biomoléculas
¿Qué son las biomoléculas?
Son las moléculas constituyentes de los seres vivos los seis elementos químicos o bioelementos más abundantes en los organismos son el carbono, hidrógeno, oxígeno,
nitrógeno, fósforo y azufre, los cuales constituyen las biomoléculas.
constituido por
clasificación de las biomoléculas:
Biomoléculas inorgánicas: Son todas las no están formados por cadenas de carbono (inorgánica no tiene carbono) ejemplos: el agua, las sales y los minerales o gases
Biomoléculas orgánicas: Están formadas por cadenas por Carbono, y se denominan Glúcidos, lípidos, prótidos y ácido nucleico. (Tiene carbono).
Características
En las células se encuentran cuatro grandes grupos de biomoléculas orgánicas, que ellas mismas sintetizan y utilizan, siendo estas:
Lípidos
Proteínas
Ácidos
Nucleicos
Las características de las biomoléculas orgánicas se deben a la presencia del elemento carbono, que posee 6 electrones, de los cuales 4 están en la última órbita, por lo que forma
4 enlaces covalentes.
Características Funciones de las biomoléculas
Energética, proporcionan energía que permite a la célula realiza todas sus funciones.
Enzimática, intervienen en la fabricación de las moléculas necesarias para vivir, para esto requiere de las enzimas que son los catalizadores biológicos, que aceleran las reacciones químicas llevadas a cabo en las células.
Contráctil, las biomoléculas presentes en los músculos, al contraerse, permiten que podamos movernos.
Estructural, consiste en dar forma y estructura a las células, así como constituir algunas partes de los organismos, como el cabello y las uñas.
Defensa, actúan en el organismo defendiéndose de agentes patógenos como bacterias, virus, hongos, etc.
Reguladoras, son biomoléculas que se encargan de dirigir y controlar la síntesis de otras moléculas.
Precursor, molécula que da origen a otra, con funciones y características diferentes.
Grupo funcionales
Un grupo funcional es un átomo, o conjunto de átomos, unido a una cadena carbonada, representada en la fórmula general por R para los compuestos alifáticos y como Ar para los compuestos aromáticos y que
son responsables de la reactividad y propiedades químicas de los compuestos orgánicos.
Las propiedades de los compuestos de carbono dependen del arreglo de
sus cadenas y tipos de átomos a los que están unidos, esto es, a su estructura. Un grupo funcional es un átomo o un arreglo de átomos que siempre reaccionan de una forma determinada; además, es la parte de la molécula responsable de su comportamiento químico ya que le confiere propiedades características. Muchos compuestos orgánicos contienen más de un grupo funcional.
Funciones/carbohidratos
Características
Fórmula general: (CH2O)n
Grupo funcionales: Carbonilo R-CH=0
Hidroxilo-OH
Tipo de enlace: Glucosídico entre los monosacáridos (monómeros).
Se dividen en monosacaridos, disacaridos y polisacaridos.
Los carbohidratos son la principal fuente de energía.
Funciones
Características
Funcionales / lípidos
Generalidades
Son biomoléculas orgánicas formadas principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, siendo el contenido de oxígeno muy bajo en relación con el carbono y el hidrógeno. Son insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos como el éter y el benceno. Están formados por glicerol (alcohol), ácidos grasos o derivados de ello. Los ácidos grasos están formados por largas cadenas de carbonos (en número par) saturados con hidrógenos y un grupo funcional carboxilo (-COOH), existen dos tipos de ácidos grasos: los saturados, que son los que poseen ligaduras sencillas en la cadena de carbonos y los insaturados.
ácidos grasos.
Clasificación
Los lípidos se pueden clasificar de acuerdo a su composición química en:
Simples, los que están formados por un glicerol (alcohol) y tres ácidos grasos exclusivamente, como las grasas y los aceites.Las grasas que son ricas en ácidos grasos saturados, algunos ejemplos son la mantequilla y el cebo de res. Los aceites son ricos en ácidos grasos insaturados, son líquidos y generalmente de origen vegetal, los principales son: el oléico
Compuestos, son semejantes a los simples, pero además tienen: nitrógeno, fósforo, azufre y otras moléculas. También reciben el nombre de lípidos de la membrana, aquí se encuentran los fosfolípidos, que son los lípidos compuestos más abundantes en las células animales y vegetales, un ejemplo es la lecitina de soya.
Derivados o esteroides, provienen de alcoholes cíclicos, son un grupo heterogéneo de compuestos, en el que sólo tienen en común la insolubilidad en el agua. Aquí se encuentran el colesterol, las vitaminas A, D, E y K, las hormonas sexuales y las sales biliares. Las fuentes de obtención de colesterol en el hombre son: exógena, es la que proviene de los alimentos que se ingieren y la endógena, de la capacidad que tiene el hígado para sintetizar.
Vitaminas liposolubles.
Vitamina A: Fuentes de obtención: los vegetales de hojas verdes, zanahorias, tomates, germen de trigo, aceite de hígado de pescado, carne, yema de huevo y leche, mantiene y restaura el tejido epitelial de las mucosas de ojos, vías respiratorias, genitourinarias y digestivas, protegiendo al organismo de infecciones. Fuentes de obtención: vegetales de hojas verdes, zanahorias, tomates, germen de trigo, aceite de hígado de pescado, carne, yema de huevo y leche.
Vitamina E: Funciona como antioxidante protegiendo a las mitocondrias de la oxidación y al tejido pulmonar de la acción de oxidantes que hay en atmósferas muy contaminadas. Fuentes de obtención: verduras de hojas verdes, germen de trigo, carne y leche.
Vitamina D: Interviene en la absorción del calcio y el fósforo en el intestino, además ayuda a la formación de huesos y dientes, regula el desplazamiento de calcio hacia el interior y exterior del hueso. Fuentes de obtención: aceite de hígado de pescado, en especial el atún, en la grasa de la carne de res y en la leche
Importante acerca de los lípidos.
El consumo excesivo de alimentos que contienen lípidos ricos en ácidos grasos saturados, son perjudiciales para la salud, pues son la causa de la obesidad y los accidentes cardiovasculares.
Pero también son necesarios tanto para la estructura como para el buen funcionamiento de las células, ya que intervienen en una gran variedad de procesos.
Funciones / proteínas
¿Qué son las proteínas?
Las proteínas son biomoléculas orgánicas de alto peso molecular que están formadas por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P), azufre (S), y con cierta frecuencia hierro (Fe) y magnesio (Mg), entre otros. Su nombre viene del griego Proteicos, que significa "lo primero", esto nos da una idea del papel que desempeñan en los seres vivos, pues constituyen la mayor parte del peso seco de las células y son el producto final del proceso de síntesis de proteínas, que se lleva a cabo de acuerdo con la información genética que tiene la célula. Las proteínas son largas cadenas constituidas por un gran número de subunidades llamadas aminoácidos, los cuales están formados por un carbono asimétrico al que se le unen un grupo amino (-NH2), otro carboxilo (-COOH) y un grupo R que le da las características particulares a cada uno de ellos.
La complejidad de la estructura de una proteína está definida por los cuatro niveles de organización, que son:
Estructura primaria: Se debe a la secuencia específica de aminoácidos que forman a la cadena de cada proteína.
Estructura secundaria: Se refiere a la configuración espacial de la proteína, que se debe, a los puentes de hidrógeno que se forman entre los aminoácidos de la cadena polipeptídica, es decir, entre el oxígeno del grupo carboxilo de un aminoácido con el hidrógeno del grupo amino del cuarto aminoácido, lo que causa que la molécula se enrolle sobre sí misma y tome la forma espiral similar a un resorte o alfa hélice.
Estructura terciaria: Consiste en que la proteína toma una forma esférica u oval, debido a que se forman otros tipos de enlaces como los puentes disulfuro, las interacciones iónicas, etc.
Estructura cuaternaria: Es la más compleja, ya que está formada por dos o más cadenas polipeptídicas o subunidades unidas entre sí, por fuerzas de atracción no covalentes.
Cadenas polipeptídicas
Para formar las proteínas, los aminoácidos se unen por enlaces covalentes llamados peptídicos, que se forman entre el grupo carboxilo de un aminoácido con el grupo amino del siguiente y con la pérdida de una molécula de agua; a este proceso se le llama síntesis por deshidratación o condensación, dando lugar a las cadenas polipeptídicas.
elementos traza:
Un elemento traza u oligoelemento es un elemento químico que se necesita en cantidades pequeñas para asegurar un crecimiento y un desarrollo adecuados. Su ausencia o concentración por encima del nivel tolerable puede ser perjudicial para el organismo, llegando a ser incluso tóxicos si se toman en cantidades excesivas.
Elementos traza (oligoelementos): flúor, zinc, cobre, silicio, vanadio, estaño, selenio, manganeso, yodo, níquel, molibdeno, cromo y cobalto. Elementos ultratraza: son aquellos elementos que se requieren en una dosis menor a 1 mg por día.
* Clasificación de los carbohidratos:
Los carbohidratos se clasifican de acuerdo con el número de monómeros que forman a la molécula, de la siguiente manera:
Monosacáridos: Azúcares simples y están constituidos por un monómero.
Disacáridos: Están formados por la unión de dos monómeros o monosacáridos.
Polisacáridos: Están integrados por la unión de un gran número de monómeros.
* Monosacáridos: Son los carbohidratos más simples y no se pueden hidrolizar a moléculas de carbohidrato más sencillas, tienen sabor dulce y son solubles en agua.
Su tamaño es relativamente pequeño ya que están formados por una cadena de 3 a 12 carbonos; siendo las triosas de tres carbonos, las tetrosas de cuatro, las pentosas de cinco y las hexosas de seis. De acuerdo al número de C, H y O la fórmula general es (CH2O)n.
La glucosa, a veces también denominada dextrosa, se encuentra en frutas, batatas, cebollas y otras sustancias vegetales; es la sustancia en la que se convierten muchos otros carbohidratos, como los disacáridos y almidones, por las enzimas digestivas. La glucosa se oxida para producir energía, calor y dióxido de carbono, que se elimina con la respiración.
La glucosa disuelta en agua estéril, casi siempre en concentraciones de 5 a 10 por ciento, por lo general se utiliza con este propósito.
La fructosa se encuentra en la miel de abeja y algunos jugos de frutas. La galactosa es un monosacárido que se forma, junto con la glucosa, cuando las enzimas digestivas fraccionan la lactosa o azúcar de la leche.
* Los disacáridos se forman por la unión de dos monosacáridos, que pueden ser iguales o diferentes mediante un enlace glucosídico; la unión se lleva a cabo eliminándose una molécula de agua Los disacáridos, compuestos de azúcares simples, necesitan que el cuerpo los convierta en monosacáridos antes que se puedan absorber en el tracto alimentario.
Ejemplos de disacáridos son la sacarosa, la lactosa y la maltosa. La sacarosa es el nombre científico para el azúcar de mesa
en donde uno de los monosacáridos aporta un –OH y el otro monosacárido da el –H y de esta manera se forma la molécula de agua que se libera y quedan unidos por dicho enlace glucosídico, a este procesos se le llama condensación o deshidratación.
El enlace glucosídico puede romperse por hidrólisis (rompimiento de la molécula agregando agua), dando como resultado la separación de los dos monosacáridos, debiendo estar presente una molécula de agua, ya que se desdobla (H-OH) y se unen a los monosacáridos, por ejemplo: Maltosa + agua → glucosa + glucosa.
Los polisacáridos Están constituidos por un gran número de monosacáridos unidos mediante enlaces glucosídicos, formando largas cadenas ciento o miles.
Dado que son moléculas de gran tamaño, alcanzan pesos moleculares elevados, formando cadenas muy largas por condensación, pudiendo ser lineales o ramificadas. Son macromoléculas muy estables e insolubles en agua y se pueden romper por hidrólisis, dando lugar a un gran número de monosacáridos.
Pueden ser:
homopolímeros, cuando la unidad repetitiva es un solo tipo de monosacárido. como el almidón y la celulosa.
heteropolímeros, cuando las unidades repetitivas están constituidas al menos por dos monómeros diferentes.
Celulosa
La celulosa está constituida por miles de moléculas de glucosa, a su vez unidas por enlaces glucosídicos (β-1→4), formando cadenas lineales y fibrosas que se mantienen unidas y paralelas por puentes de hidrógeno. insoluble en agua
almidón
El almidón es un polisacárido que comprende monómeros de glucosa, como la celulosa, pero a diferencia de ésta, el almidón es una mezcla de dos polisacáridos, la amilosa y la amilopectina, en las que las uniones se presentan en átomos de carbono diferentes. La función del almidón es la de ser la principal reserva de energía en las plantas.,.
almidón conformado por:
amilosa
Las moléculas de amilosa consisten típicamente de 300 a 3000 unidades de glucosa que se despliegan en forma de hélice como consecuencia de los ángulos en los enlaces entre las moléculas de glucosa.
amilopectina
La amilopectina se distingue de la amilosa por ser muy ramificada; cadenas laterales cortas que contienen aproximadamente 30 unidades de glucosa que se unen con enlaces 1α-6, cada veinte o treinta unidades de glucosa a lo largo de las cadenas principales; las moléculas de amilopectinas pueden contener hasta dos millones de unidades de glucosa
glucógeno
el glucógeno que constituye una importante reserva de energía para los animales y se almacena principalmente en el hígado y en los músculos. Se convierte fácilmente en glucosa para proveer de energía a los organismos.
La glucosa se almacena como glucógeno en los tejidos del cuerpo por el proceso de glucogénesis. Cuando la glucosa no se puede almacenar como glucógeno o convertirse inmediatamente a energía, es convertida a grasa. El glucógeno es un polímero de α-D-Glucosa idéntico a la amilopectina, pero las ramificaciones son más cortas (aproximadamente 13 unidades de glucosa) y más frecuentes.
Resulta muy importante la estructura que se tiene de cada compuesto ya que dependiendo de los carbonos que participan en la formación de los enlaces, se tienen diferentes estructuras, por tanto diferentes propiedades.
La glucosa es una sustancia abundante en la naturaleza, se encarga de darle rigidez y estructura a las células de los árboles, también es conocida como fibra dietética y participa en el adecuado funcionamiento intestinal, se recomienda consumir de 30 a 35 gr. por día.
Quitina
Polímero de la glucosa. Forma el exoesqueleto de artrópodos (arácnidos, crustáceos e insectos) y constituyen la pared celular de la mayoría de los hongos.
Hemicelulosa
Son polisacáridos integrantes de las paredes celulares de los vegetales similares a la celulosa, pero se degradan más fácilmente.
También es importante considerar que estos compuestos varían dependiendo de la edad, y variabilidad de las especies cultivadas y mejoradas. La hemicelulosa se caracteriza por ser una molécula con ramificaciones, como lo es el ácido urónico, capaz de unirse a las otras moléculas mediante enláces que constituyen la pared rígida que protege a la célula de la presión ejercida sobre esta por el resto de las células que la rodean.
Pectina
Aparece en los espacios intercelulares como sustancia cementante, suele constar de una cadena polisacárida con cadenas laterales de arabana y galactana que se esterifican con Calcio y Magnesio. La actividad microbiana del rumen e intestino grueso la digieren. También se comporta como antidiarreico al retener agua.
Fibra dietética
La fibra dietaria es la parte del alimento que no es afectada por el proceso digestivo en el cuerpo. Sólo una pequeña cantidad de fibra es metabolizada en el estómago y el intestino; el resto pasa a través del tracto gastrointestinal y hace parte de las heces. Hay dos tipos de fibra dietaria: soluble e insoluble. La fibra soluble retiene el agua y se vuelve gel durante la digestión e igualmente retarda la digestión y la absorción de nutrientes desde el estómago y el intestino. Este tipo de fibra se encuentra en alimentos tales como el salvado de avena, la cebada, las nueces, las semillas, los fríjoles, las lentejas, los guisantes y algunas frutas y hortalizas. Entre tanto, la fibra insoluble parece acelerar el paso de los alimentos a través del estómago y los intestinos y le agrega volumen a las heces. Este tipo de fibra se encuentra en alimentos tales como el salvado de trigo, las hortalizas y los granos enteros.
La fibra es muy importante para una dieta saludable y puede ser una ayuda valiosa en el manejo del peso. Una de las mejores fuentes de fibra proviene de las legumbres, el grupo de alimentos que contienen guisantes secos y fríjoles.
Las legumbres son una fuente rica de fibra dietética ya que los carbohidratos complejos, como la celulosa, forman parte de la estructura de la pared celular de los vegetales y no son absorbidos por el aparato digestivo humano. Las legumbres poseen entre un 11 y 25% de fibra dietética y son, junto con los cereales, la principal fuente de ésta. Este nutriente tiene efectos preventivos frente a la obesidad, diabetes mellitus, estreñimiento, diverticulitis y el cáncer de colon. Se ha demostrado que elevadas dosis de fibra alimenticia reducen el nivel de colesterol.
Resulta muy importante la estructura que se tiene de cada compuesto ya que dependiendo de los carbonos que participan en la formación de los enlaces, se tienen diferentes estructuras, por tanto, diferentes propiedades.
Fibra total La fibra total es la suma de fibra dietética y fibra funcional.
Celulosa Da a las paredes celulares de las plantas, rigidez y resistencia. Forma las fibras de maderas que le dan apoyo a los altos árboles. Forma los ejes frágiles del heno y de la paja y los hilos fibrosos del apio. La celulosa está formada por cadenas largas y rectas de moléculas de glucosa. Los granos, las frutas, verduras y nueces contienen celulosa.
Hemicelulosa La hemicelulosa son diversos grupos de polisacáridos que varían de planta a planta. Se mezclan con la celulosa en las paredes celulares vegetales. La hemicelulosa está compuesta por una variedad de monosacáridos con muchas ramificaciones de cadenas laterales. La capa de salvado en muchos cereales es rica en hemicelulosas, tanto como las leguminosas, verduras y nueces.
Pectinas Son los polisacáridos formadores de gel encontrados en todas las plantas, especialmente en las frutas. La pectina de las frutas actúa como un cemento que da cuerpo a las frutas y los ayuda a mantener su forma. Cuando las frutas comienzan a madurar, la pectina se divide en monosacáridos y el fruto se convierte en puré. Cuando se mezcla con azúcar y ácido, la pectina forma un gel que en la industria alimentaria se utiliza para dar firmeza a las jaleas, mermeladas, salsas y aderezos para ensaladas.
Gomas y mucílagos Como la pectina, las gomas y los mucílagos son espesos, son una fibra formadora de gel que ayuda a mantener a las células de las plantas unidas. La industria alimentaria utiliza estas gomas vegetales como goma árabe, goma guar, goma algarroba y goma de xantano y los mucílagos como la carregenina, para espesar, estabilizar, añadir textura a los alimentos, como aderezos para ensaladas, pudines, rellenos de pasteles, dulces, salsas e incluso bebidas. El psyllium (la cáscara de la semillas de psyllium) es un mucílago que se vuelve muy viscoso cuando está mezclado con agua. Este es el principal componente del laxante Metamucil, y se está añadiendo en algunos cereales de desayuno.
Ligninas Actualmente las ligninas no se consideran hidratos de carbono, más bien, estas sustancias no digeribles componen la parte fibrosa de vegetales como las zanahorias y el brócoli, y las semillas de las frutas como las fresas.
β-glucanos Los β-glucanos son polisacáridos de unidades de glucosa ramificados. Esta fibra se puede encontrar en grandes cantidades en la avena y la cebada. Los β-glucanos constituyen fibra especialmente efectiva en la reducción de los niveles de colesterol en la sangre.
Quitina y quitosano La quitina y el quitosano son polisacáridos que se encuentran en los exoesqueletos de los cangrejos y langostas, y en las paredes celulares de la mayoría de los hongos. La quitina y el quitosano se consumen principalmente en forma de suplemento que se ha comercializado y utilizado para el control del peso, aunque investigaciones realizadas no son concluyentes con esta afirmación.
Fuentes alimentarias de fibra Los alimentos ricos en fibra dietética incluye granos enteros, alimentos como el arroz café (arroz silvestre), hojuelas de avena y trigo entero en los panes y cereales; leguminosas como frijoles, garbanzos, chícharos y lentejas; frutas y verduras.
FUENTES:
https://e1.portalacademico.cch.unam.mx/alumno/biologia1/unidad1/biomoleculas/caracteristicas
http://sgpwe.izt.uam.mx/files/users/uami/retana/COMPOSICION_DE_LOS_SERES_VIVOS_.pdf
https://es.slideshare.net/Suxyer/biomoleculas
http://objetos.unam.mx/biologia/moleculasOrganicas/index.html
https://portalacademico.cch.unam.mx/alumno/biologia1/unidad1/biomoleculas
http://portalacademico.cch.unam.mx/materiales/prof/matdidac/paquedic/libro_BioI.pdf
https://e1.portalacademico.cch.unam.mx/alumno/quimica2/unidad2/carbohidratos/polisacaridos
https://scielo.isciii.es/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0212-16112006000500007
https://www.asturnatura.com/articulos/glucidos/polisacaridos.php
https://www.uco.es/zootecniaygestion/menu.php?tema=153
https://slideplayer.es/slide/134415/
Bibliografía Paul I, Ross D, McMahon K, Bernstein M. Carbohydrates. En: Paul I, Ross D, McMahon K, Bernstein M, editores. Nutrition. 4ed. Sudbury: Jones and Bartlett Publishers; 2011. Pág 153-154. NORMA Oficial Mexicana NOM-051-SCFI/SSA1- 2010, Especificaciones generales de etiquetado para alimentos y bebidas no alcohólicas preenvasados-Información comercial y sanitaria.
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