SZERVETLEN BIOMOLEKULÁK: JELLEMZŐK, FUNKCIÓK, TÍPUSOK - BIOLÓGIA - 2025

A szervetlen biomolekulák az élőlényekben jelen lévő molekuláris konfigurációk nagy csoportja. A definíció szerint a szervetlen molekulák alapszerkezete nem áll szénvázból vagy kötött szénatomokból.

Ez azonban nem azt jelenti, hogy a szervetlen vegyületeknek teljesen szénmentesnek kell lenniük ahhoz, hogy ebbe a nagy kategóriába lehessen sorolni, hanem hogy a szénnek nem szabad lennie a molekulában a legfõbb és legszélesebb körû atomnak. Az élő lények részét képező szervetlen vegyületek elsősorban víz és egy sor szilárd vagy oldatos ásvány.

Forrás: I, Splette

A víznek - a szervezetekben a legszélesebb szervetlen biomolekulának - számos olyan tulajdonsággal rendelkezik, amelyek alapvető fontosságú elemet tesznek az élet szempontjából, mint például a magas forráspont, a magas dielektromos állandó, a hőmérsékleti és pH változások pufferolására alkalmas képesség mások.

Az ionok és a gázok viszont a szerves lények nagyon specifikus funkcióira korlátozódnak, mint például az idegi impulzus, a véralvadás, az ozmotikus szabályozás. Ezen kívül bizonyos enzimek fontos kofaktorai.

jellemzők

Az élő anyagban található szervetlen molekulák megkülönböztető tulajdonsága a szén-hidrogén kötések hiánya.

Ezek a biomolekulák viszonylag kicsik és tartalmaznak vizet, gázokat és számos aniont és kationt, amelyek aktívan részt vesznek az anyagcserében.

Besorolás és funkciók

Az élő anyagokban a legfontosabb szervetlen molekula kétségkívül a víz. Ezen túlmenően más szervetlen komponensek is vannak jelen, amelyeket gázoknak, anionoknak és kationoknak osztályoznak.

A gázokban oxigén, szén-dioxid és nitrogén van. Az anionokban többek között kloridok, foszfátok, karbonátok vannak. És a kationokban nátrium, kálium, ammónium, kalcium, magnézium és más pozitív ionok vannak.

Az alábbiakban leírjuk ezeket a csoportokat, kiemelkedő tulajdonságaikkal és az élőlényekben betöltött funkciójukkal.

-Víz

A víz a legelterjedtebb szervetlen alkotóelem az élőlényekben. Közismert, hogy az élet egy vizes környezetben alakul ki. Bár vannak olyan szervezetek, amelyek nem élnek a víztestben, ezen egyének belső környezete többnyire hidrikus. Az élő dolgok 60–90% vízből állnak.

A víz összetétele ugyanabban a szervezetben változhat, a vizsgált sejt típusától függően. Például egy csont sejtjei átlagosan 20% vizet tartalmaznak, míg az agysejt könnyen elérheti a 85% -ot.

A víz annyira fontos, mert az egyének anyagcseréjét alkotó biokémiai reakciók túlnyomó része vizes környezetben zajlik.

Például a fotoszintézis azzal kezdődik, hogy a víz alkotóelemei lebomlanak a fényenergia hatására. A sejtes légzés eredményeként víz képződik, mivel hasítja a glükózmolekulákat az energiakivonáshoz.

Más kevésbé ismert anyagcsere útvonalak a víz előállítását is magukban foglalják. Az aminosavak szintézisét víz végzi.

A víz tulajdonságai

A víznek számos olyan tulajdonsága van, amely pótolhatatlan elemré teszi a Föld bolygón, lehetővé téve az élet csodálatos eseményét. Ezen tulajdonságok között:

Víz oldószerként: szerkezetileg a víz két hidrogénatomból áll, amelyek egy oxigénatomhoz kapcsolódnak, és elektronjaikat poláris kovalens kötéssel osztják meg. Így ennek a molekulanak töltött végei vannak, egy pozitív és egy negatív.

Ennek az alakításnak köszönhetően az anyagot polárisnak nevezik. Ilyen módon a víz oldhatja az azonos poláris hajlamú anyagokat, mivel a pozitív részek feloldják a molekula negatív részeit, és fordítva. A vízben feloldódó molekulákat hidrofilnek nevezzük.

Ne feledje, hogy a kémiában van a szabályunk, hogy "ugyanaz oldja ugyanazt". Ez azt jelenti, hogy a poláris anyagok kizárólag más, poláros anyagokban oldódnak.

Például az ionos vegyületek, például a szénhidrátok és kloridok, az aminosavak, a gázok és a hidroxilcsoportokkal rendelkező egyéb vegyületek könnyen oldódhatnak vízben.

Dielektromos állandó : a létfontosságú folyadék magas dielektromos állandója szintén olyan tényező, amely hozzájárul a benne lévő szervetlen sók feloldásához. A dielektromos állandó az a tényező, amellyel az ellentétes jel két töltése elválik a vákuum szempontjából.

A víz sajátos hője: az erőteljes hőmérsékleti változások tompítása alapvető jellemzője az élet fejlődésének. A magas fajlagos vízhőnek köszönhetően a hőmérséklet-változások stabilizálódnak, megteremtve az élet számára megfelelő környezetet.

A magas fajlagos hő azt jelenti, hogy a cella jelentős mennyiségű hőt képes felvenni, és a cella hőmérséklete nem növekszik jelentősen.

Kohézió: A kohézió egy másik tulajdonság, amely megakadályozza a hirtelen hőmérsékleti változásokat. A vízmolekulák ellentétes töltéseinek köszönhetően vonzzák egymást, és létrehozzák az úgynevezett kohéziót.

A kohézió lehetővé teszi, hogy az élő anyag hőmérséklete ne emelkedjen túl sokat. A hőenergia megszakítja a molekulák közötti hidrogénkötéseket, ahelyett, hogy felgyorsítaná az egyes molekulákat.

PH-szabályozás: A hőmérséklet szabályozásán és állandó tartásán túl a víz ugyanazt a pH-t képes végrehajtani. Vannak bizonyos anyagcsere-reakciók, amelyek végrehajtásához speciális pH szükséges. Ugyanígy, az enzimeknek is specifikus pH-értéket kell megkövetelniük a maximális hatékonyság érdekében.

A pH szabályozása a hidrogénionokkal (H ⁺) együtt alkalmazott hidroxilcsoportoknak (-OH) köszönhető. Az előbbi egy lúgos közeg képződéséhez kapcsolódik, míg az utóbbi hozzájárul a savas közeg kialakulásához.

Forráspont: a víz forráspontja 100 ° C. Ez a tulajdonság lehetővé teszi, hogy a víz folyékony állapotban légy széles hőmérsékleti tartományban, 0 ° C és 100 ° C között.

A magas forráspontot azzal magyarázza, hogy négy hidrogénkötést képezhet minden vízmolekula számára. Ez a jellemző is magyarázza a magas olvadáspontú és a párolgási hőt, ha összehasonlítjuk őket más hidridekkel, így például NH ₃, HF vagy H ₂ S.

Ez lehetővé teszi néhány extrémofil organizmus létezését. Például vannak olyan szervezetek, amelyek 0 ° C közelében fejlődnek ki és pszichofilek. Ugyanígy, a termofil is kialakul 70 vagy 80 ° C körül.

Sűrűségváltozás: A víz sűrűsége nagyon különféleképpen változik, amikor a környezeti hőmérséklet változik. A jég nyitott kristályrácsot képvisel, szemben a folyékony vízben véletlenszerűbb, szigorúbb és sűrűbb molekuláris szervezettel.

Ez a tulajdonság lehetővé teszi, hogy a jég a vízen úszjon, hőszigetelőjeként működjön, és lehetővé teszi a nagy óceáni tömeg stabilitását.

Ha nem így lenne, a jég elsüllyedne a tenger mélyére, és az élet - amint tudjuk - egy rendkívül valószínűtlen esemény lenne, hogyan lehet az élet nagy jégtömegben?

A víz ökológiai szerepe

A víz kérdésével be kell fejezni, hogy a létfontosságú folyadéknak nemcsak releváns szerepe van az élőlényekben, hanem a környezetét is alakítja, ahol élnek.

Az óceán a legnagyobb víztartály a Földön, amelyet a hőmérsékletek befolyásolnak, elősegítve a párolgási folyamatokat. A hatalmas mennyiségű víz állandó párolgási és csapadékciklusban van, ami a vízciklusnak nevezik.

-Gáz

Ha összehasonlítjuk a víz kiterjedt funkcióit a biológiai rendszerekben, akkor a szervetlen molekulák többi része csak a nagyon specifikus szerepekre korlátozódik.

Általában a gázok vizes hígításban haladnak a cellákon. Néha szubsztrátként használják a kémiai reakciókhoz, más esetekben pedig a metabolikus út hulladékai. A legfontosabbak az oxigén, a szén-dioxid és a nitrogén.

Az oxigén a végső elektronakceptor az aerob úton lélegző organizmusok szállító láncaiban. A szén-dioxid hulladéktermék az állatokban és növények szubsztrátja (fotoszintézis folyamatokhoz).

ionok

A gázokhoz hasonlóan az ionok szerepe az élő szervezetekben nagyon különleges eseményekre korlátozódik, ám elengedhetetlen az egyén megfelelő működéséhez. Töltésüktől függően anionokba, negatív töltésű ionokba és kationokba, pozitív töltésű ionokba sorolhatók.

Ezek közül néhányra csak nagyon kis mennyiségben van szükség, például az enzimek fémkomponenseire. Másokra, többek között, nátrium-kloridra, káliumra, magnéziumra, vasra, jódra van szükség nagyobb mennyiségben.

Az emberi test folyamatosan veszíti ezeket az ásványi anyagokat a vizelet, széklet és izzadság révén. Ezeket az összetevőket élelmiszerek, elsősorban gyümölcsök, zöldségek és húsok útján kell újra bevinni a rendszerbe.

Ion funkciók

Kofaktorok: Az ionok a kémiai reakciók kofaktoraiként viselkedhetnek. A klór-ion részt vesz a keményítő amilázok hidrolízisében. A kálium és a magnézium elengedhetetlen ionok az enzimek működéséhez, amelyek nagyon fontosak az anyagcserében.

Az ozmolaritás fenntartása: A biológiai folyamatok kialakulásának optimális ozmotikus körülményeinek fenntartása szempontjából nagy jelentőségű egy másik funkció.

Az oldott metabolitok mennyiségét kivételesen kell szabályozni, mivel ha ez a rendszer meghibásodik, a sejt felrobbanhat, vagy jelentős mennyiségű vizet veszíthet.

Emberekben például a nátrium és a klór fontos elemek, amelyek hozzájárulnak az ozmotikus egyensúly fenntartásához. Ugyanezek az ionok szintén elősegítik a sav-bázis egyensúlyt.

Membránpotenciál: állatokban az ionok aktívan részt vesznek a membránpotenciál kialakításában az ingerlékeny sejtek membránjában.

A membránok elektromos tulajdonságai befolyásolják a kritikus eseményeket, mint például az idegsejtek információátviteli képességét.

Ezekben az esetekben a membrán analóg módon működik egy elektromos kondenzátorral, ahol a töltések felhalmozódnak és tárolódnak a membrán mindkét oldalán lévő kationok és anionok közötti elektrosztatikus kölcsönhatásoknak köszönhetően.

Az oldatokban levő ionok aszimmetrikus eloszlása ​​a membrán mindkét oldalán elektromos potenciálvá alakul - attól függően, hogy a membrán a jelenlévő ionokkal szemben áteresztő-e. A potenciál nagyságát a Nernst vagy a Goldman egyenlet követésével lehet kiszámítani.

Strukturális: egyes ionok strukturális funkciókat hajtanak végre. Például a hidroxiapatit kondicionálja a csontok kristályos mikroszerkezetét. Eközben a kalcium és a foszfor a csontok és a fogak kialakulásához szükséges elem.

Egyéb funkciók: végül az ionok olyan heterogén funkciókban vesznek részt, mint a véralvadás (kalciumionok által), látás és izom-összehúzódások.

A szerves és szervetlen biomolekulák közötti különbségek

Az élőlények összetételének körülbelül 99% -a csak négy atomot tartalmaz: hidrogén, oxigén, szén és nitrogén. Ezek az atomok darabokként vagy blokkokként funkcionálnak, amelyek háromdimenziós konfigurációk széles tartományában elrendezhetők, és így képesek az élet lehetővé tevő molekulákra.

Míg a szervetlen vegyületek általában kicsik, egyszerűek és nem nagyon változatosak, a szerves vegyületek inkább figyelemre méltók és változatosak.

Ezen túlmenően növekszik a szerves biomolekulák bonyolultsága, mivel a szénvázon kívül funkcionális csoportokkal is rendelkeznek, amelyek meghatározzák a kémiai tulajdonságokat.

Azonban mindkettő ugyanolyan szükséges az élőlények optimális fejlődéséhez.

A szerves és szervetlen kifejezések használata a mindennapi életben

Most, amikor leírjuk a különbséget a kétféle biomolekula között, meg kell tisztázni, hogy ezeket a kifejezéseket homályosan és pontatlanul használjuk a mindennapi életben.

Amikor a gyümölcsöt és zöldséget "organikusnak" nevezzük - ami manapság nagyon népszerű -, ez nem jelenti azt, hogy a többi termék "szervetlen". Mivel ezeknek az ehető elemeknek a szerkezete szénváz, az organikus meghatározás feleslegesnek tekinthető.

A szerves kifejezés valójában az organizmusok azon képességéből fakad, hogy ezeket a vegyületeket szintetizálják.

Irodalom

1. Audesirk, T., Audesirk, G. és Byers, BE (2003). Biológia: Élet a földön. Pearson oktatás.
2. Aracil, CB, Rodríguez, MP, Magraner, JP, és Pérez, RS (2011). A biokémia alapjai. Valencia Egyetem.
3. Battaner Arias, E. (2014). Az enzimológia összefoglalása. Salamanca University Editions.
4. Berg, JM, Stryer, L. és Tymoczko, JL (2007). Biokémia. Megfordítottam.
5. Devlin, TM (2004). Biokémia: tankönyv klinikai alkalmazásokkal. Megfordítottam.
6. Díaz, AP és Pena, A. (1988). Biokémia. Szerkesztői Limusa.
7. Macarulla, JM, & Goñi, FM (1994). Humán biokémia: alaptanfolyam. Megfordítottam.
8. Macarulla, JM, & Goñi, FM (1993). Biomolekulák: a strukturális biokémiai órák. Megfordítottam.
9. Müller - Esterl, W. (2008). Biokémia. Az orvostudomány és az élettudomány alapjai. Megfordítottam.
10. Teijón, JM (2006). A strukturális biokémia alapjai. Szerkesztõ Tébar.
11. Monge-Nájera, J. (2002). Általános biológia. EUNED.