BASES MOLECULARES DE LA CÉLULA Lina Marcela Bertel Mesa Bióloga, MSc. en Biotecnología. Los bioelementos Los bioelementos son los elementos químicos que constituyen los seres vivos. Clasificación de los bioelementos Bioelementos primarios: O, C, H, N, P y S. Los más abundantes, representan en su conjunto el 96% del total. Bioelementos secundarios: Na+ , K+ , Ca2+ , Mg2+ , Cl-. Aunque se encuentran en menor proporción -4%- que los primarios, son también imprescindibles para los seres vivos. En medio acuoso se encuentran siempre ionizados. Oligoelementos o elementos vestigiales: Son aquellos bioelementos que se encuentran en los seres vivos en un porcentaje menor del 0.1%. Algunos, los indispensables, se encuentran en todos los seres vivos (Fe, Cu, Zn, Mn, I, Ni y Co), mientras que otros, variables, solamente los necesitan algunos organismos (Si, F, Cr, Li, B, Mo y Al). Características de los bioelementos primarios Cierta abundancia en la corteza terrestre. Sus compuestos son polares, lo que hace a estos compuestos solubles en agua. C y N pasan con facilidad de estado oxidado a reducido y viceversa. Esto es importante en los procesos de obtención de energía (fotosíntesis y respiración celular). C, H, O y N tiene pequeña masa atómica lo que permite variabilidad de valencias y moléculas grandes, estables y variadas. Biomoléculas Los bioelementos se unen entre sí para formar moléculas que llamadas Biomoléculas Las moléculas que constituyen los seres vivos. BIOMOLECULAS INORGÁNICAS: El agua Bipolar SÓLIDO LÍQUIDO GASEOSO Agua: Molécula Angular Puentes de Hidrógeno Son responsables de muchas de sus propiedades físicas como sus altos puntos de congelación y ebullición, su tensión superficial, calor específico, etc. Funciones biológicas del agua • Disolvente de sustancias iónicas y polares – Las sustancias no solubles en agua forman dispersiones coloidales. • Reactivo: todas las reacciones bioquímicas ocurren en presencia de agua. – Puede actuar como ácido o base, como oxidante o reductor. • Estructural: mantiene la forma y el volumen celular, y puede cambiarlos. Funciones biológicas del agua • Función mecánica-amortiguadora: facilita el movimiento de los órganos ricos en agua (lubricante). • Termorreguladora – Elevado calor específico: impide los cambios bruscos de temperatura. – Gran conductividad térmica: distribuye el calor. – Elevado calor de vaporización: reduce la elevación de la temperatura corporal. Funciones biológicas del agua Transportadora: – Difusión: de gases y de moléculas sólidas por el citoplasma celular. – Intercambio gaseoso: en aparatos respiratorios acuáticos (branquias) y aéreos (pulmones y tráqueas) que deben permanecer húmedos para desarrollar su función. – Circulación: por sistemas circulatorios, abiertos o cerrados, que transportan sustancias a distintas partes del organismo gracias al agua. – Excreción: del N formando parte de moléculas (ácido úrico, urea y amoniaco) cuya toxicidad queda remitida al encontrarse disueltas en agua. BIOMOLECULAS ORGÁNICAS: • Carbohidratos Son moléculas exclusivas de los seres vivos. Están formadas por cadenas de carbono, que forman estructuras lineales, ramificadas o cíclicas. A estas cadenas se unen otros átomos, como hidrógeno, oxígeno, azufre y fósforo. • Lípidos • Proteínas • Ácidos nucleicos Monómeros y polímeros Los polímeros son grandes moléculas (macromoléculas) formadas por la unión de subunidades similares o idénticas llamadas monómeros. En el caso de los carbohidratos, los polisacáridos son polímeros, y los monosacáridos, monómeros. POLÍMERO MONÓMERO Proteínas Aminoácido Ácidos Nucleicos Nucleótido Carbohidratos Monosacárido Lípidos Ácidos grasos Las biomoléculas orgánicas están formadas a base de MONÓMEROS que pueden ser: NO HIDROLIZABLES HIDROLIZABLES Nucleótidos Aminoácidos Forman polímeros de ácidos nucleicos: Polinucleótidos ADN ARN Glicerina y Ácidos grasos Forman polímeros de Proteínas: Péptidos Polipéptidos Proteínas Monosacáridos Forman polímeros de Lípidos: Triglicéridos Forman polímeros de Glúcidos: Disacáridos Polisacáridos CARBOHIDRATOS CARBOHIDRATOS Los carbohidratos son compuestos orgánicos constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno. Reciben también el nombre de azúcares, glúcidos o hidratos de carbono. Dependiendo de la molécula que se trate, los Glúcidos pueden servir como: Combustible: los monosacáridos se pueden oxidar totalmente, obteniendo unas 4 KCal/g. Reserva energética: el almidón y el glucógeno son polisacáridos que acumulan gran cantidad de energía en su estructura, sirven para guardar energía excedente y utilizarla en momentos de necesidad. Formadores de estructuras: la celulosa o la quitina son ejemplos de polisacáridos que otorgan estructura resistente al organismo que las posee. Clasificación de los carbohidratos Monosacáridos (Glucosa, fructosa, galactosa, ribosa, desoxirribosa) Disacáridos (Sacarosa, lactosa, maltosa) Polisacáridos (Almidón, glucógeno, celulosa) Funciones de los Carbohidratos Concepto de Lípido Características Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas básicamente por carbono e hidrógeno y generalmente también oxígeno; pero en porcentajes mucho más bajos. Además pueden contener también fósforo, nitrógeno y azufre . Es un grupo de sustancias muy heterogéneas que sólo tienen en común estas dos características: • Son insolubles en agua. • Son solubles en disolventes orgánicos, como éter, cloroformo, benceno, etc. Funciones de los lípidos Los lípidos desempeñan cuatro tipos de funciones: Función de reserva. Son las grasas en animales y los aceites en vegetales. Función estructural. Forman las bicapas lipídicas de las membranas. Recubren órganos y le dan consistencia, o protegen mecánicamente. Función biocatalizadora. En este papel los lípidos favorecen o facilitan las reacciones químicas que se producen en los seres vivos. Función transportadora. El transporte de lípidos desde el intestino hasta su lugar de destino se realiza mediante su emulsión gracias a los ácidos biliares y a los proteolípidos. Ácidos Nucleicos Un nucleótido está constituido por tres subunidades diferentes: un grupo fosfato, una pentosa y una base nitrogenada Estructura de un ácido nucleico
