Indholdsfortegnelse

Detaljer

Oversigt

I fysik og kemi, er et molekyle en elektrisk neutral, gruppe af atomer, der kan eksistere alene i en fri tilstand, mens dets karakteristiske egenskaber bevares. De atomer, der indgår i molekylet, kan være af samme art (som i oxygenmolekyl bestående af to oxygenatomer) eller af forskellig art (som i vandmolekyl bestående af oxygen og hydrogen). I biologien, især i biokemien, er et molekyle et udtryk, der anvendes mindre strengt, idet det også kan henvise til enhver lille partikel såsom ladede organiske molekyler eller til stoffer (kaldet biomolekyler), der produceres og forekommer naturligt i levende organismer, såsom proteiner, kulhydrater, DNA osv.

Typer af biomolekyler

Et biomolekyle henviser til ethvert molekyle, der produceres af levende organismer. Som sådan er de fleste af dem organiske molekyler. De fire hovedgrupper af biomolekyler omfatter polysaccharider, aminosyrer og proteiner, nukleinsyrer (DNA og RNA) og lipider, der findes i og produceres af levende organismer. Mange af biomolekylerne er således polymerer. En polymer er en forbindelse, der består af flere gentagende enheder (monomerer) eller protomerer, og som fremstilles ved polymerisation. De fleste af disse biomolekyler er organiske forbindelser. At de er “organiske” betyder, at de generelt indeholder kulstofatomer, der er kovalent bundet til andre atomer, især kulstof-kulstof (C-C) og kulstof-vækststof (C-H). De fire vigtigste grundstofelementer er kulstof, brint, ilt og kvælstof.

Typer af biomolekyler

En nukleinsyre er et biomolekyle, der består af monomere enheder af nukleotider. Hvert nukleotid består igen af fosforsyre, sukker (5-kulstof) og nitrogenbase. Nukleotidkæderne i en nukleinsyre er forbundet med 3′, 5′ phosphodiesterbindinger. Nukleinsyrer kan være i form af DNA- eller RNA-molekyler, som indeholder den genetiske information, der er vigtig for alle cellefunktioner og arvelighed. Omvendt er et nukleosid et biomolekyle, der dannes, når en nukleobase er knyttet til en ribose eller en deoxyribose. Som eksempler kan nævnes cytidin, uridin, adenosin, guanosin og thymidin. Nukleosider, der er fosforylerede, bliver til nukleotider. Ud over at fungere som en strukturel enhed i nukleinsyrer kan nukleotider også fungere som kilder til kemisk energi (f.eks. adenosintrifosfat eller ATP). Nukleotider kan også fungere som cofaktorer i visse enzymatiske reaktioner (f.eks. flavinadenindinukleotid eller FAD, nicotinamidadenindinukleotidfosfat eller NADP).
DNA, eller deoxyribonukleinsyre, er en dobbeltstrenget nukleinsyre, der indeholder den genetiske information i et levende væsen. Den består af to strenge, der snor sig sammen og danner en helix. Hver streng består af skiftevis fosfat- og pentosesukker (2-deoxyribose), og til sukkeret er knyttet en nitrogenbase, som kan være adenin, thymin, guanin eller cytosin. DNA er afgørende for en organismes cellevækst, celledeling og funktion.
RNA, eller ribonukleinsyre, er en nukleinsyre, der generelt er enkeltstrenget og består af gentagne nukleotidenheder af ribosesukker, en fosfatgruppe og en nitrogenbase. Den består af en lang lineær kæde af nukleotider, hvor hver nukleotid består af et sukkerstof, en fosfatgruppe og en nitrogenbase. Det adskiller sig fra et DNA-molekyle på den måde, at sukkerryggen er en ribose (deoxyribose i DNA), og at baserne er adenin, guanin, cytosin og uracil.
Både DNA og RNA er biopolymerer af gentagne enheder af mononukleotider og består i det væsentlige af kulstof, hydrogen, oxygen, nitrogen og fosfor.

Typer af biomolekyler

Et protein er et biomolekyle, der består af aminosyrer, der er forbundet med hinanden ved hjælp af peptidbindinger. En aminosyre er et molekyle, der består af den basiske aminogruppe (NH2), den sure carboxylgruppe (COOH), et hydrogenatom og en organisk sidegruppe (R), der er knyttet til kulstofatomet. Den har derfor grundformlen NH2CHRCOOH. Aminosyrer er klassificeret efter, om de er ikke-essentielle eller essentielle. Ikke-essentielle (eller undværlige) aminosyrer syntetiseres i kroppen. Essentielle (eller uundværlige) aminosyrer kan ikke syntetiseres i kroppen og kan kun fås gennem føden. Der er identificeret omkring hundrede naturlige aminosyrer. Tyve af dem er involveret i opbygningen af et protein. Proteiner er essentielle, da de tjener forskellige biologiske funktioner: som strukturelt materiale (f.eks. keratin), som enzymer, som transportstoffer (f.eks. hæmoglobin), som antistoffer eller som regulatorer af genekspression.

Typer af biomolekyler

Kulhydrater (sukkerarter) er de hyppigst forekommende blandt de vigtigste klasser af biomolekyler. De fleste af kulhydraterne følger den generelle formel: Cn (H2O) n, hvorfra de har fået deres navn, som betyder hydrater af kulstof. Det er dog ikke alle kulhydrater, der følger denne formel, og deres struktur afviger en smule fra denne regel. Kemisk set er de simple organiske forbindelser, der er aldehyder eller ketoner med mange hydroxylgrupper tilføjet normalt på hvert kulstofatom, der ikke er en del af den funktionelle aldehyd- eller ketongruppe.
Saccharid er den strukturelle (monomere) enhed i kulhydrater. På grundlag af antallet af monomeriske enheder kan kulhydrater være monosakkarider, disakkarider, oligosakkarider eller polysakkarider. Monosaccharider er kulhydrater, der kun består af ét enkelt sukker. Eksempler herpå er glukose, fruktose og galaktose. De er den mest grundlæggende type kulhydrater. Disaccharider er kulhydrater, der består af to monosaccharidenheder. Eksempler er saccharose, maltose og laktose. Oligosakkarider består af to til ti simple monosakkaridenheder. Eksempler er raffinose, maltotriose og maltotetraose. De med et større antal monosaccharidenheder kaldes polysaccharider. Eksempler herpå er stivelse, cellulose og glykogen. Når et polysaccharid består af monosaccharidenheder af samme type, kaldes det et homopolysaccharid (eller homoglykan), mens et polysaccharid, der består af mere end én type monosaccharid, kaldes et heteropolysaccharid (eller heteroglykan).

Typer af biomolekyler

Lipider er organiske forbindelser, som er let opløselige i upolære opløsningsmidler (f.eks. ether), men ikke i polære opløsningsmidler (f.eks. vand). Deres vigtigste biologiske funktioner omfatter energilagring, strukturel komponent i cellemembranen og cellesignalering. I biologiske membraner har lipidkomponenten et hydrofilt hoved, der kan være et glykolipid, et phospholipid eller et sterol (f.eks. kolesterol), og en hydrofob hale.

Typer af biomolekyler

Andre biomolekyler er metabolitter og naturprodukter. En metabolit henviser til ethvert stof, der produceres ved metabolisme eller ved en metabolisk proces. Som eksempler på metabolitter kan nævnes alkoholer, aminosyrer, antioxidanter, nukleotider, organiske syrer, vitaminer, polyos, alkaloider, terpenoider osv. Naturprodukter omfatter biologisk afledte materialer, biobaserede materialer og kropsvæsker.