Origen de las biomoleculas
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Las biomoléculas se originaron en la Tierra primitiva a partir de reacciones entre gases como el metano, amoníaco y vapor de agua inducidas por descargas eléctricas. Esto dio lugar a una "sopa primigenia" rica en compuestos orgánicos simples que con el tiempo se combinaron en estructuras más complejas, incluyendo las primeras biomoléculas. Experimentos posteriores corroboraron que diversas fuentes de energía podrían haber catalizado la síntesis abiótica de biomoléculas en la Tierra primit
Origen de las biomoleculas
- 1. ORIGEN DE LAS BIOMOLÉCULAS. Las biomoléculas son Carbono, Hidrogeno, Oxígeno, Nitrógeno, Azufre y Fosforo se encuentran en la corteza terrestre, en el agua del mar y en la atmósfera en cantidades muy pequeñas también están presentes en las llamadas rocas organogenias, como el carbón y el petróleo que proceden de la actividad de seres vivos de épocas pretéritas. Pero ¿cómo adquirieron los primeros organismos vivos sus biomolecular en un entorno tan pobre en este tipo de sustancias? En 1922, el bioquímico ruso Aleksandr I. Oparin formuló una hipótesis acerca del origen de la vida sobre la Tierra, que incluye una explicación sobre el origen de las primeras biomoléculas. Dice que la atmósfera primitiva de la Tierra era rica en gases como el metano, el amoníaco y el vapor de agua, y estaba prácticamente exenta de oxígeno; era una atmósfera netamente reductora, muy diferente al entorno oxidante que hoy conocemos. La energía liberada por las descargas eléctricas de las frecuentes tormentas y por la intensa actividad volcánica, habría propiciado que estos gases atmosféricos reaccionasen entre sí para formar compuestos orgánicos sencillos, que a continuación se disolvían en los primitivos océanos. Este proceso duró millones de años, durante los cuales los océanos se fueron enriqueciendo paulatinamente en una gran variedad de compuestos orgánicos; el resultado fue la "sopa primigenia" que es una disolución caliente y concentrada de moléculas orgánicas. En esta "sopa" algunos de estos compuestos simples reaccionaban con otros para dar lugar a estructuras más complejas, y así fueron apareciendo las distintas biomoléculas. La tendencia de algunas biomoléculas concretas a asociarse en estructuras cada vez más complejas culminó con el paso del tiempo con la aparición de alguna forma primitiva de organismo celular, que sería el antepasado común de todos los seres vivos. Los puntos de vista de Oparin fueron considerados durante mucho tiempo como una mera especulación, hasta que un experimento, ya clásico, realizado por Stanley Miller en 1953 vino a corroborarlos. Miller sometió los gases de la atmósfera primitiva que son: metano representado por CH4, amoniaco representado por NH3, vapor de agua y H2 a descargas eléctricas producidas entre un par de electrodos durante períodos de una semana o más; todo ello en un dispositivo como el de la imagen. Las descargas eléctricas tenían la finalidad de
- 2. simular las frecuentes tormentas de la atmósfera primitiva. Al analizar el contenido del recipiente de reacción, encontrando que en la fase gaseosa, además de los gases que había introducido inicialmente, se habían formado CO y CO2, mientras que en la fase acuosa obtenida por enfriamiento había aparecido una gran variedad de compuestos orgánicos, entre los que se contaban algunos aminoácidos, aldehídos y ácidos orgánicos. Miller llegó incluso a deducir la secuencia de reacciones que había tenido lugar en el recipiente. Experimentos posteriores al de Miller, realizados con dispositivos más avanzados, han corroborado que la síntesis abiótica de biomoléculas es posible en condiciones muy diversas. No sólo las descargas eléctricas, sino también otras fuentes de energía que pudieron estar presentes en la Tierra primitiva, como los rayos X, la radiación UV, la luz visible, la radiación gamma, el calor o los ultrasonidos, pueden inducir el proceso. Además se demostró que no es imprescindible partir de gases tan reducidos como el metano y el amoníaco: mezclas convenientemente irradiadas de CO, CO2, N2 y O2 también dan lugar a gran variedad de compuestos orgánicos. En resumen, los experimentos sobre la formación espontánea de biomoléculas en condiciones similares a las de la Tierra primitiva indican que muchos de los componentes químicos de las células vivas pudieron haberse formado en esas condiciones. Importancia para el funcionamiento Los organismos vivos producen elementos que le permiten subsistir y reproducirse en el tiempo, y estas moléculas son producidas constantemente hasta el momento de la muerte del ser vivo. Carbohidratos. Los carbohidratos realizan funciones vitales en los organismos vivos, forman la estructura esquelética de plantas, insectos y crustáceos, al igual que forman la estructura exterior de los microorganismos. Lípidos tienen funciones estructurales, de reserva, de transporte y también sirven de biocatalizadores en el cuerpo humano además de la regulación de la temperatura corporal y el aislamiento de los óranos. Proteínas tiene funciones estructurales, de movimiento, inmunológicas, hormonales, digestivas y de transporte de nutrientes.
- 3. El correcto equilibrio y trabajo de éstas 3 biomoleculas en el cuerpo humano aseguran el correcto funcionamiento de éste que es una maquina perfecta. Además de los ácidos nucleicos que tienen como funciones principales son la suplicación del ADN, la codificación del mensaje genético y se encarga del correcto funcionamiento de la célula. Especialización y diferenciación Las biomoléculas son los antepasados biológicos de un vasto número de compuestos orgánicos diferentes que se hallan en las diversas especies de organismos vivos actuales, por ende a medida que los organismos vivos evolucionaban se desarrollaban nuevas, muchas de las biomoléculas especializadas son extremadamente complejas y parecen conservar poca semejanza con las 30 biomoléculas primordiales. Hasta ahora se han encontrado en el mundo alrededor de 150 aminoácidos diferentes. Que derivan de los 20 aminoácidos fundamentales utilizados en la construcción de proteínas. Se conocen docenas de nucleótidos diferentes y de derivados conteniendo todos descendientes de las cinco bases nitrogenadas principales. Solo de la glucosa derivan unos 70 azucares sencillos, a partir de los cuales se forma gran variedad de polisacáridos en diferentes organismos. Existen muchos ácidos grasos diferentes. Todos ellos descendientes de uno de los primordiales. Pero a grandes rasgos las biomoleculas se dividen en orgánicas e inorgánicas Pero también pueden ser categorizadas en orgánicas e inorgánicas Orgánicas: son compuestos de carbono sus enlaces químicos fundamentales se realizan entre átomos de carbono o entre estos y átomos de hidrógeno formando una estructura base hidrocarbonada. Los átomos de carbono se unen con los demás bioelementos y esto produce el aumento de la complejidad de las moléculas y la aparición de grupos funcionales, que son grupos de átomos que confieren propiedades fisicoquímicas concretas y específicas a las moléculas hidrocarbonadas que las presentan. Éstas son las principales: carbohidratos, lípidos, proteínas y Ácidos nucleicos que desempeñan una serie de funciones importantes para la vida. Inorgánicas: son las que no están formadas por cadenas de carbono e hidrógeno y pueden encontrarse dentro y fuera de los seres vivos como son el agua, las sales minerales o los gases.
- 4. Dimensiones y formas Las biomoléculas como toda molécula poseen distintas formas, estructuras y dimensiones que le permiten anclar todos los elementos que éstas requieren para su transformación a dicha molécula. Pueden tener forma de anillos, cadenas, dobles cadenas, ramificaciones y pueden ser plasmados en 2 o 3 dimensiones. Todas estas formas representadas en sus fórmulas desarrolladas o representaciones Estructuras supramoleculares La química supramolecular comenzó a ser desarrollada aproximadamente en 1996 En compuestos supramoleculares podemos distinguir tres niveles de organización estructural: la estructura primaria (a nivel molecular); la estructura secundaria que consiste de la asociación de moléculas (o sea, entidades supramoleculares que resultan de las interacciones intermoleculares); la estructura terciaria (o empaquetamiento cristalino de las entidades supramoleculares). También tenemos las estructuras supramoleculares con uniones covalentes: el predominante en proteínas o mixtos de carácter extracelular que permiten al organismo soportar tensiones que serían capaces de desintegrar asociaciones no covalentes. Estructuras supramoleculares con uniones no covalentes, éstas tienen misiones muy variadas como algunas con función estructural, intracelulares o extracelulares, con función enzimática, con función contráctil, con funciones de interacción, regulación metabólica y con propiedades autorreplicativas. Ejemplo más amplio de las supramoleculas en el cuerpo es en los filamentos gruesos de las miofibrillas del musculo esquelético.