Biomoléculas

Son las moléculas constituyentes de los seres vivos.

Clasificación:

Según la naturaleza química, las biomoléculas son:

Biomoléculas inorgánicas: Son biomoléculas no formadas por los seres vivos, pero imprescindibles para ellos, como el agua, la biomolécula más abundante, los gases (oxígeno, etc) y las sales inorgánicas.

Biomoléculas orgánicas o principios inmediatos: Son sintetizadas solamente por los seres vivos y tienen una estructura con base en carbono. Están constituidas, principalmente, por carbono, hidrógeno y oxígeno, y con frecuencia también están presentes nitrógeno, fósfato y azufre; a veces se incorporan otros elementos son pero en mucha menor proporción.

Las biomoléculas orgánicas pueden agruparse en grandes tipos:

Glúcido

(Carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos)

on moléculas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Son la forma biológica primaria de almacenamiento y consumo de energía. Son solubles en agua y se clasifican de acuerdo a la cantidad de carbonos o por el grupo funcional aldehído:

Monosacáridos

Los glúcidos más simples, los monosacáridos, están formados por una sola molécula; no pueden ser hidrolizados a glúcidos más pequeños. La fórmula química general de un monosacárido no modificado es (CH₂O)_n, donde n es cualquier número igual o mayor a tres, su límite es de 7 carbonos. Los monosacáridos poseen siempre un grupo carbonilo en uno de sus átomos de carbono y grupos hidroxilo en el resto, por lo que pueden considerarse polialcoholes.

Los monosacáridos se clasifican de acuerdo a tres características diferentes: la posición del grupo carbonilo, el número de átomos de carbono que contiene y su quiralidad.

Disacáridos

Los disacáridos son glúcidos formados por dos moléculas de monosacáridos y, por tanto, al hidrolizarse producen dos monosacáridos libres. Los dos monosacáridos se unen mediante un enlace covalente conocido como enlace glucosídico, tras una reacción de desidratación que implica la pérdida de un átomo de hidrógeno de un monosacárido y un grupo hidroxilo del otro monosacárido, con la consecuente formación de una molécula de H₂O, de manera que la fórmula de los disacáridos no modificados es C₁₂H₂₂O₁₁.

La sacarosa es el disacárido más abundante y la principal forma en la cual los glúcidos son transportados en las plantas. Está compuesto de una molécula de glucosa y una molécula de fructosa.

La lactosa, un disacárido compuesto por una molécula de galactosa y una molécula de glucosa, estará presente naturalmente sólo en la leche.

Polisacáridos

Los polisacáridos son cadenas, ramificadas o no, de más de diez monosacáridos, resultan de la condensación de muchas moléculas de monosacáridos con la pérdida de varias moléculas de agua. Su fórmula empírica es: (C₆ H₁₀ O₅)_n. Los polisacáridos representan una clase importante de polímeros biológicos y su función en los organismos vivos está relacionada usualmente con estructura o almacenamiento. El almidón es usado como una forma de almacenar monosacáridos en las plantas, siendo encontrado en la forma de amilosa y la amilopectina (ramificada). En animales, se usa el glucógeno en vez de almidón el cual es estructuralmente similar pero más densamente ramificado.

Oligosacáridos

Los oligosacáridos son polímeros formados a base de monosacáridos unidos por enlaces O-glicosídicos, con un número de unidades monoméricas entre 2 y 10. Su función principal es la capacidad para almacenar información, cumpliendo la función de reconocimiento.

Lípido

os lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas , la mayoría son biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contenerfósforo, azufre y nitrógeno, tienen como característica principal el ser hidrofóbicas o insolubles en agua y sí en solventes orgánicos como la bencina, el benceno y el cloroformo.

Los Lípidos también funcionan para el desarrollo del cerebro, el metabolismo y el crecimiento.

Los lípidos son biomoléculas muy diversas; unos están formados por cadenas alifáticas saturadas o insaturadas, en general lineales, pero algunos tienen anillos (aromáticos).

Clasificación bioquímica:

Los lípidos son un grupo muy heterogéneo que usualmente se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su composición ácidos grasos (lípidos saponificables) o no lo posean (lípidos insaponificables).

Lípidos saponificables

Simples. Lípidos que sólo contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.

Ácidos grasos. Son moléculas formadas por una larga cadena de tipo lineal, y con un número par de átomos de carbono [CH₃(CH₂)_nCOOH.

Acilglicéridos. Son lípidos simples formados por la esterificación de una, dos o tres moléculas de ácidos grasos con una molécula de glicerina.

Frente a bases da lugar a reacciones de saponificación en la que se produce moléculas de jabón.

Ceras. Son esteres de ácidos grasos de cadena larga, con alcoholes también de cadena larga. Todas las funciones que realizan están relacionadas con su impermeabilidad al agua y su consistencia firme.

Complejos. Son los lípidos que además de contener en su molécula carbono, hidrógeno y oxígeno, también contienen otros elementos como nitrógeno, fósforo, azufre u otra biomolécula como un glúcido. A los lípidos complejos también se les llama lípidos de membrana pues son las principales moléculas que forman las membranas celulares.

Fosfolípidos. Se caracterizan por presentar un acido ortofosfórico en su zona polar. Son abundantes de la membrana citoplasmática.

Glucolípidos. Se caracterizan por poseer un glúcido. Se encuentran formando parte de las bicapas lipídicas de las membranas de todas las células, especialmente de las neuronas.

Terpenos. Son moléculas lineales o cíclicas que cumplen funciones muy variadas, entre las que se pueden citar:

Esencias vegetales como: Mentol, limoneno, alcanfor, eucalipto y vainilla.

Vitaminas como: A, E y K.

Pigmentos vegetales como: La carotina y la xantofila.

Lípidos insaponificables

Los lípidos insaponificables son una clase de lípidos que no se transforman en jabónes al ser sometidos a la acción de álcalis, proceso conocido como saponificación.

Esteroides. Son lípidos que derivan de esterano. Comprenden dos grandes grupos de sustancias:

Ø Esteroles. Como el colesterol y la vitamina D.

Ø Hormonas esteroideas. Como las hormonas suprarrenales y los hormonas sexuales.

Funciones biológica:

Los lípidos desempeñan diferentes tipos de funciones biológicas:

Función de reserva energética. Los triglicéridos son la principal reserva de energía de los animales ya que un gramo de grasa produce 9,4 kilocalorías en las reacciones metabólicas de oxidación.
Función estructural. Los fosfolípidos, los glucolípidos y el colesterolforman las bicapas lipídicas de las membranas celulares. Los triglicéridos del tejido adiposo recubren y proporcionan consistencia a los órganos y protegen mecánicamente estructuras o son aislantes térmicos.
Función reguladora, hormonal o de comunicación celular. Las vitaminas liposolubles son de naturaleza lipídicas (terpenos, esteroides); las hormonas esteroides regulan el metabolismo y las funciones de reproducción ; los glucolípidos actúan como receptores de membrana; los eicosanoides poseen un papel destacado en la comunicación celular, inflamación, respuesta inmune, etc.
Función transportadora. El transporte de lípidos desde el intestino hasta su lugar de destino se realiza mediante su emulsión gracias a los ácidos biliares y a las lipoproteínas.
Función Biocatalizadora. En este papel los lípidos favorecen o facilitan las reacciones químicas que se producen en los seres vivos. Cumplen esta función las vitaminas lipídicas, las hormonas esteroideas y las prostaglandinas.

Aminoácidos

as proteínas son polímeros de gran tamaño construidos a partir de unidades llanadas aminoácidos.

Los aminoácidos, son la única fuente aprovechable de nitrógeno para en ser humano, además, son elementos fundamentales para la síntesis de las proteínas, y son precursores de otros compuestos nitrogenados.

Los aminoácidos comparten una estructura general que consta de un carbono central (el carbono alfa) rodeado de un nitrógeno, un grupo carboxilo, un grupo amino y una cadena lateral R (indica cualquier numero de átomo); el grupo NH₂es el grupo camino, el grupo COOH correspondiente al grupo acido.

COOH

H₂N C H

Se clasifican sus radicales R

-Neutro Polares: Ser, Thr, Cys, Tyr, Asn, Gln.

-No neutros Polares (apolares o hidrófobos): Gly, Ala, Val, Leu, Lle, Met, Pro, Phe, Trp.

-Con carga negativa (Ácidos): Asp, Glu.

-Con carga positiva (Básicos): Lys, Arg, His.

Los aminoácidos no proteicos se utilizan como neutro-transmisores, vitaminas, etc.

Tabla de abreviaturas de los 20 aminoácidos encontrados en proteínas

Proteína

as proteínas son biomoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos. Por sus propiedades físico-químicas, las proteínas se pueden clasificar en proteínas simples (holoproteidos), que por hidrólisis dan solo aminoácidos o sus derivados; proteínas conjugadas (heteroproteidos).

Todas las proteínas tienen carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, y casi todas poseen también azufre, etc.

En todas las reacciones químicas que se llevan a cabo en los organismos vivos intervienen proteínas de un grupo especial, las enzimas, este tipo de sustancias actúan como catalizadores biológicos que aceleran la velocidad de formación o rompimiento de las biomolécula para que puedan se asimiladas por las células.

Estructura:

Estructura primaria. Es la secuencia de aminoácidos en cadenas (Polímeros) lineales que se componen de una secuencia lineal de ladrillos que son los aminoácidos.

Estructura secundaria. Su estructura es la hélice alfa que permite que la cadena de polipéptidos se enrolle de manera espiral o helicoidal, manteniendo las curvas consecutivas de la hélice en su lugar mediante de puente de hidrógeno.

Estructura terciaria. Dobleces irregulares de las estructuras secundarias. Aparece sobre todo en las proteínas globulares.

Estructura cuaternaria. Consiste en más de una cadena de aminoácidos. Cuando la proteína se encuentra constituida por cadenas polipétidas de dos tipos diferentes: Dos cadenas alfa (α) y dos cadenas Beta (β) se le conoce como estructura cuaternaria.

Clasificación:

Según su forma

Fibrosas: presentan cadenas polipeptídicas largas y una estructura secundaria atípica. Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas.

>Colágeno. Sirve como andamiaje para el soporte de tejidos y órganos.

>Elastina. Se hallan en el tejido conectivo de los pulmones y en los grandes vasos sanguíneos, cuya propiedad elástica les permite estirarse varias veces.

>Queratina. Resisten la fuerza mecánica. Se encuentran como componentes principales de la capa epidémica externa y sus prolongaciones como el cabello, uñas y plumas.

Globulares: se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esférica apretada o compacta, como son:

>Anticuerpos. Producidas por el sistema inmunitario de animales superiores que participan en la destrucción de invasores biológicos.

>Interferones. Proteínas producidas por animales superiores, que interfieren con la replicación viral.

>Hemoglobina. Contiene hemo y acarrea oxigeno de los pulmones hacia otros tejidos de los vertebrados.

>Apolipoproteínas. Componentes de lipoproteínas de baja densidad (LDL) que participan en el transporte de triglicéridos y colesterol.

>Caseína. Proteína que se halla en la leche y almacena aminoácidos.

>Ferritina. Proteína que un hierro y se encuentra ampliamente distribuida.

>Mioglobina. Proteína que contiene hemo que une oxigeno y se halla en los vertebrados.

Según su función biológica

Enzimas: Catalizadores biológicos que poseen una importancia vital en todos los seres vivos. Son proteínas sencillas o conjugadas.

6-fosfofructo-1-cinasa	Enzima glucolítica que cataliza la transferencia del grupo fosfato del ATP a la fructosa-6-fosfato
Ciatrato sintasa	Enzima del ciclo ácido cítrico que cataliza la condensación de acetil-CoA y oxaloascetato para formar citrato
Tripsina	Enzima digestiva de los vertebrados que cataliza la hidrólisis proteica
Ribonucleasa	Enzima hidrolítica producida por todos los organismos, que cataliza la hidrolisis de RNA
RNA polimerasa	Enzima presente en todos los organismos, que cataliza la síntesis de RNA dirigida por DNA

Proteínas reguladoras y receptoras

Represor la	Interruptor genético que apega a los genes bacterianos implicados en el catabolismo de la lactosa
Insulina	Proteína sintetizada en el páncreas que actúa como señal para el estado de saciedad en los animales superiores
Glucagón	Proteína sintetizada en el páncreas que actúa como señal para el estado de hambruna en los animales superiores

Concentración muscular y motilidad

Actina	Componente del músculo esquelético
Miosina	Componente del músculo esquelético
Dineína	Proteína que provoca el movimiento de espermas y protozoarios por medio de flangelos y cilios

Vitamina

as vitaminas son factores de crecimiento, se necesita en cantidad muy pequeña y su ausencia prolongada en una célula perjudica las reacciones metabólicas produciendo estado de desequilibrio o enfermedad.

Las vitaminas son compuestos orgánicos que actúan en todos los sistemas enzimáticos para mejorar en metabolismo de las proteínas, los hidratos de carbono y las grasas. Sin estas sustancias no podrían tener lugar a la descomposición y asimilación de los alimentos.

Clasificación:

Las vitaminas se pueden clasificar según su solubilidad:
*Liposolubles (si lo son en lípidos). A, D, E y K.
*Hidrosolubles (si lo son en agua). Vitamina C y el complejo B.

Vitaminas liposolubles

Suelen absorberse con alimentos que contengan grasa. Su descomposición la lleva acabo la bilis del hígado, y después, las moléculas emulsionadas pasan por los vasos linfáticos y las venas para ser distribuidas en las arterias.

Vitamina A: Es esencial para las células epiteliales y para un crecimiento normal. Su insuficiencia produce cambios en la piel y ceguera nocturna, debido a la carencia de retina. Se puede obtener directamente de los productos de origen animal y en frutas y verduras verdes-amarillas.

Vitamina D: Incluyen a las vitaminas D₂y D_3.Los precursores de eta vitamina se precisan en la piel. Esta vitamina se encuentra en los productos de origen animal como la leche, el huevo, hígado despescado y los rayos ultra violeta. Su función principal es la absorción de calcio, interviene en la formación y mantenimiento de huesos. En su deficiencia encontramos el raquitismo.

Vitamina E: Se le llama vitamina de la anti-esterilidad. Se encuentra en todos los alimentos grasos y verduras de hojas verdes. Protege contra la oxidación de ácidos grasos y participa en la respiración.

Vitamina K: Se aplica antes de las operaciones para auxiliar en la coagulación. Se encuentra en la mayoría de los alimentos, principalmente en las verduras de hojas verdes. Funciona como coagulador sanguíneo. Su carencia da paso a la inhibición de la coagulación de la sangre, falla en mecanismo de coagulación.

Vitaminas liposolubles

Vitamina B: La mayoría es materia prima para la síntesis de coenzimas (moléculas transferidoras que funcionan junto con otra enzima particular). Se encuentra en los vegetales y animales de todo tipo.

Vitamina B₁ (Tiamina): Se encuentra en víceras, cerdo, cereales. Legumbres. Su función principal es el metabolismo de los hidratos de carbono, regulación de las funciones nerviosas y cardiacas. Su deficiencia provoca el Beriben, produce fatiga y deficiencia cerebral (Beriberi).

Vitamina B₂ (Roboflavina): Se encuentra en productos lácteos, hígado, huevos, cereales y legumbres. Su funcionamiento principal es el metabolismo. Su deficiencia provoca la irritación ocular, inflamación y rupturas de las células epidémicas, etc.

Vitamina B₃ (Nicotinamida): Lo encontramos en el hígado, carne magra, cereales y legumbres. Su función principal son las reacciones de oxidación-reducción en la respiración celular. Su deficiencia conlleva a la pelagra (artritis, diarrea y trastornos mentales).

Vitamina B₅ (Ácido pantoténico): Esta vitamina proviene de productos lácteos, hígado, huevos, cereales, legumbres. Su función principal es en el metabolismo. Su deficiencia provoca la fatiga, perdida de coordinación.

Vitamina B₆ (Piridoxina): Esta vitamina la encontramos en los cereales, verduras, carnes. Su función principal es en el metabolismo de los aminoácidos. Su deficiencia provoca convulsiones, alteraciones en la piel y cálculos renales.

Vitamina B₈ (Biotina): Se encuentra en las carnes, verduras y legumbres. Sus funciones principales son las síntesis de los ácidos grasos y el metabolismo de aminoácidos. Su deficiencia provoca la depresión, fatiga y nauseas.

Vitamina B₁₂ (Cobalamina): Esta vitamina la podemos encontrar en las carnes rojas, huevos y productos lácteos. Su función principal es participar en el metabolismo de los ácidos nucleicos. Las enfermedades por su carencia es la anemia, perniciosa, trastornos neurológicos, falta de ácido fólico.

Vitamina C: Este compuesto es el ácido ascórbico. La podemos encontrar en frutas cítricas, coles, tomates, verduras de hojas verde. Su función principal es la formación de colágeno en dientes, huesos y tejidos conectivos de vasos sanguíneos. Su deficiencia lleva a el escorbuto (hemorragias y caída de dientes).