BIOMOLÉCULAS
Las biomoléculas son los principios inmediatos o sustancias que contienen la materia viva.Se clasifican en inorgánicas y orgánicas.
INORGÁNICAS
EL AGUA
El agua es la sustancia más abundante en la biosfera, dónde la encontramos en sus tres estados y es además el componente mayoritario de los seres vivos, pues entre el 65 y el 95% del peso de de la mayor parte de las formas vivas es agua.
En las medusas, puede alcanzar el 98% del volumen del animal y en la lechuga, el 97% del volumen de la planta. Estructuras como el líquido interno de animales o plantas, embriones o tejidos conjuntivos suelen contener gran cantidad de agua. Otras estructuras, como semillas, huesos, pelo, escamas o dientes poseen poca cantidad de agua en su composición.
El agua fue además el soporte donde surgió la vida. Molécula con un extraño comportamiento que la convierte en una sustancia diferente a la mayoría de los líquidos, posee unas extraordinarias propiedades físicas y químicas que son responsables de su importancia biológica.
Durante la evolución de la vida, los organismos se han adaptado al ambiente acuoso y han desarrollado sistemas que les permiten aprovechar las inusitadas propiedades del agua.
LAS SALES MINERALES
Las sales minerales son biomoléculas inorgánicas que aparecen en los seres vivos de formaprecipitada, disuelta en forma de iones o asociada a otras moléculas.
Precipitadas
Las sales se forman por unión de un ácido con una base, liberando agua. En forma precipitada forman estructuras duras, que proporcionan estructura o protección al ser que las posee. Ejemplos son las conchas, los caparazones o los esqueletos.
Disueltas
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+... Los aniones más representativos en la composición de los seres vivos son Cl-, PO43-, CO32-... Las sales disueltas en agua pueden realizar funciones tales como:
· Mantener el grado de grado de salinidad.
· Amortiguar cambios de pH, mediante el efecto tampón.
· Controlar la contracción muscular
· Producir gradientes electroquímicos
· Estabilizar dispersiones coloidales.
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Función de las sales minerales
Al igual de las vitaminas, no aportan energía sino que cumplen otras funciones:
- Forman parte de la estructura ósea y dental (calcio, fósforo, magnesio y flúor).
- Regulan el balance del agua dentro y fuera de las células (electrolitos). También conocido como proceso de Ósmosis.
- Intervienen en la excitabilidad nerviosa y en la actividad muscular (calcio,magnesio).
- Permiten la entrada de sustancias a las células (la glucosa necesita del sodiopara poder ser aprovechada como fuente de energía a nivel celular).
- Colaboran en procesos metabólicos (el cromo es necesario para el funcionamiento de la insulina, el selenio participa como un antioxidante).
- Intervienen en el buen funcionamiento del sistema inmunológico (zinc, selenio,cobre).
- Además, forman parte de moléculas de gran tamaño como la hemoglobina de la sangre y la clorofila en los vegetales.
ORGÁNICAS
Las moléculas que forman parte de los seres vivos son sorprendentemente similares entre sí en estructura y función, de hecho todos los organismos que conocemos contienen proteínas, ácidos nucleicos, y todos dependen de agua para sobrevivir. Nuestro parentesco con plantas y bacterias se puede verificar si observamos que sus moléculas y las muestras tienen mucho en común.
Los elementos que forman parte de los seres vivos se conocen como elementos biogenèsicos y se clasifican en bioelementos primarios y secundarios. Los bioelementos primarios son indispensables para la formación de las biomolèculas fundamentales, tales como carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Estos elementos constituyen aproximadamente 97% de la materia viva y son: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Los bioelementos secundarios son todos los elementos biogenèsicos restantes. Se pueden distinguir entre ellos los que tienen una abundancia mayor a 0.1% como el calcio, sodio, potasio, magnesio, cloro y los llamados oligoelementos, los cuales se encuentran en concentraciones por debajo de 0.1% en los organismos, esto no significa que sean poco importantes, ya que una pequeña cantidad de ellos es suficiente para que el organismo viva, sin embargo la ausencia de alguno puede causar la muerte.
Los CARBOHIDRATOS son moléculas biológicas muy abundantes. Se les conoce con el nombre de azúcares y están formadas por carbono, hidrógeno y oxigeno. Los carbohidratos o azúcares se pueden encontrar en diferentes formas:
Monosacáridos.- Son la unidad más pequeña de los azúcares.
Oligosacàridos.-Estos carbohidratos están formados por la unión de dos a diez unidades de azúcar.
Polisacáridos.- Como su nombre lo dice, son largas cadenas formadas por varias unidades de azúcar, incluso cientos.
Los monosacáridos están formados por una cadena de tres a siete átomos de carbonos. De acuerdo al número de carbonos se les llama triosa (3 carbonos), tetrosa (4 carbonos), pentosa (5 carbonos) y así sucesivamente, la glucosa que está formada por 6 carbonos, es una hexosa, lo mismo que la fructosa o azúcar de las frutas. La glucosa no se encuentra en la naturaleza en forma lineal, sino que tiende a formar anillos
Algunos ejemplos de monosacáridos son:
-Ribosa.- es una pentosa que forma parte del ARN o acido ribonucleico, que participa en los procesos de elaboración de proteínas.
-Desoxirribosa.- Es también una pentosa y forma parte del ADN, la molécula de la herencia.
Fructosa.- Es el azúcar de de las frutas, se encuentra en la miel y se utiliza como edulcolorante de muchos refrescos.
-Glucosa.- Es el monosacárido más abundante en los seres vivos, esta formada por seis carbonos, se produce por la fotosíntesis de las plantas, circula en nuestra sangre y la encontramos en muchos productos dulces.
-Galactosa.- Es una hexosa que forma parte del azúcar de la leche.
Oligosacàridos la sacarosa es el azúcar que ponemos en la mesa todos los días, se obtiene de la caña de azúcar o remolacha. Los disacáridos están formados por dos monosacáridos. En la sacarosa se une una molécula de glucosa y una de fructosa. Otro disacárido familiar es la lactosa, que es el azúcar de la leche, está formada de la unión de la glucosa y la galactosa. La maltosa está formada por la unión de dos moléculas de glucosa.
Polisacáridos.- son polímeros formados por la unión de muchos monosacáridos, algunos funcionan como reserva energética tanto en plantas como en animales mientras que otros cumplen funciones estructurales, es decir, que dan forma y firmeza a ciertos organismos por ejemplo:
Almidón.- Es el polisacárido de reserva de las plantas está formado por cientos de unidades de glucosa. Cuando las células de las hojas producen azúcares mediante la fotosíntesis, almacenan una parte de ella como almidón y otra la envían a las raíces y a las semillas, a las semillas les proporciona la energía que necesitan para germinar y crecer. Cuando consumimos productos como papa, trigo, maíz, aprovechamos esa reserva energética de las plantas y la convertimos en glucosa por medio de la digestión.
Glucógeno.- está formado por la unión de moléculas de glucosa formando una estructura muy ramificada, el azúcar que ingerimos en los alimentos se convierte en glucosa, el exceso se envía hacía el hígado y se almacena en forma de glucógeno, en su regulación participa la hormona insulina.
Celulosa.- contiene moléculas de glucosa enlazadas de manera distinta, es fibrosa y cumple función estructural, los polímeros de glucosa forman fibrillas que dan forma a los tallos y hojas de las plantas. La celulosa se encuentra en las paredes de las células vegetales. La utilizamos en las prendas de algodón, en los muebles de madera y forman parte de las hojas de papel. Está no es digerible para los seres humanos.
Quitina.- Éste polisacárido se encuentra en el exoesqueleto de cangrejos, langostas e insectos, y también forman parte de la pared celular de los hongos. Si has pisado un insecto, has sentido cómo truena su cubierta externa. Este es un polisacárido estructural y cada unidad de glucosa contiene además un grupo amino (-NH2). Los enlácese entre las moléculas de quitina son como los de la celulosa, y el ser humano no los puede digerir.
Oligosacàridos.-Estos carbohidratos están formados por la unión de dos a diez unidades de azúcar.
Polisacáridos.- Como su nombre lo dice, son largas cadenas formadas por varias unidades de azúcar, incluso cientos.
Los monosacáridos están formados por una cadena de tres a siete átomos de carbonos. De acuerdo al número de carbonos se les llama triosa (3 carbonos), tetrosa (4 carbonos), pentosa (5 carbonos) y así sucesivamente, la glucosa que está formada por 6 carbonos, es una hexosa, lo mismo que la fructosa o azúcar de las frutas. La glucosa no se encuentra en la naturaleza en forma lineal, sino que tiende a formar anillos
Algunos ejemplos de monosacáridos son:
-Ribosa.- es una pentosa que forma parte del ARN o acido ribonucleico, que participa en los procesos de elaboración de proteínas.
-Desoxirribosa.- Es también una pentosa y forma parte del ADN, la molécula de la herencia.
Fructosa.- Es el azúcar de de las frutas, se encuentra en la miel y se utiliza como edulcolorante de muchos refrescos.
-Glucosa.- Es el monosacárido más abundante en los seres vivos, esta formada por seis carbonos, se produce por la fotosíntesis de las plantas, circula en nuestra sangre y la encontramos en muchos productos dulces.
-Galactosa.- Es una hexosa que forma parte del azúcar de la leche.
Oligosacàridos la sacarosa es el azúcar que ponemos en la mesa todos los días, se obtiene de la caña de azúcar o remolacha. Los disacáridos están formados por dos monosacáridos. En la sacarosa se une una molécula de glucosa y una de fructosa. Otro disacárido familiar es la lactosa, que es el azúcar de la leche, está formada de la unión de la glucosa y la galactosa. La maltosa está formada por la unión de dos moléculas de glucosa.
Polisacáridos.- son polímeros formados por la unión de muchos monosacáridos, algunos funcionan como reserva energética tanto en plantas como en animales mientras que otros cumplen funciones estructurales, es decir, que dan forma y firmeza a ciertos organismos por ejemplo:
Almidón.- Es el polisacárido de reserva de las plantas está formado por cientos de unidades de glucosa. Cuando las células de las hojas producen azúcares mediante la fotosíntesis, almacenan una parte de ella como almidón y otra la envían a las raíces y a las semillas, a las semillas les proporciona la energía que necesitan para germinar y crecer. Cuando consumimos productos como papa, trigo, maíz, aprovechamos esa reserva energética de las plantas y la convertimos en glucosa por medio de la digestión.
Glucógeno.- está formado por la unión de moléculas de glucosa formando una estructura muy ramificada, el azúcar que ingerimos en los alimentos se convierte en glucosa, el exceso se envía hacía el hígado y se almacena en forma de glucógeno, en su regulación participa la hormona insulina.
Celulosa.- contiene moléculas de glucosa enlazadas de manera distinta, es fibrosa y cumple función estructural, los polímeros de glucosa forman fibrillas que dan forma a los tallos y hojas de las plantas. La celulosa se encuentra en las paredes de las células vegetales. La utilizamos en las prendas de algodón, en los muebles de madera y forman parte de las hojas de papel. Está no es digerible para los seres humanos.
Quitina.- Éste polisacárido se encuentra en el exoesqueleto de cangrejos, langostas e insectos, y también forman parte de la pared celular de los hongos. Si has pisado un insecto, has sentido cómo truena su cubierta externa. Este es un polisacárido estructural y cada unidad de glucosa contiene además un grupo amino (-NH2). Los enlácese entre las moléculas de quitina son como los de la celulosa, y el ser humano no los puede digerir.
LÍPIDOS
Los lípidos se conocen también como grasas, son insolubles en agua y solubles en solventes orgánicos no polares como el éter, el cloroformo o el benceno. Están formados por carbono, hidrógeno y oxígeno, funcionan como reservas energéticas de la que se obtiene más energía que de los carbohidratos (un gr. de carbohidratos proporciona 3.79 kcal, un gr. de grasa 9.3 kcal), aíslan del frío, así las ballenas y mamíferos marinos tienen una capa importante de grasa debajo de la piel. Se dividen en:
Lípidos simples.- Sólo contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. En este grupo se encuentran los aceites, grasas y ceras. Su función es de reserva energética, muchas de las grasas naturales se forman de la unión de una molécula de glicerol con tres ácidos grasos y se llaman triglicéridos. Muchos de ácidos grasos tienen 16 a 18 átonos de carbono por molécula. Los ácidos grasos pueden ser saturados si los enlaces entre los átomos de carbono de su larga cadena son sencillos, o insaturados si existe algún doble enlace entre ellos. Forman grasas y ceras que forman cubiertas aislantes que protegen, piel, pelaje, plumaje, hojas y frutos.
Lípidos compuestos.- además contiene otros elementos como fósforo y nitrógeno a este grupo pertenecen los fosfolípidos, los cuales contienen un grupo fosfato asociado a un lípido, el grupo fosfato se convierte en la cabeza polar de la molécula que va a ser hidrofilica y las cadenas de ácido graso se convierten en las colas hidrofóbicas, esta propiedad hace que los fosfolípidos al contacto con el agua se sitúen formando dos capas en las que las cabezas miran hacia el agua y las colas se esconden en medio, son componentes de la membrana celular.
Lípidos simples.- Sólo contienen carbono, hidrógeno y oxígeno. En este grupo se encuentran los aceites, grasas y ceras. Su función es de reserva energética, muchas de las grasas naturales se forman de la unión de una molécula de glicerol con tres ácidos grasos y se llaman triglicéridos. Muchos de ácidos grasos tienen 16 a 18 átonos de carbono por molécula. Los ácidos grasos pueden ser saturados si los enlaces entre los átomos de carbono de su larga cadena son sencillos, o insaturados si existe algún doble enlace entre ellos. Forman grasas y ceras que forman cubiertas aislantes que protegen, piel, pelaje, plumaje, hojas y frutos.
Lípidos compuestos.- además contiene otros elementos como fósforo y nitrógeno a este grupo pertenecen los fosfolípidos, los cuales contienen un grupo fosfato asociado a un lípido, el grupo fosfato se convierte en la cabeza polar de la molécula que va a ser hidrofilica y las cadenas de ácido graso se convierten en las colas hidrofóbicas, esta propiedad hace que los fosfolípidos al contacto con el agua se sitúen formando dos capas en las que las cabezas miran hacia el agua y las colas se esconden en medio, son componentes de la membrana celular.
Esteriodes.- se componen de cuatro anillos de carbono fusionados. Un ejemplo es el colesterol que es un componente vital de las membranas de las células animales y también participa en la síntesis de otros esteroides como las hormonas sexuales femeninas y masculinas, o la aldosterona, hormona que controla los niveles de sal.
Las PROTEÍNAS son moléculas muy grandes formadas por la unión de monómeros llamados aminoácidos. Un aminoácido contiene un carbono central al que se une un grupo amino, un grupo carboxilo, un hidrogeno y un grupo radical. Hay veinte aminoácidos diferentes que forman parte de los seres vivos, la diferencia entre ellos está en el grupo R, con estos veinte aminoácidos se forman todas las proteínas que hay en la naturaleza. Cada organismo produce varios cientos de proteínas características de su especie.
Las proteínas son los elementos fundamentales de un organismo, las uñas así como los diminutos vellos que hay en ella están formados por queratina, una proteína estructural; la piel que la envuelva contiene colágeno, una proteína que le da forma; por debajo de la piel están los músculos formados por actina y miosina, proteínas contráctiles, es decir móviles. Si llegamos a los vasos sanguíneos, la sangre contiene proteínas, entre ellas la hemoglobina, que transporta el oxígeno que respiras , y varias hormonas que regulan las funciones del organismos, por ejemplo la insulina que regula el nivel de azúcar en la sangre. Si sufres una herida rápidamente se presentan los anticuerpos, proteínas de defensa, además en todo momento dentro de cada célula, están en acción cientos de enzimas para llevar a cabo las reacciones químicas que mantiene la vida.
ACIDOS NUCLÉICOS
Los ácidos nucleicos son polímeros formados por nucleótidos. Un nucleótido esta formado por una base nitrogenada, una molécula de azúcar y un fosfato, en el caso el ácido desoxirribonucleico (ADN), el azúcar es ladesoxirribosa.
Las bases nitrogenadas que forman parte del ADN son: bases púricas (adenina y guanina), y bases pirimídicas (timina y citosina). El ADN es la molécula de la herencia, en él se codifica la información necesaria para el desarrollo y el funcionamiento de un organismo, siendo el responsable de su transmisión hereditaria. El ADN superenrollado (estructura terciaria) constituye a los cromosomas
El modelo de estructura en doble hélice del ADN, fue propuesto en 1953 por James Watson y Francis Crick , demostraron que en el ADN existía siempre la misma proporción de adenina y timina, y la concentración de guanina era la misma que la de citosina. Esto junto con otras evidencias permitieron saber que la molécula del ADN es una doble cadena en forma de hélice, en la que las bases nitrogenadas se enlazan por medio de puentes de hidrógeno: adenina con timina y citosina con guanina (es decir una base púrica con una pirimídica).
La función del ARN o ácido ribonucleico es interpretar la información codificada en el ADN y realizar el proceso de síntesis de proteínas que se requieren en determinado momento en un organismo. Recuerda la molécula de ARN, también está formada por nucleótidos, pero en este caso el azúcar es ribosa y en las bases nitrogenadas, en lugar de timina, hayuracilo. Además no olvides que el ARN esta formado de una sola cadena.
La función del ARN o ácido ribonucleico es interpretar la información codificada en el ADN y realizar el proceso de síntesis de proteínas que se requieren en determinado momento en un organismo. Recuerda la molécula de ARN, también está formada por nucleótidos, pero en este caso el azúcar es ribosa y en las bases nitrogenadas, en lugar de timina, hayuracilo. Además no olvides que el ARN esta formado de una sola cadena.
Relacionar ADN, código genético y síntesis de proteínas, para comprender la continuidad y evolución de las especies.
El ADN contiene toda la información hereditaria de un ser vivo, es decir, tiene las instrucciones exactas de cómo construir las proteínas de cada organismo. Esto significa que cada organismo mantiene las características propias de su especie gracias a su ADN. La información genética se encuentra en el núcleo. Cuando llega el momento de reproducirse, es en el núcleo donde se produce una copia fiel del ADN para la formación de las células hijas, por medio de la replicación del ADN.
Cuando una célula se va a reproducir necesita duplicar su información genética. Al proceso de copia mediante el cual se forma una nueva molécula de ADN se le llama REPLICACIÓN. Este proceso se realiza en tres pasos:
1.- La enzima helicasa rompe los puentes de hidrógeno que unen las dos cadenas de la doble hélice de ADN.
2.- cada cadena va a servir de molde para que en ella se coloquen nucleótidos y se forme una nueva cadena complementaria. La enzima ADN polimerasa empieza a colocar los nucleótidos que corresponden a la secuencia de la cadena de ADN (guanina –citosina; adenina-timina).
3.- Los nucleótidos de cada cadena forman puentes de hidrógeno y la molécula toma la forma de doble hélice (participa la enzima ADN ligasa). Y se liberan dos moléculas de ADN, cada una conserva una cadena original y tiene una cadena nueva recién elaborada, por esto la replicación de ADN es semiconservativa.
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
La síntesis de proteínas es un proceso esencial en los seres vivos, y para que se lleve a cabo se requiere la participación del ARN o ácido ribonucleico. El ARN lleva a cabo su función en dos etapas:
La síntesis de proteínas es un proceso esencial en los seres vivos, y para que se lleve a cabo se requiere la participación del ARN o ácido ribonucleico. El ARN lleva a cabo su función en dos etapas:
Transcripción.- El ARNm obtiene la información contenida en el ADN, esto consiste en la copia del ADN, por el ARN mensajero, molécula que se encargará posteriormente de dirigir la síntesis de proteínas que se requieren en la célula. En resumen, los procesos que se llevan a cabo en el núcleo son:
Traducción.- Se interpreta la información que el ARN mensajero copió del ADN y se construye una proteína.
El segmento de ADN que codifica para la síntesis de una proteína se llama gen, es decir el ADN está formado por varios miles de genes. El primer paso para la TRANSCRIPCIÓN consiste en que el ADN se abra para permitir ser copiado, después la enzima ARN polimerasa va colocando los nucleótidos necesarios para formar una molécula de ARN mensajero, complementaria a la cadena de ADN que se esta copiando (guanina con citosina y adenina con uracilo), el ARN mensajero se desprende, y sale del núcleo.
Para la TRADUCCIÓN de ADN, es necesaria la participación del ARN ribosomal, el cual forma los ribosomas, ahí es donde se lleva a cabo la síntesis de proteínas, y se inicia la interpretación del mensaje. La información del ARN mensajero se lee por tripletes (paquete de tres letras) llamado codón o triplete. Los ARN de transferencia acarrean aminoácidos componentes de las proteínas (cada codón forma un aminoácido) y los van colocando en el orden correspondiente, de acuerdo con la información que contiene el ARN mensajero. En cada codón del ARNm se va a colocar el ARNt que tenga el anticodón correspondiente y colocará el aminoácido que trae consigo. Los aminoácidos acarreados y colocados en el ribosoma se van uniendo por enlaces peptídicos y dan lugar a la cadena de proteína. Cuando termina de interpretarse el mensaje la proteína se libera del ribosoma.
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