Biomoléculas

Las biomoléculas son la materia prima con que se encuentran construidos los seres vivos; siendo la base esencial y fundamental de la vida y de la salud, presentan una armónica y común afinidad entre las distintas especies vivas, los alimentos naturales y el cuerpo humano. Entender la relación entre la especificidad biomolecular, su organización y su función, es una necesidad fundamental para quien desee establecer directrices y emprender acciones de sanción natural encaminadas a recuperar, conservar y fortalecer la salud de una forma natural, pero también, eficaz.(1)

Las biomoléculas son indispensables para el nacimiento, desarrollo y funcionamiento de cada una de las células que forman los tejidos, órganos y aparatos del cuerpo, y su carencia, deficiencia, insuficiencia o desequilibrio, provoca el deterioro de la salud y el surgimiento de la enfermedad.            

El fortalecimiento de la salud como medida principal dirigida a lograr la prevención y corrección de los trastornos crónicodegenerativos de gran incidencia en la actualidad, mediante la utilización de métodos naturales, que implican la aplicación de principios racionales, en especial de una nutrición óptima, es una posibilidad real, gracias al avanzado grado de conocimientos que sobre biología molecular se han alcanzado en la actualidad.

El discernimiento de la importancia de la relación entre la estructura y la función de las moléculas biológicas en los procesos vitales de los seres vivos, ha puesto de relieve las amplias posibilidades profilácticas y terapéuticas de los nutrientes y de otras moléculas naturales relacionadas, que suministradas en su forma original ofrecen una prometedora perspectiva de alcanzar una salud óptima por métodos naturales.

Hasta la fecha se han establecido y corroborado diversos mecanismos y principios fundamentales que rigen la relación entre las distintas formas estructurales de las biomoléculas y sus funciones específicas en la organización celular, mismos que deberán de tomarse en cuenta en el diseño de estrategias para la conservación, recuperación o fortalecimiento la salud por métodos naturales.

Entre otros, los principios y postulados más importantes comprenden los siguientes:

• El principio llave-cerradura que describe la complementariedad entre la estructura específica de una biomolécula y su función biológica.
• La interacción sinérgica entre las distintas biomoléculas.

Las características que determinan la estructura y la forma, que les confieren sus funciones específicas a las biomoléculas son:

• El tipo de los átomos que las componen.
• El número de átomos que las conforman.
• La ubicación específica de cada átomo en el interior de las biomoléculas.
• El tipo y la forma de los enlaces químicos con que se conectan unos átomos con otros adentro de las biomoléculas.

Cuando una biomolécula se encuentra en su forma estructural natural-original, conservando por lo tanto una función específica, se dice que es biológicamente activa porque embona a la perfección en los engranajes bioquímicos y metabólicos del cuerpo humano, pero, diversos factores pueden alterar tanto la forma, como la función y el comportamiento de la biomolécula, desnaturalizándola, lo que impedirá que embone con la precisión necesaria con la maquinaria química y enzimática encargada de su metabolismo:

• Cualquier modificación por mínima que sea en alguna de las características ya mencionadas, modificará radicalmente o impedirá la función específica de la biomolécula.
• Cualquier leve cambio en el tipo o número de átomos, en su ubicación, o en el tipo de enlaces con que los átomos se interconectan, modificará de tal manera su  forma y su función, que la molécula se desnaturalizará y se tornará biológicamente inactiva e incapacitada para cumplir con su oficio especializado, en algunos casos, convirtiéndola en una sustancia tóxica. 

Las biomoléculas son por lo general cadenas de pequeñas moléculas, y/o de átomos de distintos elementos químicos, que constituyen formas tridimensionales específicas, a cada una de las cuales corresponde una función específica.

Cualquier cambio por leve que sea en la forma de su estructura, modificará las propiedades funcionales, físicas, químicas y biológicas de una biomolécula.

Las biomoléculas pueden alterarse y perder su funcionalidad como resultado de diversos factores capaces de interferir en su interior y modificar su estructura tridimensional.

Entre los diversos factores que tienen la capacidad de cambiar las características estructurales y modificar o suprimir las funcionales vitales de las biomoléculas desnaturalizándolas, convirtiéndolas en biológicamente inactivas, además de otros, se encuentran principalmente: la luz, el oxígeno, el calor y las radiaciones electromagnéticas.

Así, someter a los aceites vegetales, ricos en ácidos grasos esenciales y sus derivados (ácidos grasos poliinsaturados de configuración cis-cis), a los procesos modernos de industrialización (en los que interviene calor), modifica su estructura, convirtiéndolos en biológicamente inactivos y tóxicos. El calor de los procedimientos industriales modifica la naturaleza de los dobles enlaces originales de los ácidos grasos de tipo cis, a tipo trans. La inserción artificial de átomos de hidrógeno en las ranuras situadas en los dobles enlaces, los convierte de poliinsaturados en parcial o en totalmente hidrogenados (saturados). Y el contacto con la luz y con el aire los oxida rápidamente. El calor, acelera también el proceso de oxidación. Estos tres factores mencionados modifican, desnaturalizan y destruyen los ácidos grasos esenciales y sus derivados biológicamente activos, convirtiéndolos en biológicamente inactivos y tóxicos.

Es importante recalcar que cualquier pequeña diferencia estructural en una biomolécula, puede ocasionar radicales modificaciones en sus funciones vitales, de tal forma, que pueden representar la diferencia entre la salud y la enfermedad, la vida y la muerte.

Por otra parte, aunque éste punto no se encuentra suficientemente investigado y corroborado, algunos autores consideran que las biomoléculas necesitan, además de conservar su forma estructural, conservar también su frecuencia vibracional original, necesaria para mantenerlas biológicamente activas[i] y que los mismos factores capaces de modificar sus características físicas y funciones biológicas, pueden cambiar su frecuencia vibracional y también por este motivo, volverlas biológicamente inactivas. (2 y 3)

El calor como ya se mencionó, es uno de los factores con mayor capacidad potencial para afectar, y desnaturalizar las biomoléculas, tornándolas biológicamente inactivas e incapaces de cumplir con sus funciones.

Los ácidos grasos poliinsaturados de configuración cis-cis, materia principal de ésta tesis, sometidos a procesos térmicos y químicos en el transcurso de su extracción y refinamiento, son un ejemplo claro de cómo pueden desnaturalizarse las biomoléculas necesarias para la vida y para la salud y volverse dañinas.

Para cumplir con el propósito de ésta tesis y comprender bien la hipótesis que se esta planteando y discutiendo, es necesario repasar (lo cual se hará en el capitulo correspondiente) la descripción, clasificación, estructuras, funciones, propiedades físicas, químicas y biológicas de éstas importantes biomoléculas que son los ácidos grasos poliinsaturados de configuración cis-cis (única forma biológicamente activa), y de las razones por las cuales éstos pueden desnaturalizarse y convertirse no solo en biológicamente inactivos, sino además, en tóxicos.

Clasificación de las biomoléculas

Según la naturaleza química, las biomoléculas son:

Biomoléculas inorgánicas

Los bioelementos se combinan entre sí para formar las moléculas que componen la materia viva. Estas moléculas reciben el nombre de biomoléculas o principios inmediatos.

 

Las biomoléculas se clasifican, atendiendo a su composición: las biomoléculas inorgánicas son las que no están formadas por cadenas de carbono e hidrógeno, como son el agua, las sales minerales o los gases. Las moléculas orgánicas están formadas por cadenas de carbono y se denominan glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

 

Las biomoléculas orgánicas, atendiendo a la longitud y complejidad de su cadena, se pueden clasificar como monómeros o polímeros. Los monómeros son moléculas pequeñas, unidades moleculares que forman parte de una molécula mayor. Los polímeros son agrupaciones de monómeros, iguales o distintos, que componen una molécula de mayor tamaño.

 

Biomoléculas orgánicas o principios inmediatos

La capacidad del carbono de constituir largas cadenas da lugar a gran variedad de moleculas, entre las que se encuentran las organicas:
-Los glucidos: Denominados tanbien azucares o hidratos de carbono hidrogeno y oxigeno, y de entre ellos cabe destacar la glucosa, la lactosa y el almidon. En su combustion, los glucidos proporcionan gran cantidad de calor y liberan agua y dioxido de carbono, la energia que contiene los glucidos no se libera de una vez, sino lentamente por medio de oxidaciones progresivas.
-Los lipidos: Al = que los glucidos, los lipidos estan compuestos por carbono, hidrogeno y oxigeno. Las funciones mas importantes que desempeñan en los seres vivos son las siguientes:
1.Las grasas, como el sebo y la manteca, sirven de reserva energetica y proporcionan aislamiento termico.
2. Las ceras que recubren la piel de las frutos y las plumas de las aves acuatcas las aislan e impermeabilizan.
3. El colesterol cumple una mision estructural al formar parte de las membranas celulares, a las que confiere elasticidad.
4. Algunas hormonas y vitaminas lipidicas participan en importantes reacciones quimicas.
-Las proteinas: son grandes moleculas formadas por la union de otras mas sencillas llamadas aminoacidos. Estan constituidas por carbono, oxigeno, hidrogeno y nitrogeno, aunque en su composicion suelen participar tanbien otros elementos, como fosforo o azufre... Estas moleculas llevan a cabo una serie de funciones, entre las que cabe destacar las siguientes:
1.Funcion enzimatica: Todas las reacciones quimicas que tienen lugar en las celulas y de las que depende la vida misma estan reguladas por proteinas que reciben el nombre de enzimas.
2. Funcion estructural: Las proteinas son moleculas imprenscindibles para construir nuevas celulas o para reparar las ya existentes.
3. Funcion de trasporte: La hemoglobina presente los globulos rojos de los vertebrados trasporta oxigeno por la sangre.
4. Funcion hormonal: Muchas proteinas son hormonas como la insulina que controla el contenido de glucosa en el plasma sanguineo.
5. Funcion de defensa: Los anticuerpos que los organismos fabrican para defenderse de las invasiones microbianas son tanbien proteinas.
6. Funcion nutritiva: Algunas proteinas actuan coo reserva alimenticia. este caso de la albumina de los huevos de las aves.
-Los acidos nucleicos:
Los acidos nucleicos son moleculas formadas por carbono, oxigeno hidrogeno nitrogeno y fosforo, existen dos tipos de acidos:
1-ADN: ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO organiza toda la actividad celular y es el portador del material genetico que se transmite de padres e hijos.
2-ARN: ACIDO RIBONUCLEICO se oigina a partir del adn e interviene en la fabricacion de proteinas.

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 las membranas celulares (bicapa lipídica); por otra, los triglicéridosanimales. Los lípidos insaponificables, como los isoprenoides y los esteroides, desempeñan funciones reguladoras, como: (colesterol, hormonas sexuales, prostaglandinas). son el principal almacén de energía de los

Proteínas

Las proteínas son las biomoléculas que más diversidad de funciones realizan en los seres vivos; prácticamente todos los procesos biológicos dependen de su presencia y/o actividad. Son proteínas casi todas las enzimas, catalizadores de reacciones metabólicas de las células; muchas hormonas, reguladores de actividades celulares; la hemoglobina y otras moléculas con funciones de transporte en la sangre; anticuerpos, encargados de acciones de defensa natural contra infecciones o agentes extraños; los receptores de las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar una respuesta determinada; la actina y la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante la contracción; el colágeno, integrante de fibras altamente resistentes en tejidos de sostén.

Donde se encuentra

Los ácidos nucléicos

•Los ácidos nucleicos son grandes moléculas constituidas por la unión de monómeros, llamados nucleótidos. Los ácidos nucleicos son el ADN y el ARN.
Descubridores en 1953

Watson y Crick

Rosalind Franklin

Componentes

Formado por la unión de nucleótidos: Pentosa: Ribosa o desoxirribosa Grupo fosfato Base nitrogenada: Púrica  o Pirimidínica

	Los nucleótidos están formados por tres componentes: -Un grupo fosfato unido al azúcar pentosa, mediante una unión de tipo éster (un átomo de O se une a otros dos) en la posición del Carbono 5 del azúcar. -A su vez, el azúcar se une a una base nitrogenada en la posición de su Carbono 1. En los ribonucleótidos (del ARN) la pentosa es la D-ribosa, en los desoxirribonucleótidos (del ADN), el azúcar es 2´-desoxi-D-ribosa. Los nucleótidos se enlazan  para formar polímeros: los ácidos nucleicos o polinucleótidos
	En las hebras enfrentadas A se une con T mediante dos puentes hidrógeno, mientras que G se une con C mediante tres.  La adhesión de las dos hebras de ácido nucleico se debe a este tipo especial de unión química conocido como puente de hidrogeno.  Estas uniones  son más débiles que otros enlaces químicos, como interacciones hidrófobas y enlaces de Van der Waals. Esto significa que las dos hebras de la hélice pueden separarse con relativa facilidad, quedando intactas.
		La cadena se va formando al enlazar los fosfatos al C3' de otro nucleótido. Así la cadena tiene un extremo 5´y un extremo 3´.
El ADN está compuesto por una secuencia de nucleótidos formados por desoxirribosa. Las bases nitrogenadas que se hallan formando los nucleótidos de ADN son Adenina, Guanina, Citosina y Timina. No aparece Uracilo. Los nucleótidos se unen entre sí mediante el grupo fosfato del segundo nucleótido, que sirve de puente de unión entre el carbono 5' del primer nucleótido y el carbono 3' de siguiente nucleótido. Como el primer nucleótido tiene libre el carbono 5' y el siguiente nucleótido tiene libre el carbono 3', se dice que la secuencia de nucleótidos se ordena desde 5' a 3' (5' → 3'). Estructura secundaria La estructura secundaria del ADN fue propuesta por James Watson y Francis Crick, y la llamaron el modelo de doble hélice de ADN. Este modelo está formado por dos hebras de nucleótidos. Estas dos hebras se sitúan de forma antiparalela, es decir, una orientada en sentido 5' → 3' y la otra de 3' → 5'. Las dos están paralelas, formando puentes de Hidrógeno entre las bases nitrogenadas enfrentadas. Cuando en una hebra encontramos Adenina, en la otra hebra hallamos Timina. Cuando en una hebra encontramos Guanina, en la otra hallamos Citosina. Estas bases enfrentadas son las que constituyen los puentes de Hidrógeno. Adenina forma dos puentes de Hidrógeno con Timina. Guanina forma tres puentes de Hidrógeno con la Citosina. Las dos hebras están enrolladas en torno a un eje imaginario, que gira en contra del sentido de las agujas de un reloj. Las vueltas de estas hélices se estabilizan mediante puentes de Hidrógeno. Esta estructura permite que las hebras que se formen por duplicación de ADN sean copia complementaria de cada una de las hebras existentes.   Estructura terciaria El ADN es una molécula muy larga en algunas especies y, sin embargo, en las células eucariotas se encuentra alojado dentro del minúsculo núcleo. La molécula mide algo más de un metro, y sin embarrgo, está alojada en el interior de estructura menores a la centésima del milímetro. Teniendo en cuenta que la molécula está cargada, esto es muy meritorio. (Algo mucho más modesto es lo que hacemos con determinados documentos al compactarlos, y no los reducimos más allá de un 10%...)Precisa de alguna molécula que "neutralice" tanta acidez: necesita unas proteinas para conseguir compactar la estructura. Las proteínas básicas son Histonas o Protaminas. •Cuando el ADN se une a proteínas básicas, la estructura se compacta mucho. •Las proteínas básicas son Histonas o Protaminas. •La unión con Histonas genera la estructura denominada nucleosoma. •El core está compuesto por un octámero de proteínas, Histonas, denominadas H2A, H2B, H3 y H4. Cada tipo de histona se presenta en número par. Esta estructura está rodeada por un tramo de ADN que da una vuelta y 3/4 en torno al octámero. El Linker está formado por un tramo de ADN que une un nucleosoma con otro y una histona H1. •El conjunto de la estructura se denomina fibra de cromatina de 100Å. Tiene un aspecto repetitivo en forma de collar de perlas, donde las perlas serían los nucleosomas, unidos por los linker.

Estructura cuaternaria
La cromatina en el núcleo tiene un grosor de 300Å. La fibra de cromatina de 100Å se empaqueta formando una fibra de cromatina de 300Å. El enrollamiento que sufre el conjunto de nucleosomas recibe el nombre de solenoide.
Los solenoides se enrollan formando la cromatina del núcleo interfásico de la célula eucariota. Cuando la célula entra en división, el ADN se compacta más, formando los cromosomas.

Empaquetamiento ADN:

1. (1) Hebra simple de ADN.
2. (2) Hebra de cromatina (ADN con histonas, "cuenta de collar").
3. (3) Cromatina durante la interfase con centrómero.
4.  (4) Cromatina condensada durante la profase (Dos copias de ADN están presentes).
5. (5) Cromosoma durante la metafase.

ARN

El Ácido RiboNucleico está constituido por la unión de nucleótidos formados por una pentosa, la Ribosa, un bases nitrogenadas, que son Adenina, Guanina, Citosina y Uracilo. No aparece la Timina.
Los nucleótidos se unen formando una cadena con una ordenación en la que el primer nucleótido tiene libre el carbono 5’ de la pentosa. El último nucleótido tiene libre el carbono 3’. Por ello, se dice que la ordenación de la secuencia de nucleótidos va desde 5’ a 3’ (5’ - 3’).
En la célula aparecen cuatro tipos de ARN, con distintas funciones, que son el ARN mensajero, el ARN ribosómico, el ARN transferente  y el ARN heteronuclear.

Relación ADN y ARN
El ADN, la valiosa información genética no puede salir por su tamaño del núcleo. Es una forma de preservar su integridad, por lo que si esa información quiere utilizarse, debe ser a través del ARN.
El ADN copia una hebra (transcripción) en forma de ARNm, que si que puede salir por los poros del núcleo y emigra al citoplasma. Allí va a encontrar la maquinaria que necesita para fabricar las proteínas. Con la ayuda del ribosoma y de los distintos ARNt, se irá completando la traducción del lenguaje ARN al lenguaje Aminoácido. El diccionario es el Código genético, que contiene las claves de dicha traducción.

Diferencias ADN y ARN

ADN

ARN

La estructura del ADN es de doble cadena, lo que confiere una mayor protección a la información contenida en él. El ADN y ARN se diferencian en su composición de pentosa (azucar) El ADN está compuesto por desoxirribosa EL ADN está compuestto por Adenosina,TImina Guanina y Citosina Respecto a la función de cada tipo de ácido nucleíco, también hay diferencias. El ADN tiene como función el almacenar, conservar y transmitir la información genética de celulas padres a hijas.

La estructura de los ARN es monocatenaria aunque, puede presentarse en forma lineal como el ARNm o en forma plegada cruciforme como ARNt y ARNr el ARN por ribosa El ARN sustituye la Timina por Uracilo El ARNm y ARNt tiene como función básica el articular los procesos de expresión de la información genética del ADN en la síntesis de  proteínas.

Estructura