BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS
- Manuel Ferrández Gamero
- 21 nov 2020
- 9 Min. de lectura
LOS GLÚCIDOS
Los glúcidos son biomoléculas orgánicas formadas por carbono (C), hidrógeno (H), y oxígeno (O). Químicamente son polialcoholes con un grupo aldehído (-COH) o un grupo cetina (-CO-). Estos dos grupos son grupos carbonilos, es decir, son átomos de carbono unidos a un oxígeno mediante un doble enlace.
Estos varían dependiendo de la cantidad de carbonos que llevan, los hay de varios tipos:
- Monosacáridos: poseen de 3 a 8 átomos de carbono y no son hidrolizadles, son los monederos de los glúcidos. En los referente a su nomenclatura, se llaman cetosas si están unidos a un grupo cetona y aldosas di están unidos a un grupo aldehído. Se nombran añadiendo el sufijo -osa al prefijo que indica el número de carbonos de la molécula.
- Oligosacáridos: cuando se juntan de 2 a 10 monosacáridos mediante enlaces O-glucosídicos se forman los oligosacáridos. Los enlaces O-glucosídicos que los unen pueden ser monocarbonílicos si se une on -OH de un carbono anomérico con el -OH de un carbono que no es anomérico, dejando libre un carbono anomérico y liberando una molécula de agua. En el caso de que los -OH de dos carbonos anoméricos se unan, se tratará de un enlace O-glucosídoco dicarbonílico, y por lo tanto el compuesto no será reductor. Claros ejemplos son la maltosa (que es el azúcar de la malta), la sacarosa (azúcar de la caña de azúcar y de la remolacha azucarera) y la lactosa (azúcar de la leche de los mamíferos).
- Polísacáridos: se forman por la unión de más de 10 monosacáridos mediante enlaces O-glucosídicos. No son dulces, no cristalizan, no tienen poder reductor, no son solubles en agua, pero algunos como por ejemplo el almidón pueden formar soluciones coloidales. Los hay de dos tipos:
*Homopolisacáridos: están formados por un solo tipo de monosacárido. Estos son por ejemplo: almidón (reserva energética en los vegetales, formado por amilosa con enlaces α(1-4) y por amilopectina con enlaces α(1-4) pero cada 6 ramificaciones con enlaces α(1-6) ), la celulosa (estructural en vegetales, forma la pared de las células vegetales y está formada por moléculas de glucógeno unidas mediante enlaces β(1-4) ), el glucógeno (reserva energética en animales, se acumula en los músculos y el hígado, y en presencia de yodo se tiñe de color rojo oscuro) y la quitina (polímero de la N-acetil-glucosamina, unida mediante enlaces β(1-4) ).
glucógeno, celulosa, quitina.
*Heteropolisacáridos: formados por más de un tipo de polisacárido. Por ejemplo: pectina (se encuentra en las paredes celulares de tejidos vegetales) hemicelulosa (también encuentra en las paredes celulares de tejidos vegetales), agar-agar (se encuentra en las algas rojas), gomas vegetales (son segregados por las plantas para cubrir heridas) y la heparina (impide la coagulación de la sangre).
Fuente: creación propia
LOS LÍPIDOS
Los lípidos son las siguientes biomoléculas de las que vamos a hablar. Están formados por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O), pudiendo contener además nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S). Los hay de dos tipos:
- Saponificables: son los que por hidrólisis dan ácidos grasos y gracias a ello pueden realizar la reacción de saponificación en presencia de alcálisis o bases, dando lugar a una sal de ácido graso que es el jabón. Aquí se subdividen en dos tipos, los hololípidos, donde encontramos:
*Acilglicéridos: son ésteres de un alcohol polivalente (glicerina) con uno (monoacilglicéridos), dos (diacilgléridos) o hasta tres ácidos grasos (triacilglicéridos).
*Céridos: son ésteres de un ácido graso con un alcohol monovalente lineal de cadena larga, por ejemplo la cera de abeja, que está compuesta por ácido palmítico y alcohol miricílico. Tienen función protectora y de revestimiento . Son insolubles en agua y forman láminas impermeables protectoras como la piel, el pelo, las hojas, plumas, frutos...
Y los heterolípidos, que se subdividen en:
*Fosfolípidos: los hay de dos tipos:
*-Glicerofosfolípidos: están formados por 1 glicerina + 2 ácidos grasos + 1 ácido fosfórico.
*-Esfingofoslípidos: están formados por un 1 alcohol compuesto de : esfingosina + 1 ácido graso + 1 ácido fosfórico + 1 alcohol aminado.
*Glucolípidos: los hay de dos tipos.
*-Gliceroglucolípidos: están formados por 1 glicerina + 2 ácidos grasos + 1 monosacárido.
*-Esfingoglucolípidos: están formados por una cerámida unida a un glúcido. Pueden ser cerebrósidos si el glúcido es un monosacárido o gangliósidos si el glúcido es un oligosacárido complejo.
- Insaponificables: son aquellos que por hidrólisis no dan ácidos grasos y por tanto no realizan la reacción de saponificación. Hay tres tipos:
*Terpenos: están formados por la polimerización de moléculas de isopreno. Son lípidos vegetales.
*Esteroides: derivados del esterano e intervienen en el metabolismo celular. Aquí nos centramos en el colesterol, que puede ser LDL, conocido como colesterol malo y posee más lípido que proteínas, y el colesterol HDL, conocido como colesterol bueno, poseyendo más proteínas que lípidos.
*Prostaglandinas: son hormonas locales sintetizadas en el mismo lugar donde ejercen su acción a partir de los lípidos de las membranas. Son vasodilatadores arteriales y provocan agregamiento planetario e intervienen en la contracción de la musculatura lisa.
Sus funciones son:
- Energética: son la principal reserva del organismo ya que proporcionan 9.4 Kcal/g.
- Estructural: forman parte de las membranas celulares, aportan revestimiento e impermeabilidad, y proporcionan protección térmica y mecánica.
- Dinámica y biocatalizadora: vitaminas lipídicas, ácidos biliares y hormonas esteroides.
Fuente: creación propia
LAS PROTEÍNAS
Las proteínas son biomoléculas orgánicas formadas por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), y en menor medida fósforo (P) y azufre (S) y otros elementos (Fe, Cu, Mg...). Sus monómeros son los aminoácidos, que son compuestos sencillos solubles en agua, en ácidos o en bases diluidas y presentan un grupo carbooxilo y un grupo amino. Las propiedades de los aminoácidos son:
- Isomería espacial o esteroisomería: el carbono α es asimétrico por lo que si tienen el grupo amino serán de configuración D y si lo tienen a la izquierda serán de configuración L.
- Isomería óptica: si desvían el plano de luz polarizada hacia la derecha son dextrógiros (+) y si lo envían hacia la izquierda son levógiros (-).
- Son anfóteros: el grupo carbooxilo les da un carácter ácido y el grupo aminoácidos básico por lo que en disolución pueden comportarse como ácidos o como bases.
*Punto isoeléctrico: el ph del aminoácido tiene tantas cargas positivas como negaticas.
*Si el ph del medio es mayor que el punto isoeléctrico, entonces el medio es básico y el aminoácido cede H+.
- Solubilidad: al ser dipolares son solubles en agua y su punto de fusión es elevado.
En lo referente a las proteínas; su función está basada en su estructura tridimensional. Existen 4 niveles de complejidad creciente y cada uno se construye a partir del anterior.
- Estructura primaria: está constituida por una secuencia de aminoácidos y se mantiene por la rigidez de los enlaces peptídicos.
- Estructura secundaria: es la disposición que adopta la secuencia de aminoácidos debido a la capacidad de giro de los enlaces. Puede ser:
*Hélice α: está formada por el enrolamiento de la cadena polipeptídica sobre sí misma en forma de espiral. Tiene 3.6 aminoácidos por vuelta. El espesor de una vuelta es de 5.4 º A. Los R se disponen hacia fuera de la hélice y diferentes secuencias primarias pueden originar esta secundaria. La hélice se mantiene estable por puentes de hidrógeno que se establecen entre el O de un -CO- y el H de un -NH del cuarto aminoácido que la sigue.
*Hélice β: los planos de los enlaces peptídicos sucesivos se disponen en zigzag. La molécula se estabiliza mediante puentes de hidrógeno que se establecen entre el -CO- y el -NH de aminoácidos (aa) pertenecientes a la misma cadena o a otra cadena.
- Estructura terciaria: es la disposición que adopta la secundaria al replegarse adquiriendo una conformación más o menos redondeada. Presenta hélice α en tramos rectos y estructura β en las dobleces. Esta estructura se mantiene estable gracias a:
*Enlaces fuertes: como puentes de disulfuro realizados entre dos grupos -SH de dos aa cisteína.
*Enlaces débiles: como puentes de hidrógeno entre aminoácidos polares, interacciones iónicas, interacciones hidrofóbicas y fuerzas de Van der Waals.
-Estructura cuaternaria: la presentan aquellas proteínas que tienen más de una cadena peptídica. Cada cadena cadena constituye una subunidad y la agrupación de varias subunidades forma un oligómero. Los enlaces estabilizadores son los mismos que en la estructura terciaria, aunque en general no covalentes.
Las propiedades de las proteínas son:
- Solubilidad: debido a su gran tamaño son insolubles en agua o se disuelven formando coloides, como es el caso de las proteínas globulares.
- Especificidad: las proteínas son específicas de cada especie e incluso de cada individuo. Esta propiedad es la responsable de rechazos en transplantes e injertos.
- Desnaturalización: en un cambio de la estructura tridimensional de la proteína se provoca la rotura de los enlaces con la consiguiente péridida de su estructura y de su función. Si la desnaturalización es suave, se pueden restablecer las condiciones originales mediante la renaturalización.
Las proteínas se pueden clasificar en:
- Holoproteínas: son proteínas simples, compuestas únicamente por aminoácidos que son las proteínas globulares (albúminas, globulinas y protaminas e histonas) y las proteínas fibrilares, filamentosas o escleroproteínas (colágeno y queratina).
- Heteroproteínas: están formadas por dos moléculas (grupo proteíco y grupo prostético). Si una heteroproteína pierde su grupo profético recibe el nombre de apoproteína. Según la naturaleza del grupo profético se clasifican en:
*Glucoproteínas
*Lipoproteínas
*Fosfoproteínas
*Nucleoproteínas
*Cromoproteínas
Las funciones de las proteínas son:
- Estructural: forman parte de la membrana celular, cilios y flagelos, microtúbulos, fibrillas contráctiles.
- Cataliza o enzimática: muchas enzimas catalizan (permiten) reacciones químicas.
- Reguladora u hormonal: muchas son hormonas, cuya acción es parecida a la de las enzimas pero se realiza en todo el organismo.
- Reserva: como las albúminas y la caseína.
- Defensiva: las y-globulinas o anticuerpos actúan defendiendo al organismo de sustancias extrañas.
- Contráctil: algunas como la activa y la miosina intervienen en la contracción muscular.
- Transportadora: pueden transportar distintos tipos de sustancia.
- Homeostática: algunas colaboran en mantener estables las constantes del medio, como el ph y la concentración osmótica.
Fuente: creación propia
Fuente: creación propia
LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
Los ácidos nucleicos son biomoléculas formadas por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N) y fósforo (P). Sus monederos son los nucleótidos, los cuales provienen de los nucleósidos. Estos últimos están compuestos de una pentosa (ADN 2 desoxirribosa, ARN ribosa) unida a una base nitrogenada mediante un enlace n-glucosídico. Si a esta unión le añadimos un ácido fosfórico, obtendremos los nucleótidos. Las bases nitrogenadas pueden ser.
- Púricas: derivadas de la purina, son la adenina y la guanina.
- Pirimidíricas: derivadas de la pirimidina, son la citosina, la timina (no se encuentra en el ARN) y el uracilo (no se encuentra en el ADN)
Hablando acerca de las funciones de los nucleótidos, sus derivados de interés biológico son:
- Fosfatos de adenosina: actúan como intermediarios en las reacciones metaboólicas en las que se libera o consume energía.
*AMP (adenosín-monofosfato)
*ADP (adenosín-difosfato)
*ATP (adenosín trifosfato)
- Piridín nucleótidos:
*NAD (nocotamín-adenín-dinucleótido)
*NADP (nicotamín-adenín-dinucleótido-fosfato)
- Flamín nucleótidos:
*FMN (flamín-monofosfato)
*FAD (flamín-adenín-dinucleótido)
ADN
Fuente: creación propia
El ADN posee 4 tipos de enlaces:
- Puentes de hidrógeno: se dan entre las bases nitrogenadas (2 entre la adenina y timan/uracilo) (3 entre citosina y guanina)
- Fosfodiéster: entre las pentosas de dos nucleótidos.
- Éster fosfórico, que une a los nucleósidos con el ácido fosfórico.
- Enlace N-glucosídico, que une a la penosa con la base nitrogenada.
Las cuatro estructuras del ADN son:
- Primaria: secuencia de nucleótidos.
- Secundaria: 2 hebras dispuestas en hélice, hay varios investigadores que aportan información en esta estructura:
*Erwin Chargaff: según él, la concentración de bases púricas es igual a la de bases pirimidíricas. Esto se llama principio de complementariedad de bases.
*Wilkins y Franklin: según ellos, el ADN es una molécula helicoidal, con una longitud de 20 Å, y además posee una estructura repitiva de 3,4 Å entre nucleótido y 34 Å por vuelta de hebra.
*Watson y Crick: ellos propusieron la estructura de doble hélice del ADN. Dicen que el ADN está formado por 2 hebras antiparalelas, con bases nitrogenadas complementarias, dextrógira y plectomérica (esto significa que para desenrrollarse una hebra debe girar sobre la otra) y cambios o mutaciones en la secuencia de nucleótidos alteran la información genética.
- Terciaria: aquí encontramos un subnivel:
*Fibra de cromatina de 100 Å (collar de perlas): está formado por una sucesión de nucleosomas, que a su vez está formada por partículas nucleares (formada por un octámero de histonas) y por ADN espaciador (los huecos de ADN quedan entre los nucleosomas.
- Cuaternaria (300 Å): el modelo más aceptado es la solenoide la fibra de 100 Å se enrolla helicoidalmente presentando 6 nucleosomas por vuelta y las H1 se disponen formando el eje de la hélice.
- Nivel superior (600 Å): se comienzan a ver cromosomas.
Las propiedades del ADN son:
- Estabilidad: para realizar una duplicación de ADN se deben separar las 2 hebras.
- Desnaturalización: si el ADN se somete a temperaturas mayores a 100 ºC se rompen los puentes de hidrógeno, separando las cadenas.
- Renaturalización: se restablecen las condiciones iniciales.
- Hibridación: si se desnaturaliza una mezcla de ADN de distintas especies, en la renaturalización aparecerán formas híbridas.
Procesos del ADN:
- Transcripción: de una de las hebras, se puede obtener ARN mensajero. Aquí participa la polimerasa ll.
- Traducción: se obtienen proteínas a partir del ARN mensajero.
- Transcripción inversa: a partir de un ARN se forma un ADN, y a partir de este se obtiene ARN mensajero. Este proceso se da en algunos virus.
ARN
Las bases nitrogenadas son las mismas que las del ADN, a excepción de la timina, que no está presente. En su lugar encontramos uracilo. El ARN es monocatenario; presenta una estructura primaria iniciada en 5' y terminada en 3'. A veces se enrolla como si fuera una doble hélice y puede presentar una estructura secundaria, y puede llegar a tener una estructura terciaria al asociarse con proteínas. Hay cuatro tipos de ARN:
- ARN mensajero: se obtiene mediante el proceso de transcripción de ADN. Es diferente según el tipo de célula:
*C. eucariota: aquí se ecneuntra incompleto, dándose a conocer como PreARN mensajero. Está formado por partes con información (exones) y partes sin información (intrones). Se eliminan los intrones y se unen los exones para formar un ARN mensajero completo.
*C. procariota: aquí el ARN mensajero ya está completo.
- ARN transferente:
*Está en el citosol
*Transporta aminoácidos llevándolos a los ribosomas para obetenr proteínas.
*Participa la polimerasa lll
*Es monocatenario
*Tiene forma de trébol con 3 partes: brazo T (inicio), brazo D (final), y anticódon (se junta con el dódon del ARN mensajero)
- ARN ribosómico: su función es formar ribosomas para sintetizar proteínas. Es diferente según el tipo de célula.
*C. eucariota: es de 80s (unidades Svedberg, miden la velocidad de sedimentación), 40s pequeña, 60 s grande.
*C. procariota: es de 70s, 30s la pequeña y 50s la grande.
- ARN nucleolar: se sintetiza en el nucleolo. Este se obtiene a partir del ADN y obtiene proteínas, a partir de este se pueden obtener diferentes ARN ribosómicos, y se transcribe mediante la polimerasa l.
Fuente: creación propia
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