İNORGANIK BIYOMOLEKÜLLER: ÖZELLIKLERI, IŞLEVLERI, TÜRLERI - BIYOLOJI - 2025

İnorganik biyomoleküllerin canlılarda bu molekül bir konfigürasyon grubudur. Tanım gereği, inorganik moleküllerin temel yapısı bir karbon iskeletinden veya bağlı karbon atomlarından oluşmaz.

Bununla birlikte, bu, inorganik bileşiklerin bu büyük kategoriye dahil edilmesi için tamamen karbondan yoksun olması gerektiği anlamına gelmez, bunun yerine karbonun, moleküldeki ana ve en bol atom olmaması gerektiği anlamına gelir. Canlıların bir parçası olan inorganik bileşikler esas olarak su ve bir dizi katı veya çözelti mineralidir.

Kaynak: I, Splette

Organizmalarda en bol bulunan inorganik biyomolekül olan su, yüksek kaynama noktası, yüksek dielektrik sabiti, sıcaklık ve pH değişimlerini tamponlama yeteneği gibi yaşam için vazgeçilmez bir unsur haline getiren bir dizi özelliğe sahiptir. diğerleri.

Öte yandan iyonlar ve gazlar, organik varlıklar içindeki sinirsel dürtü, kan pıhtılaşması, ozmotik düzenleme gibi çok özel işlevlerle sınırlıdır. Ek olarak, belirli enzimlerin önemli kofaktörleridir.

karakteristikleri

Canlı maddede bulunan inorganik moleküllerin ayırt edici özelliği, karbon-hidrojen bağlarının olmamasıdır.

Bu biyomoleküller nispeten küçüktür ve su, gazlar ve metabolizmaya aktif olarak katılan bir dizi anyon ve katyonu içerir.

Sınıflandırma ve işlevler

Canlı maddelerdeki en ilgili inorganik molekül şüphesiz sudur. Buna ek olarak, diğer inorganik bileşenler mevcuttur ve gazlar, anyonlar ve katyonlar olarak sınıflandırılır.

Gazların içinde oksijen, karbondioksit ve nitrojen var. Anyonlarda diğerleri arasında klorürler, fosfatlar, karbonatlar bulunur. Ve katyonlarda sodyum, potasyum, amonyum, kalsiyum, magnezyum ve diğer pozitif iyonlar bulunur.

Aşağıda, bu grupların her birini en belirgin özellikleri ve canlılar içindeki işlevleriyle anlatacağız.

-Su

Su, canlılarda en bol bulunan inorganik bileşendir. Hayatın sulu bir ortamda geliştiği yaygın olarak bilinmektedir. Bir su kütlesinde yaşamayan organizmalar olsa da bu bireylerin iç ortamı çoğunlukla hidriktir. Canlıların% 60 ila% 90'ı sudan oluşur.

Aynı organizmadaki suyun bileşimi, incelenen hücre tipine bağlı olarak değişebilir. Örneğin, bir kemik hücresinde ortalama olarak% 20 su bulunurken, bir beyin hücresi kolayca% 85'e ulaşabilir.

Su çok önemlidir çünkü bireylerin metabolizmasını oluşturan biyokimyasal reaksiyonların büyük çoğunluğu sulu bir ortamda gerçekleşir.

Örneğin fotosentez, su bileşenlerinin ışık enerjisinin etkisiyle parçalanmasıyla başlar. Hücresel solunum, enerji ekstraksiyonu için glikoz moleküllerini parçalayarak su üretimiyle sonuçlanır.

Daha az bilinen diğer metabolik yollar da su üretimini içerir. Amino asitlerin sentezi su ile üretilir.

Suyun özellikleri

Su, onu dünya gezegeninde yeri doldurulamaz bir unsur haline getiren ve harika yaşam olayına izin veren bir dizi özelliğe sahiptir. Sahip olduğumuz bu özellikler arasında:

Çözücü olarak su : yapısal olarak su, bir oksijen atomuna bağlı iki hidrojen atomundan oluşur ve elektronlarını polar bir kovalent bağ yoluyla paylaşır. Dolayısıyla, bu molekülün biri pozitif diğeri negatif olmak üzere yüklü uçları vardır.

Bu konformasyon sayesinde maddeye polar denir. Bu şekilde, su, aynı polar eğilime sahip maddeleri çözebilir, çünkü pozitif kısımlar, molekülün negatif kısımlarını çözünmeye çeker ve bunun tersi de geçerlidir. Suyun çözdüğü moleküllere hidrofilik denir.

Kimyada "aynısı aynı şeyi çözer" kuralına sahip olduğumuzu unutmayın. Bu, polar maddelerin yalnızca polar olan diğer maddelerde çözündüğü anlamına gelir.

Örneğin, karbonhidratlar ve klorürler gibi iyonik bileşikler, amino asitler, gazlar ve hidroksil gruplu diğer bileşikler suda kolayca çözülebilir.

Dielektrik sabiti : Vital sıvının yüksek dielektrik sabiti, aynı zamanda içindeki inorganik tuzların çözünmesine katkıda bulunan bir faktördür. Dielektrik sabiti, zıt işaretli iki yükün vakuma göre ayrıldığı faktördür.

Suyun özgül ısısı: şiddetli sıcaklık değişikliklerini azaltmak, yaşamın gelişmesi için temel bir özelliktir. Suyun yüksek özgül ısısı sayesinde sıcaklık değişimleri stabilize olur ve yaşam için uygun bir ortam oluşturur.

Yüksek bir özgül ısı, bir hücrenin önemli miktarda ısı alabileceği ve hücre sıcaklığının önemli ölçüde artmadığı anlamına gelir.

Uyum: Uyum, sıcaklıktaki ani değişiklikleri önleyen başka bir özelliktir. Su moleküllerinin zıt yükleri sayesinde birbirlerini çekerek kohezyon denen şeyi yaratırlar.

Uyum, canlı maddenin sıcaklığının çok fazla artmamasına izin verir. Isı enerjisi, tek tek molekülleri hızlandırmak yerine moleküller arasındaki hidrojen bağlarını kırar.

PH kontrolü: sıcaklığı düzenlemeye ve sabit tutmaya ek olarak, su pH ile aynı şeyi yapabilir. Gerçekleşmesi için belirli bir pH gerektiren belirli metabolik reaksiyonlar vardır. Aynı şekilde, enzimler de maksimum verimlilikle çalışmak için spesifik pH gerektirir.

Hidrojen iyonları (H ⁺ ) ile birlikte kullanılan hidroksil grupları (-OH) sayesinde pH'ın düzenlenmesi gerçekleşir . İlki, alkali bir ortamın oluşumuyla ilgilidir, ikincisi ise bir asit ortamının oluşumuna katkıda bulunur.

Kaynama noktası : Suyun kaynama noktası 100 ° C'dir. Bu özellik, suyun 0 ° C ile 100 ° C arasında geniş bir sıcaklık aralığında sıvı halde bulunmasına izin verir.

Yüksek kaynama noktası, her bir su molekülü için dört hidrojen bağı oluşturma kabiliyetiyle açıklanmaktadır. Bu özellik, NH ₃ , HF veya H ₂ S gibi diğer hidritlerle karşılaştırırsak, yüksek erime noktalarını ve buharlaşma ısısını da açıklar.

Bu, bazı Ekstremofilik organizmaların varlığına izin verir. Örneğin, 0 ° C civarında gelişen ve psikrofil olarak adlandırılan organizmalar vardır. Aynı şekilde termofilik olanlar 70 veya 80 ° C civarında gelişir.

Yoğunluk değişimi: Suyun yoğunluğu, ortam sıcaklığı değiştikçe çok özel bir şekilde değişir. Buz, sıvı haldeki suyun aksine, açık kristal bir kafes sunar, daha rastgele, daha sıkı ve daha yoğun bir moleküler organizasyon sunar.

Bu özellik, buzun su üzerinde yüzmesine, bir terim yalıtkan olarak hareket etmesine ve büyük okyanus kütlelerinin stabilitesine izin vermesine izin verir.

Öyle olmasaydı, buz denizlerin derinliklerine gömülürdü ve bildiğimiz kadarıyla hayat son derece beklenmedik bir olay olurdu, büyük buz kütlelerinde yaşam nasıl ortaya çıkabilirdi?

Suyun ekolojik rolü

Su konusunu bitirmek için, hayati sıvının sadece canlıların içinde önemli bir role sahip olmadığını, aynı zamanda yaşadıkları ortamı da şekillendirdiğini belirtmek gerekir.

Okyanus, yeryüzündeki en büyük su rezervuarıdır ve sıcaklıklardan etkilenerek buharlaşma süreçlerini destekler. Büyük miktarda su, su döngüsü olarak bilinen şeyi yaratan, sürekli bir buharlaşma ve su çökeltme döngüsü içindedir.

-Gaz

Suyun biyolojik sistemlerdeki kapsamlı işlevlerini karşılaştırırsak, inorganik moleküllerin geri kalanının rolü yalnızca çok özel rollerle sınırlıdır.

Genelde gazlar, sulu seyreltmelerde hücrelerden geçer. Bazen kimyasal reaksiyonlar için substrat olarak kullanılırlar ve diğer durumlarda metabolik yolun atık ürünüdürler. En ilgili olanlar oksijen, karbondioksit ve nitrojendir.

Oksijen, aerobik olarak solunan organizmaların taşıma zincirlerindeki son elektron alıcısıdır. Ayrıca karbondioksit, hayvanlarda bir atık ürün ve bitkiler için bir substrattır (fotosentetik işlemler için).

-Ions

Gazlar gibi, iyonların canlı organizmalardaki rolü de çok özel olaylarla sınırlı görünmektedir, ancak bir bireyin düzgün çalışması için gereklidir. Yüklerine bağlı olarak anyonlar, negatif yüklü iyonlar ve katyonlar, pozitif yüklü iyonlar olarak sınıflandırılırlar.

Bunlardan bazıları, enzimlerin metal bileşenleri gibi yalnızca çok küçük miktarlarda gereklidir. Diğerleri arasında sodyum klorür, potasyum, magnezyum, demir, iyot gibi daha yüksek miktarlarda gereklidir.

İnsan vücudu bu mineralleri idrar, dışkı ve ter yoluyla sürekli olarak kaybediyor. Bu bileşenler, başta meyveler, sebzeler ve etler olmak üzere gıda yoluyla sisteme yeniden girilmelidir.

İyon fonksiyonları

Kofaktörler: İyonlar, kimyasal reaksiyonların kofaktörleri olarak hareket edebilir. Klor iyonu, nişastanın amilazlar tarafından hidrolizine katılır. Potasyum ve magnezyum, metabolizmada çok önemli olan enzimlerin işleyişi için gerekli iyonlardır.

Ozmolaritenin korunması : Büyük önem taşıyan diğer bir işlev, biyolojik süreçlerin gelişimi için optimum ozmotik koşulların sürdürülmesidir.

Çözünmüş metabolitlerin miktarı istisnai bir şekilde düzenlenmelidir, çünkü bu sistem başarısız olursa hücre patlayabilir veya önemli miktarda su kaybedebilir.

Örneğin insanlarda, sodyum ve klor, ozmotik dengenin korunmasına katkıda bulunan önemli elementlerdir. Aynı iyonlar asit-baz dengesini de destekler.

Membran potansiyeli: Hayvanlarda iyonlar, uyarılabilir hücrelerin zarındaki zar potansiyelinin oluşumuna aktif olarak katılır.

Membranların elektriksel özellikleri, nöronların bilgi iletme yeteneği gibi önemli olayları etkiler.

Bu durumlarda, membran, membranın her iki tarafındaki katyonlar ve anyonlar arasındaki elektrostatik etkileşimler sayesinde yüklerin biriktiği ve depolandığı bir elektrik kapasitörüne benzer şekilde davranır.

Membranın her iki tarafındaki çözeltideki iyonların asimetrik dağılımı, membranın mevcut iyonlara geçirgenliğine bağlı olarak bir elektrik potansiyeline dönüşür. Potansiyelin büyüklüğü, Nernst veya Goldman denklemi izlenerek hesaplanabilir.

Yapısal: bazı iyonlar yapısal işlevleri yerine getirir. Örneğin, hidroksiapatit, kemiklerin kristal mikro yapısını koşullandırır. Kalsiyum ve fosfor ise kemik ve diş oluşumu için gerekli bir elementtir.

Diğer işlevler: son olarak, iyonlar kanın pıhtılaşması (kalsiyum iyonları ile), görme ve kas kasılması gibi heterojen işlevlere katılır.

Organik ve inorganik biyomoleküller arasındaki farklar

Canlıların bileşiminin yaklaşık% 99'u yalnızca dört atom içerir: hidrojen, oksijen, karbon ve nitrojen. Bu atomlar, çok çeşitli üç boyutlu konfigürasyonlarda düzenlenebilen parçalar veya bloklar olarak işlev görür ve yaşamı sağlayan molekülleri oluşturur.

İnorganik bileşikler küçük, basit ve çok çeşitli olmama eğilimindeyken, organik bileşikler daha dikkat çekici ve çeşitli olma eğilimindedir.

Buna ek olarak, organik biyomoleküllerin karmaşıklığı artar, çünkü karbon iskeletine ek olarak kimyasal özellikleri belirleyen fonksiyonel gruplara sahiptirler.

Ancak, canlıların optimal gelişimi için her ikisi de eşit derecede gereklidir.

Günlük yaşamda organik ve inorganik terimlerinin kullanımı

Artık her iki biyomolekül türü arasındaki farkı tanımladığımıza göre, bu terimleri günlük yaşamda belirsiz ve kesin olmayan bir şekilde kullandığımızı açıklığa kavuşturmamız gerekiyor.

Meyve ve sebzeleri bugün çok popüler olan "organik" olarak adlandırdığımızda, bu ürünlerin geri kalanının "inorganik" olduğu anlamına gelmez. Bu yenilebilir elementlerin yapısı bir karbon iskeleti olduğundan organik tanımı gereksiz kabul edilir.

Aslında organik terimi, organizmaların bu bileşikleri sentezleme kabiliyetinden kaynaklanmaktadır.

Referanslar

1. Audesirk, T., Audesirk, G. ve Byers, BE (2003). Biyoloji: Dünyadaki Yaşam. Pearson eğitimi.
2. Aracil, CB, Rodríguez, MP, Magraner, JP ve Pérez, RS (2011). Biyokimyanın temelleri. Valencia Üniversitesi.
3. Battaner Arias, E. (2014). Enzimoloji özeti. Salamanca Üniversitesi Yayınları.
4. Berg, JM, Stryer, L. ve Tymoczko, JL (2007). Biyokimya. Tersine döndüm.
5. Devlin, TM (2004). Biyokimya: klinik uygulamaları olan ders kitabı. Tersine döndüm.
6. Díaz, AP ve Pena, A. (1988). Biyokimya. Editör Limusa.
7. Macarulla, JM ve Goñi, FM (1994). İnsan biyokimyası: temel ders. Tersine döndüm.
8. Macarulla, JM ve Goñi, FM (1993). Biyomoleküller: yapısal biyokimya dersleri. Tersine döndüm.
9. Müller - Esterl, W. (2008). Biyokimya. Tıp ve yaşam bilimlerinin temelleri. Tersine döndüm.
10. Teijón, JM (2006). Yapısal biyokimyanın temelleri. Editör Tébar.
11. Monge-Nájera, J. (2002). Genel biyoloji. EUNED.