Klasifikasi Biomolekul dan Fungsi Utama

The biomolekul mereka adalah molekul yang dihasilkan dalam makhluk hidup. Awalan "bio" bermaksud kehidupan; Oleh itu, biomolekul adalah molekul yang dihasilkan oleh makhluk hidup. Makhluk hidup dibentuk oleh pelbagai jenis molekul yang menjalankan pelbagai fungsi yang diperlukan untuk kehidupan.

Secara alamiah, terdapat biotik (hidup) dan abiotik (tidak hidup) sistem yang berinteraksi dan, dalam beberapa kes, pertukaran elemen. Satu ciri yang semua makhluk hidup mempunyai persamaan ialah bahawa ia adalah organik, yang bermaksud bahawa molekul konstituen mereka dibentuk oleh atom karbon.

Biomolekul juga mempunyai atom lain yang sama di samping karbon. Atom ini termasuk hidrogen, oksigen, nitrogen, fosforus dan sulfur, terutamanya. Unsur-unsur ini juga dipanggil bioelements kerana ia adalah komponen utama molekul biologi.

Walau bagaimanapun, terdapat juga atom-atom lain yang terdapat dalam beberapa biomolekul, walaupun dalam kuantiti yang kecil. Ini biasanya ion logam seperti kalium, sodium, besi dan magnesium, antara lain. Oleh itu, biomolekul boleh terdiri daripada dua jenis: organik atau bukan organik.

Oleh itu, organisma terdiri daripada pelbagai jenis molekul berdasarkan karbon, contohnya: gula, lemak, protein dan asid nukleik. Walau bagaimanapun, terdapat sebatian lain yang juga berasaskan karbon dan bukan sebahagian daripada biomolekul.

Molekul-molekul ini yang mengandungi karbon tetapi tidak terdapat dalam sistem biologi boleh didapati di kerak bumi, di tasik, laut dan lautan, dan di atmosfera. Pergerakan unsur-unsur ini di alam digambarkan dalam apa yang dikenali sebagai kitaran biogeokimia.

Difahamkan bahawa molekul-molekul organik mudah yang terdapat dalam alam semulajadi adalah yang menimbulkan biomolekul paling rumit yang merupakan sebahagian daripada struktur asas untuk kehidupan: sel. Di atas adalah apa yang dikenali sebagai teori sintesis abiotik.

Indeks

• 1 Klasifikasi dan fungsi biomolekul
  • 1.1 Biomolekul anorganik 
  • 1.2 Biomolekul organik
• 2 Rujukan

Klasifikasi dan fungsi biomolekul

Biomolekul mempunyai pelbagai saiz dan struktur, yang memberikan mereka ciri-ciri unik untuk prestasi fungsi yang berbeza yang diperlukan untuk kehidupan. Oleh itu, biomolekul berfungsi sebagai penyimpanan maklumat, sumber tenaga, sokongan, metabolisme selular, dan lain-lain.

Biomolekul boleh dikelaskan kepada dua kumpulan besar, berdasarkan kehadiran atau ketiadaan atom karbon.

Biomolekul anorganik 

Mereka adalah semua molekul yang terdapat dalam makhluk hidup dan yang tidak mengandungi karbon dalam struktur molekul mereka. Molekul bukan organik juga boleh didapati dalam sistem alam semula jadi yang lain (tidak hidup).

Jenis biomolekul anorganik adalah seperti berikut:

Air

Ia adalah komponen utama dan asas makhluk hidup, ia adalah molekul yang terbentuk oleh atom oksigen yang dikaitkan dengan dua atom hidrogen. Air adalah penting untuk kewujudan kehidupan dan biomolekul yang paling biasa.

Antara 50 dan 95% berat dari makhluk hidup adalah air, kerana perlu melakukan beberapa fungsi penting, seperti pengawalan termal dan pengangkutan bahan.

Garam mineral

Mereka adalah molekul mudah dibentuk oleh atom dengan caj bertentangan yang berasingan sepenuhnya di dalam air. Sebagai contoh: natrium klorida, dibentuk oleh atom klorin (bercas negatif) dan atom natrium (bercas positif).

Garam galian mengambil bahagian dalam pembentukan struktur tegar, seperti tulang vertebrata atau exoskeleton invertebrata. Biomolekul bukan organik ini juga perlu untuk menjalankan banyak fungsi selular penting.

Gas

Mereka adalah molekul yang berupa gas. Mereka adalah asas untuk pernafasan haiwan dan fotosintesis dalam tumbuh-tumbuhan.

Contoh-contoh gas ini ialah: oksigen molekul, yang dibentuk oleh dua atom oksigen yang dihubungkan bersama; dan karbon dioksida, dibentuk oleh atom karbon yang dilampirkan kepada dua atom oksigen. Kedua-dua biomolekul mengambil bahagian dalam pertukaran gas yang makhluk hidup membuat dengan persekitaran mereka.

Biomolekul organik

Biomolekul organik adalah molekul-molekul yang mengandungi atom karbon dalam strukturnya. Molekul organik juga boleh didapati di alam semula jadi sebagai sebahagian daripada sistem bukan hidup, dan membentuk apa yang dikenali sebagai biomas.

Jenis biomolekul organik adalah berikut:

Karbohidrat

Karbohidrat mungkin adalah bahan organik yang paling melimpah dan meluas, dan komponen penting dalam semua makhluk hidup.

Karbohidrat dihasilkan oleh tumbuhan hijau dari karbon dioksida dan air semasa proses fotosintesis.

Biomolekul ini terdiri daripada atom karbon, hidrogen dan oksigen. Mereka juga dikenali sebagai karbohidrat atau sakarak, dan mereka berfungsi sebagai sumber tenaga dan sebagai komponen struktur organisme.

- Monosaccharides

Monosakarida adalah karbohidrat yang paling mudah dan sering dipanggil gula mudah. Mereka adalah blok bangunan asas yang mana semua karbohidrat terbesar terbentuk.

Monosakarida mempunyai formula umum molekul (CH2O) n, di mana n boleh menjadi 3, 5 atau 6. Oleh itu, monosakarida boleh dikelaskan mengikut bilangan atom karbon hadir dalam molekul:

Jika n = 3, molekul adalah triosa. Contohnya: glyceraldehyde.

Jika n = 5, molekul adalah pentose. Sebagai contoh: ribosa dan deoxyribose.

Sekiranya n = 6, molekul adalah heksosa. Sebagai contoh: fruktosa, glukosa dan galaktosa.

Pentoses dan hexoses boleh wujud dalam dua bentuk: kitaran dan bukan kitaran. Dalam bentuk bukan kitaran, struktur molekul mereka menunjukkan dua kumpulan berfungsi: kumpulan aldehid atau kumpulan keton.

Monosakarida yang mengandungi kumpulan aldehid dipanggil aldosa, dan mereka yang mempunyai kumpulan keton dipanggil ketoses. Aldoses mengurangkan gula, sementara ketoses adalah gula tanpa pengurangan.

Walau bagaimanapun, di dalam air pentoses dan hexoses wujud terutamanya dalam bentuk kitaran, dan dalam bentuk ini mereka bergabung untuk membentuk molekul saccharide yang lebih besar.

- Disaccharides

Kebanyakan gula yang terdapat di alam semula jadi adalah disakarida. Ini terbentuk dengan pembentukan ikatan glikosida antara dua monosakarida, melalui reaksi pemeluwapan yang melepaskan air. Proses pembentukan ikatan ini memerlukan tenaga untuk menampung dua unit monosakarida.

Tiga disaccharides yang paling penting adalah sukrosa, laktosa dan maltosa. Mereka terbentuk dari pemeluwapan monosakarida yang sesuai. Sucrose adalah gula tanpa pengurangan, manakala laktosa dan maltosa mengurangkan gula.

Disaccharides boleh larut dalam air, tetapi ia adalah biomolekul yang sangat besar untuk menyebarkan membran sel dengan penyebaran. Atas sebab ini, mereka dipecahkan dalam usus kecil semasa pencernaan supaya komponen asas mereka (iaitu monosakarida) masuk ke dalam darah dan ke sel-sel lain.

Monosakarida digunakan dengan pantas oleh sel. Walau bagaimanapun, jika sel tidak memerlukan tenaga dengan segera, ia dapat menyimpannya dalam bentuk polimer yang lebih kompleks. Oleh itu, monosakarida ditukar menjadi disakarida oleh reaksi pemeluwapan yang berlaku di dalam sel.

- Oligosakarida

Oligosakarida adalah molekul perantaraan yang dibentuk oleh tiga hingga sembilan unit gula mudah (monosakarida). Mereka terbentuk dengan sebahagiannya mengurai karbohidrat yang lebih kompleks (polisakarida).

Kebanyakan oligosakarida semula jadi terdapat dalam tumbuhan dan, kecuali maltotriose, adalah dicerna oleh manusia kerana tubuh manusia tidak mempunyai enzim yang diperlukan di dalam usus kecil untuk menguraikan.

Dalam usus besar, bakteria berfaedah boleh merosakkan oligosakarida dengan penapaian; dengan itu mereka berubah menjadi nutrien yang dapat diserap yang memberikan tenaga. Produk-produk degradasi tertentu oligosakarida dapat memberi kesan yang baik pada lapisan usus besar.

Contoh-contoh oligosakarida termasuk raffinose, trisakarida dari kekacang dan beberapa bijirin terdiri daripada glukosa, fruktosa dan galaktosa. Maltotriose, glukosa trisakarida, dihasilkan di beberapa tumbuhan dan dalam darah arthropod tertentu.

- Polisakarida

Monosaccharides boleh menjalani satu siri reaksi pemeluwapan, menambah satu unit selepas satu lagi ke rantai sehingga molekul yang sangat besar terbentuk. Ini adalah polisakarida.

Sifat-sifat polisakarida bergantung kepada beberapa faktor struktur molekul: panjang, cawangan sampingan, lipatan dan jika string ini adalah "lurus" atau "funky". Terdapat beberapa contoh polisakarida dalam alam semula jadi.

Pati sering dihasilkan dalam tumbuhan sebagai cara untuk menyimpan tenaga, dan terdiri daripada polimer α-glukosa. Jika polimer bercabang ia dipanggil amilopektin, dan jika ia tidak bercabang ia dipanggil amilosa.

Glikogen adalah polysaccharide rizab tenaga pada haiwan dan terdiri daripada amilopektin. Oleh itu, kanji dalam tumbuhan menghancurkan dalam badan untuk menghasilkan glukosa, yang memasuki sel dan digunakan dalam metabolisme. Glukosa yang tidak digunakan adalah pempolimeran dan membentuk glikogen, takungan tenaga.

Lipid

Lipid adalah satu lagi jenis biomolekul organik yang ciri utamanya adalah bahawa mereka adalah hidrofobik (mereka mengusir air) dan, akibatnya, mereka tidak larut dalam air. Bergantung kepada struktur mereka, lipid boleh dikelaskan kepada 4 kumpulan utama:

- Trigliserida

Trigliserida terbentuk oleh molekul gliserol yang dikaitkan dengan tiga rantai asid lemak. Asid lemak adalah molekul linear yang mengandungi pada satu hujung asid karboksilik, diikuti oleh rantaian hidrokarbon dan kumpulan metil di hujung yang lain.

Bergantung kepada strukturnya, asid lemak boleh tepu atau tak tepu. Jika rantaian hidrokarbon mengandungi hanya satu ikatan, ia adalah asid lemak jenuh. Sebaliknya, jika rantai hidrokarbon ini mempunyai satu atau lebih ikatan berganda, asid lemak tidak tepu.

Dalam kategori ini adalah minyak dan lemak. Yang pertama adalah rizab tenaga tumbuhan, mereka mempunyai penenggelaman dan cecair pada suhu bilik. Sebaliknya, lemak adalah rizab tenaga haiwan, ia adalah molekul tepu dan pepejal pada suhu bilik.

Phospholipid

Phospholipid adalah sama dengan trigliserida kerana mereka mempunyai molekul gliserol yang terikat kepada dua asid lemak. Perbezaannya ialah fosfolipid mempunyai kumpulan fosfat dalam karbon gliserol ketiga, dan bukannya molekul asid lemak lain.

Lipid ini sangat penting kerana cara mereka dapat berinteraksi dengan air. Dengan mempunyai kumpulan fosfat pada satu hujung, molekul menjadi hidrofilik (menarik air) di rantau itu. Walau bagaimanapun, ia kekal hidrofobik di seluruh molekul.

Kerana strukturnya, fosfolipid cenderung diorganisir sedemikian rupa sehingga kumpulan fosfat dapat berinteraksi dengan media berair, sementara rantai hidrofobik yang mereka sediakan di dalamnya jauh dari air. Oleh itu, fosfolipid adalah sebahagian daripada semua membran biologi.

- Steroid

Steroid terdiri daripada empat cincin karbon fused, yang disertai oleh kumpulan berfungsi yang berbeza. Salah satu yang paling penting adalah kolesterol, ia adalah penting untuk makhluk hidup. Ia adalah pelopor beberapa hormon penting seperti estrogen, testosteron dan kortison, antara lain.

- Lilin

Wax adalah kumpulan kecil lipid yang mempunyai fungsi perlindungan. Mereka ditemui di daun pokok, di bulu burung, di telinga beberapa mamalia dan di tempat-tempat yang perlu diasingkan atau dilindungi dari persekitaran luaran..

Asid nukleik

Asid nukleik adalah molekul pengangkutan utama maklumat genetik dalam makhluk hidup. Fungsi utamanya adalah untuk mengarahkan proses sintesis protein, yang menentukan ciri-ciri warisan setiap makhluk hidup. Ia terdiri daripada atom karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan fosforus.

Asam nukleik adalah polimer yang dibentuk oleh ulangan monomer, dipanggil nukleotida. Setiap nukleotida terdiri daripada asas aromatik yang mengandungi nitrogen yang dilampirkan kepada gula pentosa (lima karbon), yang seterusnya dilampirkan kepada kumpulan fosfat.

Dua kelas utama asid nukleik ialah asid deoksiribonukleat (DNA) dan asid ribonukleik (RNA). DNA adalah molekul yang mengandungi semua maklumat spesies, sebab itulah ia hadir dalam semua makhluk hidup dan kebanyakan virus.

RNA adalah bahan genetik virus tertentu, tetapi juga terdapat dalam semua sel hidup. Di sana dia memainkan peranan penting dalam proses tertentu, seperti pembuatan protein.

Setiap asid nukleik mengandungi empat daripada lima asas yang mungkin mengandungi nitrogen: adenine (A), guanine (G), sitosin (C), timin (T) dan uracil (U). DNA mempunyai asas adenine, guanine, sitosin dan timin, manakala RNA mempunyai sama kecuali timin, yang digantikan oleh uracil dalam RNA.

- Asid deoxyribonucleic (DNA)

Molekul DNA terdiri daripada dua rantai nukleotida yang dikaitkan dengan ikatan yang dipanggil ikatan fosfodiester. Setiap rantai mempunyai struktur dalam bentuk helix. Kedua helai ini menjalin hubungan dengan dua heliks. Pangkalan adalah di dalam kipas dan kumpulan fosfat berada di luar.

DNA terdiri daripada rantai utama gula deoxyribose yang dikaitkan dengan fosfat dan empat asas nitrogen: adenine, guanine, sitosin dan timin. Pasangan dasar dibentuk dalam DNA dua terkandas: adenine sentiasa mengikat kepada timin (A-T) dan guanine untuk sitosin (G-C).

Kedua-dua heliks ini diadakan bersama dengan memadankan pangkalan nukleotida oleh ikatan hidrogen. Struktur ini kadang-kadang digambarkan sebagai tangga di mana rantai gula dan fosfat adalah sisi dan ikatan asas-asas adalah rungs.

Struktur ini, bersama-sama dengan kestabilan kimia molekul, membuat DNA bahan yang ideal untuk menghantar maklumat genetik. Apabila sel membahagi, DNAnya disalin dan dilalui dari satu generasi sel ke generasi seterusnya.

- Asid ribonukleik (RNA)

RNA adalah polimer asid nukleik yang strukturnya dibentuk oleh satu rangkaian nukleotida: adenine, sitosin, guanine dan uracil. Seperti dalam DNA, sitosin sentiasa terikat kepada guanine (C-G) tetapi adenine mengikat kepada uracil (A-U).

Ia adalah perantara pertama dalam pemindahan maklumat genetik dalam sel. RNA adalah penting untuk sintesis protein, kerana maklumat yang terkandung dalam kod genetik biasanya dihantar dari DNA ke RNA, dan dari itu kepada protein..

Sesetengah RNA juga mempunyai fungsi langsung dalam metabolisme sel. RNA diperoleh dengan menyalin urutan asas segmen DNA yang dipanggil gen menjadi bahagian asid nukleik tunggal terkandas. Proses ini, yang dipanggil transkripsi, dipangkin oleh enzim yang dipanggil polimerase RNA.

Terdapat beberapa jenis RNA yang berlainan, terutamanya tiga. Yang pertama adalah messenger RNA, yang merupakan salinan yang disalin langsung dari DNA melalui transkripsi. Jenis kedua ialah pemindahan RNA, yang merupakan pemindahan asid amino yang betul untuk sintesis protein.

Akhir sekali, kelas RNA yang lain adalah RNA ribosom yang, bersama dengan beberapa protein, membentuk ribosom, organel selular yang bertanggungjawab untuk mensintesiskan semua protein sel.

Protein

Protein adalah molekul yang besar dan kompleks yang melakukan banyak fungsi penting dan melakukan kebanyakan kerja dalam sel. Mereka perlu untuk struktur, fungsi dan peraturan makhluk hidup. Mereka terdiri daripada karbon, hidrogen, oksigen dan atom nitrogen.

Protein terdiri daripada unit-unit kecil yang dipanggil asid amino, dipautkan bersama oleh ikatan peptida dan membentuk rantai panjang. Asid amino adalah molekul organik kecil dengan sifat fizikokimia yang sangat khusus, terdapat 20 jenis yang berbeza.

Susunan asid amino menentukan struktur tiga dimensi unik setiap protein dan fungsi spesifiknya. Sebenarnya, fungsi protein individu adalah berbeza-beza mengikut urutan asid amino yang unik, yang menentukan interaksi yang menghasilkan struktur tiga dimensi kompleks.

Fungsi yang berbeza

Protein boleh menjadi komponen struktur dan gerakan untuk sel, seperti actin. Orang lain bekerja dengan mempercepat tindak balas biokimia dalam sel, seperti polimerase DNA, yang merupakan enzim yang mensintesis DNA.

Terdapat protein lain yang berfungsi untuk menghantar mesej penting kepada organisma. Contohnya, beberapa jenis hormon seperti hormon pertumbuhan menghantar isyarat untuk menyelaraskan proses biologi antara sel, tisu dan organ yang berlainan.

Sesetengah protein mengikat dan mengangkut atom (atau molekul kecil) di dalam sel; Begitu pula dengan ferritin, yang bertanggungjawab untuk menyimpan besi dalam beberapa organisma. Satu lagi kumpulan protein penting ialah antibodi, yang tergolong dalam sistem imun dan bertanggungjawab untuk mengesan toksin dan patogen.

Oleh itu, protein adalah produk akhir proses penyahkodan maklumat genetik yang bermula dengan DNA selular. Pelbagai fungsi yang luar biasa ini diperoleh dari kod yang menghairankan yang mudah dapat menentukan set struktur yang sangat pelbagai.

Rujukan

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Biologi Molekul Sel (Ed ed.). Sains Garland.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokimia (Ed ed.). W. H. Freeman dan Syarikat.
3. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biologi (Ed ed.) Pendidikan Pearson.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Biologi Sel Molekul (Ed ed.). W. H. Freeman dan Syarikat.
5. Salomo, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologi (7 ed.) Pembelajaran Cengage.
6. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Asas Biokimia: Kehidupan di Tahap Molekul (Edisi ke-5). Wiley.