Detaljer

Översikt

I fysik och kemi, är en molekyl en elektriskt neutral grupp av atomer som kan existera ensam i ett fritt tillstånd med bibehållna karakteristiska egenskaper. De atomer som ingår i molekylen kan vara av samma slag (som i syremolekylen som består av två syreatomer) eller av olika slag (som i vattenmolekylen som består av syre och väte). Inom biologin, särskilt inom biokemin, är en molekyl en term som används mindre strikt att den också kan hänvisa till alla små partiklar, t.ex. laddade organiska molekyler, eller till ämnen (så kallade biomolekyler) som produceras och förekommer naturligt i levande organismer, t.ex. proteiner, kolhydrater, DNA m.m.

Typer av biomolekyler

Med en biomolekyl menas alla molekyler som produceras av levande organismer. Som sådan är de flesta av dem organiska molekyler. De fyra huvudgrupperna av biomolekyler är polysackarider, aminosyror och proteiner, nukleinsyror (DNA och RNA) och lipider som finns i och produceras av levande organismer. Många av biomolekylerna är alltså polymerer. En polymer är en förening som består av flera upprepande enheter (monomerer) eller protomerer och som framställs genom polymerisering. De flesta av dessa biomolekyler är organiska föreningar. Att de är ”organiska” innebär att de i allmänhet innehåller kolatomer som är kovalent bundna till andra atomer, särskilt kol-kol (C-C) och kol-väte (C-H). De fyra viktigaste grundämnena är kol, väte, syre och kväve.

Typer av biomolekyler

En nukleinsyra är en biomolekyl som består av monomera enheter av nukleotider. Varje nukleotid består i sin tur av fosforsyra, socker (5-kolonnätet) och kvävebas. Nukleotidkedjorna i en nukleinsyra är sammanlänkade med 3′, 5′ fosfodiesterlänkar. Nukleinsyror kan vara i form av DNA- eller RNA-molekyler som innehåller den genetiska information som är viktig för alla cellfunktioner och ärftlighet. Omvänt är en nukleosid en biomolekyl som bildas när en nukleobas är knuten till en ribose eller en deoxyribose. Exempel är cytidin, uridin, adenosin, guanosin och tymidin. Nukleosider som fosforyleras blir nukleotider. Förutom att fungera som en strukturell enhet i nukleinsyror kan nukleotider också fungera som källor till kemisk energi (t.ex. adenosintrifosfat eller ATP). Nukleotider kan också fungera som kofaktorer i vissa enzymatiska reaktioner (t.ex. flavin adenin dinukleotid eller FAD, nikotinamid adenin dinukleotidfosfat eller NADP).
DNA, eller desoxyribonukleinsyra, är en dubbelsträngad nukleinsyra som innehåller den genetiska informationen hos ett levande väsen. Den består av två strängar som vrids ihop till en spiral. Varje sträng består av omväxlande fosfat- och pentosocker (2-deoxyribose), och till sockret är en kvävebas knuten, som kan vara adenin, tymin, guanin eller cytosin. DNA är viktigt för en organisms celltillväxt, celldelning och funktion.
RNA, eller ribonukleinsyra, är en nukleinsyra som i allmänhet är enkelsträngad och består av upprepade nukleotidenheter av ribosesocker, en fosfatgrupp och en kvävebas. Den består av en lång linjär kedja av nukleotider där varje nukleotid består av ett socker, en fosfatgrupp och en kvävebas. Det skiljer sig från en DNA-molekyl på så sätt att sockerryggen är en ribose (deoxyribose i DNA) och baserna är adenin, guanin, cytosin och uracil.
Både DNA och RNA är biopolymerer av upprepade enheter av mononukleotider och består i huvudsak av kol, väte, syre, kväve och fosfor.

Typer av biomolekyler

Ett protein är en biomolekyl som består av aminosyror som är sammanfogade med peptidbindningar. En aminosyra är en molekyl som består av den basiska aminogruppen (NH2), den sura karboxylgruppen (COOH), en väteatom och en organisk sidogrupp (R) som är knuten till kolatomen. Den har därför grundformeln NH2CHRCOOH. Aminosyror klassificeras efter om de är icke-essentiella eller essentiella. Icke-essentiella (eller dispenserbara) aminosyror syntetiseras i kroppen. Essentiella (eller oumbärliga) aminosyror kan inte syntetiseras i kroppen och kan endast fås genom maten. Det finns ett hundratal naturliga aminosyror identifierade. Tjugo av dem är inblandade i uppbyggnaden av ett protein. Proteiner är oumbärliga eftersom de fyller olika biologiska funktioner: som strukturellt material (t.ex. keratin), som enzymer, som transportörer (t.ex. hemoglobin), som antikroppar eller som reglerare av genuttryck.

Typer av biomolekyler

Karbohydrater (sockerarter) är de vanligaste av de större klasserna av biomolekyler. De flesta kolhydrater följer den allmänna formeln: Cn (H2O) n, varifrån de har fått sitt namn, som betyder kolhydrater. Alla kolhydrater följer dock inte denna formel och deras struktur skiljer sig något från denna regel. Kemiskt sett är de enkla organiska föreningar som är aldehyder eller ketoner med många hydroxylgrupper tillsatta vanligtvis på varje kolatom som inte ingår i den funktionella aldehyd- eller ketongruppen.
Sackarid är kolhydraternas strukturella (monomera) enhet. Baserat på antalet monomera enheter kan kolhydrater vara monosackarider, disackarider, oligosackarider eller polysackarider. Monosackarider är kolhydrater med endast ett enkelt socker. Exempel är glukos, fruktos och galaktos. De är den mest grundläggande typen av kolhydrater. Disackarider är kolhydrater som består av två monosackaridenheter. Exempel är sackaros, maltos och laktos. Oligosackarider är sådana som består av två till tio enkla monosackaridenheter. Exempel är raffinos, maltotrios och maltotetraos. De som har ett större antal monosackaridenheter kallas polysackarider. Exempel är stärkelse, cellulosa och glykogen. När en polysackarid består av monosackaridenheter av samma typ kallas den homopolysackarid (eller homoglykan) medan en polysackarid som består av mer än en typ av monosackarid kallas heteropolysackarid (eller heteroglykan).

Typer av biomolekyler

Lipider är organiska föreningar som är lättlösliga i opolära lösningsmedel (t.ex. eter) men inte i polära lösningsmedel (t.ex. vatten). Deras viktigaste biologiska funktioner omfattar energilagring, strukturell komponent i cellmembran och cellsignalering. I biologiska membran har lipidkomponenten ett hydrofilt huvud som kan vara en glykolipid, en fosfolipid eller en sterol (t.ex. kolesterol) och en hydrofob svans.

Typer av biomolekyler

Andra biomolekyler är metaboliter och naturprodukter. Med metabolit avses varje ämne som produceras genom metabolism eller genom en metabolisk process. Exempel på metaboliter är alkoholer, aminosyror, antioxidanter, nukleotider, organiska syror, vitaminer, polyos, alkaloider, terpenoider osv. Naturprodukter omfattar biologiskt framställda material, biobaserade material och kroppsvätskor.

Forskning

Molekylärbiologi och biokemi är två delområden inom biologin som studerar biomolekyler och deras reaktioner. Molekylärbiologin studerar särskilt strukturen och aktiviteten hos makromolekyler som är viktiga för livet (och särskilt med deras genetiska roll). Det är studiet av biologin på molekylär nivå, t.ex. DNA:s kemiska egenskaper. Biokemi är studiet av strukturen och funktionen hos cellkomponenter som proteiner, kolhydrater, lipider, nukleinsyror och andra biomolekyler samt deras funktioner och omvandlingar under livsprocesser.

Tillägg

Etymologi

• Forngrekiska βίος (bíos, som betyder ”liv”)
• Franska molécule, från nylatin molecula (”en molekyl”)

Synonym

Avledd term

• biomolekylär (adjektiv, av, tillhörande, relaterar till, eller karakteriserar en biomolekyl)

Vidare läsning

Se även

• nukleinsyra
• protein
• kolhydrat
• lipid
• molekyl