Fundamentos de Bioquímica: Niveles de Organización y Biomoléculas Esenciales

Jerarquía Estructural de la Materia Viva

• Nivel 1: Unidad monomérica: Azúcar, aminoácido, nucleótido.
• Nivel 2: Macromolécula: Proteína, ADN, celulosa.
• Nivel 3: Supramolécula: Membrana plasmática, cromosoma, pared celular.
• Nivel 4: Célula y organelos.
• Nivel 5: Tejidos.
• Nivel 6: Organismo.

Bioelementos y su Importancia Biológica

Bioelementos Principales

• Carbono (C): Forma grupos funcionales.
• Hidrógeno (H): Forma biomoléculas y participa en la respiración.
• Oxígeno (O): Presente en todas las moléculas orgánicas y cumple funciones estructurales.
• Nitrógeno (N): Componente de biomoléculas en proteínas, lípidos y ácidos nucleicos.

Bioelementos Secundarios

• Azufre (S): Presente en dos aminoácidos (cisteína y metionina) y en la coenzima A.
• Fósforo (P): Presente en nucleótidos y fosfolípidos.
• Calcio (Ca²⁺): Contracción muscular, coagulación y sistema nervioso.
• Cloro (Cl): Balance de agua en la sangre.

Oligoelementos

Requeridos en menor cantidad por el organismo.

Clasificación de Biomoléculas y Procesos Metabólicos

Biomoléculas

• Inorgánicas: Agua (H₂O), Oxígeno (O₂), Dióxido de Carbono (CO₂).
• Orgánicas: Proteínas, lípidos, carbohidratos (CHO).
• Ácidos Nucleicos: Necesarios para la vida celular y la energía.

Polímero: Macromolécula formada por moléculas más pequeñas que se repiten.

Metabolismo

• Catabolismo (Convergente): Todas las moléculas diferentes se transforman en ATP.
• Anabolismo (Divergente): De una molécula se obtienen varios productos diferentes.

Propiedades del Agua e Interacciones Moleculares

El agua posee una alta temperatura de ebullición, alto calor específico y alta tensión superficial. Establece interacciones por puentes de hidrógeno, siendo débil con las moléculas de su alrededor.

Tipos de Interacciones

• Ion-ion: Polar, interacción de cargas.
• Ion-dipolo: Polar, carga positiva/negativa y agua.
• Dipolo-dipolo: Polar, moléculas dipolares.
• Puente de hidrógeno: Polar (H-N, O-H).
• Puente disulfuro: Polar, ocurre solo entre cisteínas.
• Interacciones hidrofílicas: Apolares, movimientos apolares.

Aminoácidos y Estructura de las Proteínas

Aminoácidos Específicos

• Glicina: No tiene carbono quiral.
• Metionina: Apolar.
• Prolina: Apolar cíclico (aminoácido).
• Cisteína: Único que forma enlaces disulfuro.
• Peptidoglicano: Utiliza aminoácidos en forma D.

Todos los aminoácidos presentes en las proteínas son ópticamente activos y poseen una estructura tetraédrica.

Clasificación de Proteínas y Aminoácidos

Presencia de Proteínas

• Estándares: Codificados, forman proteínas (son 20).
• No estándares: No están presentes en las proteínas.

Esencialidad

• Esenciales: Presentes en la dieta.
• No esenciales: El organismo puede sintetizarlos a partir de otros aminoácidos.

Polaridad

• Polares: Con carga (básicos-ácidos) y neutros.
• Apolares: Hidrocarburos, aromáticos o alifáticos (cadena lineal).

Acidez y Comportamiento Químico

• Ácidos: Polipróticos (más de una desprotonación).
• Básicos.
• Anfolíticos: Diferente carga según el pH.

Los aminoácidos apolares y neutros pierden 2 protones, mientras que los polares pierden 3 protones.