LICEO DE CORONADO.CURSO DE BIOLOGÍA, X NIVEL.2015

Biomoléculas orgánicas

BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

Constituyentes químicos de la célula

CARBOHIDRATOS

Definición: Son moléculas fundamentales de almacenamiento de energía en la mayoría de los seres vivos.

Los azúcares, almidones y celulosa son carbohidratos típicos, son fuentes de energía para las células vivas.

CARBOHIDRATOS

Están compuestos por Carbono, Hidrógeno y Oxígeno.

Por los que son considerados como compuestos ternarios (tres elementos).

Por ejemplo: la glucosa C6H12O6

FUNCIONES DE LOS CARBOHIDRATOS

Fuente primaria de energía para el organismo.

Construcción de moléculas complejas. Quemar proteínas y grasas.Almacenamiento de energía en plantas

(almidón) y en animales (glucógeno). Material estructural en plantas.

Los carbohidratos se clasifican en:

• Monosacáridos: o azucares simples• Disacáridos: compuestos por dos tipos de

monosacáridos.• Polisacáridos: compuestos por muchos

monosacáridos.

Los carbohidratos se clasifican en:

• Monosacáridos: también recibe el nombre de azucares simples.

• Están formados por un solo sacárido• Ej: glucosa o dextrosa, fructuosa, galactosa.• Se agrupan de acuerdo a la cantidad de

átomos de carbono en: Nombre Cantidad de Carbonos

Triosas 3

Tetrosas 4

Pentosas 5

Hexosas 6

Heptosas 7

Los carbohidratos se clasifican en:

• Disacáridos: formados por la unión de dos monosacáridos.

• Ej: sacarosa, lactosa y maltosa.

Sacarosa

Ejemplos de sacáridos

Monosacárido Monosacárido Disacárido Nombre común

Glucosa +

Fructuosa =

Sacarosa Azúcar de mesa

Glucosa +

Galactosa =

Lactosa Azúcar de leche

Glucosa +

Glucosa =

Maltosa Azúcar de malta

Los carbohidratos se clasifican en:

• Polisacáridos: formados por una cadena de monosacáridos, de hasta mil unidades.

Ejemplo: Almidón (reserva de energía en las plantas) Glucógeno(reserva de energía en los

animales) Quitina (principal componente del

exoesqueleto de artrópodos) Celulosa (forma la pared celular vegetal)

LÍPIDOS

Definición: Son sustancias generalmente insolubles en solventes polares como el agua, pero se disuelven fácilmente en solventes orgánicos no polares, como el benceno, éter y cloroformo.

Al igual que los carbohidratos están formados por Carbono, Hidrogeno y Oxígeno pero éste en menor proporción.

Por lo que se consideran también como sustancias ternarias (formados por tres elementos).

LÍPIDOS

Algunos como el cebo de res o el tocino son sólidos a temperaturas ordinarias.

Otros son líquidos como el aceite de oliva, bacalao, girasol, maíz, canola,entre otros.

Funciones:

Energética: produce de 9-10 kcal/gr.Reserva: Almacenamiento de energía en

animales y algunas plantas (hibernación en osos).

Protección contra el agua en plantas.Acumulación de calor en animales.Estructural: Componente de las membranas

celulares.Informativa: como el caso de esteroides.

Lípidos

Alimentos ricos en grasas son: carnes, huevos, productos lácteos y en su gran mayoría se ingieren en forma de triacilgliceroles.

Son ricos en grasa los alimentos de origen animal, mientras que los de origen vegetal, los aceites son insaturadas y libres de colesterol.

Los lípidos se clasifican en:

Simples: Ácidos grasos (triacilgliceroles).Saturados (grasas). Sólidos a 25°C.Insaturados (aceites). Líquidos a 25°C.Ceras (cadenas largas de alcohol y ácidos grasos).

Compuestos Fosfolípidos (componente principal de las membranas

celulares). Glicolípidos. Esfingolípidos.

Esteroides. Colesterol (HDL y LDL) Hormonas sexuales (testosterona, estrógenos,

progesterona). Hormonas adrenocorticales (cortisona). Ácidos biliares (ácido cólico).

Terpenos.

Proteínas

Las Proteínas son biopolímeros o macromoléculas orgánicas, constituidas básicamente por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N); aunque pueden contener también azufre (S) y fósforo (P) y, en menor proporción, hierro (Fe), cobre (Cu), magnesio (Mg), yodo (I), entre otros bioelementos.

Cada gramo de proteína provee 4,1 kcal.Estos elementos químicos se agrupan para formar

unidades estructurales llamados AMINOÁCIDOS, a los cuales se podrían considerar como los "ladrillos de los edificios moleculares proteicos".

La unión de dos o más aminoácidos (AA) mediante enlaces amida origina los péptidos.

En los péptidos y en las proteínas, estos enlaces amida reciben el nombre de enlaces peptídicos y son el resultado de la reacción del grupo carboxilo de un AA con el grupo amino de otro, con eliminación de una molécula de agua

Reacción de síntesis por deshidratación en los enlaces peptídicos.

Funciones

Tipos Ejemplos Localización o función

EnergéticaCarne, huevos, lácteos y sus derivados.

Enzimas Ácido-graso-sintetosa Cataliza la síntesis de ácidos grasos.

Reserva Ovoalbúmina Clara de huevo.

Transportadoras Hemoglobina Transporta el oxígeno en la sangre.

Protectoras en la sangre Anticuerpos Bloquean a sustancias extrañas.

Hormonas Insulina Regula el metabolismo de la glucosa.

Estructurales Colágeno Tendones, cartílagos, pelos.

Contráctiles Miosina y actinaConstituyente de las fibras musculares

Clasificación

Las proteínas se clasifican, de forma general, en Holoproteinas y Heteroproteinas según estén formadas respectivamente sólo por aminoácidos o bien por aminoácidos más otras moléculas o elementos adicionales no aminoacídicos.

De acuerdo con su estructura, se clasifican en primarias, secundarias, terciarias y cuaternarias.

Estructura primaria

La estructura primaria es la secuencia de aminoácidos de la proteína.

Nos indica qué aminoácidos componen la cadena polipeptídica y el orden en que dichos aminoácidos se encuentran.

La función de una proteína depende de su secuencia y de la forma que ésta adopte.

Ejemplo: la insulina

Estructura secundaria.

La estructura secundaria es la disposición de la secuencia de aminoácidos en el espacio.

Existen dos tipos de estructura secundaria: La a(alfa)-hélice La conformación beta.

Esta estructura se forma al enrollarse helicoidalmente sobre sí misma la estructura primaria. Se debe a la formación de enlaces de hidrógeno entre el -C=O de un aminoácido y el -NH- del cuarto aminoácido que le sigue.

Estructura terciaria

Esta conformación globular se mantiene estable gracias a la existencia de enlaces entre los radicales R de los aminoácidos. Aparecen varios tipos de enlaces:

el puente disulfuro entre los radicales de aminoácidos que tiene azufre.

los puentes de hidrógeno. los puentes eléctricos. las interacciones hifrófobas.

Estructura cuaternaria

Esta estructura informa de la unión, mediante enlaces débiles (no covalentes) de varias cadenas polipeptídicas con estructura terciaria, para formar un complejo proteico.

Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre de protómero.

Valor biológico de las proteínas

El conjunto de los aminoácidos esenciales sólo está presente en las proteínas de origen animal. En la mayoría de los vegetales siempre hay alguno que no está presente en cantidades suficientes.

La calidad biológica de una proteína será mayor cuanto más similar sea su composición a la de las proteínas de nuestro cuerpo. De hecho, la leche materna es el patrón con el que se compara el valor biológico de las demás proteínas de la dieta.

Necesidades diarias de proteínas

En general, se recomiendan unos 40 a 60 gr de proteínas al día para un adulto sano.

La Organización Mundial de la Salud y las RDA (Recommended Dietary Allowences publicadas en EE.UU. por la National Academic Science) recomiendan un valor de 0,8 gr/ kilogramo de peso y día.

Por supuesto, durante el crecimiento, el embarazo o la lactancia estas necesidades aumentan.

En general, se recomienda que una tercera parte de las proteínas que comamos sean de origen animal, pero es perfectamente posible estar bien nutrido sólo con proteínas vegetales, eso sí, teniendo la precaución de combinar estos alimentos en función de sus aminoácidos limitantes.

El problema de las dietas vegetarianas en occidente suele estar más bien en el déficit de algunas vitaminas, como la B12, o de minerales, como el hierro.

ENZIMAS

Generalidades

Las enzimas son, proteínas globulares capaces de catalizar las reacciones metabólicas.

Las enzimas, en su gran mayoría, son específicas para cada reacción, de ahí su gran número.

Como son catalizadores, actúan disminuyendo la energía de activación, combinándose con los reaccionantes para producir un estado intermedio con menor energía de activación que el estado de transición de la reacción no catalizada.

Una vez formados los productos de la reacción, la enzima se recupera.

Las enzimas cumplen las dos leyes comunes a todos los catalizadores:

la primera es que durante la reacción no se alteran,

y la segunda es que no desplazan la constante de equilibrio para que se obtenga más producto, sino que simplemente favorecen que la misma cantidad de producto se obtenga en menos tiempo.

Actividad enzimática

Las enzimas pueden actuar de dos formas: unas, fijándose mediante enlaces fuertes

(covalentes) al sustrato, de modo que se debiliten sus enlaces y que no haga falta tanta energía para romperlos;

y otras, atrayendo a las sustancias reaccionantes hacia su superficie de modo que aumente la posibilidad de encuentro y que la reacción se produzca más fácilmente.

Inhibidores enzimáticos

Ejemplos de enzimas

Enzimas digestivas:Amilasa: actúa sobre los almidones y los azúcares,

proporcionando glucosa. Se produce en el estómago y el páncreas.

Pepsina: actúa sobre proteínas, proporcionando péptidos y aminoácidos.

Lipasa: actúa sobre las grasas, proporcionando ácidos grasos y glicerina. Se produce en el páncreas y en el intestino.

Ptialina: actúa sobre los almidones, proporcionando mono y disacáridos.

Enzimas cardiacas: se producen en el tejido cardiaco como consecuencia de un daño en el corazón.

Por ejemplo: troponinas cardíacas y creatina quinasa (CK) o creatina-fosfocinasa (CPK, por sus siglas en inglés)

Enzimas pancreáticas: ayudan a descomponer grasas (lipasas), proteínas (proteasas) y carbohidratos (amilasas).

ÁCIDOS NUCLEICOS

Los ácidos nucleicos son polímeros macromoleculares constituidos por la unión de monómeros, llamados nucleótidos.

Los ácidos nucleicos son el Ácido desoxirribonucleico (ADN) y el Ácido ribonucleico (ARN).

HistoriaEl descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a

Meischer (1869), el cual trabajando con leucocitos y espermatozoides de salmón, obtuvo una sustancia rica en carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y un porcentaje elevado de fósforo. A esta sustancia se le llamó en un principio nucleina, por encontrarse en el núcleo.

Años más tarde, se fragmentó esta nucleína, y se separó un componente proteico y un grupo prostético, este último, por ser ácido, se le llamó ácido nucleico.

En los años 30, Kossel comprobó que tenían una estructura bastante compleja.

En 1953, James Watson y Francis Crick, “descubrieron”, gracias a los trabajos de Rosalind Franklin, la estructura tridimensional de uno de estos ácidos, concretamente del ácido desoxirribonucleico (ADN)

Funciones

Entre las principales funciones de estos ácidos se tienen:Duplicación del ADN.Expresión del mensaje genético.Transcripción del ADN para formar

ARNm y otrosTraducción, en los ribosomas, del

mensaje contenido en el ARNm a proteinas.

Composición

Son biomoléculas orgánicas constituidas por C, H, O, N, P, S.

Están compuestos por nucleótidos, que son moléculas que se pueden presentar libres en la naturaleza o polimerizadas, formando ácidos nucleicos.

Los nucleótidos se forman por la unión de una base nitrogenada, una pentosa y uno o más ácidos fosfóricos.

La unión de una pentosa y una base nitrogenada origina un nucleósido, y su enlace se llama N - glucosídico.

Por ello, también un nucleótido es un nucleósido unido a uno o más ácidos fosfóricos.

Bases púricas

Bases pirimidínicas

ADN

ARN

Tipos de ARN

AGUA (H2O)

Generalidades

Biomolécula inorgánica constituida por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.

Fue Henry Cavendish quien descubrió en 1781 que el agua es una sustancia compuesta y no un elemento, como se pensaba desde la Antigüedad.

Los resultados de dicho descubrimiento fueron desarrollados por Antoine Laurent de Lavoisier, dando a conocer que el agua estaba formada por oxígeno e hidrógeno.

Distribución del agua

En cuanto a su distribución, el agua corporal está repartida en dos sistemas:

-en el interior de las células (aproximadamente el 63% del total).

-en el exterior de las células (el 37%). De esta cantidad el 27% corresponde al líquido intercelular, el 3% al agua transcelular y el 7% al plasma.

El agua disponible para el ser humano está distribuida por la superficie de la Tierra de forma irregular. El 97% se encuentra en los grandes océanos y mares y sólo un 3% es agua dulce, lo que la convierte en el bien más valioso para el mantenimiento de la existencia humana.

Menos del 0,027% de la cantidad total de agua potable de la Tierra está inmediatamente disponible y, en su mayoría, se encuentra bloqueada en los casquetes polares. El resto del agua potable es subterránea y se encuentra en la parte superior de la corteza terrestre o superficial, acumulada en ríos, arroyos y lagos.

Funciones

De todas las sustancias naturales, el agua es la que más se aproxima al solvente químico universal

El agua es además un medio de transporte efectivo e insustituible.

Cumple una función de limpieza.Desarrollo una función de lubricante a nivel

extracelular.Funciona como el termorregulador por

excelencia del cuerpo.Sirve también para mantener la estructura y la

arquitectura celular de nuestro cuerpo.

Origen del agua en la Tierra

La teoría de los planetesimales. En su origen, la temperatura de la Tierra era muy

alta y con numerosos impactos de meteoritos y otros cuerpos celestes, también se producían en su superficie muchas explosiones y erupciones volcánicas que expulsaron a la atmósfera, entre otras cosas, Vapor de Agua.

Posteriormente la Tierra primitiva se fue enfriando, esto permitió que el vapor de agua presente en la atmósfera primitiva se condensara y se produjeran las primeras lluvias, lo que dio lugar a la formación de los océanos. Todo esto se supone que ocurrió hace aproximadamente 4000 millones de años.

La Teoría del origen extraterreste indica que el agua vino del espacio exterior a través de cometas y en especial, un tipo de meteorito muy primitivo llamado condrita carbonácea, que fueron la fuente de los elementos volátiles de la Tierra primigenia y posiblemente también del material orgánico.

La explicación a partir de impactos de cometas han tenido mucho apoyo, pero recientes estudios de alguno de los que han pasado cerca del Sol (Halley, Hyakutate y Hale-Bopp), nos muestran que su contenido en isótopos de Hidrógeno no coincide con el del agua oceánica.

Sin embargo, el agua de nuestros océanos sí es muy parecida a la de los asteroides situados en la parte exterior del cinturón de asteroides (que pueden contener un 10% de su peso en agua), por lo que actualmente los impactos de estos asteroides parecen ser los principales protagonistas en la explicación de las enormes cantidades de agua de la Tierra primigenia

Hormonas

Generalidades

Las hormonas son los mensajeros químicos del cuerpo.

Viajan a través del torrente sanguíneo hacia los tejidos y órganos, también llamados células blanco.

Surten su efecto lentamente y, con el tiempo, afectan muchos procesos distintos

Funciones.

Crecimiento y desarrolloMetabolismo: cómo el cuerpo obtiene la

energía de los alimentos que usted consume Función sexual Reproducción Estado de ánimo

Producción

Las glándulas endocrinas, que son grupos especiales de células, producen las hormonas.

Las principales glándulas endocrinas son la pituitaria, la glándula pineal, el timo, la tiroides, las glándulas suprarrenales y el páncreas.

Además de lo anterior, los hombres producen hormonas en los testículos y las mujeres en los ovarios

Clasificación

Las hormonas esteroideas se forman a partir del colesterol, que es una molécula lipídica de estructura de ciclopentanoperhidrofenantreno.

Este componente ofrece a las hormonas esteroideas una característica fundamental y es que las convierte solubles en lípidos, permitiéndole atravesar fácilmente la membrana plasmática fosfolípidica, de esta manera permite interactuar con sus receptores en el núcleo de la célula diana, para producir los efectos que se requieren en el ser vivo

Las hormonas no esteroideas se producen a partir de aminoácidos, los cuales se fusionan para dar origen a largas cadenas de aminoácidos, formando hormonas proteicas entre las que se encuentran la insulina, la paratiroidea, la prolactina, calcitonina, adenocorticotropica, glucagón y hormona del crecimiento.

Existen otras hormonas proteicas a las que un grupo carbohidrato se une a sus aminoácidos, convirtiéndolos en hormonas glucoproteícas, entre las que se encuentran la folículo estimulante (FSH), luteinizante (LH), tiroideoestimulante y gonadotropina corionica humana (HCG).

 Otro subgrupo de las hormonas no

esteroideas son las hormonas peptidicas, las cuales están formadas por una cadena más corta de aminoácidos.

Mecanismos de acción

La función se refiere al propósito o utilidad de la hormona respecto a la regulación metabólica o a los cambios metabólicos que produce.

El mecanismo de acción se refiere a como una hormona interactúa con un receptor específico y todos los eventos intracelulares subsiguientes que conllevarán al efecto biológico.

El efecto biológico es la respuesta medible que produce la hormona sobre un órgano o acción enzimática.

Hormonas vegetales

Fitohormona Lugar de formación Proceso que activan Proceso que inhiben

Auxinas Meristemos, hojas y embriones.

Crecimiento en longitud y grosor de tallos. Crecimiento y maduración de frutos.

Desarrollo de ramas laterales.

Giberelinas Meristemos primarios, semillas en germinación.

Germinación. Alargamiento del tallo. Floración.

Maduración de frutos.

Citoquininas Meristemos. División celular. Letargo de semillas

Ácido abcísico Semillas, tallos, hojas y frutos.

Abscisión de frutos. Cierre de los estomas.

Germinación.

Etileno Frutos y hojas. Caída de las hojas. Maduración de los frutos. Senescencia de la flor tras la fecundación.

Alargamiento de la raíz.

Anticuerpos

Generalidades

Son proteínas producida por el sistema inmunitario del cuerpo cuando detecta sustancias dañinas, llamadas antígenos.

Los ejemplos de antígenos abarcan microorganismos (tales como bacterias, hongos, parásitos y virus) y químicos.

Cada tipo de anticuerpo es único y defiende al organismo de un tipo específico de antígeno

Células del sistema inmunitario adquirido

Los linfocitos Son células sanguíneas que se desarrollan a partir de las células madres hematopoyéticas, presentes en la médula roja de ciertos huesos, células pluripotenciales que dan lugar a todos los tipos de células sanguíneas: glóbulos rojos (heritrocitos), glóbulos blancos (leucocitos) y plaquetas.

Los linfocitos, uno de los tipos de leucocitos, son los responsables de la especificidad inmunitaria.

Se encuentran en grandes cantidades en la sangre, linfa y órganos linfoides (timo, nódulos linfáticos, bazo y apéndice).

Hay varios tipos: Linfocitos T. Linfocitos B.

Los macrófagos: Los macrófagos son células que se desplazan con movimiento ameboide entre las células de los tejidos fagocitando a los microorganismos, degradándolos y exponiendo moléculas del microorganismo o fragmentos de estas en su superficie unidas a unas moléculas glicoproteicas presentes en la membrana de todas las células denominadas moléculas del Complejo Mayor de Histocompatibilidad (MHC).

Anticuerpos

Los anticuerpos (Ac) o inmunoglobulinas (Ig) son proteínas globulares que participan en la defensa contra bacterias y parásitos mayores.

Circulan por la sangre y penetran en los fluidos corporales donde se unen específicamente al antígeno que provocó su formación.

Son prótidos, glucoproteínas (gamma globulinas).

Son moléculas formadas por una o varias unidades estructurales básicas, según el tipo de anticuerpo.

Cada unidad está formada por cuatro cadenas polipeptídicas iguales dos a dos. Dos cadenas pesadas (H) y dos ligeras (L) y una cadena glucídica unida a cada una las cadenas pesadas. Las uniones entre las subunidades proteicas se establecen por puentes disulfuro.

Tipos de anticuerpo

Hay cinco tipos: Ig M, Ig G, Ig A, Ig D e Ig E que se diferencian en estructura, momento de la infección en el que aparecen, actividad y lugar donde se encuentran (sangre, leche, saliva, entre otros)