Klasifikasi Biomolekul dan Fungsi Utama

itu biomolekul mereka adalah molekul yang dihasilkan pada makhluk hidup. Awalan "bio" berarti kehidupan; oleh karena itu, biomolekul adalah molekul yang diproduksi oleh makhluk hidup. Makhluk hidup dibentuk oleh berbagai jenis molekul yang menjalankan berbagai fungsi yang diperlukan untuk kehidupan.

Di alam, ada sistem biotik (hidup) dan abiotik (tidak hidup) yang berinteraksi dan, dalam beberapa kasus, bertukar elemen. Karakteristik yang dimiliki semua makhluk hidup adalah bahwa mereka adalah organik, yang berarti bahwa molekul penyusunnya dibentuk oleh atom karbon.

Biomolekul juga memiliki atom lain selain karbon. Atom-atom ini termasuk hidrogen, oksigen, nitrogen, fosfor dan sulfur, terutama. Elemen-elemen ini juga disebut bioelements karena mereka adalah komponen utama molekul biologis.

Namun, ada atom lain yang juga ada di beberapa biomolekul, meskipun dalam jumlah yang lebih kecil. Ini biasanya ion logam seperti kalium, natrium, besi, dan magnesium. Oleh karena itu, biomolekul dapat terdiri dari dua jenis: organik atau anorganik.

Jadi, organisme terdiri dari banyak jenis molekul berdasarkan karbon, misalnya: gula, lemak, protein dan asam nukleat. Namun, ada senyawa lain yang juga berbasis karbon dan yang bukan bagian dari biomolekul.

Molekul-molekul ini yang mengandung karbon tetapi tidak ditemukan dalam sistem biologis dapat ditemukan di kerak bumi, di danau, laut dan samudera, dan di atmosfer. Pergerakan unsur-unsur ini di alam dijelaskan dalam apa yang dikenal sebagai siklus biogeokimia.

Diperkirakan bahwa molekul organik sederhana yang ditemukan di alam ini adalah molekul yang memunculkan biomolekul paling kompleks yang merupakan bagian dari struktur fundamental kehidupan: sel. Di atas adalah apa yang dikenal sebagai teori sintesis abiotik.

Indeks

• 1 Klasifikasi dan fungsi biomolekul
  • 1.1 Biolekul anorganik 
  • 1.2 Biolekul organik
• 2 Referensi

Klasifikasi dan fungsi biomolekul

Biomolekul beragam dalam ukuran dan struktur, yang memberi mereka karakteristik unik untuk kinerja berbagai fungsi yang diperlukan untuk kehidupan. Dengan demikian, biomolekul bertindak sebagai penyimpanan informasi, sumber energi, dukungan, metabolisme seluler, antara lain.

Biomolekul dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok besar, berdasarkan ada atau tidak adanya atom karbon.

Biolekul anorganik 

Mereka semua adalah molekul yang ada pada makhluk hidup dan yang tidak mengandung karbon dalam struktur molekulnya. Molekul anorganik juga dapat ditemukan di sistem alam (tidak hidup) lainnya.

Jenis-jenis biomolekul anorganik adalah sebagai berikut:

Air

Ini adalah komponen utama dan fundamental dari makhluk hidup, itu adalah molekul yang dibentuk oleh atom oksigen yang terhubung dengan dua atom hidrogen. Air sangat penting bagi keberadaan kehidupan dan merupakan biomolekul paling umum.

Antara 50 dan 95% dari berat makhluk hidup adalah air, karena itu perlu untuk melakukan beberapa fungsi penting, seperti pengaturan termal dan transportasi zat.

Garam mineral

Mereka adalah molekul sederhana yang dibentuk oleh atom-atom dengan muatan berlawanan yang terpisah sepenuhnya di dalam air. Misalnya: natrium klorida, dibentuk oleh atom klor (bermuatan negatif) dan atom natrium (bermuatan positif).

Garam mineral ikut serta dalam pembentukan struktur yang kaku, seperti tulang vertebrata atau exoskeleton invertebrata. Biolekul anorganik ini juga diperlukan untuk menjalankan banyak fungsi seluler yang penting.

Gas

Mereka adalah molekul yang berbentuk gas. Mereka penting untuk respirasi hewan dan fotosintesis pada tanaman.

Contoh dari gas-gas ini adalah: oksigen molekuler, dibentuk oleh dua atom oksigen yang dihubungkan bersama; dan karbon dioksida, dibentuk oleh atom karbon yang terikat pada dua atom oksigen. Kedua biomolekul berpartisipasi dalam pertukaran gas yang dibuat makhluk hidup dengan lingkungannya.

Biolekul organik

Biolekul organik adalah molekul yang mengandung atom karbon dalam strukturnya. Molekul organik juga dapat ditemukan didistribusikan di alam sebagai bagian dari sistem tidak hidup, dan merupakan apa yang dikenal sebagai biomassa.

Jenis-jenis biomolekul organik adalah sebagai berikut:

Karbohidrat

Karbohidrat mungkin adalah zat organik yang paling melimpah dan tersebar luas di alam, dan merupakan komponen penting dari semua makhluk hidup.

Karbohidrat diproduksi oleh tanaman hijau dari karbon dioksida dan air selama proses fotosintesis.

Biolekul ini terutama terdiri dari atom karbon, hidrogen, dan oksigen. Mereka juga dikenal sebagai karbohidrat atau sakarida, dan mereka berfungsi sebagai sumber energi dan sebagai komponen struktural organisme.

- Monosakarida

Monosakarida adalah karbohidrat paling sederhana dan sering disebut gula sederhana. Mereka adalah blok bangunan dasar dari mana semua karbohidrat terbesar terbentuk.

Monosakarida memiliki rumus molekul umum (CH2O) n, di mana n dapat menjadi 3, 5 atau 6. Dengan demikian, monosakarida dapat diklasifikasikan menurut jumlah atom karbon yang ada dalam molekul:

Jika n = 3, molekul adalah triose. Sebagai contoh: gliseraldehida.

Jika n = 5, molekul adalah pentosa. Misalnya: ribosa dan deoksiribosa.

Jika n = 6, molekul adalah heksosa. Misalnya: fruktosa, glukosa dan galaktosa.

Pentosa dan heksosa dapat ada dalam dua bentuk: siklus dan non-siklik. Dalam bentuk non-siklik, struktur molekulnya menunjukkan dua gugus fungsional: gugus aldehida atau gugus keton.

Monosakarida yang mengandung gugus aldehid disebut aldosis, dan yang memiliki gugus keton disebut ketosis. Aldosis adalah gula pereduksi, sedangkan ketosis adalah gula non-pereduksi.

Namun, dalam air pentosa dan heksosa ada terutama dalam bentuk siklik, dan dalam bentuk inilah mereka bergabung membentuk molekul sakarida yang lebih besar..

- Disakarida

Sebagian besar gula yang ditemukan di alam adalah disakarida. Ini terbentuk oleh pembentukan ikatan glikosidik antara dua monosakarida, melalui reaksi kondensasi yang melepaskan air. Proses pembentukan ikatan ini membutuhkan energi untuk menyatukan dua unit monosakarida.

Tiga disakarida yang paling penting adalah sukrosa, laktosa dan maltosa. Mereka terbentuk dari kondensasi monosakarida yang sesuai. Sukrosa adalah gula non-pereduksi, sedangkan laktosa dan maltosa adalah gula pereduksi.

Disakarida larut dalam air, tetapi mereka adalah biomolekul yang sangat besar untuk melintasi membran sel dengan difusi. Untuk alasan ini, mereka dipecah dalam usus kecil selama pencernaan sehingga komponen fundamental mereka (yaitu monosakarida) masuk ke dalam darah dan ke dalam sel-sel lain.

Monosakarida digunakan dengan sangat cepat oleh sel. Namun, jika sebuah sel tidak membutuhkan energi segera, ia dapat menyimpannya dalam bentuk polimer yang lebih kompleks. Dengan demikian, monosakarida diubah menjadi disakarida oleh reaksi kondensasi yang terjadi dalam sel.

- Oligosakarida

Oligosakarida adalah molekul perantara yang dibentuk oleh tiga hingga sembilan unit gula sederhana (monosakarida). Mereka terbentuk dengan membusuk sebagian karbohidrat yang lebih kompleks (polisakarida).

Kebanyakan oligosakarida alami ditemukan pada tanaman dan, dengan pengecualian maltotriosa, tidak dapat dicerna oleh manusia karena tubuh manusia tidak memiliki enzim yang diperlukan dalam usus kecil untuk memecahnya..

Di usus besar, bakteri menguntungkan dapat memecah oligosakarida dengan fermentasi; dengan demikian mereka diubah menjadi nutrisi yang dapat diserap yang menyediakan energi. Produk degradasi oligosakarida tertentu dapat memiliki efek menguntungkan pada lapisan usus besar.

Contoh oligosakarida termasuk rafinosa, trisakarida dari kacang-kacangan dan beberapa sereal yang terdiri dari glukosa, fruktosa dan galaktosa. Maltotriose, suatu trisakarida glukosa, diproduksi di beberapa tanaman dan dalam darah artropoda tertentu.

- Polisakarida

Monosakarida dapat mengalami serangkaian reaksi kondensasi, menambahkan satu unit demi satu ke rantai sampai molekul yang sangat besar terbentuk. Ini adalah polisakarida.

Sifat-sifat polisakarida tergantung pada beberapa faktor struktur molekul mereka: panjang, cabang lateral, lipat dan jika rantai itu "lurus" atau "funky". Ada beberapa contoh polisakarida di alam.

Pati sering diproduksi di pabrik sebagai cara untuk menyimpan energi, dan terdiri dari polimer α-glukosa. Jika polimer bercabang itu disebut amilopektin, dan jika tidak bercabang itu disebut amilosa.

Glikogen adalah polisakarida cadangan energi pada hewan dan terdiri dari amilopektin. Dengan demikian, pati pada tanaman mengalami degradasi dalam tubuh untuk menghasilkan glukosa, yang masuk ke dalam sel dan digunakan dalam metabolisme. Glukosa yang tidak digunakan mempolimerisasi dan membentuk glikogen, reservoir energi.

Lipid

Lipid adalah jenis lain dari biomolekul organik yang karakteristik utamanya adalah mereka hidrofobik (mereka mengusir air) dan, akibatnya, mereka tidak larut dalam air. Tergantung pada strukturnya, lipid dapat diklasifikasikan ke dalam 4 kelompok utama:

- Trigliserida

Trigliserida dibentuk oleh molekul gliserol yang dihubungkan dengan tiga rantai asam lemak. Asam lemak adalah molekul linier yang mengandung asam karboksilat di satu ujung, diikuti oleh rantai hidrokarbon dan gugus metil di ujung lainnya.

Tergantung pada strukturnya, asam lemak dapat jenuh atau tidak jenuh. Jika rantai hidrokarbon hanya mengandung ikatan tunggal, itu adalah asam lemak jenuh. Sebaliknya, jika rantai hidrokarbon ini memiliki satu ikatan rangkap dua atau lebih, asam lemaknya tidak jenuh.

Dalam kategori ini adalah minyak dan lemak. Yang pertama adalah cadangan energi tanaman, mereka memiliki jenuh dan cair pada suhu kamar. Sebaliknya, lemak adalah cadangan energi hewan, mereka jenuh dan molekul padat pada suhu kamar.

Fosfolipid

Fosfolipid mirip dengan trigliserida karena memiliki molekul gliserol yang terikat dengan dua asam lemak. Perbedaannya adalah bahwa fosfolipid memiliki gugus fosfat dalam karbon ketiga gliserol, bukan molekul lain dari asam lemak.

Lipid ini sangat penting karena cara mereka berinteraksi dengan air. Dengan memiliki gugus fosfat di satu ujung, molekul menjadi hidrofilik (menarik air) di wilayah itu. Namun, tetap hidrofobik di sisa molekul.

Karena strukturnya, fosfolipid cenderung terorganisir sedemikian rupa sehingga kelompok fosfat tersedia untuk berinteraksi dengan media berair, sedangkan rantai hidrofobik yang mereka atur di dalamnya jauh dari air. Jadi, fosfolipid adalah bagian dari semua membran biologis.

- Steroid

Steroid terdiri dari empat cincin karbon yang menyatu, yang disatukan oleh berbagai gugus fungsi. Salah satu yang paling penting adalah kolesterol, sangat penting bagi makhluk hidup. Ini adalah prekursor dari beberapa hormon penting seperti estrogen, testosteron, dan kortison.

- Lilin

Lilin adalah sekelompok kecil lipid yang memiliki fungsi pelindung. Mereka ditemukan di daun-daun pohon, di bulu-bulu burung, di telinga beberapa mamalia dan di tempat-tempat yang perlu diisolasi atau dilindungi dari lingkungan luar..

Asam nukleat

Asam nukleat adalah molekul transportasi utama informasi genetik pada makhluk hidup. Fungsi utamanya adalah mengarahkan proses sintesis protein, yang menentukan karakteristik bawaan setiap makhluk hidup. Mereka terdiri dari atom karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan fosfor.

Asam nukleat adalah polimer yang dibentuk oleh pengulangan monomer, yang disebut nukleotida. Setiap nukleotida terdiri dari basa aromatik yang mengandung nitrogen yang melekat pada gula pentosa (lima karbon), yang selanjutnya melekat pada gugus fosfat..

Dua kelas utama asam nukleat adalah asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). DNA adalah molekul yang berisi semua informasi dari suatu spesies, itulah sebabnya ia ada di semua makhluk hidup dan di sebagian besar virus.

RNA adalah bahan genetik dari virus tertentu, tetapi juga ditemukan di semua sel hidup. Di sana ia memainkan peran penting dalam proses tertentu, seperti pembuatan protein.

Setiap asam nukleat mengandung empat dari lima basa yang mungkin mengandung nitrogen: adenin (A), guanin (G), sitosin (C), timin (T) dan urasil (U). DNA memiliki basa adenin, guanin, sitosin, dan timin, sedangkan RNA memiliki hal yang sama kecuali timin, yang digantikan oleh urasil dalam RNA..

- Asam deoksiribonukleat (DNA)

Molekul DNA terdiri dari dua rantai nukleotida yang dihubungkan oleh ikatan yang disebut ikatan fosfodiester. Setiap rantai memiliki struktur dalam bentuk heliks. Dua heliks terjalin untuk memberikan heliks ganda. Basis berada di dalam baling-baling dan gugus fosfat berada di luar.

DNA tersusun atas rantai utama gula deoksiribosa yang dihubungkan dengan fosfat dan empat basa nitrogen: adenin, guanin, sitosin, dan timin. Pasangan basa terbentuk dalam DNA beruntai ganda: adenin selalu berikatan dengan timin (A-T) dan guanin menjadi sitosin (G-C).

Kedua heliks disatukan dengan mencocokkan basis nukleotida dengan ikatan hidrogen. Struktur kadang-kadang digambarkan sebagai tangga di mana gula dan rantai fosfat adalah sisi dan ikatan basa-dasar adalah anak tangga.

Struktur ini, bersama dengan stabilitas kimiawi dari molekul, membuat DNA bahan yang ideal untuk mengirimkan informasi genetik. Ketika sebuah sel membelah, DNA-nya disalin dan berpindah dari satu generasi sel ke generasi berikutnya.

- Asam ribonukleat (RNA)

RNA adalah polimer asam nukleat yang strukturnya dibentuk oleh rantai nukleotida tunggal: adenin, sitosin, guanin, dan urasil. Seperti dalam DNA, sitosin selalu berikatan dengan guanin (C-G) tetapi adenin berikatan dengan urasil (A-U).

Ini adalah perantara pertama dalam transfer informasi genetik dalam sel. RNA sangat penting untuk sintesis protein, karena informasi yang terkandung dalam kode genetik biasanya ditransmisikan dari DNA ke RNA, dan dari itu ke protein..

Beberapa RNA juga memiliki fungsi langsung dalam metabolisme seluler. RNA diperoleh dengan menyalin urutan basa dari segmen DNA yang disebut gen ke bagian asam nukleat beruntai tunggal. Proses ini, yang disebut transkripsi, dikatalisis oleh enzim yang disebut RNA polimerase.

Ada beberapa jenis RNA, terutama tiga, yang pertama adalah messenger RNA, yang merupakan salah satu yang disalin langsung dari DNA dengan transkripsi. Tipe kedua adalah RNA transfer, yang merupakan salah satu yang mentransfer asam amino yang tepat untuk sintesis protein.

Akhirnya, kelas RNA lain adalah RNA ribosom yang, bersama dengan beberapa protein, membentuk ribosom, organel seluler yang bertanggung jawab untuk mensintesis semua protein sel.

Protein

Protein adalah molekul besar dan kompleks yang melakukan banyak fungsi penting dan melakukan sebagian besar pekerjaan dalam sel. Mereka diperlukan untuk struktur, fungsi, dan pengaturan makhluk hidup. Mereka terdiri dari atom karbon, hidrogen, oksigen dan nitrogen.

Protein terdiri dari unit-unit kecil yang disebut asam amino, dihubungkan bersama oleh ikatan peptida dan membentuk rantai panjang. Asam amino adalah molekul organik kecil dengan sifat fisikokimia yang sangat khusus, ada 20 jenis berbeda.

Urutan asam amino menentukan struktur tiga dimensi yang unik dari setiap protein dan fungsi spesifiknya. Faktanya, fungsi protein individual sama bervariasinya dengan urutan asam amino uniknya, yang menentukan interaksi yang menghasilkan struktur tiga dimensi yang kompleks..

Berbagai fungsi

Protein dapat menjadi komponen struktural dan pergerakan untuk sel, seperti aktin. Lainnya bekerja dengan mempercepat reaksi biokimia dalam sel, seperti DNA polimerase, yang merupakan enzim yang mensintesis DNA.

Ada protein lain yang fungsinya untuk mengirimkan pesan penting ke organisme. Sebagai contoh, beberapa jenis hormon seperti hormon pertumbuhan mengirimkan sinyal untuk mengoordinasikan proses biologis antara berbagai sel, jaringan dan organ.

Beberapa protein mengikat dan mengangkut atom (atau molekul kecil) di dalam sel; Itulah kasus ferritin, yang bertanggung jawab untuk menyimpan zat besi di beberapa organisme. Kelompok protein penting lainnya adalah antibodi, yang termasuk dalam sistem kekebalan tubuh dan bertanggung jawab untuk mendeteksi racun dan patogen..

Dengan demikian, protein adalah produk akhir dari proses decoding informasi genetik yang dimulai dengan DNA seluler. Variasi fungsi yang luar biasa ini berasal dari kode sederhana yang mengejutkan yang mampu menentukan sekumpulan struktur yang sangat beragam.

Referensi

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Biologi Molekuler Sel (Ed. 6). Ilmu Garland.
2. Berg, J., Tymoczko, J., Gatto, G. & Strayer, L. (2015). Biokimia (Edisi ke-8). W. H. Freeman dan Perusahaan.
3. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biologi (2nd ed.) Pendidikan Pearson.
4. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Biologi Sel Molekuler (Edisi ke-8). W. H. Freeman dan Perusahaan.
5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologi (Ed. 7). Cengage Learning.
6. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. (2016). Dasar-dasar Biokimia: Kehidupan di Tingkat Molekuler (Edisi ke-5). Wiley.