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



các phân tử sinh học hữu cơ Chúng được tìm thấy trong tất cả các sinh vật sống và được đặc trưng bởi có cấu trúc dựa trên nguyên tử carbon. Nếu chúng ta so sánh chúng với các phân tử vô cơ, các phân tử hữu cơ phức tạp hơn nhiều về cấu trúc của chúng. Ngoài ra, chúng đa dạng hơn nhiều.

Chúng được phân loại là protein, carbohydrate, lipid và axit nucleic. Chức năng của nó vô cùng đa dạng. Protein tham gia như các yếu tố cấu trúc, chức năng và xúc tác. Carbonhydrate cũng có chức năng cấu trúc và là nguồn năng lượng chính cho sinh vật hữu cơ.

Lipid là thành phần quan trọng của màng sinh học và các chất khác, chẳng hạn như hormone. Họ cũng làm việc như các yếu tố lưu trữ năng lượng. Cuối cùng, axit nucleic - DNA và RNA - chứa tất cả các thông tin cần thiết cho sự phát triển và duy trì sinh vật sống.

Chỉ số

  • 1 Đặc điểm chung
  • 2 Phân loại và chức năng
    • 2.1 -Protein
    • 2.2-carbohydrate
    • 2.3 -Lipids
    • 2.4 - Axit nucleic
  • 3 ví dụ
    • 3.1 Huyết sắc tố
    • 3.2 Cellulose
    • 3.3 Màng sinh học
  • 4 tài liệu tham khảo

Đặc điểm chung

Một trong những đặc điểm có liên quan nhất của các phân tử sinh học hữu cơ là tính linh hoạt của chúng khi hình thành các cấu trúc. Sự đa dạng to lớn của các biến thể hữu cơ có thể tồn tại là do tình trạng đặc quyền được cung cấp bởi nguyên tử carbon, ở trung tâm của thời kỳ thứ hai.

Nguyên tử carbon có bốn electron ở mức năng lượng cuối cùng. Nhờ độ âm điện trung bình, nó có thể hình thành liên kết với các nguyên tử carbon khác, tạo thành chuỗi có hình dạng và chiều dài khác nhau, mở hoặc đóng, với các liên kết đơn giản, gấp đôi hoặc gấp ba ở bên trong.

Theo cách tương tự, độ âm điện trung bình của nguyên tử carbon cho phép hình thành liên kết với các nguyên tử khác ngoài carbon, như chất điện ly (hydro) hoặc độ âm điện (oxy, nitơ, lưu huỳnh, trong số các loại khác).

Thuộc tính liên kết này cho phép thiết lập một phân loại cho các nguyên tử cacbon trong sơ cấp, thứ cấp, thứ ba hoặc bậc bốn, tùy thuộc vào số lượng carbon mà nó được liên kết. Hệ thống phân loại này độc lập với số lượng hóa trị liên quan đến liên kết.

Phân loại và chức năng

Các phân tử hữu cơ được phân thành bốn nhóm chính: protein, carbohydrate, lipid và axit nucleic. Ở đây chúng tôi sẽ mô tả chúng một cách chi tiết:

-Protein

Các protein tạo thành nhóm các phân tử hữu cơ được xác định tốt hơn và đặc trưng bởi các nhà sinh học. Kiến thức rộng này chủ yếu là do sự dễ dàng nội tại tồn tại để được cô lập và đặc trưng - so với phần còn lại của ba phân tử hữu cơ.

Protein đóng một loạt các vai trò sinh học cực kỳ rộng. Chúng có thể phục vụ như các phân tử vận ​​chuyển, cấu trúc và thậm chí xúc tác. Nhóm cuối cùng này bao gồm các enzyme.

Khối cấu trúc: axit amin

Các khối cấu trúc của protein là axit amin. Trong tự nhiên, chúng ta tìm thấy 20 loại axit amin, mỗi loại có đặc tính hóa lý được xác định rõ.

Các phân tử này được phân loại là axit alpha-amino, vì chúng có nhóm amin chính và nhóm axit cacboxylic là nhóm thế trên cùng một nguyên tử carbon. Ngoại lệ duy nhất cho quy tắc này là proline axit amin, được phân loại là axit alpha-imino bởi sự hiện diện của một nhóm amin thứ cấp.

Để tạo thành protein, điều cần thiết là các "khối" trùng hợp này và chúng làm như vậy bằng cách hình thành liên kết peptide. Sự hình thành chuỗi protein liên quan đến việc loại bỏ một phân tử nước trên mỗi liên kết peptide. Liên kết này được thể hiện dưới dạng CO-NH.

Ngoài việc là một phần của protein, một số axit amin được coi là chất chuyển hóa năng lượng và nhiều trong số chúng là các chất dinh dưỡng thiết yếu.

Tính chất của axit amin

Mỗi axit amin có khối lượng và sự xuất hiện trung bình của nó trong protein. Ngoài ra, mỗi loại có giá trị pK của axit alpha-carboxylic, alpha-amino và nhóm bên..

Các giá trị pK của các nhóm axit cacboxylic nằm ở khoảng 2.2; trong khi các nhóm alpha-amino có giá trị pK gần 9,4. Đặc tính này dẫn đến một đặc điểm cấu trúc điển hình của axit amin: ở pH sinh lý cả hai nhóm đều ở dạng ion.

Khi một phân tử mang các nhóm tích điện có cực tính ngược nhau, chúng được gọi là các ion lưỡng cực hoặc zwitterions. Do đó, một axit amin có thể hoạt động như một axit hoặc như một bazơ.

Hầu hết các axit alpha-amino có điểm nóng chảy gần 300 ° C. Chúng hòa tan dễ dàng hơn trong môi trường cực, so với độ hòa tan của chúng trong dung môi không phân cực. Hầu hết là khá hòa tan trong nước.

Cấu trúc của protein

Để có thể chỉ định chức năng của một loại protein cụ thể, cần xác định cấu trúc của nó, đó là mối quan hệ ba chiều tồn tại giữa các nguyên tử tạo nên protein trong câu hỏi. Đối với protein, bốn cấp độ tổ chức cấu trúc của chúng đã được xác định:

Cấu trúc sơ cấp: nó đề cập đến chuỗi axit amin tạo thành protein, không bao gồm bất kỳ cấu tạo nào mà chuỗi bên của nó có thể lấy.

Cấu trúc thứ cấp: được hình thành bởi sự sắp xếp không gian cục bộ của các nguyên tử của bộ xương. Một lần nữa, hình dạng của chuỗi bên không được tính đến.

Cấu trúc cấp ba: nó đề cập đến cấu trúc ba chiều của toàn bộ protein. Mặc dù có thể khó thiết lập sự phân chia rõ ràng giữa cấu trúc bậc ba và cấu trúc thứ cấp, sự phù hợp được xác định (như sự hiện diện của cánh quạt, tấm gấp và lượt) được sử dụng để chỉ định cấu trúc thứ cấp.

Cấu trúc bậc bốn: áp dụng cho các protein được hình thành bởi một số tiểu đơn vị. Đó là, bởi hai hoặc nhiều chuỗi polypeptide riêng lẻ. Các đơn vị này có thể tương tác bằng các lực cộng hóa trị, hoặc bằng các liên kết disulfide. Sự sắp xếp không gian của các tiểu đơn vị quyết định cấu trúc bậc bốn.

-Carbohydrate

Carbohydrate, carbohydrate hoặc sacarit (từ rễ Hy Lạp sakarón, có nghĩa là đường) là loại phân tử hữu cơ phong phú nhất trên toàn hành tinh trái đất.

Cấu trúc của nó có thể được suy ra từ tên gọi "carbohydrate", vì chúng là các phân tử có công thức (C H2Ô)n, nơi n lớn hơn 3.

Các chức năng của carbohydrate rất đa dạng. Một trong những cái chính là loại cấu trúc, đặc biệt là trong thực vật. Trong vương quốc thực vật, cellulose là vật liệu cấu trúc chính của nó, tương ứng với 80% trọng lượng khô của cơ thể.

Một chức năng quan trọng khác là vai trò năng lượng của nó. Polysacarit, chẳng hạn như tinh bột và glycogen, đại diện cho nguồn dự trữ dinh dưỡng quan trọng.

Phân loại

Các đơn vị cơ bản của carbohydrate là monosacarit hoặc đường đơn giản. Đây là các dẫn xuất của aldehyd chuỗi tuyến tính hoặc ketone và rượu đa chức.

Chúng được phân loại theo tính chất hóa học của nhóm carbonyl của chúng trong aldoses và ketoses. Chúng cũng được phân loại theo số lượng cacbon.

Monosacarit được nhóm lại để tạo thành oligosacarit, thường được tìm thấy trong mối liên hệ với các loại phân tử hữu cơ khác như protein và lipid. Chúng được phân loại thành homopolysacarit hoặc heteropolysacarit, tùy thuộc vào việc chúng được cấu tạo từ cùng một monosacarit (trường hợp đầu tiên) hay khác nhau.

Ngoài ra, chúng cũng được phân loại theo tính chất của monosacarit tạo ra chúng. Các polyme của glucose được gọi là glucans, những chất được hình thành bởi galactose được gọi là galactans, v.v..

Các polysacarit có đặc thù hình thành chuỗi tuyến tính và phân nhánh, vì các liên kết glycosid có thể được hình thành với bất kỳ nhóm hydroxyl nào được tìm thấy trong monosacarit.

Khi một số lượng lớn hơn các đơn vị monosacarit được liên kết, chúng ta nói về polysacarit.

-Lipid

Lipid (từ Hy Lạp lipos, có nghĩa là chất béo) là các phân tử hữu cơ không hòa tan trong nước và hòa tan trong dung môi vô cơ, chẳng hạn như chloroform. Chúng tạo thành chất béo, dầu, vitamin, hormone và màng sinh học.

Phân loại

Axit béo: chúng là các axit cacboxylic với các chuỗi được hình thành bởi hydrocacbon có chiều dài đáng kể. Về mặt sinh lý, rất hiếm khi tìm thấy chúng miễn phí, vì trong hầu hết các trường hợp, chúng được ester hóa.

Ở động vật và thực vật, chúng ta thường tìm thấy chúng ở dạng chưa bão hòa của chúng (hình thành liên kết đôi giữa các nguyên tử cacbon) và đa không bão hòa (có hai hoặc nhiều liên kết đôi).

Triacylglycerol: Còn được gọi là triglyceride hoặc axit béo trung tính, chúng tạo thành phần lớn chất béo và dầu có trong động vật và thực vật. Chức năng chính của nó là lưu trữ năng lượng ở động vật. Chúng có các tế bào chuyên biệt để lưu trữ.

Chúng được phân loại theo danh tính và vị trí của dư lượng axit béo. Nói chung, dầu thực vật là chất lỏng ở nhiệt độ phòng và giàu dư lượng axit béo hơn với liên kết đôi và ba giữa các nguyên tử cacbon của chúng.

Ngược lại, chất béo động vật ở dạng rắn ở nhiệt độ phòng và số lượng cacbon không bão hòa thấp.

Glycerophospholipids: còn được gọi là phosphoglyceride, là thành phần chính của màng lipid.

Glycerophospholipids có "đuôi" với các đặc tính phân cực hoặc kỵ nước, và "đầu" cực hoặc ưa nước. Các cấu trúc này được nhóm lại thành một lớp kép, với các đuôi hướng vào trong, để tạo thành các màng. Trong đó, một loạt các protein được nhúng.

Sp Breatholipids: Chúng là những lipit được tìm thấy với số lượng rất thấp. Chúng cũng là một phần của màng và là dẫn xuất của sphingosine, dihydrosphingosine và chất tương đồng của chúng.

Cholesterol: ở động vật, nó là thành phần chiếm ưu thế của màng, làm thay đổi tính chất của nó, chẳng hạn như tính lưu động của nó. Nó cũng nằm trong màng của các bào quan tế bào. Nó là tiền chất quan trọng của hormone steroid, liên quan đến sự phát triển tình dục.

-Axit nucleic

Axit nucleic là DNA và các loại RNA khác nhau tồn tại. DNA chịu trách nhiệm lưu trữ tất cả các thông tin di truyền, cho phép phát triển, tăng trưởng và duy trì các sinh vật sống.

RNA, mặt khác, tham gia vào việc truyền thông tin di truyền được mã hóa trong DNA đến các phân tử protein. Về mặt kinh điển, ba loại RNA được phân biệt: messenger, transfer và ribosome. Tuy nhiên, có một số RNA nhỏ có chức năng điều tiết.

Khối cấu trúc: nucleotide

Các khối cấu trúc của axit nucleic, DNA và RNA, là các nucleotide. Về mặt hóa học, chúng là các este pentose phosphate, trong đó một bazơ nitơ được gắn với carbon đầu tiên. Chúng ta có thể phân biệt giữa ribonucleotide và deoxyribonucleotide.

Các phân tử này là phẳng, thơm và dị vòng. Khi không có nhóm phosphate, nucleotide được đổi tên thành nucleoside.

Ngoài vai trò là các monome trong axit nucleic, các phân tử này có mặt khắp nơi về mặt sinh học và tham gia vào một số lượng đáng kể các quá trình.

Nucleoside triphosphate là sản phẩm giàu năng lượng, như ATP, và được sử dụng làm tiền tệ năng lượng của các phản ứng tế bào. Chúng là một thành phần quan trọng của coenzyme NAD+, NADP+, FMN, FAD và coenzyme A. Cuối cùng, chúng là các yếu tố điều hòa của các quá trình trao đổi chất khác nhau.

Ví dụ

Có vô số ví dụ về các phân tử hữu cơ. Tiếp theo, các nhà hóa sinh nổi bật và được nghiên cứu nhiều nhất sẽ được thảo luận:

Huyết sắc tố

Hemoglobin, sắc tố đỏ trong máu, là một trong những ví dụ kinh điển về protein. Nhờ sự khuếch tán rộng và dễ phân lập, nó đã là một loại protein được nghiên cứu từ thời cổ đại.

Nó là một protein được hình thành bởi bốn tiểu đơn vị, vì vậy nó đi vào phân loại tetrameric, với hai đơn vị alpha và hai beta. Các tiểu đơn vị của hemoglobin có liên quan đến một loại protein nhỏ chịu trách nhiệm cho sự hấp thu oxy trong cơ bắp: myoglobin.

Nhóm heme là một dẫn xuất của porphyrin. Điều này đặc trưng cho huyết sắc tố và là cùng một nhóm được tìm thấy trong cytochromes. Nhóm heme chịu trách nhiệm cho màu đỏ đặc trưng của máu và là khu vực vật lý nơi mỗi monome globin liên kết với oxy.

Chức năng chính của protein này là vận chuyển oxy từ cơ quan chịu trách nhiệm trao đổi khí - gọi phổi, mang hoặc da - đến các mao mạch, được sử dụng trong hơi thở.

Cellulose

Cellulose là một polymer tuyến tính được tạo thành từ các tiểu đơn vị D-glucose, được liên kết bởi các liên kết loại beta 1,4. Giống như hầu hết các polysacarit, chúng không có kích thước tối đa giới hạn. Tuy nhiên, trung bình họ có khoảng 15.000 dư lượng glucose.

Nó là thành phần của thành tế bào của thực vật. Nhờ cellulose, chúng cứng và cho phép đối phó với căng thẳng thẩm thấu. Tương tự như vậy, trong các nhà máy lớn hơn, như cây, cellulose mang lại sự hỗ trợ và ổn định.

Mặc dù nó chủ yếu liên quan đến rau, một số động vật được gọi là tunicates có cấu trúc cellulose.

Ước tính trung bình là 1015 kilôgam xenlulo được tổng hợp - và thoái hóa - mỗi năm.

Màng sinh học

Màng sinh học bao gồm chủ yếu là hai phân tử sinh học, lipit và protein. Cấu trúc không gian của lipit ở dạng hai lớp, với đuôi kỵ nước hướng vào bên trong, và đầu ưa nước ở bên ngoài..

Màng là một thực thể năng động và các thành phần của nó trải qua các chuyển động thường xuyên.

Tài liệu tham khảo

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