Биомолекулы: типы, функции и характеристики



Жизнь на зоологическом уровне относится к набору параметров, которые отличают животных, растения, грибы, архей и бактерий от остальной части естественной реальности или, другими словами, от абиотической (неживой) части экосистемы. 

Мы не собираемся связываться с метафизическими проблемами, но необходимо знать, что во многих случаях не совсем ясно, что порождает жизнь. Помимо гомеостаза, роста, воспроизводства и дифференциации, есть несколько более точных определений для определения жизни как следующего: «что происходит между состояниями рождения и смерти».

В любом случае, если у всех живых существ есть что-то общее (помимо наличия хотя бы одной клетки), то это то, что они состоят из 4 основных биоэлементов: углерода, водорода, кислорода и азота. На основе этих 4 химических столпов возникают все биомолекулы, составляющие каждую из наших клеток, и, следовательно, делают возможной жизнь на планете Земля. 

Что такое биомолекулы?

Биомолекулы — это химические соединения, из которых состоит живое вещество всех существ, населяющих Землю. Они возникают в результате объединения биоэлементов химическими связями, среди которых выделяются биоэлементы ковалентного типа. Эти универсальные биомолекулы — это аминокислоты, углеводы, липиды, белки, витамины и нуклеиновые кислоты.

Эти молекулы постоянно повторяются во всех живых существах на планете, что имеет очень четкие последствия. В этом сценарии есть 2 возможных варианта: либо каждое живое существо происходит от одного и того же общего предка, либо, в противном случае, разные типы живых существ с одинаковым химическим составом появлялись независимо на протяжении всей истории, что крайне маловероятно.

Здесь вступает в игру принцип бритвы Оккама, который гласит: из двух теорий с равными условиями более простая, несомненно, объяснит поставленную проблему. Таким образом, гомогенное существование биомолекул во всех таксонах самым рациональным образом подтверждает, что все живые существа появились от одного и того же предка.

Биоэлементы

Биоэлементы — это химические элементы, которые присутствуют во всех живых существах либо в атомной форме, либо в составе биомолекул. Хотя более 60 элементов всей таблицы Менделеева можно найти в тканях живых существ, только 25 являются универсальными и неотчуждаемыми.

Кроме того, 96% массы почти всех тел клеток соответствует всего 6 биоэлементам: углероду (C), водороду (H), кислороду (O), азоту (N), фосфору (P) и сере (S).

Эти 6 элементов являются основой биомолекул благодаря следующим свойствам:

  1. Они позволяют образовывать ковалентные связи между собой (они разделяют электроны). Эти связи очень стабильны и позволяют образовывать биомолекулы.
  2. Атомы углерода могут образовывать трехмерные скелеты, позволяя живым существам представлять очень разные соединения на основе их углеродного скелета.
  3. Биоэлементы позволяют образовывать двойные и тройные связи между собой, а также синтезировать различные структуры (разветвленные, циклические и др.)
  4. При присоединении небольшого количества биоэлементов можно синтезировать большое количество функциональных групп с различными химическими и физическими свойствами.

Биологическая сложность определяется числом и организацией клеток, но базальный субстрат всегда один и тот же.

Типы биомолекул

Аминокислоты и белки

Аминокислоты — это органические молекулы с аминогруппой (-NH2) на одном конце и карбоксильной группой (-COOH) на другом. Они являются основой белков, хотя могут выполнять и другие функции в организме человека. Примером этого является ГАМК (γ-аминомасляная кислота), поскольку это аминокислота, которой нет в наших белках и которая также действует как нейротрансмиттер в нервной системе.

Есть много типов аминокислот, но только 20 из них кодируют белки живых существ. Белки также считаются биомолекулами сами по себе (хотя и более крупными и сложными), поэтому их можно отнести к той же категории, что и эти биомолекулы, из которых они состоят.

Углеводы

Углеводы — это биомолекулы, хорошо известные своей важной ролью в питании, поскольку среди них есть свободные сахара, крахмал, гликоген и многие другие вещества. Они всегда связаны с высоким содержанием энергии (1 грамм дает 4,5 ккал), поэтому они связаны с накоплением и сжиганием энергии у большинства живых существ. Не вдаваясь в подробности, скажу, что у человека самый большой кратковременный запас энергии — это не жировая ткань: на самом деле это гликоген.

По оценкам Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), из-за его превосходных энергетических свойств примерно 55-60% общего количества потребляемых человеком калорий должны составлять углеводы. Достичь этого значения несложно, поскольку углеводы, такие как крахмал, в большом количестве содержатся в хлебе, кукурузе, картофеле, рисе, крупах, бобовых и многих молочных продуктах.

Липиды

Липиды обычно известны как жиры, состоящие в основном из углерода, водорода и, в меньшей степени, кислорода. Эта гетерогенная группа включает жиры или масла, фосфолипиды и жирные кислоты (насыщенные, мононенасыщенные и полиненасыщенные).

Продукты с высоким содержанием липидов должны составлять 30-35% от общего количества потребляемых калорий, поэтому, вопреки распространенному мнению, жиры сами по себе не плохи. Жировая ткань человека обладает гормональными свойствами, позволяет длительное время хранить энергию, защищает нас от механических повреждений и многого другого.

Витамины

Витамины — это очень разные соединения, которые необходимы для жизни. Эти вещества обычно известны как «микронутриенты», потому что, несмотря на то, что они необходимы в минимальных количествах, они выполняют ряд задач в нашем организме, которые нельзя заменить другими соединениями. Витамин A, витамин C и витамин E являются яркими примерами в этой группе.

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты не требуют представления: речь идет о ДНК и РНК. Первая — это библиотека жизни, поскольку она включает всю генетическую информацию, необходимую для клеточного метаболизма и, следовательно, выживания всех наших клеток, органов и тканей.

ДНК также содержит основу наследственности и эволюции, потому что благодаря ей возникают мутации и наследуются признаки, которые со временем изменяют генотип и фенотип вида.

Неорганические биомолекулы

Они не являются органическими по своей природе, но все же играют ключевую роль в формировании и поддержании организмов. Ярким примером неорганической биомолекулы является вода (H2O), которая составляет 70% от общей массы клеток.

Определение термина «жизнь» становится немного легче, когда мы понимаем, что, в конце концов, мы все являемся конгломератом из 25 органических соединений, особенно из 6 биоэлементов: углерода (C), водорода (H), кислорода (O ), азота (N), фосфорв (P) и сераы (S). Когда мы уменьшаем морфологическую сложность до минимума, мы обнаруживаем, что бактерия и человеческая клетка почти больше похожи, чем различны.


Ответить

Почта не будет опубликована.