Biomolekulių klasifikacija ir pagrindinės funkcijos



The biomolekulės jos yra gyvos būtybės generuojamos molekulės. Priešdėlis „bio“ reiškia gyvenimą; todėl biomolekulė yra gyvos būtybės gaminama molekulė. Gyvas būtybes sudaro skirtingų tipų molekulės, kurios atlieka įvairias gyvybei būtinas funkcijas.

Gamtoje yra biotinių (gyvų) ir abiotinių (negyvų) sistemų, kurios sąveikauja ir kai kuriais atvejais keičiasi elementais. Visoms gyvoms būtybėms būdinga tai, kad jos yra organinės, o tai reiškia, kad jų molekulės yra sudarytos iš anglies atomų..

Biomolekulės taip pat turi kitų anglies atomų. Šiuos atomus daugiausia sudaro vandenilis, deguonis, azotas, fosforas ir siera. Šie elementai taip pat vadinami bioelementais, nes jie yra pagrindinė biologinių molekulių dalis.

Tačiau yra ir kitų atomų, kurie yra ir kai kuriose biomolekulėse, nors ir mažesniu kiekiu. Tai dažniausiai yra metaliniai jonai, tokie kaip kalis, natris, geležis ir magnis. Todėl biomolekulės gali būti dviejų rūšių: organinės arba neorganinės.

Taigi organizmai susideda iš daugelio rūšių anglies pagrindu pagamintų molekulių, pavyzdžiui: cukrų, riebalų, baltymų ir nukleino rūgščių. Tačiau yra ir kitų junginių, kurie taip pat yra anglies pagrindu ir kurie nėra biomolekulių dalis.

Šios molekulės, kuriose yra anglies, bet nėra biologinėse sistemose, randamos žemės plutoje, ežeruose, jūroje ir vandenynuose bei atmosferoje. Šių elementų judėjimas gamtoje aprašomas vadinamuosiuose biogeocheminiuose cikluose.

Manoma, kad šios paprastos gamtoje randamos organinės molekulės buvo tos, kurios sukėlė sudėtingiausias biomolekules, kurios yra pagrindinės gyvenimo struktūros dalis - ląstelė. Aukščiau yra tai, kas vadinama abiotinės sintezės teorija.

Indeksas

  • 1 Biomolekulių klasifikacija ir funkcijos
    • 1.1 Neorganinės biomolekulės 
    • 1.2 Organinės biomolekulės
  • 2 Nuorodos

Biomolekulių klasifikacija ir funkcijos

Biomolekulės yra įvairaus dydžio ir struktūros, suteikiančios jiems unikalias savybes įvairioms gyvybei reikalingoms funkcijoms atlikti. Taigi, be kita ko, biomolekulės veikia kaip informacijos saugojimas, energijos šaltinis, palaikymas, ląstelių metabolizmas.

Biomolekulės gali būti skirstomos į dvi dideles grupes, remiantis anglies atomų buvimu ar nebuvimu.

Neorganinės biomolekulės 

Tai visos tos molekulės, kurios yra gyvose būtybėse ir kurių molekulinėje struktūroje nėra anglies. Neorganinės molekulės taip pat randamos kitose (negyvose) gamtos sistemose.

Neorganinių biomolekulių tipai yra šie:

Vanduo

Tai yra pagrindinė ir esminė gyvų būtybių sudedamoji dalis, ji yra molekulė, sudaryta iš deguonies atomo, susieto su dviem vandenilio atomais. Vanduo yra gyvybei būtinas ir yra labiausiai paplitusi biomolekulė.

50–95% visų gyvų būtybių svorio yra vanduo, nes būtina atlikti keletą svarbių funkcijų, pvz., Terminio reguliavimo ir medžiagų transportavimo..

Mineralinės druskos

Jie yra paprastos molekulės, kurias sudaro atomai su priešingu įkrovimu, visiškai atskiriančiais vandenį. Pavyzdžiui: natrio chloridas, sudarytas iš chloro atomo (neigiamo krūvio) ir natrio atomo (teigiamo krūvio).

Mineralinės druskos dalyvauja formuojant kietas struktūras, tokias kaip stuburinių kaulų arba bestuburių exoskeleton. Šios neorganinės biomolekulės taip pat reikalingos daugeliui svarbių ląstelių funkcijų.

Dujos

Jos yra dujų formos. Jie yra svarbūs gyvūnų kvėpavimui ir fotosintezei augaluose.

Šių dujų pavyzdžiai: molekulinis deguonis, kurį sudaro du deguonies atomai, sujungti tarpusavyje; ir anglies dioksidas, susidaręs su anglies atomu, prijungtu prie dviejų deguonies atomų. Abi biomolekulės dalyvauja keičiantis dujomis, kurias gyvos būtybės daro su savo aplinka.

Organinės biomolekulės

Organinės biomolekulės yra tos molekulės, kurių sudėtyje yra anglies atomų. Organinės molekulės taip pat gali būti randamos gamtoje kaip negyvų sistemų dalis, ir tai yra vadinama biomasė.

Organinių biomolekulių tipai yra šie:

Angliavandeniai

Angliavandeniai yra turtingiausios ir plačiausiai paplitusios gamtoje esančios organinės medžiagos, kurios yra visų gyvų dalykų esminės sudedamosios dalys..

Angliavandeniai fotosintezės metu gaminami iš žaliųjų augalų iš anglies dioksido ir vandens.

Šios biomolekulės daugiausia yra sudarytos iš anglies, vandenilio ir deguonies atomų. Jie taip pat žinomi kaip angliavandeniai arba sacharidai, jie veikia kaip energijos šaltiniai ir kaip struktūriniai organizmų komponentai.

- Monosacharidai

Monosacharidai yra paprasčiausi angliavandeniai ir dažnai vadinami paprastais cukrumi. Jie yra elementarūs statybiniai blokai, iš kurių susidaro visi didžiausi angliavandeniai.

Monosacharidai turi bendrą molekulinę formulę (CH2O) n, kur n gali būti 3, 5 arba 6. Taigi monosacharidai gali būti klasifikuojami pagal molekulėje esančių anglies atomų skaičių:

Jei n = 3, molekulė yra triozė. Pavyzdžiui: gliceraldehidas.

Jei n = 5, molekulė yra pentozė. Pavyzdžiui: ribozė ir deoksiribozė.

Jei n = 6, molekulė yra heksozė. Pavyzdžiui: fruktozė, gliukozė ir galaktozė.

Pentozės ir heksozės gali egzistuoti dviem formomis: cikliškos ir ne ciklinės. Ne ciklo formos jų molekulinės struktūros turi dvi funkcines grupes: aldehido grupę arba ketono grupę.

Monosacharidai, kuriuose yra aldehido grupės, vadinami aldozėmis, o ketonų grupę - ketozės. Aldozės yra redukciniai cukrūs, o ketozės yra nesumažinantys cukrūs.

Tačiau vandenyje pentozės ir heksozės iš esmės egzistuoja cikliškos formos, ir tokiu būdu jos sujungiamos suformuodamos didesnes sacharido molekules.

- Disacharidai

Dauguma gamtoje randamų cukrų yra disacharidai. Tai susidaro formuojant glikozidinę jungtį tarp dviejų monosacharidų per kondensacijos reakciją, kuri išskiria vandenį. Šis ryšių formavimo procesas reikalauja energijos, kad du monosacharido vienetai būtų kartu.

Trys svarbiausi disacharidai yra sacharozė, laktozė ir maltozė. Jie susidaro kondensuojant atitinkamus monosacharidus. Sacharozė yra ne redukuojantis cukrus, o laktozė ir maltozė yra redukuojanti cukrus.

Disacharidai yra tirpūs vandenyje, tačiau jie yra labai didelės biomolekulės, kurios kerta ląstelių membraną difuzijos būdu. Dėl šios priežasties virškinimo metu jie suskirstomi į plonąsias žarnas, kad jų pagrindiniai komponentai (ty monosacharidai) patektų į kraują ir į kitas ląsteles..

Ląstelės labai greitai naudoja monosacharidus. Tačiau, jei ląstelė nereikalauja energijos iš karto, ji gali laikyti ją sudėtingesnių polimerų pavidalu. Taigi, monosacharidai paverčiami disacharidais kondensacijos reakcijomis, kurios vyksta ląstelėje.

- Oligosacharidai

Oligosacharidai yra tarpinės molekulės, kurias sudaro trys devyni vienetai paprastų cukrų (monosacharidų). Jie susidaro iš dalies skaidant sudėtingesnius angliavandenius (polisacharidus)..

Dauguma natūralių oligosacharidų randami augaluose ir, išskyrus maltotriozę, žmonės yra nevirškinami, nes žmogaus organizme trūksta reikiamų fermentų plonojoje žarnoje, kad jie būtų išardomi..

Stiprioje žarnoje naudingos bakterijos gali suskaidyti oligosacharidus fermentacijos būdu; tokiu būdu jie virsta absorbuojamomis maistinėmis medžiagomis, kurios suteikia tam tikrą energiją. Tam tikri oligosacharidų skilimo produktai gali turėti teigiamą poveikį storosios žarnos gleivinei.

Oligosacharidų pavyzdžiai yra rafinozė, tropacharidas iš ankštinių augalų ir kai kurie grūdai, sudaryti iš gliukozės, fruktozės ir galaktozės. Maltotriozė, gliukozės trisacharidas, gaminama kai kuriuose augaluose ir tam tikrų nariuotakojų kraujyje..

- Polisacharidai

Monosacharidai gali patirti keletą kondensacijos reakcijų, prie grandinės pridedant vieną vienetą, kol susidaro labai didelės molekulės. Tai yra polisacharidai.

Polisacharidų savybės priklauso nuo kelių jų molekulinės struktūros veiksnių: ilgio, šoninių šakų, lankstymo ir, jei grandinė yra "tiesi" arba "funky". Yra keletas gamtoje esančių polisacharidų pavyzdžių.

Krakmolas dažnai gaminamas augaluose kaip būdas saugoti energiją ir yra sudarytas iš α-gliukozės polimerų. Jei polimeras yra šakotas, jis vadinamas amilopektinu, o jei jis nėra šakotas, tai vadinama amiloze.

Glikogenas yra energijos atsargų polisacharidas gyvūnuose ir susideda iš amilopektinų. Taigi, krakmolas augaluose suskaido organizme ir gamina gliukozę, kuri patenka į ląstelę ir yra naudojama metabolizmui. Nenaudojama gliukozė polimerizuoja ir formuoja glikogeną, energijos rezervuarą.

Lipidai

Lipidai yra dar vienas organinių biomolekulių tipas, kurio pagrindinė savybė yra ta, kad jie yra hidrofobiniai (jie atstumia vandenį), todėl jie yra netirpūs vandenyje. Priklausomai nuo jų struktūros, lipidai gali būti skirstomi į 4 pagrindines grupes:

- Trigliceridai

Trigliceridus sudaro glicerolio molekulė, susieta su trimis riebalų rūgščių grandinėmis. Riebalų rūgštis yra linijinė molekulė, kurios viename gale yra karboksirūgštis, po to - angliavandenilio grandinė ir metilo grupė kitame gale.

Priklausomai nuo jų struktūros, riebalų rūgštys gali būti prisotintos arba neprisotintos. Jei angliavandenilių grandinėje yra tik viena jungtis, tai yra sočiųjų riebalų rūgštis. Priešingai, jei ši angliavandenilių grandinė turi vieną ar daugiau dvigubų ryšių, riebalų rūgštis yra nesočios.

Šioje kategorijoje yra aliejai ir riebalai. Pirmieji yra augalų energetinis rezervas, jie turi nesočiųjų ir kambario temperatūroje skysti. Priešingai, riebalai yra gyvūnų energijos atsargos, jie yra prisotinti ir kietos molekulės kambario temperatūroje.

Fosfolipidai

Fosfolipidai yra panašūs į trigliceridus, nes jie turi glicerolio molekulę, susijusią su dviem riebalų rūgštimis. Skirtumas yra tas, kad fosfolipidai turi fosfatų grupę trečioje glicerolio anglies vietoje, o ne kitoje riebalų rūgšties molekulėje..

Šie lipidai yra labai svarbūs, nes jie gali sąveikauti su vandeniu. Jei viename gale yra fosfato grupė, molekulė tampa hidrofiline (pritraukia vandenį) tame regione. Tačiau likusioje molekulės dalyje jis lieka hidrofobinis.

Dėl jų struktūros fosfolipidai yra organizuojami taip, kad fosfatų grupės galėtų bendrauti su vandenine terpe, o jų organizuotos hidrofobinės grandinės yra toli nuo vandens. Taigi, fosfolipidai yra visų biologinių membranų dalis.

- Steroidai

Steroidai susideda iš keturių lydytų anglies žiedų, kuriuos sujungia skirtingos funkcinės grupės. Vienas iš svarbiausių yra cholesterolio kiekis, būtinas gyvoms būtybėms. Tai yra kai kurių svarbių hormonų, tokių kaip estrogenas, testosteronas ir kortizonas, pirmtakas.

- Vaškai

Vaškai yra nedidelė lipidų grupė, turinti apsauginę funkciją. Jie randami medžių lapuose, paukščių plunksnuose, kai kurių žinduolių ausyse ir vietose, kurias reikia izoliuoti arba apsaugoti nuo išorinės aplinkos..

Nukleino rūgštys

Nukleino rūgštys yra pagrindinės genetinės informacijos gyvose būtybėse molekulės. Jos pagrindinė funkcija yra nukreipti baltymų sintezės procesą, kuris lemia kiekvienos gyvosios būtybės paveldėtas savybes. Jie susideda iš anglies, vandenilio, deguonies, azoto ir fosforo atomų.

Nukleino rūgštys yra polimerai, sudaryti iš pakartotinių monomerų, vadinamų nukleotidais. Kiekvienas nukleotidas susideda iš aromatinės bazės, turinčios azoto, prijungto prie penkių angliavandenių cukraus, kuris savo ruožtu yra prijungtas prie fosfato grupės.

Dvi pagrindinės nukleino rūgščių klasės yra dezoksiribonukleino rūgštis (DNR) ir ribonukleino rūgštis (RNR). DNR yra molekulė, kurioje yra visa rūšies informacija, todėl jis yra visose gyvose būtybėse ir daugelyje virusų.

RNR yra tam tikrų virusų genetinė medžiaga, tačiau taip pat randama visose gyvose ląstelėse. Ten jis atlieka svarbų vaidmenį tam tikruose procesuose, pavyzdžiui, baltymų gamyboje.

Kiekvienoje nukleorūgštyje yra keturios iš penkių galimų bazių, kuriose yra azoto: adeninas (A), guaninas (G), citozinas (C), timinas (T) ir uracilas (U). DNR turi bazę adeniną, guaniną, citoziną ir timiną, tuo tarpu RNR yra tas pats, išskyrus timiną, kuris RNR yra pakeistas uracilu..

- Dezoksiribonukleino rūgštis (DNR)

DNR molekulę sudaro dvi nukleotidų grandinės, susietos su obligacijomis, vadinamomis fosfodiesterio jungtimis. Kiekviena grandinė turi struktūrą spiralės pavidalu. Dvi sraigės susipina, kad gautų dvigubą spiralę. Pagrindai yra sraigto viduje, o fosfatų grupės yra išorėje.

DNR sudaro pagrindinė cukraus dezoksiribozės grandinė, susieta su fosfatu ir keturiomis azoto bazėmis: adeninu, guaninu, citozinu ir timinu. Bazinės poros susidaro dvigubos DNR: adeninas visada jungiasi prie timino (A-T) ir guanino prie citozino (G-C).

Abi sraigtai laikomi kartu, suderinant nukleotidų bazes vandenilio jungtimis. Struktūra kartais apibūdinama kaip kopėčios, kuriose cukraus ir fosfatų grandinės yra šoninės, o bazinės bazinės obligacijos yra laiptai.

Ši struktūra kartu su cheminiu molekulės stabilumu daro DNR idealią medžiagą perduoti genetinę informaciją. Kai ląstelė dalijasi, jos DNR nukopijuojama ir perkeliama iš vienos kartos kartos į kitą kartą.

- Ribonukleino rūgštis (RNR)

RNR yra nukleorūgšties polimeras, kurio struktūrą sudaro viena nukleotidų grandinė: adeninas, citozinas, guaninas ir uracilas. Kaip ir DNR, citozinas visada jungiasi su guaninu (C-G), bet adeninas prisijungia prie uracilo (A-U).

Tai pirmasis tarpininkas, perduodantis genetinę informaciją ląstelėse. RNR yra būtinas baltymų sintezei, nes genetinėje kode esanti informacija paprastai perduodama iš DNR į RNR ir iš jos į baltymus..

Kai kurios RNR taip pat turi tiesioginių funkcijų ląstelių metabolizme. RNR gaunama nukopijuojant DNR segmento, vadinamo genu, bazinę seką į vienos eilės nukleorūgšties dalį. Šį procesą, vadinamą transkripcija, katalizuoja fermentas, vadinamas RNR polimeraze.

Yra keletas skirtingų RNR tipų, daugiausia trys: pirmasis yra pasiuntinio RNR, kuris yra nukopijuotas tiesiogiai iš DNR transkripcijos būdu. Antrasis tipas yra perdavimo RNR, kuri yra ta, kuri perduoda teisingas aminorūgštis baltymų sintezei.

Galiausiai kita RNR klasė yra ribosominė RNR, kuri kartu su kai kuriais proteinais sudaro ribosomas, ląstelių organelius, atsakingus už visų ląstelės baltymų sintezę.

Baltymai

Baltymai yra didelės, sudėtingos molekulės, kurios atlieka daug svarbių funkcijų ir daro didžiąją dalį darbų ląstelėse. Jie būtini gyvų būtybių struktūrai, funkcijai ir reguliavimui. Jie susideda iš anglies, vandenilio, deguonies ir azoto atomų.

Baltymai yra sudaryti iš mažesnių vienetų, vadinamų aminorūgštimis, sujungtos peptidinėmis jungtimis ir suformuojančios ilgas grandines. Amino rūgštys yra mažos organinės molekulės, turinčios labai specifinių fizikinių ir cheminių savybių, yra 20 skirtingų tipų.

Aminorūgščių seka nustato unikalią kiekvienos baltymo trimatę struktūrą ir jos specifinę funkciją. Tiesą sakant, atskirų baltymų funkcijos yra tokios pat įvairios kaip jų unikalios aminorūgščių sekos, kurios lemia sąveiką, kuri sukuria sudėtingas trimatis struktūras.

Įvairios funkcijos

Baltymai gali būti ląstelės struktūriniai ir judesio komponentai, tokie kaip aktinas. Kiti dirba, spartindami biochemines reakcijas ląstelėje, pavyzdžiui, DNR polimerazę, kuri yra DNR sintezuojantis fermentas..

Yra ir kitų baltymų, kurių funkcija yra perduoti svarbų pranešimą organizmui. Pavyzdžiui, kai kurie hormonų tipai, tokie kaip augimo hormonas, perduoda signalus biologinių procesų koordinavimui tarp skirtingų ląstelių, audinių ir organų.

Kai kurie baltymai jungiasi ir transportuoja atomus (arba mažas molekules) ląstelėse; Taip yra feritino atveju, kuris yra atsakingas už geležies laikymą kai kuriuose organizmuose. Kita svarbių baltymų grupė yra antikūnai, priklausantys imuninei sistemai ir yra atsakingi už toksinų ir patogenų aptikimą.

Taigi baltymai yra galutiniai genetinės informacijos, kuri prasideda ląstelių DNR, dekodavimo proceso produktai. Ši neįtikėtina funkcijų įvairovė kyla iš stebėtinai paprasto kodo, galinčio nurodyti labai įvairų struktūrų rinkinį.

Nuorodos

  1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Ląstelės molekulinė biologija (6-asis red.). Garland Science.
  2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biochemija (8-asis red.). W. H. Freeman ir bendrovė.
  3. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biologija (2 red.) Pearson Education.
  4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molekulinės ląstelės biologija (8-asis red.). W. H. Freeman ir bendrovė.
  5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologija (7-asis red.) „Cengage“ mokymasis.
  6. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Biochemijos pagrindai: gyvenimas Molekulinis lygis (5-asis red.). Wiley.