Plik organiczne biocząsteczki Występują we wszystkich żywych istotach i charakteryzują się budową opartą na atomie węgla. Jeśli porównamy je z cząsteczkami nieorganicznymi, cząsteczki organiczne są znacznie bardziej złożone pod względem budowy. Ponadto są znacznie bardziej zróżnicowane.
Są podzielone na białka, węglowodany, lipidy i kwasy nukleinowe. Jego funkcje są niezwykle zróżnicowane. Białka uczestniczą jako elementy strukturalne, funkcjonalne i katalityczne. Węglowodany pełnią również funkcje strukturalne i są głównym źródłem energii dla istot organicznych.
Lipidy są ważnymi składnikami błon biologicznych i innych substancji, takich jak hormony. Działają również jako elementy magazynujące energię. Wreszcie kwasy nukleinowe - DNA i RNA - zawierają wszystkie informacje niezbędne do rozwoju i utrzymania żywych istot..
Indeks artykułów
Jedną z najważniejszych cech organicznych biocząsteczek jest ich wszechstronność, jeśli chodzi o tworzenie struktur. Ta ogromna różnorodność wariantów organicznych, które mogą istnieć, wynika z uprzywilejowanej sytuacji, jaką zapewnia atom węgla w połowie drugiego okresu.
Atom węgla ma cztery elektrony na ostatnim poziomie energii. Dzięki swojej średniej elektroujemności jest zdolny do tworzenia wiązań z innymi atomami węgla, tworząc łańcuchy o różnym kształcie i długości, otwarte lub zamknięte, z pojedynczymi, podwójnymi lub potrójnymi wiązaniami wewnątrz..
W ten sam sposób średnia elektroujemność atomu węgla pozwala mu tworzyć wiązania z innymi atomami innymi niż węgiel, takimi jak elektrododatnie (wodór) lub elektroujemne (m.in. tlen, azot, siarka).
Ta właściwość wiązania pozwala na ustalenie klasyfikacji węgli pierwszorzędowych, drugorzędnych, trzeciorzędowych lub czwartorzędowych, w zależności od liczby atomów węgla, z którymi jest połączony. Ten system klasyfikacji jest niezależny od liczby wartościowości zaangażowanych w łącze.
Cząsteczki organiczne dzieli się na cztery duże grupy: białka, węglowodany, lipidy i kwasy nukleinowe. Opiszemy je szczegółowo poniżej:
Białka to grupa cząsteczek organicznych najlepiej zdefiniowana i scharakteryzowana przez biologów. Ta rozległa wiedza wynika głównie z nieodłącznej łatwości izolowania i charakteryzowania - w porównaniu z pozostałymi trzema cząsteczkami organicznymi.
Białka odgrywają szereg niezwykle szerokich ról biologicznych. Mogą służyć jako nośniki, cząsteczki strukturalne, a nawet katalityczne. Ta ostatnia grupa składa się z enzymów.
Budulcem białek są aminokwasy. W naturze znajdujemy 20 rodzajów aminokwasów, z których każdy ma dobrze określone właściwości fizykochemiczne.
Te cząsteczki są klasyfikowane jako alfa-aminokwasy, ponieważ mają pierwszorzędową grupę aminową i grupę kwasu karboksylowego jako podstawnik na tym samym atomie węgla. Jedynym wyjątkiem od tej reguły jest aminokwas prolina, która jest klasyfikowana jako alfa-iminokwas ze względu na obecność drugorzędowej grupy aminowej..
Aby utworzyć białka, te „bloki budulcowe” muszą ulegać polimeryzacji, a robią to poprzez tworzenie wiązania peptydowego. Tworzenie łańcucha białkowego obejmuje usunięcie jednej cząsteczki wody dla każdego wiązania peptydowego. To wiązanie jest reprezentowane jako CO-NH.
Oprócz tego, że są częścią białek, niektóre aminokwasy są uważane za metabolity energetyczne, a wiele z nich to niezbędne składniki odżywcze.
Każdy aminokwas ma swoją masę i szczególne tempo pojawiania się w białkach. Ponadto każdy ma wartość pK dla grup kwasu alfa-karboksylowego, alfa-aminowego i grup bocznych..
Wartości pK grup kwasu karboksylowego wynoszą około 2,2; podczas gdy grupy alfa-aminowe prezentują wartości pK bliskie 9,4. Ta cecha prowadzi do typowej strukturalnej cechy aminokwasów: przy fizjologicznym pH obie grupy są w postaci jonów.
Kiedy cząsteczka niesie naładowane grupy o przeciwnych polaryzacjach, nazywane są jony obojnacze lub jony obojnacze. Dlatego aminokwas może działać jako kwas lub jako zasada..
Większość alfa-aminokwasów ma temperaturę topnienia bliską 300 ° C. Łatwiej rozpuszczają się w środowisku polarnym w porównaniu do ich rozpuszczalności w rozpuszczalnikach niepolarnych. Większość z nich jest dość dobrze rozpuszczalna w wodzie.
Aby móc określić funkcję konkretnego białka, należy określić jego strukturę, czyli trójwymiarową zależność, jaka istnieje między atomami tworzącymi to białko. Dla białek określono cztery poziomy organizacji ich struktury:
Struktura podstawowa: odnosi się do sekwencji aminokwasów tworzących białko, z wyłączeniem wszelkich konformacji, jakie mogą przyjmować jego łańcuchy boczne.
Struktura drugorzędna: jest utworzony przez lokalne rozmieszczenie przestrzenne atomów szkieletu. Ponownie, konformacja łańcuchów bocznych nie jest brana pod uwagę..
Struktura trzeciorzędowa: odnosi się do trójwymiarowej struktury całego białka. Chociaż ustalenie wyraźnego podziału między strukturą trzeciorzędną i drugorzędową może być trudne, określone konformacje (takie jak obecność helis, złożonych arkuszy i zwojów) są używane wyłącznie do oznaczania struktur drugorzędnych.
Struktura czwartorzędowa: dotyczy tych białek, które składają się z kilku podjednostek. To znaczy przez dwa lub więcej pojedynczych łańcuchów polipeptydowych. Jednostki te mogą oddziaływać za pomocą sił kowalencyjnych lub wiązań dwusiarczkowych. Przestrzenne rozmieszczenie podjednostek determinuje strukturę czwartorzędową.
Węglowodany, węglowodany lub sacharydy (z greckich korzeni sakcharón, co oznacza cukier) to najobficiej występująca klasa cząsteczek organicznych na całej planecie Ziemia.
Ich strukturę można wywnioskować z ich nazwy „węglowodany”, ponieważ są to cząsteczki o wzorze (C HdwaLUB)n, gdzie n jest większa niż 3.
Funkcje węglowodanów są zróżnicowane. Jednym z głównych jest typ strukturalny, zwłaszcza w roślinach. W królestwie roślin głównym materiałem strukturalnym jest celuloza, która stanowi 80% suchej masy organizmu.
Inną istotną funkcją jest jej rola energetyczna. Polisacharydy, takie jak skrobia i glikogen, stanowią ważne źródła zapasów składników odżywczych.
Podstawowymi jednostkami węglowodanów są cukry proste lub cukry proste. Pochodzą one z aldehydów lub ketonów o prostym łańcuchu i alkoholi wielowodorotlenowych.
Są one klasyfikowane zgodnie z chemicznym charakterem ich grupy karbonylowej na aldozy i ketozy. Są również klasyfikowane na podstawie liczby węgli.
Monosacharydy grupują się razem, tworząc oligosacharydy, które często występują w połączeniu z innymi typami cząsteczek organicznych, takich jak białka i lipidy. Są one klasyfikowane jako homopolisacharydy lub heteropolisacharydy, w zależności od tego, czy składają się z tych samych monosacharydów (pierwszy przypadek), czy też są różne..
Ponadto są one również klasyfikowane zgodnie z naturą monosacharydu, który je tworzy. Polimery glukozy nazywane są glukanami, te utworzone przez galaktozę nazywane są galaktanami i tak dalej.
Polisacharydy mają tę właściwość, że tworzą proste i rozgałęzione łańcuchy, ponieważ wiązania glikozydowe mogą być tworzone z dowolną grupą hydroksylową znajdującą się w monosacharydzie..
Gdy połączona jest większa liczba jednostek monosacharydowych, mówimy o polisacharydach.
Lipidy (z greckiego lipos, czyli tłuszcz) to cząsteczki organiczne nierozpuszczalne w wodzie i rozpuszczalne w rozpuszczalnikach nieorganicznych, takich jak chloroform. Tworzą one tłuszcze, oleje, witaminy, hormony i błony biologiczne..
Kwasy tłuszczowe: Są to kwasy karboksylowe z łańcuchami utworzonymi przez węglowodory o znacznej długości. Fizjologicznie rzadko można je znaleźć jako wolne, ponieważ w większości przypadków są zestryfikowane.
U zwierząt i roślin często spotykamy je w postaci nienasyconej (tworzącej podwójne wiązania między atomami węgla) i wielonienasyconej (z dwoma lub więcej podwójnymi wiązaniami)..
Triacyloglicerole: Nazywane również trójglicerydami lub tłuszczami obojętnymi, stanowią większość tłuszczów i olejów występujących u zwierząt i roślin. Jego główną funkcją jest magazynowanie energii u zwierząt. Mają wyspecjalizowane komórki do przechowywania.
Są one klasyfikowane zgodnie z tożsamością i pozycją reszt kwasów tłuszczowych. Generalnie oleje roślinne są płynne w temperaturze pokojowej i są bogatsze w reszty kwasów tłuszczowych z podwójnymi i potrójnymi wiązaniami między atomami węgla..
W przeciwieństwie do tego tłuszcze zwierzęce są stałe w temperaturze pokojowej, a liczba nienasyconych węgli jest niska..
Glicerofosfolipidy: znane również jako fosfoglicerydy, są głównymi składnikami błon lipidowych.
Glicerofosfolipidy mają „ogon” o właściwościach niepolarnych lub hydrofobowych oraz polarną lub hydrofilową „głowę”. Struktury te są zgrupowane w dwuwarstwę, z ogonami skierowanymi do wewnątrz, tworząc membrany. W nich osadzony jest szereg białek.
Sfingolipidy: Są to lipidy, które występują w bardzo małych ilościach. Są również częścią błon i pochodzą od sfingozyny, dihydrosfingozyny i ich homologów..
Cholesterol: u zwierząt jest dominującym składnikiem błon, co zmienia ich właściwości, takie jak płynność. Znajduje się również w błonach organelli komórkowych. Jest ważnym prekursorem hormonów steroidowych, związanych z rozwojem płciowym.
Kwasy nukleinowe to DNA i różne rodzaje RNA, które istnieją. DNA jest odpowiedzialne za przechowywanie całej informacji genetycznej, która umożliwia rozwój, wzrost i utrzymanie żywych organizmów.
RNA ze swojej strony uczestniczy w przekazywaniu informacji genetycznej zakodowanej w DNA do cząsteczek białka. Klasycznie rozróżnia się trzy typy RNA: przekaźnikowy, transferowy i rybosomalny. Istnieje jednak wiele małych RNA, które pełnią funkcje regulacyjne.
Elementami budulcowymi kwasów nukleinowych, DNA i RNA, są nukleotydy. Chemicznie są to estry fosforanowe pentoz, w których zasada azotowa jest przyłączona do pierwszego węgla. Możemy rozróżnić rybonukleotydy i deoksyrybonukleotydy.
Te cząsteczki są płaskie, aromatyczne i heterocykliczne. Gdy grupa fosforanowa jest nieobecna, nazwa nukleotydu zmienia się na nukleozyd.
Oprócz roli monomerów w kwasach nukleinowych cząsteczki te są wszechobecne biologicznie i biorą udział w wielu procesach..
Trifosforany nukleozydów są produktami bogatymi w energię, takimi jak ATP i są wykorzystywane jako waluta energetyczna reakcji komórkowych. Są ważnym składnikiem koenzymów NAD+, NADP+, FMN, FAD i koenzym A. Wreszcie są elementami regulacyjnymi różnych szlaków metabolicznych.
Istnieje niezliczona ilość przykładów cząsteczek organicznych. Najbardziej znane i badane przez biochemików zostaną omówione poniżej:
Hemoglobina, czerwony pigment we krwi, jest jednym z klasycznych przykładów białek. Dzięki szerokiej dyfuzji i łatwej izolacji jest białkiem badanym od czasów starożytnych..
Jest to białko składające się z czterech podjednostek, dlatego mieści się w klasyfikacji tetramerycznej, z dwiema jednostkami alfa i dwiema beta. Podjednostki hemoglobiny są powiązane z małym białkiem odpowiedzialnym za pobieranie tlenu przez mięśnie: mioglobiną.
Grupa hemu jest pochodną porfiryny. To charakteryzuje hemoglobinę i jest tą samą grupą, którą można znaleźć w cytochromach. Grupa hem jest odpowiedzialna za charakterystyczny czerwony kolor krwi i jest fizycznym obszarem, w którym każdy monomer globiny wiąże się z tlenem..
Główną funkcją tego białka jest transport tlenu z narządu odpowiedzialnego za wymianę gazową - nazwijmy to płuca, skrzela lub skóra - do naczyń włosowatych, w celu wykorzystania przy oddychaniu.
Celuloza to liniowy polimer złożony z podjednostek D-glukozy połączonych wiązaniami typu beta 1,4. Podobnie jak większość polisacharydów, nie mają one ograniczonego maksymalnego rozmiaru. Jednak średnio mają około 15 000 reszt glukozy.
Jest składnikiem ścian komórkowych roślin. Dzięki celulozie są sztywne i pozwalają radzić sobie ze stresem osmotycznym. Podobnie w przypadku większych roślin, takich jak drzewa, celuloza zapewnia wsparcie i stabilność..
Chociaż jest to głównie związane z warzywami, niektóre zwierzęta zwane osłonicami mają w swojej strukturze celulozę.
Szacuje się, że średnio 10piętnaście kilogramy celulozy są syntetyzowane - i rozkładane - w ciągu roku.
Błony biologiczne składają się głównie z dwóch biocząsteczek, lipidów i białek. Przestrzenna konformacja lipidów jest dwuwarstwowa, z hydrofobowymi ogonami skierowanymi do wewnątrz, a hydrofilowymi główkami skierowanymi na zewnątrz..
Membrana jest jednostką dynamiczną, a jej elementy podlegają częstym ruchom.
Jeszcze bez komentarzy