BIOMOLEKUL ORGANIK: CIRI, FUNGSI DAN CONTOH - BIOLOGI - 2025

The biomolekul organik dijumpai di dalam semua makhluk hidup dan dicirikan oleh struktur berdasarkan atom karbon. Sekiranya kita membandingkannya dengan molekul bukan organik, molekul organik jauh lebih kompleks dari segi strukturnya. Di samping itu, mereka jauh lebih berbeza.

Mereka dikelaskan kepada protein, karbohidrat, lipid, dan asid nukleik. Fungsinya sangat pelbagai. Protein mengambil bahagian sebagai unsur struktur, fungsi dan pemangkin. Karbohidrat juga mempunyai fungsi struktur dan merupakan sumber tenaga utama bagi makhluk organik.

Sumber: pixabay.com

Lipid adalah komponen penting membran biologi dan bahan lain, seperti hormon. Mereka juga berfungsi sebagai elemen penyimpanan tenaga. Akhirnya, asid nukleik - DNA dan RNA - mengandungi semua maklumat yang diperlukan untuk pengembangan dan pemeliharaan makhluk hidup.

Ciri umum

Salah satu ciri biomolekul organik yang paling relevan adalah fleksibiliti mereka ketika membentuk struktur. Kepelbagaian varian organik yang sangat besar ini dapat wujud disebabkan oleh keadaan istimewa yang disumbangkan oleh atom karbon, pada pertengahan tempoh kedua.

Atom karbon mempunyai empat elektron pada tahap tenaga terakhir. Berkat elektronegativitinya yang sederhana, ia mampu membentuk ikatan dengan atom karbon yang lain, membentuk rantai dengan bentuk dan panjang yang berbeza, terbuka atau tertutup, dengan ikatan tunggal, dua atau tiga di dalamnya.

Dengan cara yang sama, elektronegativiti purata atom karbon memungkinkannya membentuk ikatan dengan atom lain yang berbeza dengan karbon, seperti elektropositif (hidrogen) atau elektronegatif (oksigen, nitrogen, sulfur, antara lain).

Harta ikatan ini memungkinkan untuk membuat klasifikasi bagi karbon dalam primer, sekunder, tersier atau kuarter, bergantung pada jumlah karbon yang dihubungkan. Sistem klasifikasi ini tidak bergantung kepada bilangan keberanian yang terlibat dalam pautan.

Klasifikasi dan fungsi

Molekul organik dikelaskan kepada empat kumpulan besar: protein, karbohidrat, lipid dan asid nukleik. Kami akan menerangkannya secara terperinci di bawah:

-Protein

Protein adalah kumpulan molekul organik yang paling baik ditentukan dan dicirikan oleh ahli biologi. Pengetahuan luas ini terutama disebabkan oleh kemudahan intrinsik yang ada untuk diasingkan dan dicirikan - berbanding dengan ketiga molekul organik yang lain.

Protein memainkan sejumlah peranan biologi yang sangat luas. Mereka boleh berfungsi sebagai pembawa, struktur, dan bahkan molekul pemangkin. Kumpulan terakhir ini terdiri daripada enzim.

Blok binaan: asid amino

Bahan asas protein adalah asid amino. Secara semula jadi, kita dapati 20 jenis asid amino, masing-masing mempunyai sifat fizikokimia yang jelas.

Molekul-molekul ini diklasifikasikan sebagai asid alfa-amino, kerana mereka mempunyai kumpulan amino primer dan kumpulan asid karboksilat sebagai pengganti pada atom karbon yang sama. Satu-satunya pengecualian dari peraturan ini adalah prolin asid amino, yang dikelaskan sebagai asid alfa-imino kerana adanya kumpulan amino sekunder.

Untuk membentuk protein, "blok bangunan" ini mesti berpolimerisasi, dan mereka melakukannya dengan membentuk ikatan peptida. Pembentukan rantai protein melibatkan penyingkiran satu molekul air untuk setiap ikatan peptida. Ikatan ini diwakili sebagai CO-NH.

Selain menjadi sebahagian daripada protein, beberapa asid amino dianggap metabolit tenaga dan banyak daripadanya adalah unsur pemakanan penting.

Sifat asid amino

Setiap asid amino mempunyai jisim dan penampilan rata-rata dalam protein. Di samping itu, masing-masing mempunyai nilai pK bagi kumpulan asid alfa-karboksilik, alpha-amino dan kumpulan sampingan.

Nilai pK bagi kumpulan asid karboksilat adalah sekitar 2.2; sementara kumpulan alpha-amino menunjukkan nilai pK hampir kepada 9.4. Ciri ini membawa kepada ciri struktur khas asid amino: pada pH fisiologi kedua-dua kumpulan dalam bentuk ion.

Apabila molekul membawa kumpulan bermuatan polariti bertentangan mereka disebut zwitterions atau zwitterions. Oleh itu, asid amino boleh bertindak sebagai asid atau basa.

Sebilangan besar asid alfa-amino mempunyai titik lebur hampir 300 ° C. Mereka larut dengan lebih mudah di persekitaran kutub, berbanding dengan kelarutannya dalam pelarut bukan kutub. Sebilangan besar larut dalam air.

Struktur protein

Untuk menentukan fungsi protein tertentu, perlu menentukan strukturnya, iaitu hubungan tiga dimensi yang wujud antara atom yang membentuk protein tersebut. Untuk protein, empat tahap organisasi strukturnya telah ditentukan:

Struktur utama : merujuk kepada urutan asid amino yang membentuk protein, tidak termasuk penyesuaian yang mungkin dilakukan oleh rantai sisinya.

Struktur sekunder : ia dibentuk oleh susunan spatial atom kerangka tempatan. Sekali lagi, penyesuaian rantai sisi tidak diambil kira.

Struktur tersier : merujuk kepada struktur tiga dimensi keseluruhan protein. Walaupun sukar untuk mewujudkan pembahagian yang jelas antara struktur tersier dan sekunder, konformasi yang ditentukan (seperti kehadiran heliks, helai terlipat, dan kelainan) digunakan untuk menunjuk struktur sekunder secara eksklusif.

Struktur kuaternari : berlaku untuk protein yang terdiri daripada beberapa subunit. Iaitu oleh dua atau lebih rantai polipeptida individu. Unit-unit ini dapat berinteraksi melalui daya kovalen, atau melalui ikatan disulfida. Susunan ruang subunit menentukan struktur kuaternari.

-Karbohidrat

Karbohidrat, karbohidrat atau sakarida (dari akar Yunani sakcharón, yang bermaksud gula) adalah kelas molekul organik paling banyak di seluruh planet bumi.

Strukturnya dapat disimpulkan dari nama mereka "karbohidrat", kerana mereka adalah molekul dengan formula (CH ₂ O) _n , di mana n lebih besar daripada 3.

Fungsi karbohidrat berbeza-beza. Salah satu yang utama adalah jenis struktur, terutama pada tanaman. Di kerajaan tumbuhan, selulosa adalah bahan struktur utamanya, yang sesuai dengan 80% berat kering tubuh.

Fungsi lain yang relevan adalah peranannya yang bertenaga. Polisakarida, seperti kanji dan glikogen, merupakan sumber penting dalam simpanan nutrien.

Pengelasan

Unit asas karbohidrat adalah monosakarida atau gula sederhana. Ini berasal dari aldehid rantai lurus atau keton dan alkohol polihidrat.

Mereka dikelaskan mengikut sifat kimia kumpulan karbonilnya menjadi aldosis dan ketosa. Mereka juga dikelaskan berdasarkan jumlah karbon.

Monosakarida berkelompok untuk membentuk oligosakarida, yang sering dijumpai bersama dengan jenis molekul organik lain seperti protein dan lipid. Ini dikelaskan sebagai homopolysaccharides atau heteropolysaccharides, bergantung kepada sama ada ia terdiri daripada monosakarida yang sama (kes pertama) atau berbeza.

Di samping itu, mereka juga dikelaskan mengikut sifat monosakarida yang menyusunnya. Polimer glukosa dipanggil glukan, yang terbuat dari galaktosa disebut galaktan, dan sebagainya.

Polisakarida mempunyai keanehan membentuk rantai lurus dan bercabang, kerana ikatan glikosid dapat terbentuk dengan mana-mana kumpulan hidroksil yang terdapat dalam monosakarida.

Apabila sebilangan besar unit monosakarida dikaitkan, kita bercakap mengenai polisakarida.

-Lipid

Lipid (dari lipos Yunani, yang bermaksud lemak) adalah molekul organik yang tidak larut dalam air dan larut dalam pelarut bukan organik, seperti kloroform. Ini membentuk lemak, minyak, vitamin, hormon, dan membran biologi.

Pengelasan

Asid lemak : ia adalah asid karboksilik dengan rantai yang dibentuk oleh hidrokarbon dengan panjang yang cukup besar. Secara fisiologi, sangat jarang didapati mereka bebas, kerana dalam kebanyakan kes mereka diasingkan.

Pada haiwan dan tumbuh-tumbuhan, kita sering menemukannya dalam bentuk tak jenuh (membentuk ikatan berganda antara karbon), dan tak jenuh ganda (dengan dua atau lebih ikatan berganda).

Triacylglycerols : juga disebut trigliserida atau lemak neutral, mereka merupakan sebahagian besar lemak dan minyak yang terdapat pada haiwan dan tumbuhan. Fungsi utamanya adalah untuk menyimpan tenaga pada haiwan. Ini mempunyai sel khusus untuk penyimpanan.

Mereka dikelaskan mengikut identiti dan kedudukan sisa asid lemak. Umumnya, minyak sayuran cair pada suhu bilik dan lebih kaya dengan residu asid lemak dengan ikatan dua dan tiga di antara karbon mereka.

Sebaliknya, lemak haiwan padat pada suhu bilik dan jumlah karbon tak jenuh rendah.

Glycerophospholipids : juga dikenali sebagai phosphoglycerides, mereka adalah komponen utama membran lipid.

Gliserofosfolipid mempunyai "ekor" dengan ciri apolar atau hidrofobik, dan "kepala" polar atau hidrofilik. Struktur ini dikelompokkan dalam lapisan dua, dengan ekor menunjuk ke dalam, untuk membentuk membran. Di dalamnya, serangkaian protein tertanam.

Sphingolipid : mereka adalah lipid yang terdapat dalam jumlah yang sangat rendah. Mereka juga merupakan bahagian dari membran dan berasal dari sphingosine, dihydrosphingosine dan homolognya.

Kolesterol : pada haiwan adalah komponen utama membran, yang mengubah sifatnya, seperti kelancarannya. Ia juga terletak di membran organel sel. Ini adalah pendahulu hormon steroid yang penting, yang berkaitan dengan perkembangan seksual.

-Asid nukleik

Asid nukleik adalah DNA dan pelbagai jenis RNA yang ada. DNA bertanggungjawab untuk menyimpan semua maklumat genetik, yang memungkinkan pengembangan, pertumbuhan dan pemeliharaan organisma hidup.

RNA, sebahagiannya, mengambil bahagian dalam maklumat genetik yang dikodkan dalam DNA ke molekul protein. Secara klasik, tiga jenis RNA dibezakan: messenger, transfer dan ribosomal. Namun, ada sejumlah RNA kecil yang memiliki fungsi pengaturan.

Blok binaan: nukleotida

Blok asas asid nukleik, DNA dan RNA, adalah nukleotida. Secara kimia, mereka adalah ester fosfat pentosa, di mana asas nitrogen dilekatkan pada karbon pertama. Kita dapat membezakan antara ribonukleotida dan deoksiribonukleotida.

Molekul ini rata, aromatik, dan heterosiklik. Apabila kumpulan fosfat tidak hadir, nukleotida dinamakan nukleosida.

Sebagai tambahan kepada peranannya sebagai monomer dalam asid nukleik, molekul-molekul ini terdapat di mana-mana secara biologi dan mengambil bahagian dalam sejumlah besar proses.

Nukleosida trifosfat adalah produk yang kaya dengan tenaga, seperti ATP dan digunakan sebagai mata wang tenaga tindak balas sel. Mereka adalah komponen penting dari koenzim NAD ⁺ , NADP ⁺ , FMN, FAD dan koenzim A. Akhirnya, mereka adalah unsur pengawalseliaan jalur metabolik yang berbeza.

Contoh

Terdapat banyak contoh molekul organik. Yang paling terkenal dan dikaji oleh ahli biokimia akan dibincangkan di bawah:

Hemoglobin

Hemoglobin, pigmen merah dalam darah, adalah salah satu contoh protein klasik. Berkat penyebarannya yang luas dan pengasingan yang mudah, protein ini telah dikaji sejak zaman kuno.

Ini adalah protein yang terdiri daripada empat subunit, itulah sebabnya ia berada dalam klasifikasi tetramerik, dengan dua unit alpha dan dua beta. Subunit hemoglobin berkaitan dengan protein kecil yang bertanggungjawab untuk pengambilan oksigen dalam otot: myoglobin.

Kumpulan heme adalah turunan dari porphyrin. Ini mencirikan hemoglobin dan merupakan kumpulan yang sama yang terdapat di sitokrom. Kumpulan heme bertanggungjawab untuk ciri warna merah darah dan merupakan kawasan fizikal di mana setiap monomer globin mengikat dengan oksigen.

Fungsi utama protein ini adalah pengangkutan oksigen dari organ yang bertanggungjawab untuk pertukaran gas - memanggilnya paru-paru, insang atau kulit - ke kapilari, untuk digunakan dalam pernafasan.

Selulosa

Selulosa adalah polimer linier yang terdiri daripada subunit D-glukosa, dihubungkan oleh ikatan jenis beta 1,4. Seperti kebanyakan polisakarida, mereka tidak mempunyai ukuran maksimum yang terhad. Namun, rata-rata mereka mempunyai sekitar 15,000 residu glukosa.

Ia adalah komponen dinding sel tumbuhan. Terima kasih kepada selulosa, ini bersifat kaku dan memungkinkan untuk menahan tekanan osmotik. Begitu juga, pada tanaman yang lebih besar, seperti pokok, selulosa memberikan sokongan dan kestabilan.

Walaupun terutama berkaitan dengan sayur-sayuran, beberapa haiwan yang disebut tunicate memiliki selulosa dalam strukturnya.

Dianggarkan bahawa purata 10 ¹⁵ kilogram selulosa disintesis - dan dikurangkan - setiap tahun.

Membran biologi

Membran biologi terutamanya terdiri daripada dua biomolekul, lipid dan protein. Konfigurasi spasial lipid dalam bentuk bilayer, dengan ekor hidrofobik menunjuk ke dalam, dan kepala hidrofilik menunjuk ke luar.

Membran adalah entiti dinamik dan komponennya mengalami pergerakan yang kerap.

Rujukan

1. Aracil, CB, Rodríguez, MP, Magraner, JP, & Pérez, RS (2011). Asas biokimia. Universiti Valencia.
2. Battaner Arias, E. (2014). Kompendium enzimologi. Edisi Universiti Salamanca.
3. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biokimia. Saya terbalik.
4. Devlin, TM (2004). Biokimia: buku teks dengan aplikasi klinikal. Saya terbalik.
5. Díaz, AP, & Pena, A. (1988). Biokimia. Pengarang Limusa.
6. Macarulla, JM, & Goñi, FM (1994). Biokimia manusia: kursus asas. Saya terbalik.
7. Müller - Esterl, W. (2008). Biokimia. Asas perubatan dan sains hayat. Saya terbalik.
8. Teijón, JM (2006). Asas biokimia struktur. Tébar Pengarang.