有機生体分子は、すべての生き物に存在し、炭素原子に基づいた構造を特徴とします。それらを無機分子と比較すると、有機分子はその構造の点ではるかに複雑です。さらに、それらははるかに多様です。
それらは、タンパク質、炭水化物、脂質、および核酸に分類されます。その機能は非常に多様です。タンパク質は、構造的、機能的、および触媒的要素として関与します。炭水化物は、構造的機能も備えており、有機物の主要なエネルギー源です。
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脂質は、生体膜やホルモンなどの他の物質の重要な構成要素です。それらはエネルギー貯蔵要素としても機能します。最後に、核酸-DNAおよびRNA-には、生物の発達と維持に必要なすべての情報が含まれています。
一般的な特性
有機生体分子の最も重要な特性の1つは、構造を形成する際の汎用性です。存在する可能性のある有機バリアントのこの非常に多様性は、2番目の期間の真ん中に、炭素原子が寄与する特権的な状況によるものです。
炭素原子には、最後のエネルギーレベルに4つの電子があります。その中程度の電気陰性度のおかげで、他の炭素原子と結合を形成し、内部に単結合、二重結合、または三重結合を備えた、異なる形状と長さの鎖を形成することができます。
同様に、炭素原子の平均電気陰性度により、電気陽性（水素）または電気陰性（酸素、窒素、硫黄など）など、炭素とは異なる他の原子と結合を形成できます。
この結合の特性により、リンクされている炭素の数に応じて、一次、二次、三次、または四次の炭素の分類を確立できます。この分類システムは、リンクに含まれる原子価の数とは無関係です。
分類と機能
有機分子は、タンパク質、炭水化物、脂質、核酸という4つの大きなグループに分類されます。以下で詳しく説明します。
-タンパク質
タンパク質は、生物学者によって最もよく定義および特徴付けられた有機分子のグループです。この広範な知識は、主に、3つの有機分子の他の部分と比較して、分離および特徴付けするために存在する本質的な容易さによるものです。
タンパク質は非常に幅広い生物学的役割を果たします。それらは担体、構造、さらには触媒分子としても機能します。この最後のグループは酵素で構成されています。
構成要素：アミノ酸
タンパク質の構成要素はアミノ酸です。自然界では、20種類のアミノ酸が見つかり、それぞれに明確な物理化学的特性があります。
これらの分子は、第一級アミノ基とカルボン酸基を同じ炭素原子上の置換基として持っているため、α-アミノ酸として分類されます。この規則の唯一の例外は、アミノ酸プロリンです。これは、2次アミノ基が存在するため、α-イミノ酸として分類されます。
タンパク質を形成するには、これらの「ビルディングブロック」が重合する必要があり、ペプチド結合を形成することによって重合します。タンパク質鎖の形成には、各ペプチド結合の1つの水分子の除去が含まれます。この結合はCO-NHとして表されます。
タンパク質の一部であることに加えて、いくつかのアミノ酸はエネルギー代謝産物と見なされ、それらの多くは必須の栄養素です。
アミノ酸の性質
各アミノ酸には、その質量とタンパク質の平均的な外観があります。さらに、それぞれにアルファカルボン酸、アルファアミノ、およびサイドグループグループのpK値があります。
カルボン酸グループのpK値は約2.2です。一方、アルファアミノグループは9.4に近いpK値を示します。この特性は、アミノ酸の典型的な構造特性につながります。生理学的pHでは、両方のグループがイオンの形をしています。
分子が反対の極性の帯電したグループを運ぶとき、それらは双性イオンまたは双性イオンと呼ばれます。したがって、アミノ酸は酸または塩基として機能します。
ほとんどのアルファアミノ酸は300℃に近い融点を持っています。それらは、非極性溶媒への溶解度と比較して、極性環境でより容易に溶解します。ほとんどは水にかなり溶けます。
タンパク質の構造
特定のタンパク質の機能を特定するには、その構造、つまり問題のタンパク質を構成する原子間に存在する3次元関係を決定する必要があります。タンパク質については、その構造の4つのレベルの構成が決定されています。
一次構造：タンパク質を構成するアミノ酸配列を指します。側鎖がとる可能性のある構造は除きます。
二次構造：骨格原子の局所的な空間配置によって形成されます。繰り返しになりますが、側鎖の立体配座は考慮されていません。
三次構造：タンパク質全体の三次元構造を指します。三次構造と二次構造の明確な区分を確立することは難しいかもしれませんが、定義された立体配座（らせんの存在、折りたたまれたシート、ねじれなど）を使用して、二次構造のみを指定します。
四次構造：複数のサブユニットから構成されるタンパク質に適用されます。すなわち、２つ以上の個々のポリペプチド鎖による。これらのユニットは、共有結合力またはジスルフィド結合を介して相互作用できます。サブユニットの空間配置は、四次構造を決定します。
-炭水化物
炭水化物、炭水化物、またはサッカリド（ギリシャ語のルーツ、サッカロン、砂糖を意味する）は、地球全体で最も豊富な有機分子のクラスです。
それらは、式（CH 2 O）nの分子であり、nが3より大きいため、その名前は「炭水化物」という名前から推測できます。
炭水化物の機能はさまざまです。主なものの1つは、特に植物における構造タイプです。植物界では、セルロースが主な構造材料であり、体の乾燥重量の80％に相当します。
別の関連機能は、そのエネルギッシュな役割です。デンプンやグリコーゲンなどの多糖類は、栄養貯蔵の重要な供給源です。
分類
炭水化物の基本単位は単糖または単糖です。これらは、直鎖アルデヒドまたはケトンおよび多価アルコールから誘導されます。
それらは、それらのカルボニル基の化学的性質に従って、アルドースとケトースに分類されます。それらはまた、炭素数に基づいて分類されます。
単糖はグループ化してオリゴ糖を形成します。オリゴ糖は、タンパク質や脂質などの他のタイプの有機分子と関連して頻繁に見られます。これらは、同じ単糖で構成されているか（最初のケース）、異なるかによって、ホモ多糖またはヘテロ多糖に分類されます。
また、それらを構成する単糖の性質によっても分類されます。グルコースポリマーはグルカンと呼ばれ、ガラクトースで作られたものはガラクタンと呼ばれます。
グリコシド結合は単糖に見られるヒドロキシル基のいずれかと形成できるため、多糖は直鎖と分岐鎖を形成するという特徴を持っています。
単糖単位の数が多い場合は、多糖について説明します。
-脂質
脂質（ギリシャ語のリポ、脂肪を意味する）は、水に溶けず、クロロホルムなどの無機溶媒に溶ける有機分子です。これらは、脂肪、油、ビタミン、ホルモン、生体膜を構成します。
分類
脂肪酸：それらはかなりの長さの炭化水素によって形成された鎖を持つカルボン酸です。生理学的には、ほとんどの場合それらがエステル化されているため、それらが遊離していることはめったにありません。
動物や植物では、不飽和型（炭素間に二重結合を形成）と多価不飽和型（2つ以上の二重結合を含む）がよく見られます。
トリアシルグリセロール：トリグリセリドまたは中性脂肪とも呼ばれ、動植物に存在する油脂の大部分を占めます。その主な機能は、動物にエネルギーを蓄えることです。これらには、保管用の特殊なセルがあります。
それらは、脂肪酸残基の同一性および位置に従って分類される。一般に、植物油は室温で液体であり、それらの炭素間に二重結合と三重結合を持つ脂肪酸残基が豊富です。
対照的に、動物性脂肪は室温で固体であり、不飽和炭素の数は少ない。
グリセロリン脂質：ホスホグリセリドとも呼ばれ、脂質膜の主成分です。
グリセロリン脂質は、無極性または疎水性の特徴を持つ「尾」と、極性または親水性の「頭」を持っています。これらの構造は、膜を形成するために、尾を内側に向けた二重層にグループ化されます。これらには、一連のタンパク質が埋め込まれています。
スフィンゴ脂質：それらは非常に少量で見られる脂質です。それらは膜の一部でもあり、スフィンゴシン、ジヒドロスフィンゴシンおよびそれらの同族体に由来します。
コレステロール：動物では、流動性などの特性を変化させる、膜の主要な成分です。また、細胞小器官の膜にも存在します。それは性的発達に関連するステロイドホルモンの重要な前駆体です。
-核酸
核酸はDNAであり、存在するさまざまな種類のRNAです。DNAは、すべての遺伝情報の保存を担っており、生物の発達、成長、維持を可能にします。
RNAは、その一部として、DNAにコード化された遺伝情報のタンパク質分子への伝達に関与しています。古典的には、メッセンジャー、トランスファー、リボソームの3種類のRNAが区別されます。ただし、規制機能を持っている小さなRNAがいくつかあります。
ビルディングブロック：ヌクレオチド
核酸の構成要素であるDNAとRNAはヌクレオチドです。化学的には、それらはペントースのリン酸エステルであり、窒素塩基が最初の炭素に結合しています。リボヌクレオチドとデオキシリボヌクレオチドを区別できます。
これらの分子は平らで、芳香族で、複素環式です。リン酸基が存在しない場合、ヌクレオチドはヌクレオシドと改名されます。
核酸のモノマーとしての役割に加えて、これらの分子は生物学的に遍在しており、かなりの数のプロセスに参加しています。
ヌクレオシド三リン酸は、ATPのようなエネルギーに富む製品であり、細胞反応のエネルギー通貨として使用されます。それらは補酵素NAD +、NADP +、FMN、FADおよびコエンザイムAの重要な成分です。最後に、それらは異なる代謝経路の調節要素です。
例
有機分子の例は無数にあります。生化学者によって最も著名で研究されているものを以下で説明します。
ヘモグロビン
血中の赤い色素であるヘモグロビンは、タンパク質の典型的な例の1つです。その広い拡散と容易な分離のおかげで、それは古くから研究されてきたタンパク質でした。
これは、4つのサブユニットで構成されるタンパク質です。そのため、2つのアルファユニットと2つのベータユニットがあり、4量体に分類されます。ヘモグロビンのサブユニットは、筋肉への酸素の取り込みに関与する小さなタンパク質であるミオグロビンに関連しています。
ヘムグループは、ポルフィリンの誘導体です。これはヘモグロビンの特徴であり、シトクロムに見られるのと同じグループです。ヘムグループは、血液の特徴的な赤色の原因であり、各グロビンモノマーが酸素と結合する物理的な領域です。
このタンパク質の主な機能は、呼吸に使用される、ガス交換に関与する器官（肺、鰓、皮膚など）から毛細血管への酸素の輸送です。
セルロース
セルロースは、ベータ1,4型結合によってリンクされたD-グルコースサブユニットで構成される線状ポリマーです。ほとんどの多糖類のように、それらには制限された最大サイズがありません。ただし、平均して約15,000のグルコース残基があります。
それは植物の細胞壁の成分です。セルロースのおかげで、これらは堅く、浸透圧に耐えることができます。同様に、木などの大きな植物では、セルロースがサポートと安定性を提供します。
それは主に野菜に関連していますが、尿酸と呼ばれるいくつかの動物は、その構造にセルロースを持っています。
年間平均10 15 kgのセルロースが合成され、分解されていると推定されています。
生体膜
生体膜は主に脂質とタンパク質という2つの生体分子で構成されています。脂質の空間構造は二重層の形をしており、疎水性の尾が内側を向き、親水性の頭が外側を向いています。
膜は動的なエンティティであり、そのコンポーネントは頻繁な動きを経験します。
参考文献
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