Bioquímica

Función y organización interna de los seres vivos

El Agua

 Es un líquido en un rango amplio de presión y temperatura.

 Es una molécula abundante en la superficie terrestre.

 Tiene una gran capacidad térmica.

 El agua es un disolvente universal.

 Es un amortiguador de pH.

Los elementos que nos componen

    Carbono, elemento clave de las moléculas orgánicas.

Hidrógeno, el más abundante en el universo y en los seres vivos.

Oxigeno, un excelente aceptor de electrones.

Nitrógeno, El más abundante en nuestra atmósfera, y elemento clave en la formación de enlaces de gran importancia biológica. Llega a tener comportamiento de anfolito como receptor y donador de protones

Los elementos que nos componen

 Fósforo, el elemento fundamental en la transformación de la energía de los seres vivos, e importante en la mineralización de estructuras vivas.

 Azufre, importante en enlaces de alta energía, así como de enlaces covalentes resistentes en moléculas de vital importancia. Y buen aceptor y donador de grupos funcionales.

Los elementos que nos componen

      Sodio, para el cotransporte de otras moléculas y mantener osmolaridad, formar gradientes químicos y electroquímicos Potasio, para catalizar reacciones enzimáticas, formar gradientes químicos y electroquímicos.

Magnesio, importante cofactor de la síntesis de ATP, es quizá el metal más importante en la generación de energía a nivel global, ya que para la fijación de CO 2 en la fotosíntesis es esencial. Calcio. Es el metal más importante en la mineralización de estructuras vivas.

Hierro. Tiene alta afinidad por el oxígeno, indispensable en la cadena de transporte de electrones (cadena respiratoria).

Cloro. Es el principal anión del cuerpo en forma de cloruros, en el cuerpo tenemos varios tipos de aniones disueltos, y solo tenemos cloruros, carbonatos, sulfatos y proteinatos para mantener la electroneutralidad.

Porcentaje aproximado en vertebrados

Elemento

Oxígeno Carbono Hidrógeno Nitrógeno Calcio Fósforo Potasio Azufre Cloro Sodio Magnesio Hierro, Cobalto, Cobre, Zinc, Yodo Selenio, Flúor

% en masa

65 18 10 3 1.5

1.2

0.2

0.2

0.2

0.1

0.05

<0.05 cada uno <0.01 cada uno

Carbohidratos

    Estas moléculas están solamente formados por átomos de carbono, oxígeno e hidrógeno, su fórmula general es C x O x H 2x.

Todos los carbohidratos son polialcoholes con un grupo funcional carbonilo C=O Se clasifican de acuerdo a su número de carbonos (3 a 7 son los de mayor importacia ) y a su grupo funcional (aldéhido o cetona), además de mencionar su quiralidad. Se pueden presentar en proyección de Fischer comúnmente, pero en solución acuosa se ciclan.

   Los carbohidratos pueden reaccionar con otras moléculas más pequeñas para formar azucares sustituidos. Ej: N-acetilglucosamina. Los carbohidratos se pueden condensar para formar disacáridos, oligosacáridos, y polisacáridos.

Tienen varias funciones como son. Aporte de material energético rápido (mono y disacáridos), de reserva energética, (almidón, glucógeno) y de sostén(célulosa, quitina).

 Como nota cultural, las cetosas son más dulces que las aldosas

Lípidos

 Son moléculas hidrófobas, poco solubles en agua.

 En los seres vivos los principales provienen de tres naturalezas difererentes.  Ácidos grasos y sus derivados. (Fosfolípidos, esfignolípidos, ceras, triglicéridos,  Esteroles y derivados.

 Isoprenoides y sus derivados.

 Los lípidos derivados de ácidos grasos y el colesterol son importantes en la formación de membrana celulares.

 Los lípidos derivados de los esteroles además tienen mucha importancia en señalización en seres multicelulares. (Hormonas)  Los lípidos derivados de isoprenoides son muy nuevos (evolutivamente hablando), y tienen funciones como quimiotaxias, feromonas o análogos de estas, bactericidas, repelentes.

Aminoácidos

   Son moléculas muy especiales ya que tienen la característica de ser moléculas con un grupo ácido en un “extremo” y un grupo alcalino en el otro.

Los aminoácidos de importancia biológica todos tienen actividad óptica especifica, menos uno (la glicina) y tienen la característica de tener actividad óptica S (salvo algunos pocos microorganismos capaces de incorporar animoácidos de tipo D, pero son escasos. Su forma en general es:

  Se comportan como un Zwitterion, es decir al estar en un pH neutro se pueden auto protonar.

Esta misma característica hace que puedan ser por si mismos unos buenos amortiguadores de pH

Los aminoácidos de mayor importancia.

 Para los seres vivos son 20 los más importantes… bueno realmente 19 y un iminoácido (grupo amino secundario). Existen más en la naturaleza pero la mayor parte de ellos no se sintetizan “de novo” sino se modifican después de que estos forman cadenas…

El enlace peptídico

 Este enlace es un enlace que genera un grupo funcional amida. Se da entre el ácido carboxílico y el amino, por una reacción ácido-base.

 Al igual que los carbohidratos, los aminoácidos se pueden condensar para formar cadenas…  Estas cadenas se nombran por la longitud de péptidos (entiéndase como la estructura derivada de un aminoácido que participa formando enlaces peptídicos), dipéptidos, trípeptidos… hasta diez, decapéptidos, de ahí en adelante pueden decir oligopéptidos, hasta 35, después serian polipéptidos… y si tienen un polipéptido de más de 50 y tiene una función biológica, entonces…

 … maravíllense, porque están en presencia de una de las más grandes bellezas del universo…

Proteínas

 Estas moléculas son las responsables de que la vida sea.

 Una proteína se puede definir como, una secuencia de aminoácidos la cual tiene un orden y forma tridimensional en particular, que cumple con una función biológica, regulando el metabolismo.

 Todas las proteínas tienen una estructura primaria, la cual es su secuencia lineal de aminoácidos, que se forma a través de enlaces peptídicos. Sin embargo así no es funcional.

 También tienen estructura secundaria, la cual es dependiente de su estructura primaria, siempre toma forma de espiral, y sus a adoptar son espiral α, lamina β, o triple espiral parecida a la colágena, están estabilizadas a través de puentes de hidrógeno. En este punto todavía no es funcional.

  La estructura terciaria de una proteína depende de sus estructuras secundarías, y sus interacciones entre ellas, se estabilizan a través de puentes disulfuro. Su forma puede ser globular o fibrosa. En este punto ya puede tener función. Se consideran proteínas simples todas aquellas que por su secuencia y plegamiento tienen una función, así como aquellas que desarrollan su actividad una vez que reciben una funcionalización simple, como por ejemplo ser fosforiladas, acetiladas, metiladas.

 Se le llama proteína compleja a cualquier proteína que tiene asociación con cualquier otra biomolécula diferente; si es un carbohidrato será una glucoproteína, si es un lípido será una lipoproteína, así como asociaciones con compuestos organometálicos u otro cofactor, llamado grupo protético, como el caso de la miosina que lleva un grupo profirínico con un átomo de hierro complejado.

 Se llama estructura cuaternaria de una proteína a la asociación de varias proteínas de estructura terciaria, las cuales pueden ser simples o complejas, muchas veces tienen subunidades similares proteínas con una actividad total diferente pero relacionadas por uso de sustancias, al compartir ambiente químico, o por similar función.