Biomoléculas Esenciales: Carbohidratos, Lípidos, Proteínas y Procesos Celulares

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Carbohidratos

Los carbohidratos, también llamados glúcidos o azúcares, son fuentes de energía inmediata. Todos sus átomos de carbono están unidos a un grupo hidroxilo (-OH), excepto uno que está libre y forma un doble enlace con un oxígeno, constituyendo un grupo carbonilo. Son un bioelemento primario, susceptible a la hidrólisis.

  • Hexosas (6 carbonos): fructosa, glucosa y galactosa.
  • Pentosas (5 carbonos): ribosa y desoxirribosa, que forman los ácidos nucleicos.

Disacáridos: Son dos monosacáridos que forman un anillo y están unidos por un enlace glucosídico.

Polisacáridos: El almidón es una fuente de energía en vegetales, y los animales almacenamos glucógeno.

Sacarosa: Una molécula de glucosa + una molécula de fructosa (azúcar de mesa).

Glucosa: Es el monosacárido más abundante, se usa como fuente de energía y para la síntesis de aminoácidos y ácidos grasos.


Lípidos

Los lípidos son compuestos no solubles (o relativamente insolubles) en agua, pero solubles en éter y cloroformo. Hay cinco lípidos de importancia:

  1. Grasas neutras: Forma económica de almacenar energía, liberan el doble de energía que los carbohidratos. Se forman de un glicerol + 1, 2 o 3 ácidos grasos.
  • Glicerol: Alcohol de 3 carbonos, con 3 grupos hidroxilo.
  • Ácidos grasos: Formados por una cadena larga no ramificada de hidrocarbonos y un grupo carboxilo en los extremos.
    • Ácido graso saturado: Contiene el máximo de hidrógenos. A temperatura ambiente son sólidos, como la manteca.
    • Ácido graso insaturado: No tienen todos los hidrógenos posibles, presentan espacios vacíos en su cadena y dobles enlaces. Son monoinsaturados y líquidos a temperatura ambiente.
    • Ácido graso linoleico: Insaturado, nutriente esencial para la dieta porque el organismo no lo produce. Se obtiene de alimentos como palta, maní, bacalao y salmón.
Fosfolípidos: Son anfipáticos, con un extremo hidrofílico (glicerol y fosfato, soluble en agua) y otro hidrofóbico (ácidos grasos). Tienen nitrógeno y fosfato en su formación.Carotenoides: Pigmentos amarillos y anaranjados de los vegetales, insolubles en agua, de consistencia acuosa. Participan en la fotosíntesis. Ejemplo: betacaroteno de la zanahoria.Esteroides: Compuestos por 4 átomos de carbono unidos que forman un anillo. Su longitud depende del esteroide. Ejemplos: colesterol (forma parte de la membrana celular), sales biliares (emulsifican grasas en el intestino), hormonas reproductoras y hormonas de la corteza suprarrenal.

Proteínas

Las proteínas participan en la formación y reparación de tejidos, en el crecimiento, y se encuentran en la estructura de la célula. La mayor parte de las enzimas son proteínas. En la célula, las proteínas son importantes para determinar el aspecto y la capacidad de contracción de esta. Su átomo más importante es el nitrógeno. Su unidad estructural son los aminoácidos.

Aminoácidos: Formados por un grupo amino y un grupo carboxilo. Existen 20 aminoácidos esenciales. Son un grupo variable que se une a un carbono alfa. Las plantas y bacterias sintetizan los 20 aminoácidos. Las personas sintetizan 11 y 9 se obtienen de forma externa. Estos son: isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptófano, valina, (arginina e histidina en niños y personas mayores).

Al juntar muchos aminoácidos formamos una proteína. El enlace entre dos aminoácidos se produce con el carbono de un aminoácido y el nitrógeno del siguiente aminoácido. Este se llama enlace peptídico.

  • Estructura primaria de las proteínas: Se refiere a la secuencia y el número de aminoácidos de la proteína (lineal).
  • Estructura secundaria: Es la forma de la cadena de aminoácidos. Se caracteriza por la hélice alfa y la lámina plegada beta (más flexible y resistente que la hélice, pero no elástica). Es la estructura básica de algunas proteínas fibrosas.
  • Estructura terciaria: Es la estructura plegada y completa en 3D de la cadena polipeptídica.
  • Estructura cuaternaria: Influenciada por la estructura secundaria y terciaria (enlaces de hidrógeno, enlaces iónicos, interacciones hidrofóbicas en las cadenas y puentes disulfuro). Son proteínas más grandes, como enzimas (terciaria y cuaternaria), hemoglobina (cuaternaria) y miosina (terciaria y cuaternaria).

Gradiente, Difusión y Transporte Celular

Gradiente: Diferencia física entre dos regiones del espacio que hace que se muevan moléculas de una región a otra. Hay de concentración, presión y carga eléctrica.

Difusión: Movimiento de las moléculas que se encuentran en una alta concentración hacia las regiones de baja concentración.

Transporte pasivo: Las sustancias bajan por gradientes de concentración. No se necesita gasto de energía celular, ya que el gradiente da la energía y controla la dirección. Los lípidos y poros proteicos regulan el tamaño de las sustancias y sus cargas.

  • Difusión simple: Transporta moléculas solubles en lípidos y moléculas pequeñas por diferencia de concentraciones.
  • Difusión facilitada: Se realiza con la ayuda de proteínas de transporte.
  • Ósmosis: Difusión de agua a través de una membrana de permeabilidad diferencial, es decir, una que es más permeable al agua que a las moléculas disueltas.

Transporte activo: La célula usa energía para movilizar sus sustancias en contra de un gradiente de concentración. Las proteínas de transporte controlan la dirección del movimiento de las sustancias.

  • Endocitosis: Movimiento de partículas grandes, incluidas moléculas grandes o microorganismos enteros, hacia el interior de una célula que absorbe material extracelular, cuando la membrana plasmática forma bolsas delimitadas por membrana que se introducen en el citoplasma.
  • Exocitosis: Movimiento de materiales hacia el exterior de una célula, envolviendo el material en una bolsa membranosa, que se desplaza hacia la superficie de la célula, se funde con la membrana plasmática y se abre hacia el exterior permitiendo que su contenido se difunda inmediatamente.

Membrana Celular

La membrana celular es un aislante semipermeable, compuesto por dos capas de fosfolípidos que permiten la entrada y salida de sustancias, por sus poros o canales. Además, es la separación del contenido de la célula y su exterior. Posee la función de receptora del medio que la rodea. Los esteroides como el colesterol tienen un importante papel en la regulación de propiedades fisicoquímicas de la membrana, regulando su resistencia y fluidez.

Componentes: Cabeza polar (hidrofílica), líquido extracelular, citoplasma, colas hidrofóbicas, proteínas receptoras, de reconocimiento, de transporte, colesterol, glucocáliz, glucoproteínas.

Proteínas de Transporte

Regulan el movimiento de moléculas hidrofílicas.

  • Proteínas de canal: Son poros por los que pasan pequeñas moléculas según su carga.
  • Proteínas transportadoras: Sujetan una molécula específica y al reconocerla cambian su forma para dejarlas pasar (podría usar ATP).

Proteínas Receptoras

Reciben señales del exterior de la célula y activan respuestas celulares al tener contacto con hormonas y nutrientes.

Proteínas de Reconocimiento

(Glucoproteínas) Reconocen a las demás células, a agentes extraños, además sirven para que sean reconocidas por otras células.

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