ลักษณะทางชีวโมเลกุลโมเลกุลอินทรีย์หน้าที่การจำแนกและตัวอย่าง

โมเลกุลของสารอินทรีย์ พวกมันถูกพบในสิ่งมีชีวิตทุกชนิดและมีลักษณะโดยมีโครงสร้างตามอะตอมของคาร์บอน ถ้าเราเปรียบเทียบพวกมันกับโมเลกุลอนินทรีย์โมเลกุลอินทรีย์นั้นซับซ้อนกว่ามากในแง่ของโครงสร้าง นอกจากนี้พวกเขามีความหลากหลายมากขึ้น.

พวกเขาจัดเป็นโปรตีนคาร์โบไฮเดรตไขมันและกรดนิวคลีอิก ฟังก์ชั่นของมันแตกต่างกันมาก โปรตีนมีส่วนร่วมเป็นองค์ประกอบโครงสร้างการทำงานและปัจจัยเร่งปฏิกิริยา คาร์โบไฮเดรตยังมีหน้าที่โครงสร้างและเป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับสิ่งมีชีวิตอินทรีย์.

ไขมันเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของเยื่อหุ้มชีวภาพและสารอื่น ๆ เช่นฮอร์โมน พวกเขายังทำงานเป็นองค์ประกอบการจัดเก็บพลังงาน ในที่สุดกรดนิวคลีอิก - DNA และ RNA - มีข้อมูลที่จำเป็นทั้งหมดสำหรับการพัฒนาและบำรุงรักษาสิ่งมีชีวิต.

ดัชนี

• 1 ลักษณะทั่วไป
• 2 การจำแนกประเภทและฟังก์ชั่น
  • 2.1 -Proteins
  • 2.2 -Carbohydrates
  • 2.3 -Lipids
  • 2.4 - กรดนิวคลีอิก
• 3 ตัวอย่าง
  • 3.1 เฮโมโกลบิน
  • 3.2 เซลลูโลส
  • 3.3 เยื่อหุ้มชีวภาพ
• 4 อ้างอิง

ลักษณะทั่วไป

หนึ่งในคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องมากที่สุดของสารชีวโมเลกุลชีวภาพคือความสามารถรอบตัวในการสร้างโครงสร้าง ความหลากหลายที่ยิ่งใหญ่ของสายพันธุ์อินทรีย์ที่อาจมีอยู่นั้นเกิดจากสถานการณ์ที่ได้รับการยกเว้นจากอะตอมของคาร์บอนที่จุดศูนย์กลางของช่วงเวลาที่สอง.

อะตอมของคาร์บอนมีอิเล็กตรอนสี่ตัวในระดับพลังงานสุดท้าย เนื่องจากอิเลคโตรเนกาติวีตี้เฉลี่ยจึงสามารถสร้างพันธะกับอะตอมคาร์บอนอื่น ๆ สร้างห่วงโซ่ที่มีรูปร่างและความยาวต่างกันเปิดหรือปิดด้วยพันธะง่ายคู่หรือสามในการตกแต่งภายใน.

ในทำนองเดียวกันค่าเฉลี่ยของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ของอะตอมคาร์บอนทำให้เกิดพันธะกับอะตอมอื่นที่ไม่ใช่คาร์บอนเช่นอิเล็กโตรโพสิทีฟ (ไฮโดรเจน) หรืออิเล็กโตรเนกาติกา (ออกซิเจนไนโตรเจนซัลเฟอร์เป็นต้น).

คุณสมบัติการเชื่อมโยงนี้อนุญาตให้สร้างการจัดหมวดหมู่สำหรับคาร์บอนในระดับประถมศึกษาทุติยภูมิทุติยภูมิหรือควอเทอร์นารีขึ้นอยู่กับจำนวนของคาร์บอนที่ถูกเชื่อมโยง ระบบการจัดหมวดหมู่นี้เป็นอิสระจากจำนวนของวาเลนซ์ที่เกี่ยวข้องในลิงค์.

การจำแนกประเภทและฟังก์ชั่น

โมเลกุลของสารอินทรีย์แบ่งออกเป็นสี่กลุ่มหลัก: โปรตีนคาร์โบไฮเดรตไขมันและกรดนิวคลีอิก ที่นี่เราจะอธิบายรายละเอียดให้กับพวกเขา:

-โปรตีน

โปรตีนประกอบด้วยกลุ่มของโมเลกุลอินทรีย์ที่กำหนดไว้และโดดเด่นโดยนักชีววิทยา ความรู้ในวงกว้างนี้มีสาเหตุหลักมาจากความง่ายที่แท้จริงที่อยู่โดดเดี่ยวและโดดเด่น - เมื่อเทียบกับส่วนที่เหลือของโมเลกุลอินทรีย์ทั้งสาม.

โปรตีนมีบทบาททางชีววิทยาที่กว้างมาก พวกมันสามารถทำหน้าที่ขนส่งโมเลกุลโครงสร้างและตัวเร่งปฏิกิริยา กลุ่มสุดท้ายนี้ประกอบด้วยเอนไซม์.

บล็อกโครงสร้าง: กรดอะมิโน

บล็อกโครงสร้างของโปรตีนคือกรดอะมิโน ในธรรมชาติเราพบกรดอะมิโน 20 ชนิดแต่ละชนิดมีคุณสมบัติทางเคมีและฟิสิกส์ที่กำหนดไว้อย่างดี.

โมเลกุลเหล่านี้จัดเป็นกรดอัลฟา - อะมิโนเนื่องจากมีกลุ่มอะมิโนหลักและกลุ่มกรดคาร์บอกซิลิกเป็นสารตั้งต้นในอะตอมของคาร์บอนเดียวกัน ข้อยกเว้นเดียวสำหรับกฎนี้คือกรดอะมิโนโพรลีนซึ่งจัดเป็นกรดอัลฟา - อิมิโนโดยมีกลุ่มอะมิโนรอง.

เพื่อสร้างโปรตีนมันเป็นสิ่งจำเป็นที่ "บล็อก" พอลิเมอร์เหล่านี้และพวกเขาทำเช่นนั้นโดยการสร้างพันธะเปปไทด์ การก่อตัวของสายโซ่ของโปรตีนเกี่ยวข้องกับการกำจัดหนึ่งโมเลกุลของน้ำต่อพันธะเปปไทด์ ลิงค์นี้แสดงเป็น CO-NH.

นอกเหนือจากการเป็นส่วนหนึ่งของโปรตีนแล้วกรดอะมิโนบางตัวยังถือเป็นพลังงานเมตาโบไลต์และอีกหลายชนิดเป็นสารอาหารที่จำเป็น.

คุณสมบัติของกรดอะมิโน

กรดอะมิโนแต่ละตัวมีมวลและมีลักษณะโดยเฉลี่ยในโปรตีน นอกจากนี้แต่ละตัวมีค่า pK ของกรดอัลฟ่า - คาร์บอกซิลิก, อัลฟา - อะมิโนและกลุ่มด้านข้าง.

ค่า pK ของกลุ่มกรดคาร์บอกซิลิกอยู่ที่ประมาณ 2.2; ในขณะที่กลุ่มอัลฟาอะมิโนมีค่า pK ใกล้เคียงกับ 9.4 ลักษณะนี้นำไปสู่ลักษณะโครงสร้างทั่วไปของกรดอะมิโน: ที่ pH ทางสรีรวิทยาทั้งสองกลุ่มอยู่ในรูปของไอออน.

เมื่อโมเลกุลมีกลุ่มของขั้วตรงข้ามที่มีประจุพวกมันจะเรียกว่าดิโพโมลไอออนหรือ zwitterions ดังนั้นกรดอะมิโนจึงทำหน้าที่เป็นกรดหรือเป็นกรดเบส.

กรดอัลฟา - อะมิโนส่วนใหญ่มีจุดหลอมเหลวใกล้ถึง 300 ° C พวกเขาละลายได้ง่ายขึ้นในสภาพแวดล้อมขั้วโลกเมื่อเทียบกับความสามารถในการละลายในตัวทำละลายที่ไม่ใช่ขั้ว ส่วนใหญ่ค่อนข้างละลายในน้ำ.

โครงสร้างของโปรตีน

เพื่อให้สามารถระบุฟังก์ชั่นของโปรตีนที่เฉพาะเจาะจงได้มันเป็นสิ่งจำเป็นในการกำหนดโครงสร้างของมันนั่นคือความสัมพันธ์สามมิติที่มีอยู่ระหว่างอะตอมที่ประกอบขึ้นเป็นโปรตีนในคำถาม สำหรับโปรตีนนั้นมีการกำหนดโครงสร้างองค์กรสี่ระดับ:

โครงสร้างหลัก: หมายถึงลำดับของกรดอะมิโนที่ก่อตัวเป็นโปรตีนโดยไม่รวมรูปแบบใด ๆ ที่โซ่ข้างสามารถรับได้.

โครงสร้างรอง: เกิดจากการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของอะตอมของโครงกระดูก อีกครั้งโครงสร้างของโซ่ด้านข้างไม่ได้นำมาพิจารณา.

โครงสร้างตติยภูมิ: มันหมายถึงโครงสร้างสามมิติของโปรตีนทั้งหมด แม้ว่ามันอาจเป็นเรื่องยากที่จะสร้างการแบ่งที่ชัดเจนระหว่างโครงสร้างตติยภูมิและทุติยภูมิการกำหนดความสอดคล้อง (เช่นการปรากฏตัวของใบพัดแผ่นพับและรอบ) ถูกใช้เพื่อกำหนดเฉพาะโครงสร้างรอง.

โครงสร้างสี่: นำไปใช้กับโปรตีนที่เกิดขึ้นจากหน่วยย่อยหลายแห่ง นั่นคือโดยโซ่โพลีเปปไทด์อย่างน้อยสองโซ่ หน่วยเหล่านี้สามารถโต้ตอบโดยกองกำลังโควาเลนต์หรือโดยการกำจัดซัลไฟด์ การจัดเรียงเชิงพื้นที่ของหน่วยย่อยกำหนดโครงสร้าง quaternary.

-คาร์โบไฮเดรต

คาร์โบไฮเดรตคาร์โบไฮเดรตหรือ saccharides (จากรากกรีก sakcharón, ซึ่งหมายถึงน้ำตาล) เป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่มีอยู่มากที่สุดในโลกทั้งโลก.

โครงสร้างของมันสามารถอนุมานได้จากชื่อ "คาร์โบไฮเดรต" เนื่องจากเป็นโมเลกุลที่มีสูตร (C H)₂O)_n, อยู่ที่ไหน n มากกว่า 3.

ฟังก์ชั่นของคาร์โบไฮเดรตมีความหลากหลาย หนึ่งในองค์ประกอบหลักคือชนิดโครงสร้างโดยเฉพาะในพืช ในอาณาจักรพืชเซลลูโลสเป็นวัสดุโครงสร้างหลักซึ่งสอดคล้องกับ 80% ของน้ำหนักแห้งของร่างกาย.

หน้าที่ที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือบทบาทที่มีพลัง โพลีแซคคาไรด์เช่นแป้งและไกลโคเจนเป็นแหล่งสำรองทางโภชนาการที่สำคัญ.

การจัดหมวดหมู่

หน่วยพื้นฐานของคาร์โบไฮเดรตคือโมโนแซคคาไรด์หรือน้ำตาลอย่างง่าย เหล่านี้เป็นอนุพันธ์ของอัลดีไฮด์เชิงเส้นหรือคีโตนและแอลกอฮอล์โพลีไฮดริก.

พวกมันถูกจำแนกตามลักษณะทางเคมีของกลุ่มคาร์บอนิลใน aldoses และคีโตน พวกเขายังจำแนกตามจำนวนของคาร์บอน.

Monosaccharides ถูกจัดกลุ่มให้เป็น oligosaccharides ซึ่งมักพบในความสัมพันธ์กับโมเลกุลอินทรีย์ชนิดอื่นเช่นโปรตีนและไขมัน เหล่านี้จัดเป็น homopolysaccharides หรือ heteropolysaccharides ขึ้นอยู่กับว่าพวกเขาประกอบด้วย monosaccharides เดียวกัน (กรณีแรก) หรือแตกต่างกัน.

นอกจากนี้พวกมันยังจำแนกตามลักษณะของ monosaccharide ที่ประกอบมัน โพลีเมอร์ของกลูโคสเรียกว่ากลูแคนซึ่งสร้างโดยกาแลคโตสเรียกว่ากาแลคตัสและอื่น ๆ.

โพลีแซคคาไรด์มีลักษณะเฉพาะของการสร้างโซ่แบบเชิงเส้นและแบบแยกย่อยเนื่องจากพันธะของไกลโคซิดิคสามารถเกิดขึ้นได้กับกลุ่มไฮดรอกซิลที่พบในโมโนแซคคาไรด์.

เมื่อมีการเชื่อมโยงหน่วย monosaccharide จำนวนมากเราจะพูดถึง polysaccharide.

-ไขมัน

ไขมัน (จากกรีก lipos, ซึ่งหมายถึงไขมัน) เป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่ไม่ละลายในน้ำและละลายได้ในตัวทำละลายอนินทรีเช่นคลอโรฟอร์ม เหล่านี้ประกอบด้วยไขมันน้ำมันวิตามินฮอร์โมนและเยื่อหุ้มชีวภาพ.

การจัดหมวดหมู่

กรดไขมัน: พวกเขาเป็นกรดคาร์บอกซิลิกที่มีสายโซ่เกิดจากไฮโดรคาร์บอนที่มีความยาวมาก ในทางสรีรวิทยามันหายากที่จะหาพวกมันฟรีเนื่องจากในกรณีส่วนใหญ่พวกมันจะถูกทำให้ดีขึ้น.

ในสัตว์และพืชเรามักพบพวกมันในรูปแบบที่ไม่อิ่มตัวของมัน (ก่อตัวเป็นพันธะคู่ระหว่างคาร์บอน) และไม่อิ่มตัว (มีพันธะสองเท่าหรือมากกว่านั้น).

triacylglycerols: เรียกอีกอย่างว่าไตรกลีเซอไรด์หรือกรดไขมันที่เป็นกลางมันประกอบด้วยไขมันและน้ำมันส่วนใหญ่ที่มีอยู่ในสัตว์และพืช หน้าที่หลักคือการเก็บพลังงานในสัตว์ มีเซลล์พิเศษสำหรับการจัดเก็บ.

พวกมันถูกจำแนกตามลักษณะและตำแหน่งของกรดไขมันที่ตกค้าง โดยทั่วไปน้ำมันพืชจะเป็นของเหลวที่อุณหภูมิห้องและมีความเข้มข้นมากขึ้นในกรดไขมันที่ตกค้างและมีพันธะคู่ระหว่างคาร์บอน.

ในทางตรงกันข้ามไขมันของสัตว์มีความคงตัวที่อุณหภูมิห้องและจำนวนของคาร์บอนไม่อิ่มตัวต่ำ.

glicerofosfolípidos: ยังเป็นที่รู้จักกันในนาม phosphoglycerides เป็นส่วนประกอบหลักของเยื่อหุ้มไขมัน.

Glycerophospholipids มี "หาง" ที่มีลักษณะ apolar หรือไม่ชอบน้ำและ "หัว" ขั้วหรือชอบน้ำ โครงสร้างเหล่านี้ถูกจัดกลุ่มใน bilayer โดยมีหางชี้เข้าด้านในเพื่อสร้างเยื่อหุ้ม ในเหล่านี้ชุดของโปรตีนจะถูกฝัง.

สฟิงโกลิพิด: มันเป็นไขมันที่พบในปริมาณที่ต่ำมาก พวกเขายังเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มและเป็นอนุพันธ์ของ sphingosine, dihydrosphingosine และ homologs ของพวกเขา.

คอเลสเตอรอล: ในสัตว์มันเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งปรับเปลี่ยนคุณสมบัติของมันเช่นการไหลของมัน มันยังตั้งอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ organelles มันเป็นสารตั้งต้นสำคัญของสเตียรอยด์ฮอร์โมนที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาทางเพศ.

-กรดนิวคลีอิก

กรดนิวคลีอิกเป็น DNA และอาร์เอ็นเอชนิดต่าง ๆ ที่มีอยู่ ดีเอ็นเอมีหน้าที่จัดเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมทั้งหมดซึ่งช่วยให้การพัฒนาการเจริญเติบโตและการบำรุงรักษาของสิ่งมีชีวิต.

ในทางตรงกันข้าม RNA มีส่วนร่วมในเนื้อเรื่องของข้อมูลทางพันธุกรรมที่เข้ารหัสใน DNA ไปยังโมเลกุลโปรตีน คลาสสิก RNA สามประเภทนั้นแตกต่าง: messenger, transfer และ ribosomal อย่างไรก็ตามมี RNA ขนาดเล็กจำนวนมากที่มีหน้าที่กำกับดูแลอยู่.

บล็อกโครงสร้าง: นิวคลีโอไทด์

บล็อกโครงสร้างของกรดนิวคลีอิก DNA และ RNA คือนิวคลีโอไทด์ ในทางเคมีพวกมันคือเพ็นโทสฟอสเฟตเอสเทอร์ซึ่งติดอยู่กับฐานไนโตรเจนกับคาร์บอนแรก เราสามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างไรโบนิวคลีโอไทด์กับ.

โมเลกุลเหล่านี้มีลักษณะแบนมีกลิ่นหอมและมีความแตกต่างกัน เมื่อไม่มีกลุ่มฟอสเฟตนิวคลีโอไทด์จะถูกเปลี่ยนชื่อเป็นนิวคลีโอไซด์.

นอกเหนือจากบทบาทของพวกเขาในฐานะโมโนเมอร์ในกรดนิวคลีอิกแล้วโมเลกุลเหล่านี้ยังเป็นที่แพร่หลายทางชีวภาพและมีส่วนร่วมในกระบวนการจำนวนมาก.

Nucleoside triphosphates เป็นผลิตภัณฑ์ที่อุดมด้วยพลังงานเช่น ATP และใช้เป็นสกุลเงินพลังงานของปฏิกิริยาของเซลล์ มันเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของโคเอนไซม์ NAD⁺, NADP⁺, FMN, FAD และ coenzyme A. ในที่สุดพวกมันเป็นองค์ประกอบด้านกฎระเบียบของเส้นทางการเผาผลาญที่แตกต่างกัน.

ตัวอย่าง

มีตัวอย่างอนันต์ของโมเลกุลอินทรีย์ ถัดไปผู้อภิปรายชีวเคมีที่โดดเด่นและศึกษามากที่สุดจะถูกกล่าวถึง:

เฮโมโกลบิน

เฮโมโกลบินเป็นเม็ดสีแดงในเลือดเป็นหนึ่งในตัวอย่างคลาสสิกของโปรตีน ต้องขอบคุณการแพร่กระจายที่กว้างขวางและการแยกง่ายมันได้รับการศึกษาโปรตีนมาตั้งแต่สมัยโบราณ.

มันเป็นโปรตีนที่เกิดขึ้นจากสี่หน่วยย่อยดังนั้นมันจึงเข้าสู่การจำแนกประเภทของ tetrameric ด้วยสองหน่วยอัลฟาและสองเบต้า หน่วยย่อยของเฮโมโกลบินเกี่ยวข้องกับโปรตีนขนาดเล็กที่รับผิดชอบการดูดออกซิเจนในกล้ามเนื้อ: myoglobin.

กลุ่ม heme เป็นอนุพันธ์ของ porphyrin ลักษณะนี้เป็นฮีโมโกลบินและเป็นกลุ่มเดียวกันที่พบในไซโตโครม กลุ่ม heme มีหน้าที่ในการระบุสีแดงของเลือดและเป็นพื้นที่ทางกายภาพที่โมโนเมอร์โกลบินแต่ละตัวจับกับออกซิเจน.

หน้าที่หลักของโปรตีนนี้คือการขนส่งออกซิเจนจากอวัยวะที่รับผิดชอบในการแลกเปลี่ยนก๊าซ - เรียกปอด, เหงือกหรือผิวหนัง - ไปยังเส้นเลือดฝอยเพื่อใช้ในการหายใจ.

เซลลูโลส

เซลลูโลสเป็นโพลีเมอร์เชิงเส้นที่ประกอบด้วยหน่วยย่อยน้ำตาลกลูโคส D ซึ่งเชื่อมโยงกันด้วยพันธะเบต้าประเภท 1,4 เช่นเดียวกับโพลีแซคคาไรด์ส่วนใหญ่พวกเขาไม่มีขนาดสูงสุดที่ จำกัด อย่างไรก็ตามโดยเฉลี่ยแล้วพวกมันมีกลูโคสตกค้างประมาณ 15,000 ชนิด.

มันเป็นส่วนประกอบของผนังเซลล์ของพืช ต้องขอบคุณเซลลูโลสซึ่งมีความแข็งแรงและสามารถรับมือกับความเครียดออสโมซิสได้ ในทำนองเดียวกันในพืชขนาดใหญ่เช่นต้นไม้เซลลูโลสให้การสนับสนุนและความมั่นคง.

แม้ว่ามันจะเกี่ยวข้องกับผักส่วนใหญ่สัตว์บางชนิดที่เรียกว่า tunicates มีเซลลูโลสในโครงสร้างของพวกเขา.

มันเป็นที่คาดกันว่าค่าเฉลี่ย 10¹⁵ กิโลกรัมของเซลลูโลสถูกสังเคราะห์ - และย่อยสลาย - ต่อปี.

เยื่อหุ้มชีวภาพ

เยื่อหุ้มชีวภาพส่วนใหญ่ประกอบด้วยสองโมเลกุลโมเลกุลไขมันและโปรตีน โครงสร้างเชิงพื้นที่ของ lipids อยู่ในรูปแบบของ bilayer โดยมีหางที่ไม่ชอบน้ำชี้ไปที่ด้านในและหัว hydrophilic ไปด้านนอก.

เมมเบรนเป็นเอนทิตีแบบไดนามิกและส่วนประกอบของมันพบการเคลื่อนไหวบ่อยครั้ง.

การอ้างอิง

1. Aracil, C. B. , Rodriguez, M. P. , Magraner, J. P. , & Perez, R. S. (2011). ความรู้พื้นฐานทางชีวเคมี. มหาวิทยาลัยวาเลนเซีย.
2. Battaner Arias, E. (2014). บทสรุปของเอนไซม์. รุ่นมหาวิทยาลัยซาลามันกา.
3. ภูเขาน้ำแข็ง, J. M. , Stasher, L. , & Tymoczko, J. L. (2007). ชีวเคมี. ฉันกลับรายการ.
4. Devlin, T. M. (2004). ชีวเคมี: ตำราเรียนพร้อมการประยุกต์ทางคลินิก. ฉันกลับรายการ.
5. Diaz, A. P. , & Pena, A. (1988). ชีวเคมี. บรรณาธิการ Limusa.
6. Macarulla, J. M. , & Goñi, F. M. (1994). ชีวเคมีของมนุษย์: หลักสูตรขั้นพื้นฐาน. ฉันกลับรายการ.
7. Müller-Esterl, W. (2008). ชีวเคมี ความรู้พื้นฐานด้านการแพทย์และวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิต. ฉันกลับรายการ.
8. Teijón, J. M. (2006). ความรู้พื้นฐานทางชีวเคมีเชิงโครงสร้าง. Tébarบรรณาธิการ.