trabajo basado en las biomoleculas, uso y definiciones

1. BIOMOLÉCULAS
¿Cuáles son los elementos que la conforman las Biomoléculas?
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.
¿Cómo se arreglan en el espacio?
Según la naturaleza química, las biomoléculas son:
 Biomoléculas inorgánicas
 Biomoléculas orgánicas o principios inmediatos
 Glúcidos
 Lípidos
 Proteínas
 Ácidos nucleicos
 Vitaminas
¿Cómo se unen estos elementos químicos?
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.
¿Cuál es su función en el organismo y como se relacionan con la
estructura?
Hidratos de carbono, grupo de compuestos que contienen carbono, hidrógeno y
oxígeno La fórmula de la mayoría de estos compuestos puede expresarse como
CnH2nOn. Los hidratos de carbono, como clase, son los compuestos orgánicos
más abundantes en la naturaleza.Todos tienen un sabor más o menos dulce. En
general, a todos los monosacáridos, disacáridos y trisacáridos se les denomina
azúcares para distinguirlos de los polisacáridos como el almidón, la celulosa y el
glucógeno. Los azúcares, que están ampliamente distribuidos en la naturaleza,
son producidos por las plantas durante el proceso de fotosíntesis.
En los organismos vivos, los hidratos de carbono sirven tanto para las funciones
estructurales esenciales como para almacenar energía. En las plantas, la celulosa
y la hemicelulosa son los principales elementos estructurales. En los animales
invertebrados, el polisacárido quitina es el principal componente del
dermatoesqueleto de los artrópodos. En los animales vertebrados, las capas
celulares de los tejidos conectivos contienen hidratos de carbono. Para almacenar

2. la energía, las plantas usan almidón y los animales glucógeno; cuando se necesita
la energía, las enzimas descomponen los hidratos de carbono.
Lípidos, grupo heterogéneo de sustancias que se encuentran en los organismos
vivos. Los lípidos se distinguen de otros tipos de compuestos orgánicos porque no
son solubles en agua (hidrosolubles) sino en disolventes orgánicos (alcohol, éter).
Entre los lípidos más importantes están los fosfolípidos, componentes mayoritarios
de la membrana de la célula. Los fosfolípidos limitan el paso de agua y
compuestos hidrosolubles a través de la membrana celular, permitiendo así a la
célula mantener un reparto desigual de estas sustancias entre el exterior y el
interior.Grasas y aceites, también llamados glicéridos, sirven como depósitos de
reserva de energía en las células animales y vegetales. Cada molécula de grasa
está formada por cadenas de ácidos grasos unidas a un alcohol llamado glicerol o
glicerina. Cuando un organismo recibe energía asimilable en exceso a partir del
alimento o de la fotosíntesis, éste puede almacenarla en forma de grasas, que
podrán ser reutilizadas posteriormente en la producción de energía, cuando el
organismo lo necesite. A igual peso molecular, las grasas proporcionan el doble de
energía que los hidratos de carbono o las proteínas.Otros lípidos importantes son
los esteroides, que incluyen la vitamina D y varios tipos de hormonas
responsables del desarrollo sexual .
Acidos nucleícos: Moléculas muy complejas formadas por muchisimos nucleótidos
(Polinucleótidos).Reciben este nombre porque fueron aisladas por primera vez del
núcleo de células vivas. Sin embargo, ciertos ácidos nucleicos no se encuentran
en el núcleo de la célula, sino en el citoplasma celular. Los ácidos nucleicos tienen
al menos dos funciones: transmitir las características hereditarias de una
generación a la siguiente y dirigir la síntesis de proteínas específicas. El modo en
que los ácidos nucleicos realizan estas funciones es el objetivo de algunas de las
más prometedoras e intensas investigaciones actuales. Los ácidos nucleicos son
las sustancias fundamentales de los seres vivos, y se cree que aparecieron hace
unos 3.000 millones de años, cuando surgieron en la Tierra las formas de vida
más elementales.Las dos clases de ácidos nucleicos son el ácido
desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN). Tanto la molécula de
ARN como la molécula de ADN tienen una estructura en forma de hélice.La
investigación pionera que reveló la estructura general del ADN fue llevada a cabo
por los biofísicos británicos Francis Crick, Maurice Wilkins, y Rosalind Franklin, y
por el bioquímico estadounidense James Watson. Utilizando una fotografía de una
difracción de rayos X de la molécula de ADN obtenida por Wilkins en 1951,
Watson y Crick elaboraron un modelo de la molécula de ADN, que fue completado
en 1953.Ciertos tipos de ARN tienen una función diferente de la del ADN. Toman
parte en la síntesis de las proteínas que una célula produce. Esto es muy
interesante para los virólogos, puesto que muchos virus se reproducen obligando
a las células huésped a sintetizar más virus. El virus inyecta su propio ARN en el
interior de la célula huésped, y ésta obedece el código del ARN invasor en lugar
de obedecer al suyo propio. De este modo, la célula produce proteínas que son,
de hecho, víricas en lugar de las proteínas necesarias para el funcionamiento
celular. La célula huésped es destruida y los virus recién formados son libres para

3. inyectar su ARN en otras células huésped.Duplicación del ADN:Como ya sabemos
la información genética contenida en el ADN es la misma en todas las células
diploides del organismo,por lo tanto debe existir un mecanismo que permita copiar
la secuencia de bases presente en una molécula de ADN a otra para permitir
luego la división celular.Modelo semiconservativo: De acuerdo con el modelo de
duplicación del ADN de Watson y Crick las dos cadenas complementarias de la
molécula de ADN se separan y cada una de ellas sirve como molde para la
síntesis de una nueva cadena. El resultado final de este proceso es la producción
de dos moléculas iguales de ADN a partir de una molécula original. Este tipo de
duplicación se ha denominado semiconservativa debido a que cada una de estas
nuevas cadenas esta formada por una cadena de ADN paterno o molde y una
cadena nueva, copia complementaria del molde.Para que cada una de las
cadenas complementarias de la molécula de ADN puedan separarse y actuar
como molde sólo se requiere una ruptura de los enlaces puentes de hidrógeno que
unen las bases complementarias; esos enlaces se establecen tan pronto como los
nucleótidos de la cadena naciente de ADN se aparean con los nucleótidos
complementarios de la cadena molde.Proteínas, nombre que recibe cualquiera de
los numerosos compuestos orgánicos constituidos por aminoácidos unidos por
enlaces peptídicos; forman los organismos vivientes y son esenciales para su
funcionamiento.
Las proteínas se descubrieron en 1838 y hoy se sabe que son los ingredientes
principales de las células y suponen más del 50% del peso seco de los animales.
El término 'proteína' deriva del griego proteios, que significa primero.Las moléculas
proteicas van desde las largas fibras insolubles que forman el tejido conectivo y el
pelo hasta los glóbulos compactos solubles, capaces de atravesar la membrana
celular y desencadenar reacciones metabólicas. Son siempre grandes, de peso
molecular comprendido entre unos miles de unidades y más de un millón, y
específicas de cada especie y de cada uno de los órganos de cada especie. Se
estima que el ser humano tiene unas 30.000 proteínas distintas,. Las proteínas de
la dieta sirven sobre todo para construir y mantener las células, aunque su
descomposición química también proporciona energía, con un rendimiento de 4
calorías por gramo, similar al de los hidratos de carbono (véase
Metabolismo).Además de intervenir en el crecimiento y el mantenimiento celulares,
las proteínas son responsables de la contracción muscular. Las enzimas
digestivas son proteínas, al igual que la insulina y casi todas las demás hormonas,
los anticuerpos del sistema inmunológico y la hemoglobina, que transporta
oxígeno en la sangreLas proteínas, desde las humanas hasta las que forman las
bacterias unicelulares, son el resultado de las distintas combinaciones entre veinte
aminoácidos distintos, compuestos a su vez por carbono, hidrógeno, oxígeno,
nitrógeno y, a veces, azufre. En la molécula proteica, estos ácidos se unen en
largas hileras (cadenas polipeptídicas) mantenidas por enlaces peptídicosPara
sintetizar sus proteínas esenciales, cada especie necesita disponer de los veinte
aminoacidos en ciertas proporciones. Mientras que las plantas pueden fabricar sus
aminoácidos a partir de nitrógeno, dióxido de carbono y otros compuestos por
medio de la fotosíntesis, casi todos los demás organismos sólo pueden sintetizar
algunos. Los restantes, llamados aminoácidos esenciales, deben ingerirse con la

4. comida. El ser humano necesita ocho aminoácidos esenciales para mantenerse
sano: leucina, isoleucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano y
valina. Todos ellos se encuentran en las proteínas de las semillas vegetales, pero
como las plantas suelen ser pobres en lisina y triptófano, los especialistas en
nutrición humana aconsejan complementar la dieta vegetal con proteínas animales
de carne, huevos y leche, que contienen todos los aminoácidos esenciales.A
continuación se describen las principales proteínas que componen los
organismosColágenoEl colágeno, que forma parte de huesos, piel, tendones y
cartílagos, es la proteína más abundante en los vertebrados. La molécula contiene
por lo general tres cadenas polipeptídicas muy largas, cada una formada por unos
mil aminoácidos, trenzadas en una triple hélice siguiendo una secuencia regular
que confiere a los tendones y la piel su elevada resistencia a la tensión. Cuando
las largas fibrillas de colágeno se desnaturalizan por calor, las cadenas se acortan
y se forma gelatina.QueratinaLa queratina, que constituye la capa externa de la
piel, el pelo y las uñas en el ser humano FibrinógenoEl fibrinógeno es la proteína
plasmática de la sangre responsable de la coagulaciónProteínas muscularesLa
miosina, que es la principal proteína responsable de la contracción muscular, se
combina con la actina, y ambas actúan en la acción contractil del músculo
esquelético y en distintos tipos de movimiento celular.La hemoglobina es una
proteína respiratoria que transporta oxígeno por el cuerpo; a ella se debe el color
rojo intenso de los eritrocitos.EnzimasTodas las enzimas son proteínas globulares
que se combinan con otras sustancias, llamadas sustratos para catalizar las
numerosas reacciones químicas del organismo. Estas moléculas, principales son
las responsables de controlar el metabolismo en todo el cuerpo.Hormonas
proteicasEstas proteínas, segregadas por las glándulas endocrinas, no actúan
como las enzimas, sino que estimulan a ciertos órganos fundamentales que a su
vez inician y controlan actividades importantes, como el ritmo metabólico o la
producción de enzimas digestivas y leche. La insulina, segregada por los islotes
de Langerhans en el páncreas, regula el metabolismo de los hidratos de carbono
mediante el control de la concentración de glucosa.
PROTEINAS
¿Qué es un aminoácido?
Los aminoácidos son compuestos orgánicos que se combinan para formar
proteínas. Los aminoácidos y las proteínas son los pilares fundamentales de la
vida.
¿Cuántos hay?
Se pueden realizar 7 grupos o subgrupos diferentes:
1. Aminoácidos alifáticos. Son la glicina, la alanina, la valina, la leucina y la
isoleucina.
2. Aminoácidos con funciones de alcohol. Son la serina y la treonina.
3. Aminoácidos con azufre. Son la cisteína, la cistina y la metionina.

5. 4. Aminoácidos ácidos. Son el ácido aspártico, la asparagina, el ácido glutámico y
la glutamina.
5. Aminoácidos básicos. Son la lisina, la hidroxilisina, la arginina y la histidina.
6. Aminoácidos aromáticos. Son la fenilalanina, la tirosina y el triptófano.
7. Aminoácidos con un nitrógeno intracíclico. Son la prolina y la hidroxiprolina.
¿Cuál es su función?
Tipos de aminoácidos.
Hay varios tipos de aminoácidos, según la naturaleza de su cadena lateral R.
Aminoácidos
no polares.
Observaciones.
Alanina.
Puede encontrarse tanto en el interior como en el exterior de las proteínas,
dado su pequeño tamaño. Es prácticamente inerte y es el aminoácido más
abundante.
Valina. Suelen encontrarse en el interior de las proteínas porque son más grandes
que la alanina. Son inertes pero juegan un papel importante en el
plegamiento porque generan interacciones hidrofóbicas.Leucina.
Isoleucina.
Igual que los anteriores, y además la sustitución asimétrica en C3 da
estereoisómeros.
Metionina.
Es el primero en el ARNm. El azufre puede reaccionar con metales y formar
enlaces de coordinación, aunque es bastante inactivo.
Prolina.
Es un iminoácido. Su estructura rígida interfiere mucho en el plegamiento de
las proteínas y obliga a la formación de los codos ð. No es reactivo.
Fenilalanina. Sus anillos aromáticos son extremadamente apolares y están sepultados en
el interior de las proteínas. Dado su tamaño, sobre todo el triptófano, se
usan como espaciadores en la estructura proteica.Triptófano.
Aminoácidos
polares.
Observaciones.
Glicina.
Es el único que no tiene estereoisómeros. Está muy conservado y se puede
encontrar en cualquier sitio porque permite todas las conformaciones
normales y algunas muy raras. Aunque la cadena es apolar, la molécula
entera sí es polar, por lo que se incluye aquí.
Serina.
Puede formar enlaces de hidrógeno y su fosforilación regula la actividad
enzimática. El grupo hidroxilo es muy reactivo en ciertos centros activos,
pero normalmente se encara al agua para permitir la solubilidad de la
proteína.
Treonina. Como la anterior pero no tan reactivo y más hacia el interior. Tiene

6. estereoisómeros adicionales en C3.
Asparagina o
asparragina. Aminas derivadas de aminoácidos ácidos. También forman enlaces de
hidrógeno y aumentan la solubilidad.
Glutamina.
Tirosina.
Débilmente ácido como el fenol (pKR = 10,46). Se encuentra en centros
activos.
Cisteína.
Es el aminoácido más reactivo. Forma los puentes disulfuro para estabilizar
la estructura de la proteína, dando un aminoácido doble llamado cistina.
Puede ser ácido (pKR = 8,37).
Aminoácidos
cargados.
Observaciones.
Todos se encuentran siempre hacia el exterior de las proteínas, porque su
carga les impide estar en otro sitio a no ser que se baje la constante
dieléctrica del medio, como en los centros activos (1 Introducción).
Lisina. Forma las bases de Schiff (recordar el retinol en 3 Lípidos). El pKR es 10,54.
Arginina.
La forma desprotonada es una base bastante fuerte (pKR = 12,48). La forma
protonada se estabiliza por resonancia como se ve a la izquierda.
Histidina.
Aminoácido raro que se suele encontrar en el centro activo de las enzimas.
El anillo de imidazol protonado se estabiliza por resonancia entre las dos
formas dibujadas a la izquierda. El pKR es 6,0, con lo que a pH fisiológico y
en solución acuosa hay 10 veces más forma desprotonada que protonada,
pero en los centros activos puede estar en cualquier forma (ver 1
Introducción).
Ácido
aspártico.
Se encuentra en el centro activo de las enzimas ATPasas.
Ácido
glutámico.
También se encuentra en algún centro activo.
Son las cadenas laterales las que definen las características físicoquímicas de los
aminoácidos (polaridad, hidrofobicidad, aromaticidad, flexibilidad conformacional),
pero sin embargo hay equivalencias a la hora de influir en el plegamiento de las
proteínas, porque éste es algo más general y no depende estrictamente de cada
uno de los aminoácidos de la secuencia, sino del equilibrio de fuerzas existente en
el momento de realizarse el plegamiento. Se puede hacer una lista con los
aminoácidos que son estructuralmente intercambiables:
 Gly, Ala y Ser.
 Ala y Val.
 Val, Ile, Leu y Met.
 Ile, Leu, Met, Phe, Tyr y Trp.

7.  Arg, Lys e His.
 Asp, Glu, Asn y Gln.
 Ser, Thr, Asn y Gln.
Cada una de estas equivalencias se puede dar en sitios determinados de cada
proteína, no todas en el mismo sitio, porque entonces casi daría igual qué
aminoácido hubiera. Aunque haya similitudes de tipo estructural, una mutación
que conduzca a la sustitución de un aminoácido por otro equivalente, sólo será
aceptada evolutivamente si permite mantener la función para la que está diseñada
la proteína. Por este mecanismo de evitar la selección negativa de las mutaciones
con analogías estructurales y funcionales, se ha llegado a la evolución proteica
desde un solo precursor primitivo hasta las familias de moléculas con funciones
iguales o parecidas, pero que no tienen todas las mismas secuencias de
aminoácidos. De este modo actualmente hay una gran diversidad de secuencias
aminoacídicas con funciones y estructuras evolutivamente relacionadas, fruto del
tiempo y la selección natural.
LÍPIDOS
¿Por qué aportan energía a nuestro organismo?
Al igual que los glúcidos, los lípidos se utilizan en su mayor parte para aportar
energía al organismo, pero también son imprescindibles para otras funciones
como la absorción de algunas vitaminas (las liposolubles), la síntesis de hormonas
y como material aislante y de relleno de órganos internos. También forman parte
de las membranas celulares y de las vainas que envuelven los nervios.
Están presentes en los aceites vegetales (oliva, maíz, girasol, cacahuete, etc.),
que son ricos en ácidos grasos insaturados, y en las grasas animales (tocino,
mantequilla, manteca de cerdo, etc.), ricas en ácidos grasos saturados. Las grasas
de los pescados contienen mayoritariamente ácidos grasos insaturados.
¿Por qué hay grasas que nos hacen daño?
Los ácidos grasos saturados son más difíciles de utilizar por el organismo, ya que
sus posibilidades de combinarse con otras moléculas están limitadas por estar
todos sus posibles puntos de enlace ya utilizados o "saturados".
Esta dificultad para combinarse con otros compuestos hace que sea difícil romper
sus moléculas en otras más pequeñas que atraviesen las paredes de los capilares
sanguíneos y las membranas celulares. Por eso, en determinadas condiciones
pueden acumularse y formar placas en el interior de las arterias (arteriosclerosis).

8. Siguiendo en importancia nutricional se encuentran los fosfolípidos, que incluyen
fósforo en sus moléculas. Entre otras cosas, forman las membranas de nuestras
células y actúan como detergentes biológicos. También cabe señalar al
colesterol, sustancia indispensable en el metabolismo celular por formar parte
de la zona intermedia de las membranas celulares, e intervenir en la síntesis de
las hormonas.
¿Qué son los triglicéridos y cuales es su función con nuestra salud?
Los triglicéridos, triacilglicéridos o triacilgliceroles son acilgliceroles, un tipo
de lípidos, formados por una molécula de glicerol, que tiene esterificados sus tres
grupos hidroxílicos por tres ácidos grasos, saturados o insaturados.
Los triglicéridos forman parte de las grasas, sobre todo de origen animal. Los
aceites son triglicéridos en estado líquido de origen vegetal o que provienen del
pescado. Dan protección mecánica, como los constituyentes de los tejidos
adiposos que están situados en la planta del pie, en la palma de la mano y
rodeando el riñón (acolchándolo y evitando su desprendimiento).
¿Cómo se clasifican?
En tres grupos hidroxílicos por tres ácidos grasos, saturados o insaturados.
¿Cómo aportan energía a nuestro organismo?
Los triglicéridos son el principal tipo de grasa transportado por el organismo.
Recibe el nombre de su estructura química. Luego de comer, el organismo digiere
las grasas de los alimentos y libera triglicéridos a la sangre. Estos son
transportados a todo el organismo para dar energía o para ser almacenados como
grasa. El hígado también produce triglicéridos y cambia algunos a colesterol. El
hígado puede cambiar cualquier fuente de exceso de calorías en triglicéridos.
VITAMINAS
3 Enfermedades que ocasiona de ausencia de algunas vitaminas.
HIPERVITAMINOSIS:
Las vitaminas aunque son esenciales, pueden ser tóxicas en grandes cantidades.
Unas son muy tóxicas y otras parece que son inocuas incluso en cantidades muy
altas.
La toxicidad puede variar según la forma de aplicar las dosis. Como ejemplo, la
vitamina D se administra en cantidades suficientemente altas como para cubrir las
necesidades para 6 meses; sin embargo, no se podría hacer lo mismo con
vitamina B3 o B6, porque sería muy tóxica.
ESCORBUTO: Ausencia de vitamina C

9. ANEMIA PERNICIOSA: Falta de vitamina B12
ÁCIDOS NUCLEÍDOS
¿Cuál es su importancia?
Los ácidos nucleídos son las biomoléculas portadoras de la información genética.
De hecho, sabemos que los ácidos nucleídos constituyen el depósito de
información de todas las secuencias de aminoácidos de todas las proteínas de la
célula. La función de los ácidos nucleídos no se reduce, por otra parte, a contener
la información necesaria para la síntesis de las proteínas celulares. Hay
secuencias regulatorias que controlan la expresión de las diferentes unidades
genéticas, por sí mismas o a su vez controladas por otras moléculas (hormonas,
factores de crecimiento, señales químicas en general); hay asimismo ácidos
nucleídos implicados en la transmisión y procesado de la información genética;
hay también ácidos nucleídos con funciones catalíticas (ribozimas).
Los ácidos nucleídos son grandes moléculas constituidas por la unión de
monómeros, llamados nucleótidos. Los ácidos nucleídos son el ADN y el ARN.
¿Qué funciones del organismo se asocian a ellos?
Los ácidos nucleídos tienen al menos dos funciones: trasmitir las características
hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la síntesis de proteínas
específicas. Tanto la molécula de ARN como la molécula de ADN tienen una
estructura de forma helicoidal.