Biomoléculas

Bioelementos: C, H, O, N, P. Biomoléculas: glúcidos, lípidos, proteínas y nucleótidos.

Agua

2 átomos de H y 1 de O unidos mediante enlaces covalentes y un ángulo de 104,5 grados. Es eléctricamente neutra (el átomo de oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno y esto crea un exceso de carga negativa sobre el átomo de oxígeno y un sobrante de carga positiva en el hidrógeno (densidad de carga)). Las moléculas de H₂O pueden interaccionar mediante atracciones electrostáticas, estableciendo puentes de hidrógeno.

Propiedades:

• Elevado calor específico
• El agua en estado líquido es más densa que en estado sólido
• Elevada tensión superficial
• Elevada cohesión molecular

Importancia biológica:

• Principal disolvente biológico
• Función de transporte
• Posibilita la vida acuática en climas fríos
• Función termorreguladora

Sistema tampón

Regula y mantiene el pH constante cuando se les añade un ácido o una base (favorece la estabilidad del medio y mejora la actuación enzimática)

Ósmosis

Proceso de difusión pasiva a través de una membrana semiimpermeable que permite el paso de disolventes pero no de solutos. Cuando se pasa de un medio hipotónico a uno hipertónico aumenta la presión osmótica sobre el hipotónico. Si la célula es hipotónica sale agua y la célula se comprime por plasmólisis mientras que si es hipertónica, entra agua y se expande volviéndose turgente.

Glúcidos

Monosacáridos

Glúcidos más sencillos y poseen de 3 a 7 C. Son polialcoholes y tienen carácter reductor. Son la fuente principal de energía para todos los seres vivos. Se dividen en aldosas (glucosa 6C, desoxirribosa 5C, galactosa 6C) y cetosas (ribulosa 5C, fructosa 6C).

Importancia biológica:

Componente estructural de nucleótidos e intermediaria del metabolismo de la glucosa y otros glúcidos.

• Glucosa: principal nutriente de los seres vivos que mediante la respiración celular es degradada para obtener energía
• Ribosa: componente estructural de los nucleótidos
• Almidón: constituyente de la pared celular de células vegetales
• Celulosa: forma parte de los tejidos de sostén de las plantas

Oligosacáridos

Disacáridos:

Unión de 2 monosacáridos por enlace O-glucosídico (enlace entre dos grupos hidroxilo de dos monosacáridos con liberación de agua).

• Maltosa: hidrólisis almidón o glucógeno. 2 moléculas glucosa fácilmente hidrolizable.
• Lactosa: galactosa + glucosa.
• Sacarosa: glucosa + fructosa (enlace dicarbonílico)
• Celobiosa: hidrólisis celulosa. 2 moléculas glucosa y difícil hidrolizar.

Polisacáridos

Polímeros constituidos por la unión de muchos monosacáridos mediante enlaces O-glucosídicos alfa (homopolisacáridos de reserva como el almidón, glucógeno y dextranos) o beta (homopolisacáridos estructurales como la celulosa de la pared celular vegetal y la quitina del exoesqueleto artrópodos y pared celular hongos)

Lípidos

Sustancias químicas muy heterogéneas constituidas por C, H y O. Son insolubles en agua.

Funciones:

• Estructural: elementos mayoritarios de las membranas
• Energéticas: reservas de energía
• Vitamínicas y hormonales

Saponificables:

Contienen ácidos grasos y cuando se les somete a una hidrólisis forman jabones. Pueden ser simples (acilglicéridos y ceras) o complejos (fosfolípidos y esfingolípidos)

Insaponificables:

No contienen ácidos grasos y no dan reacciones de saponificación (terpenos, esteroides y eicosanoides).

Ácidos grasos

Ácidos orgánicos monocarbonílicos con número par de átomos de C. No suelen estar libres y forman parte de los lípidos saponificables. (R-COOH)

• Saturados: sin dobles enlaces y sólidos a temperatura ambiente.
• Insaturados: 1 o más dobles enlaces y son líquidos a temperatura ambiente. No son sintetizados por los mamíferos pero sí por vegetales.

Propiedades de los ácidos grasos:

• Son anfipáticos: tienen una zona polar de carácter hidrófilo y otra apolar de carácter hidrófobo.
• Reaccionan con los alcoholes formando ésteres y liberando agua.
• El punto de fusión aumenta con la longitud de la cadena ya que las fuerzas de Van der Waals aumentan.

Acilglicéridos

Triacilglicéridos:

3 ácidos grasos unidos mediante un enlace éster (cada grupo hidroxilo se sustituye por la cadena -COO del ácido graso dando una molécula de H₂O) con el glicerol.

• Grasas saturadas: con ácidos grasos (origen animal)
• Grasas insaturadas: con ácidos grasos (origen vegetal)

Funciones:

Aislantes térmicos y almacén del alimento.

Fosfolípidos

Son lípidos formados por glicerina esterificada en el C3, con un grupo fosfato y en el C1 y C2 ácidos grasos. El grupo fosfato se une a un sustituyente polar con un enlace éster. Son lípidos con carácter anfipático tienen una región polar hidrófilica y otra apolar hidrófobica que les hace idóneos para formar parte de las membranas celulares. Para la formación de bicapas en medios acuosos los grupos -OH se orientan hacia las moléculas de agua formando puentes de H. Los hidrófobos se alejan interaccionando mediante fuerzas de van der Waals.

Esteroides

Lípidos insaponificables que tienen importantes funciones como colorantes, vitaminas u hormonas y derivan del ciclopentanoperhidrofenantreno (esteroles, hormonas esteroideas, ácidos biliares)

Aminoácidos

Compuestos orgánicos sencillos formados por C, H, O, N que forman las proteínas y se unen por enlaces peptídicos (H₂N-CHR-COOH). Según su radical pueden ser:

• Aminoácidos neutros (polares y apolares)
• Aminoácidos ácidos (carga -)
• Aminoácidos básicos (carga +)

Hay 20 aminoácidos diferentes y solo algunos de esos pueden ser sintetizados, los demás ingeridos.

Enlace peptídico

Enlaces covalentes de tipo amida entre el grupo carboxilo de uno y el grupo amino de otro, y da lugar a una molécula de agua. Según el número de aminoácidos unidos: dipéptidos, tripéptidos, oligopéptido, polipéptido.

Proteínas

Estructura primaria:

Secuencia lineal de aminoácidos que integran una proteína (zigzag).

Estructura secundaria:

La adopta la primaria para ser estable

• Estructura alfa-hélice: la cadena se enrolla en espiral y tiene rotación dextrógira.
• Conformación beta o lámina plegada: la cadena adopta forma de zigzag debido a la ausencia de puentes de H, puede ser paralela o antiparalela.
• Hélice de colágeno: estructura secundaria del colágeno (compuesto por prolina) y no tiene enlaces de hidrógeno.

Estructura terciaria:

La proteína se encuentra plegada por puentes de H, interacciones hidrófobas y fuerzas de van der Waals, enlaces iónicos o puentes de S₂.

Estructura cuaternaria:

Algunas proteínas formadas por 2 o más cadenas de polipéptidos agregadas en una macromolécula funcional. La tienen proteínas fibrosas y las globulares. Las uniones son enlaces de hidrógeno, fuerzas de van der Waals o puentes de S₂.

Funciones:

• De reserva de aminoácidos
• De transporte mediante un medio acuoso o a través de membranas celulares.
• Función hormonal: algunas actúan como hormonas, controlan funciones celulares fundamentales (insulina, glucagón)
• Función estructural: dan soporte mecánico a las células animales y vegetales.
• Función homeostática: conservan el equilibrio del medio interno y colaboran en el mantenimiento del pH.

Ácidos nucleicos

Formados por nucleótidos.

• Bases nitrogenadas formadas por C y N y pueden ser bases púricas (derivan de la purina Adenina y Guanina) o bases pirimidínicas (derivan pirimidina Citosina, Timina, Uracilo)
• Pentosas: Ribosa para ARN y desoxirribosa para ADN.
• Ácido fosfórico: en forma de ion fosfato.
• Nucleósidos: unión de base nitrogenada y pentosa por enlace N-glucosídico entre el C1 de la pentosa y un N de la base con pérdida de agua.
• Nucleótidos: son los ésteres fosfóricos de los nucleósidos. Nucleósido + H₃PO₄. El enlace éster se produce entre el grupo OH del C5 de la pentosa y el ácido fosfórico y libera una molécula de agua.

Coenzimas

Moléculas orgánicas no proteicas que intervienen en las reacciones catalizadas por enzimas actuando en general como transportadores de electrones. Muchas son nucleótidos. Son las responsables de la transformación química en la reacción catalizada.

ADN

Estructura primaria:

Secuencia de nucleótidos unidos por enlaces covalentes de tipo fosfodiéster.

Estructura secundaria:

El ADN es una doble hélice formada por cadenas de polinucleótidos enrolladas alrededor de un eje imaginario, con las bases nitrogenadas hacia el interior y los planos de los anillos paralelos entre sí y perpendiculares a la doble hélice. El enrollamiento es dextrógiro y plectonémico y las dos cadenas de polinucleótidos son antiparalelas y complementarias.

ARN

Formado por ribonucleótidos de adenina, citosina y uracilo, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Es monocatenario aunque en algunos virus bicatenarios.

ARN mensajero

En eucariotas, el ADN está en el núcleo y la síntesis de proteínas se realiza en los ribosomas por eso es necesario este tipo de ARN para que transporte hasta el citoplasma la información para que se formen las proteínas. Este está tanto en el citoplasma como en el núcleo. En procariotas, una molécula de ARN mensajero puede codificar una o varias cadenas polipeptídicas. El ARN mensajero solo vive unos minutos y es destruido por las ribonucleasas.

ARN ribosómico

Agrupa varios ARN y es el más abundante (80%). Moléculas largas y monocatenarias, aunque en algunas zonas es una doble cadena. Varias de sus moléculas unidas a un grupo de proteínas básicas crean un ribosoma.

ARN transferencia

Transporta los aminoácidos hasta los ribosomas para que formen proteínas. Si se dispone en un plano parece una hoja de un trébol. Contiene bases nitrogenadas diferentes a las normales.

Otros tipos de ARN que están en el núcleo y citoplasma son el ARN nucleolar que se fragmenta en 3 ARN para crear las 2 subunidades del ribosoma. Algunos ARN entre muchos tienen estructuras tridimensionales y ejercen función catalítica (ribozimas)