Bioelementos y Biomoléculas

Bioelementos y Biomoléculas

• El estudio de las biomoléculas permite comprender su papel en la estructura y función de los seres vivos.
• Al finalizar esta sesión, se espera que el estudiante identifique las biomoléculas fundamentales en los seres vivos y sus funciones celulares.
• Los contenidos de la sesión incluyen: Bioelementos, Biomoléculas, Agua, Glúcidos, Lípidos, Proteínas y Ácidos nucleicos.
• Los grupos funcionales son combinaciones de átomos de C, H, O, N, P y S que confieren propiedades físico-químicas específicas a las moléculas orgánicas.
• La composición química del ser humano se distribuye aproximadamente de la siguiente manera: Agua (70%), Proteínas (16%), Lípidos (9%), Glúcios (4%) y los Minerales (1%).

Bioelementos

• Los bioelementos se clasifican en primarios, secundarios y oligoelementos.
• Los bioelementos primarios son C, H, O, N, P y S.
• Los bioelementos secundarios son Ca, Na, K, Mg y Cl.
• Los oligoelementos son I, Fe, Mn, Cu, Zn, F, B, Si, V, Co, Se, Mo y Sn.
• Los bioelementos primarios constituyen más del 97% de la materia viva.
• Los bioelementos secundarios forman alrededor del 2.5% de la materia viva.
• Los oligoelementos representan menos del 0.5% de la materia prima.

Bioelementos Secundarios y Oligoelementos

• El Sodio (Na) mantiene el equilibrio osmótico y es esencial para la transmisión del impulso nervioso.
• El Potasio (K) es importante en la transmisión del impulso nervioso y en la concentración muscular, regulando la apertura de los estomas en plantas.
• El Cloro (Cl) desempeña una función importante en el equilibrio hídrico de la célula.
• El Calcio participa en la composición de huesos y dientes, interviene en la concentración muscular, coagulación sanguínea y transmisión del impulso nervioso.
• El Magnesio (Mg) activa muchas enzimas y es componente de la clorofila.
• El Magnesio (Mn) es fundamental para la síntesis de clorofila y hemoglobina, e interviene en la fotosíntesis en plantas.
• El Iodo (I) es necesario para la síntesis de la tiroxina, hormona que interviene en el metabolismo.
• El Flúor (F) forma parte del esmalte dentario y de los huesos.
• El Cobalto (Co) forma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de hemoglobina.
• El Silicio (Si) proporciona resistencia al tejido conjuntivo y endurece tejidos vegetales como en las gramíneas.
• El Cromo (Cr) interviene junto a la insulina en la regulación de glucosa en sangre.
• El Zinc (Zn) actúa como catalizador en muchas reacciones del organismo.
• El Litio (Li) actúa sobre neurotransmisores y en la permeabilidad celular; en dosis adecuada, puede prevenir estados de depresiones.

Biomoléculas

• Las biomoléculas se clasifican en inorgánicas y orgánicas.
• Las biomoléculas inorgánicas están presentes en seres vivos y materia inerte.
• Las biomoléculas orgánicas están presentes solo en seres vivos.
• Las biomoléculas inorgánicas incluyen el agua, sales minerales, ácidos y bases, y CO2.
• Las biomoléculas orgánicas incluyen los carbohidratos (glúcidos), lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

Agua

• El agua presenta tensión superficial debido a la interacción de sus partículas en la superficie, lo que le permite actuar como una cama elástica.
• Las moléculas de la superficie del agua tienden a aglutinarse, mientras que las del interior están rodeadas por otras y sus fuerzas se compensan.
• El agua tiene funciones biológicas importantes como vehículo de transporte, medio de reacción y reactivo.
• El agua también actúa como regulador térmico, tiene función estructural y funciona como amortiguadora del roce entre órganos.

Glúcidos

• Los glúcidos se componen principalmente de C, H y O, y en algunos casos N y S.
• La unidad básica de los glúcidos es el monosacárido, que se une mediante enlaces glicosídicos.
• Las funciones principales de los glúcidos son energética (ejemplo, glucosa), reserva (ejemplo, almidón), estructural (ejemplo, celulosa) y defensa (ejemplo, glucolípidos).
• La glucosa ejemplo de glúcido con una función energética.
• El almidón ejemplo de glúcido con una función de reserva.
• La celulosa ejemplo de glúcido estructural
• Los glucolípidos ejemplo de glúcido con una función de defensa.

Estructura de los glúcidos

• El glucógeno, el almidón y la celulosa están compuestos de subunidades de glucosa, pero sus propiedades químicas y físicas difieren debido a las distintas formas en que están unidos los monómeros.
• Los disacáridos sacarosa y lactosa consisten en glucosa unida a fructosa(α(1→2) )y galactosa(β(1→4) )respectivamente.
• El glucógeno es la forma más ramificada, el almidón tiene una disposición helicoidal, y la celulosa no está ramificada y está muy extendida.
• El glucógeno y el almidón sirven como reservas de energía, mientras que la celulosa forma fibras duras para funciones estructurales.

Carbohidratos en la Dieta

• Los carbohidratos en la dieta se clasifican en monosacáridos (fructosa, glucosa, galactosa, manosa) en Frutas, disacáridos (sacarosa, lactosa)y los polisacáridos (almidón, celulosa) legumbres y cereales.
• En el cuerpo, tras su ingesta y metabolización, se transforman en glucosa.
• La glucosa puede ser utilizada para oxidación inmediata, almacenamiento como glucógeno hepático y muscular, o conversión en grasas si hay almacenamiento excesivo.

Enfermedades Asociadas al consumo de Glúcidos

• La diabetes se relaciona con la producción insuficiente de insulina, requiriendo inyecciones de insulina para bajar los niveles de azúcar en sangre.
• La intolerancia a la lactosa causa problemas de digestión de productos lácteos, lo que provoca la fermentación bacteriana y síntomas como gases, cólicos y diarreas.
• El sobrepeso y la obesidad ocurren cuando los carbohidratos en exceso se convierten en grasa, ya que solo una cantidad limitada puede almacenarse en el hígado y los músculos.
• Las caries dentales se forman cuando los azúcares y almidones se adhieren a los dientes, promoviendo la producción de ácido que daña el esmalte dental.

Lípidos

• Los lípidos están constituidos principalmente por C, H y O, y en menor grado, N, P, S. Son insolubles en agua, untuosos al tacto, menos densos que el agua y malos conductores del calor. Su unidad básica son los ácidos grasos, que se unen mediante enlaces éster.
• Funciones de los lípidos: Reserva, Protección, Energética, Estructural, Termorreguladora y Hormonal.
• Los ácidos grasos están formados por Carbono, Hidrógeno y Oxígeno, presentan un grupo carboxilo terminal. y generalmente un número par de átomos de carbono.
• Cadenas de los ácidos grasos: pueden ser saturadas (si no tienen dobles enlaces) o insaturadas (con uno o más dobles enlaces).

Características de las Grasas

• Grasas saturadas: conocidas como "grasas malas", sólidas a temperatura ambiente, abundantes en alimentos de origen animal y aumentan el colesterol y el riesgo de arteriosclerosis.
• Grasas insaturadas: conocidas como «grasas buenas», líquidas a temperatura ambiente, abundantes en alimentos de origen vegetal y reducen el colesterol y son antiinflamatorias.
• La estructura fundamental de los esteroides, como el colesterol, la testosterona y el estrógeno, contribuye a sus funciones biológicas distintas.
• Los fosfolípidos, como la fosfatidilcolina, tienen un extremo hidrofílico y otro hidrófobo, lo que les permite formar bicapas lipídicas.

Enfermedades Asociadas al Metabolismo de Lípidos

• Enfermedad de Gaucher: Acumulación de glucocerebrósidos en los tejidos,(bazo, hígado,cerébro,pulmones,médula ósea),
• Enfermedad de Fabry: Acumulación de glucolípidos. córneas opacas, sensación de quemazón en brazos y piernas.
• Enfermedad de Tay-Sachs: Acumulación de gangliósidos. Pérdida progresiva de la capacidad mental.

Proteínas

• Las proteínas están formadas por C, H, O, N, S y P, y constituidas por aminoácidos.
• Unidad básica: Aminoácido.
• Los aminoácidos se unen por medio de un enlace peptídico.
• Las funciones que desarrollan las proteínas son estructura, movimiento, reserva, enzimática, transporte, defensa hormonal y homeostática.
• Ciertas proteínas, debido a su carácter anfótero mantienen la homeostasis.
• La actina y la miosina forman las miofibrillas responsables de la contracción muscular.
• Los enzimas son el grupo más numeroso de proteínas, y catalizan reacciones metabólicas.

Estructura de los Aminoácidos

• Los aminoácidos están formados por un grupo amino (NH2), un átomo de carbono α, un grupo carboxilo (COOH), y un grupo R (cadena lateral).
• El enlace peptídico resulta de la condensación entre dos aminoácidos.
• Hay 20 aminoácidos, y están presentes en las proteínas, y codificados por el DNA.
• Está conformado por cadenas laterales, polares con y sin carga.

Codificación de los Aminoácidos

• Existen aminoácidos esenciales y no esenciales.
• Los aminoácidos esenciales no pueden ser sintetizados por el organismo y deben obtenerse de la dieta.
• Los aminoácidos no esenciales pueden ser sintetizados en el organismo a partir de otras sustancias.

Enfermedades Asociadas a Proteínas Defectuosas

• Enfermedad de Alzheimer: Depósitos anormales de dos proteínas (beta amiloide y tau) entre las células cerebrales
• Enfermedad de Parkinson: La proteína alfa sinucleína (regula el flujo de vesículas sinápticas) tiene un mal funcionamiento.

Ácidos Nucleicos

• Los ácidos nucleicos están constituidos por nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster, cumplen la función de portar, expresar la información genética, y formar moléculas energéticas.
• Los nucleótidos están formados por Ac. fosfórico, Base nitrogenada y un Azúcar (pentosa)
• Azúcar : Desoxirribosa y Ribosa.
• Bases Nitrogenadas:
  • Pirimidinas: Timina, Uracilo y Citosina.
  • Púricas: Adenina y Guanina.