Biomolekulák osztályozása és fő funkciói

az biomolekulák az élő lényekben keletkező molekulák. A "bio" előtag az életet jelenti; ezért egy biomolekula egy élő lény által termelt molekula. Az élő lényeket különböző típusú molekulák alkotják, amelyek különböző, élethez szükséges funkciókat végeznek.

A természetben léteznek biotikus (élő) és abiotikus (nem élő) rendszerek, amelyek kölcsönhatásba lépnek, és bizonyos esetekben cserélnek elemeket. Az, hogy minden élőlénynek közös jellemzője, hogy szervesak, ami azt jelenti, hogy alkotó molekuláikat szénatomok alkotják.

A biomolekulák a szén mellett más közös atomokkal is rendelkeznek. Ezek az atomok főleg hidrogén, oxigén, nitrogén, foszfor és kén. Ezeket az elemeket bioelemeknek is nevezik, mivel ezek a biológiai molekulák fő összetevői.

Vannak azonban más atomok is, amelyek néhány biomolekulában is jelen vannak, bár kisebb mennyiségben. Ezek általában fémionok, például kálium, nátrium, vas és magnézium. Ezért a biomolekulák kétféle lehetnek: szerves vagy szervetlen.

Ily módon az organizmusok több, a szénen alapuló molekulából állnak, például: cukrok, zsírok, fehérjék és nukleinsavak. Vannak azonban más vegyületek is, amelyek szintén szén alapúak és nem tartoznak a biomolekulákhoz.

Ezek a molekulák, amelyek szén-dioxidot tartalmaznak, de nem találhatók meg a biológiai rendszerekben, megtalálhatók a földkéregben, tavakban, tengerekben és óceánokban és a légkörben. Ezeknek az elemeknek a természetében való mozgását biogeokémiai ciklusokban ismertetik.

Úgy gondoljuk, hogy ezek a természetben talált egyszerű szerves molekulák azok, amelyek a legösszetettebb biomolekulákhoz vezetnek, amelyek az élet alapvető struktúrájának részét képezik: a sejt. A fentiek az úgynevezett abiotikus szintézis elmélete.

index

• 1 A biomolekulák osztályozása és funkciói
  • 1.1 Szervetlen biomolekulák 
  • 1.2 Szerves biomolekulák
• 2 Referenciák

A biomolekulák osztályozása és funkciói

A biomolekulák mérete és szerkezete változatos, ami egyedülálló tulajdonságokat biztosít számukra az élethez szükséges különböző funkciók teljesítéséhez. Így a biomolekulák többek között információtárolónak, energiaforrásnak, támasztéknak, celluláris metabolizmusnak tekinthetők.

A biomolekulák két nagy csoportba sorolhatók, a szénatomok jelenléte vagy hiánya alapján.

Szervetlen biomolekulák 

Ezek mind olyan molekulák, amelyek az élő lényekben jelen vannak, és amelyek nem tartalmaznak szénatomot a molekuláris szerkezetükben. A szervetlen molekulák más (nem élő) rendszerekben is megtalálhatók.

A szervetlen biomolekulák típusai a következők:

víz

Ez az élőlények fő és alapvető összetevője, egy olyan molekula, amelyet két hidrogénatomhoz kapcsolódó oxigénatom képez. A víz létfontosságú az élet létezéséhez és a leggyakoribb biomolekula.

Az élőlények tömegének 50–95% -a víz, mivel több fontos funkciót kell elvégezni, mint például a termikus szabályozás és az anyagok szállítása..

Ásványi sók

Ezek olyan egyszerű molekulák, amelyeket az ellentétes töltéssel rendelkező atomok alkotnak, amelyek teljesen elkülönülnek a vízben. Például: nátrium-klorid, amelyet egy klóratom (negatív töltés) és egy nátrium-atom (pozitív töltés) képez..

Az ásványi sók részt vesznek a merev szerkezetek kialakításában, mint például a gerincesek csontjai vagy a gerinctelen állatok exoskeletonja. Ezek a szervetlen biomolekulák azért is szükségesek, hogy számos fontos sejtfunkciót hajtsanak végre.

gázok

Ezek molekulák, amelyek gáz formájában vannak. Alapvető fontosságúak az állatok légzése és a növényekben lévő fotoszintézis szempontjából.

Ezeknek a gázoknak a példái a következők: molekuláris oxigén, amely két oxigénatomból áll, amelyek egymáshoz kapcsolódnak; és szén-dioxid, amelyet két oxigénatomhoz kapcsolódó szénatom képez. Mindkét biomolekula részt vesz az élő lényeknek a környezetükkel történő gázcserében.

Szerves biomolekulák

A szerves biomolekulák azok a molekulák, amelyek szerkezetükben szénatomokat tartalmaznak. A szerves molekulák a nem élő rendszerek részeként is megtalálhatók a természetben, és a biomassza néven ismertek.

A szerves biomolekulák típusai a következők:

szénhidrátok

A szénhidrátok valószínűleg a természetben leggyakrabban előforduló és elterjedt szerves anyagok, és minden élőlény lényeges összetevői..

A fotoszintézis során a szénhidrátokat a zöld növények szén-dioxidból és vízből állítják elő.

Ezek a biomolekulák főleg szén-, hidrogén- és oxigénatomokból állnak. A szénhidrátok vagy szacharidok is ismertek, és energiaforrásként és szervezetbeli szerkezeti elemként működnek.

- monoszacharidok

A monoszacharidok a legegyszerűbb szénhidrátok, amelyeket gyakran egyszerű cukroknak neveznek. Ezek az elemi építőelemek, amelyekből a legnagyobb szénhidrátok képződnek.

A monoszacharidok általános képlete (CH2O) n, ahol n lehet 3, 5 vagy 6. Így a monoszacharidok a molekulában lévő szénatomok számának megfelelően osztályozhatók:

Ha n = 3, a molekula trióz. Például: glicerinaldehid.

Ha n = 5, a molekula pentóz. Például: ribóz és deoxiribóz.

Ha n = 6, a molekula hexóz. Például: fruktóz, glükóz és galaktóz.

A pentózok és a hexózok két formában létezhetnek: ciklikus és nem ciklikus. Nem-ciklikus formában molekuláris szerkezeteik két funkcionális csoportot tartalmaznak: egy aldehidcsoportot vagy egy ketoncsoportot.

Az aldehid-csoportot tartalmazó monoszacharidokat aldózoknak nevezik, és ketoncsoportot tartalmazó ketózok. Az aldózok redukáló cukrok, míg a ketózok nem redukáló cukrok.

A vízben azonban a pentózok és a hexózok főként ciklikus formában léteznek, és ebben a formában nagyobb szacharid molekulákat képeznek.

- diszacharidok

A természetben talált cukrok többsége diszacharid. Ezeket a két monoszacharid közötti glikozidkötés képződésével alakítják ki a víz kondenzációs reakcióján keresztül. Ez a kötésképzési folyamat energiát igényel, hogy a két monoszacharid egységet együtt tartsuk.

A három legfontosabb diszacharid a szacharóz, a laktóz és a maltóz. Ezek a megfelelő monoszacharidok kondenzációjából keletkeznek. A szacharóz nem redukáló cukor, míg a laktóz és a maltóz redukáló cukrok.

A diszacharidok vízben oldódnak, de nagyon nagy biomolekulák, amelyek diffúzióval áthaladnak a sejtmembránon. Emiatt az emésztés során a vékonybélben lebontják őket, hogy alapvető összetevőik (azaz monoszacharidok) a vérbe és a többi sejtbe kerüljenek..

A monoszacharidokat nagyon gyorsan használják a sejtek. Ha azonban egy cellának nincs szüksége az energiára azonnal, akkor komplexebb polimerek formájában tárolhatja. Így a monoszacharidokat diszacharidokká alakítjuk a sejtben előforduló kondenzációs reakciókkal.

- oligoszacharidok

Az oligoszacharidok olyan közbenső molekulák, amelyek három-kilenc egységnyi egyszerű cukrot (monoszacharidot) alkotnak. Ezek összetettebb szénhidrátok (poliszacharidok) részleges bontásával keletkeznek..

A legtöbb természetes oligoszacharidot növényekben találják, és a maltotrióz kivételével az emberek emészthetetlenek, mivel az emberi testnek nincsenek szükséges enzimei a vékonybélben, hogy lebontják őket.

A vastagbélben az előnyös baktériumok fermentációval lebonthatják az oligoszacharidokat; így azok felszívódó tápanyagokká alakulnak, amelyek bizonyos energiát biztosítanak. Az oligoszacharidok bizonyos lebomlási termékei kedvező hatást gyakorolhatnak a vastagbél bélésére.

Az oligoszacharidok például a raffinóz, a hüvelyes triszacharid és néhány glükózból, fruktózból és galaktózból álló gabonafélék. A maltotrióz, glükóz-triszacharid, egyes növényekben és bizonyos ízeltlábúak vérében keletkezik..

- poliszacharidok

A monoszacharidok kondenzációs reakciók sorozata lehet, amelyek egy egységet adnak hozzá a lánchoz, amíg nagyon nagy molekulák képződnek. Ezek a poliszacharidok.

A poliszacharidok tulajdonságai molekulaszerkezetük több tényezőjétől függnek: hosszúság, oldalágak, összecsukás és ha a lánc "egyenes" vagy "funky". A poliszacharidok számos példája van a természetben.

A keményítőt gyakran növényekben termelik az energia tárolásának módjaként, és α-glükóz polimerekből áll. Ha a polimer elágazó, akkor amilopektinnek nevezik, és ha nem elágazó, akkor amilóznak nevezik.

A glikogén az állatokban tartalék poliszacharid, amilopektinekből áll. Így a növényekben lévő keményítő a szervezetben lebomlik, hogy a glükózt termelje, amely belép a sejtbe és az anyagcserében használatos. A nem használt glükóz polimerizál és glikogént képez, az energiatartályt.

lipidek

A lipidek másfajta szerves biomolekulák, amelyek fő jellemzője, hogy hidrofób (vízlepergető), és ezért vízben nem oldódnak. A lipidek szerkezetüktől függően négy fő csoportba sorolhatók:

- trigliceridek

A triglicerideket egy glicerin molekula alkotja, amely három zsírsav lánchoz kapcsolódik. Egy zsírsav egy olyan lineáris molekula, amely egy végén karbonsavat, majd egy másik szénhidrogénláncot és egy metilcsoportot tartalmaz..

Szerkezetüktől függően a zsírsavak telítettek vagy telítetlenek lehetnek. Ha a szénhidrogén lánc csak egyetlen kötést tartalmaz, akkor telített zsírsav. Ezzel szemben, ha ez a szénhidrogén lánc egy vagy több kettős kötést tartalmaz, a zsírsav telítetlen.

Ezen a kategórián belül az olajok és zsírok. Az elsőek a növények energia tartaléka, telítetlenek, szobahőmérsékleten folyékonyak. Ezzel szemben a zsírok az állatok energiatartalékai, telített és szilárd molekulák szobahőmérsékleten.

foszfolipidek

A foszfolipidek hasonlóak a trigliceridekhez, mert két zsírsavhoz kötött glicerinmolekulát tartalmaznak. A különbség az, hogy a foszfolipidek a glicerin harmadik szénében foszfátcsoporttal rendelkeznek egy másik zsírsav molekula helyett.

Ezek a lipidek nagyon fontosak a vízzel való kölcsönhatás módja miatt. Az egyik végén foszfátcsoportot kapva a molekula hidrofil (vonzza a vizet) a régióban. Azonban a molekula többi részében hidrofób marad.

Struktúrájuk miatt a foszfolipidek úgy vannak kialakítva, hogy a foszfátcsoportok kölcsönhatásba lépnek a vizes közeggel, míg a belsejükben lévő hidrofób láncok messze vannak a víztől. Így a foszfolipidek az összes biológiai membrán részét képezik.

- szteroid

A szteroidok négy olvasztott széngyűrűből állnak, amelyeket különböző funkcionális csoportok kötnek össze. Az egyik legfontosabb a koleszterin, elengedhetetlen az élő lények számára. Néhány fontos hormon, például az ösztrogén, a tesztoszteron és a kortizon előfutára.

- viaszok

A viaszok olyan kis lipidcsoportok, amelyek védő funkcióval rendelkeznek. Ezek megtalálhatók a fák leveleiben, a madarak tollában, egyes emlősök fülében és olyan helyeken, amelyeket el kell különíteni vagy védeni kell a külső környezettől..

Nukleinsavak

A nukleinsavak az élő lények genetikai információinak fő szállítási molekulái. Fő feladata a fehérjeszintézis folyamatának irányítása, amely meghatározza az egyes élőlények örökölt jellemzőit. Szén-, hidrogén-, oxigén-, nitrogén- és foszforatomokból állnak.

A nukleinsavak olyan polimerek, amelyeket a monomerek ismétlődése, a nukleotidok képeznek. Mindegyik nukleotid egy aromás bázist tartalmaz, amely nitrogént tartalmaz egy 5 szénatomos pentózcukorhoz, amely viszont egy foszfátcsoporthoz kapcsolódik..

A nukleinsavak két fő osztálya a dezoxiribonukleinsav (DNS) és a ribonukleinsav (RNS). A DNS a molekula, amely egy faj összes információját tartalmazza, ezért jelen van minden élő lényben és a legtöbb vírusban..

Az RNS bizonyos vírusok genetikai anyaga, de minden élő sejtben is megtalálható. Ott fontos szerepet játszik bizonyos folyamatokban, mint például a fehérjék gyártásában.

Mindegyik nukleinsav öt lehetséges bázist tartalmaz, amelyek nitrogént tartalmaznak: adenint (A), guanint (G), citozint (C), timint (T) és uracilt (U). A DNS bázisai az adenin, a guanin, a citozin és a timin, míg az RNS ugyanaz, mint a timin, amelyet az RNS helyett uracil helyettesít..

- Dezoxiribonukleinsav (DNS)

A DNS molekula két nukleotid láncból áll, amelyeket a foszfodiészter kötések nevezett kötések kötnek össze. Minden lánc szerkezete hélix formájában van. A két hélix összefonódik, hogy kettős hélixet kapjon. A bázisok a propeller belsejében vannak, és a foszfátcsoportok kívül vannak.

A DNS a foszfáthoz és a négy nitrogénbázishoz kapcsolt cukor-dezoxiribóz fő láncából áll: adeninből, guaninból, citozinból és timinből. A kettős szálú DNS-ben a bázispárok képződnek: az adenin mindig kötődik a timinhez (A-T) és a guaninhoz a citozinhoz (G-C)..

A két hélixet együtt tartjuk a nukleotidok bázisainak a hidrogénkötésekkel való egyezésével. A struktúrát néha olyan létraként írják le, ahol a cukor- és foszfátláncok az oldalak, és az alap-bázis kötések a lépcsők.

Ez a szerkezet a molekula kémiai stabilitásával együtt teszi a DNS-t a genetikai információ továbbításának ideális anyagává. Amikor egy sejt megoszlik, a DNS-t másolják és átadják az egyik generációs sejtről a következő generációra.

- Ribonukleinsav (RNS)

Az RNS olyan nukleinsav polimerje, amelynek szerkezete egyetlen nukleotidláncból áll: adenin, citozin, guanin és uracil. A DNS-hez hasonlóan a citozin mindig kötődik a guaninnal (C-G), de az adenin az uracilhez (A-U) kötődik..

Ez az első közvetítő a genetikai információk sejtekben történő továbbításában. Az RNS a fehérjék szintéziséhez elengedhetetlen, mivel a genetikai kódban szereplő információ általában a DNS-ről az RNS-re és a fehérjékre kerül..

Néhány RNS-nek közvetlen szerepe van a celluláris metabolizmusban. Az RNS-t úgy kapjuk meg, hogy egy DNS-szegmens bázisszekvenciáját egy génnek nevezett bázisszekvenciájával egyszálú nukleinsavrészbe másoljuk. Ezt a transzkripciónak nevezett folyamatot egy RNS polimeráz nevű enzim katalizálja.

Az RNS többféle fajtája van, főként három, az első a messenger RNS, amely a DNS-ből közvetlenül átmásolva van. A második típus a transzfer RNS, amely a helyes aminosavakat a fehérjék szintéziséhez továbbítja.

Végül az RNS másik osztálya a riboszómális RNS, amely néhány fehérjével együtt képezi a riboszómákat, a celluláris szerveket, amelyek felelősek a sejt összes fehérje szintéziséért..

fehérje

A fehérjék nagy, összetett molekulák, amelyek számos fontos funkciót látnak el, és a legtöbb munkát a sejtekben végzik. Ezek szükségesek az élő lények szerkezetéhez, működéséhez és szabályozásához. Szén-, hidrogén-, oxigén- és nitrogénatomokból állnak.

A fehérjék kisebb, aminosavaknak nevezett egységekből állnak, amelyeket peptidkötések kötnek össze és hosszú láncokat képeznek. Az aminosavak kis szerves molekulák, amelyeknek nagyon különleges fizikai-kémiai tulajdonságai vannak, 20 különböző típusú.

Az aminosav-szekvencia meghatározza az egyes fehérjék egyedi háromdimenziós szerkezetét és specifikus funkcióját. Valójában az egyes fehérjék funkciói olyan változatosak, mint az egyedi aminosavszekvenciák, amelyek meghatározzák az összetett háromdimenziós struktúrákat létrehozó kölcsönhatásokat.

Változatos funkciók

A fehérjék lehetnek a sejt szerkezeti és mozgási komponensei, például az aktin. Mások a sejten belüli biokémiai reakciók felgyorsításával, például a DNS-polimerázzal dolgoznak, ami a DNS-t szintetizáló enzim..

Vannak más fehérjék is, amelyek feladata egy fontos üzenet továbbítása a szervezetnek. Például bizonyos típusú hormonok, mint például a növekedési hormon, jeleket adnak a különböző sejtek, szövetek és szervek közötti biológiai folyamatok koordinálására..

Egyes fehérjék a sejtekben atomokat (vagy kis molekulákat) kötnek és szállítanak; Ilyen például a ferritin, amely egyes szervezetekben a vas tárolásáért felelős. A fontos fehérjék másik csoportja az immunrendszerhez tartozó antitestek, amelyek felelősek a toxinok és patogének kimutatásáért.

Így a fehérjék a genetikai információ dekódolási folyamatának végtermékei, amelyek a sejtes DNS-sel kezdődnek. Ez a hihetetlenül sokféleségű függvény egy meglepően egyszerű kódból származik, amely meglehetősen sokféle struktúrát határoz meg.

referenciák

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). A sejt molekuláris biológiája (6. kiadás). Garland tudomány.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). biokémia (8. kiadás). W. H. Freeman és Company.
3. Campbell, N. & Reece, J. (2005). biológia (2. kiadás) Pearson Education.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. és Martin, K. (2016). Molekuláris sejtbiológia (8. kiadás). W. H. Freeman és Company.
5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). biológia (7. kiadás) Cengage Learning.
6. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). A biokémia alapjai: az élet a Molekuláris szint (5. kiadás). Wiley.