Dimensión
- Longitud: nivel de nanómetros,
nmdonde \(1nm = 10^{-9} = 10A\) - Masa: Daltons (
Da; 1 dalton = masa de hidrógeno \(1.67x10^{-24}g\); \(\frac{1}{12}\) de la masa de un átomo de carbono 12).
| Biomolécula | Longitud (nm) |
Daltons (Da) |
|---|---|---|
| Agua | 0.3 | 18 |
| Alanina | 0.5 | 89 |
| Glucosa | 0.7 | 189 |
| Fosfolípidos | 3.5 | 750 |
| Inmonoglubulina | 14 | 150K |
| Ribosoma | 18 | 2520K |
| Virus del mosaico del tabaco | 300 | 40000K |
| Escherichia coli | 2000 |
Estructura
Los compuestos de carbono existen normalmente como estereoisómeros. Las interacciones entre las biomoléculas son invariablemente estereoespecíficas, lo que implica que las moléculas que interactúan tengan una configuración específica.
- Estereoisómeros
- Moléculas que contienen los mismos enlaces químicos pero con diferente configuración o distribución espacial de sus átomos constituyentes.
En los modelos de representación espacial, generalmente encontramos la siguiente clave de colores:
- Rojo para oxígeno
- Azul o morado para nitrógeno
- Negro para carbono
- Blanco para hidrógeno
Pirimidinas incluyen uracilo, timina, citosina, y las purinas incluyen adenina y guanina.
Jerarquías
Principales precursores para la formación de biomoléculas
- Agua
- CO2
- Tres compuestos inorgánicos de nitrógeno, amonio NH2, nitrato NO3 y nitrógeno diatómico N2
Mediante procesos metabólicos se asimilan y transforman estos precursores inorgánicos en metabolitos, los cuales son compuestos orgánicos simples que participan como intermediarios.
Ladrillos de la vida
Gran parte de las moléculas biológicas son macromoléculas, polímeros de masa molecular superior a 5000 construidos a partir de precursores relativamente simples. Los polímeros más cortos se denominan oligómeros.
- Proteínas
- Polinucleótidos (
ADNyARN) - Polisacáridos
- Lípidos
Cada macromolécula es un polímero formado por moléculas pequeñas (monómeros)
Las proteínas, largos polímeros de aminoácidos, constituyen, excluyendo el agua, la fracción celular más importante. Algunas proteínas tienen propiedades catalíticas y actúan como enzimas y otras sirven como elementos estructurales, receptores de señales o transportadores que acarrean sustancias específicas. Son quizá las biomoléculas más versátiles.
- Proteoma
- La suma de todas las proteínas que funcionan en una célula.
Los ácidos nucleicos, DNA, RNA, son polímeros de nucleótidos (polinucleótidos). Almacenan y transmiten información genética y algunas moléculas de RNA desempeñan papeles estructurales y catalíticos en complejos supramoleculares.
Los polisacáridos, polímeros de azúcares simples tales como la glucosa, tienen tres funciones principales: sirven como almacén de combustibles energéticos, como componentes estructurales rígidos y como elementos de reconocimiento extracelular.
Los lípidos, derivados de hidrocarburos insolubles en agua, sirven como componentes estructurales de las membranas, reserva de combustible rico en energía, pigmentos y señales intracelulares.
Las macromoléculas se forman en reacciones de condensación
- Durante una reacción de condensación, se pierde una molécula de agua al adicionar un monómero a la cadena creciente
- El proceso opuesto (ruptura de polímero) requiere de agua, hidrólisis.
Las macromoléculas tienen polaridad estructural
En las interacciones entre biomoléculas, el “encaje” debe ser estereoquímicamente correcto. La estructura tridimensional de las biomoléculas grandes y pequeñas, la combinación de su configuración y conformación, es de primordial importancia en sus interacciones biológicas: un reactivo con su enzima, una hormona con su receptor de membrana celular, un antígeno con su anticuerpo específico son buenos ejemplos de ellos.
Las macromoléculas no son simétricas, tienen un sentido o dirección (sentido de ensamble) de monómeros, cabeza-cola.
Complejos supramoléculares
La interacción entre macromoléculas da lugar al siguiente nivel de organización: complejos supramoleculares, donde varios miembros de uno o más tipos de macromoléculas se asocian teniendo funciones subcelulares específicos.
\[\text{subunidades} @>{\text{Enlaces covalentes}}>> \text{Macromoléculas} @>{\text{Enlaces no covalentes}}>> \text{Macromolécula compleja}\]Por ejemplo:
Aminoácidos y nucleótidos -> Proteínas globulares, RNA -> Ribosoma
Ejemplos
- Complejos multienzimáticos
- Ribosomas
- Cromosomas
- Elementos del citoesqueleto
Jerarquía
- Precursores
- Metabolitos
- Ladrillos de la vida (building blocks)
- Macromoléculas
- Complejos supramoleculares
- Organelos
- Células
Los organelos, están rodeados por una membrana y tienen una función específica, por ejemplo, núclo, mitocondria, cloroplastos, retículo endoplásmico, aparato de Golgi, vacuolas, peroxisomas, lisosomas, cromoplastos.
Las membranas a su vez, son también complejos supramoleculares, pues son complejos de lípidos y proteínas que se mantienen unidos por interacciones no covalentes (interacciones hidrofóbicas).