LAS BIOMOLECULASLAS BIOMOLECULAS

Los seres vivos están Los seres vivos están formados por moléculas formados por moléculas orgánicas e inorgánicas, orgánicas e inorgánicas,

formando desde moléculas formando desde moléculas sencillas hasta moléculas sencillas hasta moléculas

de gran complejidadde gran complejidad..

QUE ES LA VIDA?QUE ES LA VIDA?

Generalmente se describe en términos Generalmente se describe en términos operativos Como: movimiento, operativos Como: movimiento, reproducción, adaptación y respuesta a reproducción, adaptación y respuesta a los estímulos externos. . Dado las los estímulos externos. . Dado las investigaciones de bioquímicas, investigaciones de bioquímicas, basados en los conceptos de la biología basados en los conceptos de la biología molecular, la física química y las molecular, la física química y las matemáticas, se demostró que todos matemáticas, se demostró que todos los seres vivos obedecen a las mismas los seres vivos obedecen a las mismas leyes físicas y químicas que rigen el leyes físicas y químicas que rigen el universo. universo.

DE QUE ESTAN FORMADOS?DE QUE ESTAN FORMADOS?

Están formados por la misma clase de Están formados por la misma clase de moléculas y sus procesos biológicos moléculas y sus procesos biológicos son semejantes entendiendo que:son semejantes entendiendo que:

La vida es compleja y dinámicaLa vida es compleja y dinámica. . Todos tienen moléculas con Carbono, Todos tienen moléculas con Carbono, implicadas en miles de reacciones implicadas en miles de reacciones complejas formando moléculas nuevas complejas formando moléculas nuevas o en retroceso y formar las moléculas o en retroceso y formar las moléculas con que se inicio el mismo.con que se inicio el mismo.

La vida está organizada y auto La vida está organizada y auto mantenidamantenida. .

Los vivos están organizados en una escala en la que Los vivos están organizados en una escala en la que jerárquicamente, cada nivel descansa sobre el jerárquicamente, cada nivel descansa sobre el inferior, las moléculas que los constituyen se inferior, las moléculas que los constituyen se denominan Biomoléculas, se unen para formar denominan Biomoléculas, se unen para formar macromoléculas (polímeros, como los polisacáridos, macromoléculas (polímeros, como los polisacáridos, proteínas ácidos nucleicos), juntas forman las células, proteínas ácidos nucleicos), juntas forman las células, en los multicelulares se organizan en tejidos, órganos en los multicelulares se organizan en tejidos, órganos y sistemas. La organización y el funcionamiento y sistemas. La organización y el funcionamiento ordenado de los seres vivos requiere de energía y ordenado de los seres vivos requiere de energía y materia eliminar desechos. Proceso controlado por materia eliminar desechos. Proceso controlado por enzimas y hormonas, proceso denominado enzimas y hormonas, proceso denominado metabolismo. La capacidad para regular los procesos metabolismo. La capacidad para regular los procesos metabólicos, a pesar del ambiente interno y externo, metabólicos, a pesar del ambiente interno y externo, se denomina homeostasis.se denomina homeostasis.

La vida es celularLa vida es celular

Las células se diferencian en Las células se diferencian en estructura y función, todas están estructura y función, todas están rodeadas por una membrana, rodeadas por una membrana, participa en el intercambio entre el participa en el intercambio entre el interior y el exterior, y en la respuesta interior y el exterior, y en la respuesta al ambiente extracelular. Las células al ambiente extracelular. Las células se originan únicamente por división se originan únicamente por división celular de las ya existentes.celular de las ya existentes.

La vida se fundamenta en la La vida se fundamenta en la informacióninformación

Los seres vivos se pueden considerar Los seres vivos se pueden considerar como sistemas procesadores de como sistemas procesadores de información. La información biológica información. La información biológica esta en forma de mensajes codificados esta en forma de mensajes codificados y almacenados en secuencias lineales y almacenados en secuencias lineales de nucleótidos en el ADN, de nucleótidos en el ADN, denominados denominados genes, genes, información información transferida a el ARN que decodifica y transferida a el ARN que decodifica y realiza la síntesis de proteínas.realiza la síntesis de proteínas.

La vida seLa vida se adapta y evolucionaadapta y evoluciona

Todos los vivos tienen origen común, la Todos los vivos tienen origen común, la reproducción puede dar lugar a modificaciones reproducción puede dar lugar a modificaciones del DNA, inducidas por agresiones y errores al del DNA, inducidas por agresiones y errores al copian y dan lugar a mutaciones o cambios en la copian y dan lugar a mutaciones o cambios en la secuencia. La mayoría de las mutaciones son secuencia. La mayoría de las mutaciones son silenciosas: o se repara o quedan para ejercer su silenciosas: o se repara o quedan para ejercer su efecto sobre el funcionamiento del organismo. efecto sobre el funcionamiento del organismo. Algunas son nocivas y limitan el éxito Algunas son nocivas y limitan el éxito reproductor de los descendientes. En otras estas reproductor de los descendientes. En otras estas sirven para aumentar la capacidad del organismo sirven para aumentar la capacidad del organismo para sobrevivir, para adaptarse a circunstancias para sobrevivir, para adaptarse a circunstancias nuevas y para reproducirse. La principal fuerza nuevas y para reproducirse. La principal fuerza impulsora es la capacidad para explotar mejor impulsora es la capacidad para explotar mejor una fuente de energía.una fuente de energía.

EL MUNDO VIVO.EL MUNDO VIVO.

En el mundo viven desde varios En el mundo viven desde varios millones a decenas de millones de millones a decenas de millones de individuos. Estos están formados por individuos. Estos están formados por células procariotas, eucariotas, la células procariotas, eucariotas, la mayoría son procariotas (pro= ante, mayoría son procariotas (pro= ante, karyon= núcleo o meollo). Las karyon= núcleo o meollo). Las eucariotas (eu = verdadero), por un eucariotas (eu = verdadero), por un numero grande y de gran complejidad numero grande y de gran complejidad que poseen núcleo, estructura rodeada que poseen núcleo, estructura rodeada por una membrana que contiene e por una membrana que contiene e material genético.material genético.

DOMINIOS DE LA VIDA DOMINIOS DE LA VIDA SOBRE LA TIERRASOBRE LA TIERRA

ESQUEMA COMPARATIVO ESQUEMA COMPARATIVO ENTRE LAS CELULAS Y ENTRE LAS CELULAS Y

VIRUS.VIRUS.

QUE HACEN LAS BACTERIAS?QUE HACEN LAS BACTERIAS?

Algunas bacterias son responsables de enfermedades en Algunas bacterias son responsables de enfermedades en animales y plantas, pero también cumplen funciones animales y plantas, pero también cumplen funciones vitales para la tierra como reciclar nutrientes como: el C, vitales para la tierra como reciclar nutrientes como: el C, N, y el S, otras en procesos industriales como en la N, y el S, otras en procesos industriales como en la producción de alimentos como; yogur, queso, pan etc.producción de alimentos como; yogur, queso, pan etc.

En la producción de antibióticos, vitaminas y mediante En la producción de antibióticos, vitaminas y mediante ingeniería genética una gran cantidad de sustancias de ingeniería genética una gran cantidad de sustancias de interés medico como la insulina “humana, vacunas y en la interés medico como la insulina “humana, vacunas y en la investigación Bioquímica. investigación Bioquímica.

Las arqueobacterias tienen una característica destacada, Las arqueobacterias tienen una característica destacada, es la de ocupar y mejorar los hábitat (extremofilas) que es la de ocupar y mejorar los hábitat (extremofilas) que mediante las extremoenzimas, estas se utilizan en el mediante las extremoenzimas, estas se utilizan en el procesamiento de alimentos y detergentes, son útiles procesamiento de alimentos y detergentes, son útiles también en la Biorreparación es decir en la degradación de también en la Biorreparación es decir en la degradación de residuos contaminantes de petróleo y desechos tóxicos. residuos contaminantes de petróleo y desechos tóxicos.

EUCARIOTASEUCARIOTAS La presencia o ausencia del núcleo es la característica más La presencia o ausencia del núcleo es la característica más

importante, así como el carácter membranoso de las importante, así como el carácter membranoso de las eucariotas, existen diferencias importantes:eucariotas, existen diferencias importantes:

- Tamaño. Entre 10 y 30 mm, el volumen es muy superior, - Tamaño. Entre 10 y 30 mm, el volumen es muy superior, p/ej. un hepatocito tiene entre 6000 y 10, 000 mm3. El p/ej. un hepatocito tiene entre 6000 y 10, 000 mm3. El volumen de E. Coli es varios centenares de veces menor.volumen de E. Coli es varios centenares de veces menor.

- Complejidad, las eucariotas son muy complejas muestran - Complejidad, las eucariotas son muy complejas muestran organelos rodeados por una membrana, responden organelos rodeados por una membrana, responden rápidamente a los estímulos del medio.rápidamente a los estímulos del medio.

- Multicelularidad. Los protistas, unicelulares constituyen - Multicelularidad. Los protistas, unicelulares constituyen la mayor biomasa, todas las restantes son multicelulares, la mayor biomasa, todas las restantes son multicelulares, los multicelulares constituyen sistemas vivos muy los multicelulares constituyen sistemas vivos muy ordenados que juntos forman una entidad coherente.ordenados que juntos forman una entidad coherente.

EVOLUCIÓN DE LAS EUCARIOTAS EVOLUCIÓN DE LAS EUCARIOTAS

Diferenciación celular y expresión genética.Diferenciación celular y expresión genética. Las células eucarióticas están representadas por: Las células eucarióticas están representadas por:

seres unicelulares ( protista) o Protozooarios seres unicelulares ( protista) o Protozooarios Los multicelulares (metazoariosse agrupan en Los multicelulares (metazoariosse agrupan en

varios tejidos y órganos, frecuentemente varios tejidos y órganos, frecuentemente especializados que actúan como una unidad, con especializados que actúan como una unidad, con el mismo material genético.el mismo material genético.

La diferenciación celular no depende de la La diferenciación celular no depende de la perdida o adqusición de genes, sino de cambios en perdida o adqusición de genes, sino de cambios en la expresión genética.estos estimulados por la expresión genética.estos estimulados por factores ambientales o internos (hormonas y factores ambientales o internos (hormonas y neurotransmisores, entre otros)neurotransmisores, entre otros)

VIRUSVIRUS

Los virus no son seres vivos, actúan desorganizando Los virus no son seres vivos, actúan desorganizando los procesos dentro de los seres vivos, están los procesos dentro de los seres vivos, están formados por DNA o RNA, envuelto en una proteína formados por DNA o RNA, envuelto en una proteína o membrana. Son parásitos intracelulares, que o membrana. Son parásitos intracelulares, que pueden infectar a casi todas las clases de pueden infectar a casi todas las clases de organismos, sin embargo son específicos para cada organismos, sin embargo son específicos para cada tipo de organismo. Pueden ser agentes de tipo de organismo. Pueden ser agentes de modificaciones genéticas. en ocasiones al modificaciones genéticas. en ocasiones al replicarse , los viroides nuevos pueden incorporar replicarse , los viroides nuevos pueden incorporar material genético de la célula hospedadora, a material genético de la célula hospedadora, a continuación se transmite a una célula hospedadora continuación se transmite a una célula hospedadora nueva. En ciertas circunstancias se transfiere a una nueva. En ciertas circunstancias se transfiere a una especie diferente. especie diferente.

COMPOSICIÓN DEL UNIVERSO, TIERRA Y LOS VIVOS COMPOSICIÓN DEL UNIVERSO, TIERRA Y LOS VIVOS

GRUPOS FUNCIONALES DE LAS GRUPOS FUNCIONALES DE LAS BIOMOLECULASBIOMOLECULAS

PRINCIPALES CLASES DE PRINCIPALES CLASES DE

BIOMOLÉCULASBIOMOLÉCULAS

AMINOÁCIDOS Y AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNASPROTEÍNAS

Existen 20 AA estándar, algunos tienen funciones singulares Existen 20 AA estándar, algunos tienen funciones singulares como la glicina y el ácido glutámico actúan como como la glicina y el ácido glutámico actúan como neurotransmisores, (son moléculas señalizadoras liberadas neurotransmisores, (son moléculas señalizadoras liberadas por células nerviosas). Las proteínas contienen AA no por células nerviosas). Las proteínas contienen AA no estándar, la función y estructura de las proteínas se altera estándar, la función y estructura de las proteínas se altera por la conversión de determinados residuos de AA en por la conversión de determinados residuos de AA en derivados hidroxilados o de otro tipo. (Residuo = es una derivados hidroxilados o de otro tipo. (Residuo = es una Biomolécula pequeña que se ha incorporado a una Biomolécula pequeña que se ha incorporado a una macromolécula. Por Ej. En el colágeno un gran número de AA macromolécula. Por Ej. En el colágeno un gran número de AA está hidroxilados. Muchos AA naturales no son está hidroxilados. Muchos AA naturales no son -Aminoácidos -Aminoácidos como, la b alanina, precursor de ácido pantoténico, el ácido como, la b alanina, precursor de ácido pantoténico, el ácido - amino butírico, (GABA) un neurotransmisor en el cerebro. - amino butírico, (GABA) un neurotransmisor en el cerebro. Los AA se utilizan para la síntesis de polipéptidos, (longitud Los AA se utilizan para la síntesis de polipéptidos, (longitud inferior a 50 AA) a los de más de 50 AA suele denominarse inferior a 50 AA) a los de más de 50 AA suele denominarse proteínas, tienen gran variedad de funciones. La unión entre proteínas, tienen gran variedad de funciones. La unión entre AA se hace mediante enlace AA se hace mediante enlace peptídicopeptídico (el amino de uno y el (el amino de uno y el carboxilo del otro)carboxilo del otro)

FORMULAS DE ALGUNOS AMINOÁCIDOSFORMULAS DE ALGUNOS AMINOÁCIDOS

FORMULA DE UN TETRAPEPTIDOFORMULA DE UN TETRAPEPTIDO

COMO INTERACCIONAN LOS AA COMO INTERACCIONAN LOS AA EN LAS ESTRUCTURAS?EN LAS ESTRUCTURAS?

En una proteína existen en las cadenas laterales En una proteína existen en las cadenas laterales AA, hidrófobos, otras son hidrófilas lo que facilita AA, hidrófobos, otras son hidrófilas lo que facilita la estabilidad en estructuras en las que la estabilidad en estructuras en las que interaccionan con porciones hidrófilas o interaccionan con porciones hidrófilas o hidrófobas como en la membrana celular.hidrófobas como en la membrana celular.

El carácter parcial del doble enlace del enlace El carácter parcial del doble enlace del enlace peptídico da lugar a una disposición en el plano peptídico da lugar a una disposición en el plano de los átomos H-N-C= O una estabilidad de los átomos H-N-C= O una estabilidad suficiente en condiciones fisiológicas.suficiente en condiciones fisiológicas.

La estructura tridimensional final y, como La estructura tridimensional final y, como consecuencia, la función biológica, de los consecuencia, la función biológica, de los polipéptidos se debe, en gran medida, a las polipéptidos se debe, en gran medida, a las interacciones entre los grupos R.interacciones entre los grupos R.

PRINCIPALES TIPOS DE PRINCIPALES TIPOS DE FUERZA ENTRE FUERZA ENTRE

MOLECULASMOLECULAS

AZUCARES E HIDRATOS AZUCARES E HIDRATOS DE CARBONODE CARBONO

Los azucares son compuestos polihidroxilados, que Los azucares son compuestos polihidroxilados, que pueden contener en su estructura, un grupo pueden contener en su estructura, un grupo funcional aldehído o cetona. Se clasifican como funcional aldehído o cetona. Se clasifican como monosacáridos y polisacáridos, los monosacáridos, monosacáridos y polisacáridos, los monosacáridos, son de origen vegetal, se clasifican en función del son de origen vegetal, se clasifican en función del numero de átomos de carbono y de la clase grupo numero de átomos de carbono y de la clase grupo funcional que poseen, cuando es aldehído se le funcional que poseen, cuando es aldehído se le llaman aldosas, si es cetona se denomina cetosas.llaman aldosas, si es cetona se denomina cetosas.

Los polisacáridos según su origen, estructura y Los polisacáridos según su origen, estructura y función,función,

Origen: puede ser de origen vegetal o animal., los del Origen: puede ser de origen vegetal o animal., los del organismo como endogenos o exógenos.organismo como endogenos o exógenos.

Estructura. Lineal o cíclicaEstructura. Lineal o cíclica Función. Son de reserva de glucosa.Función. Son de reserva de glucosa.

FUNCIONES DE LOS FUNCIONES DE LOS GLUCIDOS.GLUCIDOS.

Fuente de energía (Glucosa)Fuente de energía (Glucosa) Transporte de energía (sacarosa) Transporte de energía (sacarosa) Estructura. (tejido conectivo)Estructura. (tejido conectivo) Protección. (quitina, piel, mucosas, uñas)Protección. (quitina, piel, mucosas, uñas) Función cibernética. (ADN, ARN)Función cibernética. (ADN, ARN) Recepción y transmisión de mensajes entre Recepción y transmisión de mensajes entre

células. células. Inmunológicas (alta especificidad Inmunológicas (alta especificidad

biológica). glucosa, mucosa galactosa en los biológica). glucosa, mucosa galactosa en los determinantes de grupo sanguíneo.determinantes de grupo sanguíneo.

ÁCIDOS GRASOS.ÁCIDOS GRASOS. Son ácidos monocarboxilicos generalmente de Son ácidos monocarboxilicos generalmente de

número par de carbonos, pero pueden ser de número par de carbonos, pero pueden ser de número impar. Hay de dos tipos: los saturados y número impar. Hay de dos tipos: los saturados y los insaturados que pueden contener una o los insaturados que pueden contener una o varias instauraciones, en condiciones varias instauraciones, en condiciones fisiológicas el grupo carboxilo esta ionizado. Son fisiológicas el grupo carboxilo esta ionizado. Son hidrófobos. (CH3-(CH2)-COOH) hidrófobos. (CH3-(CH2)-COOH)

Están en el organismo en forma libre en poca Están en el organismo en forma libre en poca cantidad, la mayoría se encuentra formando cantidad, la mayoría se encuentra formando estructuras de estructuras de moléculas lipidicasmoléculas lipidicas. Los lípidos . Los lípidos son un grupo de sustancias orgánicas muy son un grupo de sustancias orgánicas muy heterogénea con una única característica heterogénea con una única característica común, que es su insolubilidad en el agua pero común, que es su insolubilidad en el agua pero solubles en compuestos orgánicos apolares. solubles en compuestos orgánicos apolares.

PRINCIPALES ESTRUCTURAS DE PRINCIPALES ESTRUCTURAS DE LÍPIDOSLÍPIDOS

PROCESOS PROCESOS BIOQUIMICOSBIOQUIMICOS

Todas las características de los seres vivos, Todas las características de los seres vivos, organización compleja, su capacidad para crecer, organización compleja, su capacidad para crecer, y reproducirse, son el resultado de procesos y reproducirse, son el resultado de procesos bioquímicos, coordinados y finalistas. bioquímicos, coordinados y finalistas.

El metabolismo, es posible por el flujo de El metabolismo, es posible por el flujo de energía, nutrientes, y la catálisis enzimatica.energía, nutrientes, y la catálisis enzimatica.

Las funciones primarias del metabolismo son:Las funciones primarias del metabolismo son: adquisición y utilización de energía.adquisición y utilización de energía. Síntesis de moléculas para la estructura, y el Síntesis de moléculas para la estructura, y el

funcionamiento de la célula, funcionamiento de la célula, Crecimiento y desarrollo.Crecimiento y desarrollo. La eliminación de productos, de desecho.La eliminación de productos, de desecho.

REACCIÓNES QUÍMICASREACCIÓNES QUÍMICAS

Características.Características. El número de la clase de reacciones El número de la clase de reacciones

es pequeña.es pequeña. Tienen mecanismos sencillos. (Una Tienen mecanismos sencillos. (Una

enzima una reacción).enzima una reacción). Son pocas las reacciones de Son pocas las reacciones de

importancia central. (Producción de importancia central. (Producción de energía, Síntesis y degradación de energía, Síntesis y degradación de los componentes celulares)los componentes celulares)

REACCIONES MÁS REACCIONES MÁS COMÚNESCOMÚNES

Sustitución nucleófilica.Sustitución nucleófilica. Eliminación.Eliminación. Adición.Adición. Isomerización.Isomerización. Oxidación-reducciónOxidación-reducción

SUSTITUCIÓN SUSTITUCIÓN NUCLEÓFILICANUCLEÓFILICA

Sustitución nucleófilica.- Se Sustitución nucleófilica.- Se sustituye un átomo o grupo por sustituye un átomo o grupo por otro.otro.

A: +B-X AB + X: (gpo de salida)A: +B-X AB + X: (gpo de salida)

ELIMINACIÓNELIMINACIÓN

Se eliminan átomos de una molécula Se eliminan átomos de una molécula y se forma un doble enlace.y se forma un doble enlace.

H H H HH H H H

| | | || | | | H-C – C H H – C = C – H + A + H-C – C H H – C = C – H + A +

BB

| | | | A BA B

REACCIONES DE REACCIONES DE ADICIÓN. ADICIÓN.

Se combinan dos moléculas para Se combinan dos moléculas para formar un solo productoformar un solo producto

H H H H H H H H

| | | || | | | H – C = C – H + A___ B H - C – C - H H – C = C – H + A___ B H - C – C - H | || | A B A B

ISOMERIZACIÓN Y OXIDO ISOMERIZACIÓN Y OXIDO REDUCCIÓNREDUCCIÓN

Reacciones de isomerización.Reacciones de isomerización. Es el reordenamiento de los átomos o Es el reordenamiento de los átomos o

grupos funcionales de la Biomolécula... grupos funcionales de la Biomolécula... Dentro de las más comunes están el Dentro de las más comunes están el intercambio entre los monosacáridos intercambio entre los monosacáridos (aldosas y cetosas)(aldosas y cetosas)

Reacciones de oxido reducción.Reacciones de oxido reducción. Los electrones pasan de un donador Los electrones pasan de un donador

(agente reductor) a un receptor (agente (agente reductor) a un receptor (agente oxidante).oxidante).