Biomolekylklassificering och huvudfunktioner

den biomolekyler de är molekyler som genereras i levande varelser. Prefixet "bio" betyder livet; därför är en biomolekyl en molekyl som produceras av ett levande väsen. Levande varelser bildas av olika typer av molekyler som utför olika funktioner som är nödvändiga för livet.

I naturen finns det biotiska (levande) och abiotiska (icke-levande) system som interagerar och i vissa fall utbyteselement. En egenskap de delar alla levande varelser är att de är organiska, vilket innebär att dess ingående molekyler bildas genom kolatomer.

Biomolekyler har också andra atomer gemensamt förutom kol. Dessa atomer innefattar huvudsakligen väte, syre, kväve, fosfor och svavel. Dessa element kallas också bioelement, eftersom de är huvudkomponenten i biologiska molekyler.

Det finns emellertid andra atomer som också är närvarande i vissa biomolekyler, även i mindre kvantiteter. Dessa är vanligtvis metalljoner, såsom kalium, natrium, järn och magnesium, bland annat. Därför kan biomolekylerna vara av två typer: organiska eller oorganiska.

Således är de organ som bildas av många typer av molekyler tillverkade av kol, till exempel: sockerarter, fetter, proteiner och nukleinsyror. Det finns dock andra föreningar som också är kolbaserade och som inte ingår i biomolekylerna.

Dessa molekyler som innehåller kol men som inte finns i biologiska system finns i jordskorpan, i sjöar, hav och oceaner och i atmosfären. Dessa elements rörelse i naturen beskrivs i det som kallas biogeokemiska cykler.

Man tror att dessa enkla organiska molekyler som finns i naturen var de som gav upphov till de mest komplexa biomolekylerna som ingår i den grundläggande strukturen för livet: cellen. Ovanstående är det som är känt som teorin om abiotisk syntes.

index

• 1 Klassificering och funktioner hos biomolekyler
  • 1.1 Oorganiska biomolekyler 
  • 1,2 Organiska biomolekyler
• 2 referenser

Klassificering och funktioner hos biomolekyler

Biomolekyler är olika i storlek och struktur, vilket ger dem unika egenskaper för utförandet av olika funktioner som är nödvändiga för livet. Således fungerar biomolekyler som informationslagring, energikälla, stöd, cellulär metabolism, bland annat.

Biomolekyler kan klassificeras i två stora grupper, baserat på närvaron eller frånvaron av kolatomer.

Oorganiska biomolekyler 

De är alla molekyler som är närvarande i levande varelser och som inte innehåller kol i deras molekylära struktur. Oorganiska molekyler kan också hittas i andra (icke-levande) natursystem.

De typer av oorganiska biomolekyler är följande:

vatten

Det är den huvudsakliga och grundläggande delen av levande varelser, det är en molekyl bildad av en syreatom kopplad till två väteatomer. Vatten är nödvändigt för livets existens och är den vanligaste biomolekylen.

Mellan 50 och 95% av vikten av varje levande varelse är vatten, eftersom det är nödvändigt att utföra flera viktiga funktioner, såsom termisk reglering och transport av ämnen.

Mineralsalter

De är enkla molekyler som bildas av atomer med motsatt laddning som skiljer sig helt i vattnet. Till exempel: natriumklorid, bildad av en kloratom (negativt laddad) och en natriumatom (positivt laddad).

Mineralsalter deltar i bildandet av styva strukturer, såsom benen hos ryggradsdjur eller exoskeletan hos ryggradslösa djur. Dessa oorganiska biomolekyler är också nödvändiga för att utföra många viktiga cellulära funktioner.

gaser

De är molekyler som är i form av gas. De är grundläggande för respiration hos djur och fotosyntes i växter.

Exempel på dessa gaser är: molekylärt syre, bildat av två syreatomer bundna ihop; och koldioxid, bildad av en kolatom bunden till två syreatomer. Båda biomolekylerna deltar i den gasutbyte som levande varelser gör med sin miljö.

Organiska biomolekyler

Organiska biomolekyler är de molekyler som innehåller kolatomer i sin struktur. Organiska molekyler kan också hittas fördelade i naturen som en del av icke-levande system, och utgör det som kallas biomassa.

Typerna av organiska biomolekyler är följande:

kolhydrater

Kolhydrater är förmodligen de vanligaste och mest utbredda organiska ämnena i naturen, och är väsentliga komponenter i alla levande saker.

Kolhydrater produceras av gröna växter från koldioxid och vatten under fotosyntesprocessen.

Dessa biomolekyler består huvudsakligen av kol, väte och syreatomer. De är också kända som kolhydrater eller sackarider, och de fungerar som energikällor och som strukturella komponenter av organismer.

- monosackarider

Monosackarider är de enklaste kolhydraterna och kallas ofta enkla sockerarter. De är de elementära byggstenar från vilka alla de största kolhydraterna bildas.

Monosackarider har den allmänna molekylformeln (CH2O) n, där n kan vara 3, 5 eller 6. Således kan monosackarider klassificeras enligt antalet kolatomer närvarande i molekylen:

Om n = 3 är molekylen en trios. Till exempel: glyceraldehyd.

Om n = 5 är molekylen en pentos. Till exempel: ribos och deoxiribos.

Om n = 6 är molekylen en hexos. Till exempel: fruktos, glukos och galaktos.

Pentoser och hexoser kan existera i två former: cyklisk och icke-cyklisk. I den icke-cykliska formen visar deras molekylära strukturer två funktionella grupper: en aldehydgrupp eller en ketongrupp.

Monosackarider innehållande aldehydgruppen kallas aldoser, och de som har en ketongrupp kallas ketos. Aldoser reducerar sockerarter, medan ketoser är icke-reducerande sockerarter.

I vatten finns dock pentoserna och hexoserna huvudsakligen i cyklisk form, och det är i denna form att de kombineras för att bilda större sackaridmolekyler.

- disackarider

De flesta sockerarter som finns i naturen är disackarider. Dessa bildas genom bildning av en glykosidbindning mellan två monosackarider genom en kondensationsreaktion som frigör vatten. Denna bindningsbildningsförfarande kräver energi för att hålla ihop de två monosackaridenheterna.

De tre viktigaste disackariderna är sackaros, laktos och maltos. De bildas från kondensationen av lämpliga monosackarider. Sackaros är ett icke-reducerande socker, medan laktos och maltos reducerar sockerarter.

Disackariderna är lösliga i vatten, men de är mycket stora biomolekyler för att passera cellmembranet genom diffusion. Av denna anledning bryts de ned i tunntarmen vid matsmältning så att deras grundläggande komponenter (dvs. monosackarider) passerar in i blodet och in i de andra cellerna.

Monosackarider används mycket snabbt av celler. Om en cell inte behöver energin omedelbart kan den dock lagra den i form av mer komplexa polymerer. Således omvandlas monosackarider till disackarider genom kondensationsreaktioner som uppträder i cellen.

- oligosackarider

Oligosackarider är mellanliggande molekyler bildade av tre till nio enheter av enkla sockerarter (monosackarider). De bildas genom delvis nedbrytning av mer komplexa kolhydrater (polysackarider).

De flesta naturliga oligosackarider finns i växter och, med undantag för maltotrios, är oförstörliga av människor eftersom människokroppen saknar nödvändiga enzymer i tunntarmen för att bryta ner dem.

I tjocktarmen kan fördelaktiga bakterier bryta ned oligosackariderna genom fermentation; Således omvandlas de till absorberbara näringsämnen som ger lite energi. Vissa nedbrytningsprodukter av oligosackarider kan ha en fördelaktig inverkan på tjocktarmen.

Exempel på oligosackarider innefattar raffinos, en trisackarid från baljväxter och vissa spannmål som består av glukos, fruktos och galaktos. Maltotrios, en glukostrisackarid, produceras i vissa växter och i blod av vissa leddjur.

- polysackarider

Monosackarider kan genomgå en serie kondensationsreaktioner lägga en enhet efter den andra tills kedjan formen mycket stora molekyler. Dessa är polysackariderna.

Egenskaperna hos polysackarider beror på flera faktorer av deras molekylära struktur: längd, laterala grenar, vikning och om kedjan är "rak" eller "funky". Det finns flera exempel på polysackarider i naturen.

Stärkelse produceras ofta i växter som ett sätt att lagra energi, och består av a-glukospolymerer. Om polymeren är förgrenad kallas den amylopektin, och om den inte är förgrenad kallas den amylos.

Glykogen är energireserverpolysackariden hos djur och består av amylopektiner. Således stärker stärkelsen i växter i kroppen för att producera glukos, som kommer in i cellen och används i ämnesomsättningen. Glukos som inte används polymeriserar och bildar glykogen, energibehållaren.

lipider

Lipider är en annan typ av organiska biomolekyler vars huvudsakliga egenskaper är att de är hydrofoba (de avstänger vatten) och följaktligen är de olösliga i vatten. Beroende på deras struktur kan lipider klassificeras i 4 huvudgrupper:

- triglycerider

Triglycerider bildas av en molekyl glycerol kopplad till tre kedjor av fettsyror. En fettsyra är en linjär molekyl som innehåller en karboxylsyra i ena änden, följt av en kolvätekedja och en metylgrupp i den andra änden.

Beroende på deras struktur kan fettsyrorna vara mättade eller omättade. Om kolvätekedjan innehåller enstaka bindningar är den en mättad fettsyra. Omvänt, om denna kolvätekedja har en eller flera dubbelbindningar är fettsyran omättad.

Inom denna kategori finns oljor och fetter. De första är energiförsörjningen av växterna, de har föroreningar och är flytande vid rumstemperatur. Däremot är fetter energireserver av djur, de är mättade och fasta molekyler vid rumstemperatur.

fosfolipider

Fosfolipider liknar triglycerider genom att de har en glycerolmolekyl bunden till två fettsyror. Skillnaden är att fosfolipider har en fosfatgrupp i det tredje kolet glycerol, i stället för en annan fettsyramolekyl.

Dessa lipider är mycket viktiga på grund av sättet att de kan interagera med vatten. Genom att ha en fosfatgrupp vid en ände blir molekylen hydrofil (lockar vatten) i den regionen. Det är emellertid kvar hydrofob i resten av molekylen.

Strukturellt, fosfolipider tenderar att ordna så att fosfatgrupperna förblir tillgängliga för interaktion med det vattenhaltiga mediet medan de hydrofoba kedjorna som är anordnade inuti vatten bort. Således är fosfolipider en del av alla biologiska membran.

- steroid

Steroider består av fyra kondenserade kolringar, vilka förenas av olika funktionella grupper. En av de viktigaste är kolesterol, det är viktigt för levande varelser. Det är föregångaren till några viktiga hormoner som bland annat östrogen, testosteron och kortison.

- vaxer

Vaxer är en liten grupp av lipider som har en skyddsfunktion. De finns i trädens löv, i fjädrar av fåglar, i öronen hos några däggdjur och på platser som behöver isoleras eller skyddas från den yttre miljön..

Nukleinsyror

Nukleinsyror är de viktigaste transportmolekylerna av genetisk information i levande varelser. Dess huvuduppgift är att rikta processen med proteinsyntes, som bestämmer de ärftliga egenskaperna hos varje levande varelse. De består av kol, väte, syre, kväve och fosforatomer.

Nukleinsyror är polymerer bildade genom upprepningar av monomerer, som kallas nukleotider. Varje nukleotid består av en aromatisk bas innehållande kväve bunden till ett pentosocker (fem kolatomer), vilket i sin tur är fäst vid en fosfatgrupp.

De två huvudklassen av nukleinsyror är deoxiribonukleinsyra (DNA) och ribonukleinsyra (RNA). DNA är molekylen som innehåller all information av en art, varför den är närvarande i alla levande varelser och i de flesta virus.

RNA är det genetiska materialet för vissa virus, men det finns också i alla levande celler. Där spelar han viktiga roller i vissa processer, till exempel tillverkning av proteiner.

Varje nukleinsyra innehåller fyra av fem möjliga kväveinnehållande baser: adenin (A), guanin (G), cytosin (C), tymin (T) och uracil (U). DNA har baserna adenin, guanin, cytosin och tymin, medan RNA har samma utom tymin, som är substituerad för uracil i RNA.

- Deoxiribonukleinsyra (DNA)

DNA-molekylen består av två kedjor av nukleotider kopplade av bindningar som kallas fosfodiesterbindningar. Varje kedja har en struktur i form av en spiral. De två spiralerna sammanflätar för att ge en dubbel spiral. Baserna ligger inuti propellern och fosfatgrupperna är på utsidan.

DNA består av en ryggrad av deoxiribos socker kopplat till en fosfat och de fyra kvävebaserna: adenin, guanin, cytosin och tymin. I de dubbelsträngade DNA bildar baspar: adenin alltid binder till tymin (A-T) och guanin till cytosin (G-C).

De två spiralerna hålls samman genom att matcha baserna av nukleotiderna med vätebindningar. Strukturen beskrivs ibland som en stege där socker- och fosfatkedjorna är sidorna och basbasbindningarna är spåren.

Denna struktur, tillsammans med molekylens kemiska stabilitet, gör DNA det perfekta materialet för att överföra genetisk information. När en cell delar sig, kopieras dess DNA och går från en generation av celler till nästa generation.

- Ribonukleinsyra (RNA)

RNA är en polymer av nukleinsyra vars struktur bildas av en enda kedja av nukleotider: adenin, cytosin, guanin och uracil. Som i DNA, binds cytosin alltid till guanin (C-G) men adenin binds till uracil (A-U).

Det är den första förmedlaren i överföringen av genetisk information i celler. RNA är väsentligt för syntesen av proteiner, eftersom informationen i den genetiska koden överförs vanligtvis från DNA till RNA och från det till proteiner..

Vissa RNA har också direkta funktioner i cellulär metabolism. RNA erhålles genom att kopiera bassekvensen av ett DNA-segment som kallas en gen i en enkelsträngad nukleinsyra-del. Denna process, kallad transkription, katalyseras av ett enzym som kallas RNA-polymeras.

Det finns flera olika typer av RNA, främst tre. Den första är messenger RNA, som är den som kopieras direkt från DNA genom transkription. Den andra typen är överförings-RNA, som är den som överför de korrekta aminosyrorna för syntes av proteiner.

Slutligen är en annan klass av RNA-ribosomalt RNA, tillsammans med några proteiner bildar ribosomer, cellorganeller ansvariga Synthe alla proteiner i cellen.

proteiner

Proteiner är stora, komplexa molekyler som utför många viktiga funktioner och gör det mesta av arbetet i celler. De är nödvändiga för struktur, funktion och reglering av levande varelser. De består av kol, väte, syre och kväveatomer.

Proteiner består av mindre enheter som kallas aminosyror, kopplade ihop med peptidbindningar och bildar långa kedjor. Aminosyror är små organiska molekyler med mycket speciella fysikalisk-kemiska egenskaper, det finns 20 olika typer.

Aminosyrasekvensen bestämmer den unika tredimensionella strukturen för varje protein och dess specifika funktion. Faktum är att funktionerna hos enskilda proteiner är lika varierade som deras unika aminosyrasekvenser, vilka bestämmer de interaktioner som genererar komplexa tredimensionella strukturer.

Varierade funktioner

Proteiner kan vara strukturella och rörelsekomponenter för cellen, såsom aktin. Andra arbetar genom att accelerera biokemiska reaktioner inom cellen, såsom DNA-polymeras, vilket är enzymet som syntetiserar DNA.

Det finns andra proteiner vars funktion är att överföra ett viktigt budskap till organismen. Exempelvis sänder vissa typer av hormoner som tillväxthormon signaler för att samordna biologiska processer mellan olika celler, vävnader och organ.

Vissa proteiner binder och transporterar atomer (eller små molekyler) inuti celler; Sådan är fallet med ferritin, vilket är ansvarigt för att lagra järn i vissa organismer. En annan grupp viktiga proteiner är antikropparna, som tillhör immunsystemet och är ansvariga för att detektera toxiner och patogener.

Således är proteiner de slutliga produkterna från avkodningsprocessen av genetisk information som börjar med cellulärt DNA. Denna otroliga mängd funktioner är härledd från en överraskande enkel kod som kan ange en enormt varierande uppsättning strukturer.

referenser

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molecular Biology of the Cell (6: e upplagan). Garland Science.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). biokemi (8: e upplagan). W. H. Freeman och Company.
3. Campbell, N. & Reece, J. (2005). biologi (2: e upplagan) Pearson Education.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molecular Cell Biology (8: e upplagan). W. H. Freeman och Company.
5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). biologi (7: e upplagan) Cengage Learning.
6. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Grundläggande biokemi: Livet vid Molekylär nivå (5: e upplagan). Wiley.