Đặc điểm sinh học vô cơ, chức năng, phân loại và ví dụ



các phân tử sinh học vô cơ chúng tạo thành một nhóm rộng các cấu hình phân tử có trong cơ thể sống. Theo định nghĩa, cấu trúc cơ bản của các phân tử vô cơ không bao gồm bộ xương carbon hoặc các nguyên tử carbon liên kết.

Tuy nhiên, điều này không có nghĩa là các hợp chất vô cơ phải hoàn toàn không có carbon để được đưa vào danh mục tuyệt vời này, mà carbon không phải là nguyên tử chính và phong phú nhất của phân tử. Các hợp chất vô cơ là một phần của sinh vật chủ yếu là nước và một loạt các khoáng chất rắn hoặc dung dịch.

Nước - phân tử sinh học vô cơ dồi dào nhất trong sinh vật - có một loạt các đặc điểm làm cho nó trở thành một yếu tố thiết yếu cho sự sống, như nhiệt độ sôi cao, hằng số điện môi cao, khả năng làm giảm sự thay đổi nhiệt độ và pH những người khác.

Các ion và khí, mặt khác, bị hạn chế ở các chức năng rất đặc biệt trong các sinh vật hữu cơ, như xung động thần kinh, đông máu, điều hòa thẩm thấu, trong số những người khác. Ngoài ra, chúng là đồng yếu tố quan trọng của một số enzyme.

Chỉ số

  • 1 Đặc điểm
  • 2 Phân loại và chức năng
    • 2.1 - Nước
    • 2.2 -Gase
    • 2.3 -Tôi
  • 3 Sự khác nhau giữa các phân tử sinh học hữu cơ và vô cơ
    • 3.1 Sử dụng thuật ngữ hữu cơ và vô cơ trong cuộc sống hàng ngày
  • 4 tài liệu tham khảo

Tính năng

Đặc điểm nổi bật của các phân tử vô cơ được tìm thấy trong vật chất sống là không có liên kết carbon-hydro.

Các phân tử sinh học này tương đối nhỏ và bao gồm nước, khí và một loạt các anion và cation tham gia tích cực vào quá trình trao đổi chất.

Phân loại và chức năng

Các phân tử vô cơ có liên quan nhất trong vật chất sống là, không nghi ngờ gì, nước. Ngoài ra, các thành phần vô cơ khác có mặt và được phân loại thành khí, anion và cation.

Trong khí chúng ta có oxy, carbon dioxide và nitơ. Trong anion là clorua, phốt phát, cacbonat, trong số những người khác. Và trong các cation là natri, kali, amoni, canxi, magiê và các ion dương khác.

Tiếp theo, chúng tôi sẽ mô tả từng nhóm này, với các đặc điểm nổi bật nhất và chức năng của chúng trong các sinh vật sống.

-Nước

Nước là thành phần vô cơ phong phú nhất trong sinh vật. Nó được biết đến rộng rãi rằng cuộc sống phát triển trong một môi trường nước. Mặc dù có những sinh vật không sống trong cơ thể nước, môi trường bên trong của những cá thể này chủ yếu là nước. Sinh vật sống được tạo thành từ 60% đến 90% nước.

Thành phần của nước trong cùng một sinh vật có thể khác nhau, tùy thuộc vào loại tế bào được nghiên cứu. Ví dụ, một tế bào trong xương trung bình có 20% nước, trong khi một tế bào não có thể dễ dàng đạt tới 85%.

Nước rất quan trọng vì phần lớn các phản ứng sinh hóa tạo nên sự trao đổi chất của các cá nhân diễn ra trong môi trường nước.

Ví dụ, quá trình quang hợp bắt đầu bằng sự phá vỡ các thành phần nước do tác động của năng lượng ánh sáng. Hô hấp tế bào dẫn đến việc sản xuất nước bằng cách tách các phân tử glucose để đạt được chiết xuất năng lượng.

Các tuyến chuyển hóa khác ít được biết đến cũng liên quan đến việc sản xuất nước. Sự tổng hợp axit amin có nước là một sản phẩm.

Tính chất của nước

Nước có một loạt các đặc điểm làm cho nó trở thành một yếu tố không thể thay thế trên hành tinh trái đất, cho phép sự kiện tuyệt vời của sự sống. Trong số các tài sản này, chúng tôi có:

Nước làm dung môi: Về mặt cấu trúc, nước được hình thành với hai nguyên tử hydro gắn với một nguyên tử oxy, chia sẻ các electron của chúng thông qua liên kết cộng hóa trị có cực. Do đó, phân tử này có các đầu tích điện, một dương và một âm.

Nhờ hình dạng này, chất được gọi là cực. Theo cách này, nước có thể hòa tan các chất có cùng xu hướng phân cực, vì các phần dương thu hút các tiêu cực của phân tử bị hòa tan và ngược lại. Các phân tử mà nước quản lý để hòa tan được gọi là hydrophilic.

Hãy nhớ lại rằng trong hóa học, chúng ta có quy tắc "cùng hòa tan như nhau". Điều này có nghĩa là các chất phân cực chỉ hòa tan trong các chất khác cũng là cực.

Ví dụ, các hợp chất ion, chẳng hạn như carbohydrate và clorua, axit amin, khí và các hợp chất khác có nhóm hydroxyl, dễ dàng hòa tan trong nước.

Hằng số điện môi: Hằng số điện môi cao của chất lỏng quan trọng cũng là một yếu tố góp phần hòa tan muối vô cơ trong vú của nó. Hằng số điện môi là hệ số mà hai điện tích trái dấu được tách ra khỏi chân không.

Nhiệt dung riêng của nước: đệm những thay đổi dữ dội của nhiệt độ là một đặc tính không thể thiếu cho sự phát triển của cuộc sống. Nhờ nhiệt độ riêng cao của nước, nhiệt độ thay đổi ổn định, tạo môi trường phù hợp cho cuộc sống..

Nhiệt dung riêng cao có nghĩa là một tế bào có thể nhận được lượng nhiệt đáng kể và nhiệt độ không tăng đáng kể.

Sự gắn kết: Sự gắn kết là một tính chất khác ngăn chặn sự thay đổi đột ngột của nhiệt độ. Nhờ các điện tích trái dấu của các phân tử nước, chúng thu hút lẫn nhau, tạo ra cái gọi là sự gắn kết.

Sự gắn kết cho phép nhiệt độ của vật chất sống không tăng quá nhiều. Năng lượng calo phá vỡ liên kết hydro giữa các phân tử, thay vì tăng tốc các phân tử riêng lẻ.

Kiểm soát PH: Ngoài việc điều chỉnh và duy trì nhiệt độ không đổi, nước có thể làm tương tự với độ pH. Có một số phản ứng trao đổi chất nhất định đòi hỏi độ pH cụ thể để chúng có thể được thực hiện. Theo cách tương tự, các enzyme cũng đòi hỏi độ pH cụ thể để hoạt động với hiệu quả tối đa.

Sự điều hòa pH xảy ra nhờ các nhóm hydroxyl (-OH) được sử dụng cùng với các ion hydro (H+). Thứ nhất liên quan đến sự hình thành môi trường kiềm, trong khi thứ hai góp phần vào sự hình thành môi trường axit.

Điểm sôi: Điểm sôi của nước là 100 ° C. Đặc tính này cho phép nước tồn tại ở trạng thái lỏng ở dải nhiệt độ rộng, từ 0 ° C đến 100 ° C.

Điểm sôi cao được giải thích bởi khả năng hình thành bốn liên kết hydro trên mỗi phân tử nước. Đặc tính này cũng giải thích các điểm nóng chảy cao và nhiệt hóa hơi, nếu chúng ta so sánh chúng với các hydrua khác, chẳng hạn như NH3, HF hoặc H2S.

Điều này cho phép sự tồn tại của một số sinh vật cực đoan. Ví dụ, có những sinh vật phát triển gần 0 ° C và được gọi là psychrofílos. Theo cách tương tự, thermophilics phát triển gần 70 hoặc 80 ° C.

Sự thay đổi của mật độ: mật độ của nước thay đổi theo một cách rất riêng khi thay đổi nhiệt độ môi trường. Băng thể hiện một mạng lưới tinh thể mở, trái ngược với nước ở trạng thái lỏng thể hiện một tổ chức phân tử ngẫu nhiên hơn, chặt chẽ hơn và dày đặc hơn.

Đặc tính này cho phép băng trôi nổi trong nước, hoạt động như một chất cách điện hạn và cho phép sự ổn định của các khối đại dương lớn.

Nếu không phải như vậy, băng sẽ chìm sâu dưới đáy biển và cuộc sống, như chúng ta biết, sẽ là một sự kiện cực kỳ khó xảy ra, làm thế nào sự sống có thể phát sinh trong những khối băng lớn?

Vai trò sinh thái của nước

Để kết thúc với chủ đề về nước, cần phải đề cập rằng chất lỏng quan trọng không chỉ có vai trò liên quan bên trong sinh vật, mà còn định hình môi trường nơi chúng sống.

Đại dương là hồ chứa nước lớn nhất trên Trái đất, chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, ủng hộ các quá trình bay hơi. Một lượng lớn nước đang trong một chu kỳ bốc hơi và kết tủa nước liên tục, tạo ra cái gọi là chu trình nước.

-Khí

Nếu chúng ta so sánh các chức năng mở rộng của nước trong các hệ thống sinh học, vai trò của phần còn lại của các phân tử vô cơ chỉ bị giới hạn ở các vai trò rất cụ thể.

Nói chung, các khí đi qua các tế bào trong pha loãng nước. Đôi khi chúng được sử dụng làm chất nền cho các phản ứng hóa học, và trong các trường hợp khác, chúng là chất thải của quá trình trao đổi chất. Liên quan nhất là oxy, carbon dioxide và nitơ.

Oxy là chất nhận điện tử cuối cùng trong chuỗi vận chuyển của sinh vật có hô hấp hiếu khí. Ngoài ra, carbon dioxide là một sản phẩm thải ở động vật và là chất nền cho thực vật (cho các quá trình quang hợp).

-Các ion

Giống như các chất khí, vai trò của các ion trong các sinh vật sống dường như bị hạn chế trong các sự kiện rất cụ thể, nhưng cần thiết cho hoạt động đúng đắn của một cá nhân. Chúng được phân loại tùy thuộc vào điện tích của chúng trong các anion, các ion có điện tích âm và các cation, các ion có điện tích dương.

Một số trong số này chỉ được yêu cầu với số lượng rất nhỏ, chẳng hạn như các thành phần kim loại của enzyme. Những thứ khác là cần thiết với số lượng cao hơn, chẳng hạn như natri clorua, kali, magiê, sắt, iốt, trong số những người khác.

Cơ thể con người liên tục mất các khoáng chất này, qua nước tiểu, phân và mồ hôi. Các thành phần này phải được nhập lại vào hệ thống thông qua thực phẩm, chủ yếu là trái cây, rau và thịt.

Chức năng ion

Đồng yếu tố: các ion có thể đóng vai trò là đồng yếu tố của các phản ứng hóa học. Các ion clo tham gia vào quá trình thủy phân tinh bột bởi các amylase. Kali và magiê là các ion không thể thiếu cho hoạt động của các enzyme rất quan trọng trong quá trình trao đổi chất.

Bảo trì thẩm thấu: Một chức năng quan trọng khác là duy trì các điều kiện thẩm thấu tối ưu để phát triển các quá trình sinh học.

Lượng chất chuyển hóa hòa tan phải được điều hòa một cách đặc biệt, bởi vì nếu hệ thống này bị hỏng, tế bào có thể phát nổ hoặc có thể mất một lượng nước đáng kể.

Ở người, ví dụ, natri và clo là những yếu tố quan trọng góp phần duy trì sự cân bằng thẩm thấu. Những ion tương tự cũng ủng hộ cân bằng axit.

Tiềm năng màng: ở động vật, các ion tích cực tham gia vào việc tạo ra tiềm năng màng trong màng tế bào kích thích.

Các tính chất điện của màng ảnh hưởng đến các sự kiện quan trọng, chẳng hạn như khả năng của các tế bào thần kinh để truyền thông tin.

Trong những trường hợp này, màng hoạt động tương tự như một tụ điện, trong đó các điện tích được tích lũy và lưu trữ nhờ vào sự tương tác tĩnh điện giữa các cation và anion ở cả hai phía của màng.

Sự phân bố không đối xứng của các ion trong dung dịch ở mỗi bên của màng dẫn đến điện thế - tùy thuộc vào tính thấm của màng đối với các ion hiện diện. Độ lớn của điện thế có thể được tính bằng cách tuân theo phương trình Nernst hoặc phương trình Goldman.

Kết cấu: một số ion thực hiện chức năng cấu trúc. Ví dụ, hydroxyapatite tạo điều kiện cho cấu trúc vi tinh thể của xương. Canxi và phốt pho, mặt khác, là một yếu tố cần thiết cho sự hình thành xương và răng.

Các chức năng khác: cuối cùng, các ion tham gia vào các chức năng không đồng nhất như đông máu (bởi các ion canxi), tầm nhìn và sự co rút của cơ bắp.

Sự khác biệt giữa các phân tử sinh học hữu cơ và vô cơ

Khoảng 99% thành phần của sinh vật chỉ bao gồm bốn nguyên tử: hydro, oxy, carbon và nitơ. Các nguyên tử này hoạt động như các mảnh hoặc khối, có thể được sắp xếp trong một loạt các cấu hình ba chiều, tạo thành các phân tử cho phép sự sống.

Trong khi các hợp chất vô cơ có xu hướng nhỏ, đơn giản và không đa dạng, các hợp chất hữu cơ có xu hướng đáng chú ý và đa dạng hơn.

Thêm vào đó, độ phức tạp của các phân tử sinh học hữu cơ tăng lên, ngoài bộ xương carbon, chúng còn có các nhóm chức năng xác định các đặc tính hóa học.

Tuy nhiên, cả hai đều cần thiết như nhau cho sự phát triển tối ưu của chúng sinh.

Sử dụng các thuật ngữ hữu cơ và vô cơ trong cuộc sống hàng ngày

Bây giờ chúng tôi mô tả sự khác biệt giữa cả hai loại phân tử sinh học, cần phải làm rõ rằng chúng tôi sử dụng các thuật ngữ này một cách mơ hồ và không chính xác trong cuộc sống hàng ngày.

Khi chúng ta chỉ định trái cây và rau quả là "hữu cơ" - rất phổ biến hiện nay - điều đó không có nghĩa là phần còn lại của sản phẩm là "vô cơ". Do cấu trúc của các nguyên tố ăn được này là bộ xương carbon, nên định nghĩa về hữu cơ được coi là dư thừa.

Trên thực tế, thuật ngữ hữu cơ phát sinh từ khả năng tổng hợp các hợp chất nói trên.

Tài liệu tham khảo

  1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2003). Sinh học: Sự sống trên trái đất. Giáo dục Pearson.
  2. Aracil, C. B., Rodriguez, M. P., Magraner, J. P., & Perez, R. S. (2011). Nguyên tắc cơ bản của hóa sinh. Đại học Valencia.
  3. Battaner Arias, E. (2014). Enzymology tóm tắt. Phiên bản Đại học Salamanca.
  4. Berg, J. M., Stasher, L., & Tymoczko, J. L. (2007). Hóa sinh. Tôi đã đảo ngược.
  5. Devlin, T. M. (2004). Hóa sinh: sách giáo khoa với các ứng dụng lâm sàng. Tôi đã đảo ngược.
  6. Diaz, A. P., & Pena, A. (1988). Hóa sinh. Biên tập Limusa.
  7. Macarulla, J. M., & Goñi, F. M. (1994). Sinh hóa người: khóa học cơ bản. Tôi đã đảo ngược.
  8. Macarulla, J. M., & Goñi, F. M. (1993). Biomolecules: bài học về sinh hóa cấu trúc. Tôi đã đảo ngược.
  9. Müller-Esterl, W. (2008). Hóa sinh Nguyên tắc cơ bản cho y học và khoa học đời sống. Tôi đã đảo ngược.
  10. Teijón, J. M. (2006). Nguyên tắc cơ bản của hóa sinh cấu trúc. Biên tập Tébar.
  11. Monge-Nájera, J. (2002). Sinh học đại cương. KIẾM.