Detalii

Prezentare generală

În fizică și chimie, o moleculă este un grup de atomi, neutru din punct de vedere electric, care poate exista singur în stare liberă, păstrându-și proprietățile sale caracteristice. Atomii care alcătuiesc molecula pot fi de același fel (ca în cazul moleculei de oxigen formată din doi atomi de oxigen) sau de feluri diferite (ca în cazul moleculei de apă formată din oxigen și hidrogen). În biologie, în special în biochimie, molecula este un termen folosit mai puțin strict, încât se poate referi și la orice particulă minusculă, cum ar fi moleculele organice încărcate, sau la substanțe (numite biomolecule) produse și care apar în mod natural în organismele vii, cum ar fi proteinele, carbohidrații, ADN etc.

Tipuri de biomolecule

O biomoleculă se referă la orice moleculă care este produsă de organismele vii. Ca atare, cele mai multe dintre ele sunt molecule organice. Cele patru grupe majore de biomolecule includ polizaharidele, aminoacizii și proteinele, acizii nucleici (ADN și ARN) și lipidele care se găsesc în organismele vii și sunt produse de acestea. Astfel, multe dintre biomolecule sunt polimeri. Un polimer este un compus alcătuit din mai multe unități repetitive (monomeri) sau protomeri și produs prin polimerizare. Cele mai multe dintre aceste biomolecule sunt compuși organici. Fiind „organice”, înseamnă că, în general, ele conțin atomi de carbon legați covalent de alți atomi, în special carbon-carbon (C-C) și carbon-hidrogen (C-H). Cele patru elemente constitutive majore sunt carbonul, hidrogenul, oxigenul și azotul.

Tipuri de biomolecule

Un acid nucleic este o biomoleculă compusă din unități monomerice de nucleotide. Fiecare nucleotidă, la rândul ei, este alcătuită din acid fosforic, zahăr (cu 5 atomi de carbon) și bază azotată. Lanțurile de nucleotide dintr-un acid nucleic sunt legate între ele prin legături fosfodiesterice 3′, 5′. Acizii nucleici pot fi sub formă de molecule de ADN sau ARN care conțin informația genetică importantă pentru toate funcțiile celulare și pentru ereditate. În schimb, o nucleozidă este o biomoleculă formată atunci când o nucleoază este atașată la o riboză sau la o dezoxiriboză. Printre exemple se numără ctidina, uridina, adenozina, guanosina și timidina. Nucleozidele care sunt fosforilate devin nucleotide. Pe lângă faptul că servesc ca unitate structurală a acizilor nucleici, nucleotidele pot servi, de asemenea, ca surse de energie chimică (de exemplu, adenozin trifosfat sau ATP). Nucleotidele pot acționa, de asemenea, ca și cofactori ai unor reacții enzimatice (de exemplu, flavin adenină dinucleotidă sau FAD, nicotinamidă adenină dinucleotidă fosfat sau NADP).
ADN, sau acidul dezoxiribonucleic, este un acid nucleic bicatenar care conține informația genetică a unei ființe vii. Acesta este compus din două șiruri care se răsucesc împreună pentru a forma un helix. Fiecare catenă este alcătuită din fosfat și zahăr pentoză (2-dezoxiriboză) alternativ, iar de zahăr este atașată o bază azotată, care poate fi adenină, timină, guanină sau citosină. ADN-ul este esențial pentru creșterea celulară, diviziunea și funcționarea unui organism.
ARN-ul, sau acidul ribonucleic, este un acid nucleic care este, în general, monocatenar și compus din unități nucleotidice repetate de zahăr riboză, o grupare fosfat și o bază azotată. Acesta este format dintr-un lanț liniar lung de nucleotide, în care fiecare nucleotidă este alcătuită dintr-un zahăr, o grupare fosfat și o bază azotată. Se deosebește de o moleculă de ADN prin faptul că coloana vertebrală de zahăr este o riboză (deoxiriboză în ADN), iar bazele sunt adenina, guanina, citozina și uracilul.
Atât ADN cât și ARN sunt biopolimeri de unități repetitive de mononucleotide și în esență sunt compuse din carbon, hidrogen, oxigen, azot și fosfor.

Tipuri de biomolecule

O proteină este o biomoleculă compusă din aminoacizi uniți între ei prin legături peptidice. Un aminoacid este o moleculă formată din grupa amino bazică (NH2), grupa carboxilică acidă (COOH), un atom de hidrogen și o grupare laterală organică (R) atașată la atomul de carbon. Prin urmare, are formula de bază NH2CHRCOOH. Aminoacizii sunt clasificați în funcție de faptul că sunt neesențiali sau esențiali. Aminoacizii neesențiali (sau dispensabili) sunt sintetizați în organism. Aminoacizii esențiali (sau indispensabili) nu pot fi sintetizați în organism și pot fi obținuți doar prin alimentație. Există aproximativ o sută de aminoacizi naturali identificați. Douăzeci dintre ei sunt implicați în alcătuirea unei proteine. Proteinele sunt esențiale deoarece îndeplinesc diverse funcții biologice: ca material structural (de exemplu, keratina), ca enzime, ca transportoare (de exemplu, hemoglobina), ca anticorpi sau ca regulatori ai expresiei genice.

Tipuri de biomolecule

Carbohidrații (zaharurile) sunt cele mai abundente dintre clasele majore de biomolecule. Cei mai mulți dintre carbohidrați urmează formula generală: Cn (H2O) n, de unde le vine și numele, care înseamnă hidrați de carbon. Cu toate acestea, nu toți carbohidrații urmează această formulă și au o structură ușor diferită de această regulă. Din punct de vedere chimic, ei sunt compuși organici simpli care sunt aldehide sau cetone cu multe grupe hidroxil adăugate de obicei pe fiecare atom de carbon care nu face parte din grupul funcțional aldehidă sau cetonă.
Sacarida este unitatea structurală (monomerică) a carbohidraților. În funcție de numărul de unități monomerice, carbohidrații pot fi monosacaride, dizaharide, oligozaharide sau polizaharide. Monozaharidele sunt carbohidrați cu un singur zahăr simplu. Exemple sunt glucoza, fructoza și galactoza. Acestea sunt cel mai fundamental tip de carbohidrați. Disacaridele sunt carbohidrați compuși din două unități de monosacaride. Exemple sunt zaharoza, maltoza și lactoza. Oligozaharidele sunt cele formate din două până la zece unități de monosacaride simple. Exemple sunt rafinoza, maltotrioza și maltotetraoza. Cele care au un număr mai mare de unități de monosacaride se numesc polizaharide. Exemple sunt amidonul, celuloza și glicogenul. Atunci când o polizaharidă este alcătuită din unități de monosacaride de același tip, se numește homopolizaharidă (sau omoglican), în timp ce o polizaharidă este alcătuită din mai multe tipuri de monosacaride, se numește heteropolizaharidă (sau heteroglican).

Tipuri de biomolecule

Lipidele sunt compuși organici care sunt ușor solubili în solvenți nepolari (de exemplu, eter), dar nu și în solvenți polari (de exemplu, apă). Funcțiile lor biologice majore implică stocarea energiei, componenta structurală a membranei celulare și semnalizarea celulară. În membranele biologice, componenta lipidică are un cap hidrofil care poate fi un glicolipid, un fosfolipid sau un sterol (de exemplu, colesterol) și o coadă hidrofobă.

Tipuri de biomolecule

Alte biomolecule sunt metaboliții și produsele naturale. Un metabolit se referă la orice substanță produsă de metabolism sau de un proces metabolic. Exemple de metaboliți sunt alcoolii, aminoacizii, antioxidanții, nucleotidele, acizii organici, vitaminele, poliomielitele, alcaloizii, terpenoizii etc. Produsele naturale includ materiale de origine biologică, materiale pe bază biologică și fluidele corporale.

Cercetare

Biologia moleculară și biochimia sunt două subdomenii ale biologiei care studiază biomoleculele și reacțiile acestora. Biologia moleculară, în special, studiază structura și activitatea macromoleculelor esențiale pentru viață (și în special cu rolul lor genetic). Este studiul biologiei la nivel molecular, cum ar fi proprietățile chimice ale ADN-ului. Biochimia este studiul structurii și funcției componentelor celulare, cum ar fi proteinele, carbohidrații, lipidele, acizii nucleici și alte biomolecule, precum și al funcțiilor și transformărilor acestora în timpul proceselor vieții.

Suplimentar

Etimologie

• Greaca veche βίος (bíos, însemnând „viață”)
• Franceză molécule, din latina nouă molecula („o moleculă”)

Sinonim

Termen derivat

• biomolecular (adjectiv, de, care aparține, referitor la, sau care caracterizează o biomoleculă)

Lectură suplimentară

Vezi și

• acid nucleic
• proteină
• carbohidrat
• lipid
• moleculă

.