Aplicaciones de interés en la industria y en los seres vivos. (Ana Gabriela Canto) (Cesar Gómez)

 Biomoléculas:
 Son las moléculas constituyentes de los seres vivos. Las biomoléculas están compuestas por seis elementos que constituyen del 95 al 99% de los tejidos vivos: el carbono (C), el hidrógeno (H), el oxigeno (O), el nitrógeno (N), el azufre (S), y el fósforo (P).¹Estos seis elementos son los principales componentes de las biomoléculas debido a que:

1. Permiten la formación de enlaces covalentes entre ellos, compartiendo electrones, debido a su pequeña diferencia deelectronegatividad. Estos enlaces son muy estables, la fuerza de enlace es directamente proporcional a las masas de los átomos unidos.
2. Permiten a los átomos de carbono la posibilidad de formar esqueletos tridimensionales –C-C-C- para formar compuestos con número variable de carbonos.
3. Permiten la formación de enlaces múltiples (dobles y triples) entre C y C, C y O, C y N, así como estructuras lineales ramificadas cíclicas, heterocíclicas, etc.
4. Permiten la posibilidad de que con pocos elementos se den una enorme variedad de grupos funcionales (alcoholes, aldehídos,cetonas, ácidos, aminas, etc.) con propiedades químicas y físicas diferentes.

Según la naturaleza química, las biomoléculas pueden ser;

Biomoléculas inorgánicas

Son biomoléculas no formadas por los seres vivos, pero imprescindibles para ellos, como el agua, la biomolécula más abundante, los gases(oxígeno, ) y las sales inorgánicas: aniones como fosfato (HPO₄⁻), bicarbonato (HCO₃⁻) y cationes como el amonio (NH₄⁺)

Biomoléculas orgánicas o principios inmediatos

Glúcidos

Los glúcidos (impropiamente llamados hidratos de carbono o carbohidratos) son la fuente de energía primaria que utilizan los seres vivos para realizar sus funciones vitales; la glucosa está al principio de una de las rutas metabólicas productoras de energía más antigua, la glucólisis, usada en todos los niveles evolutivos, desde las bacterias a los vertebrados. Muchos organismos, especialmente los de estirpe vegetal (algas, plantas) almacenan sus reservas en forma de almidón. Algunos glúcidos forman importantes estructuras esqueléticas, como la celulosa, constituyente de la pared celular vegetal, o la quitina, que forma la cutícula de los artrópodos.

Lípidos

Los lípidos saponificables cumplen dos funciones primordiales para las células; por una parte, los fosfolípidos forman el esqueleto de lasmembranas celulares (bicapa lipídica); por otra, los triglicéridos son el principal almacén de energía de los animales. Los lípidos insaponificables y los isoprenoides desempeñan funciones reguladoras (colesterol, hormonas sexuales, prostaglandinas).

las proteinas ACIDO OMEGA 6 El acido graso omega 6 es un ácido graso poliinsaturado (contiene dos o más dobles enlaces) su primer doble enlace se encuentra en el carbono número 6 contando a partir del carbono situado en el extremo metilo de la cadena (omega terminal) El acido graso omega 3 y el acido graso omega 6 son ácidos grasos esenciales. Se dice que son esenciales porque el ser humano no es capaz de sintetizarlo ya que no puede introducir dobles enlaces antes del carbono 9 del ácido graso por ello debe ser ingerido en cantidad suficiente a través de la dieta.

Glúcidos o hidratos de carbono:

Los glúcidos, carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos son moléculas orgánicas compuestas por carbono,hidrógeno y oxígeno. Son solubles en agua y se clasifican de acuerdo a la cantidad de carbonos o por el grupo funcional aldehido. Son la forma biológica primaria de almacenamiento y consumo de energía. Otras biomoléculas energéticas son las grasas y, en menor medida, las proteínas.

Los glúcidos son compuestos formados en su mayor parte por átomos de carbono e hidrógeno y en una menor cantidad de oxígeno. Los glúcidos tienen enlaces químicos difíciles de romper llamados covalentes, mismos que poseen gran cantidad de energía, que es liberada al romperse estos enlaces. Una parte de esta energía es aprovechada por el organismo consumidor, y otra parte es almacenada en el organismo.

En la naturaleza se encuentran en los seres vivos, formando parte de biomoléculas aisladas o asociadas a otras como las proteínas y los lípidos.

Los glúcidos se dividen en monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos.

Lípidos:

Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno, que tienen como característica principal el ser hidrofóbicas o insolubles en agua y sí en solventes orgánicos como la bencina, el alcohol, el benceno y el cloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales. Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (triglicéridos), la estructural (fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (esteroides).

Los Lípidos también funcionan para el desarrollo del cerebro, el metabolismo y el crecimiento.

Los lípidos más abundantes son las grasas,que puede ser de origen animal o vegetal. Los lípidos son biomoléculas muy diversas; unos están formados por cadenas alifáticas saturadas o insaturadas, en general lineales, pero algunos tienen anillos (aromáticos). Algunos son flexibles, mientras que otros son rígidos o semiflexibles hasta alcanzar casi una total Flexibilidad mecánica molecular; algunos comparten carbonos libres y otros forman puentes de hidrógeno.

La mayoría de los lípidos tiene algún tipo de carácter polar, además de poseer una gran parte apolar o hidrofóbico ("que le teme al agua" o "rechaza al agua"), lo que significa que no interactúa bien con solventes polares como el agua. Otra parte de su estructura es polar o hidrofílica ("que ama el agua" o "que tiene afinidad por el agua") y tenderá a asociarse con solventes polares como el agua; cuando una molécula tiene una región hidrófoba y otra hidrófila se dice que tiene carácter anfipático. La región hidrófoba de los lípidos es la que presenta solo átomos de carbono unidos a átomos de hidrógeno, como la larga "cola" alifática de los ácidos grasos o los anillos de esterano del colesterol; la región hidrófila es la que posee grupos polares o con cargas eléctricas, como el hidroxilo (–OH) del colesterol, el carboxilo (–COO^–) de los ácidos grasos, el fosfato (–PO₄^–) de los fosfolípidos,etc

Los lípidos son un grupo muy heterogéneo que usualmente se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su composición ácidos grasos (lípidos saponificables) o no lo posean (lípidos insaponificables).

Lípidos saponificables

Simples. Lípidos que sólo contienen carbono, hidrógeno y oxígeno.

Acilglicéridos. Son ésteres de ácidos grasos con glicerol. Cuando son sólidos se les llama grasas y cuando son líquidos atemperatura ambiente se llaman aceites.

Céridos (ceras)

Complejos. Son los lípidos que además de contener en su molécula carbono, hidrógeno y oxígeno, también contienen otros elementos como nitrógeno, fósforo, azufre u otra biomolécula como un glúcido. A los lípidos complejos también se les llama lípidos de membrana pues son las principales moléculas que forman las membranas celulares.

Proteínas:

Las proteínas son biomoléculas formadas por cadenas lineales de aminoácidos. El nombre proteína proviene de la palabra griega πρωτεῖος ("proteios"), que significa "primario" o del dios Proteo, por la cantidad de formas que pueden tomar.

Las proteínas desempeñan un papel fundamental para la vida y son las biomoléculas más versátiles y más diversas. Son imprescindibles para el crecimiento del organismo. Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes, entre las que destacan:

• Estructural. Ésta es la función más importante de una proteína
• Inmunológica (anticuerpos),
• Enzimática (sacarasa y pepsina),
• Contráctil (actina y miosina).
• Homeostática: colaboran en el mantenimiento del pH,
• Transducción de señales (rodopsina)
• Protectora o defensiva (trombina y fibrinógeno)

Las proteínas están formadas por aminoácidos.

Las proteínas de todos los seres vivos están determinadas mayoritariamente por su genética (con excepción de algunos péptidos antimicrobianos de síntesis no ribosomal), es decir, la información genética determina en gran medida qué proteínas tiene una célula, un tejido y un organismo.

Las proteínas se sintetizan dependiendo de cómo se encuentren regulados los genes que las codifican. Por lo tanto, son susceptibles a señales o factores externos. El conjunto de las proteínas expresadas en una circunstancia determinada es denominado proteoma.

Ácidos nucleicos:

Los ácidos nucleicos son macromoléculas, polímeros formados por la repetición de monómeros llamados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas o polinucleótidos, lo que hace que algunas de estas moléculas lleguen a alcanzar tamaños gigantes (de millones de nucleótidos de largo).

El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Friedrich Miescher, quien en el año 1869 aisló de los núcleos de las células una sustancia ácida a la que llamó nucleína, nombre que posteriormente se cambió a ácido nucleico.

Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico), que se diferencian:

• por el glúcido (pentosa) que contienen: la desoxirribosa en el ADN y la ribosa en el ARN;
• por las bases nitrogenadas que contienen: adenina, guanina, citosina y timina, en el ADN; adenina, guanina, citosina y uracilo, en el ARN;
• en los organismos eucariotas, la estructura del ADN es de doble cadena, mientras que la estructura del ARN es monocatenaria, aunque puede presentarse en forma extendida, como el ARNm, o en forma plegada, como el ARNt y el ARNr, y
• en la masa molecular: la del ADN es generalmente mayor que la del ARN.

Las bases nitrogenadas conocidas son:

• adenina, presente en ADN y ARN

• guanina, presente en ADN y ARN
• citosina, presente en ADN y ARN

Polímeros:

Los polímeros son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.

La reacción por la cual se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros se denomina polimerización. Según el mecanismo por el cual se produce la reacción de polimerización para dar lugar al polímero, ésta se clasifica como "polimerización por pasos" o como "polimerización en cadena". En cualquier caso, el tamaño de la cadena dependerá de parámetros como la temperatura o el tiempo de reacción, teniendo cada cadena un tamaño distinto y, por tanto, una masa molecular distinta, de ahí que se hable de masa promedio del polímero.

Jabones y detergentes:

Química del Jabón

Obtención y Composición Química

La preparación del jabón es una de las más antiguas reacciones químicas conocidas. Durante siglos la elaboración de jabones fue una tarea casera empleándose para ello cenizas vegetales y grasas animales o vegetales.

La preparación del jabón es una de las más antiguas reacciones químicas conocidas. Durante siglos la elaboración de jabones fue una tarea casera empleándose para ello cenizas vegetales y grasas animales o vegetales. Posteriormente se sustituyó la ceniza por álcalis.

Las grasas y aceites son esteres formados por un alcohol más un ácido. Las sustancias grasas se descomponen al tratarlas con una disolución acuosa de álcalis (sosa sódica o potásica) produciéndose una reacción química denominada saponificación que da como resultado jabón y glicerina.

Los Detergentes

Jabones Artesanales

Son sustitutivos del jabón y su coste es mucho menor que el de los jabones. No están hechos a partir de grasas animales ni vegetales sino de derivados del petróleo.
Son sustitutivos del jabón y su coste es mucho menor que el de los jabones. No están hechos a partir de grasas animales ni vegetales sino de derivados del petróleo.

Un detergente comercial está hecho de varios componentes cada uno con una misión específica. El componente principal se le da el nombre de surfactante y su papel es similar al del jabón. La molécula del surfactante tiene también dos extremos, uno polar hidrófilo, soluble en agua, y otro no polar hidrófobo o liposoluble, que disuelve la grasa.

Si los surfactantes tienen una cadena carbonada que no sea lineal las bacterias de los ríos no pueden romperlas y por tanto no pueden degradarlas persistiendo en los ríos la espuma provocada por los detergentes. Actualmente en casi todos los países están prohibidos los detergentes no biodegradables.