Características de las BIOMOLÉCULAS Agua, Carbohidratos y Lípidos Flora E. Arana F. QB., Ph.D. 2016 http://laguna.fmedic.unam.mx/~3dmolvis/lipido/index.html

http://laguna.fmedic.unam.mx/~3dmolvis/carbohidrato/index.html AGUA

Cuando aparecen las cargas, la molécula se polariza La polaridad La polaridad se refiere a los polos eléctricos en una molécula, cualquiera que ésta sea Cuando aparecen las cargas, la molécula se polariza

Efectos de la polaridad Una de los efectos de la polaridad son los PUENTES DE HIDRÓGENO Esto es porque la parte negativa de la molécula atrae a la positiva. Esta formación de puentes de hidrógeno permite que se formen redes moleculares con uniones polares.

Importancia del agua El agua es de gran importancia para la vida en nuestro planeta, ya que cumple, entre otras, las siguientes funciones: Ayuda a mantener la temperatura del cuerpo humano. Contribuye a mantener constante la temperatura terrestre. Constituye un porcentaje elevado de la masa de un ser vivo. Actúa de protección frente a los golpes.

La vida empieza en el agua La elevada dependencia que tienen los seres vivos del agua se debe a que la vida se originó en el medio acuático. Los elementos presentes en los antiguos océanos se combinaron formando sencillas biomoléculas. Las posterior unión de estas biomoléculas sencillas dio lugar a otras biomoléculas más complejas que, en algún momento posterior, originaron las primeras células. La perpetuación de la vida hasta hoy ha sido posible porque algunas biomoléculas son capaces de realizar copias de sí mismas y así pasar de una generación a otra.

Agua Considerada como solvente universal, ya que su polaridad permite disolver la mayoría de solutos polares de la naturaleza Los solutos que tienen afinidad por el agua por ser polares se les denomina hidrofÍlicos Los solutos que no tienen afinidad por el agua son denominados hidrofóbicos Los compuestos como los fosfolipidos, que una parte de su molécula es hidrofiÍica y otra hidrofóbica, se les denomina anfipáticos

Las membranas celulares están formas por una bicapa de fosfolipidos. Los fosfolipidos tienen naturaleza anfipatica,en medio acuoso se orientan formando una bicapa, con las colas Hidrofobicas hacia adentro y las cabezas hidrofilicas hacia afuera Es de carácter Anfipático Confiere permeabilidad selectiva

Los elementos bioquímicos Los seres vivos están formados por los mismos elementos químicos que forman la materia mineral, aunque en distintas proporciones. Monomeros y Polimero. Ejemplo Nivel 1: aa Nivel 2: macro molécula, proteínas Nivel 3: estructura supramolecular : receptores en membrana celular Nivel 4: organelas, mitocondria y cloroplasto Nivel 5: la célula

Composición molecular de la célula

MOLECULAS ORGANICAS CARBOHIDRATOS PROTEINAS ACIDOS NUCLEICOS LIPIDOS Forman polímeros Aprox. 80.90% del peso seco de la célula No forman polímeros

Las biomoléculas Las biomoléculas son exclusivas de los seres vivos. Son los glúcidos, los lípidos, las proteinas y los ácidos nucleicos. Las biomoléculas realizan diversas funciones: Los glúcidos proporcionan la energía. Los lípidos son sustancias de reserva energética. NO POLIMEROS Las proteinas sirven para el crecimiento y reparación de tejidos. Los ácidos nucleicos permiten las funciones de reproducción.

Introducción Los organísmos vivos se diferencian de los no vivos por que se componen de moléculas orgánicas tales como: Carbohidratos. Proteínas. Grasas. Ácidos nucleicos. La mayoría de estas moléculas están compuestas por átomos de carbono. Estas moléculas, además de carbono, contienen varios o todos de los siguientes elementos: hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo.

Importancia del Carbono Química de la Célula Importancia del Carbono Química celular: qq de compuestos de carbono, es la espina dorsal de la molécula con importancia biológica. Importancia agua: qq de productos solubles, solvente universal Membrana selectivamente permeable Síntesis y polimerización pequeñas moléculas solubles en agua y polímetro de mayor tamaño. Auto-ensamblaje de proteínas y otras macromoléculas, compuestas por unidades monoméricas repetidas capaces de auto ensamblarse. Esta modulado por proteínas llamadas “Champeronas Moleculares”

Importancia del Carbono El estudio de compuestos con C se le denomina qq Orgánica, sinónimo de química biológica denominada así porque la mayoría de los compuestos con carbono los obtuvieron de fuentes biológicas (orgánicas) qq Orgánica estudia todo lo que contiene C qq Biológica o Bioquímica es la qq de los seres vivos El Carbono es la molécula mas importante de las moléculas biológicas. Su diversidad y estabilidad de compuestos con carbono, se debe a la estabilidad del átomo de carbono

Carbono valencia 4 carece de 4 electrones en su orbital mas externo y para ser estable y completo debe asociarse entre si o con otros átomos carentes de electrones. Para estabilidad de un compuesto es necesario contar con un orbital externo completo, el carbono al asociarse entre si o con otros compuestos como N, H, O y S, compartiendo electrones con estos. A esta unión la llamamos Enlace Covalente Es decir que los pares de electrones se comparten entre pares de átomos. Esta unión o desunión requiere de energía entre 80 – 100 kilocalorías (kcal/mol)

Existen enlaces sencillos como metano CH4 Etanol CH3-CH2OH Melilamina CH3-NH2 Enlaces Dobles: Etileno CH2=CH2 Dioxido de carbono CO2

Organización de la materia orgánica Un tejido está formado por células que poseen variedad de organelos. Los organelos están formados por moléculas y éstas a su vez de átomos

CARBOHIDRATOS

Carbohidratos Los carbohidratos son componentes estructurales importantes de las células y además, son una forma de almacenar energía. Contienen carbono hidrógeno y oxígeno. Tres tipos: Monosacáridos.(glucosa, fructosa) Disacáridos.(sacarosa, lactosa) Polisacáridos.(almidón, celulosa)

CARBOHIDRATOS Fórmula general (CH2O)n Solubles en agua Funciones: reserva de energía y estructurales Incluyen: Monosacáridos o azúcares simples Oligosacáridos”. Polisacáridos La palabra “sacárido” deriva del griego SAKCHAR, “azúcar”, “dulzura

Monosacáridos Llamados azúcares simples, no pueden ser hidrolizados en moléculas más sencillas Estos pueden ser: 1. Según el número de átomos de carbonos que poseen: Triosas 3 C Tetrosas 4 C Pentosas 5 C Hexosas 6 C Heptosas 7 C 3 4 5 6

2. Según contengan en su estructura el grupo ALDEHIDICO ó CETONICO Aldosas (grupo aldehídico) Cetosas (grupo cetónico) El término OSA= nomenclatura de carbohidratos.

Por tanto, los grupos más importantes a nivel biológico son: Las triosas, se encuentran abundantemente en el interior de la célula, puesto que se trata de metabolitos intermediarios de la degradación de la glucosa. Las pentosas, entre ellas se encuentran la ribosa y la desoxirribosa, que constituyen los ácidos nucleicos, y la ribulosa que desempeña un importante papel en la fotosíntesis. Las hexosas, entre ellas tienen interés en biología, la glucosa y galactosa entre las aldohexosas y la fructosa entre las cetohexosas.

Importancia biológica de los azúcares Nuestro organismo únicamente utiliza los D-carbohidratos Carbohidrato metabólicamente más activo: GLUCOSA Otras hexosas se isomerizan a glucosa Los carbohidratos proporcionan 4.3 Kcal por gramo

Glucosa: Monosacárido más importante en nuestro metabolismo, es una aldohexosa. Las formas en las que se puede representar son:

Isómeros a y b de la glucosa Cuando la glucosa forma anillos, el grupo OH del carbono 1, puede observarse orientado hacia abajo (isómero a) hacia arriba (isómero b)

Disacáridos importantes SACAROSA: glucosa + fructosa Enlace α (12) Llamada también Sucrosa o azúcar de mesa MALTOSA: glucosa + glucosa Enlace α (14) Disacárido producto de la hidrólisis del almidón y del glucógeno LACTOSA: galactosa + glucosa Enlace β (14) Presente en la leche de los mamíferos

Oligosacáridos OLIGO: pocos Cadenas cortas de 3 -14 residuos de monosacáridos unidos mediante enlace glucosídico. En membrana celular sirven como moléculas de señalización, unidos a lípidos y proteínas

Los oligosacáridos son polímetros de hasta 20 unidades de monosacáridos. Por encima de este valor se habla de polisacáridos. Los oligosacáridos son parte integrante de los glicolipidos y glicoproteínas que se encuentran en la superficie externa de la membrana plasmática, tienen una gran importancia en las Funciones de reconocimiento en superficie.  

Polisacáridos POLI: muchos Polímeros de azúcares simples unidos por enlace glucosídico Sustancias de peso molecular muy alto Forman dispersiones coloidales en agua Son los carbohidratos más abundantes, son el resultado de la unión de más de 20 unidades de azúcares sencillos (generalmente la glucosa) mediante enlaces glucosídicos. entre otros se pueden citar el almidón y la celulosa (en plantas) y el glucógeno (en animales).

Funciones de los polisacáridos Función Ejemplo de polisacáridos Organismos que los poseen Almacenamiento energético Almidón Glucógeno Vegetales (plastidios) Animales (gránulos) Hongos Estructural Celulosa Quitina Glucosaminogli-canos Vegetales (pared) Animales (exoesqueleto) Hongos (pared) Animales (matriz extracelular)

Glucógeno Forma como se almacena la energía química de carbohidratos en hígado y músculos de los animales Constituido por monómeros de Glucosa unidas por enlaces glucosídicos a (14) Posee puntos de ramificación cada 11 a 18 unidades de glucosa (con enlaces α (16).

Almidón Forma como se almacena la energía química de los azúcares en amiloplastos de los vegetales Contiene dos polímeros distintos : amilosa y amilopectina Amilosa: polímero lineal de glucosas con enlaces α(14) en forma de hélices, representa un 25% del almidón total. Gránulos de Almidón Amilopectina: polímero similar al glucógeno con puntos de ramificación cada 24 a 30 unidades

Celulosa Polímero lineal de glucosa unida por enlaces b (14) Estructura las paredes de células vegetales Es un polisacárido indigerible por los animales y constituye la fibra dietética

Otros polisacáridos estructurales Quitina: constituye la pared celular de hongos, cubierta externa de insectos, arañas y crustáceos. No ramificado, formado por el azúcar N-acetilglucosamina Glucosaminoglucanos: Forma parte de la matriz extracelular que rodea a las células

LÍPIDOS El término lípidos del griego lipos, que significa “grasa”. Moléculas no polares presentes en la naturaleza casi o totalmente insolubles en agua Son solubles en solventes orgánicos no polares, como el éter y el alcohol Conformados por carbono, hidrógeno, oxígeno, algunas veces fósforo

Organización de la materia orgánica La estructuración de las células y su actividad metabólica dependen de las características de las moléculas que las constituyen. Una célula está estructurada de organelos, estos de moléculas y estas a su vez de átomos.

LÍPIDOS Algunos de ellos deben ingerirse en la dieta (nutricionalmente esenciales) y otros pueden ser sintetizados por el organismo Proporcionan mayor energía por gramo que los glúcidos (carbohidratos)

Funciones de los lípidos Componentes de las membranas biológicas Forma de almacenamiento de carbono y energía Precursores de otras importantes sustancias Constituyen barreras aislantes para evitar golpes térmicos, eléctricos y físicos. Cubiertas protectoras que mantienen equilibrio hídrico Algunos son vitaminas y hormonas.

Clasificación de los lípidos Tipo de lípidos Ejemplos Simples Ácidos grasos Mono, di y triacilgliceroles Ceras. Almacenan energia Complejos Fosforilados (Glicerofosfolípidos y esfingofosfolípidos) Glucolípidos (Cerebrósidos y gangliósidos Otros tipos Esteroides (colesterol y derivados), hormonas sexuales

Clasificación de los lípidos Tipo de lípidos Ejemplos Terpennos y derivados Derivados de Isopreno 5C producen vit A, pigmentos tipo carotenos,, transportadores de electrones como coenzima Q

LÍPIDOS SIMPLES

Ácidos grasos Moléculas anfipáticas constituidas por: Una cadena hidrocarbonada (extremo hidrofóbico) Un grupo carboxilo (extremo hidrofílico)

Tipos de ácidos grasos Saturados: carecen de dobles enlaces (sólidos a temperatura ambiente) Insaturados: poseen uno o más dobles enlaces (líquidos a temperatura ambiente)

ACIDOS GRASOS SATURADOS ACIDOS GRASOS INSATURADOS

Triacilgliceroles Llamados triglicéridos En animales se almacena dentro de células del tejido adiposo (adipocitos) y están formados en su mayoría por ácidos grasos saturados Los lípidos se colorean selectivamente de rojo-anaranjado con el colorante Sudán IV. Micrografía electrónica de barrido que permite apreciar el arreglo de los adipocitos en el tejido adiposo

En plantas están formados en su mayoría por ácidos grasos insaturados, Las grasas líquidas a temperatura ambiente se denominan aceites.

Grasas neutras animal -triglicéridos Son ésteres del alcohol glicerol (posee 3 átomos de carbono) y ácidos grasos Un ácido graso: Monoacilgliceroles Dos ácidos grasos: Diacilgliceroles Tres ácidos grasos: Triacilgliceroles (forma como se encuentran las grasas en animales)

LÍPIDOS COMPLEJOS

Lípidos Fosforilados ó Fosfolípidos Su principal función es constituir las membranas celulares Tienen carácter anfipático porque poseen un grupo fosfato Se clasifican en: Glicerofosfolípidos cuando posee ácidos grasos unidos al alcohol glicerol Esfingofosfolípidos cuando posee ácidos grasos unidos al alcohol esfingosina

FOSFOLÍPIDOS Posee solo dos cadenas de ácido graso-diacilglicerol-un hidroxilo está unido a un grupo fosfato que le da alta propiedad hidrofílica a un extremo Moléculas anfipáticas constituyentes de membranas

Glicerofosfolípidos Derivados de ácido fosfatídico que posee: Glicerol Dos ácidos grasos Grupo fosfato Ejemplos: Fosfatidiletanolamina Fosfatidilcolina Fosfatidilserina Fofatidiltreonina Fosfatidilinositol

Esfingofosfolípidos Contienen el alcohol esfinfosina Un ácido graso Acido fosfórico Alcohol aminado como colina Ejemplo: esfingomielina, presente en la vaina de mielina de los nervios de conducción rápida

Glucolípidos El alcohol presente es la esfingosina Presentes en membranas celulares Son anfipáticos Poseen carbohidratos cerebrósidos (un sólo monosacárido) y gangliósidos (más de un monosacárido o un azúcar ácido)

OTROS TIPOS DE LÍPIDOS

Esteroides Los esteroides se construyen alrededor de un esqueleto de cuatro anillos de hidrocarburo El más importante es el colesterol Colesterol

Colesterol Es componente de membranas celulares de animales y precursor de hormonas como: testosterona, progesterona y estrógenos

Cuales son las dos hexosas mas importantes para el hombre Cuales son las pentosas asociadas a la herencia Que diferencia hay entre Glucógeno y Almidón y por que están formados Cual es la función de los oligosacaridos A que nos referimos con Hidrofobico Hidrofilico Anfipatico Defina y enumere ejemplos de lípidos simples Defina y enumere ejemplos de lípidos compuestos Cuales son las funciones de los lípidos Cual es la importancia biológica del colesterol y los esteroides para célula