1. Bioelementos
Todas las moléculas orgánicas que forman parte de
los seres vivos están constituidas por la unión de
varios átomos de Carbono.
En los compuestos orgánicos, el Carbono forma un
total de cuatro enlaces covalentes, que pueden
unirlo a cuatro átomos diferentes o bien a un
mismo átomo mediante varios enlaces.
El átomo que se une al carbono puede ser otro
carbono o un elemento distinto, como Hidrógeno,
Oxígeno, Nitrógeno o Azufre. La unión entre
átomos de Carbono puede dar lugar a estructuras
moleculares complejas, incluyendo cadenas
lineales, cadenas ramificadas o ciclos.
2.
3. Bioelementos
Desde el punto de vista de su
comportamiento químico, la unión del
Carbono o del Nitrógeno a ciertos grupos
de átomos proporciona características
específicas a las moléculas que contienen
esos grupos que se denominan grupos
funcionales.
Los grupos funcionales más importantes
que utilizan los seres vivos son:
el grupo ácido,
el grupo -oxo (aldehídos y cetonas),
el grupo alcohol y
el grupo amino.
Usando uno o varios de esos grupos
funcionales, los organismos son capaces de
construir una gran variedad de moléculas
diferentes, con las que pueden construir sus
estructuras y realizar todas sus funciones.
4. Tipos de Biomoléculas
Una célula puede contener en torno a unos
1000 tipos diferentes de pequeñas moléculas
(masa molecular entre 100 y 500).
Esas sustancias están presentes en
prácticamente todos los tipos de células, e
incluyen: Los 20 aminoácidos que forman las
proteínas
Las moléculas no pueden entrar y salir
libremente de la célula, sino que necesitan
transportadores específicos para hacerlo.
Intervienen en los principales conjuntos de
reacciones químicas que ocurren en la célula,
lo que constituye una prueba de un origen
evolutivo común de los seres vivos.
Además de las moléculas orgánicas pequeñas,
las células utilizan otras de mayor tamaño para
llevar a cabo sus funciones.
5. Carbohidratos
Los monosacáridos son los compuestos más sencillos de
una familia de sustancias que reciben el nombre de
glúcidos o carbohidratos.
Desde el punto de vista químico se caracterizan porque
en su estructura hay siempre dos grupos funcionales:
Un grupo oxo, que puede encontrarse en el primer
carbono (dando lugar a las llamadas aldosas)
en el segundo, dando lugar a las cetosas, y
grupos alcohol (-OH) en todos los demás carbonos.
Los monosacáridos pueden cerrarse sobre sí mismos
formando ciclos.
Las células utilizan los monosacáridos como
“combustibles metabólicos”. También se utilizan como
elementos de los nucleótidos, que a su vez forman parte
de los ácidos nucleicos.
6. Carbohidratos
Los monosacáridos pueden unirse entre
sí formando cadenas, lineales o
ramificadas llamadas polisacáridos.
Las grandes moléculas formadas por la
unión de otras más pequeñas se llaman
polímeros, y sus unidades monómeros.
En los seres vivos los polisacáridos
pueden tener dos funciones
fundamentales: reserva de energía, como
el almidón en vegetales y el glucógeno
en animales, o la formación de
estructuras de soporte, como la celulosa,
que forma la pared celular en vegetales.
Los polisacáridos de reserva energética se
utilizan “separando” los monosacáridos
de uno en uno.
7. Lípidos
Los lípidos son sustancias insolubles en agua
(hidrófobas) que forman parte de las membranas
biológicas y que se utilizan como reserva de
energía o aislante térmico.
Algunos son consumidos en la dieta vitaminas
liposolubles) y otros realizan funciones
hormonales (hormonas sexuales, esteroides).
Los ácidos grasos son los lípidos que absorbemos
como nutrientes de los alimentos.
Los organismos los usan para formar compuestos
complejos, como los triacilglicéridos, que se usan
como reserva energética o los fosfolípidos, que
forman parte de las membranas celulares.
8. Lípidos
Los fosfolípidos tienen características
químicas peculiares: una parte de su
estructura es apolar, y se disuelve mal en el
agua; en cambio la otra parte es polar, y por
lo tanto hidrófila.
En presencia de agua, estas moléculas
pueden disponerse formando una doble
capa.
En ella las zonas externas son hidrófilas
mientras que las zonas que repelen el agua
quedan en el interior de la bicapa.
Esta estructura forma las membranas
celulares. Se caracteriza porque mantiene
separados el interior y el exterior de la
célula, al no permitir el paso de agua ni de
sustancias hidrófilas.
9. Aminoácidos y proteínas
Los aminoácidos son una familia de
compuestos que forman las proteínas.
Todos presentan una estructura común
y una parte específica. La parte común
incluye un átomo de carbono unido a
un hidrógeno (carbono α, y un grupo
ácido y un grupo amino unidos al
mismo carbono α.
La parte específica es un grupo (radical)
que varía de un aminoácido a otro, y
que también se encuentra unido al
carbono α.
Las proteínas están formadas por
veinte tipos de aminoácidos distintos,
que solo se diferencian por su grupo R.
11. Aminoácidos y Proteínas
En una proteína los 20 aminoácidos
pueden combinarse de forma
totalmente libre en cuanto A número Y
orden, lo que hace que el número de
proteínas posibles sea virtualmente
infinito.
Dos proteínas se diferencian entre sí por
su estructura primaria, que es el orden
en el que se disponen los aminoácidos
que forman la proteína.
Los aminoácidos que forman una
proteína se atraen entre sí, haciendo que
la proteína adquiera una forma
tridimensional concreta.
12. Aminoácidos y Proteínas
La forma espacial de la proteína constituye su
estructura terciaria. La gran variedad de
estructuras primarias posible hace que también
pueda existir una gran variedad de estructuras
terciarias, lo que tiene gran importancia desde el
punto de vista biológico porque la función de
cada proteína depende de su forma
tridimensional. Gracias a su gran variedad de
estructuras, las proteínas pueden realizar la
mayor parte de las funciones que realizan los
organismos: hacen posibles las reacciones
químicas, forman estructuras celulares, sirven de
mensajeros químicos, controlan el
funcionamiento de los genes, reciben estímulos,
almacenan materiales y energía, transportan
sustancias, producen y permiten el movimiento.
13. Aminoácidos y Proteínas
En una proteína los 20 aminoácidos pueden
combinarse de forma libre en cuanto a número y
orden, lo que hace que el número de proteínas
posibles sea virtualmente infinito.
Dos proteínas se diferencian entre sí por su
estructura primaria, que es el orden en el que se
disponen los aminoácidos que forman la proteína.
Los aminoácidos que forman una proteína se
atraen entre sí, haciendo que la proteína adquiera
una forma tridimensional concreta.
La forma espacial de la proteína constituye su
estructura terciaria. La gran variedad de
estructuras primarias posible hace que también
pueda existir una gran variedad de estructuras
terciarias, lo que tiene gran importancia desde el
punto de vista biológico porque la función de cada
proteína depende de su forma tridimensional.
14. Nucleótidos y ácidos nucleicos
Los nucleótidos son un tipo de moléculas
orgánicas que, a su vez, están formados
por la unión de tres tipos de moléculas:
uno o varios fosfatos, un monosacárido
de cinco carbonos y una base
nitrogenada.
Los nucleótidos son una familia de
compuestos, dentro de la que hay
diferentes posibilidades de variación:
pueden tener dos tipos de
monosacáridos, ribosa y desoxirribosa, de
uno a tres fosfatos y varias bases
nitrogenadas: adenina, citosina, guanina,
timina o uracilo, nicotinamida.
15. Nucleótidos y Ácidos Nucleicos
En total, en una célula hay unos 200 tipos
de nucleótidos y sustancias relacionadas
diferentes. Los nucleótidos tienen
funciones biológicas relacionadas con la
transferencia de energía debido a que los
enlaces entre grupos fosfato son de “alta
energía”, lo que significa que para
formarse, necesitan que se aporte una gran
cantidad de energía, pero también que
cuando se rompen, liberan gran cantidad
de energía que puede pasar de unas
reacciones a otras.
Los nucleótidos con tres fosfatos actúan
como “baterías” que pueden descargar
energía cediéndola para que ocurran otras
reacciones químicas o cargarse gracias a la
energía de otras reacciones. La molécula
que cumple esta función en la mayor parte
de los casos es el ATP.
16. Nucleótidos y Ácidos Nucleicos
Otra forma de energía química es
el poder reductor, que es la
capacidad de donar electrones a
una sustancia. Este proceso
permite que ocurran un tipo de
reacciones imprescindibles en los
seres vivos, las de oxidación-
reducción. La sustancia que realiza
esta función con mayor frecuencia
en los seres vivos es el NADH
(nicotín adenín dinucleótido).
17. Nucleótidos y Ácidos Nucleicos
Los nucleótidos pueden formar polímeros en
forma de cadenas que reciben el nombre de
ácidos nucleicos. Hay dos grandes tipos de ácidos
nucleicos, según el monosacárido que forme parte
de los nucleótidos.
Si el monosacárido es la ribosa el ácido nucleico
resultante es el ARN (ácido ribonucleico).
Las bases nitrogenadas que lo forman son
adenina, citosina, guanina y uracilo.
Si el monosacárido es la desoxirribosa el ácido
nucleico que se forma es el ADN (ácido
desoxirribonucleico), y en su composición aparece
timina en lugar de uracilo.
Los ácidos nucleicos son heteropolímeros, porque
están formados por monómeros distintos, como
las proteínas. La parte que varía entre los
nucleótidos es la base nitrogenada.
18. Nucleótidos y Ácidos Nucleicos
Los ácidos ribonucleicos forman una
cadena lineal. Algunos tienen una
estructura tridimensional debido a que se
pliegan sobre sí mismos.
El ADN tiene una estructura característica
en forma de doble hélice, formada por
dos cadenas complementarias entre sí.
Las dos cadenas están unidas mediante
puentes de hidrógeno específicos entre
bases concretas: la adenina es
complementaria de la timina y la citosina
es complementaria de la guanina.
Los organismos necesitan información
para poder mantener su funcionamiento:
elaborar sus componentes, organizarlos
en sus estructuras y controlar y regular su
funcionamiento, ajustándolo a sus
necesidades.
19. Nucleótidos y Ácidos Nucleicos
Esta información, que se denomina genética
porque sus unidades son los genes, se utiliza (se
expresa) mediante la síntesis de proteínas. Para
que un organismo pueda contener y utilizar
información es necesaria una molécula capaz de:
Almacenar información
Producir copias idénticas de sí misma
Ser leída, “expresando” su información
En los seres vivos esa molécula es el ADN; la
información está almacenada en la secuencia de
nucleótidos, puede copiarse gracias a la
complementariedad de bases y se expresa
mediante la síntesis de proteínas en los
ribosomas.
