Karakteristik, fungsi, klasifikasi, dan contoh biomolekul organik



itu biomolekul organik Mereka ditemukan di semua makhluk hidup dan ditandai dengan memiliki struktur berdasarkan atom karbon. Jika kita membandingkannya dengan molekul anorganik, molekul organik jauh lebih kompleks dari segi strukturnya. Selain itu, mereka jauh lebih bervariasi.

Mereka diklasifikasikan sebagai protein, karbohidrat, lipid dan asam nukleat. Fungsinya sangat bervariasi. Protein berperan sebagai elemen struktural, fungsional, dan katalitik. Karbohidrat juga memiliki fungsi struktural dan merupakan sumber energi utama bagi makhluk organik.

Lipid adalah komponen penting dari membran biologis dan zat lain, seperti hormon. Mereka juga bekerja sebagai elemen penyimpanan energi. Akhirnya, asam nukleat - DNA dan RNA - mengandung semua informasi yang diperlukan untuk pengembangan dan pemeliharaan makhluk hidup.

Indeks

  • 1 Karakteristik umum
  • 2 Klasifikasi dan fungsi
    • 2.1 -Protein
    • 2.2 -Karbohidrat
    • 2.3 -Lipid
    • 2.4 - Asam nukleat
  • 3 Contoh
    • 3.1 Hemoglobin
    • 3.2 Selulosa
    • 3.3 Membran biologis
  • 4 Referensi

Karakteristik umum

Salah satu karakteristik paling relevan dari biomolekul organik adalah keserbagunaannya dalam pembentukan struktur. Keragaman varian organik yang sangat besar yang mungkin ada ini disebabkan oleh situasi istimewa yang diberikan oleh atom karbon, di pusat periode kedua..

Atom karbon memiliki empat elektron pada tingkat energi terakhir. Berkat elektronegativitas rata-rata, ia mampu membentuk ikatan dengan atom karbon lainnya, membentuk rantai dengan bentuk dan panjang yang berbeda, terbuka atau tertutup, dengan ikatan sederhana, rangkap dua atau rangkap tiga di bagian dalamnya.

Dengan cara yang sama, elektronegativitas rata-rata dari atom karbon memungkinkan untuk membentuk ikatan dengan atom selain karbon, seperti elektropositif (hidrogen) atau elektronegatif (oksigen, nitrogen, sulfur, antara lain).

Properti tautan ini memungkinkan untuk membuat klasifikasi untuk karbon pada primer, sekunder, tersier atau kuaterner, tergantung pada jumlah karbon yang terkait dengannya. Sistem klasifikasi ini tidak tergantung pada jumlah valensi yang terlibat dalam tautan.

Klasifikasi dan fungsi

Molekul organik diklasifikasikan menjadi empat kelompok utama: protein, karbohidrat, lipid, dan asam nukleat. Di sini kita akan menjelaskannya secara rinci:

-Protein

Protein merupakan kelompok molekul organik yang lebih baik didefinisikan dan ditandai oleh para ahli biologi. Pengetahuan luas ini disebabkan, terutama, karena kemudahan intrinsik yang ada untuk diisolasi dan dikarakterisasi - dibandingkan dengan sisa dari tiga molekul organik.

Protein memainkan serangkaian peran biologis yang sangat luas. Mereka dapat berfungsi sebagai molekul transportasi, struktural dan bahkan katalitik. Kelompok terakhir ini terdiri dari enzim.

Blok struktural: asam amino

Blok struktural protein adalah asam amino. Di alam, kami menemukan 20 jenis asam amino, masing-masing dengan sifat fisik-kimia yang jelas.

Molekul-molekul ini diklasifikasikan sebagai asam alfa-amino, karena mereka memiliki gugus amino primer dan gugus asam karboksilat sebagai substituen pada atom karbon yang sama. Satu-satunya pengecualian pada aturan ini adalah asam amino prolin, yang dikatalogkan sebagai asam alfa-imino dengan adanya gugus amino sekunder.

Untuk membentuk protein, "blok" ini perlu dipolimerisasi, dan mereka melakukannya dengan membentuk ikatan peptida. Pembentukan rantai protein melibatkan penghilangan satu molekul air per ikatan peptida. Tautan ini direpresentasikan sebagai CO-NH.

Selain menjadi bagian dari protein, beberapa asam amino dianggap sebagai metabolit energi dan banyak dari mereka adalah nutrisi penting.

Sifat asam amino

Setiap asam amino memiliki massa dan penampilan rata-rata dalam protein. Selain itu, masing-masing memiliki nilai pK dari asam alfa-karboksilat, alfa-amino dan kelompok samping..

Nilai pK dari gugus asam karboksilat terletak sekitar 2,2; sedangkan kelompok alpha-amino memiliki nilai pK mendekati 9,4. Karakteristik ini mengarah ke karakteristik struktural khas asam amino: pada pH fisiologis kedua kelompok berada dalam bentuk ion.

Ketika sebuah molekul membawa kelompok bermuatan polaritas yang berlawanan mereka disebut ion dipolar atau zwitterions. Oleh karena itu, asam amino dapat bertindak sebagai asam atau basa.

Sebagian besar asam alfa-amino memiliki titik leleh mendekati 300 ° C. Mereka larut lebih mudah di lingkungan kutub, dibandingkan dengan kelarutannya dalam pelarut non-polar. Sebagian besar cukup larut dalam air.

Struktur protein

Untuk dapat menentukan fungsi protein tertentu, perlu untuk menentukan strukturnya, yaitu hubungan tiga dimensi yang ada antara atom-atom yang membentuk protein tersebut. Untuk protein, empat tingkat organisasi struktur mereka telah ditentukan:

Struktur primer: mengacu pada urutan asam amino yang membentuk protein, tidak termasuk konformasi yang dapat diambil rantai sampingnya.

Struktur sekunder: dibentuk oleh pengaturan spasial lokal dari atom kerangka. Sekali lagi, konformasi rantai samping tidak diperhitungkan.

Struktur tersier: ini mengacu pada struktur tiga dimensi dari seluruh protein. Meskipun mungkin sulit untuk menetapkan pembagian yang jelas antara struktur tersier dan sekunder, konformasi yang didefinisikan (seperti keberadaan baling-baling, lembaran terlipat dan belokan) digunakan untuk menunjuk hanya struktur sekunder..

Struktur kuarter: berlaku untuk protein-protein yang dibentuk oleh beberapa subunit. Yaitu, oleh dua atau lebih rantai polipeptida individu. Unit-unit ini dapat berinteraksi dengan kekuatan kovalen, atau dengan ikatan disulfida. Penataan ruang subunit menentukan struktur kuartener.

-Karbohidrat

Karbohidrat, karbohidrat atau sakarida (dari akar bahasa Yunani sakcharón, yang berarti gula) adalah kelas molekul organik paling berlimpah di seluruh planet bumi.

Strukturnya dapat disimpulkan dari namanya "karbohidrat", karena mereka adalah molekul dengan formula (CH2O)n, dimana n lebih besar dari 3.

Fungsi karbohidrat bervariasi. Salah satu yang utama adalah dari tipe struktural, terutama pada tanaman. Dalam kerajaan tumbuhan, selulosa adalah bahan struktural utamanya, yang setara dengan 80% dari berat kering tubuh.

Fungsi penting lainnya adalah peran energiknya. Polisakarida, seperti pati dan glikogen, merupakan sumber cadangan gizi yang penting.

Klasifikasi

Satuan dasar karbohidrat adalah monosakarida atau gula sederhana. Ini adalah turunan dari aldehida rantai linier atau keton dan alkohol polihidrik.

Mereka diklasifikasikan menurut sifat kimia dari gugus karbonil mereka dalam aldosis dan ketosis. Mereka juga diklasifikasikan menurut jumlah karbon.

Monosakarida dikelompokkan untuk membentuk oligosakarida, yang sering ditemukan dalam hubungan dengan jenis lain dari molekul organik seperti protein dan lipid. Ini diklasifikasikan ke dalam homopolysaccharides atau heteropolysaccharides, tergantung pada apakah mereka terdiri dari monosakarida yang sama (kasus pertama) atau berbeda.

Selain itu, mereka juga diklasifikasikan menurut sifat monosakarida yang menyusunnya. Polimer glukosa disebut glukan, yang dibentuk oleh galaktosa disebut galaktan, dan sebagainya.

Polisakarida memiliki kekhasan membentuk rantai linier dan bercabang, karena ikatan glikosidik dapat dibentuk dengan salah satu kelompok hidroksil yang ditemukan dalam monosakarida.

Ketika sejumlah besar unit monosakarida dikaitkan, kita berbicara tentang polisakarida.

-Lipid

Lipid (dari bahasa Yunani lipo, yang berarti lemak) adalah molekul organik yang tidak larut dalam air dan larut dalam pelarut anorganik, seperti kloroform. Ini merupakan lemak, minyak, vitamin, hormon, dan membran biologis.

Klasifikasi

Asam lemak: mereka adalah asam karboksilat dengan rantai yang dibentuk oleh hidrokarbon dengan panjang yang cukup. Secara fisiologis, jarang ditemukan bebas, karena dalam banyak kasus mereka diesterifikasi.

Pada hewan dan tumbuhan kita sering menemukannya dalam bentuk tak jenuh (membentuk ikatan rangkap di antara karbon), dan tak jenuh ganda (dengan dua atau lebih ikatan rangkap).

Triasilgliserol: Juga disebut trigliserida atau asam lemak netral, mereka merupakan mayoritas lemak dan minyak yang ada pada hewan dan tumbuhan. Fungsi utamanya adalah untuk menyimpan energi pada hewan. Ini memiliki sel khusus untuk penyimpanan.

Mereka diklasifikasikan menurut identitas dan posisi residu asam lemak. Secara umum, minyak nabati berbentuk cair pada suhu kamar dan lebih kaya residu asam lemak dengan ikatan rangkap dua dan tiga di antara karbonnya.

Sebaliknya, lemak hewani padat pada suhu kamar dan jumlah karbon tak jenuh rendah.

Gliserofosfolipid: juga dikenal sebagai fosfogliserida, adalah komponen utama dari membran lipid.

Gliserofosfolipid memiliki "ekor" dengan karakteristik apolar atau hidrofobik, dan "kepala" polar atau hidrofilik. Struktur ini dikelompokkan dalam bilayer, dengan ekor menunjuk ke dalam, untuk membentuk membran. Dalam ini, serangkaian protein tertanam.

Sfingolipid: mereka adalah lemak yang ditemukan dalam jumlah yang sangat rendah. Mereka juga merupakan bagian dari membran dan merupakan turunan dari sphingosine, dihydrosphingosine dan homolognya.

Kolesterol: pada hewan itu adalah komponen utama membran, yang memodifikasi sifat-sifatnya, seperti fluiditasnya. Ini juga terletak di membran organel seluler. Ini adalah prekursor penting hormon steroid, terkait dengan perkembangan seksual.

-Asam nukleat

Asam nukleat adalah DNA dan berbagai jenis RNA yang ada. DNA bertanggung jawab atas penyimpanan semua informasi genetik, yang memungkinkan pengembangan, pertumbuhan, dan pemeliharaan organisme hidup.

RNA, di sisi lain, berpartisipasi dalam perjalanan informasi genetik yang dikodekan dalam DNA ke molekul protein. Secara klasik, tiga jenis RNA dibedakan: messenger, transfer dan ribosomal. Namun, ada sejumlah RNA kecil yang memiliki fungsi pengaturan.

Blok struktural: nukleotida

Blok struktural asam nukleat, DNA dan RNA, adalah nukleotida. Secara kimia, mereka adalah ester pentosa fosfat, di mana basa nitrogen melekat pada karbon pertama. Kita dapat membedakan antara ribonukleotida dan deoksiribonukleotida.

Molekul-molekul ini datar, aromatik, dan heterosiklik. Ketika gugus fosfat tidak ada, nukleotida dinamai nukleosida.

Selain peran mereka sebagai monomer dalam asam nukleat, molekul-molekul ini secara biologis ada di mana-mana dan berpartisipasi dalam sejumlah besar proses.

Nukleosida trifosfat adalah produk yang kaya energi, seperti ATP, dan digunakan sebagai mata uang energi dari reaksi seluler. Mereka adalah komponen penting dari koenzim NAD+, NADP+, FMN, FAD dan koenzim A. Akhirnya, mereka adalah elemen pengatur jalur metabolisme yang berbeda.

Contohnya

Ada banyak sekali contoh molekul organik. Selanjutnya, yang paling menonjol dan dipelajari oleh ahli biokimia akan dibahas:

Hemoglobin

Hemoglobin, pigmen merah dalam darah, adalah salah satu contoh protein klasik. Berkat difusi luas dan isolasi yang mudah, telah menjadi protein yang dipelajari sejak jaman dahulu.

Ini adalah protein yang dibentuk oleh empat subunit, sehingga memasuki klasifikasi tetrameric, dengan dua unit alfa dan dua beta. Subunit hemoglobin terkait dengan protein kecil yang bertanggung jawab untuk penyerapan oksigen dalam otot: mioglobin.

Grup heme adalah turunan dari porfirin. Ini mencirikan hemoglobin dan merupakan kelompok yang sama yang ditemukan dalam sitokrom. Grup heme bertanggung jawab atas warna merah darah yang khas dan merupakan wilayah fisik di mana setiap monomer globin berikatan dengan oksigen..

Fungsi utama protein ini adalah transportasi oksigen dari organ yang bertanggung jawab untuk pertukaran gas - panggil paru-paru, insang atau kulit - ke kapiler, untuk digunakan dalam pernapasan.

Selulosa

Selulosa adalah polimer linier yang terdiri dari subunit D-glukosa, dihubungkan oleh ikatan tipe beta 1,4. Seperti kebanyakan polisakarida, mereka tidak memiliki ukuran maksimum yang terbatas. Namun, rata-rata mereka menyajikan sekitar 15.000 residu glukosa.

Ini adalah komponen dinding sel tanaman. Berkat selulosa, ini kaku dan memungkinkan untuk mengatasi stres osmotik. Demikian juga, pada tanaman yang lebih besar, seperti pohon, selulosa memberikan dukungan dan stabilitas.

Meskipun sebagian besar terkait dengan sayuran, beberapa hewan yang disebut tunicate memiliki selulosa dalam strukturnya.

Diperkirakan rata-rata 1015 kilogram selulosa disintesis - dan terdegradasi - per tahun.

Membran biologis

Membran biologis terutama terdiri dari dua biomolekul, lipid dan protein. Konformasi spasial dari lipid dalam bentuk bilayer, dengan ekor hidrofobik menunjuk ke interior, dan kepala hidrofilik ke eksterior..

Membran adalah entitas yang dinamis dan komponennya sering mengalami pergerakan.

Referensi

  1. Aracil, C. B., Rodriguez, M. P., Magraner, J. P., & Perez, R. S. (2011). Dasar-dasar biokimia. Universitas Valencia.
  2. Battaner Arias, E. (2014). Kompendium enzimatik. Edisi University of Salamanca.
  3. Berg, J. M., Stryer, L., & Tymoczko, J. L. (2007). Biokimia. Saya terbalik.
  4. Devlin, T. M. (2004). Biokimia: buku teks dengan aplikasi klinis. Saya terbalik.
  5. Diaz, A. P., & Pena, A. (1988). Biokimia. Editorial Limusa.
  6. Macarulla, J. M., & Goñi, F. M. (1994). Biokimia manusia: kursus dasar. Saya terbalik.
  7. Müller-Esterl, W. (2008). Biokimia Dasar-dasar untuk ilmu kedokteran dan kehidupan. Saya terbalik.
  8. Teijón, J. M. (2006). Dasar-dasar biokimia struktural. Editorial Tébar.