BIOMOLÈCULAS

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA DIRECCIÓN DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN SISTEMA NACIONAL DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN

SEGUNDO SEMESTRE 2014 BIOMOLÈCULAS Las biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos. Los cuatro bioelementos más abundantes en los seres vivos son el carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N), representando alrededor del 99 por ciento de la masa de la mayoría de las células.

Estos cuatro elementos son los principales componentes de las biomoléculas debido a que: 1.- Permiten la formación de enlaces covalentes entre ellos, compartiendo electrones, debido a su pequeña diferencia de electronegatividad.

2.- Permiten a los átomos de carbono la posibilidad de formar esqueletos tridimensionales –C–C–C– para formar compuestos con número variable de carbonos.

3.- 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.

4.- 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.

Se pueden clasificar en:

Biomoléculas inorgánicas: Agua y Sales Minerales 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.

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA DIRECCIÓN DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN SISTEMA NACIONAL DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN

SEGUNDO SEMESTRE 2014 ESTRUCTURA DEL AGUA La molécula de agua está formada por dos átomos de H unidos a un átomo de O por medio de dosenlaces covalentes. La disposición tetraédrica de los orbitales sp3 del oxígeno determina un ángulo entre los enlaces H-O-H aproximadamente de 104’5º, además el oxígeno es más electronegativoque el hidrógeno y atrae con más fuerza a los electrones de cada enlace.

FUNCIONES DEL AGUA Las funciones del agua se relacionan íntimamente con las propiedades anteriormente descritas. Se podrían resumir en los siguientes puntos: 1. Soporte o medio donde ocurren las reacciones metabólicas.

2. Amortiguador térmico.

3. Transporte de sustancias.

4. Lubricante, amortiguadora del roce entre órganos.

5. Favorece la circulación y turgencia.

6. Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos.

7. Puede intervenir como reactivo en reacciones del metabolismo, aportando hidrogeniones o hidroxilos al medio.

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA DIRECCIÓN DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN SISTEMA NACIONAL DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN

SEGUNDO SEMESTRE 2014 PROPIEDADES 1. FÍSICAS El agua es un líquido inodoro e insípido. Tiene un cierto color azul cuando se concentra en grandes masas. A la presión atmosférica (760 mm de mercurio), el punto de fusión del agua pura es de 0ºC y el punto de ebullición es de 100ºC, cristaliza en el sistema hexagonal, llamándose nieve o hielo según se presente de forma esponjosa o compacta, se expande al congelarse, es decir aumenta de volumen, de ahí que la densidad del hielo sea menor que la del agua y por ello el hielo flota en el agua líquida. El agua alcanza su densidad máxima a una temperatura de 4ºC,que es de 1g/cc.

Su capacidad calorífica es superior a la de cualquier otro líquido o sólido, siendo su calor específico de 1 cal/g, esto significa que una masa de agua puede absorber o desprender grandes cantidades de calor, sin experimentar apenas cambios de temperatura, lo que tiene gran influencia en el clima (las grandes masas de agua de los océanos tardan más tiempo en calentarse y enfriarse que el suelo terrestre). Sus calores latentes de vaporización y de fusión (540 y 80 cal/g, respectivamente) son también excepcionalmente elevados.

2. QUÍMICAS El agua es el compuesto químico más familiar para nosotros, el más abundante y el de mayor significación para nuestra vida. Su excepcional importancia, desde el punto de vista químico, reside en que casi la totalidad de los procesos químicos que ocurren en la naturaleza, no solo en organismos vivos, sino también en la superficie no organizada de la tierra, así como los que se llevan a cabo en el laboratorio y en la industria, tienen lugar entre sustancias disueltas en agua, esto es en disolución. Normalmente se dice que el agua es el disolvente universal, puesto que todas las sustancias son de alguna manera solubles en ella.

No posee propiedades ácidas ni básicas, combina con ciertas sales para formar hidratos, reacciona con los óxidos de metales formando ácidos y actúa como catalizador en muchas reacciones químicas.

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA DIRECCIÓN DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN SISTEMA NACIONAL DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN

SEGUNDO SEMESTRE 2014

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.

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA DIRECCIÓN DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN SISTEMA NACIONAL DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN

SEGUNDO SEMESTRE 2014 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 en forma de iones 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.

Asociada a otras moléculas La hemoglobina se asocia con el hierro para transportar el oxígeno.

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 sodio para 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.

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA DIRECCIÓN DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN SISTEMA NACIONAL DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN

SEGUNDO SEMESTRE 2014 Biomoléculas orgánicas: (Principios inmediatos)

 CARBOHIDRATOS, GLÙCIDOS, HIDRATOS DE CRABONO, AZUCARE: son moléculas biológicas muy abundantes. Se les conoce con el nombre de azúcares y están formadas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Los carbohidratos o azúcares se pueden encontrar en diferentes formas:

Monosacáridos.- (1 monosacárido).

Disacáridos.- (2 monosacáridos) Polisacáridos.-(10en adelante monosacáridos)

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA DIRECCIÓN DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN SISTEMA NACIONAL DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN

SEGUNDO SEMESTRE 2014 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 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.

Disacáridos 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.

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA DIRECCIÓN DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN SISTEMA NACIONAL DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN

SEGUNDO SEMESTRE 2014 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.

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.

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA DIRECCIÓN DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN SISTEMA NACIONAL DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN

SEGUNDO SEMESTRE 2014 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 de los 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.