UORGANISKE BIOMOLEKYLER: EGENSKAPER, FUNKSJONER, TYPER - BIOLOGI - 2026

De uorganiske biomolekylene er en stor gruppe molekylære konfigurasjoner som er til stede i levende vesener. Per definisjon er den grunnleggende strukturen til uorganiske molekyler ikke sammensatt av et karbonskjelett eller bundne karbonatomer.

Dette betyr imidlertid ikke at uorganiske forbindelser må være fullstendig blottet for karbon for å bli inkludert i denne flotte kategorien, men heller at karbon ikke må være det viktigste og mest tallrike atomet i molekylet. De uorganiske forbindelsene som er en del av levende vesener er hovedsakelig vann og en serie faste mineraler eller oppløsningsmidler.

Kilde: I, Splette

Vann - det mest utbredte uorganiske biomolekylet i organismer - har en serie egenskaper som gjør det til et essensielt element for livet, for eksempel et høyt kokepunkt, høy dielektrisk konstant, evne til å buffer endringer i temperatur og pH, blant andre.

Joner og gasser er derimot begrenset til veldig spesifikke funksjoner innen organiske vesener, som nervøs impuls, blodkoagulasjon, osmotisk regulering, blant andre. I tillegg er de viktige kofaktorer for visse enzymer.

kjennetegn

Det kjennetegn ved uorganiske molekyler som finnes i levende stoffer er fraværet av karbon-hydrogenbindinger.

Disse biomolekylene er relativt små og inkluderer vann, gasser og en rekke anioner og kationer som aktivt deltar i metabolismen.

Klassifisering og funksjoner

Det mest relevante uorganiske molekylet i levende materiale er uten tvil vann. I tillegg til dette er andre uorganiske komponenter til stede og klassifiseres i gasser, anioner og kationer.

Innenfor gassene har vi oksygen, karbondioksid og nitrogen. I anionene er blant annet klorider, fosfater, karbonater. Og i kationene er natrium, kalium, ammonium, kalsium, magnesium og andre positive ioner.

Nedenfor beskriver vi hver av disse gruppene, med deres mest fremragende egenskaper og sin funksjon i levende vesener.

-Vann

Vann er den mest utbredte uorganiske komponenten i levende vesener. Det er allment kjent at livet utvikler seg i et vannaktig miljø. Selv om det er organismer som ikke lever i en vannmasse, er det indre miljøet til disse individene stort sett hydrisk. Levende ting er sammensatt av mellom 60% og 90% vann.

Sammensetningen av vann i den samme organismen kan variere, avhengig av hvilken type celle som er studert. For eksempel har en celle i et bein i gjennomsnitt 20% vann, mens en hjernecelle lett kan nå 85%.

Vann er så viktig fordi det store flertallet av de biokjemiske reaksjonene som utgjør metabolismen til individer foregår i et vandig miljø.

For eksempel begynner fotosyntesen med nedbrytningen av vannkomponentene ved hjelp av lysenergi. Cellulær respirasjon resulterer i produksjon av vann ved spaltning av glukosemolekyler for energiekstraksjon.

Andre mindre kjente metabolske veier involverer også produksjon av vann. Syntese av aminosyrer produseres av vann.

Egenskaper til vann

Vann har en serie egenskaper som gjør det til et uerstattelig element på planeten jorden, noe som tillater den fantastiske livshendelsen. Blant disse egenskapene har vi:

Vann som et løsningsmiddel: strukturelt sett består vann av to hydrogenatomer knyttet til ett oksygenatom, og deler elektronene deres gjennom en polær kovalent binding. Dermed har dette molekylet ladet ender, en positiv og en negativ.

Takket være denne konstruksjonen kalles stoffet polar. På denne måten kan vann løse opp stoffer med samme polare tendens, siden de positive delene tiltrekker seg de negative delene av molekylet for å oppløses og omvendt. Molekylene som vann løser opp kalles hydrofile.

Husk at i kjemi har vi regelen om at "det samme oppløses det samme." Dette betyr at polare stoffer oppløses utelukkende i andre stoffer som også er polare.

For eksempel kan ioniske forbindelser, så som karbohydrater og klorider, aminosyrer, gasser og andre forbindelser med hydroksylgrupper, lett oppløses i vann.

Dielektrisk konstant : den høye dielektriske konstanten til den viktige væsken er også en faktor som bidrar til å løse opp uorganiske salter i den. Den dielektriske konstanten er faktoren som to ladninger av motsatt fortegn skilles ut med hensyn til vakuum.

Spesifikk varme fra vann: demping av voldsomme temperaturendringer er en vesentlig egenskap for livets utvikling. Takket være den høye spesifikke vannvarmen stabiliserer temperaturendringene seg og skaper et miljø som er egnet for livet.

En høy spesifikk varme betyr at en celle kan motta betydelige mengder varme og celletemperaturen ikke øker nevneverdig.

Samhold: Samhold er en annen egenskap som forhindrer plutselige temperaturendringer. Takket være de motsatte ladningene av vannmolekylene, tiltrekker de hverandre og skaper det som kalles samhold.

Samholdet lar temperaturen på levende stoff ikke øke for mye. Varmeenergi bryter hydrogenbindingene mellom molekyler, i stedet for å akselerere individuelle molekyler.

PH-kontroll: I tillegg til å regulere og holde temperaturen konstant, er vann i stand til å gjøre det samme med pH. Det er visse metabolske reaksjoner som krever en spesifikk pH for å kunne finne sted. På samme måte krever enzymer også spesifikk pH for å fungere med maksimal effektivitet.

Reguleringen av pH skjer takket være hydroksylgruppene (-OH) som brukes sammen med hydrogenionene (H ⁺ ). Førstnevnte er relatert til dannelsen av et alkalisk medium, mens sistnevnte bidrar til dannelsen av et surt medium.

Kokepunkt: vannets kokepunkt er 100 ° C. Denne egenskapen gjør at vann kan eksistere i flytende tilstand ved et bredt temperaturområde, fra 0 ° C til 100 ° C.

Det høye kokepunktet forklares av evnen til å danne fire hydrogenbindinger for hvert vannmolekyl. Denne egenskap forklarer også den høye smeltepunkt og fordampningsvarme, hvis vi sammenligner dem med andre hydrider, for eksempel NH ₃ , HF eller H ₂ S.

Dette tillater eksistensen av noen ekstremofile organismer. For eksempel er det organismer som utvikler seg i nærheten av 0 ° C og kalles psykrofiler. På samme måte utvikler termofile seg rundt 70 eller 80 ° C.

Tetthetsvariasjon: tettheten av vannet varierer på en veldig spesiell måte når omgivelsestemperaturen endres. Ice presenterer et åpent krystallinsk gitter, i motsetning til vann i flytende tilstand presenterer det en mer tilfeldig, strammere og tettere molekylær organisasjon.

Denne egenskapen lar isen flyte på vannet, fungere som en termisolator og tillate stabiliteten til store havmasser.

Hvis dette ikke var tilfelle, ville isen senket seg i havdypet, og livet, som vi kjenner det, ville være en ekstremt usannsynlig hendelse, hvordan kunne liv oppstå i store ismasser?

Vannets økologiske rolle

For å avslutte med temaet vann, er det nødvendig å nevne at den viktige væsken ikke bare har en relevant rolle i levende vesener, den former også miljøet der de bor.

Havet er det største reservoaret av vann på jorden, som påvirkes av temperaturer og favoriserer fordampingsprosesser. Enorme mengder vann er i en konstant syklus av fordampning og nedbør av vann, og skaper det som kalles vannsyklusen.

-Gass

Hvis vi sammenligner de omfattende funksjonene til vann i biologiske systemer, er rollen til resten av de uorganiske molekylene bare begrenset til veldig spesifikke roller.

Generelt passerer gasser gjennom celler i vandige fortynninger. Noen ganger blir de brukt som underlag for kjemiske reaksjoner, og i andre tilfeller er de avfallsproduktet fra den metabolske banen. De mest aktuelle er oksygen, karbondioksid og nitrogen.

Oksygen er den endelige elektronakseptoren i transportkjedene til aerobt respirerte organismer. Dessuten er karbondioksid et avfallsprodukt i dyr og et underlag for planter (for fotosyntetiske prosesser).

ioner

I likhet med gasser ser ionenes rolle i levende organismer ut til å være begrenset til helt spesielle hendelser, men avgjørende for at individet skal fungere ordentlig. De klassifiseres avhengig av ladningen deres til anioner, ioner med negative ladninger, og kationer, ioner med positive ladninger.

Noen av disse er bare påkrevd i veldig små mengder, for eksempel metallkomponenter i enzymer. Andre er nødvendige i større mengder, som natriumklorid, kalium, magnesium, jern, jod, blant andre.

Menneskekroppen mister stadig disse mineralene, gjennom urin, avføring og svette. Disse komponentene må føres inn igjen i systemet gjennom mat, hovedsakelig frukt, grønnsaker og kjøtt.

Ionfunksjoner

Kofaktorer: Joner kan fungere som kofaktorer for kjemiske reaksjoner. Klorionet deltar i hydrolyse av stivelse med amylaser. Kalium og magnesium er essensielle ioner for funksjon av enzymer som er veldig viktige i metabolismen.

Opprettholdelse av osmolaritet: En annen funksjon av stor betydning er opprettholdelse av optimale osmotiske forhold for utvikling av biologiske prosesser.

Mengden oppløste metabolitter må reguleres på en eksepsjonell måte, siden hvis dette systemet svikter, kan cellen eksplodere eller kunne miste betydelige mengder vann.

Hos mennesker er for eksempel natrium og klor viktige elementer som bidrar til å opprettholde osmotisk balanse. Disse samme ionene fremmer også syre-base-balanse.

Membranpotensial: I dyr deltar ioner aktivt i genereringen av membranpotensialet i membranen til spennende celler.

De elektriske egenskapene til membraner påvirker viktige hendelser, for eksempel evnen til neuroner til å overføre informasjon.

I disse tilfellene fungerer membranen analogt med en elektrisk kondensator, hvor ladninger akkumuleres og lagres takket være de elektrostatiske interaksjonene mellom kationer og anioner på begge sider av membranen.

Den asymmetriske fordelingen av ionene i oppløsning på hver side av membranen oversettes til et elektrisk potensial - avhengig av permeabiliteten til membranen for de tilstedeværende ionene. Størrelsen på potensialet kan beregnes ved å følge Nernst- eller Goldman-ligningen.

Strukturell: noen ioner utfører strukturelle funksjoner. For eksempel betingelser hydroxyapatite den krystallinske mikrostrukturen av bein. Kalsium og fosfor er i mellomtiden et nødvendig element for dannelse av bein og tenner.

Andre funksjoner: Til slutt deltar ioner i så heterogene funksjoner som blodkoagulering (ved kalsiumioner), syn og muskelkontraksjon.

Forskjeller mellom organiske og uorganiske biomolekyler

Omtrent 99% av sammensetningen av levende ting inkluderer bare fire atomer: hydrogen, oksygen, karbon og nitrogen. Disse atomene fungerer som stykker eller blokker, som kan arrangeres i et bredt spekter av tredimensjonale konfigurasjoner, og danner molekylene som tillater liv.

Mens uorganiske forbindelser har en tendens til å være små, enkle og ikke veldig forskjellige, har organiske forbindelser en tendens til å være mer bemerkelsesverdige og varierte.

I tillegg til dette øker kompleksiteten til organiske biomolekyler siden de i tillegg til karbonskjelettet har funksjonelle grupper som bestemmer de kjemiske egenskapene.

Begge er imidlertid like nødvendige for en optimal utvikling av levende vesener.

Bruk av begrepene organisk og uorganisk i hverdagen

Nå som vi beskriver forskjellen mellom begge typer biomolekyler, er det nødvendig å tydeliggjøre at vi bruker disse begrepene på en vag og upresis måte i hverdagen.

Når vi betegner frukt og grønnsaker som "organisk" - som er veldig populært i dag - betyr det ikke at resten av produktene er "uorganiske." Siden strukturen til disse spiselige elementene er et karbonskjelett, anses definisjonen av organisk som overflødig.

Faktisk oppstår begrepet organisk fra organismenes evne til å syntetisere disse forbindelsene.

referanser

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). Biologi: Livet på jorden. Pearson utdanning.
2. Aracil, CB, Rodríguez, MP, Magraner, JP, & Pérez, RS (2011). Grunnleggende om biokjemi. Universitetet i Valencia.
3. Battaner Arias, E. (2014). Kompendium av enzymologi. Salamanca University Editions.
4. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biokjemi. Jeg snudde meg.
5. Devlin, TM (2004). Biokjemi: lærebok med kliniske applikasjoner. Jeg snudde meg.
6. Díaz, AP, & Pena, A. (1988). Biokjemi. Redaksjonell Limusa.
7. Macarulla, JM, & Goñi, FM (1994). Human biokjemi: grunnkurs. Jeg snudde meg.
8. Macarulla, JM, & Goñi, FM (1993). Biomolekyler: leksjoner i strukturell biokjemi. Jeg snudde meg.
9. Müller - Esterl, W. (2008). Biokjemi. Grunnleggende for medisin og biovitenskap. Jeg snudde meg.
10. Teijón, JM (2006). Grunnleggende om strukturell biokjemi. Redaksjonell Tébar.
11. Monge-Nájera, J. (2002). Generell biologi. EUNED.