BIOMOLEKUL ANORGANIK: KARAKTERISTIK, FUNGSI, JENIS - BIOLOGI - 2025

The biomolekul anorganik adalah kelompok besar konfigurasi molekul hadir dalam makhluk hidup. Menurut definisi, struktur dasar molekul anorganik tidak terdiri dari kerangka karbon atau atom karbon terikat.

Namun, ini tidak berarti bahwa senyawa anorganik harus benar-benar tanpa karbon untuk dimasukkan dalam kategori besar ini, tetapi karbon tidak boleh menjadi atom utama dan paling melimpah di dalam molekul. Senyawa anorganik yang merupakan bagian dari makhluk hidup utamanya adalah air dan sederetan mineral padat atau larutan.

Sumber: I, Splette

Air - biomolekul anorganik yang paling melimpah dalam organisme - memiliki sederet karakteristik yang menjadikannya elemen penting bagi kehidupan, seperti titik didih tinggi, konstanta dielektrik tinggi, kemampuan untuk menahan perubahan suhu dan pH, di antaranya orang lain.

Ion dan gas, sebaliknya, dibatasi untuk fungsi yang sangat spesifik di dalam makhluk hidup, seperti impuls saraf, pembekuan darah, regulasi osmotik, dan lain-lain. Selain itu, mereka adalah kofaktor penting dari enzim tertentu.

karakteristik

Ciri khas molekul anorganik yang ditemukan pada materi hidup adalah tidak adanya ikatan karbon-hidrogen.

Biomolekul ini relatif kecil dan termasuk air, gas, serta sejumlah anion dan kation yang secara aktif berpartisipasi dalam metabolisme.

Klasifikasi dan fungsi

Tak diragukan lagi, molekul anorganik paling relevan dalam materi hidup adalah air. Selain itu, ada komponen anorganik lainnya dan diklasifikasikan menjadi gas, anion, dan kation.

Di dalam gas kita memiliki oksigen, karbon dioksida, dan nitrogen. Di anion adalah klorida, fosfat, karbonat, dan lainnya. Dan di dalam kation ada natrium, kalium, amonium, kalsium, magnesium dan ion positif lainnya.

Di bawah ini kami akan menjelaskan masing-masing kelompok ini, dengan karakteristik paling menonjol dan fungsinya dalam makhluk hidup.

-Air

Air adalah komponen anorganik paling melimpah pada makhluk hidup. Diketahui secara luas bahwa kehidupan berkembang di lingkungan berair. Meskipun ada organisme yang tidak hidup di perairan, lingkungan internal individu ini sebagian besar bersifat hidrat. Makhluk hidup terdiri dari antara 60% dan 90% air.

Komposisi air dalam organisme yang sama dapat bervariasi, tergantung pada jenis sel yang dipelajari. Misalnya, sel dalam tulang rata-rata memiliki 20% air, sedangkan sel otak dapat dengan mudah mencapai 85%.

Air sangat penting karena sebagian besar reaksi biokimia yang membentuk metabolisme individu terjadi di lingkungan berair.

Misalnya, fotosintesis dimulai dengan pemecahan komponen air oleh aksi energi cahaya. Respirasi seluler menghasilkan produksi air dengan membelah molekul glukosa untuk ekstraksi energi.

Jalur metabolisme lain yang kurang dikenal juga melibatkan produksi air. Sintesis asam amino diproduksi oleh air.

Sifat air

Air memiliki sederet karakteristik yang menjadikannya elemen tak tergantikan di planet bumi, memungkinkan terjadinya peristiwa kehidupan yang menakjubkan. Di antara properti berikut kami memiliki:

Air sebagai pelarut: secara struktural, air terdiri dari dua atom hidrogen yang terikat pada atom oksigen, berbagi elektron melalui ikatan kovalen polar. Jadi, molekul ini bermuatan ujung, satu positif dan satu negatif.

Berkat konformasi ini, zat tersebut disebut kutub. Dengan cara ini, air dapat melarutkan zat dengan kecenderungan kutub yang sama, karena bagian positif menarik bagian negatif dari molekul untuk larut dan sebaliknya. Molekul yang larut dalam air disebut hidrofilik.

Ingatlah bahwa dalam kimia, kita memiliki aturan bahwa "yang sama melarutkan hal yang sama". Artinya zat polar hanya larut secara eksklusif pada zat lain yang juga bersifat polar.

Sebagai contoh, senyawa ionik, seperti karbohidrat dan klorida, asam amino, gas, dan senyawa lain dengan gugus hidroksil, dapat dengan mudah larut dalam air.

Konstanta dielektrik: konstanta dielektrik yang tinggi dari cairan vital juga merupakan faktor yang berkontribusi untuk melarutkan garam anorganik di dalamnya. Konstanta dielektrik adalah faktor di mana dua muatan yang bertanda berlawanan dipisahkan terhadap ruang hampa.

Panas spesifik air: meredam perubahan suhu yang hebat merupakan karakteristik penting untuk perkembangan kehidupan. Berkat panas jenis air yang tinggi, perubahan suhu menjadi stabil, menciptakan lingkungan yang cocok untuk kehidupan.

Panas jenis yang tinggi berarti sebuah sel dapat menerima panas dalam jumlah yang signifikan dan suhu sel tidak meningkat secara signifikan.

Kohesi: Kohesi adalah properti lain yang mencegah perubahan suhu secara tiba-tiba. Berkat muatan berlawanan dari molekul air, mereka menarik satu sama lain, menciptakan apa yang disebut kohesi.

Kohesi memungkinkan suhu materi hidup tidak meningkat terlalu banyak. Energi panas memutus ikatan hidrogen antar molekul, bukannya mempercepat molekul individu.

Pengendalian PH: selain mengatur dan menjaga suhu tetap konstan, air mampu melakukan hal yang sama dengan pH. Ada reaksi metabolisme tertentu yang membutuhkan pH tertentu agar bisa terjadi. Dengan cara yang sama, enzim juga membutuhkan pH spesifik untuk bekerja dengan efisiensi maksimum.

Pengaturan pH terjadi berkat gugus hidroksil (-OH) yang digunakan bersama dengan ion hidrogen (H ⁺ ). Yang pertama terkait dengan pembentukan media basa, sedangkan yang terakhir berkontribusi pada pembentukan media asam.

Titik didih: titik didih air adalah 100 ° C. Sifat ini memungkinkan air berada dalam keadaan cair pada kisaran suhu yang luas, dari 0 ° C hingga 100 ° C.

Titik didih yang tinggi dijelaskan oleh kemampuan membentuk empat ikatan hidrogen untuk setiap molekul air. Karakteristik ini juga menjelaskan tingginya titik leleh dan kalor penguapan, jika kita bandingkan dengan hidrida lain, seperti NH ₃ , HF atau H ₂ S.

Hal ini memungkinkan adanya beberapa organisme Ekstremofilik. Misalnya, ada organisme yang berkembang mendekati 0 ° C dan disebut psikrofil. Dengan cara yang sama, yang termofilik berkembang sekitar 70 atau 80 ° C.

Variasi massa jenis: massa jenis air bervariasi dengan cara yang sangat khusus saat suhu lingkungan berubah. Es menghadirkan kisi kristal terbuka, berbeda dengan air dalam bentuk cair, es menyajikan organisasi molekul yang lebih acak, lebih rapat, dan lebih padat.

Sifat ini memungkinkan es mengapung di atas air, bertindak sebagai istilah isolator dan memungkinkan kestabilan massa samudra yang besar.

Jika tidak demikian, es akan tenggelam di kedalaman laut, dan kehidupan, seperti yang kita ketahui, akan menjadi peristiwa yang sangat tidak mungkin, bagaimana kehidupan bisa muncul dalam massa es yang besar?

Peran ekologis air

Untuk mengakhiri topik air, perlu disebutkan bahwa cairan vital tidak hanya memiliki peran yang relevan di dalam makhluk hidup, tetapi juga membentuk lingkungan tempat tinggalnya.

Lautan adalah reservoir air terbesar di bumi, yang dipengaruhi oleh suhu, mendukung proses penguapan. Sejumlah besar air berada dalam siklus penguapan dan pengendapan air yang konstan, menciptakan apa yang dikenal sebagai siklus air.

-Gas

Jika kita membandingkan fungsi ekstensif air dalam sistem biologis, peran molekul anorganik lainnya dibatasi hanya pada peran yang sangat spesifik.

Secara umum, gas melewati sel dalam pengenceran air. Kadang-kadang mereka digunakan sebagai substrat untuk reaksi kimia, dan dalam kasus lain mereka adalah produk limbah dari jalur metabolisme. Yang paling relevan adalah oksigen, karbon dioksida, dan nitrogen.

Oksigen adalah akseptor elektron terakhir dalam rantai transpor organisme yang dihirup secara aerobik. Selain itu, karbon dioksida adalah produk limbah pada hewan dan substrat untuk tumbuhan (untuk proses fotosintesis).

-Ions

Seperti gas, peran ion dalam organisme hidup tampaknya terbatas pada peristiwa yang sangat khusus, tetapi penting untuk berfungsinya individu dengan baik. Mereka diklasifikasikan tergantung pada muatannya menjadi anion, ion dengan muatan negatif, dan kation, ion dengan muatan positif.

Beberapa di antaranya hanya dibutuhkan dalam jumlah yang sangat kecil, seperti komponen logam dari enzim. Yang lain dibutuhkan dalam jumlah yang lebih tinggi, seperti natrium klorida, kalium, magnesium, zat besi, yodium, dan lain-lain.

Tubuh manusia terus menerus kehilangan mineral ini, melalui urin, kotoran, dan keringat. Komponen ini harus dimasukkan kembali ke dalam sistem melalui makanan, terutama buah-buahan, sayuran, dan daging.

Fungsi ion

Kofaktor: Ion dapat bertindak sebagai kofaktor reaksi kimia. Ion klorin berpartisipasi dalam hidrolisis pati oleh amilase. Kalium dan magnesium merupakan ion esensial untuk berfungsinya enzim yang sangat penting dalam metabolisme.

Pemeliharaan osmolaritas: fungsi lain yang sangat penting adalah pemeliharaan kondisi osmotik yang optimal untuk pengembangan proses biologis.

Jumlah metabolit terlarut harus diatur dengan cara yang luar biasa, karena jika sistem ini gagal, sel dapat meledak atau kehilangan banyak air.

Pada manusia, misalnya, natrium dan klorin merupakan elemen penting yang berkontribusi pada pemeliharaan keseimbangan osmotik. Ion yang sama ini juga meningkatkan keseimbangan asam-basa.

Potensi membran: pada hewan, ion secara aktif berpartisipasi dalam pembentukan potensi membran dalam membran sel yang dapat dieksitasi.

Sifat listrik membran mempengaruhi peristiwa penting, seperti kemampuan neuron untuk mengirimkan informasi.

Dalam kasus ini, membran bertindak secara analogis dengan kapasitor listrik, di mana muatan diakumulasi dan disimpan berkat interaksi elektrostatis antara kation dan anion di kedua sisi membran.

Distribusi asimetris ion dalam larutan di setiap sisi membran diterjemahkan menjadi potensial listrik - tergantung pada permeabilitas membran terhadap ion yang ada. Besarnya potensial dapat dihitung dengan mengikuti persamaan Nernst atau Goldman.

Struktural: beberapa ion melakukan fungsi struktural. Misalnya, hidroksiapatit mengkondisikan mikrostruktur kristal tulang. Kalsium dan fosfor, sementara itu, merupakan elemen penting untuk pembentukan tulang dan gigi.

Fungsi lain: akhirnya, ion berpartisipasi dalam fungsi heterogen seperti pembekuan darah (oleh ion kalsium), penglihatan dan kontraksi otot.

Perbedaan antara biomolekul organik dan anorganik

Kira-kira 99% komposisi makhluk hidup hanya mencakup empat atom: hidrogen, oksigen, karbon, dan nitrogen. Atom-atom ini berfungsi sebagai potongan atau balok, yang dapat disusun dalam berbagai konfigurasi tiga dimensi, membentuk molekul yang memungkinkan adanya kehidupan.

Sementara senyawa anorganik cenderung kecil, sederhana dan tidak terlalu beragam, senyawa organik cenderung lebih menonjol dan bervariasi.

Selain itu, kompleksitas biomolekul organik juga meningkat karena selain kerangka karbon, juga memiliki gugus fungsi yang menentukan sifat kimianya.

Namun, keduanya sama-sama diperlukan untuk perkembangan makhluk hidup yang optimal.

Penggunaan istilah organik dan anorganik dalam kehidupan sehari-hari

Sekarang setelah kami menjelaskan perbedaan antara kedua jenis biomolekul, perlu diklarifikasi bahwa kami menggunakan istilah-istilah ini dengan cara yang samar dan tidak tepat dalam kehidupan sehari-hari.

Ketika kita menetapkan buah dan sayuran sebagai "organik" - yang sangat populer akhir-akhir ini - tidak berarti bahwa produk lainnya adalah "anorganik". Karena struktur elemen yang dapat dimakan ini adalah kerangka karbon, definisi organik dianggap mubazir.

Faktanya, istilah organik muncul dari kemampuan organisme untuk mensintesis senyawa tersebut.

Referensi

1. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, BE (2003). Biologi: Kehidupan di Bumi. Pendidikan Pearson.
2. Aracil, CB, Rodríguez, MP, Magraner, JP, & Pérez, RS (2011). Dasar-dasar biokimia. Universitas Valencia.
3. Battaner Arias, E. (2014). Ringkasan enzim. Edisi Universitas Salamanca.
4. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biokimia. Saya terbalik.
5. Devlin, TM (2004). Biokimia: buku teks dengan aplikasi klinis. Saya terbalik.
6. Díaz, AP, & Pena, A. (1988). Biokimia. Limusa Editorial.
7. Macarulla, JM, & Goñi, FM (1994). Biokimia manusia: kursus dasar. Saya terbalik.
8. Macarulla, JM, & Goñi, FM (1993). Biomolekul: pelajaran dalam biokimia struktural. Saya terbalik.
9. Müller - Esterl, W. (2008). Biokimia. Dasar-dasar untuk kedokteran dan ilmu kehidupan. Saya terbalik.
10. Teijón, JM (2006). Dasar-dasar biokimia struktural. Editorial Tébar.
11. Monge-Nájera, J. (2002). Biologi umum. EUNED.