Biolekul anorganik: karakteristik, fungsi, klasifikasi dan contoh

Biolekul anorganik merupakan kelompok besar konfigurasi molekul yang ada pada 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 bebas karbon untuk dimasukkan dalam kategori besar ini, tetapi bahwa karbon tidak boleh menjadi atom utama dan paling melimpah dari molekul tersebut. Senyawa anorganik yang merupakan bagian dari makhluk hidup terutama air dan serangkaian mineral padat atau dalam larutan.

Air - biomolekul anorganik paling berlimpah dalam organisme - memiliki serangkaian karakteristik yang menjadikannya elemen penting bagi kehidupan, seperti titik didih tinggi, konstanta dielektrik tinggi, kapasitas untuk menahan perubahan suhu dan pH, antara lainnya

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

Fitur

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

Biolekul ini relatif kecil dan mencakup air, gas, dan serangkaian anion dan kation yang berperan aktif dalam metabolisme.

Klasifikasi dan fungsi

Molekul anorganik yang paling relevan dalam makhluk hidup adalah, tanpa diragukan lagi, air. Selain itu, komponen anorganik lainnya hadir dan diklasifikasikan menjadi gas, anion dan kation.

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

Selanjutnya, kita akan menggambarkan masing-masing kelompok ini, dengan karakteristik mereka yang paling menonjol dan fungsinya dalam makhluk hidup.

-Air

Air adalah komponen anorganik paling melimpah pada makhluk hidup. Telah diketahui secara luas bahwa kehidupan berkembang dalam medium berair. Meskipun ada organisme yang tidak hidup di dalam badan air, lingkungan internal orang-orang ini kebanyakan air. Makhluk hidup adalah antara 60% dan 90% air.

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

Air sangat penting karena sebagian besar reaksi biokimia yang membentuk metabolisme individu terjadi dalam media berair.

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

Jalur metabolisme lain yang kurang dikenal juga melibatkan produksi air. Sintesis asam amino memiliki air sebagai produk.

Sifat-sifat air

Air memiliki serangkaian karakteristik yang menjadikannya elemen yang tak tergantikan di planet bumi, memungkinkan peristiwa kehidupan yang indah. Di antara sifat-sifat ini yang kami miliki:

Air sebagai pelarut: secara struktural, air terbentuk dengan dua atom hidrogen yang terikat pada atom oksigen, berbagi elektron melalui ikatan kovalen polar. Dengan demikian, molekul ini telah bermuatan ujung, satu positif dan satu negatif.

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

Ingatlah bahwa dalam kimia, kita memiliki aturan bahwa "yang sama larut sama". Ini berarti zat polar larut secara eksklusif dalam zat lain yang juga polar.

Misalnya, senyawa ionik, seperti karbohidrat dan klorida, asam amino, gas, dan senyawa lain dengan gugus hidroksil, berhasil larut dengan mudah dalam air.

Konstanta dielektrik: konstanta dielektrik tinggi dari cairan vital juga merupakan faktor yang membantu melarutkan garam anorganik dalam intinya. Konstanta dielektrik adalah faktor di mana dua muatan tanda berlawanan sehubungan dengan vakum dipisahkan.

Panas air spesifik: bantalan perubahan suhu yang keras adalah karakteristik penting untuk pengembangan kehidupan. Berkat panas spesifik air yang tinggi, perubahan suhu menjadi stabil, menciptakan lingkungan yang cocok untuk kehidupan.

Panas spesifik yang tinggi berarti bahwa suatu sel dapat menerima panas yang signifikan dan suhunya tidak meningkat secara signifikan.

Kohesi: Kohesi adalah sifat lain yang mencegah perubahan suhu mendadak. 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 kalori mematahkan ikatan hidrogen antara molekul, bukannya mempercepat molekul individu.

Kontrol PH: selain mengatur dan menjaga suhu konstan, air dapat melakukan hal yang sama dengan pH. Ada beberapa reaksi metabolik tertentu yang membutuhkan pH tertentu agar dapat dilakukan. 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 alkali, sedangkan yang kedua berkontribusi pada pembentukan media asam.

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

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

Ini memungkinkan adanya beberapa organisme ekstrofil. Misalnya, ada organisme yang berkembang mendekati 0 ° C dan disebut psychrofílos. Dengan cara yang sama, termofilik berkembang mendekati 70 atau 80 ° C.

Variasi kerapatan: kerapatan air bervariasi dengan cara yang sangat khusus ketika mengubah suhu lingkungan. Es menghadirkan jaringan kristal terbuka, berbeda dengan air dalam keadaan cair menyajikan organisasi molekul yang lebih acak, lebih rapat, dan lebih padat.

Properti ini memungkinkan es mengapung di air, bertindak sebagai insulator istilah dan memungkinkan stabilitas massa lautan yang besar.

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

Peran ekologis air

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

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

-Gas

Jika kita membandingkan fungsi luas air dalam sistem biologis, peran molekul-molekul anorganik lainnya dibatasi hanya untuk peran yang sangat spesifik.

Secara umum, gas melewati sel dalam pengenceran berair. 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 terakhir elektron dalam rantai transpor organisme dengan respirasi aerobik. Selain itu, karbon dioksida adalah produk limbah pada hewan dan substrat untuk tanaman (untuk proses fotosintesis).

-Iones

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

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

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

Fungsi ion

Cofactors: ion dapat bertindak sebagai cofactors dari reaksi kimia. Ion klorin berperan dalam hidrolisis pati oleh amilase. Kalium dan magnesium adalah ion yang sangat diperlukan 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 secara luar biasa, karena jika sistem ini gagal, sel bisa meledak atau bisa kehilangan banyak air.

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

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

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

Dalam kasus ini, membran bertindak secara analog dengan kapasitor listrik, di mana muatan diakumulasikan dan disimpan berkat interaksi elektrostatik antara kation dan anion di kedua sisi membran.

Distribusi asimetris dari ion-ion dalam larutan pada setiap sisi membran menghasilkan potensi listrik - tergantung pada permeabilitas membran terhadap ion yang ada. Besarnya potensi dapat dihitung dengan mengikuti persamaan Nernst atau persamaan Goldman.

Struktural: beberapa ion melakukan fungsi struktural. Misalnya, hidroksiapatit mengkondisikan struktur mikro kristal tulang. Kalsium dan fosfor, di sisi lain, adalah elemen penting untuk pembentukan tulang dan gigi.

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

Perbedaan antara biomolekul organik dan anorganik

Sekitar 99% dari komposisi makhluk hidup hanya mencakup empat atom: hidrogen, oksigen, karbon, dan nitrogen. Atom-atom ini berfungsi sebagai potongan-potongan atau blok, yang dapat diatur dalam berbagai konfigurasi tiga dimensi, membentuk molekul yang memungkinkan kehidupan.

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

Selain itu, kompleksitas biomolekul organik meningkat karena, selain kerangka karbon, mereka memiliki gugus fungsi yang menentukan karakteristik kimia.

Namun, keduanya sama-sama diperlukan untuk pengembangan optimal makhluk hidup.

Penggunaan istilah organik dan anorganik dalam kehidupan sehari-hari

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

Ketika kita menunjuk buah-buahan dan sayuran sebagai "organik" - yang sangat populer saat ini - itu tidak berarti bahwa sisa produknya adalah "anorganik". Karena struktur elemen yang dapat dimakan ini adalah kerangka karbon, definisi organik dianggap berlebihan.

Bahkan, istilah organik muncul dari kapasitas organisme untuk mensintesis senyawa tersebut.