biomolÉculas

SEGUNDO SEMESTRE 2014

BIOMOLÉCULAS.

Las biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos. Los seis elementos químicos o bioelementos más abundantes en los seres vivos son el carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre (C, H, O, N, P, S) representando alrededor del 99 % de la masa de la mayoría de las células, con ellos se crean todo tipos de sustancias o biomoléculas (proteínas, aminoácidos, neurotransmisores). Estos seis elementos son los principales componentes de las biomoléculas debido a que:

1. Permiten la formación de enlaces covalentes entre ellos, compartiendo electrones, debido a su pequeña diferencia de electronegatividad. Estos enlaces son muy estables, la fuerza de enlace es directamente proporcional a las masas de los átomos unidos.

2. Permiten a los átomos de carbono la posibilidad de formar esqueletos tridimensionales –C-C-C- para formar compuestos con número variable de carbonos.

3. Permiten la formación de enlaces múltiples (dobles y triples) entre C y C; C y O; C y N. Así como estructuras lineales, ramificadas, cíclicas, heterocíclicas, etc.

4. Permiten la posibilidad de que con pocos elementos se den una enorme variedad de grupos funcionales (alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos, aminas, etc.) con propiedades químicas y físicas diferentes.

BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS.

Son moléculas que poseen tanto los seres vivos como los cuerpos inertes, aunque son imprescindibles para la vida, como el agua, la molécula inorgánica más abundante, los gases (oxígeno, etc.) y las sales inorgánicas: aniones como fosfato (HPO4−), bicarbonato (HCO3−) y cationes como el amonio (NH4+).

AGUA: El agua (del latín aqua) es una sustancia cuya molécula está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). Es esencial para la supervivencia de todas las formas conocidas de vida. El término agua generalmente se refiere a la sustancia en su estado líquido, aunque la misma puede hallarse en su forma sólida llamada hielo, y en su forma gaseosa denominada vapor. El agua cubre el 71 % de la superficie de la corteza terrestre.2 Se localiza principalmente en los océanos, donde se concentra el 96,5 % del agua total, los glaciares y casquetes polares poseen el 1,74 %, los depósitos subterráneos (acuíferos), los permafrost y los glaciares continentales suponen el 1,72 % y el restante 0,04 % se reparte en orden decreciente entre lagos, humedad del suelo, atmósfera, embalses, ríos y seres vivos.

Josselyne León Guamán. V01.


El cuerpo humano está compuesto de entre un 55 % y un 78 % de agua, dependiendo de sus medidas y complexión.49 Para evitar desórdenes, el cuerpo necesita alrededor de 2,5 litros diarios de agua; la cantidad exacta variará en función del nivel de actividad, la temperatura, la humedad y otros factores. La mayor parte de esta agua se absorbe con la comida o bebidas. No se ha determinado la cantidad exacta de agua que debe tomar un individuo sano, aunque una mayoría de expertos considera que unos 6-7 vasos de agua diarios (aproximadamente dos litros) es el mínimo necesario para mantener una adecuada hidratación.

*El agua es líquida en condiciones normales de presión y temperatura. El color del agua varía según su estado: como líquido, puede parecer incolora en pequeñas cantidades, aunque en el espectrógrafo se prueba que tiene un ligero tono azul verdoso. El hielo también tiende al azul, y en estado gaseoso (vapor de agua) es incolora.

SALES MINERALES: Las sales minerales son moléculas inorgánicas de fácil ionización en presencia de agua y que en los seres vivos aparecen tanto precipitadas, como disueltas, como cristales o unidas a otras biomoléculas.

Las sales minerales disueltas en agua siempre están ionizadas. Estas sales tienen función estructural y funciones de regulación del pH, de la presión osmótica y de reacciones bioquímicas, en las que intervienen iones específicos. Participan en reacciones químicas a niveles electrolíticos.

Las sales minerales se pueden encontrar en los seres vivos de tres formas:

Precipitadas.

Disueltas en forma de iones, asociadas a otras moléculas. Constituyen:

Silicatos: caparazones de algunos organismos (diatomeas), espículas de algunas esponjas y estructura de sostén en algunos vegetales (gramíneas).

Carbonato cálcico: caparazones de algunos protozoos marinos, esqueletos externos de corales, moluscos y artrópodos, así como estructuras duras.

Fosfato de calcio: esqueleto de vertebrados.

En forma precipitada, las sales minerales, forman estructuras duras, que proporcionan estructura o protección al ser que las posee. También actúan con función reguladora. Ejemplo: Otolicositos

Ionizadas.



Las sales disueltas en agua manifiestan cargas positivas o negativas. Los cationes más abundantes en la composición de los seres vivos son Na+, K+, Ca2+, Mg2+, NH4+. Los aniones más representativos en la composición de los seres vivos son Cl−, PO43−, CO32−, HCO3−. Las sales disueltas en agua pueden realizar funciones tales como:

Mantener el grado de salinidad. Amortiguar cambios de pH, mediante el efecto tampón. Controlar la contracción muscular. Producir gradientes electroquímicos. Estabilizar dispersiones coloidales. Intervienen en el equilibrio osmótico.

Asociadas a moléculas.

Dentro de este grupo se encuentran las fosfoproteínas, los fosfolípidos y fosfoglicéridos

Los iones de las sales pueden asociarse a moléculas, realizando funciones que tanto el ion como la molécula no realizarían por separado.

De tal manera que las sales minerales están asociadas a las moléculas orgánicas y suborganicas. Son estructuras muy duras. Ejemplos: la concha, la hemoglobina debe transportar oxígeno pero debe unirse al hierro para llevar al oxígeno.

BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS.

Son sintetizadas principalmente por los seres vivos y tienen una estructura con base en carbono. Están constituidas, principalmente, por los elementos químicos carbono, hidrógeno y oxígeno, y con frecuencia también están presentes nitrógeno, fósforo y azufre; a veces se incorporan otros elementos pero en mucha menor proporción.

Las biomoléculas orgánicas pueden agruparse en cinco grandes tipos:

Glúcidos o Carbohidratos o Hidratos de Carbono o Azúcares.

Los glúcidos (impropiamente llamados hidratos de carbono o carbohidratos) son la fuente de energía primaria que utilizan los seres vivos para realizar sus funciones vitales; la glucosa está al principio de una de las rutas metabólicas productoras de energía más antigua, la glucólisis, usada en todos los niveles evolutivos, desde las bacterias a los vertebrados. Muchos organismos, especialmente los



vegetales (algas, plantas) almacenan sus reservas en forma de almidón, en cambio los animales forman el glucógeno, entre ellos se diferencia por la cantidad y el número de ramificaciones de la glucosa. Algunos glúcidos forman importantes estructuras esqueléticas, como la celulosa, constituyente de la pared celular vegetal, o la quitina, que forma la cutícula de los artrópodos.

Monosacáridos: Los glúcidos más simples, los monosacáridos, están formados por una sola molécula; no pueden ser hidrolizados a glúcidos más pequeños. La fórmula química general de un monosacárido no modificado es (CH2O)n, donde n es cualquier número igual o mayor a tres, su límite es de 7 carbonos. Los monosacáridos poseen siempre un grupo carbonilo en uno de sus átomos de carbono y grupos hidroxilo en el resto, por lo que pueden considerarse polialcoholes.

Los monosacáridos se clasifican de acuerdo a tres características diferentes: Los monosacáridos más pequeños son los que poseen tres átomos de carbono, y son llamados triosas; aquellos con cuatro son llamados tetrosas (treosa), lo que poseen cinco son llamados pentosas (ribosa), seis son llamados hexosas (glucosa) y así sucesivamente.

Disacáridos: Los disacáridos son glúcidos formados por dos moléculas de monosacáridos y, por tanto, al hidrolizarse producen dos monosacáridos libres.

Sacarosa. Es el disacárido más abundante y la principal forma en la cual los glúcidos son transportados en las plantas. Está compuesto de una molécula de glucosa y una molécula de fructosa. El nombre sistemático de la sacarosa, O-α-D-glucopiranosil-(1→2)- β-D-fructofuranósido.

Lactosa. Es el azúcar de la leche. Es un disacárido compuesto por una molécula de galactosa y una molécula de glucosa; está presente de modo natural solo en la leche. El nombre sistemático para la lactosa es O-β-D-galactopiranosil-(1→4)-D-glucopiranosa.

Maltosa. Es un disacárido formado por dos glucosas con enlace α-1,4; se obtiene de la hidrólisis del almidón.

Celobiosa. Es un disacárido formado dos glucosa con enlace β-1,4; se obtiene de la hidrólisis de la celulosa.

Isomaltosa. Edulcorante.

Polisacáridos: Los polisacáridos son cadenas, ramificadas o no, de más de diez monosacáridos, resultan de la condensación de muchas moléculas de monosacáridos con la pérdida de varias moléculas de agua. Su fórmula empírica es: (C6 H10 O5)n. Los polisacáridos representan una clase importante de polímeros biológicos y su función en los organismos vivos está relacionada usualmente con estructura o almacenamiento.



El almidón es la manera en que las plantas almacenan monosacáridos; es una mezcla de dos polímeros de glucosa, la amilosa y la amilopectina (ramificada).

Los animales usan el glucógeno en vez de almidón el cual es estructuralmente similar pero más densamente ramificado. Las propiedades del glucógeno le permiten ser metabolizado más rápidamente, lo cual se ajusta a la vida activa de los animales con locomoción.

La celulosa y la quitina son ejemplos de polisacáridos estructurales. La celulosa forma la pared celular de plantas y otros organismos y es la molécula orgánica más abundante de la Tierra. La quitina tiene una estructura similar a la celulosa, pero tiene nitrógeno en sus ramas incrementando así su fuerza; se encuentra en el exoesqueleto de los artrópodos y en las paredes celulares de muchos hongos.

Otros polisacáridos incluyen la calosa, la laminarina, la maltodextrina, el xilano y la galactomanosa.

Lípidos o Grasas.

Los lípidos saponificables cumplen dos funciones primordiales para las células; por una parte, los fosfolípidos forman el esqueleto de las membranas celulares (bicapa lipídica); por otra, los triglicéridos son el principal almacén de energía de los animales. Los lípidos insaponificables, como los isoprenoides y los esteroides, desempeñan funciones reguladoras (colesterol, hormonas sexuales, prostaglandinas).

Ácidos Grasos: Son ácidos grasos que se unen para formar moléculas de grasa, con cada cadena alifática formada por un grupo carboxilo en su extremo. Se clasifican en:

Saturadas: Se encuentran en el reino animal, por ejemplo: cebo, manteca de cerdo, pero también el aceite de coco o de cacao; se encuentran sólidos en el medio ambiente, son malos porque causan enfermedades cardiovasculares como la arterosclerosis. Los ácidos grasos saturados son ácidos grasos no enoicos, que se encuentran presentes en los lípidos, raramente libres, y casi siempre esterificando al glicerol (eventualmente a otros alcoholes). Son generalmente de cadena lineal y tienen un número par de átomos de carbono.

Insaturadas: Se derivan del reino vegetal, se encuentran líquidos, por ejemplo: el aceite de girasol, oliva porque tienen aceites esenciales y se pueden encontrar en los pescados y mariscos, como: oleico, lindeico, araquidónico. Los ácidos grasos insaturados se caracterizan por poseer dobles enlaces en su configuración molecular. Éstas son fácilmente identificables, ya que estos dobles enlaces hacen que su punto de



fusión sea menor que en el resto. Se presentan ante nosotros como líquidos, como aquellos que llamamos aceites. Este tipo de alimentos disminuyen el colesterol en sangre y también son llamados ácidos grasos esenciales. Los animales no son capaces de sintetizarlos, pero los necesitan para desarrollar ciertas funciones fisiológicas, por lo que deben aportarlos en la dieta.

Proteínas.

Las proteínas (del francés protéine, y este del griego πρωτεῖος [proteios], ‘prominente’, ‘de primera calidad’)1 o prótidos2 son moléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos.

Hierben a altas temperaturas, saponificación. Vana a estar formando los tejidos, músculos, uñas, piel, son la base de la genética (ADN)

Por sus propiedades físico-químicas, las proteínas se pueden clasificar en proteínas simples (holoproteidos), formadas solo por aminoácidos o sus derivados; proteínas conjugadas (heteroproteidos), formadas por aminoácidos acompañados de sustancias diversas, y proteínas derivadas, sustancias formadas por desnaturalización y desdoblamiento de las anteriores.

Holoproteínas.

Una holoproteína o proteína simple es una proteína que sólo tiene aminoácidos en su composición, en contraposición a una heteroproteína o proteína conjugada.


PROTAMINAS: Son proteínas básicas que se asocian al ADN.

HISTONAS: Constituyen los cromosomas, son de peso molecular algo mayor.

PROTAMINAS: Insolubles en agua, se encuentran en vegetales y son ricas en prolina.

GLUTEÍNAS: Insolubles en agua, pero solubles en ácidos y bases diluidas.

ALBÚMINAS: Presente en todos los aminoácidos, sirven de transporte de sustancia y desempeñan funciones nutritivas.

GLOBULINAS: Son solubles en soluciones salinas y ácidas y actúan como anticuerpos.

GLOBULARES.


Heteroproteínas.

Las proteínas conjugadas o heteroproteínas son moléculas que presentan una parte proteica y parte no proteica menor llamada grupo prostético. Esto las diferencia de las proteínas simples u holoproteínas. Todas son globulares, y se clasifican en función del grupo prostético. Función enzimática, hormonal, reguladora, defensiva y de transporte.


GLUCÓGENO: Proteína más abundante en los mamíferos, se encuentra en el tejido conjuntivo cartilaginoso y el hueso, su función es estructurar.

KERATINA: Tiene función estructural, son aceites, se forma en los pelos, en los pulmones, en los cuernos.

MIOSINA Y ACTINA: En los músculos, intervienen en la contracción y movilización.

ELASTINA: Tejido conjuntivo fortalece.

FIBRINAS: Desempeña un importante papel en la coagulación de la sangre, interviene en la resistencia mecánica.

FILAMENTOS.

GLUCOPROTEÍNAS: Su grupo estático es un lúcido, desempeñan funciones enzimáticas, hormonales, de coagulación, etc.

NUCLEOPROTEÍNAS: Son proteínas de cuyo grupo es un ácido nucleico, la histona, protaminas.

FOSFOLÍPIDOS: Su grupo prostético es el ácido fosfórico. En la leche, la cafeína, yema de huevo.

LIPOPROTEÍNAS: Es un lípido, es un ácido graso.

HETEROPROTEÍNAS.

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