Szervetlen biomolekulák jellemzői, funkciói, besorolása és példái



az szervetlen biomolekulák az élőlényekben jelen lévő molekuláris konfigurációk széles csoportját alkotják. Definíció szerint a szervetlen molekulák alapszerkezete nem szénvázból vagy kapcsolt szénatomokból áll.

Ez azonban nem jelenti azt, hogy a szervetlen vegyületeknek teljes egészében szénmentesnek kell lenniük ebben a nagy kategóriában, de a szén nem lehet a molekula fő és leggyakoribb atomja. A szervetlen vegyületek, amelyek az élő lények részét képezik, főleg víz és egy sor szilárd vagy oldat ásványi anyag.

A víz - a szervezetben leggyakrabban előforduló szervetlen biomolekula - olyan jellemzőkkel rendelkezik, amelyek az élet lényeges eleme, például magas forráspont, magas dielektromos állandó, a hőmérséklet és a pH változásainak csillapítására való képesség. mások.

Ezzel szemben az ionok és a gázok a biológiai lényekben nagyon specifikus funkciókra korlátozódnak, például idegimpulzus, véralvadás, ozmotikus szabályozás, többek között. Ezenkívül bizonyos enzimek fontos kofaktorai.

index

  • 1 Jellemzők
  • 2 Osztályozás és funkciók
    • 2.1 - Víz
    • 2.2 -Gázok
    • 2.3
  • 3 Különbségek a szerves és szervetlen biomolekulák között
    • 3.1 A szerves és szervetlen kifejezések használata a mindennapi életben
  • 4 Referenciák

jellemzői

Az élő anyagban található szervetlen molekulák sajátos jellemzője a szén-hidrogén kötések hiánya.

Ezek a biomolekulák viszonylag kicsiek, és tartalmazzák a vizet, a gázokat és az anionok és kationok sorozatát, amelyek aktívan részt vesznek az anyagcserében.

Osztályozás és funkciók

A legjelentősebb szervetlen molekula az élő anyagban kétségtelenül a víz. Emellett más szervetlen komponensek is jelen vannak, és gázok, anionok és kationok közé sorolhatók.

A gázokon belül oxigén, szén-dioxid és nitrogén van. Az anionok többek között kloridok, foszfátok, karbonátok. A kationokban nátrium, kálium, ammónium, kalcium, magnézium és más pozitív ionok vannak.

Ezután leírjuk mindegyik csoportot, a legkiválóbb tulajdonságokkal és az élő lényekben betöltött szerepükkel.

-A víz

A víz az élőlények leggazdagabb szervetlen összetevője. Általánosan ismert, hogy az élet vizes közegben alakul ki. Bár vannak olyan szervezetek, amelyek nem élnek egy víztestben, ezeknek az egyéneknek a belső környezete többnyire víz. Az élő lények 60% és 90% közötti mennyiségű vizet tartalmaznak.

A víz összetétele ugyanabban a szervezetben változhat a vizsgált sejt típusától függően. Például egy csontban lévő sejt átlagosan 20% vizet tartalmaz, míg az agysejt könnyen elérheti a 85% -ot.

A víz olyan fontos, mert az egyének anyagcseréjét alkotó biokémiai reakciók túlnyomó többsége vizes közegben történik.

Például a fotoszintézis a vízösszetevők bomlásával kezdődik a fényenergia hatására. A sejtes légzés víz termelését eredményezi a glükózmolekulák hasításával az energia kitermeléséhez.

Egyéb kevésbé ismert metabolikus útvonalak is magukban foglalják a víz előállítását. Az aminosavak szintézise termékként vizet tartalmaz.

A víz tulajdonságai

A víz számos olyan tulajdonsággal rendelkezik, amelyek pótolhatatlan elemet alkotnak a Föld bolygón, ami lehetővé teszi az élet csodálatos eseményét. Ezen tulajdonságok közül:

Víz mint oldószer: szerkezetileg víz képződik két oxigénatomhoz kapcsolódó hidrogénatommal, amelyek az elektronjaikat poláris kovalens kötésen keresztül osztják meg. Így ez a molekula töltött vége, egy pozitív és egy negatív.

Ennek a konformációnak köszönhetően az anyagot hívják poláris. Ily módon a víz ugyanolyan poláris tendenciával rendelkező anyagokat oldhat, mivel a pozitív részek feloldják a feloldódó molekula negatívjait és fordítva. Hidrofilnek nevezik azokat a molekulákat, amelyeket a víz feloldhat.

Emlékezzünk vissza arra, hogy a kémia területén van a szabály, hogy "ugyanaz feloldódik". Ez azt jelenti, hogy a poláris anyagok kizárólag más, poláris anyagokban oldódnak.

Például az ionos vegyületek, mint a szénhidrátok és a kloridok, az aminosavak, a gázok és más hidroxilcsoportokkal rendelkező vegyületek vízben könnyen oldódnak..

Dielektromos állandó: A létfontosságú folyadék magas dielektromos állandója szintén olyan tényező, amely hozzájárul a szervetlen sók feloldásához a mellében. A dielektromos konstans az a tényező, amellyel az ellenkező jel két töltése elválik a vákuumtól.

Speciális vízhő: az erőszakos hőmérséklet-változások csillapítása az élet fejlődésének nélkülözhetetlen jellemzője. A víz magas fajlagos hőjének köszönhetően a hőmérséklet változik, ami megfelelő környezetet teremt az élethez.

A magas fajlagos hő azt jelenti, hogy egy sejt jelentős mennyiségű hőt kap, és a hőmérséklet nem nő jelentősen.

kohézió: A kohézió egy másik olyan tulajdonság, amely megakadályozza a hirtelen hőmérséklet-változásokat. A vízmolekulák ellentétes vádjainak köszönhetően vonzza egymást, ami a kohéziónak nevezik.

A kohézió lehetővé teszi, hogy az élő anyag hőmérséklete ne növekedjen túlságosan. A kalóriaenergia megszakítja a molekulák közötti hidrogénkötéseket, az egyes molekulák felgyorsítása helyett.

PH vezérlés: Az állandó hőmérséklet szabályozása és fenntartása mellett a víz pH-értékkel is képes. Vannak bizonyos metabolikus reakciók, amelyek specifikus pH-t igényelnek, hogy azok végrehajthatók legyenek. Ugyanígy, az enzimek speciális pH-t igényelnek a maximális hatékonysággal.

A pH szabályozása a hidrogénionokkal (H) együtt alkalmazott hidroxilcsoportok (-OH) révén történik+). Az első az alkáli közeg kialakulásához kapcsolódik, míg a második a savas közeg kialakulásához vezet.

Forráspont: A víz forráspontja 100 ° C. Ez a tulajdonság lehetővé teszi, hogy a víz folyékony állapotban, széles hőmérsékleti tartományban, 0 ° C és 100 ° C között legyen.

A magas forráspontot a víz molekulánként négy hidrogénkötés képződése magyarázza. Ez a tulajdonság a nagy olvadáspontokat és a párolgási hőt is magyarázza, ha összehasonlítjuk azokat más hidridekkel, mint amilyen az NH3, a HF vagy a H2S.

Ez lehetővé teszi néhány extremofil szervezet létezését. Például vannak olyan szervezetek, amelyek 0 ° C-on közelednek, és pszichrofílosnak hívják. Ugyanígy a termofilek 70 vagy 80 ° C körüli hőmérsékleten alakulnak ki.

A sűrűség változása: a víz sűrűsége a környezet hőmérsékletének megváltoztatásakor nagyon különös módon változik. A jég nyitott kristályos hálózatot mutat, ellentétben a folyékony állapotú vízzel, véletlenszerűbb, szorosabb és sűrűbb molekuláris szervezetet mutat..

Ez a tulajdonság lehetővé teszi, hogy a jég a vízben lebegjen, termikus szigetelőként működjön, és lehetővé teszi a nagy óceáni tömegek stabilitását.

Ha ez nem így lenne, a jég a tengerek mélyén süllyedne, és az élet, mint tudjuk, rendkívül valószínűtlen esemény lenne, hogyan lehetne az élet nagy jégtömegekben felmerülni?

A víz ökológiai szerepe

A víz témájának befejezéséhez meg kell említeni, hogy a létfontosságú folyadék nemcsak az élőlényekben fontos szerepet játszik, hanem a környezetet is, ahol él..

Az óceán a Föld legnagyobb víztározója, amelyet a hőmérséklet befolyásol, a párolgási folyamatokat előnyben részesítve. A víz óriási mennyisége állandó vízgőzölési és csapadékkeringési ciklusban van, ami úgynevezett vízciklus.

-gázok

Ha összehasonlítjuk a víz kiterjedt funkcióit a biológiai rendszerekben, a többi szervetlen molekula szerepe csak a nagyon specifikus szerepekre korlátozódik..

Általában a gázok a sejteken vizes hígításokban jutnak át. Néha a kémiai reakciók szubsztrátjaként használják, és más esetekben az anyagcsere útjának hulladéktermékei. A legfontosabbak az oxigén, a szén-dioxid és a nitrogén.

Az oxigén az aerob légzéssel rendelkező szervezetek szállítási láncaiban az utolsó elektron-akceptor. Szintén a szén-dioxid az állatok hulladékterméke és a növények szubsztrátja (fotoszintetikus folyamatokhoz)..

-ionok

A gázokhoz hasonlóan az ionok szerepe az élő szervezetekben csak nagyon specifikus eseményekre korlátozódik, de alapvető fontosságú az egyén megfelelő működéséhez. Az anionok, negatív töltésekkel rendelkező ionok és kationok, pozitív töltésekkel rendelkező ionokba sorolhatók.

Ezek közül csak nagyon kis mennyiségben van szükség, mint például az enzimek fémkomponensei. Másokra nagyobb mennyiségben van szükség, mint például nátrium-klorid, kálium, magnézium, vas, jód.

Az emberi test folyamatosan elveszíti ezeket az ásványi anyagokat a vizelet, a széklet és az izzadság révén. Ezeket az összetevőket élelmiszerrel, főként gyümölcsökkel, zöldségekkel és húsokkal újra be kell vezetni a rendszerbe.

Ion funkciók

faktorok: az ionok kémiai reakciók kofaktorai lehetnek. A klór-ion részt vesz a keményítő hidrolízisében az amilázokkal. A kálium és a magnézium nélkülözhetetlen ionok az anyagcsere nagyon fontos enzimjeinek működéséhez.

Az ozmolaritás fenntartása: egy másik nagy jelentőségű funkció az optimális ozmotikus körülmények fenntartása a biológiai folyamatok fejlesztéséhez.

Az oldott metabolitok mennyiségét kivételesen szabályozni kell, mert ha ez a rendszer meghiúsul, a sejt felrobbanhat, vagy jelentős mennyiségű vizet veszíthet.

Emberekben például a nátrium és a klór fontos elemei, amelyek hozzájárulnak az ozmotikus egyensúly fenntartásához. Ugyanezek az ionok is kedveznek a savas bázis egyensúlynak.

Membránpotenciál: állatokban az ionok aktívan részt vesznek a membránpotenciál kialakulásában a gerjesztő sejtek membránjában.

A membránok elektromos tulajdonságai befolyásolják a kulcsfontosságú eseményeket, mint például a neuronok képességét az információk továbbítására.

Ezekben az esetekben a membrán egy elektromos kondenzátorhoz hasonlóan működik, ahol a töltések felhalmozódnak és tárolódnak a kationok és a membrán mindkét oldalán lévő anionok közötti elektrosztatikus kölcsönhatásoknak köszönhetően..

Az ionok aszimmetrikus eloszlása ​​oldatban a membrán mindegyik oldalán elektromos potenciált eredményez - attól függően, hogy a membrán a jelen lévő ionokhoz milyen átjárható. A potenciál nagyságát a Nernst egyenlet vagy a Goldman egyenlet követésével lehet kiszámítani.

strukturális: egyes ionok szerkezeti funkciókat látnak el. Például a hidroxiapatit a csontok kristályos mikrostruktúráját feltételezi. A kalcium és a foszfor viszont a csontok és a fogak kialakulásához szükséges elem.

Egyéb funkciók: végül az ionok heterogénekként vesznek részt, mint a véralvadás (kalciumionok), a látás és az izmok összehúzódása..

A szerves és szervetlen biomolekulák közötti különbségek

Az élő lények összetételének mintegy 99% -a csak négy atomot tartalmaz: hidrogén, oxigén, szén és nitrogén. Ezek az atomok darabként vagy tömbként funkcionálnak, amelyek háromdimenziós konfigurációk széles skáláján elrendezhetők, amelyek az életet lehetővé tevő molekulákat alkotják..

Míg a szervetlen vegyületek kicsiek, egyszerűek és nem nagyon változatosak, a szerves vegyületek inkább figyelemre méltóak és változatosabbak.

Ehhez a szerves biomolekulák összetettsége növekszik, mivel a szénvázon kívül funkcionális csoportokkal rendelkeznek, amelyek meghatározzák a kémiai jellemzőket..

Mindazonáltal mindkettő egyaránt szükséges az élő lények optimális fejlődéséhez.

A szerves és szervetlen kifejezések használata a mindennapi életben

Most, hogy leírjuk a két típusú biomolekula közötti különbséget, tisztázni kell, hogy ezeket a kifejezéseket homályosan és pontatlanul használjuk a mindennapi életben.

Amikor a gyümölcsöket és a zöldségeket "szerves" - nak nevezzük, ami napjainkban nagyon népszerű, nem jelenti azt, hogy a többi termék "szervetlen". Mivel ezeknek az ehető elemeknek a szerkezete szénváz, a szerves anyag meghatározása redundánsnak tekinthető.

Valójában a szerves kifejezés a szervezeteknek az említett vegyületek szintetizálására való képességéből származik.

referenciák

  1. Audesirk, T., Audesirk, G. és Byers, B. E. (2003). Biológia: Élet a Földön. Pearson-oktatás.
  2. Aracil, C. B., Rodriguez, M. P., Magraner, J. P. és Perez, R. S. (2011). A biokémia alapjai. Valencia Egyetem.
  3. Battaner Arias, E. (2014). Enzimológiai összeállítás. Salamanca Egyetem kiadásai.
  4. Berg, J. M., Stryer, L. és Tymoczko, J. L. (2007). biokémia. Megfordultam.
  5. Devlin, T. M. (2004). Biokémia: klinikai alkalmazású tankönyv. Megfordultam.
  6. Diaz, A. P. és Pena, A. (1988). biokémia. Szerkesztői Limusa.
  7. Macarulla, J. M. és Goñi, F. M. (1994). Emberi biokémia: alaptanfolyam. Megfordultam.
  8. Macarulla, J. M. és Goñi, F. M. (1993). Biomolekulák: a strukturális biokémia tanulságai. Megfordultam.
  9. Müller-Esterl, W. (2008). Biokémia. Az orvostudomány és az élettudományok alapjai. Megfordultam.
  10. Teijón, J. M. (2006). A strukturális biokémia alapjai. Szerkesztő Tébar.
  11. Monge-Nájera, J. (2002). Általános biológia. EUNED.