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Biomoleculas guía

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Biomoleculas guía

  1. 1. COMPOSICIÓN QUIMICA DE LOS SERES VIVOSA primera vista parece difícil aceptar que los seres vivos sean simples sistemas químicos. Por suincreíble variedad de formas, por su comportamiento aparentemente determinado y por sucapacidad para crecer y reproducirse no parecen formar parte del mundo de los sólidos, loslíquidos o los gases descritos por la química. En realidad, hasta el siglo XIX se aceptaba que losanimales tenían una fuerza vital que era responsable de sus características.Hoy sabemos que en los organismos vivos todo obedece a las leyes de la química y de la física. Sinembargo, la química de la vida es de un tipo especial. En primer lugar, se basa casi por completoen los compuestos de carbono. En segundo lugar, depende casi exclusivamente de reaccionesquímicas en medios acuosos y en el rango de temperaturas relativamente estrecho que existe enla Tierra. En tercer lugar, es enormemente compleja, incluso la química de la célula más simple esmucho más complicada que cualquier sistema químico conocido. En cuarto lugar, está dominada ycoordinada por enormes moléculas poliméricas cuyas propiedades únicas permiten que las célulasy los organismos crezcan y se reproduzcan y realicen todas las funciones características de la vida.Por último, tiene una regulación estricta: las células despliegan una variedad de mecanismos paragarantizar que todas sus reacciones químicas se lleven a efecto en el lugar y tiempo adecuado.En esencia, la química de los organismos vivos es la química de los compuestos que contienencarbono o sea, los compuestos orgánicos. El carbono es singularmente adecuado para este papelcentral, por el hecho de que es el átomo más liviano capaz de formar múltiples enlaces covalentes.A raíz de esta capacidad, el carbono puede combinarse con otros átomos de carbono y con átomosdistintos para formar una gran variedad de cadenas fuertes y estables y de compuestos con formade anillo. Las moléculas orgánicas derivan sus configuraciones tridimensionales primordialmentede sus esqueletos de carbono.Todas las células están gobernadas por los mismos principios físicos y químicos de la materiainerte. Si bien dentro de las células encontramos moléculas que usualmente no existen en lamateria inanimada, en la composición química de los seres vivos encontramos desde sencillosiones inorgánicos, hasta complejas macromoléculas orgánicas siendo todos igualmenteimportantes para constituir, mantener y perpetuar el estado vivo.AGUALa química de la vida ocurre en el agua. De hecho, las células contienen entre un 70 a un 90 % deagua, y todas las reacciones que ocurren en el citoplasma de una célula tiene lugar en un medioacuoso. El agua es el solvente biológico ideal. Sin embargo el agua no solo es el medio en el quese desarrollan las reacciones químicas sino que también en muchos casos participa activamente de
  2. 2. ellas ya sea como reactivo o producto de una reacción. Por todo esto no resulta sorprendente quelas propiedades del agua sean un factor clave para comprender la bioquímica.La estructura de la molécula de agua está dada por dos átomos de hidrógeno y un átomo deoxígeno que se mantienen unidos por enlaces covalentes. Es una molécula polar y, enconsecuencia, forma enlaces -llamados puentes de hidrógeno con otras moléculas. Aunque losenlaces individuales son débiles -se rompen y se vuelven a formar continuamente- la fuerza totalde los enlaces que mantienen a las moléculas juntas es muy grande.SALES MINERALESSon constituyentes de la célula y se encuentran en pequeñas cantidades. Existen en 2 formas, endisolución o formando estructuras.Como iones regulan el balance iónico celular afectando la permeabilidad, irritabilidad, lacontractibilidad y la viscosidad celular.Las sales minerales estructurales son poco o nada solubles y forman parte de los huesos de losvertebrados, conchas de moluscos y algunas algas calcáreas. En el caso de las plantas tienenfunción nutritiva.BIOMOLÉCULASExisten cuatro grandes grupos de biomoléculas:  Carbohidratos  Lípidos  Proteínas  Ácidos Nucleicos
  3. 3. CarbohidratosLos carbohidratos son las moléculas fundamentales de almacenamiento de energía en la mayoríade los seres vivos y forman parte de diversas estructuras de las células vivas. Los carbohidratos -oglúcidos- pueden ser moléculas pequeñas, (monosacáridos), o moléculas más grandes y complejas.Hay tres tipos principales de carbohidratos, clasificados de acuerdo con el número de moléculasde monosacárido que contienen. Los monosacáridos como la ribosa, la glucosa y la fructosa, contienen sólo una molécula de monosacárido. Los disacáridos consisten en dos moléculas de monosacárido unidas covalentemente. Ejemplos familiares son la sacarosa (azúcar de caña), la maltosa (azúcar de malta) y la lactosa (azúcar de la leche). Los oligosacáridos contienen entre 2 a 10 moléculas de monosacárido. Los polisacáridos como la celulosa y el almidón, contienen muchas moléculas de monosacárido unidas entre sí.A diferencia de muchas plantas, como la papa, los animales sólo tienen una capacidad limitadapara almacenar carbohidratos. En los vertebrados, cuando los azúcares que se ingierensobrepasan las posibilidades de utilización o de transformación en glucógeno, se convierten engrasas. De modo inverso, cuando los requisitos energéticos del cuerpo no son satisfechos por laingestión inmediata de comida, el glucógeno y la grasa son degradados para llenar estosrequerimientos.Los carbohidratos están distribuidos ampliamente en vegetales y animales, en los cuales tienenfunciones estructurales y metabólicas. Los animales tienen la capacidad de sintetizar algunoscarbohidratos a partir de las grasas y proteínas, pero el mayor volumen es de origen vegetal. En losvegetales, la glucosa se obtiene de la fotosíntesis, se almacena como almidón y se convierte encelulosa de función estructural para los vegetales.
  4. 4. Los carbohidratos son constituyentes importantes de la alimentación animal y de los tejidosanimales. La glucosa es el carbohidrato más importante en la bioquímica de los mamíferos, debidoa que la gran mayoría de los carbohidratos de los alimentos se convierte en glucosa para suposterior metabolismo.LípidosLos lípidos son un grupo general de sustancias orgánicas insolubles en solventes polares como elagua, pero que se disuelven fácilmente en solventes orgánicos no polares, tales como elcloroformo, el éter y el benceno. Típicamente, son moléculas de almacenamiento de energía,usualmente en forma de grasa o aceite, y cumplen funciones estructurales, como en el caso de losfosfolípidos, glucolípidos y ceras.Las grasas almacenan seis veces más energía por gramo que el glucógeno, y éste esindudablemente el motivo por el cual, en el curso de la evolución, llegaron a desempeñar un papelfundamental en el almacenamiento de energía. Son componentes importantes en la dieta no solopor su gran valor energético, sino también por su contenido en vitaminas liposolubles y ácidosgrasos esenciales.Importancia biomédica de los lípidos.La grasa se almacena como tejido adiposo y sirve como aislante térmico. Una característica de losmamíferos es una capa de grasa que se encuentra debajo de la piel y que está particularmentebien desarrollada en los mamíferos marinos.
  5. 5. Grandes masas de tejido graso rodean a algunos órganos como, por ejemplo, a los riñones de losmamíferos, y sirven para protegerlos de una conmoción física. Por razones que no se comprenden,estos depósitos de grasa permanecen intactos, aun en épocas de inanición.Las ceras también son una forma de lípido. Son producidas, por ejemplo, por las abejas paraconstruir sus panales. También forman cubiertas protectoras, lubricantes e impermeabilizantessobre la piel, el pelaje y las plumas y sobre los exoesqueletos de algunos animales. En las plantasterrestres se encuentran sobre las hojas y frutos. Las ceras protegen las superficies donde sedepositan de la pérdida de agua y aíslan del frío a los tejidos internos.La combinación de grasa y proteínas origina las lipoproteínas que son importantes constituyentesde las membranas celulares.Proteínas.Los veinte aminoácidos diferentes que forman parte de las proteínas varían de acuerdo con laspropiedades de sus grupos laterales (R). Cada aminoácido contiene un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH) unidos a un átomo de carbono central. Un átomo de hidrógeno y el grupo lateral están también unidos al mismo átomo de carbono. Esta estructura básica es idéntica en todos los aminoácidos.Las plantas son capaces de elaborar todos los aminoácidos a partir de sustancias simples. Encambio, el hombre sólo puede elaborar algunos de ellos, los demás llamados aminoácidosesenciales, los obtiene de las plantas en forma de alimento.Los aminoácidos se enlazan entre sí, cuando el grupo amino de un aminoácido se une al grupocarboxilo de otro formando un dipéptido. El enlace que se forma es de tipo covalente y se llamaenlace peptídico. La unión de varios dipéptidos forma un polipéptido, que es una cadena quecontiene entre 6 y 50 aminoácidos. Si la cadena tiene más de 50 (por lo general cientos o miles),recibe el nombre de proteína.
  6. 6. Importancia biomédica de los péptidos.Los péptidos son de gran interés biomédico, muchas hormonas importantes son péptidos ypueden emplearse para corregir estados de deficiencia (insulina).Algunos péptidos actúan sobre el sistema nervioso como neurotransmisor o neuromodulador.Ciertos antibióticos son péptidos así como algunos antitumorales.El aspartame, que es un dipéptido, sirve como edulcorante.La síntesis química ha facilitado la fabricación de importantes hormonas peptídica, muchas de lascuales existen en el organismo en concentraciones mínimas, por tanto, son difíciles de aislar encantidades suficientes para la terapéutica.Asimismo, se sintetizan péptidos disponibles en la naturaleza en cantidades pequeñas, parautilizarlos como vacunas (proteínas virales)Importancia biomédica de las proteínas.En el organismo existen miles de proteínas cuyas funciones son muy numerosas. Sirven detransportadores de vitaminas, oxígeno y dióxido de carbono. Tienen funciones estructurales,cinéticas, catalíticas y de regulación.Ácidos Nucleicos.Todos los sistemas vivos y las células transmiten mensajes específicos de una generación a otracon gran fidelidad. A principios del siglo XX, se descubrió que la información de la herencia radicaen dos moléculas, los ácidos nucleicos llamados ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácidoribonucleico). El ADN se encuentra en los genes que, a su vez, son segmentos de cromosomas. Lafunción del ácido desoxirribonucleico, además de ser el material de la herencia, es controlar todaslas actividades celulares. Está formado por tres subunidades: un grupo fosfato, un monosacárido de cinco carbonos y una base nitrogenada; esta última tiene las propiedades de una base y, además, contiene nitrógeno. Biología-lacienciadelavida
  7. 7. Aunque sus componentes químicos son muy semejantes, el ADN y el ARN desempeñan papelesbiológicos muy diferentes. El ADN es el constituyente primario de los cromosomas de las células yes el portador del mensaje genético y de las alteraciones hereditarias. La función del ARN estranscribir el mensaje genético presente en el ADN y traducirlo a proteínas.ATP (Adenosina Tri Fosfato, o Trifosfato de Adenosina). El ATP pertenece al grupo de los nucleótidos, por lo tanto está compuesto por una base nitrogenada (adenina), una pentosa (ribosa) y un grupo fosfato (tres radicales fosfato con enlaces de alta energía).El ATP es una molécula que almacena bastante energía en los enlaces fosfato. Estos enlaces defosfato se rompen fácilmente, por lo cual la energía almacenada es bastante disponible paralos procesos bioquímicos. Es importante señalar que este almacenamiento y liberación de energíamediante ATP es común en todos los sistemas biológicos, desde los procariontes hasta losorganismos más complejos del grupo pluricelular.

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