Характеристики, функции, классификация и примеры органических биомолекул



органические биомолекулы Они встречаются во всех живых существах и имеют структуру, основанную на атоме углерода. Если мы сравним их с неорганическими молекулами, органические молекулы будут гораздо более сложными с точки зрения их структуры. Кроме того, они гораздо разнообразнее.

Они классифицируются как белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты. Его функции чрезвычайно разнообразны. Белки участвуют в качестве структурных, функциональных и каталитических элементов. Углеводы также имеют структурные функции и являются основным источником энергии для органических существ..

Липиды являются важными компонентами биологических мембран и других веществ, таких как гормоны. Они также работают как элементы накопления энергии. Наконец, нуклеиновые кислоты - ДНК и РНК - содержат всю необходимую информацию для развития и поддержания живых существ.

индекс

  • 1 Общая характеристика
  • 2 Классификация и функции
    • 2.1 -Протеины
    • 2,2 -углеводы
    • 2,3-липиды
    • 2.4 - Нуклеиновые кислоты
  • 3 примера
    • 3.1 Гемоглобин
    • 3.2 Целлюлоза
    • 3.3 Биологические мембраны
  • 4 Ссылки

Общие характеристики

Одной из наиболее важных характеристик органических биомолекул является их универсальность, когда речь идет о формировании структур. Это огромное разнообразие органических вариантов, которые могут существовать, связано с привилегированной ситуацией, которую обеспечивает атом углерода в центре второго периода..

Атом углерода имеет четыре электрона на последнем энергетическом уровне. Благодаря своей средней электроотрицательности он способен образовывать связи с другими атомами углерода, образуя цепочки различной формы и длины, открытые или закрытые, с простыми, двойными или тройными связями внутри..

Таким же образом, средняя электроотрицательность атома углерода позволяет образовывать связи с атомами, отличными от углерода, такими как электроположительные (водород) или электроотрицательные (кислород, азот, сера и другие)..

Это свойство ссылки позволяет установить классификацию атомов углерода в первичных, вторичных, третичных или четвертичных атомах в зависимости от количества углерода, с которым он связан. Эта система классификации не зависит от числа валентностей, участвующих в ссылке.

Классификация и функции

Органические молекулы подразделяются на четыре основные группы: белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты. Здесь мы опишем их подробно:

-белок

Белки составляют группу органических молекул, лучше определенную и охарактеризованную биологами. Это широкое знание связано, главным образом, с внутренней легкостью, которую можно выделить и охарактеризовать - по сравнению с остальными тремя органическими молекулами..

Белки играют серию чрезвычайно широких биологических ролей. Они могут служить транспортными, структурными и даже каталитическими молекулами. Эта последняя группа состоит из ферментов.

Структурные блоки: аминокислоты

Структурными блоками белков являются аминокислоты. В природе мы находим 20 типов аминокислот, каждая со своими четко определенными физико-химическими свойствами..

Эти молекулы классифицируются как альфа-аминокислоты, поскольку они имеют первичную аминогруппу и группу карбоновой кислоты в качестве заместителя на одном и том же атоме углерода. Единственным исключением из этого правила является аминокислота пролин, которая каталогизируется как альфа-иминокислота по наличию вторичной аминогруппы..

Для образования белков необходимо, чтобы эти «блоки» полимеризовались, и они делают это путем образования пептидной связи. Формирование цепи белков включает в себя удаление одной молекулы воды на пептидную связь. Эта ссылка представлена ​​как CO-NH.

Помимо того, что они являются частью белков, некоторые аминокислоты считаются энергетическими метаболитами, и многие из них являются важными питательными веществами..

Свойства аминокислот

Каждая аминокислота имеет свою массу и свой средний вид в белках. Кроме того, каждый из них имеет значение pK альфа-карбоновой кислоты, альфа-амино и боковой группы..

Значения pK для групп карбоновой кислоты расположены около 2,2; в то время как альфа-аминогруппы имеют значения pK, близкие к 9,4. Эта характеристика приводит к типичной структурной характеристике аминокислот: при физиологическом рН обе группы находятся в форме иона.

Когда молекула несет заряженные группы противоположных полярностей, они называются диполярными ионами или цвиттерионами. Следовательно, аминокислота может действовать как кислота или как основание.

Большинство альфа-аминокислот имеют температуры плавления, близкие к 300 ° С. Они легче растворяются в полярных средах по сравнению с их растворимостью в неполярных растворителях. Большинство из них достаточно растворимы в воде.

Структура белков

Чтобы иметь возможность указать функцию конкретного белка, необходимо определить его структуру, то есть трехмерные отношения, которые существуют между атомами, которые составляют рассматриваемый белок. Для белков определены четыре уровня организации их структуры:

Первичная структураэто относится к аминокислотной последовательности, которая образует белок, исключая любую конформацию, которую могут принимать его боковые цепи.

Вторичная структура: формируется локальным пространственным расположением атомов скелета. Опять же, конформация боковых цепей не учитывается.

Третичная структура: это относится к трехмерной структуре всего белка. Хотя может быть трудно установить четкое разделение между третичной и вторичной структурой, определенные конформации (такие как наличие гребных винтов, сложенных листов и поворотов) используются для обозначения только вторичных структур.

Четвертичная структура: относится к тем белкам, которые образованы несколькими субъединицами. То есть с помощью двух или более отдельных полипептидных цепей. Эти единицы могут взаимодействовать посредством ковалентных сил или дисульфидных связей. Пространственное расположение субъединиц определяет четвертичную структуру.

-углеводы

Углеводы, углеводы или сахариды (от греческих корней sakcharón, что означает сахар) являются наиболее распространенным классом органических молекул на всей планете Земля.

Его структура может быть выведена из его названия «углеводы», так как они представляют собой молекулы с формулой (C H2O)N, где N больше 3.

Функции углеводов разнообразны. Одним из основных является структурный тип, особенно у растений. В растительном мире целлюлоза является основным структурным материалом, который соответствует 80% сухой массы тела..

Еще одна важная функция - его энергетическая роль. Полисахариды, такие как крахмал и гликоген, представляют собой важные источники резервов питания.

классификация

Основными единицами углеводов являются моносахариды или простые сахара. Это производные линейных цепей альдегидов или кетонов и многоатомных спиртов.

Они классифицируются в соответствии с химической природой их карбонильной группы в альдозах и кетозах. Они также классифицируются по количеству атомов углерода.

Моносахариды сгруппированы с образованием олигосахаридов, которые часто встречаются в сочетании с другими типами органических молекул, таких как белки и липиды. Они классифицируются на гомополисахариды или гетерополисахариды, в зависимости от того, состоят ли они из одних и тех же моносахаридов (первый случай) или отличаются.

Кроме того, они также классифицируются в зависимости от природы моносахарида, который их составляет. Полимеры глюкозы называются глюканами, а те, которые образуются галактозой, называются галактанами и т. Д..

Полисахариды имеют особенность образования линейных и разветвленных цепей, поскольку гликозидные связи могут образовываться с любой из гидроксильных групп, обнаруженных в моносахариде..

Когда связано большее количество моносахаридных единиц, мы говорим о полисахаридах.

-липиды

Липиды (от греческого lipos, что означает жир) - это органические молекулы, нерастворимые в воде и растворимые в неорганических растворителях, таких как хлороформ. Это жиры, масла, витамины, гормоны и биологические мембраны..

классификация

Жирные кислоты: они представляют собой карбоновые кислоты с цепями, образованными углеводородами значительной длины. Физиологически их редко можно найти свободными, поскольку в большинстве случаев они этерифицированы..

У животных и растений мы часто находим их в ненасыщенной форме (образующей двойные связи между атомами углерода) и полиненасыщенной (с двумя или более двойными связями).

триглицериды: Также называемые триглицеридами или нейтральными жирными кислотами, они составляют большинство жиров и масел, присутствующих в животных и растениях. Его основная функция - запасать энергию у животных. У них есть специализированные ячейки для хранения.

Они классифицируются в соответствии с идентичностью и положением остатков жирных кислот. Как правило, растительные масла являются жидкими при комнатной температуре и богаты остатками жирных кислот с двойными и тройными связями между их атомами углерода..

Напротив, животные жиры являются твердыми при комнатной температуре, и количество ненасыщенных углеродов является низким.

glicerofosfolípidos: также известный как фосфоглицериды, являются основными компонентами липидных мембран.

Глицерофосфолипиды имеют «хвост» с неполярными или гидрофобными характеристиками и полярную или гидрофильную «головку». Эти структуры сгруппированы в бислой с хвостами, направленными внутрь, чтобы сформировать мембраны. В них встроен ряд белков.

сфинголипидов: это липиды, которые содержатся в очень низких количествах. Они также являются частью мембран и являются производными сфингозина, дигидросфингозина и их гомологов..

холестеринУ животных он является преобладающим компонентом мембран, который изменяет его свойства, такие как текучесть. Он также расположен в мембранах клеточных органелл. Это важный предшественник стероидных гормонов, связанных с половым развитием.

-Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты - это ДНК и различные типы РНК, которые существуют. ДНК отвечает за хранение всей генетической информации, которая обеспечивает развитие, рост и поддержание живых организмов..

РНК, с другой стороны, участвует в передаче генетической информации, закодированной в ДНК, белковым молекулам. Классически различают три типа РНК: мессенджер, трансфер и рибосома. Тем не менее, есть ряд небольших РНК, которые имеют регуляторные функции.

Структурные блоки: нуклеотиды

Структурные блоки нуклеиновых кислот, ДНК и РНК, являются нуклеотидами. Химически это пентозофосфатные эфиры, в которых азотистое основание присоединено к первому углероду. Мы можем различать рибонуклеотиды и дезоксирибонуклеотиды.

Эти молекулы плоские, ароматические и гетероциклические. Когда фосфатная группа отсутствует, нуклеотид переименовывается в нуклеозид.

Помимо своей роли мономеров в нуклеиновых кислотах, эти молекулы являются биологически повсеместными и участвуют в значительном числе процессов..

Нуклеозидтрифосфаты являются продуктами, богатыми энергией, такими как АТФ, и используются в качестве энергетической валюты клеточных реакций. Они являются важным компонентом коферментов NAD+, НАДФ+, FMN, FAD и кофермент А. Наконец, они являются регуляторными элементами различных метаболических путей..

примеров

Существует множество примеров органических молекул. Далее будут обсуждаться наиболее выдающиеся и изученные биохимиками:

гемоглобин

Гемоглобин, красный пигмент в крови, является одним из классических примеров белков. Благодаря широкому распространению и легкой изоляции, он был изучен с античных времен..

Это белок, образованный четырьмя субъединицами, поэтому он входит в классификацию тетрамерных, с двумя альфа-единицами и двумя бета. Субъединицы гемоглобина связаны с небольшим белком, ответственным за поглощение кислорода в мышцах: миоглобин.

Гемовая группа является производным порфирина. Это характеризует гемоглобин и является той же группой, что и цитохромы. Группа гемов отвечает за характерный красный цвет крови и является физической областью, где каждый мономер глобина связывается с кислородом..

Основная функция этого белка - транспортировка кислорода из органа, ответственного за газообмен, - легкие, жабры или кожа - в капилляры для использования в дыхании..

целлюлоза

Целлюлоза - это линейный полимер, состоящий из субъединиц D-глюкозы, связанных бета-1,4-связями. Как и большинство полисахаридов, они не имеют ограниченного максимального размера. Однако в среднем они содержат около 15 000 остатков глюкозы.

Это компонент клеточных стенок растений. Благодаря целлюлозе они жесткие и позволяют справиться с осмотическим стрессом. Аналогично, в более крупных растениях, таких как деревья, целлюлоза обеспечивает поддержку и стабильность..

Хотя это преимущественно связано с овощами, у некоторых животных, называемых оболочниками, есть целлюлоза в их структуре.

Подсчитано, что в среднем 1015 килограммы целлюлозы синтезируются и разлагаются в год.

Биологические мембраны

Биологические мембраны состоят в основном из двух биомолекул, липидов и белков. Пространственная конформация липидов имеет форму бислоя, с гидрофобными хвостами, указывающими на внутреннюю часть, и гидрофильными головками на наружную сторону..

Мембрана представляет собой динамический объект, и ее компоненты испытывают частые движения.

ссылки

  1. Aracil, C.B., Родригес, M.P., Magraner, J.P. & Perez, R.S. (2011). Основы биохимии. Университет Валенсии.
  2. Battaner Arias, E. (2014). Энзимологический сборник. Издания Университета Саламанки.
  3. Berg, J.M., Stryer L., & Tymoczko, J.L. (2007). биохимия. Я поменял.
  4. Девлин Т. М. (2004). Биохимия: учебник с клиническими приложениями. Я поменял.
  5. Диаз А. П. и Пена А. (1988). биохимия. Редакция Лимуса.
  6. Macarulla, J.M. & Goñi, F.M. (1994). Биохимия человека: базовый курс. Я поменял.
  7. Мюллер-Эстерл, В. (2008). Биохимия. Основы медицины и наук о жизни. Я поменял.
  8. Тейон, Дж. М. (2006). Основы структурной биохимии. Редакция Tébar.