Biomoléculas

Las biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos formadas por sólo cuatro elementos, que son hidrógeno, oxígeno, carbono y nitrógeno, representando el 97,6 % de los átomos de los seres vivos.

Estos cuatro átomos forman las biomoléculas debido a sus tamaños atómicos y distribución electrónica que:

1. Facilitan la formación de enlaces covalentes entre ellos, compartiendo electrones, debido a su pequeña diferencia de electronegatividad. Estos enlaces son muy estables, la fuerza de enlace es directamente proporcional a las masas de los átomos unidos.
2. Facilitan a los átomos de carbono la posibilidad de formar esqueletos tridimensionales –C-C-C- para formar compuestos con número variable de carbonos.
3. Facilitan la formación de enlaces múltiples (dobles y triples) entre C y C, C y O, C y N, así como estructuras lineales ramificadas cíclicas heterocíclicas, etc.
4. Facilitan la posibilidad de que con pocos elementos se den una variedad de grupos funcionales (alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos, aminas, etc.) con propiedades químicas y físicas diferentes.

La célula contiene un gran número de moléculas. La estructura de cada molécula determina la reacción química en la que interviene y, por tanto, el papel que desempeña en los procesos vitales celulares.

Clasificación de las biomoléculas

• Según la naturaleza química las biomoléculas pueden ser:

1. Biomoléculas inorgánicas: Que no sólo son formadas por los seres vivos, pero son muy importantes para ellos. Como el agua, la biomolécula más abundante, los gases (oxígeno, dióxido de carbono) y las sales inorgánicas: aniones como fosfato (HPO4), bicarbonato (HCO4-) y cationes como el amonio (NH4+).
2. Biomoléculas orgánicas o principios inmediatos: Que son sintetizadas solamente por los seres vivos y tienen una estructura a base de carbonos. Como los Glúcidos (glucosa, glucógeno, almidón), los lípidos (ácidos grasos, triglicéridos, colesterol, fosfolípidos, glucolípidos), las proteínas (enzimas, hormonas, hemoglobina, inmunoglobulinas etc.), los ácidos nucleicos (ADN ARN)y los metabolitos (ácido pirúvico, ácido láctico, ácido cítrico, etc.)

• Según el grado de complejidad estructural las biomoléculas pueden ser:

1. Precursoras: moléculas de peso bajo molecular, como el agua (H2O), anhídrido carbónico (CO2) o el amoníaco (NH3).
2. Intermediarios metabólicos: moléculas como el oxaloacetato, piruvato o el citrato, que posteriormente se transforman en otros compuestos.
3. Unidades estructurales También llamadas unidades constitutivas de macromoléculas como los monosacáridos (en celulosa, almidón), aminoácidos (de las proteínas), nucleótidos (# Macromoléculas: de peso molecular alto como los ya citados almidón, glucógeno, proteínas, ácidos nucleicos,grasas, etc.

En Resumen, los tipos más importantes de moléculas biológicas son los ácidos nucleicos, las proteínas, los hidratos de carbono y los lípidos.

Los ácidos nucleicos son responsables del almacenamiento y transferencia de la información genética. Son moléculas grandes formadas por cadenas largas de unas subunidades llamadas nucleótidos, que se disponen según una secuencia exacta. Cada nucleótido está formado por una molécula de azúcar, un grupo fosfato y uno de 4 posibles compuestos nitrogenados llamados bases. Estas subunidades, son 'leídas' por otros componentes de las células y utilizadas como patrones para la fabricación de proteínas.

Las proteínas son moléculas grandes formadas por pequeñas subunidades denominadas aminoácidos. Utilizando sólo 20 aminoácidos distintos, la célula elabora miles de proteínas diferentes, cada una de las cuales desempeña una función altamente especializada. Las proteínas más interesantes para los bioquímicos son las enzimas, moléculas 'trabajadoras' de las células. Estas enzimas actúan como promotores o catalizadores de las reacciones químicas.

Los hidratos de carbono son las moléculas energéticas básicas de la célula. Contienen proporciones aproximadamente iguales de carbono e hidrógeno y oxígeno. Las plantas verdes, algunas bacterias, protozoos y algas utilizan el proceso de la fotosíntesis para formar hidratos de carbono simples (azúcares) a partir de dióxido de carbono, agua y luz solar. Los animales, sin embargo, obtienen sus hidratos de carbono de los alimentos. Una vez que la célula posee hidratos de carbono, puede romperlos para obtener energía química o utilizarlos como base para producir otras moléculas.

Los lípidos son sustancias grasas que desempeñan diversos papeles en la célula. Algunos se almacenan para ser utilizados como combustible de alto valor energético, mientras que otros se emplean como componentes esenciales de la membrana celular.

Las células tienen también muchos otros tipos de moléculas. Estos compuestos desempeñan funciones muy diversas, como el transporte de energía desde una zona de la célula a otra, el aprovechamiento de la energía solar para conducir reacciones químicas, y como moléculas colaboradoras (cofactores) en las acciones enzimáticas. Todas éstas, y la misma célula, se hallan en un estado de variación constante. De hecho, una célula no puede mantenerse viva a menos que esté continuamente formando y rompiendo proteínas, hidratos de carbono y lípidos; reparando los ácidos nucleicos dañados y utilizando y almacenando energía. El conjunto de estos procesos activos y dependientes de la energía se denomina metabolismo. Uno de los objetivos principales de la bioquímica es conocer el metabolismo lo suficiente como para predecir y controlar los cambios celulares. Los estudios bioquímicos han permitido avances en el tratamiento de muchas enfermedades metabólicas, en el desarrollo de antibióticos para combatir las bacterias, y en métodos para incrementar la productividad industrial y agrícola. Estos logros han aumentado en los últimos años con el uso de técnicas de ingeniería genética.

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