Biología y Geología . 1º de Bachillerato
Elementos de los seres vivos
9.2 - Biomoléculas
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Los seres vivos somos máquinas químicas.
Nuestro funcionamiento depende esencialmente de reacciones químicas

Variedad de compuestos en los seres vivos

Cada célula contiene muchísimos compuestos químicos diferente.
La gran mayoría de estos compuestos son compuestos
orgánicos.

Muchos son macromoléculas. Entre 5.000 a 50.000 tipos en un organismo concreto
Estas macromoléculas son diferentes en cada especie (sobre todo ácidos nucléicos y proteínas)
Más parecidos en especies próximas
Muchas son iguales en la misma especie
En total en la biosfera debe haber miles de millones o billones de proteínas y ácidos nucleicos diferentes

Muchos compuestos formados por moléculas más sencillas. Polímeros formados por monómeros.

 

Funcionalidad

Cada molécula tiene alguna función biológica. Las pequeñas a veces varias.
No hay molécula sin función (Salvo pocas excepciones)
Los seres vivos tienen las mínimas moléculas posibles. Principio de economía celular

Formación

La mayoría de las biomoléculas son formadas por los propios seres vivos.
Seres vivos son máquinas químicas a presión y temperatura constante. Pocas máquinas humanas trabajan así.
La información para formar las biomoléculas se encuentra en el ADN (En humanos 6 x 10 E-12 g de información para todo) y es realizada por proteínas denominadas enzimas (o por el ribosoma en el caso de proteínas)

Tipos de biomoléculas

A pesar de su enorme número las biomoléculas pueden asignarse a grupos con propiedades bien determinadas.

Clasificación de los compuestos de los seres vivos
Inorgánicos
Agua
Sales minerales
Gases disueltos
Orgánicos
Glúcidos
Lípidos
Prótidos
Ácidos nucleicos
Otros


Agua

Es una molécula esencial para la vida y la más abundante en todos los seres vivos.
Es abundante en la superficie terrestre.
Los seres vivos surgieron en agua y mantienen grandes cantidades de agua pasa su funcionamineto en el interior de la célula y en el medio interno.

Es un factor limitante para la vida en zonas con escasez de agua líquida.

Funciones principales

  • Disolvente
  • Reactivo químico . Hidrolisis
  • Transportadora
  • Estructural . Volumen ny forma a las células y a organismos
  • Lubricante
  • Termorreguladora

Sales minerales

Son compuestos iónicos que se encuentran disueltos en agua
Hay un número importante de iones con función en los seres vivos.
Los más importantes: K+ Na+ Mg++ Ca++ PO4--- CO3-- Cl-

Funciones principales

  • Reguladores osmóticos.
  • Mensajeros celulares.
  • Reacciones eléctricas celulares.
  • Tampones de pH.
  • Esqueletos.
  • Fuente de elementos para sintetizar compuestos orgánicos

Gases disueltos y otros compuestos inorgánicos

Funciones principales

  • Respiración (O2)
  • Fotosíntesis y quimisíntesis (CO2)
  • Obtención de N para compuestops orgánicos (N2)
  • Mensajeros celulares (NO . H2S)

 

Prótidos

Se denomina prótidos a los aminoácidos y a los polímeros lineales de aminoácidos.

Aminoácidos

Son compuestos orgánicos que llevan un grupo amino (-NH2) y un grupo carboxilo (-COOH)
De todos los posibles aminoácidos hay 20 encargados de formar las proteínas.
Son los mismos 20 aminoácidos los que utilizamos todas las células
Esto es una prueba del origen común de los seres vivos
Pregunta : ¿por qué no los hemos cambiado?
Qué tengamos los mismos aminoácidos nos permite utilizar los de otros organismos para fabricar nuestras proteínas.

Las principales funciones de los aminoácdos son:

  • Formar péptidos y proteínas
  • Formar otras sustancias de interés para la célula o el organismo (hormonas, neurotrasmisores...)
  • En casos de exceso en la dieta o escasez de energía pueden utilizarse como fuente de enrgía con un rendimiento similar al de la glucosa.

Péptidos y proteínas

Son polímeros lineales de aminoácidos
Normalmente de 50 a 200 aminoácidos aunque las hay más pequeñas (péptidos) y más grandes.
La secuencia de aminoácidos determina las características de las proteínas.(como las letras de un texto determinan una frase)

Son moléculas tremendamente variables en propiedades y funciones
las utilizan los seres vivos para realizar la mayoría de las funciones celulares:

  • Enzimas: Catalizan reacciones químicas
  • Trasportadoras de membrana : Salida y entrada de sustancias en las células
  • Movimientos
  • Trasportadores en líquidos
  • Estructurales en células y tejidos
  • Mensajeras
  • Regulación genética
  • Receptoras de estímulos
  • Toxinas y defensa frente a infecciones
  • Reserva de aminoácidos
  • Coaguladoras

Cada célula forma sus propias proteínas a partir de los aminoácidos
Lo hacen en unos orgánulos llamados ribosomas
Los aminoácidos se toman del exterior o algunos, si es necesario, se sintetizan en las células
La falta de aminoácidos causa graves trastornos a las células y al organismo

Prótidos en Biología de 2º de Bachillerato

Glúcidos

Monosacáridos o polímeros lineales o ramificados de monosacáridos

Monosacáridos

Son compuestos de entre 3 y 7 carbonos con grupos alcohol y aldehido o cetona
Son mucho menos variables que los aminoácidos.
El más importanete es la Glucosa. Tanbién la Ribosa, Fructosa ...

Sus funciones celulares son:

  • Obtención de energía celular (principalmente se utiliza glucosa)
  • Formación de polisacáridos de reserva
  • Formación de polisacáridos estructurales o de reconocimiento

Oligosacáridos

Son polímeros cortos, de 2 a 10 restos, de monosacáridos
Suelen ser reserva o fuente de energía para determinados organismos
- Sacarosa en plantas como la caña de azúcar y la remolacha
- Lactosa en leche de mamíferos

Polisacáridos

Son polímeros largos de monosacáridos (hasta muchos miles de restos)
Los de reserva son ramificados
Los estructurales son lineales

  • Estructurales : Forman la pared celular de plantas (Celulosa), protistas y hongos (Quitina)
  • Reserva de glucosa: Glucógeno en animales, Almidón en plantas
Glúcidos en Biología de 2º de Bachillerato

Lípidos

Compuestos insolubles
Bastante variados

Para este curso nos interesan:

Ácidos grasos

Cadenas hidrocarbonadas ácidas
Forman lípidos complejos: Triglicéridos y fosfolópidos
Fuente concentrada de obtención de energía

    • Saturados - Sin dobles enlaces. Más sólidos
    • Insaturados - Con dobles enlaces . Más líquidos

Lípidos complejos (saponificables)

  • Triglicéridos: Tres ácidos grasos y colesterol
    Reserva de ácidos grasos
    Líquidos: aceites . Sólidos: grasas o mantecas
  • Fosfolípidos: Complejos peros llevan ácidos grasos
    Forman membranas celulares

Terpenos

 

Esteroides

  • Colesterol: Molécula de gran tamaño muy insoluble
    Estabiliza membrana plasmática celular.
    Forma otros esteroides
  • Otros esteroides
    Hormonas
    Disolventes de grasas


Lípidos en Biología de 2º de Bachillerato

Ácidos nucleicos

Polímeros de nucleótidos
Muy variables en tamaño; de decenas a muchos millones
Relacionados con la inforación genética

ADN
Doble cadena de nucleótidos.
En ella se encuentra la información genética
Forma los cromososmas, cada uno es una cadena de ADN unido a proteínas

ARN
Paso de la información del ADN a las células
Varios tipos con funciones muy diversas ARNm ARNt ARNr ....
Los nucleótidos aislados, especialmente el ATP son los responsables del traspaso de energía en las células

Ácidos Nucléicos en Biología de 2º de Bachillerato

Otros

Existen muchos otros compuestos celulares derivados de los anterores o completamente diferentes

Muchos los sintetizan las células pero los que no pueden sintetizar reciben el nombre de vitaminas. Hacen falta en pequeñas cantidades y sin ellas no podemos vivir


Composición química de algunos seres vivos

E. coli es una bacteria muy estudiada de la que se conoce a la perfección su composición química .

Destaca el contenido en agua y la cantidad de proteínas expecialmente en el número de moléculas diferentes.

Composición química de E. coli
Tipo de compuesto
% peso
Especies Químicas
Agua
70
1
Iones inorgánicos
1
12
Glúcidos
3
50
Lípidos
2
40
Prótidos
15
3000
ADN
1
1
ARN
6
1000
Metabolitos
2
500

En los seres humanos la composición es semejante en porcentaje a la bacteria, aunque bastante superior en número de especies moleculares (aunque sorprendentemente poco comparando la complejidad y el tamaño)

No se conoce con tanta precisión el número de moléculas diferentes, pero vuelven a predominar proteínas y ARN

Peso:
- Más lípidos
- Más iones inorgánicos que forman el esqueleto
Moléculas:
- Algunas propteínas más, unas 50.000 (más de 1.000.000 si contamos anticuerpos)
- 46 ADN que forman los cromosomas
- Muchos más ARN reguladores.

Composición química de un ser humano
Tipo de compuesto
% peso
Especies Químicas
Agua
62
1
Iones inorgánicos
6
12
Glúcidos
1
50
Lípidos
13
50
Prótidos
17
50000
ADN
<1
46
ARN
<1
30000 (?)
Metabolitos
1
600
 

 



Ver algunas biomoléculas de seres vivos en Structure del NCBI

Molécula
Tipo
Características y función
Tubulina Proteína Estructural intracelular en eucariotas. Microtúbulos
Actina Proteína Estructural intracelular en eucariotas. Microfilamentos
Clatrina Proteína Formadora de vesículas en eucariotas
Histonas Proteína Estructuradoras de ADN en eucariotas
Colágeno Proteína Estructural intercelular en animales
a-Queratina Proteína Estructura exterior en animales
Cápside VIH Proteína Estructural en virus
HDL Proteína Transportadoras de lípidos en sangre
Hemoglobina Hemocianina Mioglobina Proteína Transportadores de oxígeno
Chaperonas Proteína Estructuración de proteínas
Proteosoma Proteína Destrucción intracelular de proteínas
ATP sintetasa de H+ Proteína Obtención de energía en mitocondria
Porina . Canales de K Proteína Transportadores de membrana
Proteína G Proteína Trasductor de señales entre menbrana y citoplasma
Receptor FSH . Receptor GH Proteína Receptores de hormonas
Miosina Proteína Contracción muscular en animales
Rotores bacteriano Proteína Movimineto de flagelos bacterianos
Dineína . Kinesina Proteína Movimiento en microtubulos
Ovoalbúmina Proteína Reserva de aminoácidos en huevo de aves
Veneno de escorpión Proteína Toxina
Insulina . Glucagón Proteína Hormonas peptídicas
Encefalina Proteína Neurotrasmisor peptídico
Cas9 Proteína Defensa interna bacterias
Complemento Proteína Defensa interna vertebrados
Anticuerpo Proteína Defensa inmune vertebrados
MHC Proteína Reconocimineto celular en animales
Fibrinógeno/Fibrina Proteína Coagulación de la sangre en vertebrados
Pepsina . Piruvato Kinasa .
Glucógeno fosforilasa
Proteína
Enzimas
ARNt ARN Síntesis de proteínas
Ribozima ARN  
Subunidad 40s de un Ribosoma ARN - Proteína Síntesis de proteínas
Subunidad 60s de un Ribosoma ARN - Proteína Síntesis de proteínas
Ribosoma completo ARN - Proteína Síntesis de proteínas
Nucleosoma ADN - Proteína Estructuración del ADN

 

 

Ver algunas biomoléculas de seres vivos en PubChem del NCBI
Molécula
Tipo
Características y función
Agua Inorgánico  
A.Fosfórico Inorgánico  
Glicocola . Alanina Aminoácidos Síntesis de proteínas
A.Aspártico . Lisina Aminoácidos Síntesis de proteínas
Glucosa . Ribosa Monosacárido Obtención de enrgía. Formación de otros compuestos
Glucógeno Polisacárido Reserva de glucosda
Celulosa Polisacárido Estructura extracelulare en plantas y clorófitos
Glicerina Polialcohol Metabolito
A. Palmítico . A.Esteárico A. Grasos saturados Obtención de enrgía. Formación de lípidos complejos
A. Oleico . A. Linolenico A. Grasos insaturados Obtención de enrgía. Formación de lípidos complejos
Colesterol Esteroide Estabilizador de membrana. Síntesis de esteroides
Triglicérido Lípido complejo Reserva de energía
Fosfolípido Lípido complejo Formación de membranas celulares
ATP Nucleótido Fuente de energía celular.
AMPc Nucleótido Mensajero intracelular
Piruvato . Lactato . Etanol Metabolitos Reacciones metabólicas celulares
Mureina Glicopeptido Pared bacteriana

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