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Biomoléculas

Una introducción a las biomoléculas
by

Enrique Altarejos

on 8 October 2015

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Transcript of Biomoléculas

LA MATERIA ORGÁNICA
Los organismos vivos se componen de moléculas que cumplen las mismas propiedades que las moléculas inorgánicas.

Normalmente encontramos mezclas de sustancias. Un ejemplo de una mezcla inorgánica es el granito, que no deja de ser una mezcla relativamente simple.
Sin embargo, ningún conjunto al azar de moléculas actúa tan extraordinariamente como sucede con los seres vivos. Miles de moléculas diferentes constituyen intrincadas estructuras, interrelacionadas a distintos niveles de complejidad.

Si nos preguntamos qué es un pelo, por ejemplo, podemos ver que desde el nivel atómico se va organizando la materia de manera asombrosa, hasta dar lugar a lo que ven nuestros ojos.
Como se aprecia en la ilustración, el pelo está compuesto por queratina. La queratina está compuesta por hélices alfa. La hélice alfa es un ejemplo de cómo se pueden organizar los constituyentes básicos de las proteínas.

Cambios en los constituyentes que acompañan a la queratina dan lugar a estructuras biológicas con muy distintas: pelo, uñas, garras, pezuñas y cuernos.
LA COMPOSICIÓN DE LOS SERES VIVOS
La composición de los seres vivos se basa,
fundamentalmente, en los elementos:

C, H, O, N ...
LA IMPORTANCIA DEL CARBONO
En la tabla periódica:
Rojo: elementos más abundantes
Celeste: elementos en pequeña cantidad
Verde: elementos traza

La vida se organiza en torno al carbono. ¿Y porqué el C y no otro elemento? El carbono posee unas propiedades físico-químicas que le otorgan una gran versatilidad. Es capaz de enlazarse consigo mismo y otros elementos, mediante enlaces covalentes.


Para completar su capa de valencia el C necesita 4 electrones, por lo que puede formar 4 enlaces covalentes. Según cómo se enlacen los átomos de C, pueden obtenerse distintas combinaciones: cadenas lineales o ramificadas y ciclos.
Son innumerables las diversas disposiciones en las que el carbono puede enlazarse para dar lugar a compuestos muy diversos (colesterol, ácido oléico, teflón, neopreno, hemoglobina, butano, etanol, aspirina…). Más del 95% de las sustancias conocidas son orgánicas.
La molécula orgánica más simple es el metano (CH4 , componente principal del gas natural).


El butano, entonces tendría la siguiente estructura:


¿y su fórmula?

Un polímero, como su nombre indica está compuesto por muchas partes. La unidad química a partir de la cual se ha formado recibe el nombre de monómero. Una parte importante de las moléculas orgánicas y de las biomoléculas son polímeros. Ej: cinturón.
BIOMOLÉCULAS
Ahora veremos, además de las sustancias como el agua y las sales minerales, qué tipo de macromoléculas forman las estructuras vivas. Las 4 clases de sustancias orgánicas, comunes a toda forma de vida (bacterias, plantas, hongos, animales…) son:

Hidratos de carbono Grasas Proteínas Ácidos nucléicos (ADN y ARN)

INORGÁNICAS
AGUA
SALES MINERALES
Es la molécula más abundante en los seres vivos. En las medusas, por ejemplo, llega a constituir el 98%. La molécula de agua, aun siendo neutra, forma un dipolo. En ella aparece una zona con una carga parcial positiva en la región de los hidrógenos, y una zona con una carga parcial negativa, en la región del oxígeno.
Gracias a esa distribución de cargas (parciales), y debido a las fuerzas electrostáticas entre dipolos, el agua posee unas características peculiares, que son bien aprovechadas por los seres vivos.

Algunas de las propiedades del agua son:
•Alto calor específico: para aumentar la temperatura del agua un grado centígrado es necesario comunicarle mucha energía para poder romper los puentes de Hidrógeno que se generan entre las moléculas. Por ello, como se ha visto, en las zonas costeras el agua “amortigua” el clima. También el sudor cumple su función termorreguladora debido a esta propiedad.

•Gran poder disolvente: la mayor parte de las moléculas de agua forman un dipolo, con un diferencial de carga negativo y un diferencial de carga positivo. Por ello es un gran disolvente de sustancias polares.
Las sales minerales pueden estar precipitadas, disueltas o asociadas a otras moléculas. Los cationes más abundantes en la composición de los seres vivos son Na+, K+, Ca2+, Mg2+... Los aniones más representativos en la composición de los seres vivos son Cl-, PO43-, CO32-...
ORGÁNICAS
Están formados por carbono, hidrógeno y oxígeno. Reciben también el nombre de azúcares, carbohidratos o hidratos de carbono. La fórmula común a todos es: (CH2O)n. La glucosa es el azúcar más representativo, y muy utilizado (el cerebro sólo se “alimenta” de glucosa). Se clasifican en monosacáridos (ej: glucosa) , disacáridos (ej: sacarosa) y polisacáridos (ej: celulosa y quitina).
HIDRATOS DE CARBONO
Las principales funciones de este tipo de moléculas es que actúan como reserva de energía o pueden conferir estructura. Como ejemplo de combustibles, los monosacáridos (glucosa). Como reserva de energía, los polisacáridos (almidón). Ejemplos de glúcidos formadores de estructuras: la celulosa o la quitina, que son polisacáridos.
Son comúnmente conocidas como grasas, y también, al igual que los glúcidos, están compuestos fundamentalmente por carbono, hidrógeno. Son compuestos insolubles en agua, y pueden presentarse en estado sólido (ceras) o líquido (aceites).
Es un conjunto de compuestos muy hetergéneos, por lo que una clasificación sistemática no es fácil. En este grupo no existen monómeros.

Algunos sustancias que son lípidos son: ácidos grasos (saturados e insaturados), colesterol, jabones, muchas vitaminas (A, K, E), esteroides… .

LÍPIDOS
PROTEÍNAS
ÁCIDOS NUCLEICOS
Las principales funciones de los lípidos son:

Reserva energética, como los glúcidos, pero en este caso son de utilización diferida o tardía. Es una forma de almacenar energía que ocupa poco espacio.
Producción de calor, en algunos animales tienen un tejido especial que produce calor. Esto es de vital importancia en la hibernación de los osos, por ejemplo.
Aislante térmico. Las aves acuáticas, suelen tener muchos lípidos en la piel, por eso hay quien prefiere no comerse la piel del pollo.

Las proteínas son biopolímeros consituidos por aminoácidos. Los seres vivos utilizan 20 aminoácidos distintos, que tienen una estructura común a todos.
Formados por C, O, H, N, fundamentalmente. Lo que les diferencia es el grupo lateral (R en la figura).
Hay aminoácidos que no podemos sintetizar nosotros, y tenemos que incorporarlos a través de la dieta. Son los aminoácidos esenciales.
Las personas vegetarianas pueden tener problemas para obtener alguno de estos aminoácidos en cantidad suficiente. Para solucionarlo, suelen optar por consumir huevos y leche (dieta ovolactovegetariana) o pueden tomar los aminoácidos deficitarios en forma de pastillas, como suplemento nutricional.
Las proteínas se encuentran formando los músculos y tendones, los alcaloides ( morfina, nicotina, cicuta…) … .
Cumplen muchísimas funciones y muy variadas en los seres vivos. Nosotros nos ceñiremos a la estructural (cartílagos, piel) y al movimiento (músculos, flagelos).

La información genética se halla en los ácidos nucleicos (ADN y ARN). Están presentes en todas las células y su composición es carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno y fósforo. Son unos biopolímeros lineales.

El ADN de una celula humana, extendido, puede tener varios centímetros. Todo el ADN de una persona puede tener la longitud de unas 5 veces la distancia de la tierra a la luna.
Estos biopolímeros son muy complejos, y están formados por nucleótidos. Los nucleótidos están formados por un fosfato, un azúcar y una base nitrogenada.

Su función, como se ha indicado, es la de ser portadores de la información genética. Son capaces de autoreplicarse.
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