20: Moléculas en Sistemas Vivos
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Se pensó que los compuestos orgánicos sólo podían fabricarse en organismos vivos, y sobre esta base se dividió la química en los subcampos de inorgánicos y orgánicos. Esta subdivisión persiste hoy en día, pero la definición de orgánico ha cambiado en respuesta al descubrimiento de numerosas formas de hacer compuestos orgánicos a partir de materiales de partida inorgánicos. La bioquímica es el estudio de los elementos químicos que se encuentran en los sistemas vivos, y cómo estos elementos se combinan para formar moléculas y colecciones de moléculas que llevan a cabo las funciones y comportamientos biológicos que asociamos con la vida.
- 20.3: Los bloques de construcción de la bioquímica
- Afortunadamente, casi todas las sustancias que se encuentran en las células vivas son poliméricas, están construidas por diferentes combinaciones de un número limitado de moléculas relativamente pequeñas. Por ejemplo, las estructuras básicas de todas las proteínas en todos los organismos consisten en cadenas unidas covalentemente que contienen 100 o más residuos de aminoácidos. Solo 20 aminoácidos diferentes se incorporan comúnmente en las proteínas, pero el número de formas de organizar 100 de estos en una cadena tomando cualquiera de los aminoácidos al azar para cada lugar
- 20.4: Grasas y Lípidos
- Los lípidos no polares tienen estructuras moleculares que no contienen sitios cargados eléctricamente, pocos grupos polares y grandes cantidades de carbono e hidrógeno. Son similares a los hidrocarburos en ser casi completamente insolubles en agua, por lo que se dice que son hidrofóbicos (del griego, que significa que odian el agua). Por otro lado, los lípidos polares consisten en moléculas que tienen grupos polares (como —OH) o sitios cargados eléctricamente en un extremo, y cadenas hidrocarbonadas en el otro.
- 20.5: Lípidos no polares
- Se pueden elaborar muchos lípidos no polares combinando diferentes ácidos de cadena larga con glicerol. Debido a que estos ácidos se derivaron originalmente de las grasas, se los conoce colectivamente como ácidos grasos. Esta forma más común de grasa animal sirve como almacén de energía y como aislamiento contra la pérdida de calor. A nivel molecular se construye a partir de tres moléculas de ácido esteárico y una de glicerol.
- 20.6: Lípidos polares
- Al igual que en la mayoría de los lípidos no polares, las estructuras de los lípidos polares se basan en la condensación de ácidos grasos con glicerol. La principal diferencia es que solo dos de los tres grupos OH en glicerol están involucrados.
- 20.7: Carbohidratos
- Los carbohidratos son azúcares y derivados del azúcar cuyas fórmulas se pueden escribir en la forma general: Cx (H2O) y. (Los subíndices x e y son números enteros.) Algunos carbohidratos típicos son sacarosa (azúcar de caña ordinaria), C12H22O11; glucosa (dextrosa), C6H12O6; fructosa (azúcar de fruta), C6H12O6; y ribosa, C5H10O5.Dado que la relación atómica H/O es 2/1 en cada fórmula, estos compuestos originalmente se pensó que eran hidratos de carbono, de ahí su nombre general.
- 20.9: Disacáridos
- Los disacáridos se componen condensando dos unidades de azúcar.
- 20.10: Polisacáridos
- Como su nombre indica, los polisacáridos son sustancias que se acumulan por la condensación de un número muy grande de unidades de monosacáridos. La celulosa, por ejemplo, es un polímero de β-glucosa, que contiene más de 3000 unidades de glucosa en una cadena. El almidón es en gran parte un polímero de α-glucosa.
- 20.12: Cadenas Polipeptídicas
- La cadena principal de cualquier molécula proteica es una cadena polipeptídica obtenida por la condensación de un gran número de aminoácidos con la eliminación de agua. Recordará que los aminoácidos son compuestos orgánicos bifuncionales de nitrógeno que contienen un grupo ácido, —COOH, y un grupo amina, —NH2. El grupo amina está unido al átomo de carbono adyacente al —COOH (el átomo de carbono α).
- 20.13: Los Aminoácidos
- En total hay 20 aminoácidos que ocurren comúnmente en todos los organismos. En la mayoría de las circunstancias los aminoácidos existen como zwitteriones.
- 20.18: Estructura de ácido nucleico
- Los ácidos nucleicos se aislaron por primera vez de los núcleos celulares (de ahí el nombre) en 1870. Desde entonces se han encontrado también en otras porciones de células, especialmente en los ribosomas, que son los sitios de síntesis de proteínas. La mayoría de los ácidos nucleicos son polímeros de cadena extremadamente larga.
- 20.19: Almacenamiento de Información
- ¿Cómo pueden las moléculas de ADN y ARN actuar como planos para la fabricación de proteínas? Cada aminoácido en una proteína está determinado por un codón específico de tres bases nitrogenadas en la cadena de ADN o ARN. Se discuten los detalles de este código genético.
- 20.20: La Doble Hélice
- Hay más en la estructura del ADN que solo la secuencia primaria de bases nitrogenadas. La estructura secundaria también juega un papel bioquímico crucial. Cada molécula de ADN consiste en dos cadenas de nucleótidos envueltas una alrededor de la otra en una doble hélice y unidas por enlaces de hidrógeno. Este enlace de hidrógeno involucra solo las bases nitrogenadas. Cada una de las bases de purina puede formar enlaces de hidrógeno con una y solo una de las bases de pirimidina.
- 20.21: Replicación de ADN
- El ADN es el componente genéticamente activo de los cromosomas de una célula y contiene toda la información necesaria para controlar la síntesis de las proteínas, enzimas y otras moléculas que se necesitan a medida que esa célula crece, continúa el metabolismo y eventualmente se reproduce. Así, cuando una célula se divide, su ADN debe transmitir información genética a ambas células hijas. De alguna manera debe poder dividirse en copias duplicadas. Este proceso se llama replicación.