa-aminocsoportokra és az oldalcsoportra.
A karbonsavcsoportok pK-értéke körülbelül 2,2; míg az alfa-aminocsoportok pK-értéke közel 9,4. Ez a tulajdonság az aminosavak tipikus szerkezeti jellemzőjéhez vezet: fiziológiás pH-n mindkét csoport ion formájában van.
Amikor egy molekula ellentétesen töltött csoportokat hordoz, ezeket dipóliusonoknak vagy ikerionoknak nevezzük. Ezért egy aminosav savként vagy bázisként is viselkedhet.
A legtöbb alfa-aminosav olvadáspontja közel 300°C. Könnyebben oldódnak poláris környezetben, mint nem poláris oldószerekben. Legtöbbjük vízben jól oldódik.
Fehérje szerkezet
Egy adott fehérje funkciójának meghatározásához meg kell határozni a szerkezetét – azaz a szóban forgó fehérjét alkotó atomok közötti háromdimenziós kapcsolatot. A fehérjék esetében négy szerkezeti szerveződési szintet határoztak meg:
Elsődleges szerkezet : a fehérjét alkotó aminosavak szekvenciájára utal, kizárva az oldalláncai által fenntartott konformációt.
Másodlagos szerkezet : a gerincatomok lokális térbeli elrendeződése alkotja. Az oldalláncok konformációját ismét nem vesszük figyelembe.
harmadlagos szerkezet : a teljes fehérje háromdimenziós szerkezetére utal. Bár nehéz lehet egyértelműen elkülöníteni a harmadlagos és a másodlagos szerkezetet, a meghatározott konformációk (például hélixek, hajtogatott pengék és kanyarok jelenléte) a másodlagos szerkezetek egyedi megjelölésére szolgálnak.
Kvaterner szerkezet : több alegységből álló fehérjékre vonatkozik, azaz két vagy több egyedi polipeptidláncra. Ezek az egységek kovalens erők vagy diszulfidkötések révén kölcsönhatásba léphetnek. Az alegységek térbeli elrendezése határozza meg a kvaterner szerkezetet.
-Szénhidrátok
Szénhidrátok, szénhidrátok vagy szacharidok (a görög gyökerekből szakcharón, jelentése cukor) a Föld bolygón a leggyakoribb szerves molekulaosztály.
Szerkezetük a „szénhidrátok” nevéből következtethető, mivel ezek a (CH 2 O) n , hullámok n nagyobb, mint 3.
A szénhidrátok változatos funkciókkal rendelkeznek. Az egyik legfontosabb a szerkezeti szerep, különösen a növényekben. A növényvilágban a cellulóz a fő szerkezeti anyag, amely a test száraz tömegének 80%-át teszi ki.
Egy másik fontos funkciója az energiatermelés. A poliszacharidok, mint például a keményítő és a glikogén, fontos tápanyagforrások.
Osztályozás
A szénhidrátok alapegységei a monoszacharidok, vagy egyszerű cukrok. Ezek egyenes láncú aldehidekből vagy ketonokból és többértékű alkoholokból származnak.
Karbonilcsoportjuk kémiai jellege alapján aldózokra és ketózokra osztják őket. A szénatomok száma szerint is osztályozzák őket.
A monoszacharidok oligoszacharidokká csoportosulnak, amelyek gyakran más típusú szerves molekulákkal, például fehérjékkel és lipidekkel együtt fordulnak elő. Ezeket homopoliszacharidoknak vagy heteropoliszacharidoknak osztályozzák, attól függően, hogy ugyanazon monoszacharidokból (az előbbi) vagy különbözőekből állnak.
Továbbá a monoszacharidok természete szerint is osztályozzák őket. A glükánok a glükóz polimerjei, a galaktóz polimerek a galaktánok és így tovább.
A poliszacharidok sajátossága, hogy lineáris és elágazó láncokat képeznek, mivel a glikozidos kötések a monoszacharidban található bármely hidroxilcsoporttal kialakíthatók.
Amikor több monoszacharid egység kapcsolódik össze, poliszacharidokról beszélünk.
-Lipidek
Lipidek (görög eredetűek) lipók, (ami zsírt jelent) olyan szerves molekulák, amelyek vízben oldhatatlanok és szervetlen oldószerekben, például kloroformban oldódnak. Ezek alkotják a zsírokat, olajokat, vitaminokat, hormonokat és biológiai membránokat.
Osztályozás
Zsírsavak : jelentős hosszúságú szénhidrogénláncokkal rendelkező karbonsavak. Fiziológiailag ritkán fordulnak elő szabadon, mivel a legtöbb esetben észterezettek.
Állatokban és növényekben gyakran találjuk meg őket telítetlen (kettős kötéseket képező szénatomok) és többszörösen telítetlen (két vagy több kettős kötéssel rendelkező) formájukban.
Triacilglicerinek : Triglicerideknek vagy semleges zsíroknak is nevezik őket, ezek alkotják az állatokban és növényekben található zsírok és olajok többségét. Fő funkciójuk az energia tárolása az állatokban, amelyek specializált sejtekkel rendelkeznek a tárolásra.
A zsírsavmaradékok azonossága és helyzete szerint osztályozzák őket. A növényi olajok általában szobahőmérsékleten folyékonyak, és gazdagabbak a szénatomjaik között kettős és hármas kötéseket tartalmazó zsírsavmaradékokban.
Másrészt az állati zsírok szobahőmérsékleten szilárdak, és a telítetlen szénatomok száma alacsony.
Glicerofoszfolipidek Foszfogliceridekként is ismertek, a lipidmembránok fő alkotóelemei.
A glicerofoszfolipideknek van egy apoláris, vagy hidrofób „farkuk” és egy poláris, vagy hidrofil „fejük”. Ezek a struktúrák egy kettős rétegbe csoportosulnak, a farkak befelé mutatnak, membránokat alkotva. Ezekben a membránokban egy sor fehérje épül be.
Szfingolipidek : nagyon kis mennyiségben előforduló lipidek. A membránok részét képezik, és szfingozinból, dihidroszfingozinból és azok megfelelőiből származnak.
koleszterin Állatoknál a membránok túlnyomórészt alkotóeleme, módosítja azok tulajdonságait, például a folyékonyságot. Sejtes organellumok membránjaiban is megtalálható. A szteroid hormonok fontos prekurzora, amely részt vesz a szexuális fejlődésben.
-Nukleinsavak
A nukleinsavak a DNS és a különböző típusú RNS-ek. A DNS felelős az összes genetikai információ tárolásáért, amely lehetővé teszi az élő szervezetek fejlődését, növekedését és fenntartását.
Az RNS ezzel szemben részt vesz a DNS-ben kódolt genetikai információ fehérjemolekulákba történő átvitelében. Klasszikusan háromféle RNS-t különböztetnek meg: hírvivő, transzfer és riboszomális. Számos kis RNS azonban szabályozó funkciókkal is rendelkezik.
Szerkezeti építőelemek: nukleotidok
A nukleinsavak, a DNS és az RNS építőkövei a nukleotidok. Kémiailag pentóz-foszfát-észterek, amelyekben egy nitrogéntartalmú bázis kapcsolódik az első szénatomhoz. Megkülönböztethetünk ribonukleotidokat és dezoxiribonukleotidokat.
Ezek a molekulák síkszerkezetűek, aromásak és heterociklusosak. Amikor a foszfátcsoport hiányzik, a nukleotidot nukleozidnak nevezik át.
A nukleinsavakban monomerként betöltött szerepükön túl ezek a molekulák biológiailag mindenütt jelen vannak, és jelentős számú folyamatban vesznek részt.
A nukleozid-trifoszfátok energiában gazdag termékek, mint az ATP, és energiaforrásként szolgálnak a sejtreakciókban. Fontos alkotóelemei a NAD koenzimeknek. + , NADP + , FMN, FAD és koenzim A. Végül, ezek különböző anyagcsere-útvonalak szabályozó elemei.
Példák
Számtalan példa létezik a szerves molekulákra. A biokémikusok által vizsgált legkiemelkedőbbeket az alábbiakban tárgyaljuk:
Hemoglobin
A hemoglobin, a vérben található vörös pigment, a fehérjék klasszikus példája. Széles körű elterjedtségének és könnyű izolálásának köszönhetően az ókor óta tanulmányozzák.
Négy alegységből álló fehérje, ezért a tetramer osztályozásba tartozik, két alfa és két béta egységgel. A hemoglobin alegységek egy kis fehérjéhez kapcsolódnak, amely az izmok oxigénfelvételéért felelős: a mioglobinhoz.
A hem csoport egy porfirin származék. Ez jellemzi a hemoglobint, és ugyanaz a csoport található, mint a citokrómokban. A hem csoport felelős a vér jellegzetes vörös színéért, és ez a fizikai régió, ahol az egyes globin monomerek oxigénhez kötődnek.
Ennek a fehérjének a fő funkciója az oxigén szállítása a gázcseréért felelős szervből – tüdőből, kopoltyúból vagy bőrből – a kapillárisokba, ahol a légzés során felhasználható.
Cellulóz
A cellulóz egy lineáris polimer, amely béta-1,4-kötésekkel összekapcsolt D-glükóz alegységekből áll. A legtöbb poliszacharidhoz hasonlóan nincs maximális méretkorlátjuk. Átlagosan azonban körülbelül 15.000 XNUMX glükóz aminosavat tartalmaznak.
Ez a növényi sejtfalak alkotóeleme. A cellulóznak köszönhetően merevek, és lehetővé teszik számukra, hogy megbirkózzanak az ozmotikus stresszel. Hasonlóképpen, a nagyobb növényekben, például a fákban, a cellulóz tartást és stabilitást biztosít.
Bár túlnyomórészt növényekkel rokonok, egyes állatok, az úgynevezett zsákállatok szerkezete cellulózt tartalmaz.
Becslések szerint átlagosan 10 a 15 kg cellulóz szintetizálódik – és bomlik le – évente.
Biológiai membránok
A biológiai membránok elsősorban két biomolekulából állnak: lipidekből és fehérjékből. A lipidek térbeli konformációja kétrétegű, hidrofób farkakkal befelé, hidrofil fejekkel pedig kifelé.
A membrán egy dinamikus egység, és alkotóelemei gyakran mozognak.
Hivatkozások
- Aracil, CB, Rodríguez, MP, Magraner, JP és Pérez, RS (2011). A biokémia alapjai Valenciai Egyetem.
- Battaner Arias, E. (2014). Az enzimológia kompendiuma A Salamancai Egyetem kiadásai.
- Berg, J. M., Stryer, L. és Tymoczko, J. L. (2007). Biokémia Megfordultam
- Devlin, T. M. (2004). Biokémia: kézikönyv klinikai alkalmazásokkal Megfordultam
- Diaz, A.P. és Pena, A. (1988). Biokémia Szerkesztői Limusa.
- Macarulla, JM és Goñi, FM (1994). Humán biokémia: alaptanfolyam Megfordultam
- Müller – Esterl, W. (2008). Biokémiai alapismeretek az orvostudományban és az élettudományokban Megfordultam
- Teijón, JM (2006). A szerkezeti biokémia alapjai Tébar vezércikk.