NEORGANSKE BIOMOLEKULE: KARAKTERISTIKE, FUNKCIJE, VRSTE - BIOLOGIJA - 2026

U anorganski biomolekule su velika skupina molekularnih konfiguracija prisutnih u živim bićima. Prema definiciji, osnovna struktura anorganskih molekula nije sastavljena od ugljičnog kostura ili povezanih ugljikovih atoma.

Međutim, to ne znači da anorganski spojevi moraju biti potpuno lišeni ugljika da bi bili uključeni u ovu veliku kategoriju, već da ugljik ne smije biti glavni i najobilniji atom u molekuli. Anorganski spojevi koji su dio živih bića uglavnom su voda i niz čvrstih ili otopinskih minerala.

Izvor: I, Splette

Voda - najzastupljenija anorganska biomolekula u organizmima - ima niz karakteristika koje je čine bitnim elementom za život, poput visokog vrelišta, visoke dielektrične konstante, sposobnosti punjenja promjena temperature i pH među drugi.

Joni i plinovi, s druge strane, ograničeni su na vrlo specifične funkcije unutar organskih bića, poput živčanog impulsa, zgrušavanja krvi, osmotske regulacije, između ostalih. Uz to, oni su važni kofaktori određenih enzima.

karakteristike

Izrazita karakteristika anorganskih molekula koje se nalaze u živoj tvari je odsutnost ugljiko-vodikovih veza.

Te su biomolekule relativno male i uključuju vodu, plinove i niz aniona i kationa koji aktivno sudjeluju u metabolizmu.

Razvrstavanje i funkcije

Najrelevantnija anorganska molekula u živoj tvari je bez sumnje voda. Pored toga, prisutne su i druge anorganske komponente koje su razvrstane u plinove, anione i katione.

Unutar plinova imamo kisik, ugljični dioksid i dušik. U anionima su, između ostalih, kloridi, fosfati, karbonati. A u kationima su natrij, kalij, amonij, kalcij, magnezij i drugi pozitivni ioni.

U nastavku ćemo opisati svaku od tih skupina, s njihovim najistaknutijim karakteristikama i njihovom funkcijom unutar živih bića.

-Voda

Voda je najbogatija anorganska komponenta živih bića. Opće je poznato da se život razvija u vodenom okruženju. Iako postoje organizmi koji ne žive u vodenom tijelu, unutarnje okruženje ovih pojedinaca uglavnom je hidrično. Živi se sastoje od 60% do 90% vode.

Sastav vode u istom organizmu može varirati, ovisno o vrsti proučavane stanice. Na primjer, stanica u kosti ima u prosjeku 20% vode, dok moždana stanica lako može doseći 85%.

Voda je tako važna, jer se velika većina biokemijskih reakcija koje čine metabolizam pojedinaca odvija u vodenom okruženju.

Na primjer, fotosinteza započinje raspadom komponenti vode djelovanjem svjetlosne energije. Ćelijsko disanje rezultira proizvodnjom vode cijepanjem molekula glukoze radi ekstrakcije energije.

Ostali manje poznati metabolički putevi također uključuju proizvodnju vode. Sinteza aminokiselina nastaje vodom.

Svojstva vode

Voda ima niz karakteristika koje je čine nezamjenjivim elementom planete Zemlje, omogućavajući prekrasan događaj u životu. Među tim svojstvima imamo:

Voda kao otapalo: strukturalno se voda sastoji od dva vodikova atoma spojenih na atom kisika, koji dijele njihove elektrone kroz polarnu kovalentnu vezu. Dakle, ova molekula ima nabijene krajeve, jedan pozitivan i jedan negativan.

Zahvaljujući toj konformaciji tvar se naziva polarnom. Na taj način voda može otopiti tvari s istom polarnom tendencijom, jer pozitivni dijelovi privlače da se negativni dijelovi molekule rastvaraju i obrnuto. Molekule koje voda otapa nazivaju hidrofilne.

Zapamtite da u kemiji imamo pravilo da "isto to isto otapa". To znači da se polarne tvari otapaju isključivo u ostalim tvarima koje su također polarne.

Na primjer, ionski spojevi, kao što su ugljikohidrati i kloridi, aminokiseline, plinovi i drugi spojevi s hidroksilnim skupinama, mogu se lako otopiti u vodi.

Dielektrična konstanta : visoka dielektrična konstanta vitalne tekućine također je faktor koji pridonosi otapanju anorganskih soli u njoj. Dielektrična konstanta faktor je razdvajanja dva naboja suprotnog znaka u odnosu na vakuum.

Specifična toplina vode: prigušivanje nasilnih promjena temperature bitno je za razvoj života. Zahvaljujući visokoj specifičnoj toplini vode, temperaturne promjene se stabiliziraju, stvarajući okruženje pogodno za život.

Visoka specifična toplina znači da stanica može primiti značajne količine topline, a temperatura stanice se ne povećava značajno.

Kohezija: Kohezija je još jedno svojstvo koje sprečava nagle promjene temperature. Zahvaljujući suprotnim nabojima molekula vode, one privlače jedna drugu, stvarajući ono što se naziva kohezija.

Kohezija omogućava da se temperatura žive tvari ne poveća previše. Toplinska energija razbija vodikove veze između molekula, umjesto da ubrzava pojedine molekule.

PH kontrola: osim što regulira i održava temperaturu konstantnom, voda može učiniti isto s pH. Postoje određene metaboličke reakcije kojima je potreban određeni pH da bi se odvijale. Na isti način, enzimi također zahtijevaju specifičan pH da bi djelovali s maksimalnom učinkovitošću.

Regulacija pH dolazi zahvaljujući hidroksilnim skupinama (-OH) koje se koriste zajedno s vodikovim ionima (H ⁺). Prvi se odnosi na stvaranje alkalnog medija, dok drugi pridonosi stvaranju kiselog medija.

Vrelište: vrelište vode je 100 ° C. Ovo svojstvo omogućava da voda postoji u tekućem stanju u širokom rasponu temperature, od 0 ° C do 100 ° C.

Visoka tačka ključanja objašnjava se sposobnošću stvaranja četiri vodikove veze za svaku molekulu vode. Ova karakteristika također objašnjava visoku točku taljenja i toplinu isparavanja, ako ih usporedimo s drugim hidridima, kao što je NH ₃, HF ili H ₂ S.

To omogućava postojanje nekih ekstremofiličnih organizama. Na primjer, postoje organizmi koji se razvijaju blizu 0 ° C i nazivaju se psihrofili. Na isti se način termofilni razvijaju oko 70 ili 80 ° C.

Promjena gustoće: gustoća vode varira na vrlo poseban način kako se mijenja temperatura okoline. Led predstavlja otvorenu kristalnu rešetku, za razliku od vode u tekućem stanju, on predstavlja slučajniju, čvršću i gušću molekularnu organizaciju.

Ovo svojstvo omogućuje ledu da pluta na vodi, djeluje kao pojačani izolator i omogućava stabilnost velikih okeanskih masa.

Da to nije tako, led bi potonuo u morskim dubinama, a život, kao što znamo, bio bi krajnje malo vjerojatan događaj, kako bi mogao nastati život na velikim ledenim masama?

Ekološka uloga vode

Za kraj s temom vode, potrebno je napomenuti da vitalna tekućina ne samo da ima relevantnu ulogu unutar živih bića, već i oblikuje okoliš u kojem žive.

Ocean je najveći rezervoar vode na zemlji, na koji utječu temperature, pogodujući procesima isparavanja. Ogromne količine vode u stalnom su ciklusu isparavanja i taloženja vode, stvarajući ono što je poznato kao vodeni ciklus.

-Plin

Ako usporedimo opsežne funkcije vode u biološkim sustavima, uloga ostalih anorganskih molekula ograničena je samo na vrlo specifične uloge.

Općenito, plinovi prolaze kroz stanice u vodenim razrjeđenjima. Ponekad se koriste kao supstrati za kemijske reakcije, a u drugim su otpadni produkt metaboličkog puta. Najrelevantniji su kisik, ugljični dioksid i dušik.

Kisik je konačni akceptor elektrona u transportnim lancima organizama koji aerobno dišu. Također, ugljični dioksid je otpadni proizvod u životinjama i supstrat biljkama (za fotosintetske procese).

-Ions

Poput plinova, uloga iona u živim organizmima izgleda ograničena na vrlo određene događaje, ali ključna za pravilno funkcioniranje pojedinca. Razvrstavaju se ovisno o naboju u anione, ione s negativnim nabojima i katione, ione s pozitivnim nabojima.

Neki su od njih potrebni samo u vrlo malim količinama, poput metalnih sastojaka enzima. Ostale su potrebne u većim količinama, poput natrijevog klorida, kalija, magnezija, željeza, joda, među ostalim.

Ljudsko tijelo neprestano gubi ove minerale, putem urina, izmeta i znoja. Te se komponente moraju ponovno unijeti u sustav putem hrane, uglavnom voća, povrća i mesa.

Ionske funkcije

Kofaktori: Ioni mogu djelovati kao kofaktori kemijskih reakcija. Klor-ion sudjeluje u hidrolizi škroba pomoću amilaza. Kalij i magnezij neophodni su za funkcioniranje enzima koji su vrlo važni u metabolizmu.

Održavanje osmolarnosti: Druga je funkcija od velikog značaja održavanje optimalnih osmotskih uvjeta za razvoj bioloških procesa.

Količina otopljenih metabolita mora se regulirati na izniman način, jer ako sustav ne uspije, stanica bi mogla eksplodirati ili izgubiti značajne količine vode.

Na primjer, natrij i klor su važni elementi koji doprinose održavanju osmotske ravnoteže. Ti isti ioni također potiču ravnotežu kiselina u bazi.

Membranski potencijal: u životinja ioni aktivno sudjeluju u stvaranju membranskog potencijala u membrani uzbudljivih stanica.

Električna svojstva membrana utječu na ključne događaje, poput sposobnosti neurona da prenose informacije.

U tim slučajevima membrana djeluje analogno električnom kondenzatoru, gdje se naboji nakupljaju i pohranjuju zahvaljujući elektrostatičkim interakcijama između kationa i aniona s obje strane membrane.

Asimetrična raspodjela iona u otopini sa svake strane membrane prevodi se u električni potencijal - ovisno o propusnosti membrane za prisutne ione. Jačina potencijala može se izračunati slijedeći Nernstovu ili Goldmanovu jednadžbu.

Strukturni: neki ioni obavljaju strukturne funkcije. Na primjer, hidroksiapatit uvjetuje kristalnu mikrostrukturu kostiju. U međuvremenu, kalcij i fosfor potrebni su za formiranje kostiju i zuba.

Ostale funkcije: na kraju, ioni sudjeluju u takvim heterogenim funkcijama kao što su zgrušavanje krvi (kalcijevim ionima), vid i kontrakcija mišića.

Razlike između organskih i anorganskih biomolekula

Otprilike 99% sastava živih bića uključuje samo četiri atoma: vodik, kisik, ugljik i dušik. Ti atomi funkcioniraju kao komadi ili blokovi koji se mogu rasporediti u širokom rasponu trodimenzionalnih konfiguracija, tvoreći molekule koje omogućuju život.

Dok su anorganski spojevi obično mali, jednostavni i ne vrlo raznoliki, organski spojevi imaju tendenciju da su uočljiviji i raznolikiji.

Uz sve to, složenost organskih biomolekula povećava se što pored karbonskog kartona imaju funkcionalne skupine koje određuju kemijske karakteristike.

Međutim, oboje su podjednako potrebni za optimalan razvoj živih bića.

Upotreba izraza organski i anorganski u svakodnevnom životu

Sada kada opisujemo razliku između obje vrste biomolekula, potrebno je pojasniti da ove pojmove koristimo na neodređen i neprecizan način u svakodnevnom životu.

Kad voće i povrće označimo kao "organsko" - što je danas vrlo popularno - ne znači da su i ostali proizvodi "anorganski". Budući da je struktura ovih jestivih elemenata karbonski karton, definicija organskog smatra se suvišnom.

Zapravo, termin organski proizlazi iz sposobnosti organizama da sintetiziraju ove spojeve.

Reference

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). Biologija: Život na Zemlji. Pearsonovo obrazovanje.
2. Aracil, CB, Rodríguez, MP, Magraner, JP, i Pérez, RS (2011). Osnove biokemije. Sveučilište u Valenciji.
3. Battaner Arias, E. (2014). Zbirka enzimologije. Izdanja sveučilišta Salamanca.
4. Berg, JM, Stryer, L., i Tymoczko, JL (2007). Biokemija. Preokrenuo sam se.
5. Devlin, TM (2004). Biokemija: udžbenik s kliničkom primjenom. Preokrenuo sam se.
6. Díaz, AP, & Pena, A. (1988). Biokemija. Uredništvo Limusa.
7. Macarulla, JM, & Goñi, FM (1994). Ljudska biokemija: osnovni tečaj. Preokrenuo sam se.
8. Macarulla, JM, & Goñi, FM (1993). Biomolekule: lekcije iz strukturne biokemije. Preokrenuo sam se.
9. Müller - Esterl, W. (2008). Biokemija. Osnove medicine i životnih znanosti. Preokrenuo sam se.
10. Teijón, JM (2006). Osnove strukturne biokemije. Uredništvo Tébar.
11. Monge-Nájera, J. (2002). Opća biologija. EUNED.