MGA ORGANIKONG BIOMOLECULES: MGA KATANGIAN, PAG-ANDAR AT HALIMBAWA - BIOLOGY - 2025

Ang mga organikong biomolecules na matatagpuan sa lahat ng mga nilalang na may buhay at nailalarawan sa pamamagitan ng isang istraktura batay sa carbon atom. Kung ihahambing natin ang mga ito sa mga di-organikong molekula, ang mga organikong ay mas kumplikado sa mga tuntunin ng kanilang istraktura. Bilang karagdagan, marami silang iba-iba.

Ang mga ito ay naiuri sa mga protina, karbohidrat, lipid, at mga nucleic acid. Ang mga pag-andar nito ay lubos na iba-iba. Ang mga protina ay nakikilahok bilang mga elemento ng istruktura, functional at catalytic. Ang mga karbohidrat ay mayroon ding mga pag-andar ng istruktura at ang pangunahing mapagkukunan ng enerhiya para sa mga organikong nilalang.

Pinagmulan: pixabay.com

Ang mga lipid ay mahalagang sangkap ng biological membranes at iba pang mga sangkap, tulad ng mga hormone. Gumagana din sila bilang mga elemento ng imbakan ng enerhiya. Sa wakas, ang mga nucleic acid - DNA at RNA - naglalaman ng lahat ng impormasyon na kinakailangan para sa pag-unlad at pagpapanatili ng mga nabubuhay na nilalang.

Pangkalahatang katangian

Ang isa sa mga pinaka-nauugnay na katangian ng mga organikong biomolecules ay ang kanilang kakayahang magamit pagdating sa pagbuo ng mga istruktura. Ang napakalaking pagkakaiba-iba ng mga organikong variant na maaaring umiiral ay dahil sa pribilehiyong sitwasyon na ibinigay ng carbon atom, sa gitna ng ikalawang panahon.

Ang carbon atom ay may apat na mga electron sa huling antas ng enerhiya. Salamat sa medium electronegativity na ito, may kakayahang bumubuo ng mga bono sa iba pang mga carbon atoms, na bumubuo ng mga kadena na may iba't ibang hugis at haba, nakabukas o sarado, na may solong, doble o triple na bono sa loob.

Sa parehong paraan, ang average na electronegativity ng carbon atom ay nagbibigay-daan upang makabuo ng mga bono sa iba pang mga atomo na naiiba sa carbon, tulad ng electropositive (hydrogen) o electronegative (oxygen, nitrogen, asupre, at iba pa).

Ang pag-aari ng bono na ito ay nagbibigay-daan upang maitaguyod ang isang pag-uuri para sa mga karbohikal sa pangunahin, pangalawa, tersiyaryo o quaternary, depende sa bilang ng carbon na kung saan ito ay naka-link. Ang sistema ng pag-uuri na ito ay malaya sa bilang ng mga valences na kasangkot sa link.

Pag-uuri at pag-andar

Ang mga organikong molekula ay inuri sa apat na malalaking pangkat: mga protina, karbohidrat, lipid at nucleic acid. Ilalarawan namin ang mga ito nang detalyado sa ibaba:

-Proteins

Ang mga protina ay ang pangkat ng mga organikong molekulang pinakamahusay na tinukoy at nailalarawan ng mga biologist. Ang malawak na kaalaman na ito ay higit sa lahat dahil sa kadalian ng intrinsic na umiiral na ihiwalay at nailalarawan - kung ihahambing sa nalalabi sa tatlong mga organikong molekula.

Ang mga protina ay naglalaro ng isang bilang ng lubos na malawak na tungkulin ng biological. Maaari silang maglingkod bilang carrier, istruktura, at kahit na mga catalytic molekula. Ang huling pangkat na ito ay binubuo ng mga enzymes.

Mga bloke ng gusali: amino acid

Ang mga bloke ng gusali ng mga protina ay mga amino acid. Sa likas na katangian, nakita namin ang 20 mga uri ng mga amino acid, bawat isa ay may mahusay na tinukoy na mga katangian ng physicochemical.

Ang mga molekulang ito ay naiuri bilang mga alpha-amino acid, dahil mayroon silang isang pangunahing grupo ng amino at isang carboxylic acid group bilang isang kahalili sa parehong atom na carbon. Ang tanging pagbubukod sa panuntunang ito ay ang amino acid proline, na kung saan ay naiuri bilang isang alpha-imino acid dahil sa pagkakaroon ng isang pangalawang pangkat ng amino.

Upang mabuo ang mga protina, ang mga "bloke ng gusali" ay dapat polimerize, at ginagawa nila ito sa pamamagitan ng pagbubuo ng isang peptide bond. Ang pagbuo ng isang chain ng protina ay nagsasangkot sa pag-alis ng isang molekula ng tubig para sa bawat bono ng peptide. Ang bond na ito ay kinakatawan bilang CO-NH.

Bilang karagdagan sa pagiging bahagi ng mga protina, ang ilang mga amino acid ay itinuturing na mga metabolite ng enerhiya at marami sa kanila ang mga mahahalagang sangkap sa nutrisyon.

Mga katangian ng mga amino acid

Ang bawat amino acid ay may masa at ang average na hitsura nito sa mga protina. Bilang karagdagan, ang bawat isa ay may halaga ng pK ng alpha-carboxylic acid, alpha-amino at mga pangkat ng panig.

Ang mga halaga ng pK ng mga pangkat ng carboxylic acid ay nasa paligid ng 2.2; habang ang mga pangkat na alpha-amino ay nagpapakita ng mga halaga ng pK na malapit sa 9.4. Ang katangian na ito ay humahantong sa isang tipikal na istruktura na katangian ng mga amino acid: sa physiological pH ang parehong mga grupo ay nasa anyo ng ion.

Kapag ang isang molekula ay nagdadala ng mga sisingilin na grupo ng mga kabaligtaran na polarities ay tinawag silang zwitterions o zwitterions. Samakatuwid, ang isang amino acid ay maaaring kumilos bilang isang acid o bilang isang base.

Karamihan sa mga alpha-amino acid ay may natutunaw na mga point na malapit sa 300 ° C. Mas madaling matunaw ang mga ito sa mga polar na kapaligiran, kumpara sa kanilang solubility sa mga non-polar solvents. Karamihan ay medyo natutunaw sa tubig.

Istraktura ng mga protina

Upang tukuyin ang pag-andar ng isang partikular na protina, kinakailangan upang matukoy ang istraktura nito, iyon ay, ang three-dimensional na relasyon na umiiral sa pagitan ng mga atomo na bumubuo sa protina na pinag-uusapan. Para sa mga protina, ang apat na antas ng samahan ng kanilang istraktura ay natutukoy:

Pangunahing istruktura : tumutukoy sa pagkakasunud-sunod ng amino acid na bumubuo sa protina, hindi kasama ang anumang pagbubuo na maaaring kunin ng mga gilid nito.

Pangalawang istraktura : ito ay nabuo ng lokal na spatial na pag-aayos ng mga atleta ng mga balangkas . Muli, ang pagsasama ng mga kadena sa gilid ay hindi isinasaalang-alang.

Ang tersiyaryong istraktura : tumutukoy sa three-dimensional na istraktura ng buong protina. Bagaman mahirap mahirap magtaguyod ng isang malinaw na dibisyon sa pagitan ng tersiyaryo at sekundaryong istraktura, ang mga tinukoy na conformations (tulad ng pagkakaroon ng mga helice, nakatiklop na sheet, at twists) ay ginagamit upang eksklusibo na magtalaga ng pangalawang istruktura.

Ang istraktura ng quaternary : nalalapat sa mga protina na binubuo ng maraming mga subunits. Iyon ay, sa pamamagitan ng dalawa o higit pang mga indibidwal na kadena ng polypeptide. Ang mga yunit na ito ay maaaring makipag-ugnay sa pamamagitan ng mga puwersa ng covalent, o sa pamamagitan ng disulfide bond. Ang spatial na pag-aayos ng mga subunits ay tumutukoy sa istraktura ng quaternary.

-Karbohidrat

Ang mga karbohidrat, karbohidrat o saccharides (mula sa mga ugat na Greek sakcharón, na nangangahulugang asukal) ay ang pinaka-sagana na klase ng mga organikong molekula sa buong mundo ng planeta.

Ang kanilang istraktura ay maaaring ibukod mula sa kanilang pangalan na "carbohydrates", dahil ang mga ito ay mga molekula na may formula (CH ₂ O) _n , kung saan ang n ay higit sa 3.

Ang mga pag-andar ng mga karbohidrat ay iba-iba. Ang isa sa mga pangunahing ay ang uri ng istruktura, lalo na sa mga halaman. Sa kaharian ng halaman, selulusa ang pangunahing materyal na istruktura, na tumutugma sa 80% ng tuyong timbang ng katawan.

Ang isa pang nauugnay na pag-andar ay ang masiglang papel nito. Ang mga polysaccharides, tulad ng starch at glycogen, ay kumakatawan sa mga mahalagang mapagkukunan ng mga tindahan ng nutrisyon

Pag-uuri

Ang mga pangunahing yunit ng karbohidrat ay monosaccharides o simpleng sugars. Ang mga ito ay nagmula sa tuwid na chain aldehydes o ketones at polyhydric alcohols.

Ang mga ito ay naiuri ayon sa kalikasan ng kemikal ng kanilang pangkat na carbonyl sa mga aldoses at ketoses. Ang mga ito ay naiuri din batay sa bilang ng mga carbon.

Ang pangkat ng Monosaccharides ay magkasama upang mabuo ang oligosaccharides, na madalas na matatagpuan sa pakikipag-ugnay sa iba pang mga uri ng mga organikong molekula tulad ng mga protina at lipid. Ang mga ito ay naiuri bilang homopolysaccharides o heteropolysaccharides, depende sa kung binubuo sila ng parehong monosaccharides (ang unang kaso) o naiiba.

Bilang karagdagan, inuri din sila ayon sa likas na katangian ng monosaccharide na bumubuo sa kanila. Ang mga polucer ng glucose ay tinatawag na mga glucans, ang mga gawa sa galactose ay tinatawag na galactans, at iba pa.

Ang mga polysaccharides ay may kakaiba ng bumubuo ng tuwid at branched chain, dahil ang mga glycosidic bond ay maaaring mabuo kasama ang alinman sa mga pangkat ng hydroxyl na matatagpuan sa monosaccharide.

Kung ang isang mas malaking bilang ng mga yunit ng monosaccharide ay nauugnay, nagsasalita kami ng mga polysaccharides.

-Lipid

Ang mga lipid (mula sa Greek lipos, na nangangahulugang taba) ay mga organikong molekula na hindi matutunaw sa tubig at natutunaw sa mga hindi organikong solvent, tulad ng kloroform. Ang mga ito ay bumubuo ng mga taba, langis, bitamina, hormones, at biological membranes.

Pag-uuri

Mga fatty acid : ang mga ito ay mga carboxylic acid na may mga kadena na nabuo ng mga hydrocarbons na malaki ang haba. Physiologically, bihirang makita ang mga ito nang libre, dahil sa karamihan ng mga kaso sila ay tinukoy.

Sa mga hayop at halaman madalas nating makita ang mga ito sa kanilang hindi nabubulok na porma (bumubuo ng dobleng mga bono sa pagitan ng mga carbons), at polyunsaturated (na may dalawa o higit pang dobleng mga bono).

Ang Triacylglycerol : tinatawag ding triglycerides o neutral fats, ito ang bumubuo sa karamihan ng mga taba at langis na naroroon sa mga hayop at halaman. Ang pangunahing pagpapaandar nito ay ang mag-imbak ng enerhiya sa mga hayop. Ang mga ito ay may dalubhasang mga cell para sa imbakan.

Ang mga ito ay naiuri ayon sa pagkakakilanlan at posisyon ng mga residue ng fatty acid. Karaniwan, ang mga langis ng gulay ay likido sa temperatura ng silid at mas mayaman sa mga natitirang mga fatty acid na may doble at triple bond sa pagitan ng kanilang mga karbohidrat.

Sa kabaligtaran, ang mga taba ng hayop ay solid sa temperatura ng silid at mababa ang bilang ng mga hindi nabubuong mga carbons.

Glycerophospholipids : na kilala rin bilang phosphoglycerides, sila ang pangunahing sangkap ng lipid membranes.

Ang Glycerophospholipids ay may "buntot" na may mga katangian ng apolar o hydrophobic, at isang polar o hydrophilic "ulo." Ang mga istrukturang ito ay pinagsama sa isang bilayer, na may mga tainga na tumuturo sa loob, upang mabuo ang mga lamad. Sa mga ito, ang isang serye ng mga protina ay naka-embed.

Sphingolipids : ang mga ito ay lipid na matatagpuan sa napakababang halaga. Ang mga ito ay bahagi rin ng mga lamad at nagmula sa sphingosine, dihydrosphingosine at kanilang homologues.

Cholesterol : sa mga hayop ito ay isang pangunahing sangkap ng mga lamad, na binabago ang kanilang mga katangian, tulad ng kanilang pagkalikido. Matatagpuan din ito sa mga lamad ng mga organel ng cell. Ito ay isang mahalagang hudyat ng mga hormone ng steroid, na nauugnay sa pag-unlad ng sekswal.

-Nukulang mga asido

Ang mga nuklear acid ay DNA at ang iba't ibang uri ng RNA na umiiral. Ang DNA ay may pananagutan sa pag-iimbak ng lahat ng impormasyon ng genetic, na nagbibigay-daan sa pag-unlad, paglaki at pagpapanatili ng mga buhay na organismo.

Ang bahagi ng RNA, ay nakikilahok sa pagpasa ng impormasyong genetic na naka-encode sa DNA sa mga molekula ng protina. Classical, tatlong uri ng RNA ay nakikilala: messenger, transfer at ribosomal. Gayunpaman, mayroong isang bilang ng mga maliliit na RNA na nagtataglay ng mga pag-andar ng regulasyon.

Mga bloke ng gusali: mga nucleotide

Ang mga bloke ng gusali ng mga nucleic acid, DNA at RNA, ay mga nucleotides. Chemical, ang mga ito ay mga phosphate esters ng pentoses, kung saan ang isang nitrogenous base ay nakadikit sa unang carbon. Maaari naming makilala sa pagitan ng ribonucleotides at deoxyribonucleotides.

Ang mga molekulang ito ay flat, mabango, at heterocyclic. Kapag wala ang pangkat na pospeyt, ang nucleotide ay pinalitan ng pangalan ng nucleoside.

Bilang karagdagan sa kanilang papel bilang monomer sa mga nucleic acid, ang mga molekula na ito ay biologically ubiquitous at nakikilahok sa isang makabuluhang bilang ng mga proseso.

Ang Nucleoside triphosphates ay mga produkto na mayaman sa enerhiya, tulad ng ATP at ginagamit bilang enerhiya na pera ng mga cellular reaksyon. Ang mga ito ay isang mahalagang sangkap ng coenzymes NAD ⁺ , NADP ⁺ , FMN, FAD at coenzyme A. Sa wakas, sila ay mga elemento ng regulasyon ng iba't ibang mga metabolic pathway.

Mga halimbawa

Maraming mga halimbawa ng mga organikong molekula. Ang pinakatanyag at pinag-aralan ng mga biochemists ay tatalakayin sa ibaba:

Hemoglobin

Ang hemoglobin, ang pulang pigment sa dugo, ay isa sa mga klasikong halimbawa ng mga protina. Salamat sa malawak na pagsasabog at madaling paghihiwalay, ito ay isang protina na pinag-aralan mula pa noong unang panahon.

Ito ay isang protina na binubuo ng apat na mga subunits, na kung bakit ito ay bumagsak sa ilalim ng pag-uuri ng tetrameric, na may dalawang alpha at dalawang mga yunit ng beta. Ang mga subog ng hemoglobin ay nauugnay sa isang maliit na protina na responsable para sa pagtaas ng oxygen sa kalamnan: myoglobin.

Ang pangkat ng heme ay isang hinango ng porphyrin. Kinikilala nito ang hemoglobin at ang parehong pangkat na natagpuan sa mga cytochromes. Ang pangkat na heme ay may pananagutan sa katangian ng pulang kulay ng dugo at ang pisikal na rehiyon kung saan ang bawat globin monomer ay nagbubuklod ng oxygen.

Ang pangunahing pag-andar ng protina na ito ay ang transportasyon ng oxygen mula sa organ na responsable para sa palitan ng gas - tawagan itong mga baga, gills o balat - sa mga capillary, na gagamitin sa paghinga.

Cellulose

Ang Cellulose ay isang guhit na polimer na binubuo ng mga sub-glucose ng D-glucose, na naka-link sa pamamagitan ng beta 1,4 type bond. Tulad ng karamihan sa mga polysaccharides, wala silang limitadong maximum na sukat. Gayunpaman, sa average na mayroon silang halos 15,000 residue ng glucose.

Ito ang sangkap ng mga pader ng cell ng mga halaman. Salamat sa selulusa, ang mga ito ay mahigpit at pinapayagan na makatiis sa osmotic stress. Katulad nito, sa mas malalaking halaman, tulad ng mga puno, cellulose ay nagbibigay ng suporta at katatagan.

Bagaman higit sa lahat na nauugnay sa mga gulay, ang ilang mga hayop na tinatawag na tunika ay may selula sa kanilang istraktura.

Tinatayang ang isang average ng 10 ¹⁵ kilograms ng selulusa ay synthesized - at pinapabagsak - bawat taon.

Mga lamad sa biyolohikal

Ang mga biological na lamad ay pangunahing binubuo ng dalawang biomolecules, lipids at protina. Ang spatial na pagbuo ng mga lipid ay nasa anyo ng isang bilayer, na may mga buntot na hydrophobic na tumuturo sa loob, at ang mga ulo ng hydrophilic na tumuturo sa labas.

Ang lamad ay isang dynamic na nilalang at ang mga sangkap nito ay nakakaranas ng madalas na paggalaw.

Mga Sanggunian

1. Aracil, CB, Rodríguez, MP, Magraner, JP, & Pérez, RS (2011). Mga pundasyon ng biochemistry. Unibersidad ng Valencia.
2. Battaner Arias, E. (2014). Compendium ng enzymology. Salamanca University Editions.
3. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biochemistry. Baligtad ko.
4. Devlin, TM (2004). Biochemistry: aklat-aralin na may mga klinikal na aplikasyon. Baligtad ko.
5. Díaz, AP, & Pena, A. (1988). Biochemistry. Ang editorial Limusa.
6. Macarulla, JM, & Goñi, FM (1994). Human biochemistry: pangunahing kurso. Baligtad ko.
7. Müller - Esterl, W. (2008). Biochemistry. Mga pundasyon para sa agham ng gamot at buhay. Baligtad ko.
8. Teijón, JM (2006). Mga pundasyon ng istrukturang biochemistry. Editorial Tébar.