무기 생체 분자는 생명체에 존재하는 분자 구성의 큰 그룹입니다. 정의상 무기 분자의 기본 구조는 탄소 골격이나 결합 된 탄소 원자로 구성되지 않습니다.
그러나 이것은 무기 화합물이이 위대한 범주에 포함 되려면 탄소가 완전히 없어야한다는 것을 의미하는 것이 아니라 탄소가 분자에서 가장 주된 원자가되어서는 안된다는 것을 의미합니다. 생명체의 일부인 무기 화합물은 주로 물과 일련의 고체 또는 용액 미네랄입니다.
출처 : I, Splette
유기체에서 가장 풍부한 무기 생체 분자 인 물은 높은 끓는점, 높은 유전 상수, 온도 및 pH의 변화를 완충하는 능력 등 생명에 필수적인 요소가되는 일련의 특성을 가지고 있습니다. 기타.
반면에 이온과 가스는 신경 충동, 혈액 응고, 삼투 조절 등과 같은 유기체 내에서 매우 특정한 기능으로 제한됩니다. 또한 특정 효소의 중요한 보조 인자입니다.
형질
생명체에서 발견되는 무기 분자의 특징은 탄소-수소 결합이 없다는 것입니다.
이러한 생체 분자는 상대적으로 작으며 물, 가스, 대사에 적극적으로 참여하는 많은 음이온과 양이온을 포함합니다.
분류 및 기능
생명체에서 가장 관련있는 무기 분자는 의심 할 여지없이 물입니다. 이 외에도 다른 무기 성분이 존재하며 가스, 음이온 및 양이온으로 분류됩니다.
가스 안에는 산소, 이산화탄소 및 질소가 있습니다. 음이온에는 염화물, 인산염, 탄산염 등이 있습니다. 그리고 양이온에는 나트륨, 칼륨, 암모늄, 칼슘, 마그네슘 및 기타 양이온이 있습니다.
아래에서 우리는 생물 내에서 가장 뛰어난 특성과 기능을 가진 각 그룹을 설명합니다.
-물
물은 생명체에서 가장 풍부한 무기 성분입니다. 생명이 물이 많은 환경에서 발달한다는 것은 널리 알려져 있습니다. 수역에 살지 않는 유기체가 있지만, 이들 개체의 내부 환경은 대부분 수분입니다. 생명체는 60 ~ 90 %의 물로 구성되어 있습니다.
동일한 유기체의 물 구성은 연구하는 세포 유형에 따라 다를 수 있습니다. 예를 들어, 뼈의 세포는 평균적으로 20 %의 수분을 가지고있는 반면 뇌 세포는 85 %에 쉽게 도달 할 수 있습니다.
물은 개인의 신진 대사를 구성하는 생화학 반응의 대부분이 수성 환경에서 일어나기 때문에 매우 중요합니다.
예를 들어, 광합성은 빛 에너지의 작용에 의해 물 성분이 분해되는 것으로 시작됩니다. 세포 호흡은 에너지 추출을 위해 포도당 분자를 절단하여 물을 생성합니다.
덜 알려진 다른 대사 경로도 물 생산과 관련이 있습니다. 아미노산 합성은 물에 의해 생성됩니다.
물의 성질
물은 지구상에서 대체 할 수없는 요소로 만드는 일련의 특성을 가지고있어 놀라운 삶의 사건을 가능하게합니다. 이러한 속성 중에는 다음이 있습니다.
용매로서의 물 : 구조적으로 물은 극성 공유 결합을 통해 전자를 공유하는 하나의 산소 원자에 연결된 두 개의 수소 원자로 구성됩니다. 따라서이 분자는 하나의 양수와 음수로 하전 된 끝을 가지고 있습니다.
이 구조 덕분에 물질은 극성이라고 불립니다. 이런 식으로 물은 동일한 극성 경향을 가진 물질을 용해시킬 수 있습니다. 왜냐하면 양의 부분은 분자의 음의 부분을 끌어 당겨 용해시키고 그 반대의 경우도 마찬가지이기 때문입니다. 물이 용해되는 분자를 친수성이라고합니다.
화학에서 우리는 "같은 것이 똑같은 것을 녹인다"는 규칙이 있다는 것을 기억하십시오. 이것은 극성 물질이 극성 인 다른 물질에서만 독점적으로 용해됨을 의미합니다.
예를 들어, 탄수화물 및 염화물, 아미노산, 가스 및 수산기가있는 기타 화합물과 같은 이온 화합물은 물에 쉽게 용해 될 수 있습니다.
유전 상수 : 생명 액체의 높은 유전 상수는 또한 그 안에 무기 염을 용해시키는 데 기여하는 요소입니다. 유전 상수는 반대 부호의 두 전하가 진공에 대해 분리되는 요인입니다.
물의 비열 : 격렬한 온도 변화를 줄이는 것은 삶의 발전에 필수적인 특성입니다. 물의 높은 비열 덕분에 온도 변화가 안정되어 생활에 적합한 환경을 만듭니다.
높은 비열은 셀이 상당한 양의 열을받을 수 있고 셀 온도가 크게 증가하지 않음을 의미합니다.
응집력 : 응집력은 급격한 온도 변화를 방지하는 또 다른 속성입니다. 물 분자의 반대 전하 덕분에 서로를 끌어 당겨 응집력을 만듭니다.
응집력은 생명체의 온도가 너무 많이 올라가지 않도록합니다. 열 에너지는 개별 분자를 가속하는 대신 분자 간의 수소 결합을 끊습니다.
pH 제어 : 온도를 조절하고 일정하게 유지하는 것 외에도 물은 pH와 동일하게 수행 할 수 있습니다. 발생하기 위해 특정 pH가 필요한 특정 대사 반응이 있습니다. 마찬가지로 효소는 최대 효율로 작동하기 위해 특정 pH가 필요합니다.
pH 조절은 수소 이온 (H + ) 과 함께 사용되는 수산기 (-OH) 덕분에 발생합니다 . 전자는 알칼리성 매체의 형성과 관련이 있고 후자는 산성 매체의 형성에 기여합니다.
끓는점 : 물의 끓는점 은 100 ° C입니다. 이 특성은 물이 0 ° C ~ 100 ° C의 넓은 온도 범위에서 액체 상태로 존재할 수 있도록합니다.
높은 비등점은 각 물 분자에 대해 4 개의 수소 결합을 형성하는 능력으로 설명됩니다. 이 특성은 NH 3 , HF 또는 H 2 S 와 같은 다른 수 소화물과 비교하면 높은 융점과 기화열을 설명합니다 .
이것은 일부 극한 유기체의 존재를 허용합니다. 예를 들어, 0 ° C 근처에서 발달하고 정신병이라고 불리는 유기체가 있습니다. 같은 방식으로 고온 성 물질은 약 70 또는 80 ° C에서 발생합니다.
밀도 변화 : 물의 밀도는 주변 온도가 변함에 따라 매우 특별한 방식으로 변합니다. 얼음은 열린 결정 격자를 나타내며 액체 상태의 물과는 대조적으로 더 무작위적이고 단단하며 밀도가 높은 분자 조직을 나타냅니다.
이 속성은 얼음이 물에 떠 있고, 절연체라는 용어로 작용하며 큰 해양 덩어리의 안정성을 허용합니다.
그렇지 않다면 얼음은 바다 깊숙이 가라 앉을 것이고, 우리가 알고 있듯이 생명체는 극히 드문 사건이 될 것입니다. 어떻게 생명체가 거대한 얼음 덩어리에서 일어날 수 있습니까?
물의 생태적 역할
물이라는 주제로 마무리하기 위해서는 생명체가 생명체 내부에서 중요한 역할을 할뿐만 아니라 그들이 사는 환경도 형성한다는 점을 언급해야합니다.
바다는 지구상에서 가장 큰 물의 저수지로 온도의 영향을 받아 증발 과정을 선호합니다. 엄청난 양의 물이 물의 증발과 침전의 지속적인 순환을 통해 물 순환으로 알려진 것을 만듭니다.
-가스
생물학적 시스템에서 물의 광범위한 기능을 비교하면 나머지 무기 분자의 역할은 매우 특정한 역할로만 제한됩니다.
일반적으로 가스는 수성 희석으로 세포를 통과합니다. 때로는 화학 반응의 기질로 사용되며 다른 경우에는 대사 경로의 폐기물입니다. 가장 관련성이 높은 것은 산소, 이산화탄소 및 질소입니다.
산소는 호기 호흡 유기체의 수송 사슬에서 최종 전자 수용체입니다. 또한 이산화탄소는 동물의 폐기물이며 식물의 기질 (광합성 공정)입니다.
-이온
가스와 마찬가지로, 살아있는 유기체에서 이온의 역할은 매우 특정한 사건에 국한된 것처럼 보이지만 개인의 적절한 기능에 필수적입니다. 그들은 그들의 전하에 따라 음이온, 음전하를 가진 이온 및 양이온, 양전하를 가진 이온으로 분류됩니다.
이들 중 일부는 효소의 금속 성분과 같이 매우 적은 양으로 만 필요합니다. 염화나트륨, 칼륨, 마그네슘, 철, 요오드 등과 같은 다른 것들은 더 많은 양이 필요합니다.
인체는 소변, 대변 및 땀을 통해 이러한 미네랄을 지속적으로 손실하고 있습니다. 이러한 구성 요소는 주로 과일, 야채 및 육류와 같은 음식을 통해 시스템에 다시 입력되어야합니다.
이온 기능
보조 인자 : 이온은 화학 반응의 보조 인자로 작용할 수 있습니다. 염소 이온은 아밀라제에 의한 전분의 가수 분해에 참여합니다. 칼륨과 마그네슘은 신진 대사에 매우 중요한 효소의 기능을위한 필수 이온입니다.
삼투압 유지 : 매우 중요한 또 다른 기능은 생물학적 과정 개발을위한 최적의 삼투압 조건을 유지하는 것입니다.
이 시스템이 실패하면 세포가 폭발하거나 상당한 양의 수분을 잃을 수 있기 때문에 용해 된 대사 산물의 양은 예외적 인 방식으로 조절되어야합니다.
예를 들어, 인간의 경우 나트륨과 염소는 삼투 균형 유지에 기여하는 중요한 요소입니다. 이러한 동일한 이온은 또한 산-염기 균형을 촉진합니다.
막 전위 : 동물에서 이온은 흥분성 세포막의 막 전위 생성에 적극적으로 관여합니다.
막의 전기적 특성은 정보를 전달하는 뉴런의 능력과 같은 중요한 이벤트에 영향을 미칩니다.
이러한 경우, 멤브레인은 전기 커패시터와 유사하게 작동하며, 여기서는 멤브레인 양쪽의 양이온과 음이온 사이의 정전 기적 상호 작용으로 인해 전하가 축적되고 저장됩니다.
멤브레인의 각면에있는 용액 내 이온의 비대칭 분포는 존재하는 이온에 대한 멤브레인의 투과성에 따라 전위로 변환됩니다. 잠재력의 크기는 Nernst 또는 Goldman 방정식을 따라 계산할 수 있습니다.
구조적 : 일부 이온은 구조적 기능을 수행합니다. 예를 들어 hydroxyapatite는 뼈의 결정질 미세 구조를 조절합니다. 한편 칼슘과 인은 뼈와 치아 형성에 필요한 요소입니다.
기타 기능 : 마지막으로 이온은 혈액 응고 (칼슘 이온에 의한), 시력 및 근육 수축과 같은 이질적인 기능에 참여합니다.
유기 및 무기 생체 분자의 차이점
생명체 구성의 약 99 %는 수소, 산소, 탄소 및 질소의 4 개 원자만을 포함합니다. 이러한 원자는 조각 또는 블록으로 기능하며, 광범위한 3 차원 배열로 배열되어 생명을 허용하는 분자를 형성합니다.
무기 화합물은 작고 단순하며 그다지 다양하지 않은 경향이 있지만 유기 화합물은 더 눈에 띄고 다양한 경향이 있습니다.
또한 유기 생체 분자는 탄소 골격 외에도 화학적 특성을 결정하는 작용기를 가지고 있기 때문에 유기 생체 분자의 복잡성이 증가합니다.
그러나 둘 다 생명체의 최적의 발달을 위해 똑같이 필요합니다.
일상 생활에서 유기 및 무기라는 용어 사용
이제 두 가지 유형의 생체 분자의 차이점을 설명 했으므로 이러한 용어를 일상 생활에서 모호하고 부정확하게 사용한다는 사실을 명확히해야합니다.
우리가 과일과 채소를 "유기농"(오늘날 매우 인기있는)으로 지정한다고해서 나머지 제품이 "무기물"이라는 의미는 아닙니다. 이러한 식용 요소의 구조는 탄소 골격이므로 유기물의 정의는 중복 된 것으로 간주됩니다.
사실 유기체라는 용어는 유기체가 이러한 화합물을 합성하는 능력에서 비롯됩니다.
참고 문헌
- Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). 생물학 : 지구상의 생명. 피어슨 교육.
- Aracil, CB, Rodríguez, MP, Magraner, JP 및 Pérez, RS (2011). 생화학의 기초. 발렌시아 대학교.
- Battaner Arias, E. (2014). 효소 학 개요. 살라망카 대학 에디션.
- Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). 생화학. 나는 뒤집었다.
- Devlin, TM (2004). 생화학 : 임상 응용 프로그램이 포함 된 교과서. 나는 뒤집었다.
- Díaz, AP, & Pena, A. (1988). 생화학. 편집 Limusa.
- Macarulla, JM, & Goñi, FM (1994). 인간 생화학 : 기본 과정. 나는 뒤집었다.
- Macarulla, JM, & Goñi, FM (1993). 생체 분자 : 구조 생화학 수업. 나는 뒤집었다.
- Müller – Esterl, W. (2008). 생화학. 의학 및 생명 과학의 기초. 나는 뒤집었다.
- Teijón, JM (2006). 구조 생화학의 기초. 에디토리얼 Tébar.
- Monge-Nájera, J. (2002). 일반 생물학. EUNED.