Informe Biomoléculas Orgánicas PDF

UNIVERSIDAD ESTATAL PENINSULA DE SANTA ELENA FACULTAD DE CIENCIAS SOCIALES Y DE LA SALUD CARRERA DE ENFERMERÍA ASIGNATURA: BIOQUÍMICA DOCENTE: QF, Joao Rodríguez Lindao, MSc. CURSO 1/1 - GRUPO #...

UNIVERSIDAD ESTATAL PENINSULA DE SANTA ELENA FACULTAD DE CIENCIAS SOCIALES Y DE LA SALUD CARRERA DE ENFERMERÍA ASIGNATURA: BIOQUÍMICA DOCENTE: QF, Joao Rodríguez Lindao, MSc. CURSO 1/1 - GRUPO #4 INTEGRANTES: Karla Nathaly Romero Zambrano Yagual Cambisaca Mayra Alejandra Chávez Plúa Daniela Stefania Monica Magali Borbor Roca Eleidy Kristhel Heredia Mera Romina Michelle Merejildo Panchana María Gabriela Angel Pozo Antonella Briggitte Tomalá Liriano TEMA DE INVESTIGACIÓN: BIOMOLÉCULAS ORGÁNICA  ❖ ¿QUÉ SON? Las biomoléculas orgánicas son fundamentales para la vida y juegan un papel esencial en el funcionamiento de todos los organismos vivos, están basadas en la química del carbono. Estas biomoléculas son producto de las reacciones químicas del cuerpo o del metabolismo de los seres vivos. Cualquier proteína, aminoácido, lípido, carbohidrato, ácido nucleico o vitamina es un buen ejemplo de este tipo de biomoléculas. Podríamos considerar las biomoléculas orgánicas como derivadas de hidrocarburos que contienen átomos o grupos de átomos que sustituyen a algunos de los hidrógenos, unidos a los carbonos. A estos sustituyentes los llamaremos genéricamente grupos funcionales y sabemos que otorgan a las moléculas que los poseen nuevas propiedades y entre ellas una mayor reactividad o facilidad para unirse a otras moléculas. Las biomoléculas orgánicas no sólo forman la base estructural y funcional de los organismos vivos, sino que también son el resultado de complejas reacciones químicas y procesos metabólicos. Su diversidad y especificidad permiten la existencia de una amplia gama de funciones biológicas que sustentan la vida. Comprender su química y estructura es esencial para avanzar en campos como la biología molecular, la medicina y la biotecnología, donde la manipulación y el estudio de estas moléculas pueden ofrecer soluciones para problemas de salud y avances en la investigación científica. ❖ IMPORTANCIA DE LAS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS EN LOS SERES VIVOS Las biomoléculas son indispensables para el nacimiento, desarrollo y funcionamiento de todas las células que conforman a los organismos vivos. Cumplen funciones vitales de sostén, de regulación de procesos y de transporte de sustancias en cada una de las células que forman los tejidos, órganos y sistemas de órganos. La falta de determinada molécula en algún organismo vivo puede provocar deficiencias y desequilibrios en su funcionamiento, provocando su deterioro o la muerte. Bioelementos y biomoléculas. Se denomina bioelementos a los elementos químicos a partir de los cuales se componen las biomoléculas, por tanto, son los elementos presentes en los seres vivos. Bioelementos primarios. Componen el 99 % de la materia viva de todos los seres vivos conocidos. Son: carbono (C), oxígeno (O), hidrógeno (H), nitrógeno (N), azufre (S) y fósforo (P). Bioelementos secundarios. Son aquellos que, si bien son indispensables para la vida y para el correcto desempeño del cuerpo, se requieren en cantidades moderadas y con fines específicos. Son: sodio (Na), calcio (Ca), magnesio (Mg), potasio (K), cloro (Cl) y flúor (F). Además, existen los oligoelementos que son necesarios para la vida, pero en cantidades muy bajas (0,1 % de los bioelementos del cuerpo). Algunos ejemplos son: hierro (Fe), yodo (I), cromo (Cr), cobre (Cu), Zinc (Zn) y Boro (B). Las biomoléculas como los carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos dan forma a todos los organismos vivos, cada una de estas moléculas tiene un rol muy importante dentro de la estructura y el metabolismo de animales y plantas, es por esta razón que es fundamental conocer sus características generales. ❖ ELEMENTOS QUÍMICOS PRINCIPALES Debemos de tener en cuenta que el cuerpo humano es materia orgánica, por tanto, a éste le harán falta los mismos elementos de los que está compuesta la materia, que son, mayoritariamente, carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Pero también existen elementos que componen partes esenciales de ciertas moléculas orgánicas, como el azufre. El 99% de la masa de la mayoría de las células está constituida por cuatro elementos, carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N), que son mucho más abundantes en la materia viva que en la corteza terrestre.  Hidrógeno: Es uno de los elementos que conforman el agua. Se encuentra en la atmósfera, pero en menor cantidad. Es esencial en los hidrocarburos y los ácidos. Oxígeno: Forma parte de las biomoléculas y es un elemento importante para la respiración. También es un elemento en la formación del agua, causante de la combustión y produce la energía del cuerpo. La reserva fundamental de oxígeno utilizable por los seres vivos, está en la atmósfera. Su ciclo está estrechamente vinculado al del carbono, pues el proceso por el que el carbono es asimilado por las plantas (fotosíntesis), supone también devolución del oxígeno a la atmósfera, mientras que el proceso de respiración ocasiona el efecto contrario. Carbono: Tiene una función estructural y aparece en todas las moléculas orgánicas. Es un elemento escaso de la naturaleza. Es un ciclo biogeoquímico de gran importancia para la regulación del clima de la Tierra, y en él se ven implicadas actividades básicas para el sostenimiento de la vida. El ciclo comprende dos ciclos que se suceden a distintas velocidades. Nitrógeno: Forma parte de las biomoléculas, pero destaca su presencia en proteínas y lípidos y ácidos nucleicos (bases nitrogenadas). No entra directamente al cuerpo y es consumido en alimentos. Mediante las bacterias nitrificantes, las plantas proporcionan este compuesto. La reserva principal de nitrógeno es la atmósfera (el nitrógeno representa el 78 % de los gases atmosféricos). La mayoría de los seres vivos no pueden utilizar el nitrógeno elemental de la atmósfera para elaborar aminoácidos ni otros compuestos nitrogenados, de modo que dependen del nitrógeno que existe en las sales minerales del suelo. Por lo tanto, los bioelementos son importantes para la vida de todos los seres vivos, la materia viva está constituida por unos 70 elementos estables que hay en la Tierra, excepto los gases nobles. ❖ CLASIFICACIÓN DE LAS BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS 1. Carbohidratos Los carbohidratos, también conocidos como glúcidos o hidratos de carbono, son biomoléculas orgánicas compuestas principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, constituyendo una parte muy importante en la alimentación humana además de generar una gran fuente de energía inmediata, ya que se desdobla de manera muy rápida, formando grandes cadenas de glucógeno, el cual se transforma en glucosa en el momento en el que el organismo requiere energía, en pocas palabras los carbohidratos son el combustible de nuestro cuerpo. La gran mayoría de los carbohidratos son sintetizados por las plantas verdes durante la fotosíntesis, un proceso complejo en el cual el dióxido de carbono se convierte en glucosa. Durante él, muchas moléculas de glucosa son unidas químicamente y almacenadas por la planta en forma de celulosa o almidón. Se estima que más del 50% del peso seco de la biomasa del planeta, incluyendo animales y plantas está formado por polímeros de glucosa. Cuando se ingieren y se metabolizan los carbohidratos constituyen la fuente principal de energía para los organismos. De esta forma, los azúcares actúan como intermediarios químicos en los que la energía solar se almacena y se utiliza para sostener el ciclo de la vida. Clasificación: De manera general los carbohidratos se pueden dividir en simples y complejos, de acuerdo con el número de unidades simples que posee un carbohidrato podemos diferenciarlos en monosacáridos oligosacáridos y polisacáridos. a) Monosacáridos: Son los hidratos de carbono más simples. La mayoría de sus átomos posee un grupo hidroxilo, tienen de 3 a 10 carbonos en su estructura y los más importantes son los que tienen 5 carbonos (ribosa y desoxirribosa que forman parte de los ácidos nucléicos ADN y ARN) y los de 6 carbonos están (la fructosa que es el azúcar de las frutas, la glucosa que es fuente de energía de nuestro cuerpo y la galactosa que se encuentra en la leche y proporciona energía). b) Disacáridos u oligosacáridos: Están formados por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace glucosídico (enlace químico que une las moléculas de azúcar). Por ejemplo está la sacarosa o azúcar de caña que es el azúcar de mesa que comúnmente se utiliza, y la lactosa también llamada azúcar de leche. c) Polisacáridos: Son carbohidratos complejos constituidos por muchas moléculas de monosacáridos, estos azúcares se absorben de forma lenta, por lo tanto el tiempo de digestión es más prolongado y se comportan como energía de reserva. Entre ellos están: el almidón que es el carbohidrato más abundante en la nutrición y se halla en los granos de cereales, el glucógeno que es un polisacárido que actúa como reserva de hidratos de carbono en los animales y la celulosa que se constituyen en el principal polisacárido de sostén estructural de las plantas. Importancia: Los carbohidratos son esenciales para la vida. Desempeñan un papel fundamental en: Metabolismo: Son la principal fuente de energía para la mayoría de los organismos. Estructura celular: Forman parte de las paredes celulares de las plantas y de las estructuras de soporte de muchos organismos. Señalización celular: Los carbohidratos unidos a proteínas o lípidos participan en la comunicación celular, es decir la transferencia de información de una célula a otra. En resumen, la estructura de los carbohidratos es fundamental para determinar sus propiedades y funciones biológicas. La variedad de monosacáridos, la forma en que se unen y las modificaciones estructurales que pueden sufrir dan lugar a una gran diversidad de carbohidratos con funciones esenciales en los seres vivos. Así mismo, una dieta equilibrada debe incluir carbohidratos complejos, como los que se encuentran en los cereales integrales, las frutas y las verduras. Estos carbohidratos proporcionan energía de forma gradual y son ricos en fibra, lo que favorece la salud digestiva. 2. LÍPIDOS Los lípidos, según una definición antigua, son un grupo diverso de compuestos orgánicos de origen biológico, compuestos principalmente por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno, y se caracterizan por ser solubles en disolventes orgánicos. Sin embargo, en 2005, Fahy y colaboradores propusieron una definición química más precisa: los lípidos son moléculas hidrófobas que pueden originarse total o parcialmente a través de condensaciones de tioésteres o unidades de isopreno. A menudo, la publicidad y los estereotipos de belleza han llevado a la creencia errónea de que los lípidos (o grasas) son perjudiciales para la salud. No obstante, es crucial destacar la importancia nutricional de los lípidos, ya que no pueden ser reemplazados por ninguna otra sustancia en el organismo. Funciones principales: Mediante la beta oxidación, las grasas pueden ser fuente de energía inmediata para las células. Existen ácidos grasos esenciales que no pueden ser sintetizados por el organismo, por lo que deben ser ingeridos en la dieta diaria. Protegen los órganos y el cuerpo de traumas y ayuda en la regulación de temperatura. A nivel digestivo retrasan el vaciado del estómago, de modo que producen un efecto de saciedad. Ayudan en el transporte de vitaminas liposolubles y en su absorción. La última clasificación de los lípidos biológicos, por sus propiedades físico-químicas y por su estructura molecular, de este modo son ocho las categorías: Los lípidos más importantes que intervienen en la absorción y metabolismo humano son los siguientes: a) Ácidos grasos: son una importante fuente de energía para las células. b) Triacilgliceroles: Siendo mayoritarios en la dieta, produce grandes cantidades de energía. c) Lípidos de membrana o lípidos complejos: los glicerofosfolípidos, los esfingolípidos y el colesterol determinan las propiedades físicas de las biomembranas, como la fluidez, el transporte y la señalización. Fuentes alimentarias:  3. PROTEÍNAS Las proteínas son macromoléculas esenciales en las células de los seres vivos, participando en numerosas funciones. Forman la estructura de tejidos como músculos y piel, y son cruciales en el crecimiento, reparación y mantenimiento corporal. Además, desempeñan roles metabólicos y reguladores, actuando como enzimas, hormonas, anticuerpos y facilitando la asimilación de nutrientes, el transporte de oxígeno y grasas, la eliminación de toxinas, y la regulación de vitaminas y minerales. Composición: Las proteínas son macromoléculas fundamentales para la vida, compuestas principalmente por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N). Además de estos elementos básicos, algunas proteínas también pueden contener azufre (S), fósforo (P), hierro (Fe), magnesio (Mg) y cobre (Cu). Estas biomoléculas desempeñan una variedad de funciones vitales en los organismos, como la regulación de procesos metabólicos, el transporte de sustancias, la defensa inmunológica y la estructura celular. Clasificación: Según su forma y solubilidad: 1. Proteínas fibrosas: Presentan una forma alargada y no son solubles en agua. Por lo general, desempeñan funciones estructurales en el organismo. 2. Proteínas globulares: Adoptan una forma compacta y suelen tener funciones dinámicas, como actuar como enzimas o participar en el transporte de sustancias. Según su estructura: 1. Proteínas simples (Holoproteínas): Están formadas exclusivamente por aminoácidos.  2. Proteínas conjugadas: Contienen aminoácidos juntos con otras sustancias no proteicas llamadas grupos prostéticos. Aminoácidos esenciales: El ser humano necesita 20 aminoácidos, de los cuales 9 son esenciales y deben obtenerse de la dieta, ya que el cuerpo no puede sintetizarlos. Estos incluyen histidina, isoleucina, lisina, metionina, fenilalanina, leucina, treonina, triptófano y valina. La falta de alguno de estos aminoácidos puede impedir la síntesis de proteínas, causando desnutrición, especialmente en niños, quienes son más afectados por la carencia de aminoácidos esenciales. Alimentos con proteínas: Las proteínas son componentes esenciales en nuestra dieta y desempeñan un papel crucial en la estructura y función de nuestro cuerpo. Aunque es cierto que las proteínas se encuentran principalmente en alimentos de origen animal, también existen fuentes vegetales ricas en proteínas. Alimentos de origen animal: o Carne: La carne de res, cerdo, pollo y pescado es rica en proteínas. Además, los mariscos como el salmón y el atún también son excelentes fuentes. o Huevos: La clara de huevo es especialmente rica en proteínas. o Productos lácteos: Leche, queso, yogur y otros derivados lácteos contienen proteínas. o Otros: El queso cottage y el requesón también son buenas opciones. Alimentos de origen vegetal: o Legumbres: Los frijoles, lentejas y garbanzos son ricos en proteínas. o Frutos secos: Almendras, nueces, cacahuetes y otros frutos secos contienen proteínas. o Cereales: El gluten en el trigo es una proteína importante para la elasticidad de la masa y la textura de los panes. ¿Qué hacen las proteínas en nuestro cuerpo? Las proteínas en nuestro cuerpo se reparan y reemplazan constantemente, un proceso que requiere un suministro continuo de aminoácidos. Aunque algunos aminoácidos pueden reciclarse, no es suficiente, por lo que es necesario consumir proteínas en la dieta para satisfacer esta demanda. Esto es especialmente importante en etapas de rápido crecimiento o mayor necesidad, como la infancia, adolescencia, embarazo y lactancia. 4. ÁCIDOS NUCLEICOS Los ácidos nucleicos son macromoléculas formadas por carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, que están presentes en todas las células y se encargan de almacenar, transmitir y expresar la información genética. Estas macromoléculas son de dos tipos: el ADN y el ARN, los cuales son largas cadenas de monómeros llamados nucleótidos. Los nucleótidos son moléculas pequeñas sintetizadas por todos los organismos vivos, formadas por la unión de tres elementos: un azúcar simple, un grupo fosfato y una base nitrogenada. Azúcar: Los nucleótidos del ADN y el ARN tienen azúcares ligeramente distintos. El azúcar de cinco carbonos del ADN se llama desoxirribosa, mientras que en el ARN el azúcar es la ribosa. Estas dos moléculas son semejantes en estructura, con una diferencia: el segundo carbono de la ribosa tiene un grupo hidroxilo, mientras que el carbono equivalente en la desoxirribosa tiene un hidrógeno en su lugar. Grupo fosfato: Es uno de los componentes más importantes para la vida; se trata de una molécula formada por un átomo de fósforo unido a cuatro de oxígeno. Este grupo es fundamental para los ácidos nucleicos, ya que les proporciona las cargas negativas y les confiere sus características ácidas. Base nitrogenada: Son moléculas orgánicas compuestas por estructuras anulares que contienen nitrógeno. Cada nucleótido en el ADN contiene una de cuatro posibles bases nitrogenadas: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). La adenina y la guanina son purinas, lo que significa que sus estructuras contienen dos anillos fusionados de carbono y nitrógeno. En cambio, la citosina y la timina son pirimidinas y tienen solo un anillo de carbono y nitrógeno. Los nucleótidos del ARN también pueden contener las bases adenina, guanina y citosina, pero en lugar de timina, contienen una base pirimidina llamada uracilo (U). Tipos de Ácidos Nucleicos: ADN: o ácido desoxirribonucleico, es la molécula que contiene toda la información genética necesaria para el desarrollo, funcionamiento y reproducción de todos los seres vivos. El ADN se encuentra localizado de la siguiente manera: Células eucariotas: En los cromosomas del núcleo, las mitocondrias y los cloroplastos. Células procariotas: Ubicado en su único cromosoma y en forma de plásmidos. Cabe resaltar que la molécula del ADN es la única capaz de replicarse a sí misma mediante un proceso de replicación semiconservativa, en el cual una de las cadenas de la doble hélice sirve como molde para la síntesis de una nueva. Esta particularidad permite la duplicación del material genético y su transmisión durante la división celular. La molécula de ADN está constituida por una doble cadena en la que cada una de sus hebras está formada por uniones covalentes sucesivas entre un azúcar y una molécula de fosfato. Cada azúcar de las dos cadenas está unido a una de las siguientes cuatro bases nitrogenadas: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T). Estas cuatro bases tienen distintas posibilidades de unión entre ellas a través de puentes de hidrógeno. Así, la adenina y la timina formando dos puentes de hidrógeno, mientras que la guanina y la citosina forman tres puentes de hidrógeno. ARN: El ácido ribonucleico, o ARN, es una molécula encargada de controlar las etapas intermedias en la síntesis proteica. Dado que el ADN no puede actuar por sí solo, necesita al ARN para transferir la información genética hacia los compartimentos celulares. El ARN está formado por una cadena de ribonucleótidos y se encuentra presente tanto en células eucariotas como en procariotas, de la siguiente manera:  Células eucariotas: En el núcleo, citoplasma, matriz mitocondrial y en el estroma de los cloroplastos. Células procariotas: Únicamente en el citosol. Se conocen tres tipos principales de ARN, y todos ellos participan de una u otra manera en la síntesis de proteínas. ARN mensajero (ARNm): Consiste en una molécula lineal de nucleótidos (monocatenaria) cuya secuencia de bases es complementaria a una porción de la secuencia de bases del ADN. ARN ribosomal (ARNr): Se asocia con un conjunto de proteínas para formar los ribosomas, los cuales se desplazan físicamente a lo largo de una molécula de ARNm y catalizan el ensamblaje de los aminoácidos en las cadenas de polipéptidos. ARN de transferencia (ARNt): Transfiere los aminoácidos a los ribosomas para su incorporación durante la síntesis de proteínas. Cada molécula de ARNt tiene una secuencia de tres nucleótidos llamada anticodón, la cual es complementaria a la secuencia del codón del ARNm. BIBLIOGRAFÍA: Álvarez, D. O. (s/f). Biomoléculas - Concepto, tipos, funciones e importancia. Recuperado el 21 de agosto de 2024, de https://concepto.de/biomoleculas/ Bioelementos, 9. 1. (s/f). TEMA 9. 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