모든 생명체에서 발견 되는 유기 생체 분자 는 탄소 원자를 기반으로 한 구조를 특징으로합니다. 무기 분자와 비교해 보면 유기 분자는 구조면에서 훨씬 더 복잡합니다. 또한 훨씬 더 다양합니다.
그들은 단백질, 탄수화물, 지질 및 핵산으로 분류됩니다. 그 기능은 매우 다양합니다. 단백질은 구조적, 기능적 및 촉매 적 요소로 참여합니다. 탄수화물은 또한 구조적 기능을 가지고 있으며 유기체의 주요 에너지 원입니다.
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지질은 생물학적 막 및 호르몬과 같은 기타 물질의 중요한 구성 요소입니다. 그들은 또한 에너지 저장 요소로 기능합니다. 마지막으로, 핵산 (DNA와 RNA)은 생명체의 발달과 유지에 필요한 모든 정보를 담고 있습니다.
일반적 특성
유기 생체 분자의 가장 관련성이 높은 특성 중 하나는 구조 형성과 관련하여 다양성입니다. 존재할 수있는 유기 변이의 엄청난 다양성은 두 번째 기간의 중간에 탄소 원자가 기여하는 특권적인 상황 때문입니다.
탄소 원자는 마지막 에너지 수준에서 4 개의 전자를 가지고 있습니다. 중간 전기 음성도 덕분에 다른 탄소 원자와 결합을 형성 할 수 있으며, 내부에 단일, 이중 또는 삼중 결합이있는 다른 모양과 길이의 개방 또는 폐쇄 사슬을 형성 할 수 있습니다.
같은 방식으로 탄소 원자의 평균 전기 음성도는 전기 양성 (수소) 또는 전기 음성 (산소, 질소, 황 등)과 같이 탄소와 다른 원자와 결합을 형성 할 수있게합니다.
이 결합 속성은 연결된 탄소 수에 따라 1 차, 2 차, 3 차 또는 4 차 탄소에 대한 분류를 설정할 수 있습니다. 이 분류 시스템은 링크에 관련된 원자가의 수와 무관합니다.
분류 및 기능
유기 분자는 단백질, 탄수화물, 지질 및 핵산의 네 가지 큰 그룹으로 분류됩니다. 아래에서 자세히 설명하겠습니다.
-단백질
단백질은 생물 학자들이 가장 잘 정의하고 특성화 한 유기 분자 그룹입니다. 이 광범위한 지식은 주로 나머지 세 가지 유기 분자와 비교하여 분리되고 특성화되기 위해 존재하는 본질적인 용이성 때문입니다.
단백질은 매우 광범위한 생물학적 역할을 수행합니다. 그들은 운반체, 구조적, 심지어 촉매 분자 역할을 할 수 있습니다. 이 마지막 그룹은 효소로 구성됩니다.
빌딩 블록 : 아미노산
단백질의 구성 요소는 아미노산입니다. 자연에서 우리는 각각 잘 정의 된 물리 화학적 특성을 가진 20 가지 유형의 아미노산을 발견합니다.
이 분자는 동일한 탄소 원자에 1 차 아미노기와 카르복시산기를 치환기로 가지고 있기 때문에 알파-아미노산으로 분류됩니다. 이 규칙의 유일한 예외는 아미노산 프롤린으로, 2 차 아미노기가 존재하기 때문에 알파-이미 노산으로 분류됩니다.
단백질을 형성하려면 이러한 "구성 요소"가 중합되어야하며 펩타이드 결합을 형성하여 중합해야합니다. 단백질 사슬의 형성은 각 펩티드 결합에 대해 하나의 물 분자를 제거하는 것을 포함합니다. 이 결합은 CO-NH로 표시됩니다.
단백질의 일부인 것 외에도 일부 아미노산은 에너지 대사 산물로 간주되며 그중 많은 부분이 필수 영양 요소입니다.
아미노산의 특성
각 아미노산에는 단백질의 질량과 평균 모양이 있습니다. 또한, 각각은 알파-카르 복실 산, 알파-아미노 및 측기 그룹의 pK 값을 갖는다.
카르 복실 산 기의 pK 값은 약 2.2입니다. 알파 아미노 그룹은 9.4에 가까운 pK 값을 나타냅니다. 이 특성은 아미노산의 전형적인 구조적 특성으로 이어집니다. 생리 학적 pH에서 두 그룹은 모두 이온 형태입니다.
분자가 반대 극성의 하전 된 그룹을 운반 할 때이를 양쪽 성 이온 또는 양쪽 성 이온이라고합니다. 따라서 아미노산은 산 또는 염기로 작용할 수 있습니다.
대부분의 알파 아미노산은 녹는 점이 300 ° C에 가깝습니다. 비극성 용매에 대한 용해도에 비해 극성 환경에서 더 쉽게 용해됩니다. 대부분은 물에 잘 녹습니다.
단백질의 구조
특정 단백질의 기능을 지정하기 위해서는 그 구조, 즉 해당 단백질을 구성하는 원자 사이에 존재하는 3 차원 관계를 결정해야합니다. 단백질의 경우 구조의 네 가지 수준이 결정되었습니다.
1 차 구조 : 측쇄가 취할 수있는 모든 형태를 제외하고 단백질을 구성하는 아미노산 서열을 말합니다.
2 차 구조 : 골격 원자의 국소 적 공간 배열에 의해 형성됩니다. 다시 말하지만, 측쇄의 형태는 고려되지 않습니다.
3 차 구조 : 전체 단백질의 3 차원 구조를 말합니다. 3 차 구조와 2 차 구조 사이에 명확한 구분을 설정하는 것은 어려울 수 있지만, 정의 된 형태 (예 : 나선, 접힌 시트 및 꼬임)는 2 차 구조를 독점적으로 지정하는 데 사용됩니다.
4 차 구조 : 여러 서브 유닛에 의해 형성된 단백질에 적용됩니다. 즉, 둘 이상의 개별 폴리펩티드 사슬에 의해. 이러한 단위는 공유 력 또는 이황화 결합을 통해 상호 작용할 수 있습니다. 서브 유닛의 공간적 배열은 4 차 구조를 결정합니다.
-탄수화물
탄수화물, 탄수화물 또는 당류 (당을 의미하는 그리스 뿌리 sakcharón에서 유래)는 지구 전체에서 가장 풍부한 종류의 유기 분자입니다.
이들의 구조는 "탄수화물"이라는 이름에서 추론 할 수 있습니다. 왜냐하면 n이 3보다 큰 화학식 (CH 2 O) n을 갖는 분자이기 때문 입니다.
탄수화물의 기능은 다양합니다. 주요한 것 중 하나는 특히 식물에서 구조적 유형입니다. 식물계에서 셀룰로오스는 신체 건조 중량의 80 %에 해당하는 주요 구조 재료입니다.
또 다른 관련 기능은 활기찬 역할입니다. 전분 및 글리코겐과 같은 다당류는 영양 저장의 중요한 공급원을 나타냅니다.
분류
탄수화물의 기본 단위는 단당류 또는 단당류입니다. 이들은 직쇄 알데히드 또는 케톤 및 다가 알코올에서 파생됩니다.
카르보닐기의 화학적 성질에 따라 알도 스와 케토 오스로 분류됩니다. 또한 탄소 수에 따라 분류됩니다.
단당류는 함께 모여서 단백질 및 지질과 같은 다른 유형의 유기 분자와 결합하여 흔히 발견되는 올리고당을 형성합니다. 이들은 동일한 단당류 (첫 번째 경우)로 구성되어 있는지 또는 다른지에 따라 호모 다당류 또는 이종 다당류로 분류됩니다.
또한 그것들을 구성하는 단당류의 특성에 따라 분류됩니다. 포도당 고분자는 글루칸이라고하고, 갈락토스로 만든 고분자는 갈 락탄이라고하는 식입니다.
다당류는 글리코 시드 결합이 단당류에서 발견되는 모든 수산기와 함께 형성 될 수 있기 때문에 직쇄 및 분지 쇄를 형성하는 특성을 가지고 있습니다.
더 많은 수의 단당류 단위가 결합 될 때 우리는 다당류를 말합니다.
-지질
지질 (지방을 의미하는 그리스 리포에서 유래)은 물에 녹지 않고 클로로포름과 같은 무기 용매에 녹는 유기 분자입니다. 이들은 지방, 오일, 비타민, 호르몬 및 생물학적 막을 구성합니다.
분류
지방산 : 그들은 상당한 길이의 탄화수소에 의해 형성된 사슬을 가진 카르 복실 산입니다. 생리 학적으로 대부분의 경우 에스테르 화되어 있기 때문에 무료로 찾는 것은 드뭅니다.
동물과 식물에서 우리는 종종 그것들이 불포화 형태 (탄소 사이에 이중 결합을 형성)와 다중 불포화 (두 개 이상의 이중 결합을 갖는) 형태로 발견됩니다.
트리 아실 글리세롤 : 트리글리세리드 또는 중성 지방이라고도하며 동식물에 존재하는 지방과 기름의 대부분을 구성합니다. 주요 기능은 동물에 에너지를 저장하는 것입니다. 여기에는 저장을위한 특수 셀이 있습니다.
그들은 지방산 잔기의 정체와 위치에 따라 분류됩니다. 일반적으로 식물성 기름은 실온에서 액체이며 탄소 사이에 이중 및 삼중 결합이있는 지방산 잔류 물이 더 풍부합니다.
대조적으로 동물성 지방은 실온에서 고체이며 불포화 탄소의 수가 적습니다.
Glycerophospholipids : phosphoglycerides라고도하며 지질막의 주성분입니다.
글리세로 인지질은 무극성 또는 소수성 특성을 가진 "꼬리"와 극성 또는 친수성 "머리"를 가지고 있습니다. 이러한 구조는 꼬리가 안쪽을 향하는 이중층으로 그룹화되어 막을 형성합니다. 여기에는 일련의 단백질이 포함되어 있습니다.
Sphingolipids : 매우 적은 양으로 발견되는 지질입니다. 그들은 또한 막의 일부이며 스핑 고신, 디 하이드 로스 핑 고신 및 그 동족체에서 파생됩니다.
콜레스테롤 : 동물에서 그것은 유동성과 같은 특성을 변경하는 막의 주요 구성 요소입니다. 또한 세포 기관의 막에도 있습니다. 성 발달과 관련된 스테로이드 호르몬의 중요한 전구체입니다.
-핵산
핵산은 DNA와 존재하는 다양한 유형의 RNA입니다. DNA는 모든 유전 정보의 저장을 담당하여 살아있는 유기체의 발달, 성장 및 유지를 가능하게합니다.
RNA는 DNA에 암호화 된 유전 정보를 단백질 분자로 전달하는 역할을합니다. 고전적으로 세 가지 유형의 RNA가 구별됩니다 : 메신저, 트랜스퍼 및 리보솜. 그러나 조절 기능을 가진 작은 RNA가 많이 있습니다.
빌딩 블록 : 뉴클레오타이드
핵산, DNA 및 RNA의 구성 요소는 뉴클레오타이드입니다. 화학적으로 그들은 질소 염기가 첫 번째 탄소에 부착되어있는 펜 토스의 인산염 에스테르입니다. 우리는 리보 뉴클레오타이드와 데 옥시 리보 뉴클레오타이드를 구별 할 수 있습니다.
이 분자는 편평하고 방향족이며 헤테로 사이 클릭입니다. 인산염 그룹이 없으면 뉴클레오타이드는 뉴 클레오 사이드로 이름이 변경됩니다.
핵산에서 단량체로서의 역할 외에도 이러한 분자는 생물학적으로 유비쿼터스이며 상당한 수의 프로세스에 참여합니다.
Nucleoside triphosphates는 ATP와 같이 에너지가 풍부한 제품이며 세포 반응의 에너지 통화로 사용됩니다. 이들은 코엔자임 NAD + , NADP + , FMN, FAD 및 코엔자임 A 의 중요한 구성 요소입니다 . 마지막으로, 이들은 다른 대사 경로의 조절 요소입니다.
예
수많은 유기 분자의 예가 있습니다. 생화학 자들에 의해 가장 두드러지고 연구 된 것은 아래에서 논의 될 것입니다 :
헤모글로빈
혈액 속의 붉은 색소 인 헤모글로빈은 단백질의 전형적인 예 중 하나입니다. 넓은 확산과 쉬운 분리 덕분에 고대부터 단백질 연구가되어 왔습니다.
이것은 4 개의 서브 유닛으로 구성된 단백질이기 때문에 2 개의 알파 및 2 개의 베타 단위로 4 량체 분류에 해당합니다. 헤모글로빈 소단위는 근육의 산소 흡수를 담당하는 작은 단백질 인 미오글로빈과 관련이 있습니다.
헴 그룹은 포르피린의 유도체입니다. 이것은 헤모글로빈의 특징이며 사이토 크롬에서 발견되는 것과 동일한 그룹입니다. 헴 그룹은 혈액의 특징적인 붉은 색을 담당하며 각 글로빈 단량체가 산소와 결합하는 물리적 영역입니다.
이 단백질의 주요 기능은 가스 교환을 담당하는 기관 (폐, 아가미 또는 피부라고 함)에서 호흡에 사용되는 모세 혈관으로 산소를 운반하는 것입니다.
셀룰로오스
셀룰로오스는 베타 1,4 유형 결합으로 연결된 D- 포도당 서브 유닛으로 구성된 선형 중합체입니다. 대부분의 다당류와 마찬가지로 최대 크기가 제한되어 있지 않습니다. 그러나 평균적으로 약 15,000 개의 포도당 잔류 물이 있습니다.
그것은 식물 세포벽의 구성 요소입니다. 셀룰로오스 덕분에 이들은 단단하고 삼투 스트레스를 견딜 수 있습니다. 마찬가지로 나무와 같은 큰 식물에서 셀룰로오스는 지지력과 안정성을 제공합니다.
주로 야채와 관련이 있지만 튜니 케이트라고 불리는 일부 동물은 구조에 셀룰로오스를 가지고 있습니다.
(10)의 평균 추정된다 (15) 과 열화 - - 연간 셀룰로오스 kg이 합성된다.
생물학적 막
생물학적 막은 주로 두 가지 생체 분자 인 지질과 단백질로 구성됩니다. 지질의 공간적 형태는 이중층의 형태로 소수성 꼬리는 안쪽을 가리키고 친수성 머리는 바깥 쪽을 가리 킵니다.
멤브레인은 역동적 인 실체이며 그 구성 요소는 빈번한 움직임을 경험합니다.
참고 문헌
- 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.
- Müller – Esterl, W. (2008). 생화학. 의학 및 생명 과학의 기초. 나는 뒤집었다.
- Teijón, JM (2006). 구조 생화학의 기초. 에디토리얼 Tébar.