Biopolímeros

Polímeros biológicos de importancia.-

Los biopolímeros de mayor importancia son:

Carbohidratos.-

 Se les suele llamar Hidratos de Carbono o glúcidos, se encuentran formados por Hidrogeno, oxigeno y carbono. En inicios se pensaba que los carbohidratos eran carbonos hidratados (C (H₂O)), ya que la relación mínima entre cada átomo que lo forma es 1:2:1 (C: H: O) y por esto se les denomino hidratos de carbono, pero la idea de que los carbohidratos fueran carbonos hidratados se abandono pero a pesar de eso se les siguió llamando Hidratos de carbono.

·       La glucosa fue el primer carbohidrato que se obtuvo de manera pura, su fórmula es: C₆ H₁₂ O₆

Según el número de monómeros que forman a los carbohidratos estos se clasifican en:

Monosacáridos: Los cuales poseen una sola unidad monoméricas, estos son la unidad elemental de los carbohidratos, químicamente todos los monosacáridos poseen en su estructura un grupo hidroxilo (-OH) y un grupo carbonilo (-C=O), este se puede presentar como un aldehído (-CHO), el que da paso a una aldosa, o como una cetona (-CO-) la cual da paso a una cetosa.

Su estructura se representa por medio de cadenas abiertas o cerradas, las abiertas son aquellas que se forman por la reacción de un grupo carbonilo y un grupo hidroxilo.

Según el número de carbono que posean en su cadena los monosacáridos se van a clasificar en:

*Triosas: formadas por tres carbonos.

*Tetrosas: formadas por cuatro carbonos.

*Hexosas: formadas por seis carbonos.

Disacáridos: Se forman por la unión de dos monosacáridos los cuales se unen a través de un enlace Glucosídico, el cual une al hidroxilo de un monosacárido con el hidroxilo del otro por medio de un átomo de oxigeno que les sirve como puente entre las dos unidades monoméricas.

Polisacáridos: Estos se forman cuando se unen más de diez monosacáridos, los cuales pueden llegar a poseer 90.000 unidades monoméricas El almidón y la celulosa son los polisacáridos más abundantes en el medio ambiente y son polímeros de glucosa.

Almidón: polisacárido producido por los vegetales a partir del CO₂ y el H₂O que obtienen del aire y la tierra respectivamente por medio de la fotosíntesis, sus monómeros son la amilopectina y la amilosa.

Celulosa: Se encuentra presente en todos los vegetales, está formada por unidades de β-glucosa. Las moléculas de celulosa interactúan por medio de enlaces puente H, es así como logran originar una gran estructura la cual le otorga rigidez y resistencia a los vegetales.

*Utilizado en la fabricación de papel.

Ácidos Nucleicos.-

Son polímeros formados por unidades estructurales denominadas nucleótidos. Los ácidos Nucleicos se encuentran en el núcleo y citoplasma de la célula. Existen dos tipos; el ácido desoxirribonucleico o ADN, el cual se encarga de almacenar la información genética y el ácido ribonucleico o ARN, que tiene por función transportar la información genética que le entrega el ADN.

Están formados por tres componentes:

a)    Pentosa: Azúcar monosacárida formada por cinco átomos de carbono, en el ADN es la desoxirribosa y en el ARN es la ribosa.

b)    Grupo fosfato: El cual proviene del acido fosfórico que es una molécula inorgánica formada por H₃PO₄, cuando este pierde sus hidrógenos tiene la capacidad para unirse a otros átomos, en este caso lo hace al grupo fosfato el cual se encuentra en el ADN y el ARN unidos a la pentosa.

c)     Bases nitrogenadas: poseen una estructura cíclica, como el ciclo que forman posee más de un átono se les llama bases heterocíclicas. Estas son: Timina, Citosina, Guanina, Adenina y Uracilio.

Los ácidos Nucleicos poseen una hélice formada por fosfato-pentosa y a esta se les unen las bases nitrogenadas.

Diferencia entre el ADN y el ARN

ADN	ARN
Formado por una doble hélice.	Formado por una sola hélice.
Azúcar: Desoxirribosa.	Azúcar: Ribosa.
Bases nitrogenadas: T, G, A y C.	Bases nitrogenadas: G, A, C y U.
Ubicación: Núcleo.	Ubicación: Citoplasma.

Estructura de los Ácidos Nucleicos.-

Los ácidos Nucleicos tienen tres estructuras distintas o niveles de organización:

-   Estructura primaria: Se encuentra en el ARN, es una secuencia de nucleótidos la cual presenta una sola hebra o cadena, mostrándose como un filamento extendido simple o un filamento doblado sobre sí mismo.

-         Estructura secundaria: Se encuentra en el ADN, es una secuencia que presenta dos hebras de polinucleótidos, las cuales van en sentido contrario con sus respectivas bases nitrogenadas enfrentadas y unidas por medio del enlace Puente H.

-         Estructura terciaria: Está presente en los distintos niveles de empaquetamiento que posee el ADN para formar cromosomas. El ADN se asocia con las Histonas, las cuales son proteínas que ayudan a lograr una mejor compactación de los cromosomas y así poder mantenerlos en el núcleo. El ARN también posee una estructura terciaria, la cual se ve en la forma en la cual se disponen y unen sus distintas hebras.

Proteínas.-

Son responsables de la formación y reparación de los tejidos, y de este modo intervienen en el desarrollo corporal e intelectual de los seres vivos. Poseen un elevado peso molecular y están formadas principalmente por C, H, O, N, aunque también pueden tener S y P y en menor proporción, su unidad estructural son los aminoácidos, los cuales forman una especie de “edificios proteicos”  los cuales se construyen y destruyen con mucha facilidad dentro de las células, esto se debe a que la materia viva tiene una gran capacidad de crecimiento, reparación y regulación. Son la base de la estructura de ADN y sistemas de reconocimiento de organismos extraños en el sistema  inmunológico.

Algunas de las proteínas que se encuentran en nuestro cuerpo son:

A)   Histonas, Colágeno, elastina, queratina-> función Estructural.

B)    Insulina y Glucagón-> función hormonal.

C)    Ciclina-> función reguladora.

D)   Trombina-> función defensiva.

E) Hemoglobina, hemocianina, mioglobina y lipoproteínas-> función de transporte.

F)    Actina y miosina-> función contráctil (Músculos).

G)   Ovoalbúmina y lactoalbumina-> función de reserva.

Aminoácidos: 

Unidad estructural de la proteína, existen alrededor de 20 distintos, los cuales pueden combinarse en cualquier orden y repetirse de cualquier manera. Poseen un grupo carboxilo (-COOH) y un grupo amino (-NH₂). De estos aminoácidos existen ocho que son esenciales, estos son los que deben ser incorporados diariamente a nuestro organismo por medio de la alimentación y son los que más se necesitan cuando el organismo está enfermo.

Aminoácidos esenciales:

a)    Isoleucina: Función: Junto con la L-Leucina y la Hormona del Crecimiento intervienen en la formación y reparación del tejido muscular.

b)    Leucina: Función: Junto con la L-Isoleucina y la Hormona del Crecimiento (HGH) interviene con la formación y reparación del tejido muscular.

c)     Lisina: Función: Es uno de los más importantes aminoácidos porque, en asociación con varios aminoácidos más, interviene en diversas funciones, incluyendo el crecimiento, reparación de tejidos, anticuerpos del sistema inmunológico y síntesis de hormonas.

d)     Metionina: Función: Colabora en la síntesis de proteínas y constituye el principal limitante en las proteínas de la dieta. El aminoácido limitante determina el porcentaje de alimento que va a utilizarse a nivel celular.

e)    Fenilalanina: Función: Interviene en la producción del Colágeno, fundamentalmente en la estructura de la piel y el tejido conectivo, y también en la formación de diversas neurohormonas.

f)      Triptófano: Función: Está implicado en el crecimiento y en la producción hormonal, especialmente en la función de las glándulas de secreción adrenal. También interviene en la síntesis de la serotonina, neurohormona involucrada en la relajación y el sueño.

g)    Treonina: Función: Junto con la con la Metionina y el ácido Aspártico ayuda al hígado en sus funciones generales de desintoxicación. 

h)    Valina: Función: Estimula el crecimiento y reparación de los tejidos, el mantenimiento de diversos sistemas y balance de nitrógeno.

Rol del enlace peptídico:

Los péptidos están formados por la unión de aminoácidos mediante enlace peptídico, el cual es un enlace covalente que se establece entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del siguiente, y libera una molécula de agua.

Para formar los péptidos los aminoácidos se enlazan entre si y forman cadenas de longitud y secuencia variable.

Para nombrar las cadenas se utilizan:

*Oligopeptidos: numero de aminoácidos es menor a diez.

*Dipéptido: presenta 2 aminoácidos.

*Tripeptidos: presenta 3 aminoácidos.

*Tetrapeptidos: presenta 4 aminoácidos. 

*Polipeptidos: número de aminoácidos es mayor a diez.

Estructuras de las proteínas.

Estructura primaria: nos muestra la secuencia de aminoácidos de la proteína, nos dice que aminoácidos componen la cadena polipeptidica y el orden en la cual se encuentran.

Estructura secundaria: nos muestra la disposición de aminoácidos en el espacio. Los aminoácidos, a medida que van siendo enlazados durante la síntesis de proteínas y gracias a la capacidad de sus enlaces, adquieren una disposición espacial estable.

Estructura terciaria: nos muestra la disposición de la estructura secundaria de un polipeptidico al plegarse.

Estructura cuaternaria: nos informa la unión mediante enlaces débiles de varias cadenas polipeptidicas con estructura terciaria para formar un complejo proteico.

Proteínas funcionales.

Las proteínas funcionales también conocidas como enzimas las cuales se caracterizan por la “especificidad de acción”  esto quiere decir que cada enzima realiza una acción determinada ya que solo reconocen a una sola molécula o un conjunto de estas en cuanto a estructura, esto se debe a que la conformación de proteínas es flexible y cuando interactúa con la primera molécula inicia pequeñas alteraciones en su conformación y así facilita el máximo nivel de interacción con otras moléculas parecidas en estructura.

Además son altamente específicas y se encuentran formadas por aminoácidos estructurales, el cual forma el armazón de la enzima. También aceleran la velocidad de las reacciones químicas que se producen en el organismo y también mantienen su actividad biológica.

Estas reacciones transfieren grupos de átomos de una molécula a otra, por medio del rompimiento de enlaces en una y formar así los nuevos enlaces y reordenar las moléculas en nuevas conformaciones.