Ficha temática
ASIGNATURA: Biología IV
Segunda unidad: La célula: unidad estructural y funcional de los seres vivos.
Tema 3. La composición química de los seres vivos.
Objetivos:
- Distinguir las diferencias moleculares entre los seres vivos y los inanimados.
- Identificar las características y funciones generales de las cuatro biomoléculas, así como algunos ejemplos de lípidos, carbohidratos, proteínas y ácidos nucleicos.
- Reconocer los grupos funcionales presentes en las biomoléculas.
CRÉDITOS
Escuela Nacional Preparatoria
- Hilda Claudia Morales Cortés Jefatura del Colegio de Biología
- Rosa María Eunice Márquez García Pedro Aristeo Cortés Profesores responsables
Dirección General de Cómputo y de Tecnologías de Información y Comunicación
- María Dolores Mendoza Guzmán Desarrollo de sistemas
- Vitza Cabrera Manriquez Rebeca Juárez de la Cruz Diseño didáctico
- Luis Adrián Márquez Adame Diseño gráfico
- Jorge Cruz Sánchez Ilustración
- Mario Alberto Hernández Mayorga Coordinación del desarrollo
- Teresa Vázquez Mantecón Coordinación del proyecto
Bibliografía
- Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2008). Biología: La vida en la Tierra. México: Pearson.
- Curtis, H., Barnes, N. S., Sneck, A., & Flores, G. (2000). Biología. Buenos Aires: Editorial Panamericana.
- Lehninger, A. L., Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehninger. Principios de bioquímica. España: Omega.
- Solomon, E. P., Berg, L. R., & Martin, D. W. (2010). Biología. México: Cengage learning.
- Voet, D., & Voet, J. (2006). Bioquímica. Buenos Aires: Médica panamericana.
Introducción
primarios
Son indispensables para la formación de las biomoléculas (proteínas, lípidos, carbohidratos y ácidos nucléicos) y constituyen más del 95% de la masa de un ser vivo. Los bioelementos primarios son: el carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), azufre (S) y fósforo (P); se caracterizan por formar enlaces covalentes y dar origen a los grupos funcionales.
secundarios
Son los elementos responsables del funcionamiento de los seres vivos. Están presentes en menos del 4% de la masa total de los organismos y son: calcio (Ca), magnesio (Mg), cloro (Cl), sodio (Na) y potasio (K).
oligoelementos
Son elementos químicos que forman el 0.01% de la masa de un ser vivo. Una pequeña cantidad de ellos es suficiente para tener un desarrollo armónico, pero la falta total o una concentración por encima de su nivel normal es perjudicial para el organismo. Dentro de estos tenemos los que son indispensables y los encontramos en todos los seres vivos, como son: el manganeso (Mn), hierro (Fe), cobalto (Co), cobre (Cu), zinc (Zn), flúor (F), yodo (I) y litio (Li) y los variables, debido a que no todas las especies los presentan: boro (B), aluminio (Al), Vanadio (V), Molibdeno (Mo) y silicio (Si).
Por ejemplo, cuando un cristal de NaCl (sal de mesa) se introduce al agua, ésta comienza a rodear el cristal, uniéndose con los polos de carga opuesta.
Poco a poco, los iones (Na+ y Cl-) se dispersan y se disuelve la sal, éste es un ejemplo de un compuesto con enlace iónico y, al igual que la sal, todos los compuestos con enlaces iónicos se disuelven en el agua.
De esta forma tenemos que todas las moléculas polares son capaces de disolverse en agua (hidrofílicas); entre ellas encontramos algunos azúcares, aminoácidos, proteínas pequeñas y ácidos nucleicos. Pero hay otras moléculas apolares, pues no presentan un polo negativo y otro positivo, por lo que no se disuelven en agua (hidrofóbicas); como los lípidos, los grandes polímeros de proteínas, algunos carbohidratos.
Moléculas de jabón
Finalmente, hay moléculas anfipáticas: tienen una parte hidrofílica y otra hidrofóbica. El jabón está constituido por moléculas anfipáticas, éstas rodean con sus colas de carbonos hidrofóbicas la grasa, mientras sus cabezas hidrofílicas interactúan con el agua. Así, cuando acabas de enjuagar, la grasa rodeada por jabón, se habrá ido con el agua.
Grupos funcionales
Las biomoléculas se forman a partir de cadenas de carbonos y de unos grupos funcionales, que son grupos particulares de átomos que determinan las características y la reactividad química de las moléculas. Los más frecuentes en las biomoléculas son:
El grupo hidroxilo (—OH), al unirse a carbonos, forma los alcoholes, los cuales son compuestos polares y por lo tanto solubles en agua. A temperatura ambiente son líquidos y son muy buenos para formar puentes de hidrógeno.
Interviene en las reacciones de deshidratación y de hidrólisis. Lo encontramos en los carbohidratos, ácidos nucleicos, proteínas, alcoholes, algunos ácidos y esteroides.
Los carboxilos tienen un carbono unido a un OH (R—COOH).
El grupo carboxilo será la base para formar los ácidos carboxílicos. Estos ácidos se encuentran de manera abundante en la naturaleza, además, son polares (solubles en agua) si la cadena de carbonos es pequeña. Al crecer la cadena de carbonos, la solubilidad en agua se pierde o se vuelven moléculas anfipáticas, es decir, con una parte soluble y otra insoluble en agua.
Lo encontramos en los ácidos grasos y aminoácidos.
Los aldehídos tienen un átomo de hidrógeno unido al carbono. Es un grupo característico de los carbohidratos, en cuyo caso se le llama aldosa.
La solubilidad en agua de los aldehídos se irá perdiendo conforme la cadena de carbonos sea mayor. Los encontramos líquidos a temperatura ambiente.
El grupo cetona se encuentra situado entre dos carbonos. Al igual que en los aldehídos, la solubilidad en agua disminuye conforme la cadena de carbonos aumenta. Por presentarse en medio de la cadena de carbonos son menos reactivas que los aldehídos.
Tienen un olor agradable y son muy útiles en la síntesis de otros compuestos y disolventes. Al presentarse en los carbohidratos se les conoce como cetosas. Mientras el número de carbonos no sea mayor a 11, son líquidas a temperatura ambiente.
En el grupo fosfato, el fosfato se une a cuatro átomos de oxígeno, por lo que se comporta como ácido.
En los tejidos vivos puede contribuir a la solubilidad de las moléculas orgánicas. Además, es el grupo portador de la energía celular en el ATP, indispensable para la respiración y la fotosíntesis. Este grupo se encuentra en ácidos nucleicos y lípidos, específicamente, en fosfolípidos.
Las aminas se forman cuando un nitrógeno se une a una cadena de carbonos. Como el nitrógeno forma tres enlaces, uno de ellos es el carbono, dos pueden ser átomos de hidrógeno. Si el grupo amina se encuentra unido a una cadena pequeña de carbonos, será soluble en agua, pero, conforme la cadena aumenta, su solubilidad disminuye.
Todas las aminas son básicas y reaccionan con los ácidos formando sales, muchas de las cuales son solubles en agua. Pueden unir un H+ adicional, adquiriendo carga positiva.
Las encontramos en los aminoácidos y en las bases nitrogenadas de los ácidos nucleicos.
El grupo éster (R—COO—R) se obtiene de la reacción de un ácido carboxílico y un alcohol. Son moléculas más hidrosolubles que las largas cadenas de carbono, pero más hidrofóbicas que un alcohol.
Son los responsables de los sabores y fragancias de flores y frutos. Tienen presencia en ceras, grasas y aceites tanto vegetales como animales, y en los ácidos nucleicos al formar el enlace fosfodiéster.
El grupo metilo (-CH3) es un grupo no polar que ocasiona que las moléculas sean hidrofóbicas. En realidad, es un grupo muy estable que casi no presenta reactividad química.
Lo encontramos en casi todas las moléculas orgánicas, especialmente en los lípidos.
El grupo sulfhidrilo (R-S-H) está principalmente en las proteínas o aminoácidos. Cuando se encuentran dos grupos sulfhidrilos, estos interaccionan para formar un enlace sulfhidrilo que es de vital importancia en el plegamiento de las proteínas.
Este grupo es apolar, es decir, insoluble en agua y se comporta como ácido.
El átomo del Carbono (C) es el más abundante en la composición química de la materia viva y el elemento con mayor importancia en los seres vivos, aunque en la corteza terrestre no sea el más abundante.
(C)
Carbono
19.37%
(P)
Fósforo
0.63%
(S)
Azufre
0.64%
(H)
Hidrógeno
9.31%
(N)
Nitrógeno
5.14%
(O)
Oxígeno
62.81%
(Si)
Silicio
27.7%
(Ca)
Calcio
3.6%
(Na)
Sodio
2.8%
(K)
Potasio
2.6%
(Al)
Aluminio
8.1%
(Mg)
Magnesio
2.1%
(Fe)
Hierro
5.0%
El resto 1.5%
(O)
Oxígeno
46.6%
Tiene un número atómico de 6
La capacidad de formar cuatro enlaces covalentes ya sean simples, dobles o triples.
12,011
Cuatro simples
Uno doble y dos simples
Dos dobles
Uno triple y uno simple
Presenta una configuración espacial tetraédrica.
Éstas son características químicas que le permiten formar cadenas tridimensionales más o menos largas, lineales, ramificadas o cíclicas.
Todo esto origina una gran versatilidad molecular, por lo que constituye el esqueleto de las biomoléculas que forman a todos los seres vivos (proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos).
El carbono se encuentra en todos los rincones del planeta:
El movimiento del carbono entre la biósfera, atmósfera, litósfera e hidrósfera es lo que se conoce como el ciclo del carbono:
La presencia de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera o disuelto en los océanos permite que las plantas terrestres y acuáticas lo utilicen durante la fotosíntesis. Una porción de este carbono se fija y forma parte de los tejidos vegetales en forma de carbohidratos, grasas y proteínas. El resto se regresa a la atmósfera o al agua por medio de la respiración celular. Es a través de la cadena alimenticia que el carbono pasa a los herbívoros al ingerir plantas o a los carnívoros al alimentarse de herbívoros; los animales utilizan, transforman y degradan los compuestos de carbono liberando CO2 durante la respiración. No obstante, la mayor parte del carbono ingerido se almacena en los tejidos animales formando todos los compuestos estructurales que los constituyen (biomoléculas). Asimismo, los restos orgánicos de plantas y animales se degradan por descomposición y puede ser liberado como CO2 a la atmósfera y estar disponible para las plantas o puede compactarse y, con el paso de millones de años, formar los combustibles fósiles tan utilizados hoy en día (gas, petróleo, carbón). Desafortunadamente, la utilización excesiva de estos combustibles y demás actividades humanas están cambiando el ciclo del carbono, lo cual contribuye al aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera, lo que tiene efectos sobre el clima y seguramente sobre los organismos que usamos el carbono como base de la vida.
Para saber más:
¿Por qué el carbono es la base de las moléculas orgánicas?Biomoléculas
Carbohidratos
Los carbohidratos son la principal fuente de energía de los seres vivos. Están formados por una o miles de moléculas unidas entre sí por enlaces químicos que se rompen fácilmente liberando energía que puede ser aprovechada por los seres vivos para realizar innumerables funciones metabólicas. También se les conoce con los nombres de polialcoholes, glúcidos, sacáridos o azúcares.
Se pueden clasificar en:
CARBOHIDRATOS{
- Monosacáridos o carbohidratos simples
- Oligosacáridos
- Polisacáridos o carbohidratos complejos
Esta clasificación se da por el número de monómeros presentes en las moléculas, en este caso, los monosacáridos (del griego “un azúcar”) son la unidad básica de los carbohidratos y, la unión de ellos, es lo que formará a los oligosacáridos o polisacáridos, los cuales son polímeros de carbohidratos.
Los carbohidratos son compuestos orgánicos formados por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O) en proporción 1:2:1, por lo que la fórmula general de los monosacáridos es (CH2O)n donde la n es el número de carbonos que tiene la molécula y puede ser cualquier número entre 2 y 8. Por ejemplo, para la glucosa la n tiene un valor de 6 y su fórmula es C6H12O6.
Los monosacáridos tienen todos sus carbonos saturados con un hidroxilo (OH) y un hidrógeno (H), excepto un carbono que lleva el grupo funcional carbonilo característico de ellos, formado por un carbono unido a un oxígeno por un doble enlace (C=O), que puede ser de dos tipos: aldehído o cetona. Entre los carbohidratos de importancia biológica podemos mencionar a las pentosas y hexosas.
A continuación se muestra la representación lineal de dos monosacáridos del grupo de las hexosas (formados por 6 carbonos) que tienen la misma fórmula general, C6H12O6, pero son estructural y espacialmente diferentes. Ubica el grupo funcional que poseen. Presiona la fructosa, la reconocerás por su grupo cetona.
La fructosa o levulosa tiene un grupo cetona, es el más dulce de los carbohidratos y tiene especial importancia en la alimentación por encontrarse en frutos, vegetales y miel.
El grupo funcional que distingue a la glucosa es aldehído. Es el carbohidrato de mayor importancia biológica (metabólica) y la principal fuente de energía de los seres vivos.
Entre los monosacáridos del grupo de las pentosas (formados por 5 carbonos), podemos citar a la ribosa y la desoxirribosa, que se encuentran constituyendo el RNA y el DNA, respectivamente, moléculas de relevante importancia biológica debido a que están relacionadas con el almacenamiento y transmisión de la información genética.
Observa el carbono número 2, ¿puedes distinguir cuál de las siguientes dos moléculas tiene un grupo hidroxilo en este carbono?
Desoxirribosa
Ribosa
Si te fijas con detalle, te darás cuenta que ambos azúcares presentan un grupo aldehído, pero:
La desoxirribosa tiene un hidrógeno (H) en el carbono 2.
La ribosa presenta un grupo hidroxilo (—OH) en el carbono 2. Esta sutil diferencia ocasiona que el ARN sea más flexible, lo cual le permite formar más tipos de enlaces.
Otra característica de los monosacáridos es que en disolución acuosa, como en el citoplasma celular, las formas lineales se ciclizan adquiriendo mayor estabilidad y forman polígonos de 5 o 6 lados, dependiendo de la posición en la molécula del grupo carbonilo (cetona o aldehído). En la naturaleza los carbohidratos se encuentran en su forma cíclica.
Los oligosacáridos (del griego “poco azúcar) incluyen a los carbohidratos formados por 2 a 10 monómeros.
En el esquema se puede observar que las moléculas de monosacáridos pueden unirse entre sí a través de grupos hidroxilo. Las uniones más frecuentes son entre los carbonos 1. 4 y 1. 6; además, tienen la posibilidad de unirse a otro tipo de moléculas, como los lípidos y las proteínas.
La unión de moléculas de monosacárido se lleva a cabo mediante una reacción química de síntesis o condensación por deshidratación, formando una molécula de dos o más monómeros unidos a través del enlace denominado glucosídico o glicosídico.
Los disacáridos se forman por la unión de dos monosacáridos. Uno de los más conocidos es la sacarosa (azúcar de caña) que se forma por la unión de una molécula de glucosa con una de fructosa mediante un enlace glucosídico.
Otro disacárido importante es la lactosa que está formada por la unión de glucosa y galactosa. Se encuentra en la leche de los mamíferos y juega un papel muy importante en su etapa de lactancia debido a que es su principal fuente de energía; asimismo, induce el crecimiento de la microflora intestinal (lactobacilos) creando un ambiente protector de exclusión competitiva que limita la colonización de flora patógena (Salmonella sp.).
Los oligosacáridos realizan diversas funciones importantes para los seres vivos, por ejemplo: forman glicolípidos y glicoproteínas de la superficie externa de la membrana plasmática, haciendo la función de reconocimiento celular.
¿Recuerdas tu tipo de sangre? Un ejemplo de oligosacáridos de superficie de membrana que permiten identificar a los grupos sanguíneos del sistema ABO, lo constituyen los antígenos A y B que son glicoproteínas adheridas a la membrana de los eritrocitos, cuya especificidad antigénica es conferida por el carbohidrato terminal. La N-acetilgalactosamina otorga la especificidad antigénica A y la galactosa, la B. En el grupo sanguíneo O, los eritrocitos no tienen oligosacáridos (antígenos) de superficie en su membrana, lo que le permite ser “donador universal”.
Los polisacáridos son carbohidratos formados por largas cadenas de monosacáridos unidos por enlaces glicosídicos. Su fórmula general es (C6H10O5)n donde la n tiene un valor entre 40 y más de 3,000. Su función es estructural y de almacenamiento de energía. Entre éstos tenemos cuatro polímeros de la glucosa con relevante importancia biológica, cuyas funciones son completamente diferentes debido a que su estructura química es distinta, dependiendo principalmente del tipo de enlace glucosídico que las conforma. Presiona las imágenes y conócelos.
Almidón
Glucógeno
El almidón es la molécula de reserva de los vegetales y su principal fuente de energía, está compuesto por amilosa y amilopectina.
La amilosa es una cadena lineal de cientos de moléculas de glucosa, mientras que la amilopectina es una cadena ramificada de miles de moléculas de glucosa. La proporción de estos dos tipos de moléculas es característica de cada especie.
El glucógeno es la molécula energética de reserva de los animales. Una sola molécula de glucógeno puede contener más de 120,000 unidades de glucosa. La presencia de ramificaciones lo hace soluble en agua, lo cual es muy importante porque permite que su degradación sea más rápida y la energía almacenada en sus enlaces pueda usarse rápidamente.
El glucógeno se sintetiza en el hígado y los músculos donde permanece almacenado.
Celulosa
Quitina
La celulosa está formada por cadenas lineales de glucosa que se unen de manera cruzada formando fibras resistentes. Es una molécula estructural de los vegetales debido a que se encuentra en las paredes celulares de los tejidos de sostén, dando soporte a tallos, troncos, hojas, flores y semillas.
La quitina es un polisacárido que constituye parte importante de las paredes celulares de los hongos y del exoesqueleto de los artrópodos (insectos, arácnidos y crustáceos); es el segundo polímero natural más abundante después de la celulosa. En la quitina la molécula de glucosa se ha modificado, reemplazando el hidroxilo del carbono 2 por un grupo nitrogenado acetamido (-NHCOCH3) o acetilamina, para formar una molécula de N_acetil_D_glucosamina, que se caracteriza por otorgar mayor rigidez y resistencia a las estructuras que forma.
Tanto los oligosacáridos como los polisacáridos son las mayores fuentes de energía rápida para las células y, por lo tanto, para los seres vivos. Para poder obtener dicha energía es necesario romper los enlaces que existen entre las moléculas, ocurre una reacción de hidrólisis.
Muy bien
Correcto
Revisa bien la estructura. Si no te queda claro, consulta nuevamente la sección de grupos funcionales.
Observa con cuidado el carbono 2 de las estructuras, recuerda el grupo hidroxilo (—OH).
La diabetes mellitus es un conjunto de trastornos metabólicos crónicos degenerativos que afectan a diversos órganos y tejidos. Se desencadena cuando un organismo pierde la capacidad para producir suficiente insulina o para utilizarla eficazmente.
La insulina es una hormona de naturaleza proteica cuya función es permitir la entrada de la glucosa, procedente de los alimentos, al interior de las células para obtener la energía requerida para realizar sus funciones vitales. Consecuentemente, los niveles de glucosa circulante en sangre se elevan.
La Organización Mundial de la Salud reconoce tres formas de diabetes mellitus:
- Tipo 1: es un trastorno autoinmune en la que un organismo destruye sus propias células pancreáticas productoras de insulina.
- Tipo 2: es la diabetes mellitus más frecuente, en la que la glucosa no puede atravesar la membrana plasmática de las células, debido a que la insulina no se puede acoplar a los receptores de superficie de las membranas porque están dañados.
- Diabetes gestacional: este tipo es una alteración metabólica transitoria, pocas veces se presenta después del parto, aunque constituye un riesgo durante la gestación, ya que si no es controlado puede ser fatal para madre y feto. Frecuentemente los neonatos tienen un tamaño grande fuera del normal por un gran aporte de glucosa sanguínea, lo que puede representar un incremento de riesgo en el trabajo del parto.
La etiología de la diabetes mellitus es multifactorial, en general se asocia de manera importante con antecedentes genéticos (familiares de primer grado con diabetes), influidos por factores ambientales tales como mala alimentación, obesidad, baja actividad física, diabetes gestacional, hipertensión arterial, estados de estrés importante (descarga de adrenalina), etc.
Si quieres saber más sobre la regulación de la glucosa en tu cuerpo, revisa el material de homeostasis.
Para saber más de carbohidratos:
¿Sabes qué es la diabetes mellitus?Biomoléculas
Lípidos
Los lípidos son un grupo de moléculas heterogéneas, formadas por carbono (C) e hidrógeno (H) casi exclusivamente, debido a este tipo de enlaces no polares son hidrofóbicas y, por tanto, insolubles en agua, pero solubles en solventes orgánicos como el benceno, cloroformo, xilol, etc. Estas moléculas están formadas en menor proporción por oxígeno (O), y algunas tienen azufre (S), fósforo (P) o nitrógeno (N).
Los lípidos tienen una amplia gama de funciones biológicas, son la principal reserva energética, forman cubiertas impermeables en los cuerpos de plantas y animales, son aislantes térmicos, amortiguadores mecánicos, actúan como hormonas y vitaminas, etc. Debido a la gran diversidad de los lípidos, en la literatura hay múltiples clasificaciones, una de las más aceptadas es la siguiente. Presiona cada tipo de lípido:
Saponificables
Son aquellos que tienen en su molécula ácidos grasos, por lo que pueden llevar a cabo la “reacción de saponificación”, a diferencia de los insaponificables que no la pueden realizar por carecer de ácidos grasos en su estructura molecular.
A continuación te mostramos un ejemplo de ácido graso. Selecciona en la lista los dos grupos funcionales que lo componen.
Molécula de ácido palmítico
Los ácidos grasos son moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada lineal con diferente número de átomos de carbono, en cuyo extremo terminal lleva un grupo carboxilo, su fórmula general es CH3(CH2)nCOOH, dónde n es un número de carbonos que está del C2 al extremo metilo.
Los ácidos grasos son moléculas anfipáticas, ya que tienen una parte hidrofílica (soluble en agua) y otra hidrofóbica (insoluble en agua).
Esta característica anfipática la puedes observar cuando el aceite cae sobre agua y se forman micelas.
Los ácidos grasos se clasifican en saturados e insaturados, de acuerdo con la estructura química de sus cadenas carbonadas.
¿Cuál de las siguientes moléculas posee entre sus átomos de carbono sólo enlaces simples?
Saturado
Insaturado
Los ácidos grasos saturados se caracterizan por estar formados de cadenas de carbono lineales largas, cuyos carbonos están unidos mediante enlaces simples y saturados con átomos de hidrógeno, en los que se almacena gran cantidad de energía.
Los ácidos grasos saturados se encuentran en estado sólido a temperatura ambiente, forman las “grasas “que constituyen principalmente la grasa animal o tejido adiposo.
Los ácidos grasos insaturados están formados por cadenas largas carbonadas, que pueden tener entre sus carbonos uno o más enlaces dobles que le confieren inestabilidad a sus moléculas, ocasionando su curvatura.
Los ácidos grasos insaturados son líquidos a temperatura ambiente, forman “aceites”, tanto de origen vegetal, como el de oliva, y animal ejemplo omega 3 de salmón, etc.
Lípidos saponificables simples
Su característica distintiva consiste en que tienen de uno a tres ácidos grasos en su molécula, sólo contienen carbono, hidrógeno y oxígeno e incluyen a los acilglicéridos y las ceras.
Glicéridos o grasas
Los acilglicéridos están constituidos por una molécula de glicerol, unida hasta con tres ácidos grasos (saturados o insaturados) en cada uno de sus grupos hidroxilo a través de enlaces éster, mediante la reacción denominada “esterificación”. Los triglicéridos son los más abundantes, así como los de mayor importancia biológica.
Los acilglicéridos forman las grasas que son sólidas, y constituyen la principal reserva energética de los animales (tejido adiposo), así como los aceites que son líquidos y representa la reserva vegetal en semillas y frutos.
Ceras
Las ceras están formadas por la esterificación de un alcohol lineal de cadena larga y un ácido graso, son impermeables al agua y de consistencia sólida. En los animales protegen la superficie del cuerpo en la piel, plumas, cutícula, entre otras, a través de ceras como la miricina (de abeja) o la lanolina (ovina). En vegetales hay ceras, como el aceite de olivo o el de girasol, que recubren la epidermis de hojas, frutos, tallos, etc.
Lípidos saponificables complejos
Los lípidos saponificables complejos son conocidos como lípidos de membrana, por ser las moléculas que forman principalmente las membranas celulares. Están formados por carbono, hidrógeno y oxígeno, algunas pueden contener nitrógeno, fósforo, azufre u otras biomoléculas.
Fosfolípidos
Los fosfolípidos caracterizados por tener un grupo fosfato, y según posean glicerol o esfingosina, se clasifican en dos grupos: fosfoglicéridos y esfingolípidos. Además, debido a su característica anfipática, forman las membranas celulares.
La membrana celular está formada por una bicapa fosfolipídica que delimita a la célula. Las cabezas hidrofílicas están orientadas hacia los medios acuosos (citoplasma y región extracelular), y las colas hidrofóbicas están dispuestas hacia el centro de la membrana.
Membrana plasmática
Fosfoglicéridos
Los fosfoglicéridos tienen un “ácido fosfatídico” formado por glicerol, al que se unen dos ácidos grasos y un grupo fosfato que posee un alcohol (colina o etanolamina), formando la "cabeza" polar hidrofílica. Los dos ácidos grasos forman las "colas" no polares (hidrofóbicas). Estas dos estructuras le confieren a los fosfolípidos su carácter anfipático, permitiéndoles formar la bicapa de las membranas biológicas.
Esfingolípidos
Los esfingolípidos forman parte importante de las membranas celulares animales y vegetales, están constituidos por un aminoalcohol llamado esfingosina, que está unido a un ácido graso de cadena larga, formando una estructura característica de estos lípidos denominada “ceramida”; también se une a otra molécula con fosfato, o sin él, formando fosfoesfingolípidos y glucoesfingolípidos
En los fosfoesfingolípidos o esfingomielinas, la ceramida tienen un grupo fosfato que se une a otra molécula (colina, etanolamina, serina o inositol) para formar la “cabeza” o grupo polar. La “cola” no polar está representada por la ceramida con el ácido graso. Si está presente la colina, forman la vaina de mielina en los axones de las neuronas.
Molécula de fofoesfingolípido
En los glucoesfingolípidos, la ceramida se une a un monosacárido u oligosacárido, que se proyectan hacia la capa externa de la membrana plasmática, como en los glucocerebrósidos que se encuentran en membranas plasmáticas de células neuronales.
Molécula de glucoesfingolípido
Lípidos Insaponificables
Los lípidos insaponificables se caracterizan porque no contienen ácidos grasos en su molécula, por lo cual no puede llevar a cabo la reacción de saponificación. En éste grupo se incluyen: prostaglandinas terpenos y esteroides.
Prostaglandinas
Las prostaglandinas pertenecen al grupo de los “eicosanoides”, un grupo derivado de lípidos de membrana, por la ciclación de un ácido graso de 20 átomos de carbono (ácido araquidónico), del cual las prostaglandinas son las de mayor importancia biológica. Su nombre se debe a que fueron aisladas por primera vez en semen humano, suponiendo que se sintetizaban en la próstata.
Las prostaglandinas intervienen en diversas funciones como procesos alérgicos, contracción de músculo liso (en parto y menstruación), secreción del ácido gástrico, regulación de temperatura corporal, flujo sanguíneo, agregación de plaquetaria y mediadoras de la inflamación que se considera su función más relevante.
Se les conoce como “hormonas eicosanoides” debido a que tienen funciones similares a las hormonas, pero difieren de ellas en que se sintetizan prácticamente en todos los tejidos, no en una glándula, y en que son muy inestables actuando a nivel local.
Terpenos
Los terpenos son moléculas orgánicas derivadas del “isopreno”, el cual se polimeriza para formar una gran variedad de terpenos.
CH2 = C-CH = CH2
CH3
Los terpenos se encuentran en todos los seres vivos, sin embargo, en las plantas realizan diversas funciones tales como los pigmentos que dan color a hojas, tallos, flores y frutos (carotenos, xantofilas y clorofilas). Constituyen el grupo más abundante de los aceites esenciales (geraniol, citral, mentol, alcanfor, etc.) responsables de los aromas y sabores de las esencias vegetales, y otros son vitaminas (A, E y K).
Los terpenos se clasifican con base en el número de unidades de isopreno que tienen en su molécula, por ejemplo el gereniol es un monoterpeno formado por dos unidades de isopreno, las vitaminas A, E y K son diterpenos (cuatro isoprenos) y el escualeno está formado por un triterpeno (seis isoprenos).
| Unidades de isopreno | Molécula de terpeno |
|---|---|
| 1 | Hemiterpenos (isopreno) |
| 2 | Monoterpenos |
| 3 | Sesquiterpenos |
| 4 | Diterpenos |
| 6 | Triterpenos |
| 8 | Tetraterpenos |
Ejemplo de monoterpeno
Esteroides
Los esteroides son lípidos insaponificables, derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno, el cual se forma a partir de la ciclización del escualeno, que es un triterpeno lineal (6 terpenos). A partir de esta molécula se forma el colesterol, el cual es precursor de los esteroides, que constituye la estructura molecular básica. Tiene un radical (R) que representa el grupo funcional característico de cada esteroide; también es un componente importante en la arquitectura de las membranas celulares animales, regulando su fluidez.
Los esteroides se clasifican en tres grupos:
-
Esteroles. Son esteroides que tienen un grupo OH en el carbono 3 y una cadena de 8 carbonos ramificada en el carbono 17.
El colesterol es el más abundante y el de mayor importancia biológica, ya que de él derivan todos los demás esteroides.
Los esteroles más abundantes en las plantas superiores son el sitosterol y el estigmasterol. Otros esteroles constituyen el grupo de la vitamina D o calciferol, imprescindible en la absorción intestinal del calcio y su metabolización, la deficiencia en esta función provoca raquitismo alterando la osificación de los huesos. - Ácidos biliares. Se forman en el hígado a partir del colesterol y emulsionan las grasas favoreciendo su digestión y absorción intestinal.
-
Hormonas esteroides. Dentro de ellas hay que destacar:
- Hormonas de la corteza suprarrenales. Aquí se incluye la aldosterona que regula el funcionamiento del riñón y el cortisol que influye en el metabolismo de los glúcidos, estimulan la síntesis del glucógeno y la degradación de grasas y proteínas.
- Hormonas sexuales. Se producen en los órganos sexuales masculinos (andrógenos: testosterona) y femeninos (estrógenos y progesterona), regulan la maduración sexual, aparición de caracteres sexuales secundarios, el comportamiento y capacidad reproductora.
Una vez que has conocido la estructura y características de los lípidos, conoce sus funciones presionando las imágenes:
Reserva energética y aislante térmico
Aislantes térmicos. Bajo la piel de los animales el tejido adiposo origina lípidos especializados llamados grasa parda o marrón. En los animales que hibernan, la grasa parda genera la energía calórica necesaria para los largos períodos de hibernación, un oso puede llegar a perder en esta etapa hasta el 20% de su masa corporal.
Reserva energética. Generalmente esta reserva está en forma de triglicéridos, constituyen la principal fuente de energía. Su contenido calórico es muy alto, ya que un gramo de grasa produce 9.4 Kcal/gr en las reacciones metabólicas.
Amortiguadores mecánicos
Amortiguadores mecánicos. El tejido adiposo en los animales funciona como amortiguador. Ayuda a proteger a órganos y cuerpo de los impactos mecánicos, como ejemplo la planta del pie y la palma de la mano del hombre.
Estructural
Estructural. La bicapa fosfolipídica, glucolípidos y el colesterol forman la estructura de las membranas celulares que delimita a la célula. Los fosfolípidos están formados por las “cabezas hidrofílicas” orientadas hacia los medios acuosos (citoplasma y región extracelular), y las “colas hidrofóbicas” dirigidas hacia el centro de la membrana, acomodo estructural que obedece al carácter anfipático de los fosfolípidos.
Función biocatalizadora
Función biocatalizadora. Algunos lípidos regulan procesos bioquímicos de gran importancia biológica, entre ellos podemos citar a los esteroides, prostaglandinas y vitaminas como la A, D, E y K.
Lo has entendido
Excelente
¡Ya te quedó claro!
Muy bien, la cabeza de fosfato-nitrógeno es polar, soluble en agua.
Creo que estás algo confundido, la cadena hidrocarbonada es la parte hidrofóbica. Recuerda que el grupo carboxilo tiene la capacidad de liberar el átomo de H y quedar cargado negativamente: es polar.
Observa con cuidado las moléculas.
Es mejor que repases el inicio, recuerda que un ácido graso está formado por una cadena larga hidrocarbonada y un grupo carboxilo (—COOH) terminal.
Observa, el extremo derecho es hidrofóbico, es una cadena de ácido graso saturada. La cabeza de fosfato-nitrógeno es polar, soluble en agua.
La ateroesclerosis es un padecimiento en el que se presenta endurecimiento y pérdida de elasticidad de las arterias, así como engrosamiento de las paredes de las arterias (endotelio) por la acumulación de lípidos, principalmente colesterol, formando una “placa ateroesclerótica” que reduce el diámetro de la luz del vaso provocando hipertensión, formación de coágulos (trombos) y si hay una oclusión total, un infarto que conlleva a la muerte celular y, dependiendo de la severidad del padecimiento, la muerte del individuo.
La alteración se puede presentar en cualquier región del organismo, por ejemplo, en las arterias coronarias que realizan la irrigación del corazón, en cuyo caso se presentará un infarto al miocardio; si afecta a las arterias carótidas, se compromete la circulación del sistema nervioso central y se asocia a falta de irrigación sanguínea (isquemia) cerebral transitoria, denominada accidente cerebrovascular.
Los factores de riesgo más comunes son la hipertensión arterial, niveles altos de colesterol (hipercolesterolemia) y glucosa (hiperglucemia) en sangre, mayor tensión arterial por pérdida de elasticidad en edad avanzada, tabaquismo, estrés, obesidad, antecedentes familiares, falta de actividad física y posmenopausia, ya que los estrógenos dejan de producirse y son un factor de protección.
Las medidas preventivas consisten en llevar a cabo una alimentación sana y equilibrada y evitar los factores predisponentes.
Para saber más de lípidos:
¿Sabes qué es la ateroesclerosis?Biomoléculas
Proteínas
Las proteínas desempeñan un papel fundamental para la vida, prácticamente todos los procesos biológicos dependen de la actividad de este tipo de moléculas. Son las biomoléculas más versátiles y diversas, debido a lo cual son imprescindibles para la estructura y función de las células.
Estas biomoléculas están formadas por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N), además, la gran mayoría poseen azufre. Las proteínas son moléculas de gran tamaño y estructura compleja, constituidas por largas cadenas de monómeros denominados aminoácidos.
A continuación se muestra la estructura básica de todos los aminoácidos, ¿qué grupos funcionales identificas? Selecciona estos dos en la lista.
Estructura básica de todos los aminoácidos
El aminoácido es una molécula orgánica que constituye la unidad química de las proteínas. Está conformado por un grupo amino (—NH2), un grupo carboxilo (—COOH) y una cadena carbonada lateral o radical (R) de estructura variable; los tres están unidos a un carbono contiguo llamado carbono alfa.
Hay unos 150 aminoácidos con funciones biológicas, pero los de mayor interés son aquellos que conforman las proteínas y sólo son 20 alfa aminoácidos; se clasifican en:
- Esenciales: no pueden ser sintetizados por el organismo, por lo que deben ser suministrados en la dieta.
- No esenciales: no necesitan ser ingeridos, porque son sintetizados por el organismo.
Veamos ejemplos de aminoácidos que forman proteínas. Presiona cada molécula.
Leucina
Arginina
La leucina es un aminoácido esencial, promueve la cicatrización del la piel y la reparación del tejido muscular y los huesos. Es importante para el funcionamiento del hígado y en el tejido adiposo se emplea para formar esteroles.
La arginina es un aminoácido condicionalmente esencial (ej. en la población infantil). Se necesita en la dieta sólo bajo ciertas condiciones. Algunas de sus características:
- Puede estimular la función inmunológica al aumentar el número de leucocitos.
- Está involucrada en la síntesis de creatina y en el DNA.
- Puede disminuir el colesterol para mejorar la capacidad del aparato circulatorio.
- Estimula la liberación de hormona de crecimiento (somatropina).
- Es un componente importante del colágeno.
Ácido glutámico
Serina
El ácido glutámico es un aminoácido no esencial, uno de los más abundantes del organismo. Algunas de sus características:
- Es comodín para el intercambio de energía entre los tejidos, se sintetiza en muchos de ellos.
- Juega un papel fundamental en el mantenimiento y crecimiento celular.
- Es el neurotransmisor excitatorio por excelencia de la corteza cerebral humana.
- Es fuente de energía para las células inmunitarias.
- Interviene en la liberación de la GnRH (hormona liberadora de gonadotropinas), fundamental para el dimorfismo cerebral y corporal.
La serina es un aminoácido no esencial importante en el metabolismo, porque participa en la biosíntesis de purinas y pirimidinas (bases nitrogenadas de RNA y DNA), así como en el metabolismo de grasas y ácidos grasos, al ser precursor de esfingolípidos y colina.
Las proteínas están constituidas por cadenas de aminoácidos o monopéptidos, formadas por la unión llamada “enlace peptídico” que se establece entre el grupo carboxilo y el grupo amino de aminoácidos adyacentes, mediante una reacción de síntesis o condensación por deshidratación.
De acuerdo al número de aminoácidos, podemos distinguir:
- Monopéptidos: un aminoácido
- Dipéptidos, 2 aminoácidos; tripéptidos, 3 aminoácidos; así sucesivamente
- Oligopéptidos: hasta 10 aminoácidos
- Polipéptidos: 10 a 50 aminoácidos
- Proteínas: de 51 aminoácidos en adelante
La secuencia específica de los aminoácidos que constituyen una proteína está codificada en los genes de un organismo (segmento determinado de DNA).
Al constituirse una proteína, sufre un plegamiento específico que le confiere una estructura particular y determina su actividad biológica, la cual está determinada principalmente por la secuencia de aminoácidos, solubilidad, pH y temperatura.
La complejidad de una proteína depende de su nivel estructural; por ejemplo, una de las más simples es la insulina, constituida por 2 cadenas peptídicas, “A” y “B” de 21 y 30 aminoácidos respectivamente, en contraposición con la conectina (titina) que es una proteína gigante que se encuentra en el músculo cardiaco y esquelético, formada por más de 30 000 aminoácidos.
La estructura de las proteínas presenta cuatro niveles de organización, aunque el cuarto no está presente en todas.
Pongamos a prueba tu observación. Coloca en cada nivel de organización la estructura correspondiente: la primaria, será la más sencilla; la cuaternaria, la más compleja. Puedes ayudarte presionando el nombre de la estructura. Al finalizar oprime “Revisar”.
Revisar
La conformación espacial de una proteína está determinada por la estructura secundaria y terciaria; la asociación de varias cadenas polipeptídicas origina un nivel superior de organización: la estructura cuaternaria. En los organismos, las proteínas con funciones biológicas tienen estructuras terciarias o cuaternarias.
Existen diversas clasificaciones de proteínas, desde diferentes puntos de vista, la siguiente es la más general. Presiona cada tipo y conócelo.
proteínas simples
proteínas conjugadas
Holoproteínas o proteínas simples
Holoproteínas o proteínas simples: están constituidas sólo por aminoácidos o sus derivados, por ejemplo albúminas e histonas.
Heteroproteínas o proteínas conjugadas
Heteroproteínas o proteínas conjugadas: están compuestas por aminoácidos y un componente no protéico denominado grupo prostético, por ejemplo cromoproteínas, glicoproteínas, etc.
EnzimáticaCasi todas las enzimas son biocatalizadores, aumentan la velocidad de las reacciones bioquímicas, facilitando las funciones metabólicas (síntesis y degradación de diferentes moléculas). Entre éstas tenemos las enzimas catalíticas cuya función es la degradación, por ejemplo:
- Lactasa: degrada a la lactosa de la leche en glucosa y galactosa.
- Amilasa salival y pancreática: cataliza al almidón de los alimentos ingeridos en maltosa, que a su vez es degradada por la maltasa en dos moléculas de glucosa.
- Pepsina del estómago: enzima que realiza la digestión de las proteínas hasta aminoácidos.
EstructuralLas células poseen un citoesqueleto, el cual es un armazón en el que se organizan los organelos celulares. Éste está formado principalmente por una proteína llamada tubulina.
Al exterior de las células hay una matriz extracelular que las rodea, confiriéndoles propiedades de resistencia mecánica y sostén tanto a la tracción como a la compresión. Ésta se encuentra formada por moléculas de carbohidrato y proteína. La matriz extracelular favorece la adhesión celular para formar los tejidos de sostén de los vertebrados (conjuntivo, óseo y cartilaginoso).
Entre las proteínas estructurales de la matriz extracelular podemos citar a las siguientes:
- El colágeno es la proteína más abundante de los vertebrados, se encuentra en tendones, cartílago, hueso y piel.
- La elastina confiere elasticidad a los tejidos, proporcionándoles una amplia expansión que permite soportar grandes esfuerzos y en algunas zonas guarda relación con el colágeno. Se encuentra en arterias, ligamentos, pulmones y piel.
- La queratina constituye una cubierta protectora en los vertebrados terrestres, se encuentra en las capas más externas de la epidermis, en pelo y uñas; en cuero, lana, garras, pezuñas, cuernos, escamas, picos y plumas de animales.
SeñalizaciónSon proteínas que se encuentran en la superficie externa de la membrana celular, su función es activar un receptor específico de membrana, transmitiendo una señal hacia el interior de la célula mediante contacto directo célula-célula o a través de la acción de moléculas señalizadoras secretadas, llegando al núcleo a través de un segundo mensajero y provoca una respuesta fisiológica, por ejemplo:
- Los receptores β adrenérgicos o adrenoreceptores son activados por la adrenalina (epinefrina) para reaccionar de forma adecuada ante situaciones de estrés, mediante la reacción de pelea o huida, produciendo vasodilatación y aceleración del bombeo cardiaco.
- Los receptores de las hormonas esteroides son hormonas que regulan múltiples procesos biológicos, como el equilibrio hidroelectrolítico, la respuesta al estrés y la función reproductiva. En el hipotálamo e hipófisis se produce la hormona liberadora de gonadotropina (GnRH), que regulará dos de las hormonas más importantes: la testosterona y el estradiol.
- Los factores del crecimiento, además de estimular la proliferación celular mediante la regulación del ciclo celular al iniciar la mitosis (división celular), también tienen la función de mantener la supervivencia de la célula, estimular su migración celular y diferenciación, incluso la apoptosis (muerte celular programada) que está regulada por diferentes mecanismos que controlan la activación genética.
RegulaciónAlgunas proteínas regulan la transcripción del DNA y la expresión génica, de esta forma se asegura que la célula tenga las proteínas necesarias para desempeñar sus funciones. Un ejemplo es la proteína p53 que previene la replicación del ADN cuando éste está dañado para evitar heredar un defecto.
Además, las fases del ciclo celular están reguladas por un sistema de ciclinas y quinasas dependientes de ciclina (CDK), que vigila que en cada etapa del ciclo celular se cumplan las condiciones para que el proceso continúe.
TransporteSu función es llevar sustancias a través del organismo, a donde sean requeridas, son esenciales para llevar una molécula hidrofóbica a través de un medio acuoso (transporte de oxígeno o lípidos a través de la sangre), o llevar moléculas polares a través de barreras hidrofóbicas (a través de membranas), por ejemplo:
- La hemoglobina transporta oxígeno en la sangre en los vertebrados.
- La hemocianina transporta oxígeno en la sangre en los invertebrados.
- La mioglobina transporta oxígeno en los músculos.
- Las lipoproteínas transportan lípidos en la sangre.
- Los citocromo transportan electrones a través de las membranas, en la cadena respiratoria en mitocondrias, y en la fotosíntesis en cloroplastos.
ContráctilSon proteínas capaces de modificar su forma, dando la posibilidad a células y tejidos de desplazarse, contraerse o relajarse, por lo cual están implicadas en mecanismos de motilidad, por ejemplo:
- La actina y la miosina forman las fibrillas musculares e interaccionan entre sí para llevar a cabo la contracción de los músculos.
- La dineína es una proteína implicada en el movimiento de cilios y flagelos. Por ejemplo, algunas bacterias se mueven de esta forma.
DefensaLos mecanismos de defensa discriminan entre “lo propio y lo no propio o extraño”, protegen de agentes dañinos. Tanto los animales como las plantas están expuestas a patógenos de diversa naturaleza que pueden causarles enfermedad, e incluso la muerte, por ejemplo:
- Las proteínas relacionadas a la patogénesis (PR) son proteínas sintetizadas en las plantas, como respuesta al ataque de diversos patógenos, incluso de otras plantas. Algunas PR son quitinasas o glucanasas, enzimas capaces de degradar la pared celular de muchos hongos.
- En bacterias, las endonucleasas o proteínas de restricción identifican y destruyen moléculas de DNA que no identifican como propias.
- En los vertebrados superiores, los anticuerpos o inmunoglobulinas llevan a cabo el reconocimiento y degradación de todo cuerpo extraño, como virus o bacterias que son agentes patógenos.
- Los interferones son proteínas que inhiben la proliferación de virus en células infectadas, e inducen resistencia a la infección viral en células sanas.
- La trombina y el fibrinógeno plasmáticos intervienen en la coagulación sanguínea, previenen hemorragias y la formación de coágulos.
HormonalEste tipo de hormonas son proteínas sintetizadas por glándulas endocrinas o por células, las cuales son transportadas por la sangre hasta los tejidos diana donde actúan, por ejemplo:
- La insulina y glucagón regulan los niveles de glucosa en sangre. Además, la insulina favorece el ingreso de la glucosa en las células para obtener energía.
- La hormona del crecimiento o somatotropina es segregada por la hipófisis, su función es regular la velocidad del crecimiento.
- El factor de crecimiento derivado de plaquetas, regula el crecimiento celular y la división celular.
Asociadas con el DNASon proteínas que están íntimamente relacionadas al DNA, realizando funciones específicas, por ejemplo:
- Las histonas son proteínas relacionadas con el empaquetamiento del DNA (cromatina) en el núcleo de la célula, logrando una gran compactación; también regula la transcripción que genera el RNA mensajero.
- Las protaminas compactan el DNA exclusivamente en el espermatozoide.
- La telomerasa está presente en células de la línea germinal, tejidos fetales y células madre poco diferenciadas. Su función es el alargamiento de los telómeros (en la replicación, cuando el DNA se copia a sí mismo), regiones especializadas no codificables de DNA que constituyen los extremos de los cromosomas.
Al respirar, el oxígeno que inhalamos no se queda en los pulmones, necesita llegar a todas las células del cuerpo, ya que es uno de los combustibles principales que permite el correcto funcionamiento.
Existen unas células, fabricadas principalmente en la médula ósea, llamadas glóbulos rojos que poseen hemoglobina, una proteína muy importante que transporta el oxígeno a través del torrente sanguíneo y el dióxido de carbono para su expulsión, pues su alta concentración en sangre puede causar un daño permanente a los órganos internos, e incluso, provocar la muerte.
La anemia ocurre cuando una persona tiene menos glóbulos rojos de lo normal o no contienen suficiente hemoglobina, lo que impide que el oxígeno llegue bien a todo el cuerpo. Existen varias razones por las que esto puede ocurrir. Por ejemplo:
- Pérdida de glóbulos rojos o sangre: si el cuerpo pierde poca sangre, éste es capaz de reponerla sin ningún problema. Sin embargo, al perder cantidades mayores, por ejemplo, durante una hemorragia, el cuerpo ya no es capaz de reponer tan rápidamente la sangre perdida y se tendrá una deficiencia de glóbulos rojos. Hay mujeres que presentan anemia debido a que menstrúan de manera abundante.
- Producción insuficiente de glóbulos rojos: ocurre por una deficiencia de hierro, ácido fólico o vitamina B12 en el cuerpo. La principal causa es el tipo de alimentos que se consumen. También puede ocurrir que la médula ósea no funcione del todo bien, lo cual puede deberse a alguna enfermedad como la leucemia o a tratamientos como la quimioterapia.
- El cuerpo destruye sus glóbulos rojos: en este caso, los glóbulos viven menos de lo normal y la producción no es suficiente o el sistema inmune del cuerpo los ataca y los destruye.
Todas las personas somos susceptibles de tener anemia. Algunos factores que pueden influir son la edad, el estado nutricional, cardiovascular y respiratorio. Durante la adolescencia es muy frecuente, pues el cuerpo tiene requerimientos nutricionales altos, se realizan muchas actividades y en ocasiones la alimentación es incorrecta. Esto mismo sucede durante el embarazo, cuando los requerimientos aumentan o al hacer dietas no equilibradas. Algunos vegetarianos pueden presentarla si no sustituyen adecuadamente la carne (fuente importante de hierro).
Los síntomas característicos de la anemia son palidez, cansancio excesivo, falta de aliento después de alguna actividad, rapidez en los latidos del corazón, falta de concentración, entre otros. Por lo general, éstos avanzan gradualmente.
La baja presencia de oxígeno en órganos importantes provoca que trabajen a marchas forzadas y esto puede ocasionar problemas mayores, como un infarto. La anemia nos pone un claro ejemplo de la importancia de las proteínas.
Para saber más de proteínas:
¿Sabes qué es la anemia?Biomoléculas
Ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos son muy importantes, ya que determinan las características de un ser vivo, tales como el color de ojos, de la piel, determinación del sexo, síntesis de biomoléculas, entre otras.
Estas biomoléculas son compuestos orgánicos que contienen carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N) y fósforo (P). Están hechos de monómeros llamados nucleótidos.
Observa la siguiente imagen de un nucleótido ¿reconoces las tres moléculas que lo conforman? Selecciónalos en la lista.
Nucleótido
Como podrás darte cuenta, los nucleótidos están formados por:
- Un grupo fosfato (—H2PO4)
- Un azúcar de cinco carbonos, que puede ser ribosa o desoxirribosa
- Una de las cinco bases nitrogenadas que presentan grupos amino
Los nucleótidos son las unidades base que forman a los ácidos nucleicos, de los cuales existen dos principalmente: el ácido desoxirribonucleico (DNA) y el ácido ribonucleico (RNA).
Ahora, analiza con cuidado las siguientes dos moléculas, ¿notas las diferencias? Elige las características del DNA.
DNA
RNA
Azúcar ribosa (presenta un OH en el carbono ‘2).
Una cadena de nucleótidos.
Las bases nitrogenadas que lo forman son: citosina, guanina, adenina y uracilo.
En los nombres de los ácidos está la respuesta: DNA, ácido desoxiribonucleico; RNA, ácido ribonucleico.
El RNA se distingue por tener sólo una cadena de nucleótidos. Observa la imagen, ¿cuántas tiene el DNA?
Recuerda, estos ácidos nucleicos tienen una base nitrogenada distinta: el RNA tiene uracilo, ¿cuál tiene el DNA?
Veamos con más detalle la estructura del DNA. Te será útil presionar las flechas.
El DNA está conformado por dos cadenas helicoidales complementarias y antiparalelas de nucleótidos.
El azúcar se une al grupo fosfato del siguiente nucleótido mediante un enlace fosfodiester, alternando los azúcares y los grupos fosfato formarán la columna vertebral de la cadena de nucleótidos. ►
Cada base nitrogenada se une a una azúcar. ►
La unión de las bases complementarias se realiza a través de puentes de hidrógeno y forma los peldaños de la doble hélice o escalera. ►
Ahora conoce el RNA, que siempre lo diferenciarás del DNA porque tiene sólo una cadena de nucleótidos y lo podemos encontrar en cuatro presentaciones:
RNA heteronuclear: se localiza en el núcleo de las células eucariontas. Es el precursor de los siguientes tres.
RNA mensajero: es lineal y contiene la información, que obtiene del DNA, para formar una proteína.
RNA de transferencia: no es lineal, tiene una estructura como de trébol, debido a que ciertas bases se unen y otras no, formando los bucles característicos de este ácido nucleico. Su función es llevar los aminoácidos al ribosoma para que se unan y formen las proteínas.
RNA ribosomal: se encuentra unido a proteínas formando los ribosomas que están presentes en las células.
El DNA y el RNA están muy relacionados para poder cumplir con sus funciones, veamos por qué:
El DNA es el portador de la información genética, la cual pasa de una generación a otra, a través de la reproducción celular (meiosis o mitosis). A este proceso se le llama replicación.
La información genética posee las instrucciones para la síntesis de proteínas, que incluye los siguientes procesos:
- Transcripción: un fragmento de DNA es copiado y forma una molécula de RNA mensajero.
- Traducción:
- RNA de transferencia (RNAt): transporta los aminoácidos hasta los ribosomas de la célula.
- RNA ribosomal (RNAr): tiene una función estructural, pues se encuentra dentro de los ribosomas. Aquí se lleva a cabo la síntesis de proteínas, es decir, se ejecuta el mensaje del RNAm y RNAt al unirse los aminoácidos y formarse las proteínas.
De esta manera las funciones de los ácidos nucleicos son:
- Almacenamiento de la información genética: poseen toda la información para sintetizar las proteínas de los organismos, así como los genes necesarios para el desarrollo y crecimiento.
- Transmisión de la información genética: transmiten la información de célula a célula por medio de la replicación.
- Expresión de la información genética: expresan esta información a través de la traducción.
La biología molecular, es decir, la ciencia que se ocupa del estudio de la bases moleculares de la vida, relacionando las estructuras de las biomoléculas con las funciones específicas que desempeñan en la célula y en el organismo, ha aportado una nueva dimensión al entendimiento de la biodiversidad y por lo tanto, un criterio de clasificación de los seres vivos más simplificado para fines prácticos. Esta ciencia se inauguró en 1953, cuando James Watson y Francis Crick descubrieron la estructura del ADN, en la Universidad de Cambridge, Inglaterra. Esta molécula es la encargada de transportar la información genética de padres a hijos en casi todos los organismos vivos y contiene además la información necesaria para formar un organismo completo a partir de un óvulo fecundado. El ADN está formado de cuatro componentes básicos llamados nucleótidos (adenina, guanina, timina y citosina), que se combinan en los organismos formando lo que llamamos el código genético. En los genes —que son segmentos de ADN con la información necesaria para formar proteínas— el orden de los nucleótidos es variable y esta variación es responsable de la diversidad biológica, lo que hace que el ADN de un perro produzca un perro y que el de un ratón produzca un ratón. No obstante, que sepamos que ésta es la razón de la diversidad, no responde del todo el misterio que implica, pues, por ejemplo, los genes del chimpancé, nuestro pariente más cercano, son casi iguales a los del ser humano; una diferencia de alrededor del 1% es lo que nos hace distintos.
La diferencia en el orden de los nucleótidos en cada uno de los genes es utilizada por los biólogos para identificar las numerosas especies. De aquí nació la idea de crear una base de datos o clasificación cuyo criterio fuera la secuencia de nucleótidos de cada especie y que ésta se representara como los códigos de barras que se emplean en el comercio para identificar los productos.
Paul Hebert, de la Universidad de Guelph, en Canadá, ideó un método con el que se podría identificar a cada uno de los seres vivos usando secuencias cortas de ADN. Su idea ha funcionado bien en muchos casos, particularmente en el reino animal. En general, se plantea que los taxónomos [quienes describen y clasifican a los seres vivos] continúen realizando la labor que han venido haciendo, pero que a sus descripciones morfológicas y clasificaciones agreguen una secuencia de ADN representada en un código de barras que permita a los que no son especialistas reconocer rápidamente las especies.
Fragmento tomado de: Alejandro Oceguera F. y Virginia León R. “Códigos de barras para identificar a los seres vivos”,
en: ¿Cómo ves? Revista de divulgación científica.
http://www.comoves.unam.mx/numeros/articulo/131/codigos-de-barras-para-identificar-a-los-seres-vivos
Para saber más de ácidos nucleicos:
Códigos de barras para identificar a los seres vivos.Te presentamos los 20 alfa aminoácidos presentes generalmente en los organismos:
- Ácido aspártico (Asp)
- Ácido glutámico (Glu)
- Asparagina (Asn)
- Cisteína (Cys)
- Fenilalanina (Phe)
- Glicina (Gly)
- Glutamina (Gln)
- Histidina (His)
- Alanina (Ala)
- Arginina (Arg)
- Isoleucina (Ile)
- Leucina (Leu)
- Lisina (Lys)
- Metionina (Met)
- Prolina (Pro)
- Serina (Ser)
- Tirosina (Tyr)
- Treonina (Thr)
- Triptófano (Trp)
- Valina (Val)
Existen cinco tipos de bases nitrogenadas, se dividen en dos grupos: purinas y pririmidinas.
Cada molécula de ácido nucleico contendrá cuatro bases nitrogenadas:
- DNA: adenina, timina, guanina y citosina.
- RNA: adenina, uracilo, guanina y citosina.
El esqueleto del DNA está formado por la unión del azúcar con los grupos fosfatos a través de enlaces fosfodiester, donde el carbono 5' (cinco prima) de un azúcar se une, por medio de un grupo fosfato, al carbono 3' (tres prima) de otra azúcar. Cada cadena del DNA tiene un extremo que finaliza en un grupo fosfato y es llamado 5'P (fosfato); el otro extremo posee un azúcar libre, es el extremo 3' OH (hidróxilo). Se dice que es antiparalelo, pues una de las cadenas de DNA va del 5' a 3' y la otra va del 3' al 5'.
Estas cadenas se unirán a través entre las bases complementarias: adenina con timina y guanina con citosina.
Estructura cuaternaria: se forma por la conjunción de varias proteínas asociadas, constituyendo una biomolécula que adquiere propiedades distintas a los monómeros que la conforman. Dichas subunidades se asocian entre sí mediante interacciones no covalentes, como pueden ser puentes de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas o puentes salinos.
Algunas enfermedades relacionadas con cerebrosidos:
La enfermedad de Gaucher es un padecimiento hereditario que causa un déficit de la enzima glucocerebrosidasa, cuya función es la degradación de los glucoesfingolípidos, lo cual conlleva a la acumulación de cerebrósidos en las células, principalmente de médula ósea, hígado, bazo y ganglios linfáticos. Las manifestaciones de la enfermedad son anemia, baja de plaquetas, crecimiento del hígado y trastornos óseos que afectan gravemente a la calidad de vida. El pronóstico depende del subtipo de la enfermedad, el más grave puede conducir a la muerte temprana en los niños (antes de los cinco años), el subtipo benigno permite alcanzar la edad adulta con una expectativa de vida normal.
La enfermedad de Krabbe o lipidosis galactosilceramida, es una enfermedad hereditaria en la que hay una deficiencia de la enzima galactocerebrosidasa, lo que ocasiona la acumulación de galactocerebrósidos y provoca un trastorno en la vaina de mielina de la materia blanca del sistema nervioso, causando un trastorno neurológico degenerativo.
La enfermedad es incurable y generalmente el desenlace se presenta en etapas tempranas. Los síntomas incluyen irritabilidad, fiebres, rigidez en las extremidades, debilidad muscular, convulsiones, retraso en el desarrollo, dificultades en la alimentación, vómitos y disminución del desarrollo mental y motor.
Estructura secundaria: es la disposición espacial de la proteína, debida a la formación de puentes de hidrógeno entre los átomos que forman el enlace peptídico, lo que le confiere gran estabilidad a la molécula. Existen dos tipos de estructura secundaria:
-
Hélice alfa: los aminoácidos están dispuestos en una estructura helicoidal,
situando a las cadenas latearles hacia la parte externa.
-
Lámina beta: formada por dos cadenas paralelas de aminoácidos.
Los grupos amino de una de las cadenas forman enlaces de hidrógeno con los grupos carboxilo de la opuesta,
constituyendo una estructura muy estable.
Estructura terciaria: es el modo en que una cadena polipeptídica de una proteína se pliega en el espacio. Los aminoácidos apolares se sitúan hacia el interior y los polares hacia el exterior en medios acuosos, lo que causa una estabilización por interacciones hidrofóbicas, de fuerzas de Van der Waals (fuerza atractiva o repulsiva entre moléculas) y por la formación de puentes disulfuro. Existen dos tipos de estructuras terciarias: globulares y fibrosas.
Biomoléculas
Actividad
Clasifica las siguientes propiedades de acuerdo con la biomolécula a la que pertenecen. Coloca la ficha correspondiente.
- lípidos
- carbohidratos
- proteínas
- ácidos nucleicos
Principal fuente de energía
Al presentarse en polímeros, su única función es estructural o como almacén de energía.
Principal reserva energética
Aislantes térmicos
Amortiguadores mecánicos
Principal función: estructural
Transporte
Contráctil
Transmisión de la información hereditaria
Síntesis de las proteínas
Presentan un grupo funcional carbonilo: aldehído o cetona
Sus monómeros se unen a través de enlaces glucosídicos
Unidad básica: monosacárido
Se puede clasificar en saponificables o insaponificables
No presentan monómeros
Grupos funcionales: amino + carboxilo
Unidad básica: aminoácido
Enlace peptídico
Unidad básica: nucleótidos
Formados por grupo fosfato + azúcar + base nitrogenada
Almidón
Quitina
Lactosa
Ceras
Prostanglandinas
Esteroides
Hemoglobina
Colágeno
DNA
Glucógeno
Glucosa
Ácidos grasos
Fosfolípidos
Terpenos
Histonas
Enzimas
Bases purinas y primidinas
RNA
¿Cuál es la biomolécula cuyos polímeros son polisacáridos?
Un ejemplo de polímero de la biomolécula que buscas es el almidón.
La biomolécula que buscas también forma cubiertas impermeables en los cuerpos de plantas y animales.
La biomolécula que buscas es aquella que se forma por la unión de aminoácidos.
Una pista: algunas de estas biomoléculas se encargan de defender el cuerpo de virus y bacterias.
Una pista: el monómero de la biomolécula que buscas es el aminoácido.
Te ayudamos: los aminoácidos tienen un grupo amino y uno carboxilo.
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