BIOMOLÉCULAS

Vista previa del material en texto

BIOMOLÉCULAS
Átomo: mínima porción de materia. Cada uno de ellos está formado por protones, neutrones y electrones (partículas subatómicas). Los átomos se unen a través de diferentes enlaces:
- Unión iónica: (ion: átomo con carga) un átomo cede electrones mientras que el otro los acepta. El primero queda con carga positiva mientras que el otro queda negativo.
- Covalente: átomos que comparten electrones para completar el máximo de su órbita.
Unión covalente polar: se da entre átomos que comparten electrones de manera desigual creando polos.
AGUA = H2O ->Propiedades:
- Capilaridad: sube en contra de la gravedad.
- Capacidad de disolver casi todas las sustancias (solvente casi universal).
- Cohesión: tensión superficial debida a los puentes de hidrógeno generados entre las moléculas de agua.
- Termorregulador.
- Hábitat para muchos seres vivos.
Hidratos de carbono:
Composición química y estructura: están formados por átomos de C, H y O. la composición atómica general corresponde a la fórmula Cn(H2O)n. Los grupos funcionales que se encuentran unidos a cada C de la cadena son hidroxilos (HC-OH), que en algunos casos están oxidados a aldehídos (C-H=O) o a cetonas (C=O).
- Monosacáridos: entre 3 y 7 carbonos. Existen en forma de cadenas simples o formando moléculas con estructura de anillos. Ejemplo: glucosa, galactosa, fructosa (hexosas de 6 carbonos; funcionan como fuente de energía), ribosa y desoxirribosa (pentosas de 5 carbonos, componentes fundamentales de los nucleótidos; función estructural).
- Disacáridos: unión de dos monosacáridos. Ejemplo: lactosa (glucosa + galactosa), sacarosa (glucosa + fructosa), maltosa (glucosa + glucosa). Función: aportan energía de forma instantánea.
- Polisacáridos: polímeros de hexosas. Se los clasifica según sus funciones biológicas en:
Estructurales: 
• Celulosa: forma parte de los tejidos de sostén de las membranas de las plantas.
• Quitina: presente en insectos arácnidos (con partes articulares) y otros seres con esqueleto externo. También forma parte de la pared celular de los hongos.
De reserva:
• Glucógeno: actúa como fuente de fácil disponibilidad de glucosa.
• Almidón: principal polisacárido de reserva de la mayoría de los vegetales y principal fuente de calorías de los animales.
Importancia biológica: están asociados a funciones energéticas en la célula. La mayoría de los seres vivos obtienen la energía necesaria para sus procesos metabólicos a partir de la oxidación de la glucosa, proceso que se denomina respiración celular. Otros monosacáridos como la fructosa y aquellos formados por cadenas de 3 y 4 carbonos (triosas y tetrosas) pueden ser intermediaros en el metabolismo celular.
La glucosa y otros mono y disacáridos son muy solubles en agua y tienden a escaparse de la célula; al polimerizarse en almidón, en los vegetales, y en glucógeno, en los animales, se depositan como inclusiones dentro de la célula ya que SON INSOLUBLES, debido a su gran tamaño. De esta manera, las unidades de glucosa van siendo desprendidas de los polisacáridos de reserva a medida que la glucosa libre se va oxidando (consumiendo).
Biosíntesis: los monosacáridos son sintetizados en los vegetales a partir de componentes inorgánicos, como CO2 y H2O, por medio de la fotosíntesis. Esta síntesis ocurre gracias a la transformación de energía luminosa en energía química que resulta necesaria para formar los enlaces entre los átomos de C. 
Ácido nucleico:
Composición química y estructura: son polímeros formados por la unión de unidades pequeñas denominadas nucleótidos. Estos monómeros están formados por: azúcares (una pentosa), bases nitrogenadas (uracilo, citosina, timina, adenina o guanina) y ácido fosfórico. Según que los nucleótidos presenten ribosa o desoxirribosa como azúcar, se denominan ribonucleótidos y desoxirribonucleótidos respectivamente.
Una cadena formada por ribonucleótidos es una molécula de ácido ribonucleico o ARN. Una molécula de ADN está constituida por dos cadenas de desoxirribonucleótidos unidas entre sí por puentes de hidrógeno. Tanto en el ARN como en el ADN, el azúcar pentosa de un nucleótido se une con el grupo fosfato del próximo, formando un largo hilo molecular de enlaces fosfodiester desde donde se proyectan lateralmente las bases nitrogenadas.
Además de formar parte de los ácidos nucleicos, algunos nucleótidos son fundamentales en todas las células. El trisfosfato de adenosina o adenosín trifosfato (ATP) es un nucleótido de adenina (base nitrogenada) con ribosa (azúcar), que lleva tres grupos fosfato, donde las uniones que enlazan a los fosfatos 2° y 3° son de alta energía; por este motivo es la principal moneda energética de la célula. Otro nucleótido es la nicotinamida adenina dinucleótido (NAD), una coenzima formada por dos unidades de azúcar pentosa unidas entre sí por dos grupos fosfatos (uno de los azúcares tiene unido a la base nitrogenada adenina y el otro la base nitrogenada nicotinamida = dinucleótido), esencial para muchas reacciones de oxido-reducción del metabolismo celular. Una molécula relacionada es el NAD fosfato (NADP), que interviene también en las reacciones de oxido-reducción.
Importancia biológica: 
- ADN: es el portador de la herencia por ser el material que forma los genes; es regulador último del metabolismo y de la autoperpetuación del individuo y proporciona a la célula las instrucciones sobre la manera de sintetizar proteínas específicas y, a través de esto, puede controlar directa o indirectamente las características estructurales y funcionales de cada célula. Tiene la capacidad de autodupiclarse y es la base de la reproducción de los seres vivos.
- ARN: participan en la síntesis de proteínas.
- ATP: es la forma en que las células empaquetan, transforman y utilizan la energía extraída de los alimentos. Almacena energía química para ser utilizada en el momento y lugar que la célula requiera.
- NAD: transfiere los hidrógenos a otras moléculas liberando energía.
- NADP: transfiere sus hidrógenos a las reacciones de biosíntesis que incluyen la hidrogeneración deátomos de carbono.
Proteínas:
Composición química y estructura: son polímeros de unidades moleculares llamadas aminoácidos. En todos los aminoácidos hay átomos de C, H, O y N, mientras que en algunos también interviene en su composición el S (azufre). Todos los aminoácidos contienen un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-CO.OH) unidos a un átomo de carbono central. Este mismo carbono también tiene un enlace con un átomo de hidrógeno y con un grupo lateral (-R). La estructura básica de todos los aminoácidos es la misma, solo cambia el grupo R que es distinto de cada tipo de aminoácido. Los grupos laterales pueden ser no polares (sin diferencia de carga entre una zona y otra), polares positivos o negativos, o neutros. Los grupos laterales no polares no son solubles en agua, mientras que los grupos con cargas y polares son hidrosolubles.
Los aminoácidos contiguos de una proteína se unen de modo que el grupo amino de uno de ellos se combina con el grupo carboxilo del otro. La unión resultante (-CO-NH-) representa un enlace peptídico, que es un enlace covalente formado mediante condensación. En la formación de este enlace se desprende una molécula de agua, producto de una combinación de un H+ (protón) del grupo amino OH~ (oxhidrilo) del grupo carboxilo (hidrólisis). 
Las proteínas son macromoléculas que poseen una estructura bien delimitada; adoptan una estructura espacial, determinada por la cantidad y el tipo de aminoácidos que la forman, por la secuencia en que estos aminoácidos se encuentran y por la interacción entre las cadenas laterales (grupo radical) de los mismos.
- Estructura primaria: secuencia lineal de aminoácidos unidos por unión peptídica. Se encuentra estabilizada por uniones covalentes fuertes.
- Estructura secundaria: plegamiento en el plano en forma de hélice o de hoja plegada. Esta estructura se encuentra estabilizadas por puente de hidrógeno, con lo que son más vulnerables a la desnaturalización (se rompen los enlaces peptídicos de la cadena fundamentalpero no pierde la estructura primaria; la proteína pierde su actividad biológica ya que sus funciones dependen de su estructura).
- Estructura terciaria: plegamiento en el espacio o plegamiento tridimensional de las proteínas; de acuerdo a donde se encuentren, pueden obtener dos formas posibles:
• Fibrosa: las espirales ininterrumpidas permanecen extendidas y son prácticamente insolubles en agua; actúan como elementos estructurales, contribuyendo a aislar o impermeabilizar superficies expuestas (Ej.: colágeno y queratina).
• Globular: son proteínas intracelulares donde las espirales se repliegan sobre sí mismas sostenidas por enlaces secundarios (débiles) como puentes de hidrógeno y disulfuro que ocurren entre los grupos polares de las ramificaciones y en las interacciones entre grupos polares (hidrofílicos) y no polares (hidrofóbicos) de la molécula y el medio acuoso (polar) circundante. Estas proteínas globulares son más solubles en agua, donde formas generalmente miscelas y desempeñan funciones enzimáticas.
- Estructura cuaternaria: unión de dos o más subunidades polipeptídicas estabilizadas por uniones débiles. La hemoglobina, por ejemplo, tiene cuatro subunidades: dos exactamente iguales (“alfa”), es decir, tienen los mismos aminoácidos en el mismo orden, y dos subunidades “beta”.
Importancia biológica: clasificación de las proteínas según su función: 
- Estructurales: toda estructura celular y los tejidos que forman a los organimos multicelulares poseen proteínas. Ej.: glicoproteínas (glúcidos + proteínas) forman parte de la estructura de las membranas celulares; el colágeno en el tejido conectivo fibroso; la elastina en el tejido elástico de los ligamentos.
- Enzimáticas: son catalizadores biológicos capaces de aumentar la velocidad de las reacciones químicas. Cada enzima puede catalizar un tipo específico de reacción. Ej.: ribonucleasa, aminasa, ADNpolimerasa.
- De reserva: son utilizadas para proveer energía cuando faltan otros “combustibles” celulares. Ej.: ovoalbúmina y caseína, se almacenan para proveer de energía a las aves y mamíferos en crecimiento.
- Transportadoras: Ej.: la hemoglobina y la hemocianina transportan O2 en la sangre. Otras transportan lípidos.
- Hormonas: actúan como mensajeros químicos en los seres vivos. Ej.: la insulina regula el metabolismo de la glucosa.
- De reconocimiento/defensiva: Ej.: los anticuerpos forman complejos con las estructuras o macromoléculas extrañas.
- Contráctiles: Ej.: la miosina y actina en músculos, dineína en cilios y flagelos.
Biosíntesis: los vertebrados consiguen los aminoácidos esenciales a través del consumo de otras proteínas. Los animales superiores utilizan a los iones amonio (NH+) como fuente de nitrógeno para la síntesis de proteínas no esenciales. Las plantas superiores pueden producir todos los aminoácidos a partir del nitrógeno de los nitritos y nitratos que obtienen del suelo. Las plantas leguminosas son capaces de utilizar el N atmosférico, al cual convierten primero en amoníaco (NH3).
Lípidos: 
Composición química y estructura: son insolubles en agua, pueden extraerse de la célula y de los tejidos mediantes disolventes no polares. Nunca forman polímeros. Se clasifican en aceites y grasas, ceras, fosfolípidos y esteroides.
- Aceites y grasas:
Contienen ácidos grasos unidos a una molécula de alcohol de tres carbonos (glicerol). Están formados por C, O e H, alineándose los átomos de C en cadenas de longitud variable. Cada una de estas cadenas hidrocarbonadas lleva en sus extremos un grupo carboxilo (-CO.OH) que confiere propiedades ácidas a dichas moléculas. [Fórmula general -> H3C-(CH2)-CO.OH]. Una molécula de triglicérido se forma por las uniones del alcohol glicerol con tres ácidos grasos, cada uno de los cuales sustituye al grupo –OH del glicerol. Este tipo de unión entre el alcohol y el grupo ácido se llama unión éster. Cada enlace se forma al eliminarse una molécula de agua (condensación).
- Fosfolípidos:
Compuestos por una molécula de glicerol unido a dos ácidos grasos en los carbonos 2 y 3 del alcohol, pero con un grupo fosfato en el carbono restante (C1), que a su vez puede llevar unido otro grupo polar. También suele contener un grupo químico adicional (radical = R). Las “colas” de los ácidos grasos son no polares y, por ende, insolubles en agua (hidrofóbicas), mientras que la “cabeza” polar, que contiene los grupos fosfato y R, es soluble (hidrofílica). 
Importancia biológica: 
- Estructurales: los fosfolípidos son uno de los principales componentes de las membranas biológicas.
- Energéticas: transportan y almacenan energía. 
- Protección y aislación: forman cubiertas protectoras bajo la superficie de muchos organismos, brindando protección mecánica y aislamiento con el medio externo. 
Biosíntesis: debido a la limitada capacidad de los animales superiores para almacenar polisacáridos y azúcares, la glucosa ingerida en exceso, por ejemplo por medio de un proceso metabólico, será utilizada en la síntesis de ácidos grasos. Estos, a su vez, se convierten en triglicéridos que poseen un con tenido energético muy superior al de los polisacáridos y pueden almacenarse en grandes cantidades en los tejidos adiposos (de los animales) y en las semillas y frutos (de las plantas).