BIOMOLÉCULAS

Los organismos vivos producen elementos que le permiten subsistir y reproducirse en el tiempo, y estas moléculas son producidas constantemente hasta el momento de la muerte del ser vivo.

Las biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos

Las biomoléculas están constituidas principalmente por carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, y en menor medida fósforo y sulfuro. Suelen incorporarse otros elementos, pero en menor frecuencia.

Las biomoléculas cuentan con estos elementos en sus estructuras ya que les permiten el equilibrio perfecto para la formación de enlaces covalentes entre ellos mismos, también permite la formación de esqueletos tridimensionales, la formación de enlaces múltiples y la creación de variados elementos.

TIPOS DE BIOMOLÉCULAS:

• Biomoléculas Inorgánicas: Agua, sales minerales y gases.
• Biomoléculas Orgánicas: Proteínas, glúcidos, Lípidos y ácidos nucleicos.

NOTA: IÓN: Átomo que con la pérdida o ganancia de un electrón adquiere carga eléctrica.

Las biomoléculas inorgánicas

Son aquellas en las que no está presente el carbono, o este se encuentra en baja proporción, como es el caso del dióxido de carbono (CO2). ¿Cuáles son las principales biomoléculas inorgánicas presentes en los seres vivos?

BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS	CARACTERÍSTICAS
AGUA	. Es la biomolécula inorgánica más abundante del organismo y de las células. . Es un excelente solvente. . Es un medio de sostenedor para muchas moléculas dentro de la célula. . Posee la capacidad Termoreguladora, se evitan cambios brusco de temperatura.
SALES MINERALES	. Su proporción en el organismo es reducida. . Si una sal se disuelve se convierte en ión. . Ejemplo: sodio (na+), potasio (k+), cloro (cl-).. . Las sales minerales participan de la salinidad y acidez de la célula, entre otras funciones. . El mineral más abundante en nuestro organismo es el carbono.
GASES	. Nuestro organismo está continuamente produciendo, utilizando y eliminando gases. . Ejemplo: Inhalamos gran cantidad de oxígeno y exhalamos dióxido de carbono. .Estos gases son muy abundante en el organismo. . También participan en reacciones de producción de energía. . Los gases más abundantes son el oxígeno, hidrógeno.

Las biomoléculas orgánicas

• Lípidos
• proteínas
• Glúcidos
• Ácidos nucleicos

Las biomoléculas orgánicas más abundantes son las proteínas, porque participan en todas las funciones celulares.

ORGANIZACIÓN DE LA BIOMOLÉCULA ORGÁNICA

NOTA: ELECTRONES DE VALENCIA: Son aquellos átomos que pueden unirse a otros, mediante de enlaces.

Como vimos las biomoléculas inorgánicas más abundantes del organismo son el oxígeno, hidrógeno y el carbono.

El carbón tiene gran importancia en todas las plantas y animales vivos están formados de compuestos orgánicos complejos en donde el carbono está combinado con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y otros elementos.

Los vestigios de plantas y animales vivos forman depósitos: de petróleo, asfalto y betún. Los depósitos de gas natural contienen compuestos formados por carbono e hidrógeno.

El carbono es un elemento notable por varias razones. Sus formas alotrópicas incluyen, es una de las sustancias más blandas (el grafito) y la más dura (el diamante) y, desde el punto de vista de escasez, es uno de los más caros (diamante)y por abundancia es  uno de los materiales más baratos (carbón).

Más aún, presenta una gran afinidad para enlazarse químicamente con otros átomos pequeños, incluyendo otros átomos de carbono con los que puede formar largas cadenas, y su pequeño radio atómico le permite formar enlaces múltiples.

Así, con el oxígeno forma el dióxido de carbono, vital para el crecimiento de las plantas; con el hidrógeno forma numerosos compuestos denominados genéricamente hidrocarburos, esenciales para la industria y el transporte en la forma de combustibles fósiles; y combinado con oxígeno e hidrógeno forma gran variedad de compuestos como, por ejemplo, los ácidos grasos, esenciales para la vida, y los ésteres que dan sabor a las frutas; además es vector, a través del ciclo carbono-nitrógeno, de parte de la energía producida por el Sol.

El carbono tiene gran relevancia. ¿A qué se debe esto?

Es el pilar básico de la química orgánica y 

forma parte de todos los seres vivos.

En primer lugar, los átomos de carbono presentan cuatro electrones de valencia, lo que implica que pueden unirse a otros cuatro átomos, como el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno, entre muchos otros, originando variadas moléculas.

En segundo lugar, el átomo de carbono también puede unirse a otros átomos de carbono, originando largas cadenas, las que pueden dar lugar a la formación de macromoléculas.

La mayoría de las moléculas que constituyen a los seres vivos están compuestos de carbono unidos a átomos de hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. La característica fisicoquímica principal del enlace carbono – carbono permiten la formación de cadenas de gran estabilidad que formarán una importante variedad de de moléculas.

Otro rasgo de las biomoléculas es la formación de polímeros a través de la unión repetitiva de unidades denominadas monómeros.

De esta manera los aminoácidos se unen entre sí para formas proteínas, los nucleótidos se unen y forman ácidos nucleótidos y los monosacáridos forman los polisacáridos.

El enlace entre monasacáridos se llama enlace péptídico. El extremo de la cadena que tiene un amino libre se denomina amino terminal y el extremo de la cadena que tiene un carboxilo libre se llama carboxi terminal.

Existen veinte clases de aminoácidos distintos.

Esta variedad junto con sus combinaciones permiten las múltiples funciones de la proteínas, que desde estructurales, mecánicas hasta catalíticas, pasando por mensajero químicos, reguladores de la expresión génica, etc.

LAS PROTEÍNAS

Son las biomoléculas orgánicas más abundantes de la célula.

Las diferentes proteínas de nuestro organismo realizan diversas funciones, como:

• tienen un rol estructural, ya que forman parte de

componentes celulares, como los ribosomas y la membrana plasmática.

• participan en la defensa de nuestro organismo contra agentes nocivos. Un ejemplo son los anticuerpos.

• transportan sustancias vitales para nuestro organismo. La hemoglobina, por ejemplo, es una proteína que transporta oxígeno.

• regulan importantes procesos fisiológicos (hormonas).

• posibilitan la ocurrencia de casi todas las reacciones químicas en las células. Estas proteínas se denominan enzimas, y facilitan las reacciones químicas que ocurren al interior de la célula.

¿De qué están hechas las proteínas? Al igual que los glúcidos, las proteínas están formadas por monómeros. En el caso de las proteínas, estos se denominan aminoácidos, y están formados por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y, en ocasiones, azufre.

Una proteína puede contener desde decenas hasta centenas de aminoácidos, obteniéndose así los péptidos (oligómeros) y los polipéptidos (polímeros), o simplemente proteínas.

En la naturaleza existen veinte aminoácidos distintos, cuya combinación da origen a una gran variedad de proteínas.

Las proteínas son parte constituyente de uñas, pelo, conchas, huesos y telarañas, entre otras estructuras.

LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

Estas biomoléculas están formadas por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo.

Los monómeros de los ácidos nucleicos son los nucleótidos, y los polímeros, los polinucleótidos.

De manera similar a los monoácidos los ácidos nucléicos están constituidos por nucleótidos.

Estos tienen la forma general:

BASE NITROGENADA – AZUCAR (pentosa) – GRUPO FOSFATO.

Existen dos tipos de ácidos nucleicos:

1.  Ácido desoxirribonucleico o ADN.
2.  Ácido ribonucleico o ARN.

¿Qué función cumplen estas macromoléculas?

El ADN almacena, transmite y expresa la información genética de las células. Esta información “controla” las actividades celulares, debido a que es la base para la síntesis de proteínas.

El ARN, por su parte, participa en la síntesis de proteínas, ya que lleva desde el núcleo al citoplasma la información contenida en el ADN.

¿En qué difieren estos dos tipos de ácidos nucleicos?

Difieren en el tipo de azucar (pentosa):

• ADN (Ácido desoxiribonucleico) el azúcar es desoxiribosa.
• ARN (Ácido ribonucleico) el azúcar es ribosa.

La función de los ácidos nucleicos es el almacenamiento y transferencia de la información hereditaria de los organismos. Para ello basta con la combinación de cuatro tipos de nucleótidos.

La estructura del ADN consiste en dos cadenas de polinucleótidos enrolladas en forma de escalera de caracol, que se enfrentan entre sí y se mantienen unidas, a través de las bases nitrogenadas, mediante un tipo de enlace llamado puentes de hidrógeno.

Si la estructura del ADN se asemeja a una escalera de caracol, ¿qué parte de los nucleótidos serían los peldaños?

Los peldaños serían las bases nitrogenadas: 

ADENINA- TIMINA - CITOSINA - GUANINA.

LOS GLÚCIDOS (Hidratos de carbón, carbohidratos o azúcares)

A los glúcidos también se les llama azúcares, carbohidratos o hidratos de carbono, y son componentes fundamentales de la célula.

La palabra glúcido proviene del griego glucos, que significa dulce, pero no todos los alimentos que contienen glúcidos tienen este sabor, como, por ejemplo, el pan y los fideos.

Los glúcidos están formados por carbono, hidrógeno y oxígeno, y su principal función es constituir una reserva energética para el organismo.

Otros tienen una función estructural, ya que forman parte de la membrana plasmática y de la pared celular de algunas bacterias y de las células vegetales.

La imagen muestra uno de los principales componentes de la pared celular de las células vegetales: el polisacárido celulosa. ¿Cómo se llama su monosacárido?

Los monómeros de los glúcidos son los monosacáridos, que al unirse forman polímeros a los que, en general, se les denomina polisacáridos.

Los monosacáridos son los glúcidos más simples, ya que están formados por una molécula; los disacáridos están constituidos por dos monosacáridos.

¿Cuántos monosacáridos conforman los trisacáridos y los tetrasacáridos?

Los polisacáridos constan de azúcares (monosacéridos) unidos entre sí. El enlace resultante se denomina enlace glucosídico.

En la formación de polisacáridos comunes están implicados relativamente pocos azúcares, a tal punto que un solo polisacárido puede estar constituido por uno o dos tipos de monosacáridos. Estas macromoléculas desempeñan funciones de reserva energética como así estructurales.

NOTA: Hormonas: sustancias producidas y liberadas por glándulas, que viajan por la sangre y actúan sobre diversos órganos, induciendo diferentes tipos de respuestas celulares.

LOS LÍPIDOS

Los lípidos, conocidos comúnmente como grasas y aceites, están formados por carbono e hidrógeno, principalmente, y también por oxígeno, aunque en menor proporción.

La principal característica de los lípidos es que son insolubles en agua (hidrófobos), como viste en la actividad anterior.

A diferencia de las demás biomoléculas orgánicas, los lípidos no forman polímeros, porque no existen formas monoméricas de ellos.

Sin embargo, hay lípidos simples y complejos, según su estructura molecular y la cantidad de átomos que tengan.

Las grasas neutras son los lípidos más simples, y están formadas por una molécula de glicerol y moléculas de ácidos grasos.

¿Qué función cumplen los lípidos? Los lípidos almacenan energía y algunos cumplen una función estructural, ya que forman parte de membranas biológicas y de envolturas impermeables (fosfolípidos).

Además, hay hormonas sexuales que son lípidos y participan en el desarrollo y en la función sexual de diversas especies. ¿Qué hormonas sexuales conoces?

Los lípidos más abundantes en nuestro cuerpo son los triglicéridos, que son almacenados en unas células llamadas adipocitos, formando una capa de grasa bajo la piel, que constituye una reserva organismo y, además, permite el aislamiento térmico de este.

A diferencia de las tres biomoléculas vistas, los lípidos no son un grupo homogéneo en estructura y no poseen unidades repetitivas tan distinguibles.

Se pueden definir como sustancias orgánicas insolubles en agua y otros solventes polares, pero que se disuelvan fácilmente en solventes orgánicos no polares.

Sus funciones son diversas y varían de acuerdo al tipo de lípido que se trate.

Podemos diferenciar los siguientes tipos de lípidos:

Grasas y aceites con función de almacenamiento de energía.

ceras con funciones principalmente estructurales.

Fosfolípidos con funciones básicamente estructurales.

Cada grupo tiene características químicas particulares que hacen que los lípidos sean un grupo realmente muy heterogéneo.

Modelo molecular de un triacilglicérido. Las esferas representan átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno.

VER: BIOMOLECULAS: CARBOHIDRATOS - LIPIDOS - PROTEINAS - ACIDOS NUCLEICOS