Biología, Botánica, Genética y Zoología
Biomoléculas
Liceo Valentín Letelier .M 10 de Mayo de 2008 Linares, VII región del Maule
Trabajo de investigación: “Biomoleculas”
Nombre: Romina Julieta Mancilla Ledesma
Curso: 4° D
Profesor:
(Biomolecula)
Introducción
Para comenzar podría mencionar que este trabajo se basa, principalmente en investigaciones echas por especialistas en el tema, de tal forma que todos los datos vertidos en este trabajo fueron previamente examinados.
Por otro lado es un agrado nuevamente presentar otro trabajo más respecto a las ramas de la química, la bio-química en este caso.
El trabajo consiste en datos muy preciso, para dejar las ideas claras, donde cualquier persona ajena al tema pueda entenderlo en su mayor proporción.
Además se presentan ejemplos y en algunos casos imágenes para ayudar a la comprensión de dichas definiciones.
Dicho lo anterior espero que sea de su satisfacción el trabajo, y que todo al respecto a la BIOMOLECULAS haya quedado lo más claro posible.
Para comenzar y poder comprender el tema y sus derivados, debemos definir biomoleculas.
¿Qué son las biomoleculas?
Las biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos, se clasifican en glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos; el conjunto de todos ellos constituye lo que se llama materia orgánica. De forma general, se utilizan biológicamente para tres funciones: estructural (forman estructuras biológicas), energética (liberan ó almacenan energía), y dinámica (intervienen en reacciones biológicas), antiguamente llamados principios inmediatos. Las biomoléculas inorgánicos son sobretodo agua, sales minerales y gases como oxígeno y dióxido de carbono.
Más características:
Permiten la formación de enlaces covalentes entre ellos, compartiendo electrones, debido a su pequeña diferencia de electronegatividad. Estos enlaces son muy estables, la fuerza de enlace es directamente proporcional a las masas de los átomos unidos.
Permiten a los átomos de carbono la posibilidad de formar esqueletos tridimensionales -C-C-C- para formar compuestos con número variable de carbonos.
Permiten la formación de enlaces múltiples (dobles y triples) entre C y C, C y O, C y N, así como estructuras lineales ramificadas cíclicas, heterocíclicas, etc.
Permiten la posibilidad de que con pocos elementos se den una enorme variedad de grupos funcionales (alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos, aminas, etc.) con propiedades químicas y físicas diferentes.
Tipos de biomoleculas:
1. Glúcidos
Siempre contienen C, H, y O, y químicamente se pueden definir como polialcoholes con un grupo carbonilo (aldehído ó cetona). Realizan las siguientes funciones:
-
Proporcionan energía, hasta 4 Klas/gr. (glucosa), y la almacenan (almidón, glucógeno). - Forman estructuras (celulosa, ribosa del RNA, etc.) - Constituyen moléculas de tipo dinámico (vitamina C, heparina, etc.).
Los principales grupos son:
Monosacáridos: son los más sencillos. A veces se les llama azúcares por su sabor dulce, y carbohidratos por contener el H y el O en la misma proporción que el agua. Su fórmula general es CnH2nOn , siendo n un número de C entre 3 y 7: triosas, tetrosas, pentosas, etc. Según que su grupo carbonilo sea un aldehído ó una cetona, los monosacáridos serán respectivamente Aldosas ó Cetosas.
Disacáridos: Se forman por la unión de dos monosacáridos, creándose el enlace O-Glucosídico, α ó β, y de tipo monocarbonílico (unión entre el carbono anomérico del primer monosacárido y otro no anomérico del segundo; en este caso se conserva el poder reductor: G + G —› Maltosa; Gal + G —› Lactosa), ó dicarbonílico (unión de los dos carbonos anoméricos de ambos monosacáridos, con lo que se pierde el poder reductor: G + F —› Sacarosa). Los disacáridos suelen tener función energética, hidrolizándose para obtener sus monosacáridos constituyentes.
Polisacáridos: Se forman por la unión de miles de unidades de monosacáridos (principalmente glucosas), estableciendo enlaces glucosídicos entre ellos, y perdiendo en este proceso el poder reductor, la solubilidad (forman dispersiones coloidales), la cristalización, y el sabor dulce. Si los enlaces son del tipo α, el polisacárido tendrá función de reserva energética: almidón (formado por amilosa, lineal, y amilopectina, ramificada) en las células vegetales, y glucógeno (molécula helicoidal y parecida a la amilopectina del almidón, pero más ramificada) en las animales. Si el enlace es de tipo β, el polisacárido tendrá función estructural: celulosa (estructura lineal y sin ramificar) de la pared celular de los vegetales, quitina (unión de miles de NAGs), formando exosqueletos de artrópodos y la pared celular de los hongos.
2. Lípidos
Formados por C,H y O, se caracterizan por su insolubilidad en agua y su composición hidrocarbonada. Actúan como materiales de reserva energética (pueden proporcionar 9 Kcals/gr.), como materiales estructurales (membranas celulares), ó como moléculas dinámicas (vitaminas liposolubles, ciertas hormonas, etc.). Los más sencillos son:
Los principales grupos son:
Ácidos grasos, compuestos por una cadena lineal de un número par de carbonos, y una función ácido terminal: CH3-(CH2)n-COOH. Si sólo contiene enlaces sencillo son saturados (ác. palmítico, esteárico), y si presenta dobles enlaces son insaturados (oleico, linoleico). Su función es de reserva energética, y pueden esterificarse (a través del enlace éster) con alcoholes formando ésteres, que se hidrolizan a su vez recomponiendo sus constituyentes. Asimismo pueden saponificarse con álcalis, obteniéndose jabones (sales orgánicas). Su principal propiedad es su comportamiento anfipático, derivado del hecho de poseer una zona lipófila en su molécula (la cadena hidrocarbonada), y otra hidrófila (el radical ácido), lo que les hace insolubles en agua, formando micelas mono ó bicapa.
Los lípidos que se forman al esterificarse ácidos grasos con alcoholes de diverso tipo se llaman saponificables, pues tienen la propiedad de saponificarse. De ellos, los más sencillos son los glicéridos ó acilglicéridos, de función de reserva energética, esterificados con glicerina: oleina, estearina, palmitina, y que normalmente se llaman grasas, aceites y sebos. Cuando el alcohol con que se esterifica el ácido graso es de cadena muy larga, se forman los céridos (ceras), que se caracterizan por ser muy lipófilos (=hidrófobos) y tener función protectora. Si los glicéridos contienen otros compuestos, forman los fosfolípidos (lecitina, cefalina) y esfingolípidos (esfingomielina, gangliósidos), fundamentales en las células pues forman la estructura bicapa de las membranas celulares: lípidos de membrana.
Un tercer tipo de lípidos se caracterizan por no contener ácidos grasos en su composición, y por tanto no poder saponificarse: lípidos insaponificables. Su función suele ser metabólica, y algunos son muy importantes: terpenos como el fitol (alcohol de la clorofila), las vitaminas A, E y K, el caucho, y esteroides como el colesterol, la vitamina D, las hormonas de la corteza suprarrenal y sexuales.
3. Proteínas
Contienen siempre C, H,O y N, y están constituidas por la unión de unas unidades básicas llamadas aminoácidos (α'αs), que químicamente contienen una función amina y otra ácido.
Son proteínas casi todas las enzimas, catalizadores de reacciones metabólicas de las células; muchas hormonas, reguladores de actividades celulares; la hemoglobina y otras moléculas con funciones de transporte en la sangre; anticuerpos, encargados de acciones de defensa natural contra infecciones o agentes extraños; los receptores de las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar una respuesta determinada; la actina y la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante la contracción; el colágeno, integrante de fibras altamente resistentes en tejidos de sostén.
Los principales grupos son:
Aminoácidos como tienen carbonos asimétricos, también tienen estereoisomería (en la naturaleza, la mayor parte son formas L), y actividad óptica dextro (+) ó levo (-).
Químicamente tienen carácter anfótero por presentar doble ionización, y se comportan como ácidos ó bases dependiendo del medio en que se encuentren.
Los α'αs que se unen entre sí para formar proteínas se llaman proteinógenos (unos 20), y lo hacen estableciendo un enlace característico de tipo amida: el enlace peptídico, que puede romperse mediante hidrólisis.
Cuando la cantidad de α'αs que se unen es pequeña, se forma un polipéptido, p. ej. La insulina.
Las proteínas, para ser biológicamente activas necesitan conformarse tridimensionalmente, y pasan sucesivamente por las estructuras 1ª, 2ª y 3ª. La estructura primaria es la secuencia de α'αs de la proteína, es decir el número, tipo y orden de colocación de sus α'αs. A continuación se pliega mediante enlaces no peptídicos, obteniéndose la estructura secundaria: enrollamientos espirales (α-hélice) ó láminas plegadas (β-láminas). Finalmente se conforma tridimensionalmente mediante nuevos plegamientos, adquiriendo la estructura terciaria: conformación filamentosa, formándose proteínas insolubles de función estructural, p.ej. la queratina.
c) Las proteínas más sencillas sólo contienen α'αs en su composición y se llaman holoproteínas, pudiendo ser globulares, con función dinámica (albúminas, histonas, globulinas), ó filamentosas, con función estructural (colágeno, queratina, elastina). Si contienen, además de α'αs (grupo proteico), otros componentes (grupo prostético), se llaman heteroproteínas ó proteínas conjugadas, y suelen tener funciones dinámicas: g-globulinas (anticuerpos), lipoproteínas (HDL y LDL), fosfoproteínas (caseína), cromoproteínas (Hb, citocromos, clorofila), y nucleoproteínas (fibra de cromatina).
Las proteínas tienen múltiples funciones biológicas: estructural, energética (pueden proporcionar 4 Kclas/gr.), transporte, hormonal, regulación del pH, etc. Una de tales funciones es imprescindible: la función biocatalizadora de los enzimas.
Los enzimas son proteínas (excepto los ribozimas) globulares que catalizan todas las reacciones biológicas. Se caracterizan por su gran especificidad, por no alterarse en el transcurso de la reacción y por aumentar muchísimo la velocidad de la reacción que catalizan (a veces hasta 1 millón de veces).
Ácidos nucléicos
Son biomoléculas orgánicas que contienen siempre C, H, O, N y P, estructurados en unidades básicas llamadas nucleótidos.
Los ácidos nucleicos, ADN y ARN, desempeñan, tal vez, la función más importante para la vida: contener, de manera codificada, las instrucciones necesarias para el desarrollo y funcionamiento de la célula. El ADN tiene la capacidad de replicarse, transmitiendo así dichas instrucciones a las células hijas. Algunas, como ciertos metabolitos (ácido pirúvico, ácido láctico, ácido cítrico, etc.) no encajan en ninguna de las anteriores categorías citadas.
Un nucleótido contiene tres componentes: una pentosa (ribosa ó desoxirribosa), un fosfato, y una base nitrogenada (Adenina, Citosina, Guanina, Timina ó Uracilo). Algunos de ellos actúan sin formar ácidos nucleicos, es decir, sin unirse entre sí, y su función es imprescindible: ATP, con función energética, coenzimas como el NAD, transportador de e- y H+, etc. Cuando se unen entre sí muchos mononucleótidos, mediante enlaces fosfodiéster 5' —› 3' (esta notación indica que los nucleótidos se unen entre el C5 de la pentosa de uno de ellos y el C3 de la pentosa del siguiente nucleótido), se forma un polinucleótido ó ácido nucléico.
DNA: ácido desoxirribonucléico. Es el material genético (en algunos virus puede ser RNA) de todos los organismos. Presenta una estructura primaria: la secuencia de bases del polinucleótido, que se agrupan funcionalmente formando genes, con grupos de bases que se expresan (exones), y grupo que no lo hacen (intrones). Cuando dos hebras de DNA se emparejan de forma antiparalela, estableciendo puentes de hidrógeno entre sus bases complementarias (A-T y C-G), y se enrollan en una doble hélice en molécula abierta (eucariotas) ó circular (procariotas).
c) RNA: Ácido ribonucléico. Es un polinucleótido monocatenario (excepto en algunos virus) de ribosa, que se dispone en estructura primaria, aunque a veces forma estructura secundaria de doble hélice formando plegamientos con la misma cadena. Su función es traducir la información genética de los genes (DNA) a proteínas, a través del código genético.
Composición y Estructura.:
Las proteínas son, químicamente, polímeros de aminoácidos. Los aminoácidos son moléculas orgánicas relativamente sencillas cuya característica unificadora es la presencia en todos de un grupo carboxilo y un grupo amino, de lo que derivan su nombre.
El grupo carboxilo y el grupo amino se unen al carbono C2 y, de forma mayoritaria en los seres vivos, son L-aminoácidos, ya que, como en el caso de la estructura lineal de algunos glúcidos, para ir del carboxilo al amino se gira levogiramente (al contrario que las agujas del reloj).
La forma de polimerizar de los aminoácidos es parecido a las de los glúcidos, aunque el nombre que recibe es diferente. El enlace peptídico se forma entre el -OH del carboxilo de uno de los aminoácidos y un H del grupo amino del siguiente aminoácido, desprendiéndose agua en el proceso. Mediante la repetición de estos enlaces se forma la Estructura Primaria de las proteínas, la cadena lineal formada por los aminoácidos que las componen.
Se han descrito dos formas de Estructura Secundaria básicas y mayoritarias: alfa-hélice y beta-lámina: la primera es una helicoide en la que los resíduos quedan hacia el interior del eje formado por los carbonos unidos por los enlaces peptídicos, sosteniéndose por los enlaces de hidrógeno y fuerzas de Van der Waals entre ellos.
Las interacciones entre las estructuras secundarias de la proteína y a la vez con el medio intracelular son las que generan la Estructura Terciaria. Esta estructura es el plegamiento en el espacio (tridimensional) de la proteína y determina la forma final de la misma en la mayoría de los casos.
Funciones:
Lo más importante sobre las proteínas es el conjunto de papeles que desempeñan en los organismos vivos. Aunque normalmente se hace una distinción a grandes rasgos entre proteínas estructurales y enzimas, esta división es sólo una arbitrariedad para poder operar y manejar un conjunto que tiene un amplio espectro, en realidad, porque todas las proteínas tienen un papel estructural en parte y un papel enzimático en parte.
El papel estructural se debe a que, obviamente, son componentes de la estructura física de la célula, aunque sea como proteínas solubles, ya que éstas tienen que ver con la ósmosis y ayudan a regular el estado de equilibrio osmótico de la célula. Aquellas que forman parte de una membrana tienen un papel más evidente pero las que son la máxima representación del papel estructural son aquellas que forman el citoesqueleto, que es el elemento que sostiene la superestructura de la célula y sirve de vía de transporte de las vesículas.
En cuanto a las enzimas, bueno, la mayoría de las proteínas, como ya indiqué, tienen un papel enzimático, la cuestión es cómo definir lo que es una enzima de forma fácilmente accesible a los legos.
Conclusión personal:
Debido a los dicho anteriormente podemos deducir que:
-Las biomoleculas son célula viva está constituida básicamente por cuatro elementos (C, H, O y N)
-Permiten la formación de enlaces covalentes.
- Hay diferentes tipos entre ellos las Glúcidos, Lípidos, Proteínas y Ácidos nucléicos.
- Glúcidos
Siempre contienen C, H, y O, y químicamente se pueden definir como polialcoholes con un grupo carbonilo (aldehído ó cetona).
- Lípidos
Formados por C,H y O, se caracterizan por su insolubilidad en agua y su composición hidrocarbonada.
- Proteínas
Contienen siempre C, H,O y N, y están constituidas por la unión de unas unidades básicas llamadas aminoácidos (α'αs), que químicamente contienen una función amina y otra ácido.
- Ácidos nucléicos
Son biomoléculas orgánicas que contienen siempre C, H, O, N y P, estructurados en unidades básicas llamadas nucleótidos.
-En canto a sus estructura y función podríamos decir que:
Las proteínas son, químicamente, polímeros de aminoácidos, proteínas estructurales y enzimas, proteínas solubles.
Bibliografía:
-UPO.es
http://www.upo.es/depa/webdex/biocel/Documentos/Bioquimica/Tema%201%20LAS%20BIOMOLECULAS.pdf
-Wikipedia.org
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