Definice

podstatné jméno
množné číslo: biomolekuly
bi-o-mol-e-cule, ˈbaɪoʊ ˈmɑləkjul
Jakákoli z molekul produkovaných živými organismy

Podrobnosti

Přehled

Ve fyzice a chemii, je molekula elektricky neutrální skupina atomů, která může existovat samostatně ve volném stavu při zachování svých charakteristických vlastností. Atomy tvořící molekulu mohou být stejného druhu (jako v molekule kyslíku tvořené dvěma atomy kyslíku) nebo různých druhů (jako v molekule vody tvořené kyslíkem a vodíkem). V biologii, zejména v biochemii, se pojem molekula používá méně striktně, že se může vztahovat také na jakoukoli drobnou částici, jako jsou nabité organické molekuly, nebo na látky (nazývané biomolekuly), které vznikají a přirozeně se vyskytují v živých organismech, jako jsou bílkoviny, sacharidy, DNA atd.

Druhy biomolekul

Biomolekulou se rozumí jakákoli molekula, která je produkována živými organismy. Většina z nich jako takových jsou organické molekuly. Mezi čtyři hlavní skupiny biomolekul patří polysacharidy, aminokyseliny a bílkoviny, nukleové kyseliny (DNA a RNA) a lipidy, které se nacházejí v živých organismech a jsou jimi produkovány. Mnoho biomolekul jsou tedy polymery. Polymer je sloučenina složená z několika opakujících se jednotek (monomerů) nebo protomerů a vzniká polymerací. Většina těchto biomolekul jsou organické sloučeniny. To, že jsou „organické“, znamená, že obecně obsahují atomy uhlíku kovalentně vázané na jiné atomy, zejména uhlík-uhlík (C-C) a uhlík-vodík (C-H). Čtyři hlavní složky prvků jsou uhlík, vodík, kyslík a dusík.

Typy biomolekul

Nukleová kyselina je biomolekula složená z monomerních jednotek nukleotidů. Každý nukleotid se zase skládá z kyseliny fosforečné, cukru (pětiuhlíkatého) a dusíkaté báze. Řetězce nukleotidů v nukleové kyselině jsou spojeny 3′, 5′ fosfodiesterovými vazbami. Nukleové kyseliny mohou mít podobu molekul DNA nebo RNA, které obsahují genetickou informaci důležitou pro všechny buněčné funkce a dědičnost. Naproti tomu nukleosid je biomolekula, která vzniká navázáním nukleobáze na ribózu nebo deoxyribózu. Mezi příklady patří cytidin, uridin, adenosin, guanosin a thymidin. Nukleosidy, které jsou fosforylovány, se stávají nukleotidy. Kromě toho, že slouží jako strukturní jednotka nukleových kyselin, mohou nukleotidy sloužit také jako zdroj chemické energie (např. adenosintrifosfátu nebo ATP). Nukleotidy mohou také působit jako kofaktory některých enzymatických reakcí (např. flavin adenindinukleotid neboli FAD, nikotinamid adenindinukleotidfosfát neboli NADP).
DNA neboli deoxyribonukleová kyselina je dvouřetězcová nukleová kyselina obsahující genetickou informaci živé bytosti. Skládá se ze dvou vláken, která se stočí do šroubovice. Každé vlákno se skládá ze střídajících se fosfátů a pentózového cukru (2-deoxyribózy) a k cukru je připojena dusíkatá báze, kterou může být adenin, thymin, guanin nebo cytosin. DNA je nezbytná pro růst, dělení a funkci buněk organismu.
RNA neboli ribonukleová kyselina je nukleová kyselina, která je obvykle jednovláknová a skládá se z opakujících se nukleotidových jednotek ribózového cukru, fosfátové skupiny a dusíkaté báze. Skládá se z dlouhého lineárního řetězce nukleotidů, kde se každý nukleotid skládá z cukru, fosfátové skupiny a dusíkaté báze. Od molekuly DNA se liší tím, že kostra cukru je ribóza (v DNA deoxyribóza) a báze jsou adenin, guanin, cytosin a uracil.
DNA i RNA jsou biopolymery opakujících se jednotek mononukleotidů a v podstatě se skládají z uhlíku, vodíku, kyslíku, dusíku a fosforu.

Typy biomolekul

Bílkovina je biomolekula složená z aminokyselin spojených peptidovými vazbami. Aminokyselina je molekula složená ze základní aminoskupiny (NH2), kyselé karboxylové skupiny (COOH), atomu vodíku a organické postranní skupiny (R) připojené k atomu uhlíku. Proto má základní vzorec NH2CHRCOOH. Aminokyseliny se dělí podle toho, zda jsou neesenciální nebo esenciální. Neesenciální (neboli dávkovatelné) aminokyseliny jsou syntetizovány v těle. Esenciální (neboli nepostradatelné) aminokyseliny nelze v těle syntetizovat a lze je získat pouze potravou. Je identifikováno přibližně sto přírodních aminokyselin. Dvacet z nich se podílí na tvorbě bílkovin. Bílkoviny jsou nezbytné, protože plní různé biologické funkce: jako strukturní materiál (např. keratin), jako enzymy, jako přenašeče (např. hemoglobin), jako protilátky nebo jako regulátory genové exprese.

Druhy biomolekul

Sacharidy (cukry) jsou nejrozšířenější z hlavních tříd biomolekul. Většina sacharidů má obecný vzorec: Cn (H2O) n, odkud je odvozen jejich název, který znamená hydráty uhlíku. Ne všechny sacharidy se však tímto vzorcem řídí a svou strukturou se od tohoto pravidla mírně liší. Z chemického hlediska jsou to jednoduché organické sloučeniny, které jsou aldehydy nebo ketony s mnoha přidanými hydroxylovými skupinami obvykle na každém atomu uhlíku, který není součástí aldehydové nebo ketonové funkční skupiny.
Sacharid je strukturní (monomerní) jednotka sacharidů. Podle počtu monomerních jednotek mohou být sacharidy monosacharidy, disacharidy, oligosacharidy nebo polysacharidy. Monosacharidy jsou sacharidy složené pouze z jednoho jednoduchého cukru. Příkladem jsou glukóza, fruktóza a galaktóza. Jsou nejzákladnějším typem sacharidů. Disacharidy jsou sacharidy složené ze dvou monosacharidových jednotek. Příkladem jsou sacharóza, maltóza a laktóza. Oligosacharidy jsou takové, které se skládají ze dvou až deseti jednoduchých monosacharidových jednotek. Příklady jsou rafinosa, maltotriosa a maltotetraosa. Ty s větším počtem monosacharidových jednotek se nazývají polysacharidy. Příkladem je škrob, celulóza a glykogen. Pokud se polysacharid skládá z monosacharidových jednotek stejného typu, označuje se jako homopolysacharid (nebo homoglykan), zatímco polysacharid složený z více než jednoho typu monosacharidů se nazývá heteropolysacharid (nebo heteroglykan).

Typy biomolekul

Lipidy jsou organické sloučeniny, které jsou snadno rozpustné v nepolárním rozpouštědle (např. éteru), ale ne v polárním rozpouštědle (např. vodě). Jejich hlavní biologické funkce zahrnují skladování energie, strukturní složku buněčné membrány a buněčnou signalizaci. V biologických membránách má lipidová složka hydrofilní hlavu, kterou může být glykolipid, fosfolipid nebo sterol (např. cholesterol), a hydrofobní ocas.

Typy biomolekul

Další biomolekuly jsou metabolity a přírodní produkty. Metabolitem se rozumí jakákoli látka vznikající metabolismem nebo metabolickým procesem. Příklady metabolitů jsou alkoholy, aminokyseliny, antioxidanty, nukleotidy, organické kyseliny, vitaminy, polyosy, alkaloidy, terpenoidy atd. Mezi přírodní produkty patří materiály biologického původu, biologické materiály a tělní tekutiny.

Výzkum

Molekulární biologie a biochemie jsou dva podobory biologie, které studují biomolekuly a jejich reakce. Zejména molekulární biologie studuje strukturu a aktivitu makromolekul nezbytných pro život (a zejména s jejich genetickou úlohou). Jedná se o studium biologie na molekulární úrovni, například chemických vlastností DNA. Biochemie studuje strukturu a funkci buněčných složek, jako jsou bílkoviny, sacharidy, lipidy, nukleové kyseliny a další biomolekuly, a jejich funkce a přeměny během životních procesů.

Doplňující

Etymologie

• Starořecký βίος (bíos, což znamená „život“)
• Francouzský molécule, z novolatinského molecula („molekula“)

Synonymum

Odvozený termín

• biomolekula (přídavné jméno, z, týkající se, vztahující se k, nebo charakterizující biomolekulu)

Další čtení

Viz také

• nukleová kyselina
• protein
• sacharid
• lipid
• molekula