BIOMOLÉCULAS: Carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos

 Qué es, propiedades, función y fórmula

Los ácidos son sustancias o compuestos químicos que al entrar en un proceso de disolución, incrementa la concentración de iones de hidrógeno; cabe resaltar que cuanto mayor sea la concentración de iones producidos por este, mayor será su acidez y menor su pH de la solución.

¿Qué es el ácido nucleico?

Químicamente, los ácidos nucleicos son grandes moléculas que están formadas por la unión de monómeros; unas moléculas más pequeñas llamadas nucleótidos, que se encargan de sintetizar las proteínas y almacenar, duplicar e incluso transmitir los caracteres hereditarios.

descubrimiento del ácido nucleico.

los proteinas

¿Qué son las proteínas?

Las proteínas son moléculas formadas por aminoácidos que están unidos por un tipo de enlaces conocidos como enlaces peptídicos. El orden y la disposición de los aminoácidos dependen del código genético de cada persona. Todas las proteínas están compuestas por:

• Carbono
• Hidrógeno
• Oxígeno
• Nitrógeno

Y la mayoría contiene además azufre y fósforo.

Las proteínas suponen aproximadamente la mitad del peso de los tejidos del organismo, y están presentes en todas las células del cuerpo, además de participar en prácticamente todos los procesos biológicos que se producen.

Funciones de las proteínas

De entre todas las biomoléculas, las proteínas desempeñan un papel fundamental en el organismo. Son esenciales para el crecimiento, gracias a su contenido de nitrógeno, que no está presente en otras moléculas como grasas o hidratos de carbono. También lo son para las síntesis y mantenimiento de diversos tejidos o componentes del cuerpo, como los jugos gástricos, la hemoglobina, las vitaminas, las hormonas y las enzimas (estas últimas actúan como catalizadores biológicos haciendo que aumente la velocidad a la que se producen las reacciones químicas del metabolismo). Asimismo, ayudan a transportar determinados gases a través de la sangre, como el oxígeno y el dióxido de carbono, y funcionan a modo de amortiguadores para mantener el equilibrio ácido-base y la presión oncótica del plasma.

Otras funciones más específicas son, por ejemplo, las de los anticuerpos, un tipo de proteínas que actúan como defensa natural frente a posibles infecciones o agentes externos; el colágeno, cuya función de resistencia lo hace imprescindible en los tejidos de sostén o la miosina y la actina, dos proteínas musculares que hacen posible el movimiento, entre muchas otras.

Propiedades

Las dos propiedades principales de las proteínas, que permiten su existencia y el correcto desempeño de sus funciones son la estabilidad y la solubilidad.

La primera hace referencia a que las proteínas deben ser estables en el medio en el que estén almacenadas o en el que desarrollan su función, de manera que su vida media sea lo más larga posible y no genere contratiempos en el organismo.

En cuanto a la solubilidad, se refiere a que cada proteína tiene una temperatura y un pH que se deben mantener para que los enlaces sean estables.

Las proteínas tienen también algunas otras propiedades secundarias, que dependen de las características químicas que poseen. Es el caso de la especificidad (su estructura hace que cada proteína desempeñe una función específica y concreta diferente de las demás y de la función que pueden tener otras moléculas), la amortiguación de pH (pueden comportarse como ácidos o como básicos, en función de si pierden o ganan electrones, y hacen que el pH de un tejido o compuesto del organismo se mantenga a los niveles adecuados) o la capacidad electrolítica que les permite trasladarse de los polos positivos a los negativos y viceversa.

Clasificación de las proteínas

Las proteínas son susceptibles de ser clasificadas en función de su forma y en función de su composición química. Según su forma, existen proteínas fibrosas (alargadas, e insolubles en agua, como la queratina, el colágeno y la fibrina), globulares (de forma esférica y compacta, y solubles en agua. Este es el caso de la mayoría de enzimas y anticuerpos, así como de ciertas hormonas), y mixtas, con una parte fibrilar y otra parte globular.

Tipos

Dependiendo de la composición química que posean hay proteínas simples y proteínas conjugadas, también conocidas como heteroproteínas. Las simples se dividen a su vez en escleroproteínas y esferoproteínas.

Nutrición

Las proteínas son esenciales en la dieta. Los aminoácidos que las forman pueden ser esenciales o no esenciales. En el caso de los primeros, no los puede producir el cuerpo por sí mismo, por lo que tienen que adquirirse a través de la alimentación. Son especialmente necesarias en personas que se encuentran en edad de crecimiento como niños y adolescentes y también en mujeres embarazadas, ya que hacen posible la producción de células nuevas.

Alimentos ricos en proteínas

Están presentes sobre todo en los alimentos de origen animal como la carne, el pescado, los huevos y la leche. Pero también lo están en alimentos vegetales, como la soja, las legumbres y los cereales, aunque en menor proporción. Su ingesta aporta al organismo 4 kilocalorías por cada gramo de proteína. 

los lípidos.

los Lípidos son un grupo de compuestos biológicos que se clasifican conjuntamente por su estructura, generalmente apolar (carbono, hidrógeno y oxígeno), que hace que sean poco solubles en agua. Están formados principalmente por ácidos grasos y glicerina u otros alcoholes. Suelen clasificarse en glicéridos (aceites y grasas), fosfolípidos, esfingolípidos, glucolípidos, céridos (ceras), esteroides y terpenos. Las grasas y aceites son las más abundantes, éstas son los constituyentes principales de las células almacenadoras de éstas en animales y plantas, y componen una de las reservas alimenticias importantes del organismo. La diferencia entre las grasas y los aceites es muy clara; el aceite es un líquido a la temperatura ambiente, mientras que la grasa es sólida. Se pueden extraer éstas de animales y vegetales, obteniéndose así sustancias como aceite de maíz, de coco, de palma, sebo, grasa de tocino y mantequilla.

Desde el punto de vista químico, son ésteres de ácidos grasos, formados por reacciones de esterificación entre éstos y un alcohol (glicerol), a cada molécula de glicerol están unidos tres ácidos grasos, de donde deriva la palabra triglicéridos. Los ácidos grasos están formados por cadenas hidrocarbonadas de gran longitud, saturadas (con enlaces sencillos) o insaturadas (con enlaces dobles).Las grasas animales tienden a ser saturadas, mientras que la mayoría de los aceites son insaturados (excepto el aceite de palma, el de coco y la mantequilla de cacao).

Las grasas son más concentradas en energía alimenticia (calorías) que los carbohidratos y proteínas. Por esta razón, cuando se añade pequeñas cantidades de grasa o aceite a los alimentos, aumenta significativamente su valor calórico. Las grasas además de almacenar energía para los momentos de necesidad, protege de daños los órganos del cuerpo (riñones, suprarrenales), aísla el cuerpo contra el frío y ayuda a modelar y desarrollar el cuerpo para darle forma y belleza. Desafortunadamente, el exceso de calorías o energía que se obtiene por comer en exceso, aunque procedan de alimentos con bajo contenido de grasas, también se almacena como grasa y produce obesidad.

Los otros lípidos también desempeñan papeles fundamentales como componentes de la estructura de las membranas (fosfolípidos); las ceras, forman superficies protectoras en las hojas y frutos de los vegetales superiores, en la cutícula de los insectos y en las formaciones epidérmicas de aves y mamíferos. Los esteroides, dan lugar a una enorme variedad de biomoléculas activas como hormonas (testosterona, estrógenos) esteroles, toxinas y venenos, también incluyen la vitamina D; y por último, los terpenos, aceites esenciales que dan su color característico a muchos frutos, caucho y algunas vitaminas→

Características de los Lípidos

 generales

• Son sustancias que presentan baja polaridad y se caracterizan por ser insolubles en solventes polares y solubles en solventes orgánicos(apolares).
• Por ejemplo: son insolubles en agua a temperatura ambiente, pero solubles en compuestos o disolventes orgánicos, como el alcohol, el éter, el cloroformo, la acetona.
• Estas sustancias son de naturaleza hidrofóbica (rechazo al agua).
• Cuando se metabolizan dentro de las células, los lípidos, las proteínas y los carbohidratos proporcionan la energía necesaria para las actividades de nuestro cuerpo. Sin embargo, los lípidos proporcionan más calorías que los otros dos nutrientes.
• Reservan energía.
• Funcionan como aislante térmico.
• Favorecen la absorción de vitaminas.

Carbohidratos: estructura química, clasificación y funciones.

Los carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos, son moléculas orgánicas que almacenan energía en los seres vivos. Son las biomoléculas más abundantes e incluyen: azúcares, almidones y celulosa, entre otros compuestos que se encuentran en los organismos vivos.

Los organismos que realizan la fotosíntesis (plantas, algas y algunas bacterias) son los principales productores de carbohidratos en la naturaleza. La estructura de estos sacáridos puede ser lineal o ramificada, simple o compuesta y además pueden asociarse con biomoleculas de otra clase.

or ejemplo, los carbohidratos pueden unirse a proteínas para formar glicoproteínas. También pueden asociarse con moléculas de lípidos formando así los glicolípidos, las biomoléculas que forman la estructura de las membranas biológicas. Los carbohidratos también están presentes en la estructura de los ácidos nucleicos.

Inicialmente, los carbohidratos fueron reconocidos como moléculas de almacenamiento de energía celular. Posteriormente, se determinaron otras funciones importantes que los hidratos de carbono cumplen en los sistemas biológicos.

Todos los seres vivos tienen sus células cubiertas por una densa capa de carbohidratos complejos. Los carbohidratos están formados por monosacáridos, unas moléculas pequeñas formadas por tres a nueve átomos de carbono unidos a grupos hidroxilo (-OH), que pueden variar en tamaño y configuración.

Una propiedad importante de los carbohidratos es la tremenda diversidad estructural dentro de esta clase de moléculas, lo cual les permite realizar una amplia gama de funciones como generar moléculas de señalización celular, formar tejidos y generar la identidad de los distintos grupos sanguíneos en humanos.

Asimismo, la matriz extracelular en eucariotas superiores es rica en carbohidratos secretados, esenciales para la supervivencia y la comunicación celular. Estos mecanismos de reconocimiento celular son aprovechados por una variedad de patógenos para infectar sus células huésped.

Los monosacáridos se pueden unir mediante enlaces glucosídicos para formar una gran variedad de carbohidratos: disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. El estudio de la estructura y función de los carbohidratos en los sistemas biológicos se llama glicobiología.

Clasificación

Monosacáridos

Los monosacáridos son las unidades elementales de los carbohidratos, por lo cual son la estructura más simple de un sacárido. Físicamente, los monosacáridos son sólidos cristalinos sin color. La mayoría tiene un sabor dulce.

Desde el punto de vista químico, los monosacáridos pueden ser aldehídos o cetonas, dependiendo de donde se ubique el grupo carbonilo (C=O) en los carbohidratos lineales. Estructuralmente, los monosacáridos pueden formar cadenas lineales o anillos cerrados.

Debido a que los monosacáridos poseen grupos hidroxilo, la mayoría son solubles en agua e insolubles en solventes no-polares.

Dependiendo del número de carbonos que tenga en su estructura, un monosacárido tendrá distintos nombres, por ejemplo: triosa (si tiene 3 átomos de C), pentosa (si tiene 5C) y así sucesivamente.

Disacáridos

Los disacáridos son azúcares dobles que se forman al juntar dos monosacáridos en un proceso químico llamado síntesis de deshidratación, porque se pierde una molécula de agua durante la reacción. También se le conoce como una reacción de condensación.

Así, un disacárido es cualquier sustancia que se compone de dos moléculas de azúcares simples (monosacáridos) vinculadas entre sí a través de un enlace glicosídico.

Los ácidos tienen la capacidad de romper estos enlaces, por esta razón, los disacáridos pueden ser digeridos en el estómago.

Oligosacáridos 

Los oligosacáridos son polímeros complejos formados por pocas unidades de azúcares simples, es decir, entre 3 a 9 monosacáridos.

La reacción es la misma que forma los disacáridos, pero también provienen de la ruptura de moléculas de azúcar más complejas (polisacáridos).

La mayoría de los oligosacáridos se encuentran en las plantas y actúan como fibra soluble, lo que puede ayudar a prevenir el estreñimiento. Sin embargo, los seres humanos no poseen las enzimas para digerirlos en su mayoría, a excepción de la maltotriosa.

Polisacáridos

Los polisacáridos son los polímeros de sacáridos más grandes, están formados por más de 10 (hasta miles) unidades de monosacáridos dispuestos de manera lineal o ramificada. Las variaciones en la disposición espacial es lo que les confiere las múltiples propiedades a estos azúcares.

Los polisacáridos pueden estar compuestos por un mismo monosacárido o por combinación de diferentes monosacáridos. Si se forman por unidades repetidas del mismo azúcar se llaman homopolisacáridos como el glucógeno y el almidón, que son los carbohidratos de almacenamiento de animales y plantas, respectivamente.

Funciones

Las cuatro funciones principales de los carbohidratos son: proporcionar energía, almacenar energía, construir macromoléculas y evitar la degradación de proteínas y grasas.

Los carbohidratos se degradan mediante la digestión en azúcares simples. Estos son absorbidos por las células del intestino delgado y son transportadas a todas las células del cuerpo donde serán oxidadas para obtener energía en forma de adenosina trifosfato (ATP).

Las moléculas de azúcar que no son utilizadas en la producción de energía en un momento dado, son almacenadas formando parte de polímeros de reserva como el glucógeno y el almidón.

¿Que son las Biomoléculas?

 Las  Biomoleculas o moléculas biológicas son las moléculas que están presentes únicamente en los organismos vivos. La mayoría de las moléculas están compuestas de átomos de oxígeno, hidrógeno, nitrógeno y/o carbono. Estos átomos o elementos se llaman bioelementos, ya que son los elementos principales que forman los seres vivos. Luego veremos los bioelementos.

 Recuerda molécula = agrupación de átomos. Por ejemplo el agua es una molécula compuesta por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno H2O.

           VIDEO AQUI:

https://youtu.be/MqFv5eyl_io

 Algunas biomoléculas son exclusivas de los seres vivos y fabricadas por ellos. Se conocen como biomoléculas orgánicas. Estas son: hidratos de carbono, lípidos, Proteínas y ácidos nucleicos. 

 Hay otras biomoléculas, llamadas biomoléculas inorgánicas (sales minerales y el agua) que también se encuentran en los seres vivos, pero que no son exclusivas ni fabricadas por ellos, ya que las podemos encontrar tanto en seres vivos como en seres no vivos. Aunque estas biomoléculas no sean exclusivas de los seres vivos son importantísimas, ya que son imprescindibles para el desarrollo de la vida.

 Las biomoléculas tienen una amplia gama de tamaños y estructuras y realizan una amplia gama de funciones. Además tienen propiedades únicas que determinan la forma en que contribuyen a la estructura y la función de las células y cómo participan en los procesos necesarios para mantener la vida.

 Se forman en el cuerpo por medios biológicos y administran la fisiología y el crecimiento del ser vivo.

 Proporcionan los medios para almacenar energía, contienen instrucciones que los seres vivos necesitan para la curación, el crecimiento y la reproducción.

 Hay muchas biomoléculas  en la naturaleza y se estudian en detalle en la bioquímica.

Tipos de Biomoléculas

 Como ya vimos hay dos tipos de biomoléculas: Orgánicas e Inorgánicas.

Biomoleculas Orgánicas

 Son fabricadas (o proceden) por los seres vivos y en su composición tienen siempre carbono. Tenemos 4 tipos diferentes: glúcidos, lípidos, proteínas y los ácidos nucleicos.

 Los glúcidos, también llamados hidratos de carbono o carbohidratos, tienen la capacidad para actuar como una buena fuente de energía, pero los carbohidratos también sirven para el almacenamiento de energía y su transporte, y en algunos casos, para el soporte estructural. Los carbohidratos nos dan la energía física y mental que nos ayuda cuando queremos hacer ejercicio, jugar o hacer exámenes.

 Los lípidos son los maestros de almacenamiento de energía, y algunos tienen importantes funciones estructurales o sirven como hormonas, entre otras cosas. Solemos estar más familiarizado con los lípidos en forma de grasa, pero cada una de las células de tu cuerpo tiene una membrana o capa de lípidos que lo protege de su entorno.
Las proteínas pueden hacer casi cualquier cosa: la estructura, la comunicación, la defensa, el transporte.... Puedes saber más en el siguiente enlace: Proteínas.



 El agua es la sustancia más abundante en la biosfera y el mayor componente de los seres vivos: entre 65 y 95% del peso de la mayoría de los seres vivos es agua. Si el contenido de agua disminuye por debajo de ciertos niveles, las funciones biológicas se ralentizarán o incluso pueden llegar a detenerse.

 Las sales minerales tienen diferentes funciones en función del tipo que sean. Entre otras podemos encontrar sales minerales que forman parte del esqueleto o estructura ósea, otras que regulan el pH del organismo y otras que regulan la entrada y salida de agua en las células. Las sales en disolución tienen la función de transportar las sustancias de desecho a través del sudor o la orina.

 El oxigeno y el dióxido de carbono son imprescindibles para la respiración.

Bioelementos

 Los seres vivos, al igual que toda la materia del universo, están formados por partículas muy pequeñas llamadas átomos. Estas partículas son tan pequeñas que no sería capaz de verlas, incluso si se ha utilizado un microscopio.

 Los átomos son el primer nivel de organismo de la materia y se organizan en moléculas.

 Sabemos 117 tipos diferentes de átomos. Cada uno de ellos constituye un elemento químico. Un elemento químico es una forma de materia compuesta de átomos del mismo tipo.

 Los Bioelementos son las unidades de las que están compuestos los seres vivos.

 Los átomos que componen todos los seres vivos en su mayoría consisten en seis elementos químicos diferentes: carbono (C), oxígeno (O) de hidrógeno (H), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S). Estos elementos constituyen más del 99% de la materia que se encuentra en los seres vivos. Se llaman bioelementos primarios.

 Los átomos de carbono tienen la posibilidad de enlazar con otros átomos. Esto permite que la vida tome su lugar y es la razón por la que el carbono es el bioelemento más importante.

 Otros elementos químicos se encuentran en los seres vivos, sin embargo, aparecen en cantidades más pequeñas. Nos referimos a ellos como bioelementos secundarios. Son: calcio (Ca), sodio (Na), magnesio (Mg) y potasio (K).

 Por último, los oligoelementos son elementos que se encuentran en los seres vivos, pero sólo en muy pequeñas cantidades (0,1%). Ejemplos de estos son: hierro (Fe) y yodo (I).

 Los Bioelementos se unen para formar diferentes biomoléculas. Recuerda, las biomoléculas son las moléculas de las que están hechos los seres vivos.