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“AÑO DEL BUEN SERVICIO CIUDADANO” UNIVERSIDAD NACIONAL INTERCULTURAL DE LA AMAZONIA FACULTAD DE INGENIERIA Y CIENCIAS AMBIENTALES

MONOGRAFIA

BIOMOLECULAS

 AUTORES

:

MAYLITH ZUÑIGA ZAPATA.

 DOCENTE

:

Ms.C.BLGO ROLANND GILBERLH´S CHIGUALA VERGARAY

2017

DEDICATORIA El presente trabajo monográfico se lo dedicamos en primer lugar a Dios y a nuestros padres por brindarnos su apoyo incondicional y hacer posible la realización de este trabajo.

INTRODUCCION Las biomoléculas son las moléculas específicas de los seres vivos. Aunque formando parte de los seres vivos se encuentran, también, sustancias de naturaleza inorgánica. A pesar de estar constituidas fundamentalmente por un grupo pequeño de átomos: carbono (C), nitrógeno (N), oxígeno (O), hidrógeno (H), y en menor cantidad, fósforo (P) y azufre (S) las biomoléculas presentan una gran diversidad estructural la cual está relacionada con su función. En el presente capítulo se revisan, someramente, algunos aspectos relacionados con los principales grupos funcionales, enlaces e interacciones presentes en las biomoléculas ya que su conocimiento previo resulta fundamental para la cabal comprensión de la estructura y propiedades de las biomoléculas. También se tratan las propiedades del agua, que le confieren su capacidad de solvente universal en los organismos vivos, así como las características de ácidos y bases, y de las soluciones tampones o amortiguadoras del pH.

1. BIOMOLÉCULAS

1.1 ORIGEN Los compuestos orgánicos, tan abundantes en la materia viva, se encuentran en la corteza terrestre, en el agua del mar y en la atmósfera en cantidades muy pequeñas (incluso las llamadas rocas organogenias, como el carbón y el petróleo, proceden de la actividad de seres vivos de épocas pretéritas). En 1922, el bioquímico ruso Aleksandr I. Oparin formuló una hipótesis acerca del origen de la vida sobre la Tierra, que incluía una explicación sobre el origen de las primeras biomoléculas. Según esta hipótesis, la primitiva atmósfera de la Tierra era rica en gases como el metano, el amoníaco y el vapor de agua, y estaba prácticamente exenta de oxígeno; era, pues, una atmósfera netamente reductora, muy diferente al entorno oxidante que hoy se conoce. La energía liberada por las descargas eléctricas de las frecuentes tormentas y por la intensa actividad volcánica, habría propiciado que estos gases atmosféricos reaccionasen entre sí para formar compuestos orgánicos sencillos, que a continuación se disolvían en los primitivos océanos. Este proceso duró millones de años, durante los cuales los océanos se fueron enriqueciendo paulatinamente en una gran variedad de compuestos orgánicos; el resultado fue una disolución caliente y concentrada de moléculas orgánicas: la "sopa primigenia". En esta "sopa" algunos de estos compuestos simples reaccionaban con otros para dar lugar a estructuras más complejas, y así fueron apareciendo las distintas biomoléculas. La tendencia de algunas biomoléculas concretas a asociarse en estructuras cada vez más complejas culminó con el paso del tiempo con la aparición de alguna forma primitiva de organización celular, que sería el antepasado común de todos los seres vivos. Los puntos de vista de Oparin fueron considerados durante mucho tiempo como una mera especulación, hasta que un experimento, ya clásico, realizado por Stanley Miller en 1953 vino a corroborarlos. Miller sometió mezclas gaseosas de CH4, NH3, vapor de agua y H2 (los gases de la atmósfera primitiva) a descargas eléctricas producidas entre un par de electrodos durante períodos de una semana o superiores Las descargas eléctricas tenían la finalidad de simular las frecuentes tormentas de la atmósfera primitiva. A continuación analizó el contenido del recipiente de reacción, encontrando que en la fase gaseosa, además de los gases que había introducido inicialmente, se habían formado CO y CO2,

mientras que en la fase acuosa obtenida por enfriamiento había aparecido una gran variedad de compuestos orgánicos, entre los que se contaban algunos aminoácidos, aldehídos y ácidos orgánicos. Miller llegó incluso a deducir la secuencia de reacciones que había tenido lugar en el recipiente. Experimentos posteriores al de Miller, realizados con dispositivos más avanzados, han corroborado que la síntesis abiótica de biomoléculas es posible en condiciones muy diversas. No sólo las descargas eléctricas, sino también otras fuentes de energía que pudieron estar presentes en la Tierra primitiva, como los rayos X, la radiación UV, la luz visible, la radiación gamma, el calor o los ultrasonidos, pueden inducir el proceso. Además se demostró que no es imprescindible partir de gases tan reducidos como el metano y el amoníaco: mezclas convenientemente irradiadas de CO, CO2, N2 y O2 también dan lugar a gran variedad de compuestos orgánicos. Los experimentos sobre la formación espontánea de biomoléculas en condiciones similares a las de la Tierra primitiva indican que muchos de los componentes químicos de las células vivas pudieron haberse formado en esas condiciones.

1.2 CONCEPTO: Las biomoléculas son las moléculas constituyentes de los seres vivos. Se constituyen de cuatro bioelementos, que son los más abundantes en los seres vivos: carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (p) y azufre(S), los cuales constituyen las biomoléculas (proteínas, aminoácidos, neurotransmisores). Estos seis elementos son los principales componentes de las biomoléculas debido a que: 

Permiten la formación de enlaces covalentes entre ellos, compartiendo electrones, debido a su pequeña diferencia de electronegatividad. Estos enlaces son muy estables, la fuerza de enlace es directamente proporcional a las masas de los átomos unidos.



Permiten a los átomos de carbono la posibilidad de formar esqueletos tridimensionales –C-C-C- para formar compuestos con número variable de carbonos. Permiten la formación de enlaces múltiples (dobles y triples) entre C y C; C y O; C y N. Así como estructuras lineales, ramificadas, cíclicas, heterocíclicas, etc.





Permiten la posibilidad de que con pocos elementos se den una enorme variedad de grupos funcionales (alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos, aminas, etc.) con propiedades químicas y físicas diferentes.

2. CLASIFICACIÓN DE LAS BIOMOLÉCULAS Se clasifican de dos formas y estas son:

2.1. SEGÚN LA NATURALEZA QUÍMICA LAS BIOMOLÉCULAS PUEDEN SER: 2.1.1

BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS: Agua, la biomolécula más abundante. Gases (oxígeno, dióxido de carbono). Sales inorgánicas: aniones como fosfato (HPO4), bicarbonato (HCO4-) y cationes como el amonio (NH4+).

a) AGUA.-Es el compuesto líquido más importante para los seres vivos. La cantidad de agua varía entre los diferentes organismos, así por ejemplo en las medusas el 95% de su estructura es agua, mientras que en los tejidos humanos el porcentaje de ese compuesto varía desde el 20% en los huesos, hasta el 85% en las células cerebrales. En los seres vivos el agua está en mayor proporción durante el desarrollo embrionario y en los estados juveniles; en el envejecimiento ella disminuye y esto se refleja en el deterioro de las diferentes actividades metabólicas. El agua está formada por dos átomos de hidrógeno débilmente electronegativos unidos a un átomo de oxígeno fuertemente electronegativo; por tanto, la molécula de agua presenta una distribución interna asimétrica de carga que le confiere un carácter polar y cohesivo para formar enlaces de hidrógeno con otras moléculas polares, así como interactuar con iones cargados positiva o negativamente.

b) GASES  Dióxido de carbono.- El dióxido de carbono (fórmula química CO2) es un gas incoloro, inodoro y vital para la vida en la Tierra. Este compuesto químico se encuentra en la naturaleza y está compuesto de un átomo de carbono unido con sendos enlaces covalentes dobles a dos átomos de oxígeno. El CO2 existe en la atmósfera de la Tierra como gas traza a una concentración de alrededor de 0,04 % (400 ppm) en volumen.2 Fuentes naturales incluyen volcanes, aguas termales, géiseres y es liberado por rocas carbonatadas al diluirse en agua y ácidos. Dado que el CO2 es soluble en agua, ocurre naturalmente en aguas subterráneas, ríos, lagos, campos de hielo, glaciáres y mares. Está presente en yacimientos de petróleo y gas natural.

c) SALES INORGÁNICAS:

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Bicarbonato sodio.- Sal que se forma a partir de ácido carbónico y que tiene un átomo de hidrógeno que se puede sustituir por un metal.

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Amonio.- Radical univalente formado por hidrógeno y nitrógeno, NH4, cuyos compuestos se parecen a los de los metales alcalinos.

2.1.2 BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS O PRINCIPIOS INMEDIATOS: Glúcidos (glucosa, glucógeno, almidón). Lípidos (ácidos grasos, triglicéridos, colesterol, fosfolípidos, glucolípidos). Proteínas (enzim as, hormonas, hemoglobina, inmunoglobulinas etc.). Ácido nucleico (ADN ARN).vitaminas Metabolitos (ácido pirúvico, ácido láctico, ácido cítrico, etc.).Se deviden en dos en:

PRIMARIOS:

a) Glucosa.- Los glúcidos (impropiamente llamados hidratos de carbono o carbohidratos) son la fuente de energía primaria que utilizan los seres vivos para realizar sus funciones vitales; la glucosa está al principio de una de las rutas metabólicas productoras de energía más antigua, la glucólisis, usada en todos los niveles evolutivos, desde las bacterias a los vertebrados. Muchos organismos, especialmente los vegetales (algas, plantas) almacenan sus reservas en forma de almidón en estructuras denominadas amiloplastos, en cambio los animales forman el glucógeno, entre ellos se diferencia por la cantidad y el número de ramificaciones de la glucosa. Algunos glúcidos forman importantes estructuras esqueléticas, como la celulosa, constituyente de la pared celular vegetal, o la quitina, que forma la cutícula de los artrópodos.

b) Lípidos.- Los lípidos saponificables cumplen dos funciones primordiales para las células; por una parte, los fosfolípidos forman el esqueleto de las membranas celulares (bicapa lipídica); por otra, los triglicéridos son el principal almacén de energía de los animales. Los lípidos insaponificables, como los isoprenoides y los esteroides, desempeñan funciones reguladoras (colesterol, hormonas sexuales, prostaglandinas).

c) Proteínas.- Las proteínas son las biomoléculas que más diversidad de funciones realizan en los seres vivos; prácticamente todos los procesos biológicos dependen de su presencia y/o actividad. Son proteínas casi todas las enzimas, catalizadores de reacciones metabólicas de las células; muchas hormonas, reguladores de actividades celulares; la hemoglobina y otras moléculas con funciones de transporte en la sangre; anticuerpos, encargados de acciones de defensa natural contra infecciones o agentes extraños; los receptores de las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar una respuesta determinada; la actina y la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante el estado de la contracción; el colágeno, integrante de fibras altamente resistentes en tejidos de sostén de la planta y el tallo.

d) Ácidos nucleico.- Los ácidos nucleicos, ADN y ARN, desempeñan, tal vez, la función más importante para la vida: contener, de manera codificada, las instrucciones necesarias para el desarrollo y funcionamiento de la célula. El ADN tiene la capacidad de replicarse, transmitiendo así dichas instrucciones a las células hijas que heredarán la información.

Algunas, como ciertos metabolitos (ácido pirúvico, ácido láctico, ácido cítrico, etcétera.) no encajan en ninguna de las anteriores categorías citadas.

e) Vitaminas.- Las vitaminas son precursoras de coenzimas, (aunque no son propiamente enzimas) grupos prostéticos de las enzimas. Esto significa, que la molécula de la vitamina, con un pequeño cambio en su estructura, pasa a ser la molécula activa, sea esta coenzima o no. Los requisitos mínimos diarios de las vitaminas no son muy altos, se necesitan tan solo dosis de miligramos o microgramos contenidas en grandes cantidades (proporcionalmente hablando) de alimentos naturales. Tanto la deficiencia como el exceso de los niveles vitamínicos corporales pueden producir enfermedades que van desde leves a graves e incluso muy graves como la pelagra o la demencia entre otras, e incluso la muerte. Algunas pueden servir como ayuda a las enzimas que actúan como cofactor, como es el caso de las vitaminas hidrosolubles.

f) Metabólicos.- Las biomoléculas que son constituyentes fundamentales en procesos vitales de los seres vivos (mencionados anteriormente) son denominados metabolitos primarios. Estos metabolitos tienen distribución taxonómica amplia. Se puede considerar que los metabolitos primarios por excelencia son la glucosa, la ribosa, la fructosa, el ácido pirúvico, el gliceraldehído, el ácido acético (Esterificado como acetil coenzima A), el ácido oxaloacético, el ácido málico, el ácido 2-oxoglutárico, el ácido palmítico, el ácido esteárico, el ácido oleico, el porfibilinógeno, el pirofosfato de isopentenilo, los 20 aminoácidos proteínicos, las bases púricas, las bases pirimidínicas y las Vitaminas del grupo B. Existen compuestos orgánicos provenientes de los metabolitos primarios, que cumplen funciones complementarias a las vitales, tales como comunicación intra e interespecífica, defensa contra radiación, congelación, ataque de patógenos o parásitos. A estos compuestos se les denomina metabolitos secundarios.

SECUNDARIOS Las biomoléculas que son constituyentes fundamentales en procesos vitales de los seres vivos (mencionados anteriormente) son denominados metabolitos primarios. Estos metabolitos tienen distribución taxonómica amplia. Se puede considerar que los metabolitos primarios por excelencia son la glucosa, la ribosa, la fructosa, el ácido pirúvico, el gliceraldehído, el ácido acético (Esterificado como acetil coenzima A), el ácido oxaloacético, el ácido málico, el ácido 2oxoglutárico, el ácido palmítico, el ácido esteárico, el ácido oleico, el porfibilinógeno, el pirofosfato de isopentenilo, los 20 aminoácidos proteínicos, las bases púricas, las bases pirimidínicas y las Vitaminas del grupo B.

Existen compuestos orgánicos provenientes de los metabolitos primarios, que cumplen funciones complementarias a las vitales, tales como comunicación intra e interespecífica, defensa contra radiación, congelación, ataque de patógenos o parásitos. A estos compuestos se les denomina metabolitos secundarios.

2.2 SEGÚN EL GRADO DE COMPLEJIDAD ESTRUCTURAL LAS BIOMOLÉCULAS PUEDEN SER: 2.2.1 PRECURSORAS: moléculas de peso bajo molecular, cono el agua (H2O), anhídrido carbónico (CO2) o el amoníaco (NH3).

2.2.2 INTERMEDIARIOS METABÓLICOS: moléculas como el oxaloacetato, piruvato o el citrato, que posteriormente se transforman en otros compuestos.

2.2.3

UNIDADES ESTRUCTURALES: También llamadas unidades constitutivas de macromoléculas como los monosacáridos (en celulosa, almidón), aminoácidos (de las proteínas), nucleótidos (de los ácidos nucleicos), glicerol y ácidos grasos (en grasas).

2.2.4

MACROMOLÉCULAS: de peso molecular es alto como los ya citados almidón, glucógeno, proteínas, ácidos nucleicos, grasas, etc.

3. FUNCIONES

Las biomoléculas son la materia prima con que se encuentran construidos los seres vivos; siendo la base esencial y fundamental de la vida y de la salud, presentan una armónica y común afinidad entre las distintas especies vivas, los alimentos naturales y el cuerpo humano. Las biomoléculas son indispensables para el nacimiento, desarrollo y funcionamiento de cada una de las células que forman los tejidos, órganos y aparatos del cuerpo, y su carencia, deficiencia, insuficiencia o desequilibrio, provoca el deterioro de la salud y el surgimiento de la enfermedad. Las biomoléculas son por lo general cadenas de pequeñas moléculas, y/o de átomos de distintos elementos químicos, que constituyen formas tridimensionales específicas, a cada una de las cuales corresponde una función específica.Cualquier cambio por leve que sea en la forma de su estructura, modificará las propiedades funcionales, físicas, químicas y biológicas de una biomolécula. Las biomoléculas pueden alterarse y perder su funcionalidad como resultado de diversos factores capaces de interferir en su interior y modificar su estructura tridimensional. Entre los diversos factores que tienen la capacidad de cambiar las características estructurales y modificar o suprimir las funcionales vitales de las biomoléculas desnaturalizándolas, convirtiéndolas en biológicamente inactivas, además de otros, se encuentran principalmente: la luz, el oxígeno, el calor y las radiaciones electromagnéticas.

4. CONCLUSIÓN Nuestro organismo es todo: átomos, elementos químicos, Biomoléculas y células, es materia. Los Bioelementos principales y secundarios, que estudiamos se ensamblan entre sí o se combinan para formar las Biomoléculas. Podemos decir entonces que los carbohidratos, son lo que nos inyectan energía para trabajar o jugar, las grasas o lípidos, son nuestro reserva energética, las proteínas, las vitaminas, actúan como estructura y soporte del organismo y los ácidos nucleicos cumple su función de heredar el material genético, son

entonces estos, ejemplos de las llamadas Biomoléculas, es decir, son las famosas moléculas de la vida. Su importancia es aún enorme si consideramos que ellas se unen o agrupan de manera sorprendente para integrar la célula, que es la unidad más pequeña que va a formar a todo ser vivo. Por ende no debemos dejar pasar desapercibido que a diario estamos en contacto con cada uno de estos compuestos, que sin ellos no seriamos individuos capaces de desarrollarnos, ser aptos para llevar a cabo cualquier función, y que cada una de estas, de manera independiente dan a sus distintos componentes las características que definirán nuestro comportamiento. Este material didáctico, enfatizo todos sus objetivos, haciéndolo muy práctico para su estudio, permitiendo hacer una descripción, identificación, clasificación y relación con cada uno de los elementos a estudiar. El estudiante obtuvo a su vez, informaciones variadas que hacen referencias al tema y por tanto refuerzan el conocimiento del mismo, así como también él será capaz hasta de incluso, debatir en otras oportunidades la importancia y relevancia que tiene las Bioelementos y las Biomoléculas para cualquier organismo. Todo blog es exitoso cuando contiene todo lo que el estudiante debe saber, pero también todo estudiante llega al éxito, cuando aprende de manera integrada, cuando analiza e interpreta mejor la información que adquiere, sin dejar de la lado la complejidad del conocimiento y que sabe que estos conocimientos los puede usar en sus futuras producciones

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5. BIBLIOGRAFIA

ht Fuentes GreeFacts: Biomolécula Nivel molecular: Biomoléculas Enciclopedia Libre Universal en Español BIOMOLÉCULAS BASE ESTRUCTURAL Y FUNCIONAL DE LA VIDA Y DE LA SALUD

tp://biomoleculasybioelementos.blogspot.pe/p/en-conclusion.html