The organické biomolekuly Vyskytují se u všech živých bytostí a vyznačují se strukturou založenou na atomu uhlíku. Pokud je porovnáme s anorganickými molekulami, organické jsou mnohem složitější, pokud jde o jejich strukturu. Kromě toho jsou mnohem pestřejší.
Jsou rozděleny na bílkoviny, sacharidy, lipidy a nukleové kyseliny. Jeho funkce jsou velmi rozmanité. Proteiny se účastní jako strukturní, funkční a katalytické prvky. Sacharidy mají také strukturální funkce a jsou hlavním zdrojem energie pro organické bytosti.
Lipidy jsou důležitými složkami biologických membrán a dalších látek, jako jsou hormony. Fungují také jako prvky pro ukládání energie. A konečně, nukleové kyseliny - DNA a RNA - obsahují všechny informace nezbytné pro vývoj a údržbu živých bytostí..
Rejstřík článků
Jednou z nejdůležitějších charakteristik organických biomolekul je jejich univerzálnost při formování struktur. Tato obrovská rozmanitost organických variant, které mohou existovat, je způsobena privilegovanou situací poskytovanou atomem uhlíku uprostřed druhé periody.
Atom uhlíku má na poslední energetické úrovni čtyři elektrony. Díky své střední elektronegativitě je schopen vytvářet vazby s jinými atomy uhlíku a vytvářet řetězce různého tvaru a délky, otevřené nebo uzavřené, s jednoduchými, dvojitými nebo trojitými vazbami uvnitř..
Stejným způsobem mu průměrná elektronegativita atomu uhlíku umožňuje vytvářet vazby s jinými atomy kromě uhlíku, jako jsou elektropozitivní (vodík) nebo elektronegativní (mimo jiné kyslík, dusík, síra).
Tato vlastnost vazby umožňuje stanovit klasifikaci uhlíků na primární, sekundární, terciární nebo kvartérní, v závislosti na počtu uhlíku, se kterým je spojen. Tento klasifikační systém je nezávislý na počtu valencí zapojených do odkazu.
Organické molekuly jsou rozděleny do čtyř velkých skupin: bílkoviny, sacharidy, lipidy a nukleové kyseliny. Níže je podrobně popíšeme:
Proteiny jsou skupina organických molekul, které biologové nejlépe definují a charakterizují. Tato rozsáhlá znalost je způsobena hlavně vnitřní snadností, kterou je třeba izolovat a charakterizovat - ve srovnání se zbytkem tří organických molekul.
Proteiny hrají řadu extrémně širokých biologických rolí. Mohou sloužit jako nosné, strukturní a dokonce i katalytické molekuly. Tato poslední skupina je tvořena enzymy.
Stavebními kameny bílkovin jsou aminokyseliny. V přírodě najdeme 20 druhů aminokyselin, z nichž každá má své dobře definované fyzikálně-chemické vlastnosti.
Tyto molekuly jsou klasifikovány jako alfa-aminokyseliny, protože mají primární aminoskupinu a skupinu karboxylové kyseliny jako substituent na stejném atomu uhlíku. Jedinou výjimkou z tohoto pravidla je aminokyselina prolin, která je kvůli přítomnosti sekundární aminoskupiny klasifikována jako alfa-imino kyselina..
K tvorbě proteinů je třeba tyto „stavební kameny“ polymerovat, a to díky tvorbě peptidové vazby. Tvorba proteinového řetězce zahrnuje odstranění jedné molekuly vody pro každou peptidovou vazbu. Tato vazba je reprezentována jako CO-NH.
Kromě toho, že jsou některé aminokyseliny součástí bílkovin, jsou považovány za energetické metabolity a mnohé z nich jsou základními nutričními prvky.
Každá aminokyselina má svou hmotnost a její konkrétní výskyt v bílkovinách. Kromě toho má každý hodnotu pK skupiny alfa-karboxylové kyseliny, alfa-amino a vedlejší skupiny..
Hodnoty pK skupin karboxylových kyselin jsou kolem 2,2; zatímco alfa-aminoskupiny představují hodnoty pK blízké 9,4. Tato charakteristika vede k typické strukturní charakteristice aminokyselin: při fyziologickém pH jsou obě skupiny v iontové formě.
Když molekula nese nabité skupiny opačných polarit, říká se jim zwitteriony nebo zwitterionty. Aminokyselina proto může působit jako kyselina nebo jako báze..
Většina alfa-aminokyselin má teploty tání blízké 300 ° C. Rozpouštějí se snadněji v polárním prostředí ve srovnání s jejich rozpustností v nepolárních rozpouštědlech. Většina z nich je docela rozpustná ve vodě.
Abychom mohli specifikovat funkci konkrétního proteinu, je nutné určit jeho strukturu, tj. Trojrozměrný vztah, který existuje mezi atomy, které tvoří daný protein. U proteinů byly stanoveny čtyři úrovně organizace jejich struktury:
Primární struktura: odkazuje na aminokyselinovou sekvenci, která tvoří protein, s vyloučením jakékoli konformace, kterou mohou její boční řetězce přijmout.
Sekundární struktura: je tvořen lokálním prostorovým uspořádáním atomů kostry. Opět se nebere v úvahu konformace postranních řetězců..
Terciární struktura: Výraz "trojrozměrná struktura" označuje trojrozměrnou strukturu celého proteinu. I když může být obtížné stanovit jasné rozdělení mezi terciární a sekundární strukturou, k výhradnímu označení sekundárních struktur se používají definované konformace (například přítomnost šroubovic, skládaných listů a závitů)..
Kvartérní struktura: platí pro ty proteiny, které jsou tvořeny několika podjednotkami. To znamená dvěma nebo více jednotlivými polypeptidovými řetězci. Tyto jednotky mohou interagovat pomocí kovalentních sil nebo disulfidovými vazbami. Prostorové uspořádání podjednotek určuje kvartérní strukturu.
Sacharidy, sacharidy nebo sacharidy (z řeckých kořenů sakcharón, což znamená cukr) jsou nejhojnější třídou organických molekul na celé planetě Zemi.
Jejich strukturu lze odvodit z jejich názvu „sacharidy“, protože se jedná o molekuly se vzorcem (CHdvaNEBO)n, Kde n je větší než 3.
Funkce sacharidů jsou různé. Jeden z hlavních je strukturálního typu, zejména v rostlinách. V rostlinné říši je celulóza hlavním strukturálním materiálem, který odpovídá 80% suché hmotnosti organismu.
Další relevantní funkcí je jeho energetická role. Polysacharidy, jako je škrob a glykogen, představují důležité zdroje zásob výživy.
Základní jednotkou sacharidů jsou monosacharidy nebo jednoduché cukry. Ty jsou odvozeny od aldehydů nebo ketonů s přímým řetězcem a vícesytných alkoholů.
Jsou klasifikovány podle chemické povahy jejich karbonylové skupiny na aldózy a ketózy. Jsou také klasifikovány na základě počtu uhlíků.
Monosacharidy se seskupují a tvoří oligosacharidy, které se často vyskytují ve spojení s jinými typy organických molekul, jako jsou proteiny a lipidy. Ty jsou klasifikovány jako homopolysacharidy nebo heteropolysacharidy, podle toho, zda jsou složeny ze stejných monosacharidů (první případ), nebo se liší..
Kromě toho jsou také klasifikovány podle povahy monosacharidu, který je tvoří. Glukózové polymery se nazývají glukany, ty, které tvoří galaktóza, se nazývají galaktany atd.
Polysacharidy mají tu zvláštnost, že tvoří přímé a rozvětvené řetězce, protože glykosidické vazby mohou být tvořeny jakoukoli z hydroxylových skupin nalezených v monosacharidu..
Když je přidruženo větší množství monosacharidových jednotek, mluvíme o polysacharidech.
Lipidy (z řečtiny lipos, což znamená tuk) jsou organické molekuly nerozpustné ve vodě a rozpustné v anorganických rozpouštědlech, jako je chloroform. Ty tvoří tuky, oleje, vitamíny, hormony a biologické membrány..
Mastné kyseliny: Jsou to karboxylové kyseliny s řetězci tvořenými uhlovodíky značné délky. Fyziologicky je vzácné najít je zdarma, protože jsou ve většině případů esterifikovány.
U zvířat a rostlin je často nacházíme v nenasycené formě (tvořící dvojné vazby mezi uhlíky) a polynenasycené (se dvěma nebo více dvojnými vazbami)..
Triacylglyceroly: Nazývají se také triglyceridy nebo neutrální tuky a tvoří většinu tuků a olejů přítomných u zvířat a rostlin. Jeho hlavní funkcí je ukládat energii do zvířat. Ty mají specializované buňky pro skladování.
Jsou klasifikovány podle identity a polohy zbytků mastných kyselin. Rostlinné oleje jsou obecně kapalné při pokojové teplotě a jsou bohatší na zbytky mastných kyselin s dvojnými a trojnými vazbami mezi uhlíky..
Naproti tomu jsou živočišné tuky při pokojové teplotě pevné a počet nenasycených uhlíků je nízký..
Glycerofosfolipidy: známé také jako fosfoglyceridy, jsou hlavními složkami lipidových membrán.
Glycerofosfolipidy mají „ocas“ s nepolárními nebo hydrofobními vlastnostmi a polární nebo hydrofilní „hlavu“. Tyto struktury jsou seskupeny do dvojvrstvy, přičemž ocasy směřují dovnitř, aby vytvořily membrány. V nich je uložena řada proteinů.
Sfingolipidy: Jsou to lipidy, které se nacházejí ve velmi malém množství. Jsou také součástí membrán a jsou odvozeny od sfingosinu, dihydrosphingosinu a jejich homologů..
Cholesterol: u zvířat je to převládající složka membrán, která mění jejich vlastnosti, jako je jejich tekutost. Nachází se také v membránách buněčných organel. Je důležitým předchůdcem steroidních hormonů souvisejících se sexuálním vývojem.
Nukleové kyseliny jsou DNA a různé typy RNA, které existují. DNA je zodpovědná za uchovávání veškeré genetické informace, která umožňuje vývoj, růst a údržbu živých organismů.
RNA se zase podílí na průchodu genetické informace kódované v DNA na molekuly proteinu. Klasicky se rozlišují tři typy RNA: messenger, transfer a ribozomální. Existuje však řada malých RNA, které mají regulační funkce.
Stavebními kameny nukleových kyselin, DNA a RNA, jsou nukleotidy. Chemicky jsou to fosfátové estery pentóz, ve kterých je k prvnímu uhlíku připojena dusíkatá báze. Můžeme rozlišovat mezi ribonukleotidy a deoxyribonukleotidy.
Tyto molekuly jsou ploché, aromatické a heterocyklické. Pokud fosfátová skupina chybí, nukleotid se přejmenuje na nukleosid.
Kromě své role monomerů v nukleových kyselinách jsou tyto molekuly biologicky všudypřítomné a účastní se významného počtu procesů..
Nukleosid trifosfáty jsou produkty bohaté na energii, jako je ATP, a používají se jako energetická měna buněčných reakcí. Jsou důležitou součástí koenzymů NAD+, NADP+, FMN, FAD a koenzym A. Nakonec jsou regulačními prvky různých metabolických drah.
Existuje nespočet příkladů organických molekul. Nejvýznamnější a studované biochemiky budou diskutovány níže:
Hemoglobin, červený pigment v krvi, je jedním z klasických příkladů bílkovin. Díky své široké difúzi a snadné izolaci byl protein studován od starověku..
Jedná se o protein složený ze čtyř podjednotek, a proto spadá pod tetramerickou klasifikaci se dvěma alfa a dvěma beta jednotkami. Hemoglobinové podjednotky souvisejí s malým proteinem odpovědným za absorpci kyslíku ve svalu: myoglobin.
Hemová skupina je derivát porfyrinu. To charakterizuje hemoglobin a je to stejná skupina jako v cytochromech. Hemová skupina je zodpovědná za charakteristickou červenou barvu krve a je fyzickou oblastí, kde se každý globinový monomer váže s kyslíkem..
Hlavní funkcí tohoto proteinu je transport kyslíku z orgánu odpovědného za výměnu plynů - říkejte tomu plíce, žábry nebo kůže - do kapilár, které se používají při dýchání.
Celulóza je lineární polymer složený z podjednotek D-glukózy, spojených vazbami typu beta 1,4. Stejně jako většina polysacharidů nemají omezenou maximální velikost. V průměru však mají asi 15 000 zbytků glukózy.
Je to součást buněčných stěn rostlin. Díky celulóze jsou tuhé a umožňují vyrovnat se s osmotickým stresem. Podobně ve větších rostlinách, jako jsou stromy, poskytuje celulóza podporu a stabilitu..
I když to souvisí převážně se zeleninou, některá zvířata zvaná pláštěnci mají ve své struktuře celulózu.
Odhaduje se, že v průměru 10patnáct kilogramy celulózy jsou syntetizovány - a degradovány - ročně.
Biologické membrány se skládají hlavně ze dvou biomolekul, lipidů a proteinů. Prostorová konformace lipidů je ve formě dvojvrstvy, přičemž hydrofobní ocasy směřují dovnitř a hydrofilní hlavy směřují ven..
Membrána je dynamická entita a její součásti zažívají časté pohyby.
Zatím žádné komentáře