Definicja

rzeczownik
plural: biomolekuły
bi-o-mol-e-cule, ˈbaɪoʊ ˈmɑləkjul
Każda z cząsteczek wytwarzanych przez organizmy żywe

Szczegóły

Przegląd

W fizyce i chemii, cząsteczka jest elektrycznie obojętny, grupa atomów, które mogą istnieć samodzielnie w stanie wolnym, podczas gdy jego charakterystyczne właściwości są zachowane. Atomy tworzące cząsteczkę mogą być tego samego rodzaju (jak w cząsteczce tlenu składającej się z dwóch atomów tlenu) lub różnego rodzaju (jak w cząsteczce wody składającej się z tlenu i wodoru). W biologii, szczególnie w biochemii, cząsteczka jest terminem używanym mniej ściśle, że może również odnosić się do każdej drobnej cząsteczki, takiej jak naładowane cząsteczki organiczne lub do substancji (zwanych biomolekułami) produkowanych i występujących naturalnie w organizmach żywych, takich jak białka, węglowodany, DNA itp.

Rodzaje biomolekuł

Biomolekuła odnosi się do każdej cząsteczki, która jest produkowana przez organizmy żywe. Jako takie, większość z nich to cząsteczki organiczne. Cztery główne grupy biomolekuł obejmują polisacharydy, aminokwasy i białka, kwasy nukleinowe (DNA i RNA) oraz lipidy występujące w organizmach żywych i przez nie wytwarzane. Wiele z tych biomolekuł to polimery. Polimer jest związkiem składającym się z kilku powtarzających się jednostek (monomerów) lub protomerów i wytwarzanym w procesie polimeryzacji. Większość z tych biomolekuł to związki organiczne. Będąc „organicznymi”, oznacza to, że generalnie zawierają one atomy węgla związane kowalencyjnie z innymi atomami, szczególnie węgiel-węgiel (C-C) i węgiel-wodór (C-H). Cztery główne elementy składowe to węgiel, wodór, tlen i azot.

Rodzaje biomolekuł

Kwas nukleinowy jest biomolekułą składającą się z monomerycznych jednostek nukleotydów. Każdy nukleotyd, z kolei, składa się z kwasu fosforowego, cukru (5-węglowego) i zasady azotowej. Łańcuchy nukleotydów w kwasie nukleinowym są połączone wiązaniami fosfodiestrowymi 3′, 5′. Kwasy nukleinowe mogą występować w postaci cząsteczek DNA lub RNA zawierających informację genetyczną ważną dla wszystkich funkcji komórkowych i dziedziczności. Natomiast nukleozyd jest biomolekułą powstałą w wyniku przyłączenia nukleobazy do rybozy lub deoksyrybozy. Przykłady obejmują cytydynę, urydynę, adenozynę, guanozynę i tymidynę. Nukleozydy, które ulegają fosforylacji stają się nukleotydami. Oprócz pełnienia funkcji jednostki strukturalnej kwasów nukleinowych, nukleotydy mogą również służyć jako źródła energii chemicznej (np. adenozynotrójfosforan lub ATP). Nukleotydy mogą również działać jako kofaktory niektórych reakcji enzymatycznych (np. dinukleotyd flawinowo-adeninowy lub FAD, fosforan dinukleotydu nikotynamidowo-adeninowego lub NADP).
DNA, czyli kwas deoksyrybonukleinowy, jest dwuniciowym kwasem nukleinowym zawierającym informację genetyczną żywej istoty. Składa się z dwóch nici, które skręcają się razem, tworząc helisę. Każda nić składa się z naprzemiennych fosforanów i cukru pentozowego (2-deoksyryboza), a do cukru dołączona jest zasada azotowa, którą może być adenina, tymina, guanina lub cytozyna. DNA jest niezbędny do wzrostu komórek, podziału i funkcjonowania organizmu.
RNA, czyli kwas rybonukleinowy, jest kwasem nukleinowym, który jest na ogół jednoniciowy i składa się z powtarzających się jednostek nukleotydowych cukru rybozy, grupy fosforanowej i zasady azotowej. Składa się on z długiego liniowego łańcucha nukleotydów, gdzie każdy nukleotyd składa się z cukru, grupy fosforanowej i zasady azotowej. Różni się od cząsteczki DNA w taki sposób, że szkieletem cukrowym jest ryboza (deoksyryboza w DNA), a zasadami są adenina, guanina, cytozyna i uracyl.
Zarówno DNA, jak i RNA są biopolimerami powtarzających się jednostek mononukleotydów i w istocie składają się z węgla, wodoru, tlenu, azotu i fosforu.

Rodzaje biomolekuł

Białko jest biomolekułą składającą się z aminokwasów połączonych wiązaniami peptydowymi. Aminokwas jest cząsteczką składającą się z podstawowej grupy aminowej (NH2), kwaśnej grupy karboksylowej (COOH), atomu wodoru i organicznej grupy bocznej (R) dołączonej do atomu węgla. Stąd, ma on podstawowy wzór NH2CHRCOOH. Aminokwasy klasyfikuje się w zależności od tego, czy są one nieistotne czy niezbędne. Aminokwasy nieistotne (lub zbędne) są syntetyzowane w organizmie. Niezbędne aminokwasy nie mogą być syntetyzowane w organizmie i mogą być pozyskiwane wyłącznie z pożywienia. Istnieje około stu zidentyfikowanych naturalnych aminokwasów. Dwadzieścia z nich bierze udział w tworzeniu białka. Białka są niezbędne, ponieważ służą one różne funkcje biologiczne: jako materiał strukturalny (np. keratyna), jako enzymy, jako transportery (np. hemoglobina), jako przeciwciała, lub jako regulatory ekspresji genów.

Rodzaje biomolekuł

Węglowodany (cukry) są najbardziej obfite wśród głównych klas biomolekuł. Większość węglowodanów są zgodne z ogólnym wzorem: Cn (H2O) n, skąd wywodzą swoją nazwę, która oznacza hydraty węgla. Jednak nie wszystkie węglowodany są zgodne z tym wzorem i różnią się nieco budową od tej reguły. Pod względem chemicznym są to proste związki organiczne będące aldehydami lub ketonami z wieloma grupami hydroksylowymi dodanymi zwykle na każdym atomie węgla nie wchodzącym w skład grupy funkcyjnej aldehydowej lub ketonowej.
Sacharyd jest strukturalną (monomeryczną) jednostką węglowodanów. W oparciu o liczbę jednostek monomerycznych, węglowodany mogą być monosacharydami, disacharydami, oligosacharydami lub polisacharydami. Monosacharydy są węglowodanami zawierającymi tylko jeden cukier prosty. Przykładami są glukoza, fruktoza i galaktoza. Są one najbardziej podstawowym rodzajem węglowodanów. Disacharydy są węglowodanami składającymi się z dwóch jednostek monosacharydowych. Przykładami są: sacharoza, maltoza i laktoza. Oligosacharydy to węglowodany składające się z dwóch do dziesięciu prostych jednostek monosacharydowych. Przykładami są rafinoza, maltotrioza i maltotetraoza. Te z większą liczbą jednostek monosacharydowych nazywane są polisacharydami. Przykładami są skrobia, celuloza i glikogen. Kiedy polisacharyd składa się z jednostek monosacharydowych tego samego typu, jest określany jako homopolisacharyd (lub homoglikan), podczas gdy polisacharyd składający się z więcej niż jednego typu monosacharydów jest określany jako heteropolisacharyd (lub heteroglikan).

Rodzaje biomolekuł

Lipidy są związkami organicznymi, które są łatwo rozpuszczalne w rozpuszczalniku niepolarnym (np. eter), ale nie w rozpuszczalniku polarnym (np. woda). Ich główne funkcje biologiczne obejmują magazynowanie energii, składnik strukturalny błony komórkowej i sygnalizację komórkową. W błonach biologicznych, składnik lipidowy ma hydrofilową głowę, która może być glikolipidem, fosfolipidem lub sterolem (np. cholesterolem) i hydrofobowy ogon.

Rodzaje biomolekuł

Inne biomolekuły to metabolity i produkty naturalne. Metabolit odnosi się do każdej substancji wytwarzanej przez metabolizm lub przez proces metaboliczny. Przykładami metabolitów są alkohole, aminokwasy, antyoksydanty, nukleotydy, kwasy organiczne, witaminy, polio, alkaloidy, terpenoidy itp. Produkty naturalne obejmują materiały pochodzenia biologicznego, materiały biopochodne i płyny ustrojowe.

Badania

Biologia molekularna i biochemia to dwie subdziedziny biologii, które badają biomolekuły i ich reakcje. Biologia molekularna, w szczególności, bada strukturę i aktywność makrocząsteczek niezbędnych do życia (a zwłaszcza z ich roli genetycznej). Jest to badanie biologii na poziomie molekularnym, takie jak właściwości chemiczne DNA. Biochemia jest badaniem struktury i funkcji składników komórkowych, takich jak białka, węglowodany, lipidy, kwasy nukleinowe i inne biomolekuły, oraz ich funkcji i przemian w procesach życiowych.

Uzupełniające

Etymologia

• Starogreckie βίος (bíos, co oznacza „życie”)
• Francuskie molécule, od nowołacińskiego molecula („cząsteczka”)

Synonim

Termin pochodny

• biomolekularny (przymiotnik, of, pertaining to, relating to, or characterizing a biomolecule)

Further reading

See also

• nucleic acid
• protein
• carbohydrate
• lipid
• molecule

.