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Introducción a las biomoléculas - Biología

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Bioquímica: comprensión de los organismos vivos a nivel molecular

Un objetivo principal de la bioquímica es estudiar los procesos celulares de los organismos vivos y cómo estos procesos se relacionan con el funcionamiento del organismo. La investigación en el área de la bioquímica ha tenido un gran éxito durante el último siglo; ahora conocemos los átomos y biomoléculas que componen los organismos vivos, el dogma central alrededor del cual se transfiere la información biológica y cómo esta información da como resultado una mayor comprensión de nosotros mismos y del mundo en el que vivimos. Uno de los resultados más importantes de la investigación en bioquímica es que todos los organismos son uniformes a nivel molecular y la diversidad que vemos hoy es el resultado de la evolución.

¿Qué biomoléculas componen los organismos vivos?

Lista de biomoléculas en E. coli

Biomoléculas en E. Coli% por pesoNúmeros de tipos
Agua70%1
Iones1%~20
Aminoácidos*0.4%20 [incluyendo 120 a.a. involucrado en la función no proteica
Azúcares3%~200
Nucleótidos0.4%5[~200]
Lípidos (gratis)2%50
Compuestos secundarios0.2%250
Proteínas *15%2000-3000
Polisacáridos3%~200
Ácidos nucleicosARN = 6%, ADN = 1%ARN = 1000, ADN = 1
Lípido (membranas)2%50
Varios (ligninas, isoprenoides)

En esta tabla se destacan cuatro clases principales de biomoléculas. Los * polímeros de la vida incluyen proteínas, polisacáridos, ácidos nucleicos y lípidos y sus correspondientes * monómeros, aminoácidos, azúcares, nucleótidos y lípidos libres, respectivamente. También existen combinaciones de monómeros y polímeros como glicolípidos, lipoproteínas, etc.

Características de las biomoléculas

Mano (quiralidad), sentido, direccionalidad

Fuerzas que mantienen unidas a las moléculas

Enlaces covalentes, enlaces de hidrógeno, enlaces iónicos, fuerzas de Van Der Waals, interacciones hidrofóbicas

Fuerzas débiles

Estabilidad y flexibilidad, complementariedad estructural, reconocimiento, complejos (especialmente Van Der Waals), tolerancias ambientales limitadas

Energía

implícito en cualquier cambio en las fuerzas / enlaces que mantienen unidas las moléculas - estabilidad

síntesis, polimerización de biomoléculas (metabolismo) implican transformaciones de energía

Decaimiento, rotación (relacionado con la entropía)

Otras transformaciones (por ejemplo, luz ---> inestabilidad química)

Catálisis

Implicados por síntesis, desintegración: reacciones químicas, limitadas por la energía de activación, la base estructural de la catálisis enzimática, la medición y la organización de reacciones secuenciales catalizadas son los principales focos del curso.

Resumen

El curso considera las biomoléculas (proteínas, azúcares, lípidos) y las transformaciones entre ellas (metabolismo), con énfasis en las proteínas (enzimas) y su papel en la catalización de reacciones metabólicas.

La energía es importante: distinga entre energía de enlace, transformaciones de energía, etc. (los ácidos nucleicos se tratan en BIS 101; las actividades celulares complejas en BIS 104)


Biomoléculas de microorganismos: una descripción general

El artículo mencionado a continuación proporciona una descripción general sobre biomoléculas de microorganismos. Después de leer este artículo, aprenderá sobre: ​​1. Introducción a las biomoléculas de microorganismos 2. Biosurfactantes o surfactantes microbianos.

Introducción a las biomoléculas de microorganismos:

Como los microorganismos habitan en una variedad de entornos, a menudo son difíciles de aislar, cribar y, a través del desarrollo de cepas, etc., pueden usarse para una variedad de propósitos relacionados con la microbiología industrial. Se pueden almacenar varios cultivos de tales microorganismos en un refrigerador (a 5 ° C) oa -20 ° C en un congelador, y a veces en nitrógeno líquido (a-150 ° C a -196 ° C) para reducir sus actividades metabólicas. .

Todo está hecho para eliminar los cambios genéticos y mantener la viabilidad. Se han conservado una variedad de hongos, virus, algas y levaduras utilizando nitrógeno líquido. También se han conservado algunos hongos y actinomicetos utilizando cultivos secos (de aceite). Otro método es la liofilización o liofilización que implica la congelación de un cultivo después de secarlo al vacío (que sublima el agua de la célula).

Las biomoléculas producidas por microorganismos están cubiertas por bacteriocinas.

Las biomoléculas producidas por eucariotas y estudiadas bajo eucariocinas. Sin embargo, un nuevo campo de acaeocinas está todavía en la infancia (por ejemplo, Haloarchaea incluye tanto archead como organismos bacterianos).

En la actualidad, se están examinando muchos erctemófilos en busca de biomoléculas. El procesamiento de Downs tream es un proceso clave en la producción de moléculas biológicas utilizando microorganismos. Un ejemplo de ello provino de los geyeres calientes del Parque Nacional Yellow-Stone (EE. UU.), Donde la bacteria Thermus aquaticus que crece a una temperatura entre 80-95 ° C se convirtió en fuente de la enzima polimerasa Taq (para ser utilizada en P C R).

Por el contrario, ciertos psicrófilos han desarrollado biomoléculas que funcionan a bajas temperaturas.

Se puede mencionar que los microorganismos se han explorado recientemente para una serie de biomoléculas y otros genes nuevos que producen estos compuestos específicos.

No solo se están explorando desde una variedad de entornos hasta ahora desconocidos como (respiraderos temáticos marinos, entornos polares, pozos profundos y una variedad de suelos, etc.) sino que también se están convirtiendo en organismos ideales para la exploración de genes con respecto a los nuevos genes que se van a desarrollar. posteriormente se utiliza en diversas tecnologías para producir antitbióticos útiles, etc.

Y, por lo tanto, se está obteniendo una gran cantidad de fondos en la interacción de monopartículas con biomoléculas y microorganismos. Es uno de los campos de investigación de más rápido crecimiento en microbiología aplicada.

Todas las diversas biomoléculas producidas por microorganismos pueden clasificarse ampliamente en estas categorías:

Microorganismos (p. Ej., A partir de una cepa de bacterias Pseudomonas aeruginosa) producen una variedad de biotensioactivos y moléculas tensioactivas. A continuación se proporciona una breve lista de microorganismos y algunos bióticos producidos por ellos:

Algunos microorganismos y antibióticos producidos por ellos:

Biosurfactantes o surfactantes microbianos:

& # 8220Biosurfactantes ” o los tensioactivos microbianos son biomoléculas tensioactivas que son producidas por una variedad de microorganismos. Los biosurfactantes han ganado importancia en los campos de la recuperación mejorada de petróleo y la biorremediación ambiental. Procesamiento de alimentos y productos farmacéuticos debido a sus propiedades únicas: mayor biodegradabilidad y eficacia a temperaturas, pH y salinidad extremos.

Sin embargo, la producción a gran escala de estas moléculas no se ha realizado debido al bajo rendimiento en los procesos de producción.

Los microorganismos producen una amplia gama de productos naturales bioactivos importantes para la salud humana o de gran valor para las industrias. Estos productos pueden derivarse como subproductos de materias primas para biocombustibles o desarrollarse en plantas o microorganismos especializados o modificados. Los microorganismos son la principal fuente de biomoléculas complejas que se utilizan como fármacos recetados.

Debido a su bajo costo de producción, los microorganismos vegetales son plataformas potenciales para la ingeniería metabólica de moléculas bioactivas de alto valor. Además, los microorganismos pueden diseñarse para la producción de productos químicos a través de vías biosintéticas sofisticadas en el sistema de fermentación.

Un enfoque de biología de sistemas integral tiene el potencial de revelar los mecanismos fundamentales del metabolismo de los productos naturales en organismos clave y, en última instancia, facilitar la ingeniería de productos farmacéuticos bioactivos y nutriceuticos.

Los enfoques metagenómicos, que implican el análisis directo del ADN de comunidades microbianas muy complejas, tienen el potencial de identificar vías y procesos biosintéticos nuevos o mejorados para la producción de biomoléculas valiosas.


Principios de la química de coordinación

En las metaloproteínas, los iones metálicos suelen estar coordinados por centros de nitrógeno, oxígeno o azufre que pertenecen a los residuos de aminoácidos de la proteína. Estos grupos donantes a menudo son proporcionados por cadenas laterales en los residuos de aminoácidos. Los grupos de donantes importantes incluyen:

  • Sustituyentes de imidazol (un donante de átomo de nitrógeno) en los residuos de histidina
  • sustituyentes tiolato (átomo de azufre) en residuos de cisteinilo
  • grupos carboxilato (átomo de oxígeno) proporcionados por el aspartato

Dada la diversidad de metaloproteínas, se ha demostrado que prácticamente todos los residuos de aminoácidos se unen a centros metálicos. La cadena principal del péptido también proporciona grupos donantes, que incluyen amidas desprotonadas y los centros de oxígeno del carbonilo de amida (átomos de oxígeno y nitrógeno como ligandos).

Además de los grupos donantes que son proporcionados por los residuos de aminoácidos, un gran número de cofactores orgánicos funcionan como ligandos. Quizás los más famosos son los tetradentados N4 ligandos macrocíclicos incorporados en la proteína hemo (más comúnmente visto como parte de la hemoglobina). También son comunes los ligandos inorgánicos como el sulfuro y el óxido.

Hemo BEl hemo B es una porfirina (cuatro anillos pirrol unidos) que se une fácilmente al hierro, como se muestra. Este es un ejemplo de una biomolécula que contiene ligandos no proteicos para un metal de transición.


Bioquímica denominada química biológica o química fisiológica. Carl Neuberg, padre de la bioquímica, estudió la estructura de las biomoléculas y el movimiento de las biomoléculas solubles dentro o fuera de las células.

A mediados de la década de 1900, la demanda de bioquímica aumentó en el campo de la medicación, la microbiología y la nutrición. La bioquímica se ocupa del estudio de grandes moléculas químicas como carbohidratos, lípidos y aminoácidos. También es el estudio de funciones y la construcción química de biomoléculas dentro de un organismo vivo.

¿Qué son las biomoléculas?

Las biomoléculas son esa molécula que juega un papel vital en la preservación y el desarrollo metabólico de los organismos vivos. El cuerpo humano es la colección de elementos principales como carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno que se combinan para formar una prodigiosa diversidad de moléculas llamadas biomoléculas. Debido a la combinación de los elementos principales, se forman cuatro biomoléculas complejas principales que se denominan carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. Estas moléculas juegan un papel muy importante para distinguir la naturaleza y las funciones de las biomoléculas.

Bioquímica de células bacterianas y células de mamíferos.

Todos los organismos vivos hechos de compuestos orgánicos como carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. Entre las sustancias inorgánicas se encuentran el dióxido de carbono, el agua, los ácidos, la base y las sales.

Por lo general, una célula animal y una célula bacteriana constan de los siguientes compuestos químicos, como se muestra en la tabla:


Ver el vídeo: Βιολογία Κατεύθυνσης Γ Λυκείου κεφ. 6 άσκ. 3 (Agosto 2022).