Značilnosti, funkcije, klasifikacija in primeri anorganskih biomolekul



The anorganske biomolekule tvorijo široko skupino molekularnih konfiguracij, ki so prisotne v živih bitijih. Po definiciji osnovna struktura anorganskih molekul ni sestavljena iz ogljikovega ogrodja ali povezanih atomov ogljika.

Vendar to ne pomeni, da morajo biti anorganske spojine popolnoma brez ogljika, da bi lahko bile vključene v to veliko kategorijo, ampak da ogljik ne sme biti glavni in najbolj razširjen atom molekule. Anorganske spojine, ki so del živih bitij, so predvsem voda in niz trdnih ali raztopljenih mineralov.

Voda - najbolj bogata anorganska biomolekula v organizmih - ima vrsto lastnosti, zaradi katerih je bistveni element za življenje, kot je visoka vrelišče, visoka dielektrična konstanta, sposobnost dušenja sprememb temperature in pH, med druge.

Ioni in plini pa so omejeni na zelo specifične funkcije znotraj organskih bitij, kot so živčni impulz, strjevanje krvi, osmotska regulacija, med drugim. Poleg tega so pomembni kofaktorji nekaterih encimov.

Indeks

  • 1 Značilnosti
  • 2 Klasifikacija in funkcije
    • 2.1 - Voda
    • 2.2 -Gase
    • 2.3 -Ioni
  • 3 Razlike med organskimi in anorganskimi biomolekulami
    • 3.1 Uporaba organskih in anorganskih izrazov v vsakdanjem življenju
  • 4 Reference

Funkcije

Posebnost anorganskih molekul, ki jih najdemo v živih snoveh, je odsotnost vezi ogljik-vodik.

Te biomolekule so relativno majhne in vključujejo vodo, pline in vrsto anionov in kationov, ki aktivno sodelujejo pri presnovi.

Klasifikacija in funkcije

Najpomembnejša anorganska molekula v živi snovi je nedvomno voda. Poleg tega so prisotne druge anorganske komponente, ki so razvrščene v pline, anione in katione.

V plinih imamo kisik, ogljikov dioksid in dušik. V anionih so med drugim kloridi, fosfati, karbonati. In v kationih so natrij, kalij, amonij, kalcij, magnezij in drugi pozitivni ioni.

Nato bomo opisali vsako od teh skupin, z njihovimi najvidnejšimi značilnostmi in njihovo funkcijo v živih bitjih.

-Voda

Voda je najpogostejša anorganska sestavina živih bitij. Splošno znano je, da se življenje razvija v vodnem mediju. Čeprav obstajajo organizmi, ki ne živijo v vodnem telesu, je notranje okolje teh ljudi večinoma voda. Živa bitja so sestavljena med 60% in 90% vode.

Sestava vode v istem organizmu se lahko spreminja, odvisno od vrste preučevane celice. Na primer, celica v kosti ima v povprečju 20% vode, možganska celica pa lahko doseže 85%..

Voda je tako pomembna, ker velika večina biokemičnih reakcij, ki sestavljajo presnovo posameznikov, poteka v vodnem mediju.

Na primer fotosinteza se začne z razgradnjo vodnih komponent z delovanjem svetlobne energije. Celično dihanje povzroči nastajanje vode s cepitvijo molekul glukoze, da se doseže ekstrakcija energije.

Druge manj znane presnovne poti vključujejo tudi proizvodnjo vode. Sinteza aminokislin ima vodo kot produkt.

Lastnosti vode

Voda ima vrsto lastnosti, zaradi katerih je nenadomestljiv element na planeti Zemlji, kar omogoča čudovit življenjski dogodek. Med temi lastnostmi imamo:

Voda kot topilo: Strukturno se voda tvori z dvema atomoma vodika, vezanima na atom kisika, ki delita svoje elektrone preko polarne kovalentne vezi. Ta molekula ima tako nabite konce, eno pozitivno in eno negativno.

Zaradi te konformacije se imenuje snov polar. Na ta način lahko voda raztopi snovi z enako polarno tendenco, saj pozitivni deli privlačijo negativce molekule, ki jo je treba raztopiti, in obratno. Molekule, ki jih voda raztopi, se imenujejo hidrofilne.

Spomnimo se, da imamo v kemiji pravilo, da "isto raztopi isto". To pomeni, da se polarne snovi raztopijo izključno v drugih snoveh, ki so tudi polarne.

Na primer, ionske spojine, kot so ogljikovi hidrati in kloridi, aminokisline, plini in druge spojine s hidroksilnimi skupinami, se zlahka raztopijo v vodi.

Dielektrična konstanta: Visoka dielektrična konstanta vitalne tekočine je tudi dejavnik, ki prispeva k raztapljanju anorganskih soli v prsih. Dielektrična konstanta je faktor, s katerim se dva vijaka nasprotnega znaka ločita od vakuuma.

Specifična toplota vode: blaženje nasilnih sprememb temperature je nepogrešljiva značilnost razvoja življenja. Zaradi visoke specifične toplote vode se temperaturne spremembe stabilizirajo in ustvarjajo primerno okolje za življenje.

Visoka specifična toplota pomeni, da lahko celica prejme znatne količine toplote, temperatura pa se ne poveča bistveno.

Kohezija: Kohezija je druga lastnost, ki preprečuje nenadne spremembe temperature. Zaradi nasprotnih obremenitev vodnih molekul se medsebojno privlačijo in ustvarjajo tako imenovano kohezijo.

Kohezija omogoča, da se temperatura živih snovi ne poveča preveč. Energija kalorij lomi vodikove vezi med molekulami, namesto da pospešuje posamezne molekule.

Nadzor PH: Poleg uravnavanja in vzdrževanja konstantne temperature lahko voda doseže tudi pH. Obstajajo nekatere presnovne reakcije, ki zahtevajo določen pH, tako da jih je mogoče izvesti. Enako potrebujejo encimi tudi specifično pH, da delujejo z največjo učinkovitostjo.

Regulacijo pH dosežemo s pomočjo hidroksilnih skupin (-OH), ki se uporabljajo skupaj z vodikovimi ioni (H+). Prvi je povezan z nastankom alkalnega medija, drugi pa z nastankom kislega medija.

Vrelišče: Vrelišče vode je 100 ° C. Ta lastnost omogoča, da voda obstaja v tekočem stanju v širokem temperaturnem razponu od 0 ° C do 100 ° C.

Visoko vrelišče je mogoče pojasniti z zmožnostjo tvorbe štirih vodikovih vez na molekulo vode. Ta značilnost tudi pojasnjuje visoke talilne točke in toploto izhlapevanja, če jih primerjamo z drugimi hidridi, kot je NH3, HF ali H2S.

To omogoča obstoj nekaterih ekstremofilnih organizmov. Na primer, obstajajo organizmi, ki se razvijajo blizu 0 ° C in se imenujejo psihrofílos. Na enak način se termofilija razvije v bližini 70 ali 80 ° C.

Sprememba gostote: pri spreminjanju temperature okolja se zelo spreminja gostota vode. Led predstavlja odprto kristalno mrežo, v nasprotju z vodo v tekočem stanju pa predstavlja bolj naključno, strožjo in gostejšo molekularno organizacijo..

Ta lastnost omogoča, da led lebdi v vodi, deluje kot izraz izolator in omogoča stabilnost velikih oceanskih mas.

Če ne bi bilo tako, bi se led potopil v globine morij, in življenje, kot ga poznamo, bi bil izjemno malo verjeten dogodek, kako bi se življenje lahko pojavilo v velikih masah ledu.?

Ekološka vloga vode

Da bi končali s temo vode, je treba omeniti, da vitalna tekočina nima le pomembne vloge v živih bitjih, ampak tudi oblikuje okolje, v katerem živijo..

Ocean je največji rezervoar vode na Zemlji, na katerega vplivajo temperature, ki dajejo prednost procesom izhlapevanja. Ogromne količine vode so v stalnem ciklu izhlapevanja in obarjanja vode, kar ustvarja tako imenovani vodni krog.

-Plini

Če primerjamo ekstenzivne funkcije vode v bioloških sistemih, je vloga preostalih anorganskih molekul omejena le na zelo specifične vloge..

V splošnem plini preidejo skozi celice v vodne razredčine. Včasih se uporabljajo kot substrati za kemijske reakcije, v drugih primerih pa so odpadni produkt presnovne poti. Najpomembnejši so kisik, ogljikov dioksid in dušik.

Kisik je končni akceptor elektrona v transportnih verigah organizmov z aerobno respiracijo. Tudi ogljikov dioksid je odpadni proizvod pri živalih in substrat za rastline (za fotosintetske procese)..

-Ioni

Tako kot plini se zdi, da je vloga ionov v živih organizmih omejena na zelo specifične dogodke, vendar je bistvena za pravilno delovanje posameznika. Razvrščeni so glede na naboj v anionih, ioni z negativnimi naboji in kationi, ioni s pozitivnimi naboji.

Nekatere od njih so potrebne le v zelo majhnih količinah, kot so kovinske komponente encimov. Druge so potrebne v večjih količinah, kot so natrijev klorid, kalij, magnezij, železo, jod, med drugim.

Človeško telo neprestano izgublja te minerale, skozi urin, iztrebke in znoj. Te sestavine je treba ponovno vnesti v sistem s hrano, predvsem sadjem, zelenjavo in mesom.

Ionske funkcije

Kofaktorji: ioni lahko delujejo kot kofaktorji kemijskih reakcij. Klorov ion sodeluje pri hidrolizi škroba z amilazami. Kalij in magnezij sta nepogrešljiva iona za delovanje zelo pomembnih encimov v presnovi.

Vzdrževanje osmolarnosti: Druga pomembna funkcija je ohranjanje optimalnih osmotskih pogojev za razvoj bioloških procesov.

Količina raztopljenih metabolitov mora biti izjemoma urejena, ker če ta sistem ne uspe, lahko celica eksplodira ali izgubi veliko količino vode..

Pri ljudeh so na primer natrij in klor pomembni elementi, ki prispevajo k ohranjanju osmotskega ravnovesja. Ti isti ioni tudi dajejo prednost kislinskemu osnovnemu ravnovesju.

Membranski potencial: pri živalih, ioni, aktivno sodelujejo pri tvorbi membranskega potenciala v membrani ekscitabilnih celic.

Električne lastnosti membran vplivajo na ključne dogodke, kot je sposobnost nevronov za prenos informacij.

V teh primerih membrana deluje analogno električnemu kondenzatorju, kjer se naboji zbirajo in shranjujejo zaradi elektrostatičnih interakcij med kationi in anioni na obeh straneh membrane..

Asimetrična porazdelitev ionov v raztopini na vsaki strani membrane povzroči električni potencial - odvisno od prepustnosti membrane do prisotnih ionov. Velikost potenciala je mogoče izračunati z upoštevanjem Nernstove enačbe ali Goldmanove enačbe.

Strukturni: nekateri ioni opravljajo strukturne funkcije. Na primer, hidroksiapatit pogojuje kristalno mikrostrukturo kosti. Kalcij in fosfor pa sta po drugi strani nujen element za tvorbo kosti in zob.

Druge funkcije: končno, ioni sodelujejo pri heterogenih funkcijah, kot so strjevanje krvi (s kalcijevimi ioni), vid in krčenje mišic.

Razlike med organskimi in anorganskimi biomolekulami

Približno 99% sestave živih bitij vključuje le štiri atome: vodik, kisik, ogljik in dušik. Ti atomi delujejo kot kosi ali bloki, ki se lahko razporedijo v širokem razponu tridimenzionalnih konfiguracij, ki tvorijo molekule, ki omogočajo življenje.

Medtem ko so anorganske spojine ponavadi majhne, ​​enostavne in ne zelo raznolike, so organske spojine bolj značilne in raznolike.

Poleg tega se kompleksnost organskih biomolekul povečuje, ker imajo poleg ogljikovega ogrodja tudi funkcionalne skupine, ki določajo kemijske lastnosti.

Oba sta enako potrebna za optimalen razvoj živih bitij.

Uporaba organskih in anorganskih izrazov v vsakdanjem življenju

Zdaj, ko opisujemo razliko med obema vrstama biomolekul, je treba pojasniti, da jih uporabljamo nejasno in nenatančno v vsakdanjem življenju..

Ko sadje in zelenjavo označujemo kot "ekološko" - kar je danes zelo priljubljeno - to ne pomeni, da so ostali proizvodi "anorganski". Ker je struktura teh užitnih elementov ogljikov skelet, se opredelitev organske snovi šteje za odveč.

Dejstvo je, da izraz organski izhaja iz sposobnosti organizmov, da sintetizirajo omenjene spojine.

Reference

  1. Audesirk, T., Audesirk, G., in Byers, B. E. (2003). Biologija: Življenje na Zemlji. Pearsonovo izobraževanje.
  2. Aracil, C. B., Rodriguez, M.P., Magraner, J.P., & Perez, R.S. (2011). Osnove biokemije. Univerza v Valenciji.
  3. Battaner Arias, E. (2014). Zbirka encimologije. Izdaje Univerze v Salamanci.
  4. Berg, J. M., Stryer, L., in Tymoczko, J.L. (2007). Biokemija. Obrnil sem se.
  5. Devlin, T. M. (2004). Biokemija: učbenik s kliničnimi aplikacijami. Obrnil sem se.
  6. Diaz, A. P., & Pena, A. (1988). Biokemija. Uvodnik Limusa.
  7. Macarulla, J. M., & Goñi, F. M. (1994). Biokemija človeka: osnovni tečaj. Obrnil sem se.
  8. Macarulla, J. M., & Goñi, F. M. (1993). Biomolekule: lekcije iz strukturne biokemije. Obrnil sem se.
  9. Müller-Esterl, W. (2008). Biokemija Osnove medicine in znanosti o življenju. Obrnil sem se.
  10. Teijón, J. M. (2006). Osnove strukturne biokemije. Uvodnik Tébar.
  11. Monge-Nájera, J. (2002). Splošna biologija. EUNED.