Характеристики, функции, классификация и примеры неорганических биомолекул



неорганические биомолекулы они составляют широкую группу молекулярных конфигураций, присутствующих в живых существах. По определению, основная структура неорганических молекул не состоит из углеродного скелета или связанных атомов углерода.

Однако это не означает, что неорганические соединения должны быть полностью свободными от углерода, чтобы быть включенными в эту большую категорию, но углерод не должен быть основным и наиболее распространенным атомом молекулы. Неорганические соединения, которые являются частью живых существ, в основном состоят из воды и ряда твердых или растворных минералов..

Вода - самая распространенная неорганическая биомолекула в организмах - обладает рядом характеристик, которые делают ее незаменимым элементом для жизни, таких как высокая температура кипения, высокая диэлектрическая проницаемость, способность гасить изменения температуры и pH между другие.

Ионы и газы, с другой стороны, ограничены очень специфическими функциями внутри органических существ, такими как нервный импульс, свертывание крови, осмотическая регуляция и другие. Кроме того, они являются важными кофакторами определенных ферментов..

индекс

  • 1 Характеристики
  • 2 Классификация и функции
    • 2.1 - Вода
    • 2.2 -Газы
    • 2,3-Iones
  • 3 Различия между органическими и неорганическими биомолекулами
    • 3.1 Использование органических и неорганических терминов в повседневной жизни
  • 4 Ссылки

черты

Отличительной особенностью неорганических молекул, обнаруженных в живом веществе, является отсутствие углерод-водородных связей.

Эти биомолекулы относительно невелики и включают воду, газы и ряд анионов и катионов, которые активно участвуют в обмене веществ..

Классификация и функции

Наиболее важной неорганической молекулой в живом веществе, без сомнения, является вода. В дополнение к этому, присутствуют другие неорганические компоненты, которые подразделяются на газы, анионы и катионы..

В газах у нас есть кислород, углекислый газ и азот. В анионы входят хлориды, фосфаты, карбонаты, среди других. А в катионах находятся натрий, калий, аммоний, кальций, магний и другие положительные ионы.

Далее мы опишем каждую из этих групп с их наиболее выдающимися характеристиками и их функцией в живых существах..

-Вода

Вода является наиболее распространенным неорганическим компонентом в живых существах. Широко известно, что жизнь развивается в водной среде. Хотя существуют организмы, которые не живут внутри водоема, внутренняя среда этих людей в основном состоит из воды. Живые существа состоят из 60% и 90% воды.

Состав воды в одном и том же организме может варьироваться в зависимости от типа изучаемой клетки. Например, клетка в кости имеет в среднем 20% воды, тогда как клетка мозга может легко достичь 85%.

Вода так важна, потому что подавляющее большинство биохимических реакций, которые составляют метаболизм людей, происходят в водной среде..

Например, фотосинтез начинается с распада компонентов воды под действием световой энергии. Клеточное дыхание приводит к выработке воды путем расщепления молекул глюкозы для достижения извлечения энергии.

Другие менее известные метаболические пути также включают производство воды. Синтез аминокислот имеет воду в качестве продукта.

Свойства воды

Вода обладает рядом характеристик, которые делают ее незаменимым элементом на планете Земля, позволяя совершить чудесное событие жизни. Среди этих свойств мы имеем:

Вода как растворитель: структурно, вода образуется с двумя атомами водорода, связанными с атомом кислорода, разделяющими их электроны через полярную ковалентную связь. Таким образом, эта молекула имеет заряженные концы, один положительный и один отрицательный.

Благодаря этой конформации вещество называется полярный. Таким образом, вода может растворять вещества с одинаковой полярной тенденцией, поскольку положительные части притягивают отрицательные части молекулы, которая должна быть растворена, и наоборот. Молекулы, которые вода растворяет, называются гидрофильными..

Напомним, что в химии у нас есть правило, что «одно и то же растворяет одно и то же». Это означает, что полярные вещества растворяются исключительно в других веществах, которые также являются полярными..

Например, ионные соединения, такие как углеводы и хлориды, аминокислоты, газы и другие соединения с гидроксильными группами, легко растворяются в воде.

Диэлектрическая проницаемость: Высокая диэлектрическая проницаемость жизненной жидкости также является фактором, который способствует растворению неорганических солей в ее молочной железе. Диэлектрическая проницаемость - это фактор, по которому два заряда противоположного знака отделяются от вакуума.

Удельная теплоемкость воды: смягчение насильственных изменений температуры является обязательной характеристикой для развития жизни. Благодаря высокой теплоемкости воды изменения температуры стабилизируются, создавая подходящие условия для жизни.

Высокая удельная теплоемкость означает, что элемент может получать значительное количество тепла, а температура значительно не увеличивается.

сцепление: Сплоченность является еще одним свойством, которое предотвращает внезапные изменения температуры. Благодаря противоположным зарядам молекул воды они притягивают друг друга, создавая то, что называется сплоченностью.

Сплоченность позволяет температуре живого вещества не повышаться слишком сильно. Калорийная энергия разрушает водородные связи между молекулами, а не ускоряет отдельные молекулы.

Контроль PH: В дополнение к регулированию и поддержанию постоянной температуры, вода способна делать то же самое с pH. Существуют определенные метаболические реакции, которые требуют определенного рН, чтобы их можно было проводить. Таким же образом, ферменты также требуют определенного pH, чтобы работать с максимальной эффективностью.

Регулирование pH происходит благодаря гидроксильным группам (-OH), которые используются вместе с ионами водорода (H+). Первый связан с образованием щелочной среды, а второй - с образованием кислой среды..

Точка кипения: Температура кипения воды составляет 100 ° С. Это свойство позволяет воде существовать в жидком состоянии в широком диапазоне температур от 0 ° C до 100 ° C..

Высокая температура кипения объясняется способностью образовывать четыре водородные связи на молекулу воды. Эта характеристика также объясняет высокие температуры плавления и теплоты испарения, если мы сравним их с другими гидридами, такими как NH3, HF или H2S.

Это позволяет существование некоторых экстремофильных организмов. Например, есть организмы, которые развиваются около 0 ° C и называются психрофилосами. Точно так же термофильные вещества развиваются при температуре около 70 или 80 ° C..

Изменение плотности: плотность воды меняется очень специфическим образом при изменении температуры окружающей среды. Лед представляет собой открытую кристаллическую сеть, в отличие от воды в жидком состоянии представляет более случайную, более плотную и плотную молекулярную организацию.

Это свойство позволяет льду плавать в воде, действовать как термин изолятор и обеспечивает устойчивость больших масс океана.

Если бы это было не так, лед был бы потоплен в глубинах морей, и жизнь, как мы ее знаем, была бы крайне маловероятным событием, как могла бы возникнуть жизнь в огромных массах льда?

Экологическая роль воды

Чтобы закончить тему воды, необходимо отметить, что жизненно важная жидкость не только играет важную роль в живых существах, она также формирует среду, в которой они живут..

Океан является крупнейшим резервуаром воды на Земле, на который влияют температуры, способствующие процессам испарения. Огромное количество воды находится в постоянном цикле испарения и осаждения воды, создавая так называемый водный цикл.

-газов

Если мы сравним обширные функции воды в биологических системах, роль остальных неорганических молекул ограничивается только очень конкретными ролями.

Обычно газы проходят через клетки в водных растворах. Иногда они используются в качестве субстрата для химических реакций, а в других случаях они являются отходом метаболического пути. Наиболее актуальными являются кислород, углекислый газ и азот.

Кислород является конечным акцептором электронов в транспортных цепях организмов с аэробным дыханием. Кроме того, углекислый газ является отходом у животных и субстратом для растений (для процессов фотосинтеза).

-ионы

Как и газы, роль ионов в живых организмах ограничена очень специфическими событиями, но необходима для правильного функционирования человека. Они классифицируются в зависимости от их заряда в анионах, ионах с отрицательными зарядами и катионах, ионах с положительными зарядами.

Некоторые из них требуются только в очень небольших количествах, таких как металлические компоненты ферментов. Другие необходимы в более высоких количествах, таких как хлорид натрия, калий, магний, железо, йод и другие..

Организм человека постоянно теряет эти минералы через мочу, кал и пот. Эти компоненты должны быть повторно введены в систему через продукты питания, в основном фрукты, овощи и мясо.

Ионные функции

кофакторов: ионы могут выступать в качестве кофакторов химических реакций. Ион хлора участвует в гидролизе крахмала амилазами. Калий и магний являются незаменимыми ионами для функционирования очень важных ферментов в обмене веществ..

Поддержание осмолярности: Еще одной важной функцией является поддержание оптимальных осмотических условий для развития биологических процессов..

Количество растворенных метаболитов должно регулироваться исключительно, потому что, если эта система выходит из строя, клетка может взорваться или может потерять значительное количество воды.

Например, у человека натрий и хлор являются важными элементами, которые способствуют поддержанию осмотического баланса. Эти же ионы также способствуют кислотно-щелочному балансу.

Мембранный потенциал: у животных ионы активно участвуют в генерации мембранного потенциала в мембране возбудимых клеток.

Электрические свойства мембран влияют на важнейшие события, такие как способность нейронов передавать информацию.

В этих случаях мембрана действует аналогично электрическому конденсатору, где заряды накапливаются и накапливаются благодаря электростатическим взаимодействиям между катионами и анионами с обеих сторон мембраны..

Асимметричное распределение ионов в растворе на каждой из сторон мембраны приводит к электрическому потенциалу - в зависимости от проницаемости мембраны для присутствующих ионов. Величину потенциала можно рассчитать, следуя уравнению Нернста или уравнению Голдмана.

структурно: некоторые ионы выполняют структурные функции. Например, гидроксиапатит обусловливает кристаллическую микроструктуру костей. Кальций и фосфор, с другой стороны, являются необходимым элементом для формирования костей и зубов.

Другие функции: наконец, ионы участвуют в таких гетерогенных функциях, как свертывание крови (ионами кальция), зрение и сокращение мышц.

Различия между органическими и неорганическими биомолекулами

Примерно 99% состава живых существ включает только четыре атома: водород, кислород, углерод и азот. Эти атомы функционируют как кусочки или блоки, которые могут быть расположены в широком диапазоне трехмерных конфигураций, образуя молекулы, которые обеспечивают жизнь.

В то время как неорганические соединения имеют тенденцию быть маленькими, простыми и не очень разнообразными, органические соединения имеют тенденцию быть более заметными и разнообразными.

Кроме того, увеличивается сложность органических биомолекул, потому что, помимо углеродного скелета, они имеют функциональные группы, которые определяют химические характеристики..

Тем не менее, оба одинаково необходимы для оптимального развития живых существ.

Использование органических и неорганических терминов в повседневной жизни

Теперь, когда мы опишем разницу между обоими типами биомолекул, необходимо уточнить, что мы используем эти термины неопределенно и неточно в повседневной жизни.

Когда мы обозначаем фрукты и овощи как «органические», что очень популярно в наши дни, это не означает, что остальные продукты являются «неорганическими». Поскольку структура этих съедобных элементов представляет собой углеродный скелет, определение органического считается избыточным.

Фактически, термин «органический» возникает из способности организмов синтезировать указанные соединения..

ссылки

  1. Audesirk, T., Audesirk, G. & Byers, B.E. (2003). Биология: Жизнь на Земле. Образование Пирсона.
  2. Aracil, C.B., Родригес, M.P., Magraner, J.P. & Perez, R.S. (2011). Основы биохимии. Университет Валенсии.
  3. Battaner Arias, E. (2014). Энзимологический сборник. Издания Университета Саламанки.
  4. Berg, J.M., Stryer L., & Tymoczko, J.L. (2007). биохимия. Я поменял.
  5. Девлин Т. М. (2004). Биохимия: учебник с клиническими приложениями. Я поменял.
  6. Диаз А. П. и Пена А. (1988). биохимия. Редакция Лимуса.
  7. Macarulla, J.M. & Goñi, F.M. (1994). Биохимия человека: базовый курс. Я поменял.
  8. Macarulla, J.M. & Goñi, F.M. (1993). Биомолекулы: уроки структурной биохимии. Я поменял.
  9. Мюллер-Эстерл, В. (2008). Биохимия. Основы медицины и наук о жизни. Я поменял.
  10. Тейон, Дж. М. (2006). Основы структурной биохимии. Редакция Tébar.
  11. Monge-Nájera, J. (2002). Общая биология. EUNED.