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Ficha temática

ASIGNATURA: Biología IV

Segunda unidad: La célula: unidad estructural y funcional de los seres vivos.

Tema 3. La composición química de los seres vivos.

Objetivos:

  • Distinguir las diferencias moleculares entre los seres vivos y los inanimados.
  • Identificar las características y funciones generales de las cuatro biomoléculas, así como algunos ejemplos de lípidos, carbohidratos, proteínas y ácidos nucleicos.
  • Reconocer los grupos funcionales presentes en las biomoléculas.
Recurso educativo desarrollado para el plan de estudios de la ENP de la UNAM. Versión 1.0.0
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CRÉDITOS

Escuela Nacional Preparatoria

  • Hilda Claudia Morales Cortés Jefatura del Colegio de Biología
  • Rosa María Eunice Márquez García Pedro Aristeo Cortés Profesores responsables

Dirección General de Cómputo y de Tecnologías de Información y Comunicación

  • María Dolores Mendoza Guzmán Desarrollo de sistemas
  • Vitza Cabrera Manriquez Rebeca Juárez de la Cruz Diseño didáctico
  • Luis Adrián Márquez Adame Diseño gráfico
  • Jorge Cruz Sánchez Ilustración
  • Mario Alberto Hernández Mayorga Coordinación del desarrollo
  • Teresa Vázquez Mantecón Coordinación del proyecto

Bibliografía

  • Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2008). Biología: La vida en la Tierra. México: Pearson.
  • Curtis, H., Barnes, N. S., Sneck, A., & Flores, G. (2000). Biología. Buenos Aires: Editorial Panamericana.
  • Lehninger, A. L., Nelson, D. L., & Cox, M. M. (2009). Lehninger. Principios de bioquímica. España: Omega.
  • Solomon, E. P., Berg, L. R., & Martin, D. W. (2010). Biología. México: Cengage learning.
  • Voet, D., & Voet, J. (2006). Bioquímica. Buenos Aires: Médica panamericana.
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Introducción

comic comic

Los bioelementos son los elementos químicos que se encuentran presentes en los seres vivos y constituyen el 99% de su masa total. La materia viva está compuesta por unos 70 elementos que pueden estar aislados o formando moléculas. De acuerdo con su abundancia se clasifican en primarios, secundarios y oligoelementos.

primarios

Son indispensables para la formación de las biomoléculas (proteínas, lípidos, carbohidratos y ácidos nucléicos) y constituyen más del 95% de la masa de un ser vivo. Los bioelementos primarios son: el carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), azufre (S) y fósforo (P); se caracterizan por formar enlaces covalentes y dar origen a los grupos funcionales.

Bioelementos primarios

secundarios

Son los elementos responsables del funcionamiento de los seres vivos. Están presentes en menos del 4% de la masa total de los organismos y son: calcio (Ca), magnesio (Mg), cloro (Cl), sodio (Na) y potasio (K).

Bioelementos secundarios

oligoelementos

Son elementos químicos que forman el 0.01% de la masa de un ser vivo. Una pequeña cantidad de ellos es suficiente para tener un desarrollo armónico, pero la falta total o una concentración por encima de su nivel normal es perjudicial para el organismo. Dentro de estos tenemos los que son indispensables y los encontramos en todos los seres vivos, como son: el manganeso (Mn), hierro (Fe), cobalto (Co), cobre (Cu), zinc (Zn), flúor (F), yodo (I) y litio (Li) y los variables, debido a que no todas las especies los presentan: boro (B), aluminio (Al), Vanadio (V), Molibdeno (Mo) y silicio (Si).

Bioelementos oligoelementos

1
El agua representa entre el 50% y 90% de la masa de los seres vivos y cubre cerca del 75% de la superficie del planeta.
2
Enlace covalente triangulo
Los átomos de hidrógeno se enlazan al átomo de oxígeno a través de un enlace covalente, cada átomo pone un electrón para formar el enlace, compartiendo así un par de electrones. cerrar
3
Molécula triangular triangulo
La repulsión que existe entre los electrones que forman el enlace y los cuatro electrones libres del oxígeno ocasionan que la molécula de agua se acomode de forma "triangular" o no linear. Esta estructura le da al agua una de sus características más importantes: la polaridad. cerrar
4
Polaridad triangulo
La polaridad se refiere a que hay una distribución desigual de los electrones, lo que ocasiona que una parte de la molécula esté cargada positivamente (los hidrógenos) y otra negativamente (el oxígeno). SignoMas
+
-
Esto también provoca que las moléculas de agua se puedan unir a través de un enlace débil llamado puente de hidrógeno (el hidrógeno se une al oxígeno de otra molécula de agua sin compartir los electrones). cerrar
5
Solvente triangulo
La polaridad vuelve al agua el solvente ideal, ya que sus átomos de oxígeno, cargados negativamente, serán atraídos por aquellos átomos cargados positivamente rodeándolos. SignoMas
Lo mismo pasará con los iones o átomos cargados negativamente, sólo que en esta ocasión los hidrógenos (positivos) serán atraídos hacia ellos. triangulo

Por ejemplo, cuando un cristal de NaCl (sal de mesa) se introduce al agua, ésta comienza a rodear el cristal, uniéndose con los polos de carga opuesta.

image

Poco a poco, los iones (Na+ y Cl-) se dispersan y se disuelve la sal, éste es un ejemplo de un compuesto con enlace iónico y, al igual que la sal, todos los compuestos con enlaces iónicos se disuelven en el agua.

De esta forma tenemos que todas las moléculas polares son capaces de disolverse en agua (hidrofílicas); entre ellas encontramos algunos azúcares, aminoácidos, proteínas pequeñas y ácidos nucleicos. Pero hay otras moléculas apolares, pues no presentan un polo negativo y otro positivo, por lo que no se disuelven en agua (hidrofóbicas); como los lípidos, los grandes polímeros de proteínas, algunos carbohidratos.

Moléculas de jabón

Finalmente, hay moléculas anfipáticas: tienen una parte hidrofílica y otra hidrofóbica. El jabón está constituido por moléculas anfipáticas, éstas rodean con sus colas de carbonos hidrofóbicas la grasa, mientras sus cabezas hidrofílicas interactúan con el agua. Así, cuando acabas de enjuagar, la grasa rodeada por jabón, se habrá ido con el agua.

image
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Grupos funcionales

Las biomoléculas se forman a partir de cadenas de carbonos y de unos grupos funcionales, que son grupos particulares de átomos que determinan las características y la reactividad química de las moléculas. Los más frecuentes en las biomoléculas son:

Biomoléculas
Carbohidratos

Los carbohidratos son la principal fuente de energía de los seres vivos. Están formados por una o miles de moléculas unidas entre sí por enlaces químicos que se rompen fácilmente liberando energía que puede ser aprovechada por los seres vivos para realizar innumerables funciones metabólicas. También se les conoce con los nombres de polialcoholes, glúcidos, sacáridos o azúcares.

Se pueden clasificar en:

CARBOHIDRATOS{

  • Monosacáridos o carbohidratos simples
  • Oligosacáridos
  • Polisacáridos o carbohidratos complejos

Esta clasificación se da por el número de monómeros presentes en las moléculas, en este caso, los monosacáridos (del griego “un azúcar”) son la unidad básica de los carbohidratos y, la unión de ellos, es lo que formará a los oligosacáridos o polisacáridos, los cuales son polímeros de carbohidratos.

Los carbohidratos son compuestos orgánicos formados por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O) en proporción 1:2:1, por lo que la fórmula general de los monosacáridos es (CH2O)n donde la n es el número de carbonos que tiene la molécula y puede ser cualquier número entre 2 y 8. Por ejemplo, para la glucosa la n tiene un valor de 6 y su fórmula es C6H12O6.

Los monosacáridos tienen todos sus carbonos saturados con un hidroxilo (OH) y un hidrógeno (H), excepto un carbono que lleva el grupo funcional carbonilo característico de ellos, formado por un carbono unido a un oxígeno por un doble enlace (C=O), que puede ser de dos tipos: aldehído o cetona. Entre los carbohidratos de importancia biológica podemos mencionar a las pentosas y hexosas.

A continuación se muestra la representación lineal de dos monosacáridos del grupo de las hexosas (formados por 6 carbonos) que tienen la misma fórmula general, C6H12O6, pero son estructural y espacialmente diferentes. Ubica el grupo funcional que poseen. Presiona la fructosa, la reconocerás por su grupo cetona.

Fructosa en forma lineal
Glucosa en forma lineal

La fructosa o levulosa tiene un grupo cetona, es el más dulce de los carbohidratos y tiene especial importancia en la alimentación por encontrarse en frutos, vegetales y miel.

Fructosa

El grupo funcional que distingue a la glucosa es aldehído. Es el carbohidrato de mayor importancia biológica (metabólica) y la principal fuente de energía de los seres vivos.

Aldehído

Entre los monosacáridos del grupo de las pentosas (formados por 5 carbonos), podemos citar a la ribosa y la desoxirribosa, que se encuentran constituyendo el RNA y el DNA, respectivamente, moléculas de relevante importancia biológica debido a que están relacionadas con el almacenamiento y transmisión de la información genética.

Observa el carbono número 2, ¿puedes distinguir cuál de las siguientes dos moléculas tiene un grupo hidroxilo en este carbono?

Desoxirribosa Desoxirribosa
Ribosa Ribosa

Si te fijas con detalle, te darás cuenta que ambos azúcares presentan un grupo aldehído, pero:

La desoxirribosa tiene un hidrógeno (H) en el carbono 2.

La ribosa presenta un grupo hidroxilo (—OH) en el carbono 2. Esta sutil diferencia ocasiona que el ARN sea más flexible, lo cual le permite formar más tipos de enlaces.

Otra característica de los monosacáridos es que en disolución acuosa, como en el citoplasma celular, las formas lineales se ciclizan adquiriendo mayor estabilidad y forman polígonos de 5 o 6 lados, dependiendo de la posición en la molécula del grupo carbonilo (cetona o aldehído). En la naturaleza los carbohidratos se encuentran en su forma cíclica.

Cadena abierta
Forma cíclica

Los oligosacáridos (del griego “poco azúcar) incluyen a los carbohidratos formados por 2 a 10 monómeros.

Monosacáridos

En el esquema se puede observar que las moléculas de monosacáridos pueden unirse entre sí a través de grupos hidroxilo. Las uniones más frecuentes son entre los carbonos 1. 4 y 1. 6; además, tienen la posibilidad de unirse a otro tipo de moléculas, como los lípidos y las proteínas.

La unión de moléculas de monosacárido se lleva a cabo mediante una reacción química de síntesis o condensación por deshidratación, formando una molécula de dos o más monómeros unidos a través del enlace denominado glucosídico o glicosídico.

Los disacáridos se forman por la unión de dos monosacáridos. Uno de los más conocidos es la sacarosa (azúcar de caña) que se forma por la unión de una molécula de glucosa con una de fructosa mediante un enlace glucosídico.

Glucosa + fructuosa

Otro disacárido importante es la lactosa que está formada por la unión de glucosa y galactosa. Se encuentra en la leche de los mamíferos y juega un papel muy importante en su etapa de lactancia debido a que es su principal fuente de energía; asimismo, induce el crecimiento de la microflora intestinal (lactobacilos) creando un ambiente protector de exclusión competitiva que limita la colonización de flora patógena (Salmonella sp.).

Galactosa + glucosa

Los oligosacáridos realizan diversas funciones importantes para los seres vivos, por ejemplo: forman glicolípidos y glicoproteínas de la superficie externa de la membrana plasmática, haciendo la función de reconocimiento celular.

oligosácaridos

¿Recuerdas tu tipo de sangre? Un ejemplo de oligosacáridos de superficie de membrana que permiten identificar a los grupos sanguíneos del sistema ABO, lo constituyen los antígenos A y B que son glicoproteínas adheridas a la membrana de los eritrocitos, cuya especificidad antigénica es conferida por el carbohidrato terminal. La N-acetilgalactosamina otorga la especificidad antigénica A y la galactosa, la B. En el grupo sanguíneo O, los eritrocitos no tienen oligosacáridos (antígenos) de superficie en su membrana, lo que le permite ser “donador universal”.

Los polisacáridos son carbohidratos formados por largas cadenas de monosacáridos unidos por enlaces glicosídicos. Su fórmula general es (C6H10O5)n donde la n tiene un valor entre 40 y más de 3,000. Su función es estructural y de almacenamiento de energía. Entre éstos tenemos cuatro polímeros de la glucosa con relevante importancia biológica, cuyas funciones son completamente diferentes debido a que su estructura química es distinta, dependiendo principalmente del tipo de enlace glucosídico que las conforma. Presiona las imágenes y conócelos.

Almidón Almidón
Glucógeno Glucógeno
Celulosa Celulosa
Quitina Quitina

Tanto los oligosacáridos como los polisacáridos son las mayores fuentes de energía rápida para las células y, por lo tanto, para los seres vivos. Para poder obtener dicha energía es necesario romper los enlaces que existen entre las moléculas, ocurre una reacción de hidrólisis.

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La diabetes mellitus es un conjunto de trastornos metabólicos crónicos degenerativos que afectan a diversos órganos y tejidos. Se desencadena cuando un organismo pierde la capacidad para producir suficiente insulina o para utilizarla eficazmente.

La insulina es una hormona de naturaleza proteica cuya función es permitir la entrada de la glucosa, procedente de los alimentos, al interior de las células para obtener la energía requerida para realizar sus funciones vitales. Consecuentemente, los niveles de glucosa circulante en sangre se elevan.

La Organización Mundial de la Salud reconoce tres formas de diabetes mellitus:

  • Tipo 1: es un trastorno autoinmune en la que un organismo destruye sus propias células pancreáticas productoras de insulina.
  • Tipo 2: es la diabetes mellitus más frecuente, en la que la glucosa no puede atravesar la membrana plasmática de las células, debido a que la insulina no se puede acoplar a los receptores de superficie de las membranas porque están dañados.
  • Diabetes gestacional: este tipo es una alteración metabólica transitoria, pocas veces se presenta después del parto, aunque constituye un riesgo durante la gestación, ya que si no es controlado puede ser fatal para madre y feto. Frecuentemente los neonatos tienen un tamaño grande fuera del normal por un gran aporte de glucosa sanguínea, lo que puede representar un incremento de riesgo en el trabajo del parto.

La etiología de la diabetes mellitus es multifactorial, en general se asocia de manera importante con antecedentes genéticos (familiares de primer grado con diabetes), influidos por factores ambientales tales como mala alimentación, obesidad, baja actividad física, diabetes gestacional, hipertensión arterial, estados de estrés importante (descarga de adrenalina), etc.

Si quieres saber más sobre la regulación de la glucosa en tu cuerpo, revisa el material de homeostasis.

Para saber más de carbohidratos:

¿Sabes qué es la diabetes mellitus?

Biomoléculas
Lípidos

Los lípidos son un grupo de moléculas heterogéneas, formadas por carbono (C) e hidrógeno (H) casi exclusivamente, debido a este tipo de enlaces no polares son hidrofóbicas y, por tanto, insolubles en agua, pero solubles en solventes orgánicos como el benceno, cloroformo, xilol, etc. Estas moléculas están formadas en menor proporción por oxígeno (O), y algunas tienen azufre (S), fósforo (P) o nitrógeno (N).

Los lípidos tienen una amplia gama de funciones biológicas, son la principal reserva energética, forman cubiertas impermeables en los cuerpos de plantas y animales, son aislantes térmicos, amortiguadores mecánicos, actúan como hormonas y vitaminas, etc. Debido a la gran diversidad de los lípidos, en la literatura hay múltiples clasificaciones, una de las más aceptadas es la siguiente. Presiona cada tipo de lípido:

Lípidos
Saponificables
Insaponificables
Simples
Complejos
Glicéridos o Grasas
Ceras
Fosfolípidos
Esfingolípidos
Fosfoglicéridos
Prostanglandinas
Terpenos
Esteroides

Una vez que has conocido la estructura y características de los lípidos, conoce sus funciones presionando las imágenes:

Aislantes érmicos Reserva energética y aislante térmico
Amortiguadores mecánicos Amortiguadores mecánicos
Estructural Estructural
Función biocatalizadora Función biocatalizadora
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La ateroesclerosis es un padecimiento en el que se presenta endurecimiento y pérdida de elasticidad de las arterias, así como engrosamiento de las paredes de las arterias (endotelio) por la acumulación de lípidos, principalmente colesterol, formando una “placa ateroesclerótica” que reduce el diámetro de la luz del vaso provocando hipertensión, formación de coágulos (trombos) y si hay una oclusión total, un infarto que conlleva a la muerte celular y, dependiendo de la severidad del padecimiento, la muerte del individuo.

La alteración se puede presentar en cualquier región del organismo, por ejemplo, en las arterias coronarias que realizan la irrigación del corazón, en cuyo caso se presentará un infarto al miocardio; si afecta a las arterias carótidas, se compromete la circulación del sistema nervioso central y se asocia a falta de irrigación sanguínea (isquemia) cerebral transitoria, denominada accidente cerebrovascular.

Los factores de riesgo más comunes son la hipertensión arterial, niveles altos de colesterol (hipercolesterolemia) y glucosa (hiperglucemia) en sangre, mayor tensión arterial por pérdida de elasticidad en edad avanzada, tabaquismo, estrés, obesidad, antecedentes familiares, falta de actividad física y posmenopausia, ya que los estrógenos dejan de producirse y son un factor de protección.

Las medidas preventivas consisten en llevar a cabo una alimentación sana y equilibrada y evitar los factores predisponentes.

Para saber más de lípidos:

¿Sabes qué es la ateroesclerosis?

Biomoléculas
Proteínas

Las proteínas desempeñan un papel fundamental para la vida, prácticamente todos los procesos biológicos dependen de la actividad de este tipo de moléculas. Son las biomoléculas más versátiles y diversas, debido a lo cual son imprescindibles para la estructura y función de las células.

Estas biomoléculas están formadas por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N), además, la gran mayoría poseen azufre. Las proteínas son moléculas de gran tamaño y estructura compleja, constituidas por largas cadenas de monómeros denominados aminoácidos.

A continuación se muestra la estructura básica de todos los aminoácidos, ¿qué grupos funcionales identificas? Selecciona estos dos en la lista.

Estructura aminoácidos Estructura básica de todos los aminoácidos




El aminoácido es una molécula orgánica que constituye la unidad química de las proteínas. Está conformado por un grupo amino (—NH2), un grupo carboxilo (—COOH) y una cadena carbonada lateral o radical (R) de estructura variable; los tres están unidos a un carbono contiguo llamado carbono alfa.

Hay unos 150 aminoácidos con funciones biológicas, pero los de mayor interés son aquellos que conforman las proteínas y sólo son 20 alfa aminoácidos; se clasifican en:

  • Esenciales: no pueden ser sintetizados por el organismo, por lo que deben ser suministrados en la dieta.
  • No esenciales: no necesitan ser ingeridos, porque son sintetizados por el organismo.

Veamos ejemplos de aminoácidos que forman proteínas. Presiona cada molécula.

Leucina Leucina
Arginina Arginina
Ácido glutámico Ácido glutámico
Serina Serina

Las proteínas están constituidas por cadenas de aminoácidos o monopéptidos, formadas por la unión llamada “enlace peptídico” que se establece entre el grupo carboxilo y el grupo amino de aminoácidos adyacentes, mediante una reacción de síntesis o condensación por deshidratación.

Nucleótido

De acuerdo al número de aminoácidos, podemos distinguir:

  • Monopéptidos: un aminoácido
  • Dipéptidos, 2 aminoácidos; tripéptidos, 3 aminoácidos; así sucesivamente
  • Oligopéptidos: hasta 10 aminoácidos
  • Polipéptidos: 10 a 50 aminoácidos
  • Proteínas: de 51 aminoácidos en adelante

La secuencia específica de los aminoácidos que constituyen una proteína está codificada en los genes de un organismo (segmento determinado de DNA).

Al constituirse una proteína, sufre un plegamiento específico que le confiere una estructura particular y determina su actividad biológica, la cual está determinada principalmente por la secuencia de aminoácidos, solubilidad, pH y temperatura.

La complejidad de una proteína depende de su nivel estructural; por ejemplo, una de las más simples es la insulina, constituida por 2 cadenas peptídicas, “A” y “B” de 21 y 30 aminoácidos respectivamente, en contraposición con la conectina (titina) que es una proteína gigante que se encuentra en el músculo cardiaco y esquelético, formada por más de 30 000 aminoácidos.

La estructura de las proteínas presenta cuatro niveles de organización, aunque el cuarto no está presente en todas.

Pongamos a prueba tu observación. Coloca en cada nivel de organización la estructura correspondiente: la primaria, será la más sencilla; la cuaternaria, la más compleja. Puedes ayudarte presionando el nombre de la estructura. Al finalizar oprime “Revisar”.

Revisar

La conformación espacial de una proteína está determinada por la estructura secundaria y terciaria; la asociación de varias cadenas polipeptídicas origina un nivel superior de organización: la estructura cuaternaria. En los organismos, las proteínas con funciones biológicas tienen estructuras terciarias o cuaternarias.

Existen diversas clasificaciones de proteínas, desde diferentes puntos de vista, la siguiente es la más general. Presiona cada tipo y conócelo.

Proteínas
Holoproteínas o
proteínas simples
Heteroproteínas o
proteínas conjugadas
Principales funciones de las proteínas:
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Al respirar, el oxígeno que inhalamos no se queda en los pulmones, necesita llegar a todas las células del cuerpo, ya que es uno de los combustibles principales que permite el correcto funcionamiento.

Existen unas células, fabricadas principalmente en la médula ósea, llamadas glóbulos rojos que poseen hemoglobina, una proteína muy importante que transporta el oxígeno a través del torrente sanguíneo y el dióxido de carbono para su expulsión, pues su alta concentración en sangre puede causar un daño permanente a los órganos internos, e incluso, provocar la muerte.

La anemia ocurre cuando una persona tiene menos glóbulos rojos de lo normal o no contienen suficiente hemoglobina, lo que impide que el oxígeno llegue bien a todo el cuerpo. Existen varias razones por las que esto puede ocurrir. Por ejemplo:

  • Pérdida de glóbulos rojos o sangre: si el cuerpo pierde poca sangre, éste es capaz de reponerla sin ningún problema. Sin embargo, al perder cantidades mayores, por ejemplo, durante una hemorragia, el cuerpo ya no es capaz de reponer tan rápidamente la sangre perdida y se tendrá una deficiencia de glóbulos rojos. Hay mujeres que presentan anemia debido a que menstrúan de manera abundante.
  • Producción insuficiente de glóbulos rojos: ocurre por una deficiencia de hierro, ácido fólico o vitamina B12 en el cuerpo. La principal causa es el tipo de alimentos que se consumen. También puede ocurrir que la médula ósea no funcione del todo bien, lo cual puede deberse a alguna enfermedad como la leucemia o a tratamientos como la quimioterapia.
  • El cuerpo destruye sus glóbulos rojos: en este caso, los glóbulos viven menos de lo normal y la producción no es suficiente o el sistema inmune del cuerpo los ataca y los destruye.

Todas las personas somos susceptibles de tener anemia. Algunos factores que pueden influir son la edad, el estado nutricional, cardiovascular y respiratorio. Durante la adolescencia es muy frecuente, pues el cuerpo tiene requerimientos nutricionales altos, se realizan muchas actividades y en ocasiones la alimentación es incorrecta. Esto mismo sucede durante el embarazo, cuando los requerimientos aumentan o al hacer dietas no equilibradas. Algunos vegetarianos pueden presentarla si no sustituyen adecuadamente la carne (fuente importante de hierro).

Los síntomas característicos de la anemia son palidez, cansancio excesivo, falta de aliento después de alguna actividad, rapidez en los latidos del corazón, falta de concentración, entre otros. Por lo general, éstos avanzan gradualmente.

La baja presencia de oxígeno en órganos importantes provoca que trabajen a marchas forzadas y esto puede ocasionar problemas mayores, como un infarto. La anemia nos pone un claro ejemplo de la importancia de las proteínas.

Para saber más de proteínas:

¿Sabes qué es la anemia?

Biomoléculas
Ácidos nucleicos

Los ácidos nucleicos son muy importantes, ya que determinan las características de un ser vivo, tales como el color de ojos, de la piel, determinación del sexo, síntesis de biomoléculas, entre otras.

Estas biomoléculas son compuestos orgánicos que contienen carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N) y fósforo (P). Están hechos de monómeros llamados nucleótidos.

Observa la siguiente imagen de un nucleótido ¿reconoces las tres moléculas que lo conforman? Selecciónalos en la lista.

Nucleótido Nucleótido





Como podrás darte cuenta, los nucleótidos están formados por:

Los nucleótidos son las unidades base que forman a los ácidos nucleicos, de los cuales existen dos principalmente: el ácido desoxirribonucleico (DNA) y el ácido ribonucleico (RNA).

Ahora, analiza con cuidado las siguientes dos moléculas, ¿notas las diferencias? Elige las características del DNA.

DNA DNA
RNA RNA






Contiene la información genética o hereditaria.
El RNA usa la información del DNA para llevar a cabo la síntesis de proteínas.

Veamos con más detalle la estructura del DNA. Te será útil presionar las flechas.

El DNA está conformado por dos cadenas helicoidales complementarias y antiparalelas de nucleótidos.

El azúcar se une al grupo fosfato del siguiente nucleótido mediante un enlace fosfodiester, alternando los azúcares y los grupos fosfato formarán la columna vertebral de la cadena de nucleótidos.

Cada base nitrogenada se une a una azúcar.

La unión de las bases complementarias se realiza a través de puentes de hidrógeno y forma los peldaños de la doble hélice o escalera.

Ahora conoce el RNA, que siempre lo diferenciarás del DNA porque tiene sólo una cadena de nucleótidos y lo podemos encontrar en cuatro presentaciones:

RNA heteronuclear

RNA heteronuclear: se localiza en el núcleo de las células eucariontas. Es el precursor de los siguientes tres.

RNA mensajero

RNA mensajero: es lineal y contiene la información, que obtiene del DNA, para formar una proteína.

RNA de transferencia

RNA de transferencia: no es lineal, tiene una estructura como de trébol, debido a que ciertas bases se unen y otras no, formando los bucles característicos de este ácido nucleico. Su función es llevar los aminoácidos al ribosoma para que se unan y formen las proteínas.

RNA ribosomal

RNA ribosomal: se encuentra unido a proteínas formando los ribosomas que están presentes en las células.

El DNA y el RNA están muy relacionados para poder cumplir con sus funciones, veamos por qué:

El DNA es el portador de la información genética, la cual pasa de una generación a otra, a través de la reproducción celular (meiosis o mitosis). A este proceso se le llama replicación.

La información genética posee las instrucciones para la síntesis de proteínas, que incluye los siguientes procesos:

  • Transcripción: un fragmento de DNA es copiado y forma una molécula de RNA mensajero.
  • Traducción:
    • RNA de transferencia (RNAt): transporta los aminoácidos hasta los ribosomas de la célula.
    • RNA ribosomal (RNAr): tiene una función estructural, pues se encuentra dentro de los ribosomas. Aquí se lleva a cabo la síntesis de proteínas, es decir, se ejecuta el mensaje del RNAm y RNAt al unirse los aminoácidos y formarse las proteínas.

De esta manera las funciones de los ácidos nucleicos son:

  • Almacenamiento de la información genética: poseen toda la información para sintetizar las proteínas de los organismos, así como los genes necesarios para el desarrollo y crecimiento.
  • Transmisión de la información genética: transmiten la información de célula a célula por medio de la replicación.
  • Expresión de la información genética: expresan esta información a través de la traducción.
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La biología molecular, es decir, la ciencia que se ocupa del estudio de la bases moleculares de la vida, relacionando las estructuras de las biomoléculas con las funciones específicas que desempeñan en la célula y en el organismo, ha aportado una nueva dimensión al entendimiento de la biodiversidad y por lo tanto, un criterio de clasificación de los seres vivos más simplificado para fines prácticos. Esta ciencia se inauguró en 1953, cuando James Watson y Francis Crick descubrieron la estructura del ADN, en la Universidad de Cambridge, Inglaterra. Esta molécula es la encargada de transportar la información genética de padres a hijos en casi todos los organismos vivos y contiene además la información necesaria para formar un organismo completo a partir de un óvulo fecundado. El ADN está formado de cuatro componentes básicos llamados nucleótidos (adenina, guanina, timina y citosina), que se combinan en los organismos formando lo que llamamos el código genético. En los genes —que son segmentos de ADN con la información necesaria para formar proteínas— el orden de los nucleótidos es variable y esta variación es responsable de la diversidad biológica, lo que hace que el ADN de un perro produzca un perro y que el de un ratón produzca un ratón. No obstante, que sepamos que ésta es la razón de la diversidad, no responde del todo el misterio que implica, pues, por ejemplo, los genes del chimpancé, nuestro pariente más cercano, son casi iguales a los del ser humano; una diferencia de alrededor del 1% es lo que nos hace distintos.

La diferencia en el orden de los nucleótidos en cada uno de los genes es utilizada por los biólogos para identificar las numerosas especies. De aquí nació la idea de crear una base de datos o clasificación cuyo criterio fuera la secuencia de nucleótidos de cada especie y que ésta se representara como los códigos de barras que se emplean en el comercio para identificar los productos.

Paul Hebert, de la Universidad de Guelph, en Canadá, ideó un método con el que se podría identificar a cada uno de los seres vivos usando secuencias cortas de ADN. Su idea ha funcionado bien en muchos casos, particularmente en el reino animal. En general, se plantea que los taxónomos [quienes describen y clasifican a los seres vivos] continúen realizando la labor que han venido haciendo, pero que a sus descripciones morfológicas y clasificaciones agreguen una secuencia de ADN representada en un código de barras que permita a los que no son especialistas reconocer rápidamente las especies.

Fragmento tomado de: Alejandro Oceguera F. y Virginia León R. “Códigos de barras para identificar a los seres vivos”, en: ¿Cómo ves? Revista de divulgación científica.
http://www.comoves.unam.mx/numeros/articulo/131/codigos-de-barras-para-identificar-a-los-seres-vivos

Para saber más de ácidos nucleicos:

Códigos de barras para identificar a los seres vivos.

Biomoléculas
Actividad

Clasifica las siguientes propiedades de acuerdo con la biomolécula a la que pertenecen. Coloca la ficha correspondiente.

  • lípidos
  • carbohidratos
  • proteínas
  • ácidos nucleicos

Principal fuente de energía

Al presentarse en polímeros, su única función es estructural o como almacén de energía.

Principal reserva energética

Aislantes térmicos

Amortiguadores mecánicos

Principal función: estructural

Transporte

Contráctil

Transmisión de la información hereditaria

Síntesis de las proteínas

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