Bioelementos y Biomoléculas

Bioelementos

Los bioelementos son los elementos químicos que forman parte de los seres vivos, ya sea de forma aislada o formando moléculas. Se han descrito aproximadamente 70 elementos químicos.

Bioelementos Primarios

Los bioelementos primarios son: C, H, O, N, P y S, que constituyen aproximadamente el 96% de la masa de los seres vivos.

• Capacidad para formar enlaces covalentes.
• C, O y N pueden compartir más de un par de electrones.

Las propiedades del carbono lo hacen único para ser la base química de la vida. Puede formar hasta cuatro enlaces covalentes que le permiten formar enlaces estables carbono-carbono. Por tanto, se pueden formar largas cadenas carbonadas que, al unirse a diversos elementos químicos, originan una gran variabilidad de compuestos orgánicos.

Bioelementos Secundarios

Constituyen el 3,9%. Destacan el Ca, Na, K, Mg y Cl.

• Ca: Interviene en la transmisión nerviosa, contracción muscular, coagulación de la sangre y el endurecimiento de los huesos.
• Na, K, Cl: Intervienen en el mantenimiento del equilibrio osmótico y la transmisión del impulso nervioso.
• K y Cl: Regulan la apertura de los estomas.

Oligoelementos

Constituyen el 0,1%. Los principales son Fe, Mn, Cu, I, F y Zn.

Son indispensables para el funcionamiento de los seres vivos.

Biomoléculas

Las biomoléculas se clasifican en:

• Inorgánicas: Agua, sales minerales.
• Orgánicas: Glúcidos, lípidos, prótidos y ácidos nucleicos.

Agua

El agua constituye entre un 60% y un 90% de la masa de los seres vivos.

Características:

• Buen disolvente.
• Alta cohesión.
• Elevadas fuerzas adhesivas y cohesivas: acción capilar.
• Elevado calor específico y de evaporación: Termorregulador.
• Elevada conductividad térmica: Termorregulador.

Sales Minerales

• Disociadas: Regulación de procesos osmóticos, regulación del equilibrio ácido-base, acción específica de los iones.
• Estado sólido.

Ósmosis: Paso de agua desde una disolución hipotónica a una hipertónica hasta que ambas sean isotónicas. Las células que absorben agua se hinchan (turgencia) y las que ceden agua se arrugan (plasmólisis).

Glúcidos

Formados por C, H, O.

Monosacáridos: 3-7 átomos de C.

• Aldosas:
  • Gliceraldehído (3)
  • Ribosa y desoxirribosa (5)
  • Glucosa y Galactosa (6)
• Cetosas:
  • Dihidroxiacetona (3)
  • Ribulosa (5)
  • Fructosa (6)

Disacáridos: Unión de 2 monosacáridos mediante enlace o-glucosídico.

• Maltosa: glucosa + glucosa
• Lactosa: glucosa + galactosa
• Sacarosa: glucosa + fructosa

Polisacáridos: Unión de n monosacáridos mediante enlace o-glucosídico.

• Función de reserva: Almidón (vegetales) y Glucógeno (animales).
• Función estructural: Celulosa (vegetales).

Lípidos

Están formados por C, H, N, P, S.

Insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos.

Aspecto oleoso y tacto untoso.

Formados por ácidos grasos.

Los ácidos grasos están formados por una cadena hidrocarbonada que finaliza en un grupo carboxilo.

• Saturados: Sin dobles ni triples enlaces.
• Insaturados: Con dobles y triples enlaces.

Al reaccionar con una base forman una sal (jabón): REACCIÓN DE SAPONIFICACIÓN.

Clasificación de lípidos:

• Saponificables:
  • Glicéridos
  • Ceras
  • Fosfolípidos
• Insaponificables:
  • Esteroides
  • Carotenoides

GLICÉRIDOS: Son ésteres de propanotriol y ácidos grasos. Los más abundantes tienen unidos a la glicerina tres ácidos grasos (triglicéridos), aunque pueden tener uno (monoglicérido) o dos (diglicéridos).

• Grasas:
  • Sólidos a 20ºC
  • De origen animal
  • Formados por ácidos grasos saturados
• Aceites:
  • Líquidos a 20ºC
  • De origen vegetal
  • Formados por ácidos grasos insaturados

Tienen función energética, proporcionando el doble de calorías que los glúcidos, además de ahorrar espacio y peso.

CERAS: Son ésteres resultantes de la unión de un ácido graso y un alcohol alifático (cadena larga con un solo grupo hidroxilo). Tienen una función protectora y se encuentran recubriendo la superficie de hojas y frutos en los vegetales y la piel de los vertebrados.

FOSFOLÍPIDOS: Contienen glicerina, ácido fosfórico (soluble en agua) y dos ácidos grasos (insoluble en agua). Por ello son moléculas anfipáticas, constituidas por una cabeza polar (hidrófila) y dos colas no polares (hidrófobas). Son fundamentales en la composición de las membranas celulares.

ESTEROIDES: Forman un grupo muy variado y se diferencian entre sí por el tipo y localización de sus grupos funcionales y por la presencia de dobles enlaces en los anillos. Agrupa a las hormonas sexuales, el colesterol y la vitamina D.

CAROTENOIDES: Son lípidos de origen vegetal que dan coloración a los órganos vegetales. Forman parte de este grupo las xantofilas, carotenos, vitamina A, vitamina K y la vitamina E.

Prótidos

Los prótidos están formados por Carbono, Hidrógeno, Oxígeno y Nitrógeno. Muchos contienen S, P y otros bioelementos.

Formados por aminoácidos:

• Los aminoácidos se unen entre sí mediante enlace peptídico.
• Cuando se unen menos de 100 aminoácidos: PÉPTIDOS.
• Cuando se unen más de 100 aminoácidos: PROTEÍNAS.

Según la estructura se diferencian dos clases de proteínas:

• Fibrosas:
  • (Primaria y secundaria)
  • Insolubles en agua
  • Protectora
  • Estructural (colágeno y queratina)
• Globulares:
  • (Terciaria y cuaternaria)
  • Solubles en agua
  • Enzimática
  • Hormonal (insulina)
  • Transporte (hemoglobina)
  • Defensa (inmunoglobulina)
  • Nutritiva (lactoalbúmina, ovoalbúmina y caseína)

• HOLOPROTEÍNAS: Formadas exclusivamente por aminoácidos.
• HETEROPROTEÍNAS: Grupo proteico + grupo prostético (glucoproteínas, fosfoproteínas, lipoproteínas, cromoproteínas, nucleoproteínas).

Propiedades:

• ESPECIFICIDAD: Los organismos de la misma especie tienen las mismas proteínas.
• DESNATURALIZACIÓN: Cambia la configuración cuando varía la temperatura y el pH.

ENZIMAS: Las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores biológicos, acelerando reacciones químicas en condiciones suaves de temperatura y pH. Su acción ocurre en el centro activo, donde se une el sustrato para formar un complejo enzima-sustrato.

El mecanismo de acción enzimática sigue estos pasos:

1. Formación del complejo enzima-sustrato.
2. Unión de la coenzima.
3. Catálisis mediante el debilitamiento de enlaces químicos.
4. Liberación del producto y regeneración de la enzima.
5. Participación de coenzimas en la transferencia de energía o electrones.

Algunas enzimas requieren cofactores, que pueden ser inorgánicos (oligoelementos iónicos) u orgánicos (coenzimas como ATP, NADH, FADH2 y vitaminas).

Ácidos Nucleicos

Están formados por Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno y Fósforo. Unión de numerosos nucleótidos. Los nucleótidos son monómeros hidrolizables formados por ácido fosfórico, un monosacárido y una base nitrogenada.

ADN:

• Ácido fosfórico
• Desoxirribosa
• Citosina y guanina
• Adenina y timina

Molécula compuesta por dos largas cadenas de polinucleótidos, enrolladas alrededor de un eje imaginario formando una doble hélice, antiparalelas y complementarias. La complementariedad se produce entre la A y T (doble enlace) y C y G (triple enlace).

ARN:

• Ácido fosfórico
• Ribosa
• Citosina y guanina
• Adenina y uracilo

Una sola cadena de polinucleótidos.

Tres tipos: ARNm, ARNr y ARNt.