תכונות ביולוגיות אורגניות, פונקציות, סיווג ודוגמאות

ה ביומולקולות אורגניות הם נמצאים בכל היצורים החיים ומאופיינים על ידי מבנה המבוסס על אטום פחמן. אם נשווה אותם למולקולות אי-אורגניות, מולקולות אורגניות הן הרבה יותר מורכבות מבחינת המבנה שלהן. בנוסף, הם הרבה יותר מגוונים.

הם מסווגים חלבונים, פחמימות, שומנים וחומצות גרעין. תפקידיו מגוונים מאוד. חלבונים משתתפים כאלמנטים מבניים, פונקציונליים וקטליטיים. פחמימות יש גם פונקציות מבניות והם המקור העיקרי של אנרגיה עבור יצורים אורגניים.

ליפידים הם מרכיבים חשובים של קרומים ביולוגיים וחומרים אחרים, כגון הורמונים. הם גם עובדים כמו אלמנטים אחסון אנרגיה. לבסוף, חומצות גרעין - DNA ו- RNA - מכילות את כל המידע הדרוש לפיתוח ושמירה של יצורים חיים.

אינדקס

• 1 מאפיינים כלליים
• 2 קפה פונקציות
  • 2.1 - פרוטינים
  • 2.2 - פחמימות
  • 2.3-ליפידים
  • 2.4 - חומצות גרעין
• 3 דוגמאות
  • 3.1 המוגלובין
  • 3.2 תאית
  • 3.3 ממברנות ביולוגיות
• 4 הפניות

מאפיינים כלליים

אחד המאפיינים הרלוונטיים ביותר של biomolecules אורגני הוא הרבגוניות שלהם כשמדובר להרכיב מבנים. זה מגוון עצום של וריאנטים אורגניים שעשויים להתקיים בשל המצב המיוחס שסופק על ידי אטום פחמן, במרכז של התקופה השנייה.

לאטום הפחמן יש ארבעה אלקטרונים ברמת האנרגיה האחרונה. בזכות האלקטרוניות הממוצעת שלו, הוא מסוגל ליצור קשרים עם אטומי פחמן אחרים, יוצרים שרשראות בעלות צורה ואורך שונים, פתוחים או סגורים, עם קשרים פשוטים, כפולים או משולשים בפנים.

באותו אופן, electronegativity הממוצע של אטום פחמן מאפשר ליצור קשרים עם אטומים אחרים מאשר פחמן, כגון electropositive (מימן) או electronegative (חמצן, חנקן, גופרית, בין היתר).

תכונה זו קישור מאפשר להקים סיווג עבור פחמנים הראשי, משני, שלישוני או quaternary, בהתאם למספר הפחמן שבו הוא מקושר. מערכת סיווג זו אינה תלויה במספר השערים המעורבים בקישור.

קפה פונקציות

מולקולות אורגניות מסווגות לארבע קבוצות עיקריות: חלבונים, פחמימות, ליפידים וחומצות גרעין. כאן נתאר אותם בפירוט:

-חלבונים

החלבונים מהווים את קבוצת המולקולות האורגניות המוגדרות ומאופיינות היטב על ידי הביולוגים. ידע רחב זה נובע בעיקר מהנוחות הפנימית הקיימת לבידוד ומאפיינת - בהשוואה לשאר שלושת המולקולות האורגניות.

חלבונים ממלאים תפקידים ביולוגיים רחבים ביותר. הם יכולים לשמש כמובילות תחבורה, מבניות ואפילו קטליטיות. קבוצה אחרונה זו מורכבת מאנזימים.

בלוקים מבניים: חומצות אמינו

בלוקים מבניים של חלבונים הם חומצות אמינו. בטבע, אנו מוצאים 20 סוגים של חומצות אמינו, כל אחד עם תכונות פיסיקליות כימי מוגדר היטב.

מולקולות אלה מסווגות כחומצות אמינו-אלפא, מכיוון שהן בעלות קבוצת אמינו ראשונית וקבוצת חומצה קרבוקסילית כתחליף לאותו אטום פחמן. היוצא מן הכלל היחיד לכלל זה הוא פרולין חומצת אמינו, אשר מקוטלג כמו חומצה אלפא-אימינו על ידי נוכחות של קבוצת אמינו משני.

כדי ליצור חלבונים, יש צורך כי אלה "בלוקים" לפלמר, והם עושים זאת על ידי יצירת קשר פפטיד. היווצרות של שרשרת חלבונים כוללת חיסול של מולקולה אחת של מים לכל קשר פפטיד. קישור זה מיוצג כ- CO-NH.

בנוסף להיותו חלק מחלבונים, חומצות אמינו מסוימות נחשבות למטבוליטים של אנרגיה ורבים מהם הם חומרים מזינים חיוניים.

מאפיינים של חומצות אמינו

לכל חומצת אמינו יש מסת שלה ואת המראה הממוצע שלה חלבונים. בנוסף, לכל אחד מהם יש ערך pK של חומצה אלפא-קרבוקסילית, אלפא-אמינו וקבוצת הצד..

ערכי pK של קבוצות חומצה carboxylic ממוקמים סביב 2.2; בעוד קבוצות אמינו אלפא יש ערכי pK קרוב ל 9.4. מאפיין זה מוביל למאפיינים מבניים אופייניים של חומצות אמינו: ב pH פיזיולוגי שתי הקבוצות הן בצורה של יון.

כאשר מולקולה נושאת קבוצות טעונות של קוטביות הפוכה הם נקראים יונים דו קוטביים או zwitterions. לכן, חומצת אמינו יכולה לפעול כחומצה או כבסיס.

רוב חומצות האמינו אלפא יש נקודות התכה קרוב ל 300 ° C. הם מתמוססים ביתר קלות בסביבות קוטביות, בהשוואה למסיסותם בממיסים שאינם קוטביים. רוב הם מסיסים למדי במים.

מבנה החלבונים

כדי להיות מסוגל לקבוע את הפונקציה של חלבון מסוים, יש צורך לקבוע את המבנה שלה, כלומר, הקשר תלת מימדי שקיים בין האטומים המרכיבים את החלבון המדובר. עבור חלבונים, ארבע רמות הארגון של המבנה שלהם נקבעו:

מבנה ראשוני: הוא מתייחס לרצף חומצות האמינו היוצרות את החלבון, ללא כל קונפורמציה שרשתות הצד שלו יכולות לקחת.

מבנה משני: נוצר על ידי הסדר המרחבי המקומי של האטומים של השלד. שוב, הקונפורמציה של רשתות הצד לא נלקחת בחשבון.

מבנה שלישוניYou זה מתייחס המבנה תלת מימדי של החלבון כולו. על אף שקשה לקבוע חלוקה ברורה בין המבנה השלישוני לבין המבנה המשני, הקונפורמציה המוגדרת (כגון נוכחותם של מדחפים, סדינים וקיפולים מקופלים) משמשת לייעוד רק את המבנים המשניים.

מבנה רבעוני: חל על אותם חלבונים שנוצרו על ידי מספר יחידות משנה. כלומר, על ידי שתי רשתות פוליפפטיד בודדות או יותר. יחידות אלו יכולות לקיים אינטראקציה באמצעות כוחות קוולנטיים, או על ידי קשרים דיסולפידים. ההסדר המרחבי של יחידות המשנה קובע את המבנה הרבעוני.

-פחמימות

פחמימות, פחמימות או סכרידים (משורשים יווניים) סאקצרון, כלומר סוכר) הם המעמד השופע ביותר של מולקולות אורגניות על כדור הארץ כולו.

המבנה שלה ניתן להסיק משמו "פחמימות", שכן הם מולקולות עם הנוסחה (C H₂O)_n, שבו n גדול מ -3.

הפונקציות של פחמימות הן מגוונות. אחד העיקריים שבהם הוא סוג מבני, במיוחד צמחים. בממלכת הצמח, תאית היא החומר המבני העיקרי שלה, אשר מתאים 80% של משקל יבש של הגוף.

תפקיד חשוב נוסף הוא תפקידה האנרגטי. סוכרים, כגון עמילן וגליקוגן, מייצגים מקורות חשובים של עתודות תזונתיים.

קפה

היחידות הבסיסיות של פחמימות הן מונוסכרידים או סוכרים פשוטים. אלה הם נגזרות של אלדהידים שרשרת ליניארית או קטונים ואלכוהוליים polyhydric.

הם מסווגים לפי האופי הכימי של קבוצת carbonyl שלהם aldoses ו ketoses. הם מסווגים גם לפי מספר הפחמנים.

Monosaccharides מקובצים כדי ליצור oligosaccharides, אשר נמצאים לעתים קרובות בשיתוף עם סוגים אחרים של מולקולות אורגניות כגון חלבונים ושומנים. אלה מסווגים homopolysaccharides או heteropolysaccharides, תלוי אם הם מורכבים מאותו monosaccharides (במקרה הראשון) או שונים.

בנוסף, הם מסווגים גם לפי אופיו של מונוסכרידי שמרכיב אותם. פולימרים של גלוקוז נקראים גלוקנים, אלה שנוצרו על ידי גלקטוז נקראים galactans, וכן הלאה.

לפוליסכרידים יש את הייחודיות של יצירת שרשראות לינאריות ומסועפות, מכיוון שהקשרים הגליקוזידים יכולים להיווצר עם כל קבוצות הידרוקסיל שנמצאות במונוסכרידים.

כאשר מספר גדול יותר של יחידות monosaccharide קשורים, אנחנו מדברים על סוכרים.

-ליפידים

ליפידים (מיוונית) lipos, כלומר שומן) הם מולקולות אורגניות מסיס במים מסיס בממיסים אנאורגניים, כגון כלורופורם. אלה מהווים שומנים, שמנים, ויטמינים, הורמונים, ממברנות ביולוגיות.

קפה

חומצות שומןYou הם חומצות קרבוקסיליות עם שרשראות שנוצרו על ידי פחמימנים באורך ניכר. מבחינה פיזיולוגית, זה נדיר למצוא אותם בחינם, שכן ברוב המקרים הם esterified.

אצל בעלי חיים וצמחים אנו מוצאים אותם לעתים קרובות בצורתם הבלתי רוויה (יצירת קשרים כפולים בין הפחמנים), ובלתי-רוויים (עם שני קשרים כפולים או יותר).

TriacylglycerolsYou כמו כן נקרא טריגליצרידים או חומצות שומן נייטרליות, הם מהווים את רוב השומנים והשמנים הקיימים בבעלי חיים וצמחים. תפקידה העיקרי הוא לאחסן אנרגיה בבעלי חיים. אלה יש תאים מיוחדים לאחסון.

הם מסווגים לפי הזהות והמקום של שאריות חומצות השומן. בדרך כלל, שמנים צמחיים נוזלים בטמפרטורת החדר והם עשירים בשאריות חומצות שומן עם קשרים כפולים כפולים בין הפחמנים שלהם.

לעומת זאת, שומנים מן החי מוצקים בטמפרטורת החדר ומספר הפחמנים הבלתי רוויים הוא נמוך.

גליצריפוזוליפידים: הידוע גם בשם phosphoglycerides, הם המרכיבים העיקריים של ממברנות שומנים.

לגליצרופוליפידים יש "זנב" עם מאפיינים אפולריים או הידרופובים, וקוטב או "היד". מבנים אלה מקובצים ב bilayer, עם זנבות הצבעה פנימה, כדי ליצור את הקרומים. אלה, סדרה של חלבונים מוטבעים.

ספינגוליפידיםYou הם שומנים שנמצאים בכמויות נמוכות מאוד. הם גם חלק מהממברנות והם נגזרות של ספינגוזין, דיהידרוספינגוזין והומוולוגים שלהם.

כולסטרול: אצל בעלי חיים הוא מרכיב מרכזי של ממברנות, אשר משנה את תכונותיו, כגון נזילות של זה. הוא נמצא גם בממברנות של האברונים הסלולר. זהו מבשר חשוב של הורמונים סטרואידים, הקשורים להתפתחות מינית.

-חומצות גרעין

חומצות גרעין הן DNA ו סוגים שונים של RNA הקיימות. הדנ"א אחראי לאחסון של כל מידע גנטי, המאפשר פיתוח, צמיחה ותחזוקה של אורגניזמים חיים.

רנ"א, לעומת זאת, משתתף במעבר של מידע גנטי המקודד ב- DNA למולקולות חלבון. קלאסית, שלושה סוגים של RNA נבדלים: שליח, העברת ריבוזומלית. עם זאת, ישנם מספר קטן RNAs כי יש פונקציות רגולטוריות.

בלוקים מבניים: נוקליאוטידים

בלוקים מבניים של חומצות גרעין, DNA ו- RNA, הם נוקליאוטידים. מבחינה כימית, הם אסטר פוספט pentose, שבו בסיס חנקני מחובר פחמן הראשון. אנו יכולים להבחין בין ריבונוקליאוטידים לבין deoxyribonucleotides.

מולקולות אלה הן שטוחות, ארומטיות והטרוציקליות. כאשר קבוצת פוספט נעדר, נוקליאוטידים נקרא שמה נוקלאוזיד.

בנוסף לתפקידם כמונומרים בחומצות גרעין, מולקולות אלה נמצאות בכל מקום ביולוגי והן משתתפות במספר לא מבוטל של תהליכים.

Nucleoside triphosphates הם מוצרים עשירים באנרגיה, כגון ATP, ומשמשים מטבע האנרגיה של תגובות הסלולר. הם מרכיב חשוב של NAD coenzymes⁺, NADP⁺, FMN, FAD וקואנזים A. לבסוף, הם אלמנטים רגולטוריים של מסלולים מטבוליים שונים.

דוגמאות

יש אינסוף דוגמאות של מולקולות אורגניות. לאחר מכן, הבולטים ביותר נלמדו על ידי ביוכימיים יידונו:

המוגלובין

המוגלובין, הפיגמנט האדום בדם, הוא אחת הדוגמאות הקלאסיות של חלבונים. הודות דיפוזיה רחב שלה בידוד קל, זה היה חלבון למד מאז ימי קדם.

זהו חלבון מורכב מארבע תת-יחידות, כך ניתן לסיווג tetrameric, עם שני אלפא שתי יחידות בטאו. יחידות משנה של המוגלובין קשורים חלבון קטן אחראי ספיגת חמצן בשריר: מיוגלובין.

קבוצת ההמה היא נגזרת של פורפירין. זה מאפיין את ההמוגלובין וזו אותה קבוצה שנמצאה בציטוכרומים. קבוצת ההמה אחראית לצבע האדום האופייני של הדם והוא האזור הפיזי שבו כל מונומר גלובין נקשר בחמצן.

הפונקציה העיקרית של חלבון זה היא ההובלה של חמצן מהגוף לחילופי הגז - קורא לזה ריאות, זימים או עור - אל הנימים, כדי לשמש נשימה.

תאית

תאית הוא פולימר ליניארי המורכב D-glucose יחידות משנה, מקושרים על ידי סוג Beta 1,4 סוג אג"ח. כמו רוב סוכרים, אין להם גודל מקסימלי מוגבל. עם זאת, בממוצע הם מציגים כ 15,000 שאריות גלוקוז.

זהו הרכיב של קירות התא של הצמחים. הודות תאית, אלה נוקשה ולאפשר להתמודד עם הלחץ האוסמוטי. כמו כן, בצמחים גדולים יותר, כגון עצים, תאית נותן תמיכה ויציבות.

למרות שזה קשור בעיקר ירקות, כמה בעלי חיים הנקראים tunicates יש תאית במבנה שלהם.

ההערכה היא כי ממוצע של 10¹⁵ ק"ג של תאית מסונתזים - ו מושפל - בשנה.

ממברנות ביולוגיות

ממברנות ביולוגיות מורכבות בעיקר של שתי מולקולות ביולוגיות, שומנים וחלבונים. הקונפורמציה המרחבי של שומנים הוא בצורת bilayer, עם זנבות הידרופובי הצביעו פנימה, וראשי הידרופילי בחו"ל.

הממברנה היא ישות דינמית ורכיביה חווים תנועות תכופות.

הפניות

1. ארקייל, ק 'ב', רודריגז, מ 'פ', מגנרר, י 'פ', ופרז, ר 'ס' (2011). יסודות ביוכימיה. אוניברסיטת ולנסיה.
2. Battaner Arias, E. (2014). אנזימולוגיה. מהדורות אוניברסיטת סלמנקה.
3. ברג, ג 'יי מ', Stryer, L., & טימושקו, ג 'יי L. (2007). ביוכימיה. היפוךתי.
4. Devlin, T. M. (2004). ביוכימיה: ספר לימוד עם יישומים קליניים. היפוךתי.
5. דיאז, א 'פ', ופנה, א '(1988). ביוכימיה. עריכה לימוזה.
6. Macarulla, J. M., & Goñi, F. M. (1994). ביוכימיה אנושית: קורס בסיסי. היפוךתי.
7. Müller-Esterl, W. (2008). ביוכימיה יסודות לרפואה ומדעי החיים. היפוךתי.
8. Teijón, J. M. (2006). יסודות של ביוכימיה מבנית. עריכה Tébar.