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Biomoléculas

Las Biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos. Definimos átomo como la partícula más pequeña en que un elemento puede ser dividido sin perder sus propiedades químicas. El conjunto de al menos dos átomos enlazados covalentemente formando un sistema estable y eléctricamente neutro se denomina Molécula; cuando su masa molecular es elevada, es decir, cuando una molécula está formada por un gran número de átomos se denominan macromolécula.

Las Biomoléculas se constituyen de cinco bioelementos, que son los más abundantes en los seres vivos: carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N) y fósforo (P). Representan el 99% de la masa de la mayoría de las células. Estas Biomoléculas, poseen la sorprendente característica de cumplir múltiples funciones en los organismos vivientes.

Se pueden clasificar en:

1) Inorgánicas: (no están formadas por cadenas de carbono e hidrógeno) agua, sales minerales e iones.

2) Orgánicas:

• Proteínas

• Hidratos de Carbono

• Lípidos

• Ácidos nucleicos

Proteínas

Las proteínas son moléculas grandes formadas por pequeñas subunidades derivadas de compuestos más simples, los aminoácidos (aa). Éstos son sustancias cristalinas, en general, solubles en agua y casi todos de sabor dulce. Son aminoácidos la: Glicerina, Alanina, Valina, Treonina y los esenciales que debemos incorporar a nuestro organismo son la Fenilalanina, isoleucina, leucina, lisina metionina, valina, treonina y triptófano ya que no los podemos sintetizar.

Las proteínas se construyen a partir de 20 aminoácidos.

Las proteínas están constituidas por Carbono (C), Hidrógeno (H), Oxígeno (O), y Nitrógeno (N). La mayoría también contiene Azufre (S), algunas, Fósforo (P), y en menor proporción, Hierro (Fe), Cobre (Cu), Magnesio (Mg) o Yodo (I).

Funciones de las proteínas:

Contráctil: estiramiento y contracción. Ejemplo: Miosina, movimiento muscular.

Enzimático (catalítica): aumenta la velocidad de reacción. Ejemplo: Amilasa, cataliza la hidrólisis del almidón.

Estructura soporte: resistencia de tensiones y consistencia. Ejemplo: Colágeno, en huesos y cartílago. Queratina, en uñas y piel. Elastina, en tendones y ligamentos.

Generación y transmisión de impulsos: respuesta a estímulos específicos. Ejemplo: Rodopsina, en células nerviosas receptoras de la luz en la retina ocular.

Hormonal: coordinación del metabolismo. Ejemplo: Somatotropina, estimula el crecimiento. Insulina, regula los niveles de glucosa en sangre.

Protección inmunológica: reconocimiento y reacción con entidades extrañas. (Virus, toxinas, etc.). Ejemplo: Anticuerpos (inmunoglobulinas), producidos por linfocitos, ganglios linfáticos.

Transporte y almacenamiento: transporte de iones y moléculas. Ejemplo: HLDL, transporta el colesterol. Hemoglobina, transporta el oxígeno.

Las proteínas también pueden ser clasificadas de acuerdo a su estructura, de este modo, pueden ser:

Conjugadas → Nucleoproteínas: nucleosomas de la cromatina, ribosomas.

Fibrosas → Fibroínas: en hilos de seda (arañas, insectos).

→ Colágenos: en tejidos conjuntivos, cartilaginosos.

Simples → Queratinas: en formaciones epidérmicas, como pelos, uña, plumas.

→ Elastinas: en tendones y vasos sanguíneos.

→ Lipoproteínas: HDL, LDL, proteínas de las membranas celulares.

Conjugadas → Glucoproteínas: inmunoglobulinas (anticuerpos), colágeno.

→ Metalproteínas: hemoglobina, mioglobina, hemocianina, algunas enzimas.

Globulares

→ Prolaminas: Zeina (maíz), gliadina (trigo), hordeína (cebada).

Simples → Gluteninas: glutenina (trigo), orizanina (arroz).

→ Albúminas: seroalbúmina (sangre), ovoalbúmina (huevo), lactoalbúmina (leche).

Hidratos de Carbono

Los hidratos de carbono, carbohidratos o glúcidos son los compuestos orgánicos más abundantes en la biosfera. Las plantas verdes y ciertas bacterias los producen diariamente, en el proceso conocido como fotosíntesis. Durante este proceso, por acción de la energía solar, el dióxido de carbono del aire reacciona con agua. La reacción libera oxígeno y produce glucosa y otros compuestos necesarios para que los organismos sobrevivan y crezcan. Al mismo tiempo, durante la respiración se produce la oxidación de la glucosa, se libera energía y se produce dióxido de carbono y agua.

Entre los hidratos de carbono se incluyen, el almidón, que se encuentra en muchos granos y tubérculos (arroz, papas, etc.); la sacarosa del azúcar de mesa y la fructosa (el azúcar de frutas), que junto con la glucosa son constituyentes de la miel. También la lactosa, que está presente en todas las leches de mamíferos, la celulosa, que constituye el 40 % de las células y tejidos vegetales y está en la madera, el papel y en muchas de las fibras de nuestra ropa como el algodón. Como se ve, en este vasto grupo, no todos son de sabor dulce, ni son todos comestibles.

Las moléculas de los hidratos de carbono contienen en su estructura átomos de carbono unidos a varios grupos hidroxilos, -OH, como polialcoholes, y un grupo carbonilo, >C= 0, como cetona o aldehído, además de átomos de hidrógeno (H). También pueden poseer, en menor proporción, nitrógeno, azufre y fósforo.

En los organismos vivos sus funciones son diversas. Algunos son fundamentales en la dieta humana y para el buen funcionamiento del sistema nervioso.; por ejemplo, existe una gran demanda de glucosa, la cual es utilizada como energizante. Otros forman parte de materiales estructurales, de sostén y de protección en las paredes celulares; por ejemplo, la celulosa en las plantas o la quitina en el exoesqueleto de los insectos y los crustáceos. Ciertos carbohidratos son utilizados por la célula para la síntesis de importantes sustancias, como los ácidos nucleicos (ARN y ADN), portadores de la información genética. También para la constitución de los glicosaminoglicanos o mucopolisacáridos, componentes importantes del cartílago y las membranas celulares.

Los hidratos de carbono se pueden clasificar de acuerdo a su complejidad: monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. El término sacárido se refiere al sabor dulce que sólo presentan los de estructura más sencilla (mono y disacáridos), denominados azúcares. Las cuatro clases de sacáridos mencionadas tienen relación con el número de unidades en que pueden hidrolizarse sus moléculas. Al respecto, los monosacáridos no se hidrolizan. Los disacáridos se pueden hidrolizar y al hacerlo, por cada molécula de disacárido se obtienen dos moléculas de monosacáridos.

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Por ejemplo, el almidón, un polisacárido, produce al hidrolizarse dextrinas, polisacáridos de menor masa molecular que el almidón. Éstas, a su vez, por hidrólisis, originan maltosa, un disacárido, que tras una nueva hidrólisis da glucosa, que es un monosacárido no hidrolizable.

Monosacáridos: son los hidratos de carbono más simples, (se clasifican de acuerdo al número de átomos); por eso se los llama comúnmente azúcares simples. A temperatura ambiente, son sólidos cristalinos, incoloros, solubles en agua y no se hidrolizan.

Ejemplos de ellos son la fructosa y la glucosa, la más popular: ésta última se encuentra en los vegetales que consumimos diariamente. Es un componente importante de la sangre humana y de todos los mamíferos, donde actúa de reserva energética, siendo esencial como fuente de energía para las neuronas y para los músculos en ejercicio. Su sabor es menos dulce que el del azúcar de mesa o sacarosa, que es un disacárido. Tanto el almidón como la sacarosa y la fructosa originan glucosa en nuestro intestino. Así pueden ser digeridos y transportados hacia la sangre (glucemia). La glucosa que llega a nuestras células se degrada en un proceso denominado glucólisis, al reaccionar con el oxígeno. En una compleja secuencia de reacciones que se conoce como respiración celular, se reconvierte en agua, que eliminamos o reutilizamos, y dióxido de carbono, que exhalamos por nuestros pulmones. Durante esta transformación, se libera la energía necesaria para las funciones vitales.

Disacáridos: como su nombre lo indica, son azúcares que por hidrólisis producen dos moléculas de monosacáridos (iguales o diferentes) por cada molécula hidrolizada. El disacárido más importante es la sacarosa, conocida como azúcar de mesa, que es la responsable fundamental de la reputación “dulce” de los azúcares. Se obtiene industrialmente al concentrar el azúcar de la remolacha y/o la caña de azúcar. La sacarosa es muy soluble en agua y poco soluble en alcohol y éter. Cuando se calienta a temperaturas superiores a 180º C, se transforma en un material de color ámbar y consistencia espesa, parecido al jarabe, llamado caramelo.

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