Química biológica - UNL

1 Universidad Nacional del LitoralSecretar a Acad micaDirecci n de Articulaci n, Ingreso y Permanencia A o 2018Qu mica biol gicaISBN en tr mitePrograma de Ingreso UNL / Curso de Articulaci n Disciplinar: F sico-Qu Biomol culasLa bioqu mica es la ciencia encargada del estudio de la vida a nivel molecular, es por ello que para estudiarla es necesario presentar los principales conceptos que la configuran y explicar las relaciones que se establecen entre ellos. Los conceptos m s relevantes, los podemos llamar los elementos de la bioqu mica: Biomol culas Transporte Liberaci n de energ a Bios ntesis Informaci nSe llaman biomol culas a todas las mol culas que intervienen en la estructura y funcionamiento del organismo vivo, lo mismo sean grandes mol culas polim ricas (macromol culas) como los polisac ridos, los l pidos, las prote nas y los cidos nucleicos o sus mon meros: monosac ridos, cidos grasos, amino cidos y nucle -tidos, as como sus intermediarios metab licos.

2 Esto significa centenares de mol -culas distintas: pero, desde un punto de vista pr ctico las biomol culas, se agrupan en siete categor as que al mismo tiempo son los componentes importantes de la dieta: carbohidratos, prote nas, l pidos, agua, iones (minerales: que entran a formar parte de la dieta y de la materia viva ingresan a los organismos como sales y en cuanto stas se disuelven en los l quidos del organismo, los minerales se ionizan y pueden ser considerados como iones.), vitaminas y cidos composici n qu mica del organismo humano no difiere en forma significativa de la que se hallar a en el resto de los mam feros y en nuestro caso, el componente m s abundante es el agua (70%), seguida por las prote nas (15%), las grasas (11%), Los pa ses ricos lo son porque dedican dinero al desarrollo cient fico tecnol gico, y los pa ses pobres lo siguen siendo porque no lo hacen.

3 La ciencia no es cara, cara es la HoussayUnidad 9. Biomol culas: carbohidratos, prote nas, l pidos y cidos nucleicos Leandra Micocci2 Programa de Ingreso UNL / Curso de Articulaci n Disciplinar: F sico-Qu micaF sico-qu mica biol gica / Unidad 9. Biomol culas: carbohidratos, prote nas, l pidos y cidos nucleicoslos minerales (3%) y los carbohidratos (1%). es decir que los organismos superiores est n formados por casi dos terceras partes de su peso en agua, cerca de una tercera parte de materia org nica y tan s lo una peque a parte de La estructura de las biomol culasSin tener que entrar en el detalle qu mico de la estructura de los mon meros: mono-sac ridos, cidos grasos, amino cidos y nucle tidos - que se ver m s adelante- conviene tener una idea inicial de c mo son las grandes mol culas de los organismos vivos, los carbohidratos, los l pidos, las prote nas y los cidos nucleicos.

4 Cada una de estas macromol culas se encuentra formada por el encadenamiento de los mon -meros, unidos entre s mediante enlaces caracter sticos, es decir: los carbohidratos se forman por las mol culas de monosac rido generalmente la glucosa unidas entre s por medio de los enlaces glucos dico alfa 1-4 y alfa 1-6; mientras que los l pidos hacen uso del enlace hidrof bico para formar los grandes conglomerados moleculares que los su vez, las prote nas se forman por una agregaci n lineal de amino cidos, unidos entre s por los enlaces pept dico y los cidos nucleicos est n constituidos por cadenas lineales de nucle tidos enlazados mediante uniones fosfodi ster. La cantidad de informaci n requerida para la s ntesis de cada una de esas mol -culas, es diferente pues los carbohidratos y los l pidos necesitan relativamente poca informaci n, ya que no se necesita especificar cu l mon mero sigue de cu l otro.

5 Por otra parte, para la s ntesis de prote nas y los cidos nucleicos es indispensable una infor-maci n detallada en cuanto a la secuencia de los mon meros que las forman y es por ello que a las dos ltimas se las distingue con el nombre de "mol culas informativas" y en el caso de los cidos nucleicos, la lectura de la secuencia de los nucle tidos es la base fundamental para la codificaci n de la informaci n gen tica en los seres polisac ridos, las prote nas y los cidos nucleicos, est n formados por enlaces hidrolizables, es decir, que se pueden romper por la entrada de la mol cula de agua liberando as los mon meros que las forman. Es as que de las mol culas de gluc -geno se obtiene como producto de hidr lisis a la glucosa; las prote nas se hidrolizan hasta liberar los 20 diferentes amino cidos que las forman y de los cidos nucleicos se obtienen los cuatro nucle tidos que los constituyen y que para el DNA son los nucle tidos de adenina, guanina, timina y puntos mencionados m s arriba en relaci n a transporte, liberaci n de energ a, bios ntesis e informaci n, se relacionan con:1.

6 Intercambio de materia. En todos los seres vivos existe un equilibrio entre la cantidad de materia que ingresa y la que sale del organismo. 2. Intercambio de energ a. Para el caso del organismo humano, en un adulto sano normal existe un balance de la energ a de suerte que la energ a de cualquier forma que ingresa al organismo tiene que ser igual a la que sale de Ingreso UNL / Curso de Articulaci n Disciplinar: F sico-Qu mica3F sico-qu mica biol gica / Unidad 9. Biomol culas: carbohidratos, prote nas, l pidos y cidos de la informaci n. En los organismos la informaci n tomada delambiente es procesada en el organismo y vertida de nuevo hacia el ambientemanteni ndose as el balance de la informaci cinco conceptos fundamentales llamados los elementos de la bioqu mica se generan cuando las biomol culas ingresan al organismo y son tomadas por los sistemas de transporte que las conducen hacia la liberaci n de energ a qu mica la cual requieren los organismos para realizar sus funciones y hacia la bios ntesis de las nuevas mol culas, entre ellas, las portadoras de la informaci n bioqu mica.

7 Las prote nas y los cidos Los bioelementosLos 10 elementos m s abundantes en el organismo humano, en porciento del peso corporal y que com nmente entran y formar parte de la dieta y de la materia viva ingresan a los organismos como sales y en cuanto stas se disuelven en los l quidos del organismo, los minerales se ionizan y pueden ser considerados como iones o macroelementos son: (O, C, H, N, Ca, P, K, S, Cl y Na) geno62 %, 19 %, geno 11 %, geno 3 %, %, sforo %, %, %, % %. Los 10 bioelementos restantes, llamados microelementos representan s lo el % del peso corporal y son: (Co, Cu, Cr, Fe, F, I, Mg, Mn, Mo, Zn) m s otros bioelementos que se encuentran generales de los bioelementos Los bioelementos carbono, hidr geno, ox geno y nitr geno, que en conjunto aportan el 95 % del peso del organismo humano, cumplen sus funciones principales formando parte de la mayor a de las biomol culas org nicas, es decir las prote nas, carbohi-dratos, l pidos y cidos nucleicos; as como de sus mon meros, los amino cidos, monosac ridos, cidos grasos y nucle tidos y de sus intermediarios metab de los macroelementos desempe an funciones por s mismos, como el ox geno que interviene en las oxidaciones.

8 El calcio y el f sforo en la estructura de 4 Programa de Ingreso UNL / Curso de Articulaci n Disciplinar: F sico-Qu micaF sico-qu mica biol gica / Unidad 9. Biomol culas: carbohidratos, prote nas, l pidos y cidos nucleicoslos huesos; el sodio, potasio, cloro, calcio, f sforo y magnesio como componentes i nicos de los l quidos org nicos, en los que contribuyen al equilibrio el ctrico, a la presi n osm tica y al equilibrio cido-base; el azufre forma parte de dos amino cidos y el f sforo tiene un rol muy importante en los nucle tidos como el ATP y en los cidos nucleicos, que contienen el c digo gen tico de todos los seres 10 bioelementos restantes, llamados tambi n los microelementos, que aportan en conjunto cerca del % del peso corporal, se encuentran en proporciones muy peque as y muchos de ellos, como el manganeso, zinc, cobre, cobalto y fierro, funcionan unidos a las prote nas o como activadores i nicos en el sitio activo de las enzimas.

9 Algunos de estos bioelementos menores, cumplen funciones especiales como por ejemplo: el fierro formando parte de la hemoglobina y los Las prote nasLas prote nas son sustancias complejas (macromol culas) formadas necesariamente por los elementos: C, H, O, N, S y en algunos casos f sforo. Son de alto peso molecular, forman dispersiones coloidales y est n compuestas por alfa-amino cidos en enlace pept dico, en un n mero que var a entre 50 hasta m s de 1000 amino cidos, arreglados en secuencia lineal que se arrollan despu s para constituir cuatro niveles cidosSon las unidades b sicas de todas las prote nas, sustancias en las que el grupo amino est situado en el tomo de carbono inmediatamente adyacente al grupo cido carbox lico. As siempre hay al menos un tomo de carbono entre el grupo amino y el grupo carbox lico. La f rmula general de los amino cidos se representa como sigue:H O | ||H2N C C OH | RLos amino cidos difieren entre s por la naturaleza de sus grupos R, conformando as una lista de 22 amino cidos que se combinan para formar a todas las prote nas presentes en los seres vivos.

10 Nuestro cuerpo utiliza solo 20 y puede sintetizar 10 de estos, a partir de hidratos de carbono y l pidos, para satisfacer las necesidades de nuestro organismo, por lo que los diez restantes es necesario ingerirlos y por ello reciben el nombre de amino cidos esenciales constituy ndose en componentes indispensables de la dieta diaria de un ser de Ingreso UNL / Curso de Articulaci n Disciplinar: F sico-Qu mica5F sico-qu mica biol gica / Unidad 9. Biomol culas: carbohidratos, prote nas, l pidos y cidos nucleicosEl tomo de carbono, en el que est n unidos los grupos amonio como carboxilato, tiene cuatro grupos diferentes unidos a l, por lo tanto los amino cidos son quirales (una mol cula cuya imagen en el espejo no se le puede superponer se describe como quiral).Los amino cidos se enlazan unos con otros para formar prote nas atr s vez de un enlace pept dico, que se obtienen de la reacci n de condensaci n entre el grupo carboxilo de un amino cido y el grupo amino de otro (figura superior).