Biomoléculas carb, lip. prot, ac nuc

BIOMOLÉCULAS

CarbohidratosSon las Biomoléculas mas abundantes en la Tierra.

A través de la fotosíntesis, se generan 100.000 millones de toneladas de celulosa y otros productos vegetales al año.

La ruptura de los carbohidratos es parte del metabolismo central en disversos organismos: Función energética

Los carbohidratos no solubles sirven como elementos estructurale y protectivos en plantas: Función estructural

Carbohidratos

Existen 3 grupos principales de carbohidratos:

-Monosacaridos: 3 a 7 atomos de carbono.

-Oligosacaridos: cadenas de 2 a 10 monosacáridos

-Polisacaridos: cadenas de 11 o mas monosacáridos

Glucosa

MONOSACÁRIDOS.-Son sólidos cristalinos, solubles en agua y la mayoría dulces.

-Se les clasifica según el nº de átomos de carbono presente en su estructura base (CH2O)n, n= 3 (triosa), 4(tetrosa), 5 (pentosa), 6(hexosa) y 7(heptosa).

-Pueden tener un grupo funcional cetona (CO) o aldehido (CHO). Por lo tanto, existen aldosas y cetosas para cada largo de cadena.

Los monosacáridos pueden presentar distintas disposiciones de

átomos en el espacio.

MONOSACÁRIDOS: Isómeros

Por ejemplo, la fructosa posee

C6H12O6, sin embargo, la ubicación del grupo OH sobre el carbono

asimétrico mas alejado del grupo funcional puede presentarse hacia la

derecha o hacia la izquierda, generando dos moléculas distintas.

MONOSACÁRIDOS: Isómeros

Cuando son largas las cadenas de carbono (5, 6 o 7 C), estas se cierran sobre sí mismas.

Si el grupo OH permanece orientado hacia abajo, hablamos de alfa azucares. Si está hacia arriba, hablamos de beta azucares.

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Monosacáridos Están formados por un solo azúcar por ejemplo:

glucosa, fructosa, galactosa, ribosa y desoxirribosa. La glucosa se encuentra en sangre y líquido extracelular. La fructosa en los frutos, la ribosa en el RNA, la desoxirribosa en el DNA y la galactosa en la leche.

Glucosa

Fructuosa

Dos monosacáridos se unen entre sí a travéz de un enlace glucosídico en el que se libera una molécula de agua.

OLIGOSACÁRIDOS: Disacáridos

Lactosa= Glucosa + Galactosa

Sacarosa= Glucosa + Fructosa

Maltosa= Glucosa + Glucosa

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Disacáridos Son dos monosacáridos unidos por condensación (se libera una molécula de agua). Los más importantes son:

La lactosa se encuentra en la leche y consta de glucosa y galactosa.

La sacarosa se encuentra en frutos (azúcar de mesa), consta de glucosa y fructuosa.

La maltosa se obtiene como resultado de la digestión del almidón (glucosa y glucosa).

POLISACÁRIDOS

Resultan de la unión de cientos o miles de unidades de monosacáridos .

Son poco solubles en agua por ello se utiliza como reserva energética.

Otros sirven para formar estructuras celulares

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Polisacáridos Son largas cadenas de monosacáridos, usados

por las plantas y animales como reservas de energía. Los más comunes en los seres vivos son: celulosa, almidón, glucógeno y quitina.

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Polisacáridos (continuación)

Almidón: son cadenas de glucosa unidas linealmente, almacenada en plantas, granos, semillas y tubérculos como la papa y el camote. Es soluble en agua.

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Polisacáridos (continuación)

• Glucógeno: son cadenas de glucosa ramificadas, almacenado como reserva en los animales. Es muy soluble.

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• Celulosa: formada por glucosas unidas fuertemente por enlaces beta, se encuentra en las paredes celulares de todas las plantas y funciona como estructura, soporte y protección en raíces, tallos o cortezas. Nosotros no podemos obtener energía de las glucosas que la forman, ya que no tenemos las enzimas necesarias para descomponer los enlaces beta.

Polisacáridos (continuación)

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Polisacáridos (continuación)

Quitina: son cadenas de glucosa que forman el exoesqueleto de artrópodos, hongos, etc.

Utilizando solamente la glucosa y variando la dirección de los enlaces que la unen, podemos dar origen a diversos polisacáridos.

POLISACÁRIDOS

Lípidos..

LÍPIDOS.Familia de moleculas biológicas caracterizada por su baja solubilidad en agua, son hidrofóbicas

Las funcones biológicas de los lipidos son tan variadas como sus estructuras quimicas: Reserva energética, estructurales, pigmentos, hormonas, etc.

Los lípidos se pueden clasificar segun su estructura quimica en:

-Acidos Grasos

-Triagliceridos

-Lipidos Complejos

-Ceras

-Terpenos

-Esteroides

Ácidos grasos

Los ácidos grados y otros lípidos poseen largas cadenas de carbono (12 a 36C) y un grupo funcional carboxilo.

Existen cientos de ácidos grasos, algunos presentan dobles enlaces, por lo que son llamados insaturados.

Triglicéridos: Varios Ácidos grasosSe producen por la unión de tres acidos grasos (no necesariamente iguales) y una molécula de glicerol. Son insolubles en agua. También llamados triacilglicéridos.

Funciones:

- Reserva Energética- Aislamiento.

Lehninger Principios de Bioquímica David L. Nelson y Michael M. Cox .

Triglicéridos: Reserva Energética

Adipocitos son células animales que están repletas de triglicéridos.

Los triglicéridos también pueden ser almacenados en semillas, se utilizan cuando estas germinan.

Tanto en las semillas como en los adipocitos, enzimas llamadas lipasas

liberan acidos grasos desde los trigliceridos de reserva para su uso.

Triglicéridos: Reserva Energética

Una persona levemente obesa, puede almacenar en el tejido

adiposo una reserva energética para meses en forma de

trogliceridos.

En cambio, el ser humano solo puede almacenar en forma de glicogeno, la energía suficiente

para un solo día.

El oso polar se alimenta solamente durante 8 semanas aprox, el resto del año, se mantiene con las grasas almacenadas como trigliceridos.

Céridos (ceras): Función estructural

Lehninger Principios de Bioquímica David L. Nelson y Michael M. Cox .

Son lípidos simples formados por moléculas de ácidos grasos y alcoholes grasos o esteroides, por lo general son sólidas. Componen las plumas, el pelo, la piel, las hojas, frutos.

Son bastante insolubles en agua.

Céridos (ceras): Función estructural

Lehninger Principios de Bioquímica David L. Nelson y Michael M. Cox .

Los cachalotes poseen un gran órgano llamado espermaceti, que está repleto de ceras y triglicéridos (3600 kg) para facilitar la flotabilidad

La Lanolina, una cera derivada de la lana de ovejas, es utilizada como loción durante la lactancia.

Lípidos ComplejosSon reconocidos por estar presentes en las membranas biológicas y en su estructura poseen adicionalmente, nitrógeno, fósforo, azufre o un glúcido.

Lípidos Complejos: FosfolípidosUna cadena de ácido graso es reemplazada por distintos grupos químicos y se une a la molécula de glicerol a través de un grupo fosfato.

Este tipo de moléculas son anfipáticas, es decir, tienen una región hidrofóbica (cadena de acidos grasos) y otra región hidrofílica (grupo fosfato)

Lípidos Complejos: Fosfolípidos

Esta característica anfipática de los fosfolípidos, les permite formar micelas con regiones internas protegidas del agua y otras regiones mas externas que pueden interactuar con el agua.

Fosfolípidos (continuación)

Lípidos Complejos: GlicolípidosSimilares a los triglicéridos, en este caso una cadena de acido graso es reemplazada por moléculas de monosacáridos y oligosacáridos

Lípidos Complejos: GlicolípidosContribuyen a hacer de las membranas biológicas estructuras asimétricas, ya los grupos glucosídicos (rombos) se disponen solo hacia el extracelular.

Esteroides

• Los esteroides son lípidos que derivan del esterano. Comprenden dos grandes grupos de sustancias:

• Esteroles: Como el colesterol y las vitaminas D.

• Hormonas esteroidales: Como las hormonas suprarrenales y las hormonas sexuales.

EsteroidesEn las membranas biológicas, el colesterol refuerza el carácter de barrera, disminuyendo la permeabilidad a moléculas pequeñas. Contribuye al equilibrio de fluidez/rigidez en la membrana.

VS???

Repaso

Moléculas orgánicas

Carbohidratos Lípidos

1. Monosacáridos: glucosa2. Disacáridos: maltosa3. Polisacáridos: glucógeno

Funciones:

Energética, estructural

1. Ácidos grasos.2. Triglicéridos.3. Fosfolípidos.4. Colesterol.

Funciones:Reserva energética, estructural,

mensajeros químicos (hormonas).

Proteínas

Concepto de proteínasEstán constituidas básicamente por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N); aunque pueden contener también azufre (S) y fósforo (P) y, en menor proporción, hierro (Fe), cobre (Cu), magnesio (Mg), yodo (I).

Las proteínas son las moléculas orgánicas más abundantes en las células; constituyen alrededor del 50% de su peso seco o más en algunos casos.

Una bacteria puede tener cerca de 1000 proteínas diferentes, pero en una célula humana puede haber 10.000 clases de proteínas distintas.Químicamente, las proteínas están formadas por la unión de muchas moléculas relativamente sencillas y no hidrolizables, denominadas Aminoácidos (Aa).

C CN

HH

H

H

R O

O

Radical

Carbono central Grupo carboxilo Grupo amino

Proteínas: Estructura de aminoácidos

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Aminoácidos

Según la polaridad del radical

Hidrófobos

Hidrófilos

Ácidos

Básicos

Según la estructura del radical

Alifáticos

Ácidos

Básicos

NeutrosAromáticos

Heterocíclicos

Clasificación de aminoácidos

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Unión de los aminoácidos.

Los enlaces químicos entre aminoácidos se denominan enlaces peptídicos y a las cadenas formadas, péptidos.

Si el número de aminoácidos que forma un péptido es dos, se denomina dipéptido, si es tres, tripéptido. etc.

Si es inferior a 50 (10 según que textos) se habla de polipéptido, y si es superior a 50 se denomina proteína.

Sólo cuando un polipéptido se halla constituido por más de cincuenta moléculas de aminoácidos o si el valor de su peso molecular excede de 5 000 se habla de proteína.

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Enlace peptídico

Se forma por un proceso de CONDENSACIÓN, entre el grupo amino de un aminoácido y el grupo carboxílico de otro aminoácido. En el cual se LIBERA una molécula de agua.

alanina glicina

agua

Niveles de organización de las proteínas

Es la unión de los aminoácidos, a través del enlace peptídico y la interacción de los distintos grupos que presentan, permitiendo que las proteínas tengan distintas formas de organizarse en el espacio.

Proteínas: Estructura primaria

Corresponde a la unión lineal de aminoácidos a través del Enlace Peptídico (entre el grupo amino y el grupo carboxilo).

Proteínas: Estructura secundaria

Corresponde a los aminoácidos de la Estructura primaria que interactúan entre sí, produciendo puentes de hidrógeno entre los grupos Aminos y los Grupos Carboxilos de distintos aminoácidos.

Pueden ser de dos tipos:

α hélice

Proteínas: Estructura secundaria

Pueden ser de dos tipos:

β lámina (β plegada)

Proteínas: Estructura terciaria

Corresponde cuando la Estructura secundaria se retuerce en sí misma, a través de interacciones hidrofóbicas, electrostáticas y puentes disulfuro.

Proteínas: Estructura cuaternaria

Corresponde a la interacción de dos o más estructuras terciarias.

Resumen de proteínas

Elementos principales C, H, O, N, S

Unidad estructural básica

Aminoácido

Tipo de enlace Peptídico

Fuentes Carnes rojas y blancas, lácteos, huevos, legumbres, frutos secos, etc.

Funciones Diversas: actúan como enzimas, presentan función estructural, enzimática, hormonal, de transporte, etc.

Proteínas

Ácidos nucleicos

Unidades básicas: Nucleótidos

Corresponden a los monómeros (o unidades básicas) para la formación de los ácidos nucleicos. Están formados por:

1

2

3

Nucleótidos: Bases nitrogenadas

Pirimidinas

Purinas

Son 5 y se clasifican en dos grupos los cuales son:

Nucleotidos: Pentosas

diferencia

Corresponden a monosacáridos que presentan 5 carbonos en su estructura. Existen dos tipos (según en qué ácido nucleico se encuentre)) y son:

(ARN) (ADN)

Nucleótidos: Fosfato

Se ubica en el carbono 5 de la pentosa, aporta la energía para que se puedan formar enlaces entre nucleótidos. Estos enlaces se denominan Fosfodiester

Ácidos nucleicos: ATP

Adenosin Trifosfato: Esta molécula guarda en los enlaces de sus grupos fosfatos energía, la que se libera cuando se rompen. Es la Molécula que aporta energía a todos los procesos celulares.

ADN Ácido desoxirribonucleicoBases nitrogenadas

AdeninaCitosinaTimina Guanina

Pentosa DesoxirribosaCaracterísticas o Corresponde a la unión de

muchos nucleótidos.o Esta formada por dos

cadenas conformando una doble hélice.

Funciones Codifica la información genética. guardando en forma segura y fiel las características de los organismos.

ADN

ARNARN (Ácido ribonucleico)

Bases nitrogenadas

AdeninaCitosinaUracilo Guanina

Pentosa Ribosa

Características oCorresponde a la unión de muchos nucleótidos.

oEsta formada por una sola cadena polinucleotídica.

Funciones Existen diversos tipos de ARN, que tienen como función decodificar el mensaje genético del ADN y traducirlo a proteínas.

Ácidos nucleicos

Procesos que sufre el ADN• El material genético de cualquier organismo (procariota o eucariota)

está sometido a una serie de procesos cíclicos que aseguran la realización de sus dos funciones esenciales: la transmisión de la información genética y la expresión de ésa información genética.

Replicación del ADN• molécula de ADN inicial

Permite al ADN duplicarse .De esta manera de una molécula de ADN única, se obtienen dos o más "clones" de la primera. La molécula de ADN se abre

por ruptura de los puentes de hidrógeno entre las bases

complementarias liberándose dos hebras y la ADN

polimerasa sintetiza la mitad complementaria añadiendo

nucleótidos que se encuentran dispersos en el núcleo. De esta forma, cada nueva molécula es

igual a la primera.

Transcripción del ADN

Es el proceso por el que se transmite la información

contenida en el ADN al ARN. Este proceso se lleva a cabo por la ARN polimerasa que utiliza como molde una de las dos hebras del ADN, la

denominada hebra codificante. Durante el

proceso de transcripción se reconoce un sitio específico de la molécula de ADN en el

que se van a unir las enzimas.

Traducción Es el proceso por el que la

información genética contenida en el ADN y transcrita en una ARN

mensajero va a ser utilizada para sintetizar una

proteína. El proceso se lleva a cabo en los ribosomas.

CÓDIGO GENÉTICO• 64 tripletes = 20 aa• Existe un codón de

inicio y tres de terminación.

• Organizado en tripletes o codones: 3 nucleótidos codifican para un aminoácido.

• Es degenerado : hay mas codones que aminoácidos, de igual manera varios codones codifican para un mismo aminoácido.

• No es ambiguo: Cada codón codifica para un a.a. determinado.

• No es solapado: Un nucleótido solo pertenece a un codón, no a dos.

• Lectura sin «comas»: La lectura de los codones es continuo y sin espacios en blanco.

• Universal: para todas* las especies los codones codifican para los mismo aminoácidos.

*excepto el ADN mitocondrial

Características del código genético

Traducción

Moléculas orgánicas

Se pueden dividir en

Carbohidratos

Lípidos Proteínas

Ácidos nucleicos

Su función es

Su función es

Estructura, transporte, defensa, señales químicas, etc.

Se clasifican en los siguientes niveles

Estructura primaria

Estructura secundaria Estructura

terciaria

Estructura cuaternaria

Guardar y transmitir información genética, molécula de energía

ADN

Son ejemplos de ácidos nucleicos

ARN

Síntesis de la clase

La siguiente tabla muestra la composición aminoacídica (representada por letras) de cinco péptidos y la concentración requerida para que éstos hagan que las células se adhieran a la placa de cultivo.

Péptido Estructura

Concentración (mg/mL)

YAVTRGDPASSKPISI 1VTRGDSPASSKPI 0,5SPASSKPISS 100VTRGD 2YAVTKPIKSISPA 150

Prueba tus habilidades

Prueba tus habilidades

De acuerdo con esto, es correcto afirmar que

• mientras menos aminoácidos tenga el péptido, menor será su capacidad de adhesión celular:

• la cantidad de aminoácidos no tiene relación con la capacidad de adhesión:

• resulta fundamental la presencia de los aminoácidos R, G y D para aumentar la capacidad adhesiva:

• mientras más pequeño el péptido, mayor será la capacidad de adherir células:

• el aspecto más importante para aumentar la adhesión celular es la secuencia de aminoácidos:

• la presencia del aminoácido K determina la concentración necesaria para expresar el efecto adhesivo:

• la mayor capacidad de adhesión se presenta al usar el péptido 5

Ejercitación

En relación a los ácidos nucleicos, y estructuras relacionadas es correcto afirmar que

I. desarrollan funciones inmunológicas.II. permiten la mantención de la información de las

características de una especie.III. participan de los procesos energéticos.

A) Sólo I.B) Sólo II.C) Sólo III.D) Sólo I y II.E) Sólo II y III.

Ejercitación

¿Qué tienen en común las proteínas y los ácidos nucleicos?

I. La presencia de nitrógeno en su estructura.II. La presencia de azufre en su estructura.III. Las funciones de herencia que desarrollan.

A) Sólo I.B) Sólo II.C) Sólo III.D) Sólo I y II.E) Sólo II y III.

Ejercitación

En un determinado laboratorio, se analizó una muestra de una sustancia de la que se conocía su naturaleza biológica, la categoría química a la que pertenecía. Al realizar el análisis correspondiente, se obtuvo el siguiente resultado:• 18% de Carbono.• 16% de Hidrógeno.• 19% de Oxígeno.• 29% de Nitrógeno.• 24% de Fósforo.

De acuerdo con estos resultados, la sustancia analizada corresponde aA) una proteína. B) un ácido nucleico.C) un carbohidratos. D) un lípido.E) una vitamina.

Ejercitación

El ATP se relaciona con los ácidos nucleicos porque

A) posee un grupo fosfato.B) posee ribosa como monosacárido.C) posee una base nitrogenada en su estructura.D) es un nucleótido modificado.E) participa en la expresión del mensaje genético.

Ejercitación

La cisteína es un aminoácido que posee el grupo sulfidrilo (-SH-), que les permite formar puentes de disulfuro entre ellas(-SH).Una alta proporción de cisteínas en una proteína le confiere

I.mayor estabilidad conformacional a la proteína.II.mayor resistencia a la desnaturalización por temperatura.III.menor sensibilidad a la desnaturalización.

A) Sólo I.B) Sólo I y II.C) Sólo I y III.D) Sólo II y III.E) I, II y III.

Ejercitación

PROTEINAS

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Concepto de proteínasEstán constituidas básicamente por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N); aunque pueden contener también azufre (S) y fósforo (P) y, en menor proporción, hierro (Fe), cobre (Cu), magnesio (Mg), yodo (Y).

Las proteínas son las moléculas orgánicas más abundantes en las células; constituyen alrededor del 50% de su peso seco o más en algunos casos.

Una bacteria puede tener cerca de 1000 proteínas diferentes, pero en una célula humana puede haber 10.000 clases de proteínas distintas.Químicamente, las proteínas están formadas por la unión de muchas moléculas relativamente sencillas y no hidrolizables, denominadas Aminoácidos (Aa).

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En un aminoácido, un carbono central (ɑ) se une a:• Un grupo amino –NH2

• Un grupo carboxilo –COOH• Un hidrógeno• Un cadena lateral R que difiere en los 20 aminoácidos existentes.

CH2N COOH

H

CH3

Monómero

AMINOÁCIDO

Estructura de los aminoácidos

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Los aminoácidos se unen entre sí mediante uniones peptídicas para formar cadenas lineales no ramificadas.

C

H

R

=O

OHN

H

HC

H

R

C =O

OH

H

HC N

=

O

H

C

H

R

NH

HC

H

R

C =O

OH

+ H2O

Unión Peptídica

Unión Peptídica entre Aminoácidos

CONDENSACIÓN

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Estructuras

Las proteínas tienen cuatro tipos de estructuras:

1. Estructura primaria2. Estructura secundaria3. Estructura terciaria4. Estructura cuaternaria

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Estructura primaria La estructura primaria de una proteína es una

cadena lineal de AAC Esta secuencia está codificada por los genes. Ejemplo: insulina

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Estructura secundaria Es cuando una cadena

de aminoácidos se tuerce en forma de espiral o en forma de zigzag.

Se produce por la formación de puentes de hidrógeno entre varios aminoácidos.

Ejemplo: la queratina

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Estructura terciaria Es la conformación espacial definitiva. Es cuando entre los aminoácidos que

contienen S (azufre) se forman enlaces disulfuro.

Cada estructura terciaria se conoce como péptido.

Ejemplo: seda de las telarañas.

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• La conformación terciaria de una proteína globular es la conformación tridimensional del polipéptido plegado.

• Las interacciones que intervienen en el plegamiento de la estructura secundaria son:

• Interacciones hidrofóbicas entre restos laterales no polares.

• Uniones de Van der Waals.• Puentes de Hidrógeno.• Interacciones salinas.• Puentes Disulfuro.

• Las funciones de las proteínas dependen del plegamiento particular que adopten.

• Esta estructura está altamente influenciada por la estructura primaria.

Estructura terciaria

1. La estructura cuaternaria es la unión mediante enlaces débiles (no covalentes) de varias cadenas polipeptídicas con estructura terciana, idénticas o no, para formar un complejo proteico.

2. Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre de protómero (subunidad o monómero)

3. Según el número de protómeros que se asocian. las proteínas que tienen estructura cuaternaria se denominan:• Dímeros, como la hexoquinasa.• tetrámero como la hemoglobina.• Pentámeros, como la ARN-polimerasa.• Polímeros, cuando en su composición

intervienen gran número de protómeros. (cápsida del virus de la poliomielitis, que consta de 60 subunidades proteicas, los filamentos de actina y miosina de las células musculares, etc).

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Estructura cuaternaria

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• Las interacciones que estabilizan esta estructura son en general uniones débiles:

• Interacciones hidrofóbicas.• Puentes de hidrógeno.• Interacciones salinas.• Fuerza de Van der Waals.• En algunas ocasiones puede haber

enlaces fuertes tipo puentes disulfuro, en el caso de las inmunoglobulinas.

Estructura cuaternaria

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Desnaturalización Las proteínas pueden cambiar en su forma,

por ejemplo cuando agregas ácido a la leche, dices que se “corta”.

Cuando una proteína se desnaturaliza pierde su configuración y ya no puede regresar a su forma y función original.

Los factores que las desnaturalizan son: Temperaturas elevadas y cambios en el pH.