Las biomoleculas

LAS BIOMOLÉCULAS

Los elementos que forman parte de los seres vivos se conocen como elementos biogenésicos y se clasifican en bioelementos primarios y secundarios. Los bioelementos primarios son indispensables para la formación de las biomoléculas fundamentales, tales como carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Estos elementos constituyen aproximadamente 97% de la materia viva y son: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Los bioelementos secundarios son todos los elementos biogenésicos restantes. Se pueden distinguir entre ellos los que tienen una abundancia mayor a 0.1% como el calcio, sodio, potasio, magnesio, cloro y los llamados oligoelementos, los cuales se encuentran en concentraciones por debajo de 0.1% en los organismos, esto no significa que sean poco importantes, ya que una pequeña cantidad de ellos es suficiente para que el organismo viva, sin embargo la ausencia de alguno puede causar la muerte.

Los bioelementos se combinan entre sí para formar las moléculas que componen la materia viva. Estas moléculas reciben el nombre de Biomoléculas o Principios Inmediatos.

Son las estructuras de toda la base de la vida, tanto en plantas, como en animales.

Las Biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos y, están compuestas por seis elementos químicos o bioelementos, que constituyen entre el 95% y el 99% de la mayoría de las células que conforman el tejido vivo, los más abundantes en los seres vivos son el carbono (C), hidrógeno (H), nitrógeno (N), fosforo (P) y azufre (S), con éstos se crean todo tipo de sustancias o biomoléculas (proteínas, aminoácidos, neurotransmisores). Estos 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) con propiedades químicas y físicas diferentes.

5. Las biomoléculas, para poder ser estudiadas, deben ser extraídas de los seres vivos mediante procedimientos físicos, nunca químicos, ya que si así fuera, su estructura molecular se alteraría. Los procedimientos físicos son la filtración, la diálisis, la cristalización, la centrifugación, la cromatografía y la electroforesis.

Las biomoléculas se clasifican atendiendo a su composición.

Las biomoléculas inorgánicas son las que no están formadas por cadenas de carbono, como son el agua, las sales minerales o los gases.

Las moléculas orgánicas están formadas por cadenas de carbono y se denominan Glúcidos, Lípidos, Prótidos y Ácidos nucléicos.

En las biomoléculas orgánicas es muy frecuente la polimerización, es decir, que determinadas moléculas se unan entre sí para dar lugar a una macromolécula. Las unidades se llaman monómeros, y la molécula resultante polímero. Según la longitud y complejidad de su cadena, se pueden clasificar como monómeros o polímeros. Los monómeros son moléculas pequeñas, unidades moleculares que forman parte de una molécula mayor. Los polímeros son agrupaciones de monómeros, iguales o distintos, que componen una molécula de mayor tamaño.

Todas las biomoléculas orgánicas son compuestos de carbono. Los enlaces químicos fundamentales se realizan entre átomos de carbono o entre estos y átomos de hidrógeno formando una estructura base hidrocarbonada.

Además, los átomos de carbono son capaces de unirse con cierta facilidad al oxígeno, nitrógeno , azufre y fósforo, lo que produce el aumento de la complejidad de las moléculas y la aparición de grupos funcionales, que son grupos de átomos que confieren propiedades físicoquimicas concretas y específicas a las moléculas hidrocarbonadas que las presentan.

Los grupos funcionales más importantes son los siguientes: carboxilo, carbonilo, hidroxilo, éster y amino.

Estos grupos funcionales sirven para clasificar a las biomoléculas orgánicas en alcoholes, cetonas, aminas, ácidos etc.

Grupos funcionales:

LAS PROTEÍNAS

Las proteínas son Biomoléculas orgánicas formadas por C, H, O, N y S. También pueden aparecer otros elementos en menores proporciones. Son macromoléculas de elevado peso molecular (5.000 - 1.000.000) formadas por la polimerización de aminoácidos. Son moléculas muy grandes compuestas de cadenas largas de aminoácidos, conocidas como cadenas polipeptídicas. Constituyen un 50% del peso seco de un organismo.

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. A partir de sólo veinte aminoácidos diferentes se puede sintetizar una inmensa variedad de diferentes tipos de moléculas proteínicas, cada una de las cuales cumple una función altamente específica en los sistemas vivos.

Los aminoácidos son moléculas orgánicas que tienen un grupo funcional amino y un grupo funcional carboxilo terminal (ácido), del que deriva su nombre aminoácido. El grupo amino siempre se localiza en el segundo átomo de carbono.

Una proteína no es más que una o varias secuencias lineales de aminoácidos que se unen entre sí para originar un peptído o proteína.

Atendiendo a la estructura distinguimos dos tipos de proteínas:

• Globulares. Son solubles en el citoplasma celular y tienen función catalizadora.

• Fibrosas. Son muy insolubles y por ello tienen función estructural.

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 del 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.

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 actinay la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante la contracción; el colágeno, integrante de fibras altamente resistentes en tejidos de sostén.

Las proteínas son polipéptidos, es decir están formados por la polimerización de péptidos, y estos por la unión de aminoácidos. Pueden considerarse así "poliamidas naturales" ya que el enlace peptídico es análogo al enlace amida. Comprenden una familia importantísima de moléculas en los seres vivos pero en especial en el reino animal. Ejemplos de proteínas son el colágeno, las fibroinas, o la seda de araña.

Las proteínas son esenciales en la química de la vida, desempeñan un mayor número de funciones en las células de todos los seres vivos. Por un lado, forman parte de la estructura básica de los tejidos (músculos, piel, uñas, etc.) y, por otro, desempeñan funciones metabólicas y reguladoras (asimilación de nutrientes, transporte de oxígeno y de grasas en la sangre, etc)

Estas macromoléculas se emplean como componentes estructurales de las células y tejidos, así que el crecimiento, la restauración y el mantenimiento del organismo dependen del abastecimiento adecuado de esas sustancias. Algunas son enzimas, moléculas especiales que regulan miles de reacciones químicas distintas que ocurren en los seres vivos.

Los elementos proteínicos constitutivos de cada célula son la clave de su estilo de vida. Cada tipo celular posee una distribución, cantidad y especie de proteínas que determina el funcionamiento y la apariencia de la célula. Una célula muscular difiere de otras en virtud de su gran contenido de proteínas contráctiles, como la miosina y la actina, a las que se debe, en gran parte su apariencia y su capacidad de contracción. La proteína llamada hemoglobina, que se encuentra en los glóbulos rojos o eritrocitos, se ocupa de la especializada función

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