Характеристики, функції, класифікація та приклади неорганічних біомолекул



The неорганічні біомолекули вони складають широку групу молекулярних конфігурацій, присутніх у живих істотах. За визначенням, основна структура неорганічних молекул не складається з вуглецевого скелета або пов'язаних атомів вуглецю.

Однак це не означає, що неорганічні сполуки повинні бути повністю вільними від вуглецю, щоб бути включеними до цієї великої категорії, але що вуглець не повинен бути основним і найбільш поширеним атомом молекули. Неорганічними сполуками, що входять до складу живих істот, є переважно вода і ряд твердих або розчинних мінералів.

Вода - найпоширеніша неорганічна біомолекула в організмах - має ряд характеристик, які роблять її важливим елементом для життя, таким як висока температура кипіння, висока діелектрична проникність, здатність гасити зміни температури і рН, між інші.

Іони та гази, з іншого боку, обмежені дуже специфічними функціями в органічних істотах, такими як нервовий імпульс, згортання крові, осмотичне регулювання, серед інших. Крім того, вони є важливими кофакторами деяких ферментів.

Індекс

  • 1 Характеристики
  • 2 Класифікація та функції
    • 2.1 - Вода
    • 2.2 -Гази
    • 2.3 -Іони
  • 3 Відмінності між органічними та неорганічними біомолекулами
    • 3.1 Використання органічних та неорганічних термінів у повсякденному житті
  • 4 Посилання

Особливості

Відмінною особливістю неорганічних молекул, що виявляються в живій речовині, є відсутність вуглець-водневих зв'язків.

Ці біомолекули відносно невеликі і включають воду, гази і ряд аніонів і катіонів, які беруть активну участь в обміні речовин.

Класифікація та функції

Найбільш актуальною неорганічною молекулою в живій речовині є, без сумніву, вода. На додаток до цього, присутні інші неорганічні компоненти, які класифікуються на гази, аніони та катіони.

У газах ми маємо кисень, вуглекислий газ та азот. У аніонах знаходяться хлориди, фосфати, карбонати, серед інших. А в катіонах знаходяться натрій, калій, амоній, кальцій, магній та інші позитивні іони.

Далі ми опишемо кожну з цих груп, з їх найбільш видатними характеристиками та їх функцією в живих істотах.

-Вода

Вода є найпоширенішим неорганічним компонентом у живих істотах. Широко відомо, що життя розвивається у водному середовищі. Хоча існують організми, які не живуть у воді, внутрішнє середовище цих людей переважно є водою. Живі істоти складаються з 60% до 90% води.

Склад води в одному і тому ж організмі може змінюватися в залежності від типу досліджуваної клітини. Наприклад, клітина в кістці має, в середньому, 20% води, в той час як клітина мозку може легко досягати 85%.

Вода настільки важлива, оскільки переважна більшість біохімічних реакцій, що складають метаболізм індивідуумів, відбувається у водному середовищі.

Наприклад, фотосинтез починається з розбиття компонентів води дією світлової енергії. Клітинне дихання призводить до утворення води шляхом розщеплення молекул глюкози для досягнення вилучення енергії.

Інші менш відомі метаболічні шляхи також включають виробництво води. Синтез амінокислот має воду як продукт.

Властивості води

Вода має ряд характеристик, які роблять її незамінним елементом на планеті Земля, дозволяючи чудову подію життя. Серед цих властивостей:

Вода як розчинник: структурно вода утворюється з двома атомами водню, приєднаними до атома кисню, розділяючи їх електрони через полярну ковалентную зв'язок. Таким чином, ця молекула має заряджені кінці, один позитивний і один негативний.

Завдяки цій конформації речовина називається полярний. Таким чином, вода може розчиняти речовини з однаковою полярною тенденцією, оскільки позитивні частини залучають негативи молекули, що розчиняється, і навпаки. Молекули, які вода вдається розчинити, називаються гідрофільними.

Нагадаємо, що в хімії ми маємо правило, що "те ж саме розчиняється". Це означає, що полярні речовини розчиняються виключно в інших речовинах, які також є полярними.

Наприклад, іонні сполуки, такі як вуглеводи та хлориди, амінокислоти, гази та інші сполуки з гідроксильними групами, легко розчиняються у воді.

Діелектрична проникність: Висока діелектрична проникність життєво важливої ​​рідини є також фактором, що сприяє розчиненню неорганічних солей в її грудях. Діелектрична постійна - це фактор, за яким два заряди протилежного знака відокремлюються від вакууму.

Питома теплота води: Амортизація насильницьких змін температури є незамінною характеристикою розвитку життя. Завдяки високій питомій теплоті води, зміни температури стабілізуються, створюючи придатне для життя середовище.

Висока питома теплота означає, що клітина може отримувати значну кількість тепла, а температура не збільшується значно.

Згуртованість: Згуртованість - це ще одна властивість, яка запобігає різким змінам температури. Завдяки протилежним зарядам молекул води вони притягують один одного, створюючи те, що називається згуртованістю.

Когезія дозволяє підвищувати температуру живої речовини. Енергія калорій розриває водневі зв'язки між молекулами, а не прискорює окремі молекули.

Контроль PH: На додаток до регулювання і підтримання постійної температури, вода здатна зробити те ж саме з рН. Існують певні метаболічні реакції, які вимагають певного pH, щоб вони могли бути проведені. Таким же чином ферменти також потребують специфічного рН для роботи з максимальною ефективністю.

Регулювання рН відбувається завдяки гідроксильним групам (-ОН), які використовуються разом з іонами водню (Н+). Перший пов'язаний з утворенням лужного середовища, а другий сприяє утворенню кислого середовища.

Точка кипіння: Температура кипіння води становить 100 ° С. Це властивість дозволяє воді існувати в рідкому стані в широкому діапазоні температур, від 0 ° С до 100 ° С.

Висока температура кипіння пояснюється здатністю утворювати чотири водневі зв'язки на молекулу води. Ця характеристика також пояснює високі точки плавлення і теплоту випаровування, якщо порівняти їх з іншими гідридами, такими як NH3, HF або H2S.

Це дозволяє існування деяких екстремофільних організмів. Наприклад, існують організми, які розвиваються поблизу 0 ° C і називаються psychrofílos. Точно так само термофілактика розвивається близько 70 або 80 ° С.

Зміна щільності: щільність води змінюється дуже особливим чином при зміні температури навколишнього середовища. Лід являє собою відкриту кристалічну мережу, на відміну від води в рідкому стані представляє більш випадкову, більш тугу і щільну молекулярну організацію.

Це властивість дозволяє льоду плавати у воді, виступати як термін ізолятор і допускати стійкість великих океанських мас.

Якби це було не так, лід буде занурений у глибину морів, і життя, як ми знаємо, буде надзвичайно малоймовірною подією, як може виникнути життя в великих масах льоду.?

Екологічна роль води

Щоб закінчити темою води, необхідно зазначити, що життєва рідина не тільки має важливу роль у живих істотах, вона також формує середовище, де вони живуть.

Океан є найбільшим резервуаром води на Землі, на який впливають температури, що сприяє процесам випаровування. Величезні кількості води знаходяться в постійному циклі випаровування і осадження води, створюючи те, що відомо як кругообіг води.

-Гази

Якщо порівняти великі функції води в біологічних системах, то роль решти неорганічних молекул обмежена лише дуже специфічними ролями..

Загалом, гази проходять через клітини у водних розведеннях. Іноді вони використовуються як субстрати для хімічних реакцій, а в інших випадках вони є відходами метаболічного шляху. Найбільш актуальними є кисень, вуглекислий газ і азот.

Кисень є кінцевим акцептором електронів у транспортних ланцюгах організмів з аеробним диханням. Також діоксид вуглецю є відходом у тварин і субстратом для рослин (для фотосинтетичних процесів).

-Іони

Як і гази, роль іонів у живих організмах є обмеженою дуже специфічними подіями, але необхідна для належного функціонування людини. Вони класифікуються в залежності від їх заряду в аніонах, іонів з негативними зарядами, катіонів, іонів з позитивними зарядами.

Деякі з них потрібні тільки в дуже малих кількостях, таких як металеві компоненти ферментів. Інші потрібні в більших кількостях, таких як хлорид натрію, калій, магній, залізо, йод, серед інших.

Людський організм постійно втрачає ці мінерали через сечу, кал і піт. Ці компоненти повинні бути повторно введені в систему через продукти харчування, переважно фрукти, овочі та м'ясо.

Іонні функції

Кофактори: іони можуть діяти як кофактори хімічних реакцій. Іон хлору бере участь в гідролізі крохмалю за допомогою амілаз. Калій і магній є незамінними іонами для функціонування дуже важливих ферментів в метаболізмі.

Підтримання осмолярності: ще однією важливою функцією є підтримка оптимальних осмотичних умов для розвитку біологічних процесів.

Кількість розчинених метаболітів повинна регулюватися виключно, тому що, якщо ця система виходить з ладу, клітина може вибухнути або може втратити значну кількість води.

У людини, наприклад, натрій і хлор є важливими елементами, які сприяють підтримці осмотичного балансу. Ці ж іони також сприяють кислотному балансу.

Мембранний потенціал: у тварин іони беруть активну участь у генерації мембранного потенціалу в мембрані збудливих клітин.

Електричні властивості мембран впливають на критичні події, такі як здатність нейронів передавати інформацію.

У цих випадках мембрана діє аналогічно електричному конденсатору, де заряди накопичуються і зберігаються завдяки електростатичним взаємодіям між катіонами і аніонами по обидві сторони мембрани..

Асиметричне розподіл іонів у розчині на кожній з сторін мембрани призводить до електричного потенціалу - залежно від проникності мембрани до присутніх іонів. Величину потенціалу можна розрахувати, дотримуючись рівняння Нернста або рівняння Голдмана.

Структурні: деякі іони виконують структурні функції. Наприклад, гідроксиапатит обумовлює кристалічну мікроструктуру кісток. Кальцій і фосфор, з іншого боку, є необхідним елементом для утворення кісток і зубів.

Інші функції: нарешті, іони беруть участь у гетерогенних функціях, таких як згортання крові (іонами кальцію), зір і скорочення м'язів.

Відмінності між органічними та неорганічними біомолекулами

Приблизно 99% складу живих істот включає лише чотири атоми: водень, кисень, вуглець і азот. Ці атоми функціонують як частини або блоки, які можуть бути розташовані в широкому діапазоні тривимірних конфігурацій, утворюючи молекули, які дозволяють життя.

Хоча неорганічні сполуки мають тенденцію бути невеликими, простими і не дуже різноманітними, органічні сполуки мають тенденцію бути більш помітними і різноманітними.

До того ж, складність органічних біомолекул зростає, оскільки, крім вуглецевого скелета, вони мають функціональні групи, які визначають хімічні характеристики.

Проте обидва вони однаково необхідні для оптимального розвитку живих істот.

Використання органічних і неорганічних термінів у повсякденному житті

Тепер, коли ми описуємо різницю між обома типами біомолекул, необхідно пояснити, що ми використовуємо ці терміни нечітко і неточно в повсякденному житті.

Коли ми називаємо фрукти та овочі як «органічні» - що сьогодні дуже популярні - це не означає, що інші продукти є «неорганічними». Оскільки структура цих їстівних елементів є вуглецевим скелетом, визначення органічних речовин вважається зайвим.

Фактично, термін органічний виникає з здатності організмів синтезувати зазначені сполуки.

Список літератури

  1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B.E. (2003). Біологія: Життя на Землі. Освіта Пірсона.
  2. Aracil, C. B., Rodriguez, M. P., Magraner, J. P., & Perez, R. S. (2011). Основи біохімії. Університет Валенсії.
  3. Battaner Arias, E. (2014). Ензимологічний збірник. Видання університету Саламанки.
  4. Berg, J. М., Stryer, L., & Tymoczko, J. L. (2007). Біохімія. Я повернувся назад.
  5. Девлін, Т. М. (2004). Біохімія: підручник з клінічними застосуваннями. Я повернувся назад.
  6. Diaz, A. P., & Pena, A. (1988). Біохімія. Редакція Limusa.
  7. Макарулла, Дж. М., і Гоньї, Ф. М. (1994). Біохімія людини: базовий курс. Я повернувся назад.
  8. Макарулла, Дж. М., і Гоньї, Ф. М. (1993). Біомолекули: уроки структурної біохімії. Я повернувся назад.
  9. Müller-Esterl, W. (2008). Біохімія Основи медицини та наук про життя. Я повернувся назад.
  10. Тейхон, Дж. М. (2006). Основи структурної біохімії. Редакція Тебар.
  11. Monge-Nájera, J. (2002). Загальна біологія. EUNED.