無機生体分子は、生物中に存在する分子構成の大規模なグループです。定義により、無機分子の基本構造は、炭素骨格または結合炭素原子で構成されていません。
ただし、これは、無機化合物がこの大きなカテゴリに含まれるために炭素を完全に欠く必要があることを意味するのではなく、炭素が分子内の主要かつ最も豊富な原子であってはならないことを意味します。生物の一部である無機化合物は、主に水と一連の固体または溶液鉱物です。
出典：I、Splette
水-生物の中で最も豊富な無機生体分子-には、高沸点、高誘電率、温度やpHの変化を緩衝する能力など、生命にとって不可欠な要素となる一連の特性があります。その他。
一方、イオンとガスは、神経インパルス、血液凝固、浸透圧調節など、有機物内の非常に特定の機能に制限されています。さらに、それらは特定の酵素の重要な補因子です。
特徴
生体に見られる無機分子の際立った特徴は、炭素-水素結合がないことです。
これらの生体分子は比較的小さく、水、ガス、および積極的に代謝に関与する多くの陰イオンと陽イオンが含まれます。
分類と機能
生物に最も関連する無機分子は、間違いなく水です。これに加えて、他の無機成分が存在し、ガス、陰イオン、陽イオンに分類されます。
ガスの中には、酸素、二酸化炭素、窒素があります。陰イオンには、特に塩化物、リン酸塩、炭酸塩があります。カチオンには、ナトリウム、カリウム、アンモニウム、カルシウム、マグネシウム、その他の陽イオンがあります。
以下では、これらの各グループについて、その最も優れた特徴と生物内での機能について説明します。
-水
水は生物の中で最も豊富な無機成分です。生命が水環境で発達することは広く知られています。水域に住んでいない生物もいますが、これらの個体の内部環境はほとんど水分を含んでいます。生物は60％から90％の水で構成されています。
同じ生物内の水の組成は、研究する細胞の種類によって異なります。たとえば、骨の細胞は平均して20％の水分を含んでいますが、脳細胞は85％に容易に達することができます。
個人の代謝を構成する生化学反応の大部分が水性環境で行われるため、水は非常に重要です。
たとえば、光合成は、光エネルギーの作用による水の成分の分解から始まります。細胞呼吸は、エネルギー抽出のためにグルコース分子を切断することによって水の生産をもたらします。
他のあまり知られていない代謝経路も水の生成を伴います。アミノ酸の合成は水によって行われます。
水の性質
水には、地球上でかけがえのない要素となる一連の特性があり、人生のすばらしい出来事を可能にします。これらのプロパティには、次のものがあります。
溶媒としての水：構造的に、水は1つの酸素原子にリンクされた2つの水素原子で構成され、極性共有結合を通じて電子を共有します。したがって、この分子には1つの正と1つの負の荷電末端があります。
この構造のおかげで、物質は極性と呼ばれます。このようにして、正の部分は分子の負の部分を溶解するように引き付け、逆も同様であるため、水は同じ極性傾向を持つ物質を溶解できます。水が溶ける分子は親水性と呼ばれます。
化学には、「同じものは同じものを溶かす」というルールがあることを忘れないでください。これは、極性物質が極性を持つ他の物質にのみ溶解することを意味します。
たとえば、炭水化物や塩化物などのイオン性化合物、アミノ酸、ガス、およびヒドロキシル基を持つ他の化合物は、水に簡単に溶解します。
誘電率：重要な液体の高誘電率は、その中に無機塩を溶解させる一因にもなります。誘電率は、反対の符号の2つの電荷が真空に関して分離される要因です。
水の比熱：温度の激しい変化を減衰させることは、生命の発達に不可欠な特性です。水の比熱が高いため、温度変化が安定し、生活に適した環境が生まれます。
比熱が高いということは、セルがかなりの量の熱を受け取ることができ、セルの温度が大幅に上昇しないことを意味します。
凝集力：凝集力は、温度の急激な変化を防ぐ別の特性です。水分子の反対の電荷のおかげで、それらは互いに引き付け合い、いわゆる凝集を作り出します。
凝集力により、生体の温度があまり上昇しなくなります。熱エネルギーは、個々の分子を加速するのではなく、分子間の水素結合を破壊します。
PH制御：温度を調整して一定に保つことに加えて、水はpHで同じことを行うことができます。起こるために特定のpHを必要とする特定の代謝反応があります。同様に、酵素も最大の効率で機能するために特定のpHを必要とします。
pHの調整は、水素イオン（H +）とともに使用されるヒドロキシル基（-OH）のおかげで行われます。前者はアルカリ性媒体の形成に関係しているが、後者は酸性媒体の形成に寄与している。
沸点：水の沸点は100℃です。この性質により、0°Cから100°Cまでの広い温度範囲で水を液体状態で存在させることができます。
高沸点は、水の分子ごとに4つの水素結合を形成する能力によって説明されます。この特性は、NH 3、HF、H 2 S などの他の水素化物と比較すると、高い融点と蒸発熱も説明します。
これはいくつかの極限生物の存在を可能にします。たとえば、0°C近くで発生し、好冷菌と呼ばれる生物があります。同じように、好熱性のものは約70または80°Cで発達します
密度の変化：水の温度は、周囲の温度が変化すると非常に特殊な方法で変化します。氷は開いた結晶格子を示しますが、液体状態の水とは対照的に、よりランダムで、タイトで密度の高い分子組織を示します。
この特性により、氷が水に浮くようになり、長期的な断熱材として機能し、大きな海洋塊の安定を可能にします。
そうでなければ、氷は海の深部に沈み、私たちが知っているように、生命は非常にありそうもない出来事であり、どのようにして大量の氷の中で生命が生じるのでしょうか？
水の生態学的役割
水の話題で締めくくるには、生命にかかわる液体は生物の中で適切な役割を果たすだけでなく、生きている環境も形作るということを言及する必要があります。
海は地球上で最大の水の貯水池であり、気温の影響を受けて蒸発過程を促進します。大量の水が水の蒸発と沈殿の一定のサイクルにあり、水循環と呼ばれるものを作り出します。
-ガス
生物系における水の広範な機能を比較すると、残りの無機分子の役割は非常に特定の役割のみに制限されます。
一般に、ガスは水性希釈液で細胞を通過します。化学反応の基質として使われることもあれば、代謝経路の老廃物になることもあります。最も適切なのは、酸素、二酸化炭素、窒素です。
酸素は、好気性呼吸生物の輸送チェーンにおける最終的な電子受容体です。また、二酸化炭素は動物の廃棄物であり、植物（光合成プロセスの場合）の基質です。
-イオン
ガスのように、生物におけるイオンの役割は非常に特定のイベントに制限されているように見えますが、個人の適切な機能に不可欠です。それらは、それらの電荷に応じて、陰イオン、負電荷を持つイオン、陽イオン、正電荷を持つイオンに分類されます。
これらのいくつかは、酵素の金属成分など、ごく少量でのみ必要です。他のものは、とりわけ、塩化ナトリウム、カリウム、マグネシウム、鉄、ヨウ素など、より高い量で必要とされます。
人体は、尿、糞便、汗を通してこれらのミネラルを絶えず失っています。これらの成分は、主に果物、野菜、肉などの食品を通じてシステムに再入力する必要があります。
イオン機能
補因子：イオンは化学反応の補因子として機能します。塩素イオンはアミラーゼによるデンプンの加水分解に参加します。カリウムとマグネシウムは、代謝に非常に重要な酵素の機能に不可欠なイオンです。
浸透圧の維持：非常に重要なもう1つの機能は、生物学的プロセスの発達に最適な浸透圧条件の維持です。
溶解した代謝産物の量は、このシステムが失敗した場合、細胞が爆発したり、かなりの量の水を失ったりする可能性があるため、例外的な方法で調整する必要があります。
人間では、例えば、ナトリウムと塩素は浸透圧バランスの維持に貢献する重要な要素です。これらの同じイオンはまた、酸-塩基のバランスを促進します。
膜電位：動物では、イオンは興奮性細胞の膜での膜電位の生成に積極的に参加します。
膜の電気的特性は、ニューロンが情報を伝達する能力などの重要なイベントに影響を与えます。
これらの場合、膜は電気コンデンサーと同様に機能し、膜の両側の陽イオンと陰イオン間の静電相互作用により電荷が蓄積および保存されます。
膜の両側の溶液中のイオンの非対称分布は、存在するイオンに対する膜の透過性に応じて、電位に変換されます。ポテンシャルの大きさは、ネルンストまたはゴールドマンの方程式に従って計算できます。
構造：一部のイオンは構造機能を実行します。例えば、ヒドロキシアパタイトは骨の結晶微細構造を調整します。一方、カルシウムとリンは、骨と歯の形成に必要な元素です。
その他の機能：最後に、イオンは血液凝固（カルシウムイオンによる）、視覚、筋肉の収縮などの不均一な機能に参加します。
有機生体分子と無機生体分子の違い
生物の組成の約99％には、水素、酸素、炭素、窒素の4つの原子しか含まれていません。これらの原子は、ピースまたはブロックとして機能し、さまざまな3次元構成に配置でき、生命を可能にする分子を形成します。
無機化合物は小さく、単純で、それほど多様ではない傾向がありますが、有機化合物はより顕著で多様である傾向があります。
これに加えて、炭素骨格に加えて、有機生体分子は化学特性を決定する官能基を持っているため、有機生体分子の複雑さが増します。
しかし、どちらも生物の最適な発達には等しく必要です。
日常生活における有機および無機という用語の使用
両方のタイプの生体分子の違いについて説明したので、これらの用語を日常生活のあいまいで不正確な方法で使用していることを明確にする必要があります。
果物や野菜を「有機」として指定した場合、これは今日非常に人気がありますが、それは残りの製品が「無機」であることを意味するものではありません。これらの食用元素の構造は炭素骨格であるため、有機物の定義は冗長であると見なされます。
実際、有機という用語は、有機体がこれらの化合物を合成する能力に由来しています。
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