BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS

Nombre del Alumno/a: Paúl Torres

Fecha: 01/10/2016

Asignación No 4

Tema: Bioelementos y Biomoléculas

Introducción:

Comienza con un breve examen de las bases atómicas de la materia que aparecen no tener sitio en un libro de biología. La vida se basa en las propiedades de los átomos y está regulada por principios de la química y la física que todos los demás tipos de materia. El nivel de organización celular está a un pequeño paso del nivel atómico como se evidenciara cuando se examine la importancia del movimiento de unos cuantos átomos de una molécula durante actividades como la contracción muscular o el transporte de sustancias a través de las membranas celulares. Las propiedades de las células y sus Organelos son consecuencia directa de las actividades de las moléculas. Comprender las actividades que ocurren durante la división de una célula ya que es necesario conocer las interacciones que ocurren en el DNA y las proteínas que hacen que los cromosomas se condensen en paquetes cilíndricos, es fundamental entender la constitución molecular de los micro túbulos proteínicos que les permite desarmarse en cierto momento y ensamblarse de nuevo en un distinto punto de la célula y las propiedades de las moléculas lipídicas  que hacen que la membrana celular externa sea deformable.

 Desarrollo:

Ácidos Bases y Amortiguadores.

Los protones no solo se encuentran dentro de los núcleos atómicos, también se liberan al medio cuando un átomo de hidrogeno pierde un electrón compartido. Una molécula capaz de liberar un ion hidrogeno se llama acido. Las posibilidades de reacciones de un protón incluyen:

1.       Combinación con una molécula de agua para formar un ion hidrogeno.

2.       Combinación con ion hidroxilo para formar una molécula de agua.

3.       Combinación con un grupo amino en una proteína para formar una amina cargada.

Cualquier molécula que sea capaz de aceptar un  portón se define como base. Los ácidos y las bases existen en pares, cuando el ácido pierde u protón se convierte en una base que se denomina base conjugada del ácido y cuando una base acepta un protón se forma un ácido llamado acido conjugado de esa base. Los ácidos varían mucho con respecto a la facilidad con los que ceden los protones, mientras más fácil se cedan  los protones más fuerte será en acido. La base conjugada de un ácido fuerte como el HCl es débil. El agua es un mejor competidor que el ion cloro por lo que el HCl se disocia por completo. Los organismos y  las células que los compone están protegidos de fluctuaciones de pH por amortiguadores compuestos que reaccionan con iones de hidrogeno o hidroxilos libres.

Naturaleza de las moléculas biológicas.

La mayor parte de un organismo es agua. Cuando se descubrieron las moléculas con carbono se pensó que estas se encontraban solo en los organismos vivos y por lo tanto se denominaron moléculas orgánicas, las inorgánicas que se encuentran en objetos inanimados. Los compuestos producidos por organismos vivos se llaman bioquímicos. La vida gira alrededor del átomo de carbono, los esqueletos del carbono pueden ser lineales, ramificados o cíclicos. Los hidrocarburos solo contiene átomos de carbón y de hidrogeno, como el etanol (Karp, G., 2011, pág. 39).

Grupos funcionales.- Estos son conjuntos particulares de átomos que a menudo se comportan como unidad y otorgan sus propiedades física, reactividad química y solubilidad en medios acuosos en las moléculas orgánicas. Los enlaces más comunes entre los grupos funcionales son los enlaces éster, que se forma entre ácidos carboxílicos y alcoholes; y los enlaces amina que ocurren entre ácidos carboxílicos y aminas (Karp, G., 2011, pág. 40).

Clasificación de las moléculas biológicas según su función.

Cuatro tipos de moléculas biológicas.

Las macromoléculas descritas pueden dividirse en cuatro tipos de moléculas orgánicas: carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos (Karp, G., 2011, pág. 41).

Carbohidratos.- son azucares simples y todas las moléculas más grandes construidas con monómeros de azúcar. Las funciones principales de los carbohidratos son almacenar energía química y fingir como duraderos materiales biológicos de construcción. La estructura de los azucares simples de cada molécula de azúcar consiste en una columna central de átomos de carbono unidos en una línea mediante enlaces simples. Cada átomo de carbón central se une a un solo grupo hidroxilo salvo por el que lleva el grupo carbonilo. Por su gran cantidad de grupos hidroxilo los azucares tienden a ser muy solubles en agua (Karp, G., 2011, pág. 42).

El estéreoisomerismo como se indicó antes un átomo de carbono puede unirse con cuatro más. Si los cuatro grupos unidos a un átomo de carbono son distintos como en el gliceraldehido  existen dos configuraciones posibles que no pueden súper ponerse entre sí, estas dos moléculas tiene la misma actividad química pero su estructura son imágenes en espejo. Los azucares pueden unirse entre sí mediante enlaces glucocidicos covalentes para formar grandes moléculas. Estas uniones se forman por la reacción entre el átomo de carbono. Las moléculas formadas solo por dos unidades de azúcar son disacáridos, sirven sobre todo como reservas de energía. Los azucares también pueden unirse para formar pequeñas cadenas llamadas oligosacáridos, estas sucesiones se encuentra unidas por enlaces covalentes con lípidos y proteínas (Karp, G., 2011, pág. 43).

Polisacáridos.- Bernard descubrir que la glucosa ingresa a la sangre desde el hígado, también observo que el tejido hepático contiene un polímero insoluble de glucosa llamado glucógeno. La molécula que nombró glucógeno es un tipo de polisacárido, un polímero de azucares unitarios unidos por enlaces glucocidicos. El glucógeno sirve como almacén de energía química sobrante en la mayoría de los animales. La mayoría de las plantas almacena su energía química excedente en forma de almidón, es un polímero de glucosa como las papas y los cereales están formados sobre todo por almidón. Esta es una mezcla de dos polímeros diferentes, amilosa y amilo pectina. La amilosa es una molécula helicoidal no ramificada cuyos azucares se unen por enlaces (Karp, G., 2011, pág. 44).

Celulosa, quitina y glucosaminoglucanos: Polisacáridos estructurales, algunos polisacáridos constituyen reservas energéticas fáciles de digerir, otros forman materiales estructurales residentes y duraderos como el almidón y el lino consisten sobre todo en celulosa (Karp, G., 2011, pág. 46).

La Quitina es un material estructural muy abundante entre los invertebrados, se encuentra sobre todo en la cubierta externa de insectos, arañas y crustáceos, es duro y resistente pero flexible parecido a ciertos platicos. Polisacáridos que tienen una estructura más que compleja es el de los glucosaminoglucanos (Karp, G., 2011, pág. 46).

Lípidos.- Son un grupo diverso de moléculas biológicas no polares cuyas propiedades comunes son su capacidad para disolverse en solventes orgánicos. Son importantes en la funcion celular incluye grasas, esteroides y fosfolípidos (Karp, G., 2011, pág. 46).

Grasas.- Consisten en una molécula de glicerol unida con enlaces éster a tres ácidos grasos, el compuesto se denomina triaciglicerol. Se comenzara considerando la estructura de los ácidos grasos. Estas son cadenas largas no ramificadas de hidrocarburos de un solo grupo carboxilo en un extremo. Las moléculas que tienen regiones tanto hidrófobas como hidrófilas se conocen como antipáticas. Los que carecen de enlaces doble como el ácido esteárico se describe como saturados los que tienen dichas uniones son insaturados. Las grasas que son liquidas a temperatura ambiental se denominan aceites. Las grasas son muy ricas en energía química, un gramo de grasa contiene dos veces más energía que un gramo de carbohidratos. Los azucares funcionan sobre todo como energía a corto plazo y de acceso rápido, mientras que las reservas de grasas almacenan energía para su consumo a largo plazo (Karp, G., 2011, pág. 46-47).

Esteroides.- Se acumulan alrededor de un esqueleto de hidrocarburos característico de cuatro anillos (Karp, G., 2011, pág. 48).

Fosfolípidos.- Presenta la estructura química de un fosfolípido. La molécula se parece a la de la grasa pero solo tiene dos cadenas de ácido graso en lugar de tres, es un diasil glicerol (Karp, G., 2011, pág. 48).

Proteínas.- Son las macromoléculas que realizan todas las actividades celulares, son las herramientas y las maquinas moleculares que permiten que los eventos sucedan. Lo más importante es que las proteínas tienen formas y superficies que les permiten tener interacciones selectivas con otras moléculas, tiene un alto grado de especificidad (Karp, G., 2011, pág. 49).

Bloques de construcción de proteínas.- Las proteínas con polímeros formados por monómeros de aminoácidos. Los aminoácidos tienen un grupo carboxilo y uno amino, separados entre sí por un solo átomo de carbono. Durante la síntesis de una proteína cada aminoácido se une a dos moléculas iguales más formando un polímero largo, continuo y no ramificado llamado cadena poli peptídica. Los aminoácidos que conforman esta obra se unen por enlaces peptídicos creados por la unión de grupos carboxilo de un aminoácido (Karp, G., 2011, pág. 49).

 

Estructura de las proteínas.- Las proteínas son las que ilustran mejor la íntima relación que existe entre la forma y la función. La estructura de mucha de estas sustancias se ha definido por completo y es predecible (Karp, G., 2011, pág. 53).

Estructura primaria.- La estructura primaria de un polipéptido es la secuencia lineal especifica de los aminoácidos que constituyen la cadena. Con 20 unidades fundamentales distintas, la cantidad de polipéptidos diferentes (Karp, G., 2011, pág. 54).

Estructura secundaria.- Toda la materia existe en el espacio y por lo tanto tiene una expresión tridimensional. Las proteínas se forman mediante enlaces entre una gran cantidad de átomos, por lo tanto su forma es compleja. El termino conformación se refiere a la disposición tridimensional de los átomos de una molécula, su organización especial. Se propusieron dos conformaciones, en una la columna central del polipéptido asumía la forma de una espiral giratoria cilíndrica llamada hélice alfa. La segunda conformación propuesta por Pauling y Corey fue la lámina plegada beta, que consiste en varios segmentos de un polipéptido dispuesto de forma paralela (Karp, G., 2011, pág. 54).

Estructura terciaria.- Describe la conformación de un polipéptido completo. Se estabiliza mediante un conjunto de enlaces no covalentes entre las diversas cadenas laterales de la proteína, pero la estructura terciaria es limitada. La mayor parte de las proteínas se clasifica con base en su conformación general como proteínas fibrosas que tienen forma alargada o proteínas globulares con morfología compacta (Karp, G., 2011, pág. 56).

Dominios proteínicos.- La mayor parte de las proteínas eucariotas está formada por dos o más módulos especialmente distintos o dominios que se pliegan de manera independiente (Karp, G., 2011, pág. 58).

Interacciones entre proteínas.- Aunque la hemoglobina consiste de cuatro subunidades aún se considera una sola proteína con una función individual. Se conocen muchos ejemplos en los que distintos proteínas cada uno con una función específica establecen una reacción física para formar complejo multiproteínico mucho más grande (Karp, G., 2011, pág. 59).

Conclusiones:

·         Los enlaces covalentes ocurren con la unión de dos elementos que comparten sus electrones.

·         El agua es muy importante para la sustentación de la vida.

·         Los organismos están compuestos más por agua.

·         La vida está basada en el carbono ya que es el principal elemento para la vida.

·         Los carbohidratos son una fuente de energía química.

·         Un átomo de carbono se puede unir con cuatro distintos elementos al mismo tiempo.

·         Se descubrió que la glucosa ingresa a la sangre por el hígado ocasionando la diabetes.

·         Las plantas almacenan su energía en forma de almidón y la mayoría de los animales en el glucógeno.

Bibliografía:

Karp, G. (2011). Biología Celular y Molecular. México D.F., México: McGraw Hill. Capítulo 2.4    La Naturaleza de las Moléculas y la Vida. pág. 39-67.