BIOMOLEKUL ORGANIK: KARAKTERISTIK, FUNGSI DAN CONTOH - BIOLOGI - 2025

The biomolekul organik yang ditemukan dalam semua makhluk hidup dan ditandai dengan struktur berdasarkan pada atom karbon. Jika kita membandingkannya dengan molekul anorganik, molekul organik jauh lebih kompleks dalam hal strukturnya. Selain itu, mereka jauh lebih bervariasi.

Mereka diklasifikasikan menjadi protein, karbohidrat, lipid, dan asam nukleat. Fungsinya sangat bervariasi. Protein berpartisipasi sebagai elemen struktural, fungsional dan katalitik. Karbohidrat juga memiliki fungsi struktural dan merupakan sumber energi utama bagi makhluk hidup.

Sumber: pixabay.com

Lipid merupakan komponen penting dari membran biologis dan zat lain, seperti hormon. Mereka juga berfungsi sebagai elemen penyimpan energi. Terakhir, asam nukleat - DNA dan RNA - berisi semua informasi yang diperlukan untuk perkembangan dan pemeliharaan makhluk hidup.

Karakteristik umum

Salah satu karakteristik paling relevan dari biomolekul organik adalah keserbagunaannya dalam hal pembentukan struktur. Keragaman yang sangat besar dari varian organik yang ada disebabkan oleh situasi istimewa yang disumbangkan oleh atom karbon, di tengah periode kedua.

Atom karbon memiliki empat elektron pada tingkat energi terakhir. Berkat elektronegativitas medianya, ia mampu membentuk ikatan dengan atom karbon lain, membentuk rantai dengan bentuk dan panjang berbeda, terbuka atau tertutup, dengan ikatan tunggal, ganda, atau rangkap tiga di dalamnya.

Dengan cara yang sama, elektronegativitas rata-rata atom karbon memungkinkannya membentuk ikatan dengan atom lain yang berbeda dari karbon, seperti elektropositif (hidrogen) atau elektronegatif (oksigen, nitrogen, sulfur, dan lain-lain).

Sifat ikatan ini memungkinkan untuk menetapkan klasifikasi karbon primer, sekunder, tersier atau kuaterner, tergantung pada jumlah karbon yang terkait dengannya. Sistem klasifikasi ini tidak bergantung pada jumlah valensi yang terlibat dalam tautan.

Klasifikasi dan fungsi

Molekul organik diklasifikasikan menjadi empat kelompok besar: protein, karbohidrat, lipid, dan asam nukleat. Kami akan menjelaskannya secara rinci di bawah ini:

-Protein

Protein adalah kelompok molekul organik yang paling baik didefinisikan dan dikarakterisasi oleh ahli biologi. Pengetahuan yang luas ini terutama disebabkan oleh kemudahan intrinsik yang ada untuk diisolasi dan dikarakterisasi - dibandingkan dengan tiga molekul organik lainnya.

Protein memainkan sejumlah peran biologis yang sangat luas. Mereka dapat berfungsi sebagai pembawa, struktural, dan bahkan molekul katalitik. Kelompok terakhir ini terdiri dari enzim.

Bahan penyusun: asam amino

Bahan penyusun protein adalah asam amino. Di alam, kami menemukan 20 jenis asam amino, masing-masing dengan sifat fisikokimia yang jelas.

Molekul-molekul ini diklasifikasikan sebagai asam alfa-amino, karena memiliki gugus amino primer dan gugus asam karboksilat sebagai substituen pada atom karbon yang sama. Satu-satunya pengecualian untuk aturan ini adalah asam amino prolin, yang diklasifikasikan sebagai asam alfa-imino karena adanya gugus amino sekunder.

Untuk membentuk protein, “blok pembangun” ini harus berpolimerisasi, dan mereka melakukannya dengan membentuk ikatan peptida. Pembentukan rantai protein melibatkan penghilangan satu molekul air untuk setiap ikatan peptida. Ikatan ini direpresentasikan sebagai CO-NH.

Selain menjadi bagian dari protein, beberapa asam amino dianggap sebagai metabolit energi dan banyak di antaranya merupakan elemen nutrisi esensial.

Sifat asam amino

Setiap asam amino memiliki massa dan penampilan rata-rata dalam protein. Selain itu, masing-masing memiliki nilai pK dari asam alfa-karboksilat, alfa-amino dan gugus samping.

Nilai pK dari gugus asam karboksilat sekitar 2,2; sedangkan gugus alfa-amino menyajikan nilai pK mendekati 9,4. Karakteristik ini mengarah pada karakteristik struktural khas asam amino: pada pH fisiologis kedua kelompok berada dalam bentuk ion.

Ketika sebuah molekul membawa kelompok bermuatan dengan polaritas berlawanan, mereka disebut zwitterion atau zwitterions. Oleh karena itu, asam amino dapat bertindak sebagai asam atau basa.

Sebagian besar asam alfa-amino memiliki titik leleh mendekati 300 ° C. Mereka larut lebih mudah di lingkungan kutub, dibandingkan dengan kelarutannya dalam pelarut non-polar. Sebagian besar cukup larut dalam air.

Struktur protein

Untuk menentukan fungsi protein tertentu, perlu ditentukan strukturnya, yaitu hubungan tiga dimensi yang ada antara atom-atom penyusun protein tersebut. Untuk protein, empat tingkat organisasi strukturnya telah ditentukan:

Struktur primer : mengacu pada urutan asam amino yang menyusun protein, tidak termasuk konformasi apa pun yang mungkin diambil oleh rantai sampingnya.

Struktur sekunder : dibentuk oleh pengaturan spasial lokal dari atom rangka. Sekali lagi, konformasi rantai samping tidak diperhitungkan.

Struktur tersier : mengacu pada struktur tiga dimensi dari seluruh protein. Meskipun mungkin sulit untuk menetapkan pembagian yang jelas antara struktur tersier dan sekunder, konformasi yang ditentukan (seperti keberadaan heliks, lembaran terlipat, dan lilitan) digunakan untuk secara eksklusif menunjuk struktur sekunder.

Struktur kuarter : berlaku untuk protein yang terdiri dari beberapa subunit. Artinya, dengan dua atau lebih rantai polipeptida individu. Unit-unit ini dapat berinteraksi melalui gaya kovalen, atau melalui ikatan disulfida. Pengaturan spasial subunit menentukan struktur kuaterner.

-Karbohidrat

Karbohidrat, karbohidrat atau sakarida (dari akar kata Yunani sakcharón, yang berarti gula) adalah kelas molekul organik yang paling melimpah di seluruh planet bumi.

Strukturnya dapat disimpulkan dari namanya "karbohidrat", karena mereka adalah molekul dengan rumus (CH ₂ O) _n , di mana n lebih besar dari 3.

Fungsi karbohidrat bervariasi. Salah satu yang utama adalah tipe strukturnya, khususnya pada tumbuhan. Di kerajaan tumbuhan, selulosa adalah bahan struktural utamanya, yang sesuai dengan 80% dari berat kering tubuh.

Fungsi lain yang relevan adalah peran energiknya. Polisakarida, seperti pati dan glikogen, merupakan sumber penting dari simpanan nutrisi.

Klasifikasi

Unit dasar karbohidrat adalah monosakarida atau gula sederhana. Ini berasal dari aldehida rantai lurus atau keton dan alkohol polihidrat.

Mereka diklasifikasikan menurut sifat kimiawi gugus karbonilnya menjadi aldosis dan ketosis. Mereka juga diklasifikasikan berdasarkan jumlah karbonnya.

Kelompok monosakarida bersama-sama membentuk oligosakarida, yang sering ditemukan dalam hubungan dengan jenis molekul organik lain seperti protein dan lipid. Ini diklasifikasikan sebagai homopolysaccharides atau heteropolysaccharides, tergantung pada apakah mereka terdiri dari monosaccharides yang sama (kasus pertama) atau berbeda.

Selain itu, mereka juga diklasifikasikan menurut sifat monosakarida penyusunnya. Polimer glukosa disebut glukan, yang terbuat dari galaktosa disebut galaktan, dan seterusnya.

Polisakarida memiliki kekhasan dalam membentuk rantai lurus dan bercabang, karena ikatan glikosidik dapat dibentuk dengan salah satu gugus hidroksil yang ditemukan di monosakarida.

Ketika sejumlah besar unit monosakarida dikaitkan, kita berbicara tentang polisakarida.

-Lemak

Lipid (dari bahasa Yunani lipos, artinya lemak) adalah molekul organik yang tidak larut dalam air dan larut dalam pelarut anorganik, seperti kloroform. Ini membentuk lemak, minyak, vitamin, hormon, dan membran biologis.

Klasifikasi

Asam lemak : mereka adalah asam karboksilat dengan rantai yang dibentuk oleh hidrokarbon dengan panjang yang cukup. Secara fisiologis, jarang ditemukan mereka bebas, karena dalam banyak kasus mereka diesterifikasi.

Pada hewan dan tumbuhan kita sering menemukannya dalam bentuk tak jenuh (membentuk ikatan rangkap antara karbon), dan tak jenuh ganda (dengan dua atau lebih ikatan rangkap).

Triasilgliserol : juga disebut trigliserida atau lemak netral, mereka merupakan sebagian besar lemak dan minyak yang ada pada hewan dan tumbuhan. Fungsi utamanya adalah menyimpan energi pada hewan. Ini memiliki sel khusus untuk penyimpanan.

Mereka diklasifikasikan menurut identitas dan posisi residu asam lemak. Umumnya, minyak nabati berbentuk cair pada suhu kamar dan lebih kaya akan residu asam lemak dengan ikatan rangkap dan rangkap tiga antara karbonnya.

Sebaliknya, lemak hewani berbentuk padat pada suhu kamar dan jumlah karbon tak jenuh rendah.

Gliserofosfolipid : juga dikenal sebagai fosfogliserida, merupakan komponen utama dari membran lipid.

Gliserofosfolipid memiliki "ekor" dengan karakteristik apolar atau hidrofobik, dan "kepala" kutub atau hidrofilik. Struktur ini dikelompokkan dalam bilayer, dengan ekor mengarah ke dalam, untuk membentuk membran. Di dalamnya, serangkaian protein tertanam.

Sfingolipid : mereka adalah lipid yang ditemukan dalam jumlah yang sangat rendah. Mereka juga merupakan bagian dari membran dan berasal dari sfingosin, dihidrosphingosin dan homolognya.

Kolesterol : pada hewan itu adalah komponen utama membran, yang mengubah sifat-sifatnya, seperti fluiditasnya. Itu juga terletak di membran organel sel. Ini adalah prekursor penting dari hormon steroid, terkait dengan perkembangan seksual.

-Asam nukleat

Asam nukleat adalah DNA dan berbagai jenis RNA yang ada. DNA bertanggung jawab atas penyimpanan semua informasi genetik, yang memungkinkan perkembangan, pertumbuhan, dan pemeliharaan organisme hidup.

RNA, pada bagiannya, berpartisipasi dalam perjalanan informasi genetik yang dikodekan dalam DNA menjadi molekul protein. Secara klasik, tiga jenis RNA dibedakan: messenger, transfer, dan ribosom. Namun, ada sejumlah RNA kecil yang memiliki fungsi pengaturan.

Blok penyusun: nukleotida

Bahan penyusun asam nukleat, DNA dan RNA, adalah nukleotida. Secara kimiawi, mereka adalah ester fosfat dari pentosa, di mana basa nitrogen terikat pada karbon pertama. Kita dapat membedakan antara ribonukleotida dan deoksiribonukleotida.

Molekul-molekul ini datar, aromatik, dan heterosiklik. Ketika gugus fosfat tidak ada, nukleotida diubah namanya menjadi nukleosida.

Selain perannya sebagai monomer dalam asam nukleat, molekul-molekul ini secara biologis ada di mana-mana dan berpartisipasi dalam sejumlah besar proses.

Nukleosida trifosfat adalah produk yang kaya energi, seperti ATP dan digunakan sebagai mata uang energi reaksi seluler. Mereka adalah komponen penting dari koenzim NAD ⁺ , NADP ⁺ , FMN, FAD dan koenzim A. Akhirnya, mereka adalah elemen pengatur jalur metabolisme yang berbeda.

Contoh

Ada banyak sekali contoh molekul organik. Yang paling menonjol dan dipelajari oleh ahli biokimia akan dibahas di bawah ini:

Hemoglobin

Hemoglobin, pigmen merah dalam darah, adalah salah satu contoh klasik protein. Berkat difusi yang luas dan isolasi yang mudah, protein telah dipelajari sejak zaman kuno.

Ini adalah protein yang terdiri dari empat subunit, itulah sebabnya ia termasuk dalam klasifikasi tetrameric, dengan dua unit alfa dan dua beta. Subunit hemoglobin terkait dengan protein kecil yang bertanggung jawab untuk pengambilan oksigen di otot: mioglobin.

Kelompok heme adalah turunan dari porfirin. Ini mencirikan hemoglobin dan merupakan kelompok yang sama yang ditemukan di sitokrom. Kelompok heme bertanggung jawab atas karakteristik warna merah darah dan merupakan wilayah fisik di mana setiap monomer globin berikatan dengan oksigen.

Fungsi utama protein ini adalah pengangkutan oksigen dari organ yang bertanggung jawab untuk pertukaran gas - sebut saja paru-paru, insang atau kulit - ke kapiler, untuk digunakan dalam respirasi.

Selulosa

Selulosa adalah polimer linier yang terdiri dari subunit D-glukosa, dihubungkan oleh ikatan tipe beta 1,4. Seperti kebanyakan polisakarida, mereka tidak memiliki ukuran maksimum yang terbatas. Namun, rata-rata mereka memiliki sekitar 15.000 residu glukosa.

Ini adalah komponen dinding sel tumbuhan. Berkat selulosa, ini kaku dan memungkinkan untuk menahan tekanan osmotik. Demikian pula, pada tumbuhan yang lebih besar, seperti pohon, selulosa memberikan dukungan dan stabilitas.

Meskipun sebagian besar terkait dengan sayuran, beberapa hewan yang disebut tunikata memiliki selulosa dalam strukturnya.

Diperkirakan bahwa rata-rata 10 ¹⁵ kilogram selulosa disintesis - dan didegradasi - per tahun.

Membran biologis

Membran biologis terutama terdiri dari dua biomolekul, lipid dan protein. Konformasi spasial lipid berbentuk bilayer, dengan ekor hidrofobik mengarah ke dalam, dan kepala hidrofilik mengarah ke luar.

Membran adalah entitas dinamis dan komponennya sering mengalami pergerakan.

Referensi

1. Aracil, CB, Rodríguez, MP, Magraner, JP, & Pérez, RS (2011). Dasar-dasar biokimia. Universitas Valencia.
2. Battaner Arias, E. (2014). Ringkasan enzim. Edisi Universitas Salamanca.
3. Berg, JM, Stryer, L., & Tymoczko, JL (2007). Biokimia. Saya terbalik.
4. Devlin, TM (2004). Biokimia: buku teks dengan aplikasi klinis. Saya terbalik.
5. Díaz, AP, & Pena, A. (1988). Biokimia. Limusa Editorial.
6. Macarulla, JM, & Goñi, FM (1994). Biokimia manusia: kursus dasar. Saya terbalik.
7. Müller - Esterl, W. (2008). Biokimia. Dasar-dasar untuk kedokteran dan ilmu kehidupan. Saya terbalik.
8. Teijón, JM (2006). Dasar-dasar biokimia struktural. Editorial Tébar.