OORGANISKA BIOMOLEKYLER: EGENSKAPER, FUNKTIONER, TYPER - BIOLOGI - 2025

De oorganiska biomolekylerna är en stor grupp molekylkonfigurationer som finns i levande varelser. Per definition är den grundläggande strukturen för oorganiska molekyler inte sammansatt av kolskelett eller bundna kolatomer.

Detta betyder emellertid inte att oorganiska föreningar måste vara helt utan kol för att inkluderas i denna stora kategori, utan snarare att kol inte får vara den huvudsakliga och mest omfattande atomen i molekylen. De oorganiska föreningarna som ingår i levande varelser är huvudsakligen vatten och en serie fasta mineraler eller lösningsmineraler.

Källa: I, Splette

Vatten - den vanligaste oorganiska biomolekylen i organismer - har en serie egenskaper som gör det till ett väsentligt element för livet, såsom hög kokpunkt, hög dielektrisk konstant, förmåga att buffra förändringar i temperatur och pH, ​​bland andra.

Joner och gaser är å andra sidan begränsade till mycket specifika funktioner inom organiska varelser, såsom nervimpulsen, blodkoagulation, osmotisk reglering, bland andra. Dessutom är de viktiga kofaktorer för vissa enzymer.

egenskaper

Det utmärkande kännetecknet för oorganiska molekyler som finns i levande material är frånvaron av kol-vätebindningar.

Dessa biomolekyler är relativt små och inkluderar vatten, gaser och ett antal anjoner och katjoner som aktivt deltar i ämnesomsättningen.

Klassificering och funktioner

Den mest relevanta oorganiska molekylen i levande material är utan tvekan vatten. Utöver detta finns andra oorganiska komponenter och klassificeras i gaser, anjoner och katjoner.

Inom gaserna har vi syre, koldioxid och kväve. I anjonerna finns bland annat klorider, fosfater, karbonater. Och i katjonerna finns natrium, kalium, ammonium, kalcium, magnesium och andra positiva joner.

Nedan kommer vi att beskriva var och en av dessa grupper, med deras mest enastående egenskaper och deras funktion inom levande varelser.

-Vatten

Vatten är den vanligaste oorganiska komponenten i levande varelser. Det är allmänt känt att livet utvecklas i en vattnig miljö. Även om det finns organismer som inte lever i en vattenmassa, är den inre miljön hos dessa individer mestadels hydrisk. Levande saker består av mellan 60% och 90% vatten.

Vattenkompositionen i samma organisme kan variera, beroende på vilken typ av cell som studeras. Till exempel har en cell i ett ben i genomsnitt 20% vatten, medan en hjärncell lätt kan nå 85%.

Vatten är så viktigt eftersom den stora majoriteten av de biokemiska reaktionerna som utgör metabolism hos individer sker i en vattenhaltig miljö.

Till exempel börjar fotosyntes med nedbrytningen av vattenkomponenterna med hjälp av ljusenergi. Cellulär andning resulterar i produktion av vatten genom klyvning av glukosmolekyler för energiuttag.

Andra mindre kända metaboliska vägar involverar också produktion av vatten. Syntesen av aminosyror produceras av vatten.

Egenskaper hos vatten

Vatten har en serie egenskaper som gör det till ett ersättningsbart element på planeten jorden, vilket tillåter den underbara händelsen i livet. Bland dessa egenskaper har vi:

Vatten som lösningsmedel: strukturellt består vatten av två väteatomer bundna till en syreatom, och delar deras elektroner genom en polär kovalent bindning. Således har denna molekyl laddat ändar, en positiv och en negativ.

Tack vare denna konformation kallas ämnet polärt. På detta sätt kan vatten lösa upp ämnen med samma polära tendens, eftersom de positiva delarna lockar till sig de negativa delarna av molekylen för att lösa upp och vice versa. Molekylerna som vatten löser upp kallas hydrofil.

Kom ihåg att inom kemi har vi regeln att "samma upplöser samma." Detta innebär att polära ämnen upplöses uteslutande i andra ämnen som också är polära.

Till exempel kan joniska föreningar, såsom kolhydrater och klorider, aminosyror, gaser och andra föreningar med hydroxylgrupper, lätt lösas i vatten.

Dielektrisk konstant : den höga dielektriska konstanten för den vitala vätskan är också en faktor som bidrar till att lösa oorganiska salter i den. Den dielektriska konstanten är den faktor med vilken två laddningar av motsatt tecken separeras med avseende på vakuum.

Specifik vattenvärme: dämpning av våldsamma temperaturförändringar är en väsentlig egenskap för livets utveckling. Tack vare den höga specifika vattenvärmen stabiliseras temperaturförändringar, vilket skapar en miljö lämplig för livet.

En hög specifik värme innebär att en cell kan ta emot betydande mängder värme och celltemperaturen inte ökar signifikant.

Sammanhållning: sammanhållning är en annan egenskap som förhindrar plötsliga temperaturförändringar. Tack vare motsatta laddningar av vattenmolekylerna, lockar de varandra och skapar det som kallas sammanhållning.

Sammanhållning gör att temperaturen på levande ämnen inte ökar för mycket. Värmeenergi bryter vätebindningarna mellan molekyler, istället för att påskynda enskilda molekyler.

PH-kontroll: förutom att reglera och hålla temperaturen konstant, kan vatten göra detsamma med pH. Det finns vissa metaboliska reaktioner som kräver ett specifikt pH för att kunna äga rum. På samma sätt kräver enzymer också specifikt pH för att fungera med maximal effektivitet.

Reglering av pH sker tack vare hydroxylgrupperna (-OH) som används tillsammans med vätejonerna (H ⁺ ). Det förstnämnda är relaterat till bildandet av ett alkaliskt medium, medan det senare bidrar till bildandet av ett surt medium.

Kokpunkt: vattenets kokpunkt är 100 ° C. Denna egenskap gör att vatten kan existera i flytande tillstånd i ett brett temperaturområde, från 0 ° C till 100 ° C.

Den höga kokpunkten förklaras av förmågan att bilda fyra vätebindningar för varje vattenmolekyl. Denna egenskap förklarar också de höga smältpunkter och förångningsvärme, om vi jämför dem med andra hydrider, såsom NH ₃ , HF eller H ₂ S.

Detta tillåter förekomsten av vissa extrememofila organismer. Till exempel finns det organismer som utvecklas nära 0 ° C och kallas psykrofiler. På samma sätt utvecklas termofila omkring 70 eller 80 ° C.

Densitetsvariation: vattentätheten varierar på ett mycket speciellt sätt när omgivningstemperaturen ändras. Ice presenterar ett öppet kristallint gitter, i motsats till vatten i flytande tillstånd ger det en mer slumpmässig, stramare och tätare molekylär organisation.

Den här egenskapen tillåter att isen flyter på vattnet, fungerar som en termisolator och tillåter stabilitet i stora havsmassor.

Om detta inte var så, skulle isen sjunkas i havets djup, och livet, som vi känner till, skulle vara en extremt osannolik händelse, hur skulle livet kunna uppstå i stora ismassor?

Vattenens ekologiska roll

För att avsluta med ämnet vatten är det nödvändigt att nämna att den vitala vätskan inte bara har en relevant roll i levande varelser, den formar också miljön där de bor.

Havet är den största vattenbehållaren på jorden, som påverkas av temperaturer och gynnar förångningsprocesser. Stora mängder vatten befinner sig i en konstant cykel av förångning och utfällning av vatten, vilket skapar det som kallas vattencykeln.

-Gas

Om vi ​​jämför de omfattande funktionerna hos vatten i biologiska system begränsas resten av de oorganiska molekylerna bara till mycket specifika roller.

I allmänhet passerar gaser genom celler i vattenhaltiga utspädningar. Ibland används de som underlag för kemiska reaktioner, och i andra fall är de avfallsprodukten från den metaboliska vägen. De mest relevanta är syre, koldioxid och kväve.

Syre är den sista elektronacceptorn i transportkedjorna för aerobt respirerade organismer. Koldioxid är också en avfallsprodukt i djur och ett substrat för växter (för fotosyntetiska processer).

-joner

Liksom gaser verkar jons roll i levande organismer begränsas till mycket speciella händelser, men väsentlig för att en individ ska fungera korrekt. De klassificeras beroende på deras laddning i anjoner, joner med negativa laddningar och katjoner, joner med positiva laddningar.

Vissa av dessa krävs endast i mycket små mängder, såsom metallkomponenterna i enzymer. Andra behövs i högre mängder, såsom natriumklorid, kalium, magnesium, järn, jod, bland andra.

Den mänskliga kroppen tappar ständigt dessa mineraler genom urin, avföring och svett. Dessa komponenter måste återinföras i systemet genom mat, främst frukt, grönsaker och kött.

Jonfunktioner

Kofaktorer: Joner kan fungera som kofaktorer för kemiska reaktioner. Klorjonen deltar i hydrolysen av stärkelse med amylaser. Kalium och magnesium är viktiga joner för att fungera enzymer som är mycket viktiga i ämnesomsättningen.

Underhåll av osmolaritet: en annan funktion av stor vikt är att upprätthålla optimala osmotiska förhållanden för utveckling av biologiska processer.

Mängden upplösta metaboliter måste regleras på ett exceptionellt sätt, eftersom om detta system misslyckas kan cellen explodera eller kunna förlora betydande mängder vatten.

Hos människor är till exempel natrium och klor viktiga element som bidrar till att bibehålla den osmotiska balansen. Samma joner främjar också syra-basbalans.

Membranpotential: hos djur deltar joner aktivt i genereringen av membranpotentialen i membranet hos exciterbara celler.

De elektriska egenskaperna hos membran påverkar avgörande händelser, såsom neurons förmåga att överföra information.

I dessa fall verkar membranet analogt med en elektrisk kondensator, där laddningar ackumuleras och lagras tack vare de elektrostatiska växelverkningarna mellan katjoner och anjoner på båda sidor om membranet.

Den asymmetriska fördelningen av joner i lösning på varje sida av membranet översätts till en elektrisk potential - beroende på membranets permeabilitet för de joner som är närvarande. Potentialens storlek kan beräknas genom att följa Nernst- eller Goldman-ekvationen.

Strukturell: vissa joner utför strukturella funktioner. Exempelvis konditionerar hydroxyapatit den kristallina mikrostrukturen av ben. Kalcium och fosfor är under tiden ett nödvändigt element för bildandet av ben och tänder.

Andra funktioner: slutligen deltar joner i sådana heterogena funktioner som blodkoagulation (genom kalciumjoner), syn och muskelsammandragning.

Skillnader mellan organiska och oorganiska biomolekyler

Cirka 99% av levande saker består bara av fyra atomer: väte, syre, kol och kväve. Dessa atomer fungerar som bitar eller block, som kan arrangeras i ett brett spektrum av tredimensionella konfigurationer och bildar molekylerna som tillåter liv.

Medan oorganiska föreningar tenderar att vara små, enkla och inte särskilt olika, tenderar organiska föreningar att vara mer anmärkningsvärda och varierade.

Utöver detta ökar komplexiteten hos organiska biomolekyler eftersom de förutom kolskelettet har funktionella grupper som bestämmer de kemiska egenskaperna.

Båda är dock lika nödvändiga för en optimal utveckling av levande varelser.

Användning av termerna organiska och oorganiska i vardagen

Nu när vi beskriver skillnaden mellan båda typerna av biomolekyler är det nödvändigt att klargöra att vi använder dessa termer på ett vagt och opriktigt sätt i vardagen.

När vi betecknar frukt och grönsaker som "ekologiska" - vilket är mycket populärt i dag - betyder det inte att resten av produkterna är "oorganiska". Eftersom strukturen för dessa ätbara element är ett kolskelett, anses definitionen av organiska vara overflödiga.

I själva verket uppstår termen organiska från organismernas förmåga att syntetisera dessa föreningar.

referenser

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). Biologi: Life on Earth. Pearson utbildning.
2. Aracil, CB, Rodríguez, MP, Magraner, JP, & Pérez, RS (2011). Grundläggande för biokemi. Valencia universitet.
3. Battaner Arias, E. (2014). Kompendium av enzymologi. Salamanca University Editions.
4. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biokemi. Jag vänt.
5. Devlin, TM (2004). Biokemi: lärobok med kliniska tillämpningar. Jag vänt.
6. Díaz, AP, & Pena, A. (1988). Biokemi. Redaktionell Limusa.
7. Macarulla, JM, & Goñi, FM (1994). Mänsklig biokemi: grundkurs. Jag vänt.
8. Macarulla, JM, & Goñi, FM (1993). Biomolekyler: lektioner i strukturell biokemi. Jag vänt.
9. Müller - Esterl, W. (2008). Biokemi. Grunder för medicin och biovetenskap. Jag vänt.
10. Teijón, JM (2006). Grunder för strukturell biokemi. Redaktionell Tébar.
11. Monge-Nájera, J. (2002). Allmän biologi. EUNED.