• מהן ביומולקולות?
• ביומולקולות אנאורגניות
• ביומולקולות אורגניות
• פונקציות של ביומולקולות
• חשיבות הביומולקולות
• ביו-אלמנטים וביו-מולקולות

אנו מסבירים מהן ביומולקולות וכיצד הן ביומולקולות אורגניות ואי-אורגניות. מה תפקידיו וחשיבותו.

ליפידים יש צד הידרופובי, כלומר, הם דוחים מים.

מהן ביומולקולות?

ביומולקולות או מולקולות ביולוגיות הן כל אלה מולקולות מאפיין יצורים חיים, אם כתוצר של תפקידיהם הביולוגיים או כמרכיב של גופם. הם מגיעים במגוון עצום ומגוון של גדלים, צורות ופונקציות. הביומולקולות העיקריות הן פחמימות, חֶלְבּוֹן, ה שומנים, חומצות אמינו, ויטמינים וה חומצות גרעין.

הגוף של ה יצורים חיים הוא מורכב בעיקר משילובים מורכבים של שישה יסודות ראשוניים: פחמן (C), מימן (H), חמצן (O), חנקן (N), זרחן (P) וגופרית (S). הסיבה לכך היא שאלמנטים אלה מאפשרים:

• היווצרות של קשרים קוולנטיים (שהם חולקים אלקטרונים) יציב במיוחד (יחיד, כפול או משולש).
• היווצרות שלדי פחמן תלת מימדיים.
• בניית קבוצות פונקציונליות מרובות בעלות מאפיינים שונים ומיוחדים ביותר.

מסיבה זו, ביומולקולות מורכבות בדרך כלל מסוגים אלה של יסודות כימיים. לביומולקולות יש קשר בסיסי ביניהן מִבְנֶה ופונקציות, שבהן מתערבת גם הסביבה שבה הם נמצאים. לדוגמה, ליפידים יש חלק הידרופובי, כלומר, הם דוחים מים, וזו הסיבה שהם נוטים להתארגן בנוכחותו בצורה כזו שהקצוות ההידרופיליים (הנמשכים על ידי מים) נשארים במגע עם הסביבה וההידרופוביים נשארים בטוחים. סוגים אלה של פונקציות הם בסיסיים להבנת התפקוד הביוכימי של אורגניזמים חַי.

על פי האופי הכימי שלהן, ניתן לסווג את הביו-מולקולות לאורגניות ולא-אורגניות.

ביומולקולות אנאורגניות

ביומולקולות אנאורגניות אינן מבוססות על פחמן.

ביומולקולות אנאורגניות הן כל אלו שאינן מבוססות על פחמן, למעט חלקן כגון CO2 (g) ו-CO. אלה יכולים להיות חלק גם מיצורים חיים וגם מחפצים דוממים, אבל הם עדיין הכרחיים עבור קִיוּם של ה חַיִים. סוגים אלו של ביומולקולות אינן יוצרות שרשראות מונומר כמו במקרה של אלו אורגניות, כלומר אינן יוצרות פולימרים, ויכול להיות מורכב משונים יסודות כימיים.

כמה דוגמאות לביומולקולות אנאורגניות הן מים, שנקבעו גזים כמו חמצן (O2) או מימן (H2), NH3 ו-NaCl.

ביומולקולות אורגניות

ביומולקולות אורגניות הן תוצר של תגובות כימיות של הגוף עצמו.

ביומולקולות אורגניות מבוססות על הכימיה של פחמן. ביומולקולות אלו הן תוצר של תגובה כימית של הגוף או של חילוף חומרים של יצורים חיים. הם מורכבים בעיקר מפחמן (C), מימן (H) וחמצן (O). הם יכולים גם לכלול כחלק מהמבנה שלהם אלמנטים מתכתיים כגון ברזל (Fe), קובלט (Co) או ניקל (Ni), ובמקרה כזה הם ייקראו יסודות קורט. כל חלבון, חומצת אמינו, שומנים, פחמימה, חומצת גרעין או ויטמין הם דוגמה טובה לסוג זה של ביומולקולות.

פונקציות של ביומולקולות

תורשה ביצורים חיים אפשרית הודות לקיומו של DNA.

לביומולקולות יכולות להיות פונקציות שונות, כגון:

• פונקציות מבניות. חלבונים ושומנים משמשים כחומר התמיכה של תאים, שמירה על מבנה הממברנות והרקמות. ליפידים מהווים גם את מאגר האנרגיה ב- בעלי חיים וה צמחים.
• פונקציות תחבורה. חלק מהביו-מולקולות משמשות לגיוס חומרים מזינים וחומרים אחרים בכל הגוף, בתוך ומחוץ לתאים, ונקשרים אליהם באמצעות קישורים ספציפי שניתן לאחר מכן להישבר. דוגמה לסוג זה של ביומולקולה היא מים.
• פונקציות קטליזה. ה אנזימים הם ביו-מולקולות המסוגלות לזרז (להאיץ) את המהירות של תגובות כימיות מסוימות מבלי להיות חלק מהתגובה, לכן, הן לא מגיב ולא מוצר. סוגים אלו של ביומולקולות מווסתים קבוצה גדולה של תהליכים כימיים וביולוגיים המתרחשים בגוף האדם, בבעלי חיים ובצמחים. ישנם גם מעכבים, שהם מולקולות שמאטות תגובות כימיות מסוימות ולכן מתערבות גם בוויסות של תהליכים כימיים וביולוגיים. דוגמאות לאנזימים הן עמילאז שמיוצר בפה ומאפשר פירוק מולקולות עמילן ופפסין שמיוצר בקיבה ומאפשר פירוק חלבונים לחומצות אמינו.
• פונקציות אנרגיה. ה תְזוּנָה של אורגניזמים חיים יכול להיות אוטוטרופי, כאשר הם מסוגלים לסנתז את התרכובות הבסיסיות לחילוף החומרים שלהם על חשבון מולקולות אנאורגניות (ללא תלות ביצור חי אחר), או הטרוטרופי, כאשר הם מקבלים את חומר אורגני הכרחי לחילוף החומרים שלו מחומרים אורגניים המסונתזים על ידי אורגניזמים אוטוטרופיים או הטרוטרופיים אחרים (תלוי ביצור חי אחר). בשני המקרים, האנרגיה הדרושה לקיום חיים באורגניזמים חיים מתקבלת באמצעות תהליך הנקרא חמצון, המורכב מפירוק גלוקוז לצורות פשוטות יותר לאנרגיה. ליפידים הם גם מקור חיוני לאנרגיה.
• פונקציות גנטיות. ה DNA (חומצה deoxyribonucleic) היא חומצת גרעין המכילה את כל המידע הגנטי הדרוש להתפתחות ולתפקוד של כל היצורים החיים. בנוסף, הוא אחראי על העברת מידע תורשתי. מצד שני, ה RNA (ribonucleic) היא חומצה ribonucleic המעורבת בסינתזה של חלבונים הנחוצים להתפתחות ותפקוד של תאים. DNA ו-RNA אינם פועלים לבד, DNA משתמש ב-RNA כדי להעביר מידע גנטי במהלך סינתזת חלבון. שתי הביומולקולות הללו מהוות את הבסיס של הגנום (כל החומר הגנטי שאורגניזם מסוים מכיל), ולכן הן קובעות מהו מין או פרט ספציפי.

חשיבות הביומולקולות

ביומולקולות חיוניות ללידה, להתפתחות ולתפקוד של כל התאים המרכיבים אורגניזמים חיים. הם ממלאים תפקידים חיוניים של תמיכה, ויסות תהליכים והובלה של חומרים בכל אחד מהתאים המרכיבים את הרקמות, האיברים ומערכות האיברים.

היעדר ביו-מולקולה מסוימת באורגניזם חי עלול לגרום לחוסרים וחוסר איזון בתפקודו, לגרום להידרדרות שלו או מוות.

ביו-אלמנטים וביו-מולקולות

אלמנטים ביולוגיים נקראים היסודות הכימיים שמהם מורכבות הביו-מולקולות, ולכן הם היסודות הקיימים ביצורים חיים.

ביו-אלמנטים יכולים להיות מסווגים כ:

• ביולוגים ראשוניים. הם מהווים 99% מהחומר החי של כל היצורים החיים המוכרים. הם: פחמן (C), חמצן (O), מימן (H), חנקן (N), גופרית (S) וזרחן (P).
• ביולוגים משניים. הם אלו שלמרות שהם חיוניים לחיים ולביצוע תקין של הגוף, נדרשים בכמויות מתונות ולמטרות ספציפיות. הם: נתרן (Na), סידן (Ca), מגנזיום (Mg), אשלגן (K), כלור (Cl) ופלואור (F).

בנוסף, ישנם יסודות קורט הנחוצים לחיים, אך בכמות נמוכה מאוד (0.1% מהביו-אלמנטים בגוף). כמה דוגמאות הן: ברזל (Fe), יוד (I), כרום (Cr), נְחוֹשֶׁת (Cu), אבץ (Zn) ובורון (B).