Universidad Autónoma del Estado de México Facultad de Odontología Tema: Conformación de las Biomoléculas Programa Educativo: Bioquímica Elaborado por: M. en D.A.E.S. Rosa Isela Flores Chávez Catedrática de la Unidad de aprendizaje

OBJETIVO Comprender la estructura, función y tipos de enlace que participan en la formación de las biomoléculas

INTRODUCCIÓN La actividad primordial de la bioquímica esta dirigida a desentrañar las reacciones básicas que determinan la estructura y funcionamiento de los organismos vivos. Todos los compuestos orgánicos, en los que se funda la vida, son producto de la actividad biológica. A estos compuestos se les denomina biomoléculas, que han sido seleccionados a lo largo del proceso de la evolución biológica. Los enlaces interatómicos, la formación y fuerza de los enlaces, así como la reactividad química de las biomoléculas es similar a la de la materia inanimada. Como la bioquímica tiene el propósito de explicar las estructuras y funciones biológicas en términos químicos, en este tema revisaremos los principios químicos que rigen las propiedades de las moléculas biológicas. En particular, se verá el enlace covalente entre los átomos de carbono consigo mismo y con otros elementos, los grupos funcionales, la estructura tridimensional y la estereoquímica.

Bioelementos Sólo 27 elementos de la naturaleza forman parte de los seres vivos Son los bioelementos o elementos biogénicos Bioelementos OLIGOELEMENTOS: Constituyen el 0,1 % del peso de cualquier organismo Cu, Zn, Mn, Co, Mo, Ni Si, …….. PRIMARIOS: Constituyen el 95 % del peso de cualquier organismo C, H, O, N, P, S SECUNDARIOS: Constituyen el 4 % del peso de cualquier organismo P, S, Ca, Na, K, Cl, I, Mg, Fe

CARACTERÍSTICAS DE LOS BIOELEMENTOS PRIMARIOS Cierta abundancia en la corteza terrestre. Sus compuestos son polares (partes de molécula con carga + y otras con cargas -) 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 originando las biomoléculas que forman la materia viva Glúcidos Lípidos Proteínas Ácidos nucleicos Agua Sales minerales Electrolitos Compuestos Orgánicos Inorgánicos Unión de numerosos monómeros Macromoléculas formadas a base de moléculas más sencillas POLÍMEROS

PRINCIPALES GRUPOS FUNCIONALES DE LAS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS Hidroxilo - OH Alcoholes Aldehídos Carbonilo Carboxilo Cetonas Ácidos orgánicos Éster Ésteres Amino Aminas

El agua y sus funciones biológicas Constituye el 75 % del peso del organismo Las especies Edad del individuo El tipo de tejido Propiedades del agua Regulador térmico Vehículo de transporte Medio de reacción Reactivo, especialmente en las reacciones de hidrólisis

Formación del Agua: Una reacción Química

Agua: Molécula Angular

Puentes de Hidrógeno Las moléculas de agua se unen entre sí a través de enlaces puente de hidrógeno los que 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 (ác. úrico, urea y amoniaco) cuya toxicidad queda remitida al encontrarse disueltas en agua.

sales minerales, ELECTROLITOS y sus funciones biológicas Se pueden presentar En estado sólido En disolución Forman estructuras esqueléticas como huesos y conchas Disociadas en iones, cumplen funciones de regulación del pH, transmisión del impulso nervioso, y regulación de procesos osmóticos Las células deben encontrarse en un medio isotónico con su citoplasma ÓSMOSIS Medio Hipertónico Medio Hipotónico La célula absorbe agua y puede llegar a estallar La célula pierde agua y se arruga

sales minerales, ELECTROLITOS y sus funciones biológicas Las sales inorgánicas insolubles en estado sólido, forman estructuras sólidas que cumplen funciones de protección y sostén, como caparazones o esqueletos internos de algunos invertebrados marinos, huesos o dientes de vertebrados, paredes celulares o asociadas a moléculas como la hemoglobina. Ejemplos: PO4, HCO3 y SO4. Los electrolitos o iones son minerales con carga eléctrica que cumplen funciones vitales; algunos de éstos son: el Na+, K+, Cl-, Ca++, Mg++, Cu++, Zn++, etcétera.

MACROMOLÉCULAS O BIOMOLÉCULAS La mayoría de las moléculas que forman las sustancias que no tienen vida son pequeñas, están formadas por pocos átomos. Las moléculas que forman los seres vivos, o las sustancias que provienen de ellos, como el petróleo, la madera o los alimentos, son muy grandes, ya que están formadas por miles, o millones de átomos. El agua, el cloruro de sodio y el dióxido de carbono son biomoléculas pequeñas, pero esenciales para la vida.

BIOMOLÉCULAS COMPLEJAS O MACROMOLÉCULAS Estos átomos son principalmente carbono, hidrógeno y oxígeno. Las macromoléculas más importantes para la vida son: hidratos de carbono, ácidos nucleicos, lípidos y proteínas. Si la macromolécula está formada por unidades más pequeñas e iguales, se le llama polímero. Cada unidad es un monómero. También existen polímeros sintéticos, por ejemplo, caucho, plásticos. La unión de monómeros, forma polímeros. POLÍMERO MONÓMERO Proteínas Aminoácido Ácidos nucleicos Nucleótido Hidratos de carbono Monosacárido Lípidos Ácidos grasos

REFERENCIAS FEDUCHI, BLASCO, ROMERO, YAÑEZ; BIOQUÍMICA, CONCEPTOS ESENCIALES. Editorial PANAMERICANA. MCKEE TRUDY, MCKEE JAMES R.; BIOQUÍMICA, LA BASE MOLECULAR DE LA VIDA. Editorial Mc GRAW-HILL. http://laguna.fmedic.unam.mx/~3dmolvis/index .html