Bioelementos y Biomoléculas

Bioelementos y Biomoléculas

• El estudio de las biomoléculas ayuda a entender su rol en la estructura y función de los seres vivos.
• Al finalizar esta sesión, se podrán identificar las biomoléculas fundamentales que componen los seres vivos, y sus funciones a nivel celular.
• Los contenidos de la sesión abarcan: bioelementos, biomoléculas, agua, glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

Bioelementos

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

Funciones de los Bioelementos Secundarios

• Sodio: Mantiene el equilibrio osmótico de la célula y es esencial para la transmisión del impulso nervioso.
• Potasio: Es importante en la transmisión del impulso nervioso y en la concentración muscular; regula la apertura de los estomas en las plantas.
• Cloro: El ion cloruro tiene una función importante en el equilibrio hídrico celular.
• Calcio: Participa en la composición de huesos y dientes; interviene en la concentración muscular, coagulación sanguínea y transmisión del impulso nervioso.
• Magnesio: Activa muchas enzimas y es componente de la clorofila.

Oligoelementos y sus Funciones

• Manganeso: Es fundamental para la síntesis de clorofila y la hemoglobina; interviene en la fotosíntesis.
• Iodo: Es necesario para la síntesis de la tiroxina, una hormona que interviene en el metabolismo.
• Flúor: Forma parte del esmalte dentario y de los huesos.
• Cobalto: Forma parte de la vitamina B12 y es necesario para la síntesis de hemoglobina.
• Silicio: Proporciona resistencia al tejido conjuntivo y endurece tejidos vegetales (gramíneas).
• Cromo: Interviene junto a la insulina en la regulación de la glucosa en la sangre.
• Zinc: Actúa como catalizador en muchas reacciones del organismo.
• Litio: Actúa sobre neurotransmisores y en la permeabilidad celular; en dosis adecuada, puede prevenir estados de depresiones.

Biomoléculas

• Las biomoléculas se clasifican en orgánicas e inorgánicas.
• Las biomoléculas inorgánicas están presentes en seres vivos y materia inerte (agua, sales minerales, ácidos, bases, CO2).
• Las biomoléculas orgánicas están presentes solo en seres vivos y tienen enlaces C-H (carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos).

El agua

• El agua tiene la capacidad de tensión superficial debido a la interacción de las partículas en su superficie.
• La tensión superficial permite que la superficie del agua actúe como una cama elástica, soportando el peso de insectos pequeños.
• Las moléculas de la superficie tienden a aglutinarse, mientras que las del interior están rodeadas por otras y las fuerzas se compensan.
• El agua actúa como vehículo de transporte, participa como medio de reacción y reactivo en procesos biológicos.
• El agua ayuda a la regulación térmica y es un componente estructural; también actúa como amortiguador del roce entre órganos.

Glúcidos

• Los glúcidos están constituidos por C, H y O (en algunos casos también N y S).
• La unidad básica de los glúcidos son los monosacáridos, que se unen mediante enlaces glicosídicos.
• Los glúcidos tienen funciones energéticas (glucosa), de reserva (almidón), estructural (celulosa) y de defensa (glucolípidos).
• Los carbohidratos en la dieta se presentan como monosacáridos, disacáridos y polisacáridos.
• Monosacáridos (fructosa, glucosa, galactosa, manosa) se encuentran en frutas.
• Disacáridos (sacarosa, lactosa) se encuentran en azúcar y leche.
• Polisacáridos (almidón, celulosa) se encuentran en legumbres y cereales.

Enfermedades Asociadas al Consumo de Carbohidratos

• Diabetes: producción insuficiente de insulina.
• Intolerancia a la lactosa: problemas de digestión de productos lácteos.
• Sobrepeso y obesidad: el exceso de carbohidratos se convierte en grasa.
• Caries: los azúcares y almidones se adhieren a los dientes, provocando la producción de ácido que ataca el esmalte.

Lípidos

• Los lípidos están constituidos por C, H y O, con menor grado de N, P, S.
• Son insolubles en agua, untuosos al tacto, menos densos que el agua y malos conductores del calor.
• La unidad básica de los lípidos son los ácidos grasos, unidos por enlace éster.
• Los lípidos tienen funciones de reserva, protección, energética, estructural, termorreguladora y hormonal.
• Los ácidos grasos pueden ser saturados (sin dobles enlaces) o insaturados (con uno o más dobles enlaces).

Características de Grasas Saturadas e Insaturadas

• Grasas saturadas: Conocidas como grasas malas, sólidas a temperatura ambiente, principalmente en alimentos de origen animal, aumentan el colesterol y el riesgo de arteriosclerosis.
• Grasas insaturadas: Conocidas como grasas buenas, líquidas a temperatura ambiente, abundantes en alimentos de origen vegetal, reducen el colesterol y son antiinflamatorias.

Enfermedades Asociadas al Metabolismo de Lípidos

• Enfermedad de Gaucher: Acumulación de glucocerebrósidos en los tejidos.
• Enfermedad de Fabry: Acumulación de glucolípidos.
• Enfermedad de Tay-Sachs: Acumulación de gangliósidos.

Proteínas

• Están formadas por por C, H, O, N, S y P.
• La unidad básica son los aminoácidos, unidos por enlaces peptídicos.
• Las proteínas tienen funciones estructural, de movimiento, de reserva, enzimática, de transporte, de defensa, hormonal y homeostática.
• Las proteínas se forman por aminoácidos unidos, y existen aminoácidos esenciales y no esenciales.
• Los aminoácidos se unen para formar enlaces peptídicos.

Clasificación de Aminoácidos

• Existen aminoácidos polares con carga, polares sin carga y no polares.
• Cadenas laterales con propiedades únicas también existen (ej. glicina, cisteína, prolina).

Funciones de las Proteínas

• Funciones a nivel celular: glucoproteínas (membranas celulares), histonas (cromosomas), tubulina y actina (citoesqueleto, cilios y flagelos).
• Funciones a nivel orgánico: colágeno (tendones, huesos, cartílagos), elastina (paredes de órganos), queratina (estructuras epidérmicas).
• Otras funciones: Ovoalbúmina (huevo), caseína (leche).
• Ciertas proteínas actúan como amortiguadores.
• Permeasas y bombas transportan moléculas a través de membranas.
• Citocromos transportan electrones, hemoglobina y hemocianina transportan oxígeno.
• Mioglobina transporta oxígeno en el músculo, lipoproteínas transportan lípidos insolubles.
• Seroalbúminas transportan ácidos grasos, inmunoglobulinas (anticuerpos) defienden contra sustancias extrañas.
• Otras proteínas como trombina y fibrinógeno intervienen en la coagulación, mucinas tienen funciones bactericidas.
• Hormonas como la insulina y el glucagón regulan el metabolismo de la glucosa; la somatropina estimula el crecimiento.
• Actina y miosina forman miofibrillas para la contracción muscular, y la dineína es responsable del movimiento de cilios y flagelos.
• Las enzimas catalizan reacciones bioquímicas.

Enfermedades Asociadas a Proteínas Defectuosas

• Enfermedad de Alzheimer: Depósitos anormales de proteínas (beta amiloide y tau).
• Enfermedad de Parkinson: Pérdida progresiva de neuronas que producen dopamina debido a mal funcionamiento de la proteína alfa sinucleína.

Ácidos Nucleicos

• Los ácidos nucleicos están formados por nucleótidos, unidos por enlaces fosfodiéster.
• Un nucleótido está formado por un grupo fosfórico, una base nitrogenada y un azúcar (pentosa).
• El azúcar puede ser desoxirribosa o ribosa.
• Las bases nitrogenadas pueden ser pirimidínicas (timina, uracilo, citosina) o púricas (adenina, guanina).
• Los ácidos nucleicos portan y expresan la información genética, y forman moléculas energéticas.