BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS

DEFINICION• Un metabolito es cualquier molécula utilizada, capaz o producida durante el metabolismo.1 Así,

dada la ruta metabólica:

A     →     B     →    C     →     D     →    E

A, B, C, D, E son los metabolitos; el primer metabolito de la ruta (A) suele denominarse sustrato, el último (E) producto y el resto (B, C, D) metabolitos intermediarios.

• Si se toma como ejemplo la fermentación láctica, una de las rutas metabólicas evolutivamente más antiguas, la glucosa es el primer metabolito (sustrato), el punto de partida de una serie de reacciones que conducirá hasta el lactato, el último metabolito o producto final; entre la glucosa y el lactato hay 10 metabolitos intermediarios. El sustrato inicial se toma del medio o de las reservas de la célula y debe suministrarse continuamente para que la ruta se lleve a cabo; el producto final se acumula en la célula y debe expulsarse como producto de excreción; los metabolitos intermediarios se hallan usualmente en concentraciones muy bajas, dado que en cuanto se producen son transformados en el siguiente.

• Dado que las reacciones metabólicas son catalizadas por enzimas y éstas están determinadas genéticamente, cualquier alteración del ADN supondrá una disfunción del enzima, un bloqueo de la ruta metabólica y la acumulación de un metabolito intermediario en la célula.

• A     →     B     →    C    →     // En este caso la disfunción del enzima que cataliza el paso de C a D origina la acumulación del metabolito C en la célula (y la no producción de E), lo que puede originar trastornos en los individuos, conocidos genéricamente como enfermedades metabólicas (que, además, son hereditarias).

TIPOS

• Normalmente se distingue entre metabolismo primario y secundario. El primero se refiere a los procesos fotosintéticos que dan lugar a los ácidos carboxílicos del ciclo de Krebs que son de bajo peso molecular y que están ampliamente distribuidos, alfa-aminoácidos, carbohidratos, grasas, proteínas y ácidos nucleicos implicados en los procesos vitales.

METABOLITO PRIMARIO

• El metabolismo primario compromete aquellos procesos quimicos que cada planta debe llevar a cabo cada dia para sobrevivir y reproducir su actuacion, como la fotosintesis, glicolisis, ciclo del acido citrico, sintesis de aminoacidos, transaminacion, sintesis de proteinas, enzimas y coenzimas, etc

RUTAS METABÓLICAS

• Los centenares de reacciones químicas que integran el metabolismo no tienen lugar de manera independiente unas de otras, sino que están articuladas en largas secuencias de reacciones consecutivas ligadas entre sí por intermediarios comunes , de manera que el producto de cada reacción resulta ser el sustrato o reactivo de la siguiente. Estas secuencias de reacciones reciben el nombre de rutas metabólicas

• La existencia de un intermediario común entre dos reacciones consecutivas hace posible la transferencia de energía química entre ellas. Por ejemplo en dos reacciones consecutivas tales como

A → BB → C

BiomoléculasLa célula está constituida por dos tipos de biomoléculas: las inorgánicas y las orgánicas. Dentro del primer grupo tenemos al agua, las sales minerales y los gases, mientras que en el segundo encontramos a los glúcidos, los lípidos, los ácidos nucleicos y las proteínas.

Inorgánicas Agua

Gases

Sales minerales

Biomoléculas

Ácidos nucleicos

Glúcidos

Lípidos

ProteínasOrgánicas

Nombre de origen griego que significa dulce, lo cual representa una propiedad de muchos de estos compuestos formados por largas cadenas de carbono, a las cuales se le suman átomos de hidrógeno y oxigeno. Los glúcidos mas básicos son los monosacáridos, los que responden a la formula general:

Glúcidos

(CH2O)n

Esta formula, al desarrollarse da monómeros, los que se unen para dar formas mas complejas como son los polímeros

Según el numero de carbonos que presente el monómero tendremos

Hexosas: C6H12O6 Ej.: Glucosa, Fructosa y Galactosa.  

Triosas: C3H6O3 Ej.: Gliceraldeido

Tetrosas: C4H8O4 Ej.: Xilulosa

Pentosas: C5H10O5 Ej.: Ribosa y Desoxirribosa

Triosas: C3H6O3 (Ej.: Gliceraldeido)

Tetrosas: C4H8O4 (Ej.: Xilulosa)

Pentosas: C5H10O5 (Ej.: Ribosa)

Hexosas: C6H12O6 (Ej.: Glucosa)  

Los disacáridos son la unión de dos monosacáridos gracias a un enlace glucosídico con liberación de una molécula de agua

Según los monosacáridos implicados en la formación del disacárido tendremos:

OHOH

+OOH OHOHOH

+ OH2

Lactosa: Glucosa + Galactosa

Maltosa: Glucosa + GlucosaSacarosa: Glucosa + Fructosa

El ultimo grupo de los glúcidos son los polisacáridos, los que resultan de la unión de muchos monosacáridos (mas de 1000). Entre los más estudiados tenemos:

Almidón: Cadena de glucosas que se emplea como reserva energética en las células vegetales.

Glucógeno: Cadena de glucosas que se emplea como reserva energética en las células animales.

Celulosa: Cadena de amilosa y amilopectina.

Los carbohidratos se pueden unir a lípidos formando glicolipidos o a proteínas dando glicoproteínas, este último tipo se presenta en la superficie de las células sanguíneas y se le conoce también como antígeno

Prostaglandinas Terpenos Esteroides

Lípidos Los lípidos son una clase heterogénea que incluye grupos emparentados químicamente y otros cuya estructura difiere por completo; la característica común a todos ellos es la solubilidad en compuestos no polares (éter, cloroformo, benceno, alcohol), y la insolubilidad en agua y solventes acuosos.

Lípidos

Simples

Complejos

Asociados

Ceras Ácidos grasosAcilgliceridos

Fosfolípidos

Glucolípidos y esfingolípidos

Lipoproteínas y proteolípidos

Lípido (del griego lipos = grasa)

Los lípidos son un grupo heterogéneo de compuestos de origen biológico.

Son relativamente insolubles en agua y solubles en solventes orgánicos como éter, cloroformo y benceno.Los lípidos son constituyentes importante de la alimentación no sólo por su elevado valor energético, sino también por las vitaminas liposolubles y ácidos grasos esenciales contenidos en la grasa de los alimentos naturales.

Lípidos simplesGrasas: ácidos grasos + glicerol.Triglicéridos = 3 ac. Grasos + 1 glicerol

Lípidos complejosFosfolípidos (fosfato)

Glucolípidos (azúcares)

Contienen otros grupos químicos además de un glicerol y ácidos grasos

CLASIFICACION

ACIDOS GRASOSACIDOS GRASOS

Los ácidos grasos poseen una larga cadena carbonada (C: 8-20)

saturado insaturado

Proteínas C -H- O - N -S• Las proteínas construyen, mantienen y

reparan el organismo. • son largas hebras de aminoácidos que se

combinan entre sí según diversas secuencias, siendo imprescindibles en la dieta.

Aminoácidos, son las unidades básicas que constituyen las proteínas.

Existen sólo 20 tipos de aminoácidos y estos pueden formar miles de proteínas diferentes

-La estructura primaria de las proteínas está dada por la secuencia aminoacídica de éstas.

Estructura primaria de proteínas

NH2- -COOH

-La estructura secundaria determinada por el plegamiento de las cadenas polipeptídicas.

Estructura secundaria de proteínas

HELICE

-La estructura terciaria está determinada por enlaces covalentes intramoleculares de puente di-sulfuro (-S-S-) y por interacciones hidrofóbicas e hidrofílicas

Estructura terciaria de proteínas

ESTRUCTURA CUATERNARIA: LA HEMOGLOBINA

Función biológica de las proteínas

-Transporte.

-Enzimática.-Hormonal

Nucleótidos y ácidos nucleicos

MONOSACARIDOS de 5 carbonos, Pentosas

Pentosa = 5 átomos de carbono

Desoxirribosa

ribosa

Hebras de DNA se aparean en forma antiparalela

5´

3´

5´

3´

Metabolitos primarios Metabolitos secundariosProductos del metabolismo

generalProductos del metabolismo

especialAmpliamente distribuí dos

en plantas ymicroorganismos

Biosintetizados a partir del metabolismo primario

Indispensables para la vida Distribución restringida a ciertas plantas,

microorganismosAminoácidos de proteínas,

monosacáridos, lípidos, ácidos derivados del ciclo

de los ácidos tricarboxílicos, glúcosidos,

etc

Distribución taxonómica restringida (a veces

característico de un género dado o de una especie)

  No indispensables para la vida

  Alcaloides, terpenos, flavonoides,

esteroides, cumarinas, etc.

Tabla 1. Diferencias entre metabolitos primarios y secundarios