Biomoleculas De La Vida

BIOMOLÉCULAS.

 HIDRATOS DE CARBONO

 LÍPIDOS

 PROTEÍNAS

• ENZIMAS

 ÁCIDOS NUCLEICOS

Las bases químicas de la vida

Como todo lo que existe en nuestro planeta, los seres vivos están compuestos por átomos y moléculas. En los seres vivos estos elementos básicos están organizados de una manera muy específica; además, los átomos y las moléculas también interactúan unos con otros en una forma muy precisa, de manera que mantienen el flujo de energía necesario para la vida. Gran parte de la Biología moderna se apoya en la Biología Molecular: esto es, la química y física de las moléculas que constituyen los seres vivos.

A medida que los biólogos moleculares descubren nuevos datos acerca de las moléculas biológicamente importantes, de las reacciones metabólicas y del código genético (mecanismo molecular de transmisión de la información genética), nuestro entendimiento de los organismos vivos se ha incrementado en forma notable. Como consecuencia de ello han surgido dos generalizaciones importantes:

1 . A pesar de la biodiversidad, la composición química y los procesos metabólicos de todos los seres vivos son notablemente similares. Esto explica por qué gran parte de lo que los biólogos aprenden estudiando bacterias o ratones en los laboratorios puede aplicarse a otros organismos, incluyendo al ser humano.

2. Los principios físicos y químicos que rigen a los sistemas vivos son los mismos que rigen a los sistemas abióticos.

BIOPOLÍMEROS

Muchas moléculas de importancia biológica, como los polisacáridos, las proteínas y los ácidos nucleicos, son muy grandes y están constituidas por cientos o miles de átomos. Estas grandes moléculas gigantes se denominan macromoléculas o polímeros biológicos (biopolímeros). Las células forman polímeros al unir pequeños compuestos orgánicos llamados monómeros. Así como todas las palabras de este texto se escriben utilizando las 27 letras del alfabeto en diferentes combinaciones, los monómeros pueden agruparse para formar una variedad casi infinita de moléculas más grandes. Los miles de compuestos orgánicos presentes en la materia viva se construyen a partir de unos 40 monómeros simples y pequeños. Estos pequeños compuestos se combinan en cadenas de subunidades similares. Por ejemplo, los 20 tipos comunes de aminoácidos (monómeros) se unen en incontables combinaciones y dan orígenes a los polímeros llamados proteínas. Unos pocos monosacáridos constituyen las unidades fundamentales de los polisacáridos, como el almidón, el glucógeno o la celulosa. Los ácidos nucleicos, responsables del mantenimiento de los caracteres hereditarios, son polímeros de nucleótidos, que a diferencia de los anteriores monómeros resultan de la unión de tres moléculas distintas: una base nitrogenada, un monosacárido y una molécula de ácido fosfórico.

El proceso de síntesis mediante el cual los monómeros se unen por enlaces covalentes se llama condensación. Durante la combinación de los monómeros se pierde el equivalente de una molécula de agua: por ello a veces se utiliza el término de síntesis por deshidratación para referirse a este proceso. Sin embargo, en los sistemas biológicos la síntesis de un polímero no equivale meramente a la inversión del proceso de degradación (que requiere la adición de agua). El proceso de síntesis requiere energía y es regulado por diversas enzimas (proteínas que regulan la velocidad de las reacciones químicas).

Cada organismo es característico debido a la diferencia en la secuencia de los monómeros de su ADN, el polímero que conforma sus genes. Las células y los tejidos de un mismo organismo también difieren debido a variaciones en los polímeros que los constituyen. El tejido muscular es distinto del nervioso, debido a las diferencias en el tipo y secuencia de los aminoácidos de sus proteínas. Al final, la estructura proteínica es determinada por la secuencia de los monómeros que intervienen en el ADN del organismo.

Los polímeros pueden degradarse en sus monómeros mediante hidrólisis (hidros = agua, lisis = ruptura: "romper con agua") catalizada por enzimas específicas, del grupo de las hidrolasas [4] . Los enlaces entre monómeros se rompen por adición de agua. Un hidrógeno de la molécula de agua se une a un monómero y el radical hidroxilo restante se une al monómero adyacente. Al discutir cada grupo de compuestos orgánicos se darán ejemplos específicos de hidrólisis y deshidratación más detallados.

CARBOHIDRATOS

Los carbohidratos típicos son los azúcares, almidones y celulosas. Los azúcares y almidones sirven de combustible para las células; las celulosas son componentes estructurales de las plantas. Los carbohidratos contienen átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno en una proporción aproximada de un carbono por cada dos hidrógenos y un oxigeno (CH2O). El término carbohidrato, que significa "hidrato (agua) de carbono", se origina de la proporción 2:1 del hidrógeno al oxígeno, que es la misma proporción que se observa en el agua (H2O).

Monosacáridos

Los monosacáridos son azúcares simples que contienen de tres a siete átomos de carbono. Son polialcoholes con función aldehído o cetona. Los carbohidratos más simples contienen en consecuencia tres átomos de carbono (triosas): el gliceraldehído, que posee una función aldehído y dos funciones alcohólicas (aldotriosa) y la dihidroxiacetona, con una función cetona y dos funciones alcohólicas (cetotriosa). La ribosa es una pentosa común (aldopentosa) que es componente de los ácidos ribonucleicos (ARN); su derivado desoxigenado, la desoxirribosa (que carece de hidroxilo alcohólico en C2) es integrante de los ácidos desoxirribonucleicos (ADN). La glucosa, galactosa y manosa son aldohexosas, en tanto que la fructosa es una cetohexosa.

Las fórmulas lineales brindan una imagen clara, aunque poco realista, de la estructura de los monosacáridos más comunes. Las moléculas no son las estructuras simples de dos dimensiones que se ilustran en una página impresa. De hecho, las propiedades de cada compuesto dependen en parte de su estructura tridimensional, y las fórmulas tridimensionales resultan útiles para comprender las relaciones entre la estructura de una molécula y sus funciones biológicas.

Cuando la glucosa forma un anillo hay dos formas isoméricas posibles, que difieren sólo en la orientación de un grupo -OH. Cuando el grupo hidroxilo unido al carbono 1 está por debajo del plano del anillo, la glucosa se denomina  -glucosa; cuando el radical hidroxilo se encuentra sobre el plano del anillo el compuesto se llama  -glucosa. Esta diferencia aparentemente trivial adquiere tremenda importancia cuando estas unidades funcionales constituyen polisacáridos: la polimerización de la  -glucosa da lugar al almidón o al glucógeno , según se trate de plantas o animales, en tanto que la  -glucosa polimerizada origina la celulosa ; los primeros son polisacáridos energéticos, ya que constituyen la sustancia de reserva de plantas y animales, en tanto que la celulosa es un polisacárido no energético, sino estructural, que forma la parte principal de la matriz extracelular (pared celular) de las células vegetales.

La glucosa (C6H12O6), el monosacárido más común, es extremadamente importante en los procesos de la vida. Durante la fotosíntesis, algas y plantas producen glucosa a partir de dióxido de carbono y agua, utilizando luz solar como fuente de energía. Después, durante la respiración celular se rompen los enlaces de la molécula de glucosa liberando la energía almacenada para que ésta pueda utilizarse en el metabolismo celular. Es tan importante la glucosa en el metabolismo que su concentración se mantiene cuidadosamente a niveles homeostáticos (más o menos constantes) en la sangre de los seres humanos y en la de otros animales complejos. Otras aldohexosas importantes son la manosa y la galactosa (presente en la leche), en tanto que la principal cetohexosa es la fructosa, que conjuntamente con la glucosa componen el disacárido sacarosa, el azúcar común de mesa.

Disacáridos

Un disacárido consta de dos monosacáridos unidos mediante un enlace covalente. Estos dos últimos se unen por medio de un enlace glucosídico, que generalmente se forma entre el C1 de una molécula y el C4 de la otra molécula. La maltosa (azúcar de malta) consta de dos moléculas de glucosa unidas por un enlace covalente. La sacarosa, el azúcar que utilizamos para endulzar nuestros alimentos, es una molécula de glucosa unida a otra de fructosa. La lactosa (el azúcar de la leche) se compone de una molécula de glucosa y otra de galactosa.

Polisacáridos

Los carbohidratos más abundantes son los polisacáridos, un grupo que incluye almidones, glucógeno y celulosas. Un polisacárido es una macromolécula en la que se asocian varias unidades de azúcares simples, generalmente glucosa. Aun cuando el número de unidades presentes es variable, por lo general, en una sola molécula se encuentran miles de ellas. El polisacárido puede ser una cadena simple larga o una cadena ramificada.

Almidón

Constituye la forma típica en que se almacenan carbohidratos en las plantas: es un polímero de subunidades de glucosa. Los monómeros se unen por enlaces 1 4. El almidón se encuentra en dos formas: amilosa y amilopectina. La amilosa, la forma más simple, no tiene ramificaciones. La amilopectina, la forma más común, consta de cerca de 1000 unidades en una cadena ramificada. Las ramificaciones ocurren cada 20 o 25 unidades, y en ellas intervienen los carbonos uno y seis (enlaces glucosídicos).

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