Biomoleculas

Introducción

En este tema abordaremos la materia viva desde el nivel molecular es decir, estudiaremos la estructura y función de los compuestos químicos constituyentes de los seres vivos

El nivel molecular comprende compuestos químicos que forman parte de los seres vivos

En la composición química de los seres vivos se encuentran presentes solamente una parte relativamente pequeña de los elementos químicos de la naturaleza: son los denominados bioelementos o elementos biogenicos siendo estos indispensables para todos los seres vivos.

Los compuestos químicos que se pueden separar de los seres vivos por medios puramente físicos reciben el nombre de principios inmediatos.las moléculas que constituyen se llaman biomoleculas.

Bioelementos

Los bioelementos o elementos biogénicos son los elementos químicos presentes en los seres vivos. La materia viva está constituida por unos 70 elementos, la práctica totalidad de los elementos estables que hay en la Tierra, excepto los gases nobles] No obstante, alrededor del 99% de la masa de la mayoría

de las células está constituida por cuatro elementos, carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N), que son mucho más abundantes en la materia viva que en la corteza terrestre.

Tipos De Bioelementos

Según su intervención en la constitución de las biomoléculas, los bioelementos se clasifican en primarios y secundarios.

* Bioelementos Primarios

Los bioelementos primarios son los elementos indispensables para formar las biomoléculas orgánicas (glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos); Constituyen el 95% de la materia viva seca. Son el carbono, el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno, el fósforo y el azufre (C, H, O, N, P, S, respectivamente).

CARBONO: tiene la capacidad de formar largas cadenas carbono-carbono (macromoléculas) mediante enlaces simples (-CH2-CH2) o dobles (-CH=CH-), así como estructuras cíclicas. Pueden incorporar una gran variedad de radicales (=O, -OH, -NH2, -SH, PO43-), lo que da lugar a una variedad enorme de moléculas distintas. Los enlaces que forma son lo suficientemente fuertes como para formar compuestos estables, y a la vez son susceptibles de romperse sin excesiva dificultad. Por esto, la vida está constituida por carbono y no por silicio, un átomo con la configuración electrónica de su capa de valencia igual a la del carbono. El hecho es que las cadenas silicio-silicio no son estables y las cadenas de silicio y oxígeno son prácticamente inalterables, y mientras el dióxido de carbono, CO2, es un gas soluble en agua, su equivalente en el silicio, sio2, es un cristal sólido, muy duro e insoluble (sílice).

HIDRÓGENO: además de ser uno de los componentes de la molécula de agua, indispensable para la vida y muy abundante en los seres vivos, forma parte de los esqueletos de carbono de las moléculas orgánicas. Puede enlazarse con cualquier bioelemento.

ÁCIDO OLEICO: una cadena de 18 átomos de carbono (bolas negras); las bolas blancas son átomos de hidrógeno y las rojas átomos de oxígeno.

OXÍGENO: es un elemento muy electronegativo que permite la obtención de energía mediante la respiración aeróbica. Además, forma enlaces polares con el hidrógeno, dando lugar a radicales polares solubles en agua (-OH, -CHO, -COOH).

NITRÓGENO: Se encuentra principalmente como grupo amino (-NH2) presente en las proteínas ya que forma parte de todos los aminoácidos. También se halla en las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos. Prácticamente todo el nitrógeno es incorporado al mundo vivo como ion nitrato, por las plantas. El gas nitrógeno solo es aprovechado por algunas bacterias del suelo y algunas cianobacterias.

FÓSFORO. Se halla principalmente como grupo fosfato (PO43-) formando parte de los nucleótidos. Forma enlaces ricos en energía que permiten su fácil intercambio (ATP).

AZUFRE. Se encuentra sobre todo como radical sulfhídrico (-SH) formando parte de muchas proteínas, donde crean enlaces de sulfuro esenciales para la estabilidad de la estructura terciaria y cuaternaria. También se halla en el coenzima A, esencial para diversas rutas metabólicas universales, como el ciclo de Krebs.

Biomolécula

Las biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos. Los cuatro bioelementos más abundantes en los seres vivos son el carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, representando alrededor del 99% 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. Estos enlaces son muy estables, la fuerza de enlace es directamente proporcional a las masas de los átomos unidos.

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.

Clasificación De Las Biomoléculas

Según la naturaleza química, las biomoléculas pueden ser:

* Biomoléculas inorgánicas

Son biomoléculas no formadas por los seres vivos, pero imprescindibles para ellos, como el agua, la biomolécula más abundante, los gases (oxígeno, dióxido de carbono) y las sales inorgánicas: aniones como fosfato (HPO4−), bicarbonato (HCO3−) y cationes como el amonio (NH4+).

EL AGUA EN LOS SERES VIVOS

El agua constituye el 75 % en peso de la materia viva. Cuanto más joven es el individuo, más porcentaje de agua tiene en su organismo, que va perdiendo con el paso del tiempo. Según su situación se clasifica en:

AGUA CIRCULANTE: que se desplaza a través del organismo y es utilizada como transporte de sustancias.

AGUA DE IMBIBICIÓN: Se encuentra empapando los materiales citoplasmáticos, unida débilmente a los materiales biológicos de los que se separa por desecación alos 100 ºC

AGUA LIGADA: retenida en combinaciones diversas en el interior de las células, no desaparece por desecación.

PROPIEDADES DEL AGUA

La diferencia de atracción de electrones hace que el átomo del agua sea un dipolo eléctrico con lo que las moléculas tienden a asociarse por puentes de hidrógeno. Se forman grupos de hasta nueve moléculas, pero se deshacen al momento.

Elevada Capacidad Disolvente Y Dispersante: Es el disolvente universal y tanto las sales cristalizadas, los iones y los compuestos orgánicos se disuelven con facilidad en ella. Así mismo dispersa sustancias anfipáticas, que contienen grupos hidrófobos e hidrófilos.

Elevada Tensión Superficial: es decir, que al contacto con otro medio forma una película bastante resistente.

Alto Calor Específico: el agua necesita una caloría para elevar un gramo 1 ºC, un valor relativamente alto que permite que el agua absorba o libere cantidades de calor sin sufrir variaciones en su temperatura.

Alta Conductividad: facilita la distribución del calor por toda la masa de agua.

Alto Calor De Vaporización: necesita mucho calor para pasar a estado gaseoso.

Funciones Biológicas Del Agua

Vehículo De Transporte De Sustancias: debido a su poder disolvente y dispersante transporta sustancias de un punto a otro del organismo. Por otra parte, resulta indispensable para el intercambio de materia entre célula y medio.

Medio De Reacción: gracias al poder disolvente, la mayoría de las biomoléculas están disueltas en agua y de ese modo reaccionan entre sí.

Reactivo Químico: participa en las reacciones por su capacidad de disociarse en iones H+ y OH-, como ocurre en la hidrólisis, rotura de enlaces Introduciendo Agua.

Agente Regulador De La Temperatura: ya que su alto calor específico le convierte en un excelente amortiguador de los cambios térmicos.

* Biomoléculas Orgánicas O Principios Inmediatos

Son sintetizadas solamente por los seres vivos y tienen una estructura a base de carbono. Están constituidas principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, y con frecuencia están también presentes nitrógeno, fósforo y azufre; otros elementos son a veces incorporados pero en mucha menor proporción.

Las biomoléculas orgánicas pueden agruparse en cuatro grandes tipos:

GLÚCIDOS :Los glúcidos (hidratos de carbono o carbohidratos) son la fuente de energía primaria que utilizan los seres vivos para realizar sus funciones vitales; la glucosa está al principio de una de las rutas metabólicas productoras de energía más antigua, la glucólisis, usada en todos los niveles evolutivos, desde las bacterias a los vertebrados. Muchos organismos, especialmente los de estirpe vegetal (algas, plantas) almacenan sus reservas en forma de almidón. Algunos glúcidos forman importantes estructuras esqueléticas, como la celulosa, constituyente de la pared celular vegetal, o la quitina, que forma la cutícula de los artrópodos.

LÍPIDOS Los lípidos saponificables cumplen dos funciones primordiales para las células; por una parte, los fosfolípidos forman el esqueleto de las membranas (bicapa lipídica); por otra, los triglicéridos son el principal almacén de energía de los animales. Los lípidos insaponificables y los isoprenoides desempeñan funciones reguladoras (colesterol, hormonassexuales, prostaglandinas).

PROTEÍNAS Las proteínas son las biomoléculas que más diversidad de funciones realizan en los seres vivos; prácticamente todos los procesos biológicos dependen de su presencia y/o actividad. Son proteínas casi todas las enzimas, catalizadores de reacciones metabólicas de las células; muchas hormonas, reguladores de actividades celulares; la hemoglobina y otras moléculas con funciones de transporte en la sangre; anticuerpos, encargados de acciones de defensa natural contra infecciones o agentes extraños; los receptores de las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar una respuesta determinada; la actina y la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante la contracción; el colágeno, integrante de fibras altamente resistentes en tejidos de sostén.

ÁCIDOS NUCLEICOS: Los ácidos nucleicos, ADNY ARN, desempeñan, tal vez, la función más importante para la vida: contener, de manera codificada, las instrucciones necesarias para el desarrollo y funcionamiento de la célula. El ADN tiene la capacidad de replicarse, transmitiendo así dichas instrucciones a las células hijas.

Tabla Periódica Y Bioelementos

H | | He |

Li | Be | | B | C | N | O | F | Ne |

Na | Mg | | Al | Si | P | S | Cl | Ar |

K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr |

Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe |

Cs | Ba | La | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn |

Fr | Ra | Ac | |

| | | | | | | | | | | | | | |

Bioelementos

primarios | Bioelementos

secundarios indispensables | |

Biomoleculas

Estructura De La Molécula De Agua

Conclusión

La bioquímica es la ciencia que estudia los seres vivos mediante procesos químicos físicos y biológicos aunque su contenido puede parecer excesivamente complejo dada la diversidad de especies y el elevado número de procesos celulares, existe ,sin embargo basado en la igualdad de los bioelementos, las biomoleculas y las reacciones ,y en la forma que utilizan la energía y almacenan y trasmiten la información genética ,una similitud bioquímica entre todas las formas de vida que se ha dado por definir como la unidad bioquímica de la vida.

A continuación tenemos algunos aspectos de la gran importancia de este trabajo

* Los bioelementos son importantes para la vida de los seres vivos, porque forman un 95% de éstos.

* Los elementos básicos de la vida son el nitrógeno, carbono, oxígeno e hidrógeno que juntos conforman el CHON.

* Las plantas, los animales y los humanos contenemos agua.

* Todos los seres vivos están constituidos de carbón.

* Las proteínas son importantes para el desarrollo de las células de un ser vivo.

* Las uñas y los cabellos de un ser humano contienen nitrógeno y proteínas.

Bibliografía

http://apuntes.rincondelvago.com/bioelementos_2.html.

MICROSOFT Corporation Enciclopedia Encarta 2002.

Monografias.com

Wikipedia, la enciclopedia libre.

Lecciones de bioquímica estructural José M. Macarulla, Félix M. Goñi - 1987 - 191 páginas

Química Orgánica.

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