Caracteristicas Quimicas y Fisicas de Las Celulas

Colegio La Inmaculada/ Biologa 2 Bachillerato/ La base fsico-quimica.../ Curso 2004-2005

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BLOQUE I. LA CLULA YLA BASE FSICO-QUMICA DE LA VIDA TEMA 1. LA BASE FSICO-QUMICA DE LA VIDA PROGRAMA La clula: Unidad de estructura y funcin. Teora celular. Diferentes mtodos de estudio de la clula. Modelos tericos y avances en el estudio de la clula. Modelo de organizacin en procariotas y eucariotas, mostrando la relacin entre estructura y funcin. Comparacin entre clulas animales y vegetales. Componentes moleculares de la clula: Tipos, estructura, propiedades y papel que desempean. Exploracin experimental y algunas caractersticas que permitan su identificacin.

CONTENIDOS MNIMOS LA BASE FSICO-QUMICA DE LA VIDA: Bioelementos y biomolculas. Bioelementos o elementos biognicos: Concepto y clasificacin. Propiedades del carbono que le hacen idneo para constituir los seres vivos. Biomolculas o principios inmediatos: Concepto. Tipos: biomolculas inorgnicas y orgnicas. Biomolculas inorgnicas: El agua y las sales minerales. El agua: Estructura molecular. Propiedades fsico-qumicas del agua derivadas de su estructura. Funciones biolgicas en relacin con sus propiedades. Sales minerales: Estado fsico de las sales minerales en los seres vivos. En estado slido y en disolucin. Funcin de las sales minerales en estado slido y ejemplos. Funciones de las sales en disolucin y ejemplos: Concepto y regulacin de pH. Sistemas amortiguadores o tampones, ejemplos. smosis: Concepto de smosis, medio hipotnico, hipertnico e isotnico. Biomolculas orgnicas: Glcidos, lpidos, protenas y cidos nucleicos. El alumno/a deber conocer las unidades o monmeros que forman las macromolculas biolgicas y los enlaces de estos componentes, reconocer en ejemplos las clases de biomolculas y los enlaces que contienen. Funcin y localizacin y ejemplos. GLCIDOS. Caractersticas generales. Clasificacin por el tipo de grupo funcional (aldosas y cetosas) y por su complejidad (monosacridos, disacridos y polisacridos) Enlace O-glucosdico: Caractersticas. Reconocimiento de este enlace en ejemplos. Monosacridos: Concepto. Caractersticas fsicas y qumicas, entre ellas la esteroisomera. Formas D y L. Actividad ptica de los esteroismeros: Formas dextrgiras (+) y formas levgiras (-); formas cclicas: formas piransicas y furansicas, anmeros alfa y beta. Ejemplos y funciones de los monosacridos de inters biolgico: gliceraldehdo, ribulosa, desoxirribosa, glucosa, fructosa, galactosa, etc. Reconocer la frmula lineal y cclica de la glucosa. Oligosacridos: Concepto. Los disacridos como ejemplo: Concepto, propiedades. Funcin y localizacin de maltosa, lactosa, sacarosa, celobiosa, etc. Polisacridos: Concepto, propiedades. Clasificacin: homopolisacridos y heteropolisacridos. Funcin y localizacin de: Almidn, glucgeno, celulosa y quitina. Heteropolisacridos: Funcin y localizacin de mucopolisacridos, agar-agar y hemicelulosa. Glcidos con parte no glucdica: Concepto y ejemplos: Glucolpidos y glucoprotenas. LPIDOS. Caractersticas generales. Clasificacin de los lpidos: Lpidos saponificables e insaponificables (tipos y ejemplos) Funciones de los lpidos (energtica, componentes de membrana, etc.) cidos grasos. Acilglicridos. Cridos. Fosfoglicridos. Esfingolpidos (esfingofosfolpidos y esfingoglucolpidos) Terpenos. Esteroides. Prostaglandinas, etc. PROTENAS. Concepto y estructura general. Caractersticas. Concepto de aminocido esencial. Enlace peptdico: Caractersticas.


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El alumno/a deber saber identificar el enlace peptdico en una secuencia peptdica. Estructura de las protenas: Estructura primaria. Estructura secundaria (alfa-hlice y lmina plegada o lmina beta) Estructura terciaria (protenas globulares) Estructura cuaternaria (ejemplos) Relacin estructura-funcin. Propiedades de las protenas: Especificidad, desnaturalizacin-renaturalizacin. Funciones de las protenas: Funcin enzimtica, estructural hormonal, de sealizacin, transportadora, etc. Ejemplos. Enzimas o catalizadores biolgicos: Concepto y funcin. Especificidad enzimtica. Concepto de centro activo. Concepto de cofactor (inorgnico) y ejemplos (Mn++, Zn++, etc.). Concepto de coenzima (molcula orgnica, ejemplo NAD+) Vitaminas: Concepto. Clasificacin: Hidrosolubles y liposolubles. Ejemplos de cada grupo. Avitaminosis. CIDOS NUCLEICOS. Nuclesidos y nucletidos: Concepto y estructura general (enlace N-glicosdico y ster) Otros nucletidos libres en la clula que no forman cidos nucleicos, ejemplos y funciones: ATP, NAD+, NADP+, FMN y FAD. Tipos de cidos nucleicos: ADN y ARN. Desoxirribonucletidos y ribonucletidos que forman los cidos nucleicos. Tipos de enlace entre los distintos nucletidos para formar los cidos nucleicos. Enlace fosfodister. El alumno/a deber conocer la diferencia entre secuencias de nucletidos de ADN y ARN, escribirlas de forma abreviada e indicar su polaridad (extremos 3 y 5) Estructura y funcin del ADN: la doble hlice (modelo de Watson y Crick) Organizacin del ADN en eucariotas: Concepto de nucleosoma, cromatina y cromosoma. Organizacin del ADN en procariotas: ADN circular y cerrado. ARN: Estructura y funcin de los principales tipos (ARN-m, ARNt y ARNr)


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MAPA CONCEPTUAL


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INDICE o LA BASE FSICO-QUMICA DE LA VIDA

o LOS BIOELEMENTOS o LAS BIOMOLCULAS

Inorgnicas El agua. Las sales minerales

Orgnicas Glcidos

o Monosacridos: ismeros o Disacridos: el enlace glucosdico o Polisacridos

Lpidos o cidos grasos: propiedades y reacciones. El enlace ster o Lpidos saponificables: los lpidos de membrana o Lpidos insaponificables

Protenas o Enzimas o catalizadores biolgicos

Vitaminas o Hidrosolubles y liposolubles.

cidos nuclicos o ADN y ARN


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LA MATERIA VIVA LOS BIOELEMENTOS La materia viva presenta unas caractersticas y propiedades distintas a las de la materia inerte. Estas caractersticas y propiedades encuentran su origen en los tomos que forman la materia viva. (*) Los tomos que componen la materia viva se llaman bioelementos. La materia viva se distingue, como decimos, por su organizacin y propiedades caractersticas, que dependen a su vez de su peculiar composicin y estructura molecular. (*) Todo tipo de molculas que forman parte de los materiales biolgicos recibe el nombre de biomolculas o tambin de principios inmediatos, los cuales se forman al unirse qumicamente los bioelementos De los 92 tomos naturales, nada ms que 27 son bioelementos. Estos tomos se separan en grupos, atendiendo a la proporcin en la que se encuentran en los seres vivos. Bioelementos % en la materia viva tomos Primarios 96,0 % C, H, O, N, P y S Mayoritarios Secundarios 3,9% Ca, Na, K, Cl, Mg Oligoelementos 0,1% Fe, Cu, I, Zn, Mn, Co, Ni, ... MAYORITARIOS: Primarios y secundarios (*) Bioelementos primarios. Son los elementos ms abundantes en los seres vivos. La materia viva est constituida en un 96% por seis bioelementos, llamados primarios: C, H, O, N, P y S. Todo tipo de materia orgnica contiene los tres primeros; las protenas tienen siempre, adems, N; los cidos nucleicos, siempre P, el cual es, al mismo tiempo esencial para constituir el ATP (la molcula energtica), y para formar las membranas celulares (fosfolpidos); el S, a su vez, forma parte de la metionina y la cistena, dos aminocidos que normalmente se encuentran en todas las protenas, forman puentes disulfuro y se encuentran en multitud de biomolculas fundamentales (Co-A, p.ej.) Como estos seis elementos forman la estructura de la materia orgnica, tambin se les conoce, a veces, como bioelementos plsticos. (*) Adems, la mayor parte de las molculas que forman los seres vivos tienen una base de C (carbono) Este elemento presenta una serie de propiedades que hacen que sea idneo para formar estas molculas.

Forma enlaces covalentes, que son estables y acumulan mucha energa. Puede formar enlaces, hasta con cuatro elementos distintos, lo que le da variabilidad molecular. Puede formar enlaces sencillos, dobles o triples. Se puede unir a otros carbonos, formando largas cadenas. Los compuestos, siendo estables, a la vez, pueden ser transformados por reacciones qumicas. El carbono unido al oxgeno forma compuestos gaseosos. Todas estas propiedades derivan de su pequeo radio atmico y a la presencia de 4 electrones en su ltima capa. El H, O y N tambin son capaces de unirse mediante enlaces covalentes estables. Forman parte de las cadenas de C que componen las molculas de los seres vivos. (*) Bioelementos secundarios. El resto de los bioelementos se llaman secundarios, y aunque su proporcin es pequea en los materiales biolgicos (a veces, sin embargo es muy alta: en huesos, conchas de moluscos, etc.), suelen ser imprescindibles para los procesos biolgicos: Mg (clorofila de los organismos fotosintticos); Fe (citocromos de la cadena respiratoria); Na y K (transmisin nerviosa) y que, junto con el Cl y el I, contribuyen al mantenimiento de la cantidad de agua en los seres vivos; Ca (contraccin muscular, coagulacin sangunea), etc. Se presentan en forma inica (*) Aquellos bioelementos que no siempre se encuentran en todos los materiales biolgicos y cuya proporcin es inferior al 0,1% se llaman oligoelementos y suelen ser necesarios en aquellos organismos que los presentan. Tambin se les llama elementos traza, por la baja proporcin en que aparece (=trazas) Su ausencia determina la aparicin de enfermedades carenciales.


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BIOMOLCULAS O PRINCIPIOS INMEDIATOS (*) Los bioelementos (bsicamente los primarios) se combinan qumicamente entre s, normalmente mediante enlaces covalentes, para formar las molculas que componen la materia viva. Estas molculas reciben el nombre de principios inmediatos o biomolculas. Estas pueden ser orgnicas o inorgnicas. o (*) Las inorgnicas son aquellas que tambin pueden formar materiales inertes (rocas, minerales, agua), y son el agua las sales minerales y algunos gases. o (*) Las orgnicas son molculas que slo se encuentran en la materia viva, y son los glcidos, lpidos, protenas y cidos nucleicos. El conjunto de todos ellos constituye lo que se llama materia orgnica. De forma general, los principios inmediatos se utilizan biolgicamente para tres funciones: estructural (forman estructuras biolgicas), energtica( liberan o almacenan energa), y dinmica (intervienen en reacciones biolgicas) Las biomolculas orgnicas, atendiendo a su longitud, y complejidad de su cadena, se pueden clasificar como monmeros o polmeros. Los monmeros son molculas pequeas, unidades moleculares que forman parte de una molcula mayor. Los polmeros son agrupaciones de monmeros, iguales o distintos, que componen una molcula de mayor tamao. BIOMOLCULAS INORGNICAS 1. EL AGUA Es una biomolcula inorgnica. Es la biomolcula ms abundante en los seres vivos. Representa entre el 70 y 90% del peso de la mayor parte de los organismos. El contenido vara de una especie a otra; tambin en funcin de la edad del individuo (su % disminuye al aumentar la edad) y el tipo de tejido. (*) Est formada por dos tomos de hidrgeno y uno de oxgeno. La unin de esos elementos con diferente electronegatividad proporciona unas caractersticas poco frecuentes. Es una molcula dipolar, pues los e- de los dos H se desplazan hacia el tomo de O, por lo que en la molcula aparece un polo negativo, donde est el oxigeno, y dos polos positivos donde estn los dos hidrgenos, debido a la menor densidad electrnica. Esto permite, entre otras cosas, la unin mediante (*) puentes de hidrgeno de millones de molculas de agua entre s, resultando que su estado fsico sea lquido, ya que otras molculas de parecido peso molecular (SO2, CO2, etc.) son gases.

Fig. Molcula de agua Como decimos, el agua tiene propiedades (* por lo menos tres) especiales, derivadas de su estructura. Alto calor especfico. Para aumentar la temperatura del agua un grado centgrado es necesario comunicarle mucha energa para poder romper los puentes de hidrgeno. Alto calor de vaporizacin. El agua absorbe mucha energa cuando pasa de estado lquido a gaseoso. Capilaridad. El agua tiene capacidad de ascender por las paredes de un capilar debido a la elevada cohesin molecular. Bajo grado de ionizacin. La mayor parte de las molculas de agua no estn disociadas. Slo un nmero reducido de molcula sufre disociacin, generando iones positivos (H+) e iones negativos (H-) En el agua pura, a 25C, slo una molcula de cada 10.000.000 estn disociada, por lo que la concentracin de H+ es de 10-7. Por esto, el pH del agua pura es igual a 7. La densidad En estado lquido, el agua es ms densa que en estado slido. Por ello, el hielo flota en el agua. Esto es debido a que los puentes de hidrgeno formados a temperaturas bajo cero unen a las molculas de agua ocupando mayor volumen.


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Las propiedades del agua permiten aprovechar esta molcula para algunas funciones (* por lo menos tres) para los seres vivos.

Accin disolvente. El agua es el lquido que ms sustancias disuelven (disolvente universal), esta propiedad se debe a su capacidad para formar puentes de hidrgeno con otras sustancias, ya que estas se disuelven cuando interaccionan con las molculas polares del agua. Lugar donde se realizan reacciones qumicas Debido a ser un buen disolvente. Funcin amortiguadora. Debido a su elevada cohesin molecular, el agua sirve como lubricante entre estructuras que friccionan y evita el rozamiento. Funcin termorreguladora. Al tener un alto calor especfico y un alto calor de vaporizacin, el agua es un material idneo para mantener constante la temperatura, absorbiendo el exceso de calor o cediendo energa si es necesario. Funcin de transporte. Por ser un buen disolvente, debido a su elevada constante dielctrica (=La mayor parte de las molculas de agua forman un dipolo) y por poder ascender por las paredes de un capilar, gracias a la elevada cohesin entre sus molculas, los seres vivos utilizan el agua como medio de transporte por su interior. Es uno de los mejores disolventes que hay, como decimos, y si la sustancia disuelta (soluto) es de pequeo peso molecular, se forma una disolucin verdadera (sales minerales, monosacridos, aminocidos), y uno de sus propiedades es (*) el fenmeno de la smosis, que consiste en el paso del disolvente (agua) a travs de una membrana semipermeable que separa dos soluciones de diferente concentracin. Esto ocurre normalmente en las clulas. Si la disolucin contiene soluto de elevado peso molecular (protenas, polisacridos), entonces se trata de una disolucin coloidal, de gran importancia porque el citoplasma celular es de este tipo (periferia en forma de gel y zona ms interior en forma de sol: el citosol) La dilisis consiste en la separacin, a travs de una membrana semipermeable (como la membrana celular), de solutos de alto peso molecular (coloides) de los solutos de bajo peso molecular (cristaloides), propiedad que se utiliza en la filtracin renal. Son biomolculas inorgnicas que aparecen en los seres vivos de forma precipitada (conchas, huesos), disuelta en disoluciones o dispersiones coloidales a las que estabilizan (Na+, K+, CL-, etc.) o formando parte de molculas orgnicas. Aunque su proporcin es pequea, realizan funciones bsicas: o Estructural: formando endo y exoesqueletos (conchas, caparazones, huesos) o Constituyen sistemas amortiguadores del pH en las disoluciones y fluidos biolgicos (tampones bifosfato, bicarbonato. o Forman parte de molculas esenciales: el Fe en la hemoglobina y citocromos, el Mg en la clorofila, etc. o Intervienen en el equilibrio osmtico celular. o Participan en procesos dinmicos: transmisin nerviosa, contraccin muscular, coagulacin sangunea, etc. Segn la forma de presentarse (*): a) Precipitadas. Las sales se forman por unin de un cido y una base, liberando agua. En forma precipitada forman estructuras duras, que proporcionan estructuras o proteccin al ser que las posee. Ejemplo, las conchas, los caparazones, dientes o los esqueletos. b) Disueltas. Las sales disueltas en agua manifiestan cargas positivas o negativas, cationes o aniones. Los cationes ms abundantes en la composicin de los seres vivos son Na+, K+, Ca2+, Mg2+,... Los aniones ms representativos en la composicin de los seres vivos son Cl-, PO43-, CO32-,... Las sales disueltas en agua pueden realizar funciones como: o Mantienen el grado de salinidad. o (*) Amortiguan los cambios de pH, mediante el efecto tampn. El pH, que es igual = -log (H+), expresa la acidez o alcalinidad de una solucin. Los organismos vivos soportan mal las variaciones de pH y por ello han desarrollado en la historia de la evolucin sistemas tampn o buffer que mantienen el pH constante, mediante mecanismos homeostticos.

LAS SALES MINERALES


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Los sistemas tampn constan de un cido dbil y su base conjugada (=Casi todas las bases son sustancias que se disocian para formar un in y la molcula que queda despus de la disociacin recibe el nombre de base conjugada), o de una base dbil y su cido conjugado (la incorporacin de un protn a una base produce un cido conjugado) y tienden a impedir la variacin de pH cuando se aaden pequeas cantidades de iones (H+) u (OH-) Consisten en un par cido-base conjugada que actan como dador o aceptor de protones, respectivamente. Ejemplo, el par carbonato-bicarbonato: CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- dix. de C agua cido carbnico in bicarbonato Como indican las flechas, las reacciones son reversibles. Cuando hay un exceso de hidrogeniones en la sangre u otros lquidos del cuerpo, los iones bicarbonato se combinan con ellos y forman cido carbnico, un cido dbil. El cido carbnico es inestable y se degrada con rapidez hasta convertirse en dixido de carbono y agua. Controlan la contraccin muscular. Son las responsables del potencial de membrana. Es la diferencia de cargas qumicas que existe en el interior y el exterior de las membranas celulares, debida a la diferente distribucin de los iones en estos medios. El potencial de membrana permite la transmisin del impulso nervioso, entre otras funciones. (*) Intervienen en el equilibrio osmtico celular. Hemos visto que si la sustancia disuelta (soluto), en una disolucin, es de pequeo peso molecular, se forma una disolucin verdadera (sales minerales, monosacridos, aminocidos), y uno de sus propiedades es el fenmeno de la smosis, que consiste en el paso del disolvente (agua) a travs de una membrana semipermeable que separa dos soluciones de diferente concentracin.

(*) Esto ocurre normalmente en las clulas a travs de su membrana plasmtica, parcialmente permeable: si se encuentran en un medio hipertnico (con mayor cantidad de sales disueltas), el agua de las clulas saldr al exterior y sufrirn plasmlisis. Si las clulas se encuentran en un medio hipotnico (con menor cantidad de sales disueltas), el agua del exterior penetrar en ellas producindose su turgencia e incluso su lisis. Fig. smosis Cuando las soluciones que hay a ambos lados de la membrana tienen la misma presin osmtica (=Presin requerida para parar el flujo de agua, o para activarlo a travs de la membrana) se dice que son isotnicas. c) Asociadas a otras molculas. Los iones pueden asociarse a molculas, permitiendo realizar funciones que, por s solos no podran realizar, y que tampoco realizara la molcula a la que se asocia, si no tuviese el in. P.e., la hemoglobina es capaz de transportar oxgeno por la sangre si est unida a un in Fe2+. Los citocromos actan como transportadores de electrones porque posee un in Fe3+. La clorofila captura energa luminosa en el proceso de fotosntesis por contener un in Mg2+ en su estructura. GASES

Como el CO2 y el O2. BIOMOLCULAS ORGNICAS LOS GLCIDOS

(*) Son biomolculas orgnicas. Estn formadas por C, H y O, aunque, adems, en algunos compuestos tambin podemos encontrar N y P. Qumicamente se pueden definir como polialcoholes con un grupo carbonilo, (C=O), (aldehdo o cetona) Reciben tambin el nombre de azcares (algunos de ellos), carbohidratos o hidratos de carbono.


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La importancia biolgica principal de este tipo de molculas que actan como reserva de energa o pueden dar estructura, tanto a escala molecular (forman nucletidos), como a escala celular (pared vegetal) o tisular (tejidos vegetales de sostn), con celulosa. Funciones: (*) Dependiendo de la molcula que se trate, los glcidos pueden servir como: o Combustible: los monosacridos se pueden oxidar totalmente. Obteniendo hasta 4 kcal/g (glucosa) o Reserva energtica: El almidn y el glucgeno son polisacridos que acumulan gran cantidad de energa en su estructura, por lo que sirven para guardar energa excedente y utilizarla en momentos de necesidad. o Formadores de estructuras: La celulosa o la quitina son ejemplos de polisacridos que ofrecen estructura resistente al organismo que las posee. CLASIFICACIN DE LOS GLCIDOS Triosas Tetrosas Pentosas Hexosas

MONOSACRIDOS U OSAS Heptosas

Aldosas o cetosas Oligosacridos Disacridos, Trisacridos... Homopolisacridos

HOLSIDOS Polisacridos Heteropolisacridos

SIDOS

HETERSIDOS Los principales grupos son: 1. (*) OSAS O MONOSACRIDOS Son los ms sencillos. A veces se les llaman azcares por su sabor dulce, y carbohidratos por contener H y O en la misma proporcin que el agua. Su frmula general es CnH2nOn, siendo el nmero de C entre 3-7: triosas, tetrosas, pentosas, etc. Tambin se les denominan osas. Son molculas formadas qumicamente por C, H y O, que no se pueden hidrolizar. Qumicamente son polialcoholes, es decir, cadenas de carbono con un grupo aldehdo o un grupo cetona. Segn el grupo carbonilo sea un aldehdo o una cetona, los monosacridos sern respectivamente aldosas o cetosas. Son sustancias blancas, con sabor dulce, cristalizables y solubles en agua. Se oxidan fcilmente, transformndose en cidos, por lo que se dice que poseen poder reductor (cuando ellos se oxidan, reducen a otra molcula) Son capaces de reducir a un reactivo qumico llamado licor de Fehling y el grupo carbonilo (C=O) de los monosacridos se oxida y se transforma en carboxilo. Al oxidarse, se reduce el licor de Fehling y cambia de color lo que sirve para averiguar si el monosacrido tiene carcter reductor. Fig. Grupos funcionales de los monosacridos Cuando aparecen carbonos asimtricos (=tomo de carbono unido a cuatro grupos diferentes), presentan distintos tipos de isomera (ismeros= compuestos que tienen la misma frmula molecular, pero diferente estructura molecular o diferente ordenamiento de sus tomos en el espacio) Algunos de ellos pueden presentar su estructura ciclada. Los monosacridos se nombran atendiendo al nmero de carbonos que presenta la molcula: triosas (3 C), tetrosas (4 C), pentosas (5 C), hexosas (6 C) y heptosas (7 C) Cada una de las molculas anteriores se divide posteriormente en aldosas y cetosas, dependiendo de si la molcula tiene un grupo aldehdo (-CHO) o cetnico (-CO-) Por ejemplo la glucosa, que tiene seis tomos de carbono y un grupo aldehdo, es una aldohexosa, mientras que la fructosa es una cetohexosa. Estos grupos aldehdo y cetona confieren propiedades reductoras a los monosacridos, de forma que pueden oxidarse a


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azcares cidos. Tambin pueden reaccionar con cido fosfrico para obtener steres de fosfato (p.ej., El ATP), que son importantes en el metabolismo celular. a) Glucosa Aldohexosa. Azcar blanco y cristalino (C6H12O6), muy extendido en la naturaleza. Es activa pticamente. Es la mayor fuente de energa, siendo transportada por el organismo a travs de la sangre, la linfa y el lquido cefalorraqudeo, hasta las clulas, donde la energa se obtiene por el proceso de gluclisis. Est presente tambin en la savia de las plantas, en los frutos, en la miel, etc. Forma parte de polisacridos (celulosa, almidn) b) Fructosa Cetohexosa. Esteroismero con la glucosa (C6H12O6) Se da en las platas verdes, en los frutos, en la miel y forma parte de la sacarosa (azcar de caa) junto con la glucosa. c) Galactosa Aldohexosa. Esteroismero con la glucosa (C6H12O6), forma parte de la lactosa (azcar de la leche) junto con la glucosa. Adems forma parte de gomas, pectinas, etc. d) Ribulosa Cetopentosa. Importante porque es la molcula que se asocia al CO2 durante la fotosntesis. e) Ribosa Aldopentosa que forma parte del ARN. f) Desoxirribosa Aldopentosa que forma parte del ADN. g) Gliceraldehdo Aldotriosa importante por ser la primera molcula orgnica que se forma en la fotosntesis. Adems, es intermediario en el metabolismo de la glucosa. h) Dihidroxiacetona Cetotriosa. Que acta como molcula intermediaria en el metabolismo de la glucosa. ISOMERA (*) Dos o ms molculas qumicas son ismeras cuando tienen la misma frmula emprica, pero diferente distribucin de sus tomos en su molcula y diferentes propiedades fsicas y qumicas. Los ismeros estn formados por los mismos tomos y en igual nmero, pero estos tomos se distribuyen de diferente manera en sus molculas. Los ismeros pueden ser de diversos tipos: o Esteroismeros, si tienen diferentes configuraciones espaciales. Tienen la misma frmula y grupos funcionales, pero difieren en el ordenamiento de los grupos en el espacio. Presentan esteroisomera debido a que alguno o varios de sus carbonos son asimtricos, es decir que sus cuatro enlaces se saturan con radicales distintos. El nmero de esteroismeros de una molcula es 2n, siendo n el nmero de carbonos asimtricos que tenga. a. Esteroismeros epmeros, si, teniendo diferente configuracin espacial, slo se diferencian en la distribucin espacial alrededor de un tomo de carbono. Molculas que se diferencian segn que el radical alcohlico (-OH) del carbono asimtrico ms alejado del grupo carbonilo se site a la derecha (forma D: la mayora en la naturaleza) o a la izquierda (forma L) b. Y si estos ismeros forman estructuras especulares (=Si se pudieran poner uno enfrente de otro, obtendramos una imagen como si estuvieran enfrentados ante un espejo) constituyen enantiomorfos. El tipo de isomera anterior no tiene nada que ver con los ismeros pticos que tambin aparecen en las molculas con carbonos asimtricos: en este caso, el ismero ptico llamado dextrgiro ( +), cuando se encuentra disuelto desva hacia la derecha el plano de la luz polarizada que lo atraviesa, y el ismero levgiro ( -) lo desva hacia la izquierda. Podemos encontrar ismeros D (+), como la glucosa (dextrosa), y D (-) como la fructosa (levulosa) En disolucin, los monosacridos pequeos se encuentran en forma lineal, mientras que las molculas ms grandes ciclan su estructura. La estructura lineal recibe el nombre de proyeccin de Fischer y la ciclada proyeccin de Haworth. Las aldopentosas y cetohexosas consiguen estructura ciclada. (*) El enlace de ciclacin se genera entre el carbono que posee el grupo funcional y el carbono asimtrico ms alejado del grupo funcional. Cuando el carbono tiene un grupo aldehdo, como grupo funcional, recibe el nombre de hemiacetlico. Cuando el carbono tiene un grupo cetona, como grupo funcional, el enlace recibe el nombre de hemicetlico. Puede ser la ciclacin de tipo pentagonal (furanos) hexagonal (piranos) y (*) entonces contienen un nuevo tipo de carbono asimtrico que se llama anomrico, y forman, por tanto, dos nuevos ismeros: el anmero alfa, cuando el radical (-OH) de ese carbono se sita por debajo del plano del anillo (posicin trans), y el anmero beta, cuando se sita por encima (posicin cis)


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PRINCIPALES MONOSACRIDOS TIPO FUNCIN Gliceraldehido Dihidroxiacetona Aldosa Cetotriosa

Intermediarios en la gluclisis

Eritrosa Eritrulosa Tetrosas Intermediarios en el ciclo de Calvin Ribosa (*) Desoxirribosa (*) Aldopentosas Constituyentes de los cidos nucleicos Ribulosa (*) Cetopentosa Aceptor del CO2 en la fotosntesis Glucosa (*) Aldohexosa Molcula energtica por excelencia

Fig. Glucosa lineal y ciclada 2. SIDOS En general, los sidos son glcidos formados por varios monosacridos. La unin de monosacridos se realiza a travs de un enlace especial que libera una molcula de agua y se llama enlace O-glucosdico (*) (=Se forma entre el carbono carbonlico de un monosacrido y uno de los carbonos alcohlicos del otro o entre los grupos carbonlicos, con desprendimiento de una molcula de agua) a) HOLSIDOS. Se llaman holsidos a los sidos formados nica y exclusivamente por molculas de monosacridos. Los holsidos se clasifican en oligosacridos y los polisacridos. LOS OLIGOSACRIDOS son glcidos formados por un nmero pequeo de monosacridos, entre 2 y 10, denominndose disacridos, si estn compuestos de dos monosacridos, trisacridos por tres, tetrasacridos por cuatro, etc.


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DISACRIDOS. (*) Los disacridos son oligosacridos formados por dos monosacridos. Son solubles en agua, dulces y cristalizables. Pueden hidrolizarse. Se forman por la unin de dos monosacridos como decimos, crendose el enlace O-glucosdico, alfa o beta, y de tipo monocarbonlico (=unin entre el carbono anomrico del primer monosacrido y otro no anomrico del segundo); en este caso se conserva el poder reductor: G + G Maltosa; Gal + G Lactosa leche; o dicarbonlico (=unin de los dos carbonos anomricos de ambos monosacridos, con lo que se pierde el poder reductor: G + F Sacarosa) Los disacridos suelen tener funcin energtica, hidrolizndose para obtener sus monosacridos constituyentes. Los disacridos con ms importancia biolgica son (*): o Maltosa Es el azcar de malta. Grano germinado de cebada que se utiliza en la elaboracin de la cerveza y del whisky. Se obtiene por gluclisis del almidn y glucgeno. Posee dos molculas de glucosa unidas por enlace tipo alfa (1 4) o Celobiosa No se encuentra libre en la naturaleza. Se obtiene por hidrlisis de la celulosa y est formado por dos molculas de glucosa unidas por enlace beta (1 4) o Lactosa Es el azcar de la leche de los mamferos. Est formada por una molcula de galactosa y otra de glucosa. Enlace beta (1 4) o Sacarosa Se da de forma muy extendida en el reino vegetal, en particular en la caa de azcar y en la remolacha azucarera, de ambas se extrae y se refina para utilizarse como azcar de mesa. Es un disacrido no reductor, ya que los dos carbonos anomricos de la glucosa y fructosa estn implicados en el enlace. Est formada por una molcula de glucosa y otra de fructosa. Enlace alfa (1 2)

Fig. Estructura del disacrido sacarosa POLISACRIDOS O GLICANOS(*) Son polmeros de monosacridos, unidos mediante enlace O-glucosdico. Cuando los monosacridos que forman la molcula son todos iguales, el polisacrido formado se llama homopolisacrido. Cuando los monosacridos que forman la molcula son distintos entre s, es decir, de ms de un tipo, el polisacrido se llama heteropolisacrido. (*) Los polisacridos no tienen sabor dulce, no cristalizan y no tienen poder reductor. Su importancia biolgica reside en que pueden servir como reservas energticas o pueden conferir estructura al ser vivo que los tiene. La funcin que cumplen vendr determinada por el tipo de enlace que se establezca entre los monosacridos formadores. Si los enlaces son de tipo alfa, el polisacrido tendr funcin de reserva


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energtica (almidn y glucgeno) Si el enlace es de tipo beta, el polisacrido tendr funcin estructural (celulosa y quitina) (*) Entre los homopolisacridos, tenemos: o Almidn Aparece en clulas vegetales. Es un homopolisacrido con funcin de reserva energtica, formado por dos tipos molculas, que son polmeros de glucosa, la amilosa (lineal), que se encuentra enrollada en forma de hlice, y la amilopectina (ramificada) La amilosa est formada por glucosas unidas por enlace alfa (1 4) La amilopectina est formada por glucosas unidas por enlaces alfa (1 4) y (1 6) Estos enlaces (1 6) originan ramificaciones, que se repiten a intervalos de secuencias desiguales de monosacridos. La amilosa adquiere una estructura helicoidal y la amilopectina recubre a la amilosa. El almidn procede de la polimerizacin de la glucosa que sintetizan los vegetales en el proceso de fotosntesis, almacenndose en los amiloplastos. Se encuentra en semillas, legumbres y cereales, patatas y frutos (bellotas, castaas, etc.) En su digestin intervienen dos enzimas y al final del proceso se libera glucosa. o Glucgeno Es un homopolisacrido con funcin de reserva energtica que aparece en animales. Se acumula en el citoplasma celular de diversos rganos y tejidos, como el hgado y el msculo, en forma de grnulos. Est formado por glucosas unidas por enlaces alfa (1 4) y presenta ramificaciones, cada 8-12 glucosas, formadas por enlaces (1 6) Tambin requiere dos enzimas para su hidrlisis, dando lugar a unidades de glucosa. Como los seres vivos requieren un aporte continuo de energa, una parte importante del metabolismo de los glcidos est relacionado con los procesos de formacin de almidn y glucgeno y su posterior degradacin. o Celulosa Es un homopolisacrido formado por glucosas unidas por enlace beta (1 4) con estructura lineal y sin ramificar. Es tpico de paredes celulares vegetales, aunque tambin la pueden tener otros seres. Su importancia biolgica reside en que otorga resistencia y dureza. Confiere estructura al tejido que la contiene. Las cadenas de celulosa se unen entre s, mediante puentes de hidrgeno, formando fibras ms complejas y ms resistentes. Es el componente principal de la madera, algodn, camo, etc. o Quitina Es un homopolisacrido con funcin estructural, formado por cadenas de N-acetil-D-glucosamina, un derivado de la glucosa unidos por enlace beta (1-->4) Se encuentra formado exosqueletos de artrpodos y la pared celular de los hongos. Entre los heteropolisacridos, tenemos: o Pectina. Heteropolisacrido con enlace alfa que, junto con la celulosa, forma parte de la pared vegetal. Se utiliza en la fabricacin de mermeladas, etc., en la industria. o Agar-agar (*) Es un Heteropolisacrido con enlace alfa. Polmero de la D y L galactosa. Se extrae de algas rojas (rodofceas). Se utiliza en microbiologa para cultivos y en la industria alimentaria como espesante. o Goma arbiga Heteropolisacrido con enlace alfa. Es una goma vegetal, viscosa, que cierra heridas en los vegetales. o Mucopolisacridos (*) Conocidos como glucosaminoglicanos. Son cualquier polisacrido que contiene aminoazcares. Incluyen al cido hialurnico y la condroitina, que proporcionan lubricacin de las articulaciones y forman parte de la matriz del cartlago, o la heparina que acta como anticoagulante. La estructura de estas molculas les permite atrapar agua, lo que determina un gel que da a los mucopolisacridos sus propiedades elsticas. o Hemicelulosa (*) Heteropolisacrido que se encuentra en la pared celular de las plantas. Est formado por monosacridos unidos por enlace beta. Las cadenas ramificadas de esta molcula recubren las fibras de celulosa, formando una red de fibras cruzadas. o Peptidoglucanos o murena Constituyen la pared bacteriana, una estructura rgida que limita la entrada de agua por smosis evitando as la destruccin de la bacteria. Son polmeros de la N-acetilglucosamina y N-acetilmurmico unidos por enlaces beta y a cuya cadena principal se le unen cadenas cortas de aminocidos.


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Fig. Glucosa unidas por enlace beta formando celulosa b) HETERSIDOS. (*) Son molculas formadas por un glcido unido a otra molcula no glucdica o aglucn. Segn sea la fraccin no glucdica, tenemos: o Glucoprotenas (*) Combinacin de glcidos con protenas unidos por enlaces covalentes presentes en la superficie externa de las clulas animales. Se forman por glicoxilacin (=cuando un glcido se une a una protena o un lpido para formar glucoprotenas o glucolpidos), proceso que tiene lugar en el retculo endoplasmtico rugoso o RER y en el aparato de Golgi de la clula. La mayor parte de las protenas secretadas por las clulas son glucoprotenas. Tambin son glucoprotenas las mucinas de la saliva, las glucoprotenas de la sangre. Ej. , Las inmunoglobulinas o diversos tipos de hormonas, como la LH y la FSH. o Glucolpidos (*) Combinacin de glcidos con lpidos presentes en la superficie externa de las clulas animales e importantsimas para la interaccin entre las distintas clulas. Los ms conocidos son los cerebrsidos y los ganglsidos (ver apartado de lpidos de membrana) LOS LPIDOS (*) Son biomolculas orgnicas formadas por carbono ( C), hidrgeno (H) y oxgeno (O), pudiendo aparecer en algunos compuestos el fsforo (P), S (azufre) y el nitrgeno (N) Sus funciones (*) son: energticas y de reserva (acilglicridos), estructurales como el colesterol y los lpidos de membrana; protectoras (cridos); transportadoras (los lpidos se transportan unidos a protenas en el sistema circulatorio, ej. El colesterol); digestivas (cidos biliares que emulsionan las grasas); vitamnicas (las vitaminas liposolubles como la A, E, K y D); hormonales (hormonas suprarrenales y sexuales) Es un grupo de molculas con composicin, estructura y funciones muy diversas, pero todos ellos tienen en comn varias (*) caractersticas: o No se disuelven en agua, formado estructuras denominadas micelas. o Se disuelven en disolventes orgnicos tales como el cloroformo, benceno, aguarrs o acetona. o Son menos densos que el agua, por lo que flotan sobre ella. o Son untuosos al tacto.


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Los lpidos se ordenan en los siguientes grupos moleculares: CLASIFICACIN DE LOS LPIDOS Acilglicridos (aceites o grasas neutras) Simples Cridos

Fosfoacilglicridos Fosfolpidos Esfingomielinas Complejos Cerebrsidos

Glucolpidos Ganglisidos Lipoprotenas

Lpidos saponificables (contienen cidos grasos)

Lpidos conjugados con macromolculas Lipopolisacridos Esteroides Isoprenoides o terpenos Lpidos insaponificables (sin cidos grasos) Prostaglandinas

LOS CIDOS GRASOS (*) Son molculas formadas por cadenas de carbono que poseen un grupo carboxilo como grupo funcional: CH3-(CH2)n-COOH. El nmero de carbonos habitualmente es de nmero par. Los tipos de cidos grasos ms abundantes en la naturaleza estn formados por cadenas de 16 a 22 tomos de carbono. Si slo contienen enlaces sencillos son saturados (cido palmtico, esterico, etc.), y si presentan dobles enlaces son insaturados (oleico, linoleico, etc.) Su funcin es de reserva energtica, (*) y pueden esterificarse (a travs del enlace ster) con alcoholes formando steres, que se hidrolizan a su vez recomponiendo sus constituyentes. Asimismo pueden saponificarse con lcalis, obtenindose jabones (sales orgnicas) Los cidos grasos son constituyentes fundamentales de algunos lpidos, en concreto de los lpidos saponificables. La parte de la molcula que contiene el grupo carboxilo manifiesta carga negativa en contacto con el agua, por lo que presenta carcter cido. El resto de la molcula no presenta polaridad (apolar) y es una estructura hidrfoba (=que no tiene afinidad por el agua) Como la cadena apolar es mucho ms grande que la parte con carga (polar), la molcula no se disuelve en agua. (*) Su principal propiedad es su comportamiento anfiptico, derivado del hecho de poseer una cadena hidrocarbonada larga, tambin llamada cola del cido graso, de naturaleza hidrfoba (=que no tiene afinidad por el agua), y un grupo carboxilo de naturaleza hidrfila (=que tiene afinidad por el agua), tambin llamado cabeza del cido graso. Las molculas anfipticas en disolucin acuosa pueden formar micelas. Y cuando las molculas anfipticas son demasiado grandes, forman bicapas. Los cidos grasos se clasifican en saturados e insaturados (*): 1. cidos grasos saturados Los enlaces entre los carbonos son enlaces simples, no poseen dobles enlaces. Esta circunstancia permite la unin entre varias molculas mediante fuerzas de Van der Vaals (=ocurre cuando las molculas estn muy prximas entre s y se encuentran sometidas a interacciones de sus nubes electrnicas) Cuanto mayor sea la cadena (ms carbonos), mayor es la posibilidad de formacin de estas interacciones dbiles. Por ello, a temperatura ambiente, los cidos grasos saturados suelen encontrarse en estado slido. Fig. Estructura de un cido graso saturado.


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2. cidos grasos insaturados En ellos pueden aparecer enlaces dobles o triples entre los carbonos de la cadena. Puede ser un doble enlace (monoinsaturado) o varios dobles enlaces (poliinsaturados) Las molculas tienen ms problemas para formar uniones mediante fuerzas de Van der Vaals entre ellas. Por ello, a temperatura ambiente, los cidos grasos insaturados suelen encontrarse en estado lquido. Las propiedades fsicas de los cidos grasos dependen de la longitud de stos y del grado de instauracin de sus molculas (del nmero de dobles enlaces que posea) Los insaturados tienen un punto de fusin ms bajo que los saturados con igual nmero de carbonos. Las propiedades qumicas de los cidos grasos son (*): a) La esterificacin Reaccin de condensacin de un alcohol con un cido por enlace covalente, para producir un ster ms agua): por tanto, son capaces de reaccionar con un alcohol para formar un ster y desprender una molcula de agua. R - COOH- + R-OH R CO -OR + H2O b) La saponificacin: reaccin en la que un ster de cido graso, en presencia de una base fuerte (como el hidrxido sdico), forma una molcula de jabn y se desprende una molcula de alcohol. Es una reaccin de hidrlisis en la que se forman jabones. La aportacin de jabones favorece la solubilidad y la formacin de micelas de cidos grasos. Fig. Reaccin de esterificacin

Los cidos grasos forman parte de otros compuestos lipdicos. Todos aquellos lpidos que tienen cidos grasos en su estructura tienen la capacidad de realizar la reaccin de saponificacin, y por ello se llaman lpidos saponificables. LPIDOS SAPONIFICABLES. Contienen cidos grasos y son: 1. LOS ACILGLICRIDOS (*) Estn formados por cidos grasos, por lo que son lpidos saponificables. Son molculas formadas por la unin de uno, dos o tres cidos grasos, con una glicerina. La unin se da entre los grupos OH de cada molcula. Se libera una molcula de agua. El enlace recibe el nombre de ster. Si la glicerina se une a un cido graso, se forma un monoacilglicrido. Si se une a dos cidos grasos se forma un diacilglicrido. Si se une a tres cidos grasos se forma un triacilglicrido, o, simplemente, triglicrido.


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Tienen funcin de reserva energtica. Son molculas muy reducidas, que al oxidarse (=cuando un tomo, in o molcula pierde electrones) totalmente liberan mucha energa (9 kcal/g) Tambin actan como aislantes trmicos (conducen mal el calor) y son buenos amortiguadores mecnicos (protegen estructuras sensibles) Vulgarmente se llaman grasas, aceites o sebos. Fig. Estructura de un triglicrido Se encuentran en plantas oleaginosas (olivo, girasol, maz, etc.) tambin en la grasa de los pescados azules, etc. 2. CRIDOS (*) Tambin llamados ceras. Son lpidos saponificables que se forman cuando un monoalcohol de cadena larga se esterifica un cido graso tambin de cadena muy larga, mediante un enlace ster. Se caracterizan por ser muy lipfilos (=hidrfobos) y tener funcin protectora. El revestimiento de las hojas, frutos, flores o tallos jvenes, as como los tegumentos de muchos animales, el pelo o las plumas est recubierto de una capa de cera para impedir la entrada de agua o su prdida. A estos dos tipos de lpidos se les denomina tambin simples (hololpidos), formados slo por tomos de carbono, hidrgeno y oxgeno. 3. LPIDOS DE MEMBRANA (*) Si los glicridos contienen otros compuestos, forman los fosfolpidos y los glucolpidos, fundamentales en las clulas pues forman la estructura bicapa de las membranas celulares: lpidos de membrana. Estas molculas presentan una parte polar o inica y, por tanto hidrfila (cabeza polar) y una parte apolar o hidrfa (colas apolares), por lo que son anfipticos con un extremo hidrfilo y otro hidrfobo. La porcin correspondiente al cido graso es hidrfoba (=que repele el agua) y la base orgnica est ionizada y es muy hidrosoluble o hidroflica (=afn al agua), lo que les permite en presencia de agua, formar estructuras en las que la parte hidrfila queda hacia fuera, interactuando con el agua circundante, y los extremos hidrfobos lo hacen en sentido contrario, como en la membrana celular que es una bicapa lipdica. Son llamados tambin complejos (=heterolpidos) por estar formados por carbono, hidrgeno, oxgeno y tomos de fsforo, azufre, nitrgeno o un glcido. Forman las bicapas lipdicas que constituyen las membranas biolgicas, tanto la plasmtica como las de algunos orgnulos celulares. a) Fosfolpidos Contienen fsforo en forma de grupos de cido fosfrico (=grupo fosfato) como caracterstica comn. Por ello, son molculas anfipticas, con una zona apolar y otra polar que contiene, al menos, el grupo fosfato. Forman membranas lipdicas que originan las membranas biolgicas, tanto la plasmtica como las que bordean los orgnulos. Dependiendo del alcohol que contengan, se clasifican en: fosfoacilglicridos y esfingomielinas.

Fosfoacilglicridos Contienen glicerol esterificado en las posiciones 1 y 2 por dos cidos grasos y un grupo fosfato esterificando la posicin 3 y un alcohol unido a ese fosfato. Ej. Las lecitinas que contienen como alcohol unido al fosfato colina, presentes en la yema de huevo; o las cefalinas, de las que las ms abundantes contienen etanolamina, presentes en varios tejidos. Esfingomielinas Contienen como alcohol esfingosina, adems de un cido graso, grupo fosfato y colina. Abundantes en las vainas de mielina que forman las clulas de Schwann del sistema nervioso. b) Glicolpidos (=glucolpidos) Estos compuestos tienen esfingosina + cido graso (=ceramida) y un glcido. Son abundantes en la sustancia blanca del sistema nervioso central. Se clasifican, dependiendo del glcido, en: Cerebrsidos. Contienen un monosacrido, generalmente galactosa o glucosa.


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Ganglisidos Contienen un oligosacrido. Ej. Las lecitinas de la yema de huevo, utilizadas en diettica y cosmtica o las cefalinas que se obtuvieron por primera vez de la masa enceflica, aunque existen en otros tejidos, como en el hgado. Fig. Estructura de un fosfoglicrido

Fig. Estructura de un esfingolpido

Fig. Lpidos saponificables c) Lpidos conjugados: lipoprotenas y lipopolisacridos Las lipoprotenas son asociaciones no covalentes de lpidos y protenas. Las ms importantes son las que estn en el plasma y que transportan lpidos.


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Los lipopolisacridos son menos abundantes, parecidos a los ganglisidos, pero con mayor cantidad de glcidos. Se encuentran en las membranas celulares y su funcin es la de reconocimiento celular y recibir seales. LPIDOS INSAPONIFICABLES (*) Un tercer grupo de lpidos se caracteriza por no contener cidos grasos en su composicin, y por tanto no poder saponificarse: lpidos insaponificables. Su funcin suele ser metablica, y algunos son muy importantes: terpenos como el fitol (alcohol de la clorofila), las vitaminas A, E y K, el caucho y esteroides como el colesterol, la vitamina D, las hormonas de la corteza suprarrenal y sexuales. 1. Esteroides Son derivados de una molcula denominada ciclopentanoperhidrofenantreno

(=3 ncleos bencnicos totalmente hidrogenados con un ciclopentano adosado) Entre ellos se encuentra el colesterol, los cidos biliares, hormonas esteroideas (aldosterona, etc.) o sexuales (como la testosterona, la progesterona),... etc. y la vitamina D. Fig. Ciclopentanoperhidrofenantreno

El colesterol (*) es un constituyente esencial de todas las clulas animales (estabilizando sus membranas) y precursor de otras molculas orgnicas, como las hormonas sexuales y los cidos biliares. Est presente en el cuerpo humano debido a un doble origen: Se sintetiza en el hgado para producir despus sales biliares, etc., y, por otro lado, se ingiere en los alimentos. Al no poder solubilizarse en el plasma sanguneo (puesto que su principal componente es el agua y los lpidos no se solubilizan en ella) para desplazarse hasta las clulas, se une a protenas formando lipoprotenas (=LDL, que transportan tanto el colesterol de la dieta como el formado en el hgado y, cuando hay en exceso, lo depositan en las arterias lo que puede originar arterioesclerosis, se conoce vulgarmente como colesterol malo; y las HDL que se asocian al colesterol en exceso y lo llevan al hgado, donde es destruido. Es conocido comocolesterol bueno. Vitamina D (*) Controla el metabolismo del calcio y del fosfato y, por tanto, la formacin y reabsorcin sea. Su carencia origina raquitismo. cidos biliares Emulsionan las grasas de la dieta con lo que ayudan a hacer la digestin de estos compuestos en el intestino. Hormonas corticosteroides Como la aldosterona (que controla la excrecin de sodio por el rin, manteniendo el balance de sales y agua en los lquidos orgnicos) Regulan gran cantidad de procesos de importancia fisiolgica. Las hormonas sexuales son de dos tipos: los andrgenos, o masculinas, y los estrgenos, o femeninas. Los ovarios y testculos, segregan hormonas sexuales de tipo esteroide que intervienen en los ciclos de produccin de gametos, en el desarrollo de los caracteres secundarios y en el comportamiento sexual. 2. Terpenos Derivan de una molcula llamada isopreno (CH2 = C(CH3) - CH =CH2) Son hidrocarburos o alcoholes. Tienen un nmero de tomos de carbono que siempre es mltiplo de cinco.


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CLASIFICACIN DE LOS TERPENOS

Nombre N de isoprenos que componen la molcula Funcin Ejemplos

Monoterpenos 2 Aromas y esencias Geraniol, limoneno, mentol, alcanfor, vainilla, etc. Sesquiterpenos 3 Intermediario en la sntesis del colesterol

Farnesol Diterpenos (*) 4 Forman pigmentos y vitaminas Fitol (alcohol de la clorofila), vitaminas A, E, K.

Triterpenos 6 Intermediario en la sntesis del colesterol Escualeno (precursor del (colesterol)

Tetraterpenos (*) 8 Pigmentos vegetales Carotenos (anaranjados), xantofilas (amarillos) Politerpenos n Aislantes Caucho.

3. Prostaglandinas Estas sustancias deben su nombre a que fueron aisladas por vez primera en la prstata, pero existen en otros tejidos. Son lpidos formados a partir de un cido graso, llamado cido araquidnico. Actan en bajas concentraciones con diversos efectos fisiolgicos: provocan inflamaciones porque producen vasodilatacin capilar cuando se producen golpes, infecciones o heridas; regulan la coagulacin sangunea; desencadenan la fiebre al elevar la temperatura corporal; disminuyen la presin sangunea: aumentan la secrecin de mucus en el estmago y en el intestino y disminuyen la secrecin de los jugos gstricos; regulan las contracciones del tero durante el parto,etc. La aspirina inhibe su sntesis. PROTENAS

(*) Los prtidos son biomolculas orgnicas. Estn formadas por carbono, hidrgeno, oxgeno y nitrgeno. En ocasiones aparece fsforo y azufre. Estn constituidas por la unin de unas unidades bsicas llamadas aminocidos, que qumicamente contienen una funcin amina y otra cido.

Fig. Aminocidos Este grupo est compuesto por tres tipos de molculas, que se clasifican atendiendo a su tamao. Son los aminocidos, los pptidos y las protenas. 1. AMINOCIDOS (*) Son molculas pequeas, monmeros de los pptidos y las protenas. Son cristalinos, casi todos dulces y presentan isomera (ya que poseen un carbono unido a cuatro radicales distintos, excepto en la glicocola) Por ello, es un carbono asimtrico. Uno de esos radicales es siempre un grupo cido (carboxilo, -COOH) y el otro es bsico (amina, -NH2) El tercer grupo es un hidrgeno y el cuarto es un radical, caracterstico de cada aminocido. El tomo de carbono al que se encuentra unido el carboxilo se le asigna la letra griega alfa. Con este criterio, si el grupo amino se encuentra tambin sobre el mismo tomo de carbono que el carboxilo, se habla de alfa-aminocidos; todos los aminocidos proteicos son de esta serie. Si se encuentra sobre el siguiente, de beta-aminocidos, y as sucesivamente. Los radicales confieren al aminocido unas caractersticas propias. Por ello, estos radicales se utilizan como criterio para la clasificacin de los aminocidos.


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Propiedades de los aminocidos Estereoisomera Como tienen carbonos asimtricos, los aminocidos poseen isomera. Existe una forma D y una forma L. Los ismeros D poseen, en proyeccin lineal el grupo amina (-NH2) hacia la derecha del carbono asimtrico, mientras que la isomera L presentan el grupo amina (-NH2) hacia la izquierda del carbono asimtrico (en la naturaleza la mayor parte son forma L) (*) Existen ismeros pticos. Las molculas desvan la luz polarizada a la derecha se denominan dextrgiras y se representan con el signo (+) Las molculas que desvan la luz a la izquierda se denominan levgiras y se representan con el signo ( -) Comportamiento anftero (*) Los aminocidos presentan cargas. Los aminocidos pueden captar o ceder protones al medio, dependiendo del pH de la disolucin en la que se encuentren. Si la disolucin es cida, los aminocidos captan protones y se comportan como una base. Si la disolucin es bsica, ceden protones y se comportan como un cido. Por tener este comportamiento, se dice que son anfteros.

2. PPTIDOS. (*) Los aminocidos (unos 20) se unen entre s para forman pptidos y protenas y lo hacen a travs de un enlace caracterstico tipo amida: el enlace peptdico se establece entre el grupo carboxilo (-COOH) del primer aminocido y el grupo amina (-NH2) del segundo aminocido, con prdida de una molcula de agua; por lo que, puede romperse mediante hidrlisis. La caracterstica principal del enlace peptdico es que no permite el giro de los elementos unidos por l, por lo que es un enlace rgido.

Fig. Enlace peptdico

Los pptidos son molculas formadas por aminocidos unidos por enlace peptdico. El nmero de aminocidos puede oscilar entre dos y cien; ms de 100 aminocidos se consideran una protena. Incluso, si el nmero de aminocidos es menor de que 100, pero el peso molecular es mayor que 5.000 Daltons (=unidad de peso molecular, equivale al peso de un tomo de hidrgeno), la molcula sera una protena. Ejemplos de pptidos metablicamente importantes son la insulina, el glucagn, la oxitocina o la vasopresina. 3. PROTENAS (*) Son molculas formadas por aminocidos unidos por enlace peptdico. El nmero de aminocidos suele ser mayor de 100 y el peso molecular excede los 5.000 Daltons.


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La alternancia entre los enlaces rgidos (enlaces peptdicos) y los enlaces mviles (enlaces intraminocido) hace que estas molculas adquieran una estructura bastante compleja. Estas molculas cumplen muchas y variadas funciones en los seres vivos. Estructura de las protenas(*) Las protenas, para ser biolgicamente activas necesitan conformarse tridimensionalmente, y pasan sucesivamente por las estructuras 1, 2 y 3. Si la protena est constituida por ms de una unidad (protmeros), entonces adquiere una estructura 4, unindose tales subunidades, p.ej. la hemoglobina. Estos niveles estn relacionados entre s y son, en cierta forma, acumulativos. Adquieren a veces una estructura muy compleja, debida a los radicales de los aminocidos y a la rigidez del enlace peptdico. Las cargas que poseen estos radicales generan unas propiedades en las protenas. La estructura de las protenas nos sirve para confeccionar una clasificacin de estas molculas. Tambin la estructura es la responsable de generar una serie de funciones, esenciales para los seres vivos. La estructura de las protenas se puede estudiar desde 4 niveles de complejidad, que son la estructura primaria, la estructura secundaria, la estructura terciaria y la estructura cuaternaria. a) Estructura primaria La estructura primaria de las protenas hace referencia a la secuencia de aminocidos que la componen, ordenados desde el primer aminocido hasta el ltimo. El primer aminocido tiene siempre libre el grupo amina, por lo que se le da el nombre de aminocido n-terminal. El ltimo aminocido siempre tiene libre el grupo carboxilo, por lo que se denomina aminocido c-terminal. La estructura primaria es la secuencia de aminocidos de la protena, es decir el nmero, tipo y orden de colocacin de sus aminocidos. Determina las dems estructuras de la protena. b) Estructura secundaria Es la disposicin espacial de la estructura primaria, es decir, cmo se sita en el espacio la secuencia de aminocidos para ser estable. Este tipo de estructura es la ms frecuente y fue descrita por Pauling y Corey (1951) Los modelos ms frecuentes son: o La alfa hlice La estructura primaria se enrolla sobre s misma de forma helicoidal dextrgira (=el giro de la hlice se hace hacia la derecha) Se forman enlaces de hidrgeno (=se forman entre un tomo de hidrgeno ligado de forma covalente al oxgeno, nitrgeno o algn otro elemento electronegativo, y otro tomo de gran electronegatividad) intracatenarios (=dentro de la cadena) entre el grupo carbonilo (-CO-) de un enlace peptdico de un aminocido y el resto (NH-) de otro enlace peptdico del aminocido situado cuatro puestos ms adelantado. Cada vuelta de hlice contiene 3,6 aminocidos. Las cadenas laterales de stos se dirigen hacia el exterior de la hlice, mientras que los grupos (CO-) y (NH-) de los enlaces peptdicos quedan orientados hacia arriba o hacia abajo. Adquieren esta conformacin protenas que poseen elevado nmero de aminocidos con radicales grandes o hidrfilos, ya que las cargas interactan con las molculas de agua que la rodean. o La beta-laminar Tambin se denomina hoja plegada o lmina plegada. Es una estructura en forma de zig-zag. Se estabiliza creando puentes de hidrgeno parecidos a los de la estructura anterior, que pueden ser intracatenarios(=dentro de la misma cadena) o intercatenarios (=si se establecen entre otras cadenas protecas) . Ej. La fibrona de la seda o la beta-queratina. o Hlice de colgeno. Es una estructura helicoidal, secundaria caracterstica, formada por hlices ms abiertas y rgidas que en la estructura de alfa-hlice. Esto es debido a la existencia de un gran nmero de aminocidos prolina e hidroxiprolina (derivado de la prolina) que no pueden formar puentes de hidrgeno con otros de la misma cadena porque su estructura qumica se lo impide. Por ello, no pueden estabilizar la hlice de su estructura secundaria y se asocian tres fibras de colgeno para mantener la estructura definitiva. La molcula completa de colgeno est formada, por tanto, de tres cadenas entrelazadas y que se unen por enlaces covalentes y puentes de hidrgeno. Las protenas que adquieren slo la estructura secundaria, o una estructura terciaria muy simple, se conocen como fibrosas o filamentosas. Son molculas insolubles en agua. Ej. queratina, colgeno, actina y miosina del msculo, etc. c) Estructura terciaria Es la forma que manifiesta en el espacio la estructura secundaria. Depende de la estructura de los niveles de organizacin inferiores. Es una disposicin espacial definitiva que es debida a las interacciones entre las cadenas laterales R de los aminocidos. Las protenas con estructura terciaria compleja son protenas globulares. Son protenas solubles con funcin dinmica, pej. Las enzimas.


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Los enlaces qumicos que mantienen esta estructura son muy variados: Enlaces covalentes como los puentes disulfuro (-S-S-) que se forman entre aminocidos cistena. Puentes de hidrgeno entre las cadenas laterales polares de los aminocidos o entre los grupos CO- y NH- de los enlaces peptdicos que no intervienen en la estabilizacin de la estructura secundaria. Uniones inicas o interacciones electrostticas entre grupos carboxilos (-COOH) y amino (-NH2) de diferentes porciones de la cadena. Resultan de la fuerza de atraccin entre grupos ionizados de carga opuesta. Interacciones de Van der Vaals que aparecen cuando dos tomos estn muy cercanos. Esta proximidad puede originar fluctuaciones en las cargas que producen dipolos y atracciones mutuas a corta distancia. Fuerzas hidrofbicas entre los grupos apolares. En la estructura terciara de algunas protenas se pueden encontrar zonas alfa-hlice o lmina-beta, que aparecen en numerosas protenas de forma repetida. A estas repeticiones se las denomina dominios estructurales. Parece ser que, desde el punto de vista de la evolucin, son zonas con importancia biolgica, tanto estructural como funcionalmente, y por ello la seleccin natural las ha favorecido. d) Estructura cuaternaria Est formada por la unin de varias protenas que ya poseen estructura terciaria. Pueden ser diferentes o iguales entre s, y la unin entre ellas se realiza por enlaces dbiles y, en ocasiones, por puentes disulfuro que se establecen entre los aminocidos cistena. Cada protena independiente que forma la estructura se denomina protmero. Ej. La hemoglobina, que est formada por cuatro protmeros iguales dos a dos, dos cadenas alfa y dos beta. Propiedades de las protenas (*) Las propiedades que manifiestan las protenas dependen de los grupos radicales de los aminocidos que las componen. a) Solubilidad Los radicales de los aminocidos permiten a las protenas interaccionar con el agua. Si abundan radicales hidrfobos, la protena ser poco o nada soluble en agua. Si predominan los radicales hidrfilos, la protena ser soluble en agua. b) Especificidad Aparece como consecuencia de la estructura tridimensional de la protena. La especificidad puede ser de funcin, si la funcin que desempea depende de la estructura, o de especie, que hace referencia a la sntesis de protenas exclusivas de cada especie. Quiz sea esta la propiedad ms caracterstica, lo que quiere decir, que cada especie, incluso los individuos de la misma especie, tiene protenas distintas que realizan la misma funcin. Ello es debido a que se forman a travs del mensaje gentico: ADN ARNm Protena. c) Desnaturalizacin La conformacin de una protena depende del pH y de la temperatura de la disolucin en la que se encuentre. Pierden entonces su estructura 2, 3 o 4 (no los enlaces peptdicos, que se rompen mediante hidrlisis) Cambiando estas condiciones, tambin puede cambiar la estructura de la protena. Esta prdida de la conformacin estructural de una protena se denomina desnaturalizacin, que puede ser reversible o irreversible. El cambio de pH produce cambios en las interacciones electrostticas entre las cargas de los radicales de los aminocidos. La modificacin de la temperatura puede romper puentes de hidrgeno o facilitar su formacin. Si el cambio es reversible, el proceso se llama renaturalizacin. Funciones de las protenas (* 4 ejemplos) Las protenas tienen mltiples funciones biolgicas: a) Estructural Forman estructuras capaces de soportar gran tensin (tendn, cartlago, etc.); adems, forman estructuras celulares, como la membrana plasmtica o los ribosomas. El colgeno y las queratinas forman parte del tejido conjuntivo. b) Movimiento o contraccin La actina y la miosina forman estructuras que producen movimiento. Mueven los msculos estriados y lisos. Cambian su longitud de forma reversible.


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c) Transporte Algunas protenas transportan sustancias como oxgeno o lpidos, o electrones. Transportan los iones o metabolitos a travs de las membranas celulares. d) Reserva energtica Protenas grandes, generalmente con grupo fosfato, sirven para acumular y producir energa, si se necesita. La ovoalbmina y la lactoalbmina del huevo y de la leche, respectivamente. e) Homeosttica Consiste en regular las constantes del medio interno, tales como pH o cantidad de agua. f) Defensiva Las inmunoglobulinas son protenas formadas por los linfocitos B, e implicadas en la defensa del organismo. Tambin las protenas del sistema de complemento, que defienden de las infecciones microbianas. g) Hormonal Algunas funcionan como mensajeros de seales hormonales, generando una respuesta en los rganos blanco. Como la insulina. h) Enzimtica Funcionan como biocatalizadores, ya que controlan las reacciones metablicas, disminuyendo la energa de activacin de estas reacciones. i) Receptoras Protenas a las que se unen las hormonas u otras sustancias para recibir y trasladar una seal metablica. j) Cromosmicas Como las histonas y otras protenas que forman el ADN en el ncleo celular, formando parte de los cromosomas. k) Toxinas Ms abundantes en los microorganismos, insectos o reptiles que en los mamferos. CLASIFICACIN DE LAS PROTENAS (*) CLASES TIPOS EJEMPLOS GLOBULARES Tienen estructura 3 y forma globular y suelen ser solubles en agua o disoluciones salinas. Con funcin dinmica.

Albminas (de origen animal), histonas (asociadas al ADN), globulinas (tambin de origen animal), protaminas, etc.

HOLOPROTENAS Slo contienen aminocidos en su composicin que forman cadenas polipeptdicas.

FIBROSAS o ESCLEROPROTENAS Con estructura 2 o 3 muy simple. No solubles en agua y con funcin estructural.

Colgeno y queratina (estructurales, forman el tejido conjuntivo), elastina (su caracterstica es la elasticidad), la miosina (contrctil), la fibrina y la fibrona de la seda. GLUCOPROTENAS Su grupo prosttico es un glcido. Constituyen la mayora de las membranas celulares.

Hormona LH (luteinizante), hormona TSH (estimuladora del tiroides), etc.; mucoprotenas,... LIPOPROTENAS Su grupo prosttico es un lpido

HDL y LDL, que estn unidas al colesterol y sirven para transportarlo por el plasma sanguneo. FOSFOPROTENAS Contienen cido fosfrico

Casena de la leche (de funcin de reserva) CROMOPROTENAS El grupo prosttico es un compuesto qumico coloreado. Por esta razn se denominan pigmentos

Pueden ser porfirnicas (si derivan de la porfirina, como la hemoglobina, que es transportadora, o la mioglobina) o no porfirnicas (como la hemocianina).

HETEROPROTENAS Contienen, adems de aminocidos (=grupo proteico), otros componentes (=grupo prosttico)

NUCLEOPROTENAS Asociadas a cidos nucleicos. Como la cromatina (ADN + histonas)


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ENZIMAS (*) Los enzimas son protenas (excepto las ribozimas, que son ARN) globulares que catalizan (=catlisis es el proceso por el que es posible cambiar la velocidad de una reaccin qumica utilizando uncatalizador) todas las reacciones biolgicas. Son por tanto, biocatalizadores (=catalizadores sintetizados por los seres vivos) Se caracterizan por su gran especificidad, por no alterarse en el transcurso de la reaccin y por aumentar muchsimo la velocidad de la reaccin que catalizan (en ocasiones hasta un milln de veces) disminuyendo la energa de activacin (=energa necesaria para que una reaccin se inicie) Esta reaccin enzimtica se regula mediante variaciones de la temperatura, pH, concentracin de sustrato (molcula sobre la que acta la enzima), cofactores o a travs de la propia enzima: enzimas alostricos, en los sistemas multienzimticos, mediante un mecanismo de feed-back. El mecanismo de accin de las enzimas es el denominado modelo llave-cerradura. Se unen de forma especfica al sustrato que van a modificar o sobre el cual van a actuar, como una llave que entra en una cerradura (Fischer, 1890) Posteriormente se propuso el modelo de ajuste inducido (D.E.Koshland, 1958), como la adaptacin de la mano dentro de un guante, ya que los centros activos de muchas enzimas se modifican sensiblemente al unirse al sustrato. (*) La enzima posee una zona de unin al sustrato, denominada centro activo. Cuando se une la enzima (E) al sustrato (S), se forma un complejo enzima-sustrato (ES) y se separan las molculas obtenindose el producto (P), pasando por un estado de transicin en el que se estn rompiendo determinados enlaces y formndose otros nuevos y, posteriormente, la enzima se recupera y puede volver a actuar sobre un nuevo sustrato.

Fig. Reaccin enzimtica Caractersticas de las enzimas (*) Todas las enzimas se caracterizan por: Son especficas: cada enzima (E) posee una estructura tridimensional especial para unirse a un sustrato (S) determinado. La especificidad puede ser: o Especificidad de accin Una enzima puede realizar solamente una de las modificaciones que puede sufrir un sustrato. P.e. las deshidrogenasas slo pueden extraer hidrgeno al sustrato. o Especificidad de sustrato Cuando solamente puede actuar sobre un sustrato especfico. Se habla de especificidad de grupo cuando acta sobre enlaces (la peptidasas slo actan rompiendo enlaces peptdicos) de un grupo de biomolculas. Se habla de especificidad absoluta cuando slo puede actuar sobre un nico sustrato (la maltasa slo acta sobre la maltosa degradndola en dos molculas de glucosa) La concentracin en la que actan es muy baja, y lo hacen en condiciones de pH y temperatura muy suave. No se consumen: una vez que han actuado, son liberadas y pueden volver a actuar. Pueden desnaturalizarse: ya que la mayora de ellas son de naturaleza proteica, pueden perder su estructura y dejar de ser funcionales.


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CLASIFICACIN (* 3 ejemplos) Las enzimas se pueden clasificar segn el tipo de reaccin que catalicen: CLASIFICACIN DE LOS ENZIMAS Grupo Clases Funcin I Oxidorreductasas Reacciones de oxidacin-reduccin (transferencia de electrones o de tomos de hidrgeno de un sustrato a otro) II Transferasas Transferencia de grupo qumico desde un sustrato a otro. Intercambian grupos funcionales (distintos del hidrgeno) de un sustrato a otro. III Hidrolasas Rotura hidroltica de algn enlace del sustrato (incorporndose una molcula de agua por cada enlace hidrolizado) IV Liasas Rotura no hidroltica de enlaces. Aaden grupos funcionales a las zonas del sustrato con dobles enlaces, desapareciendo el doble enlace y transformndose en enlace sencillo. V Isomerasas Reacciones de isomerizacin en la que se convierte una molcula en otra ismera (ismeros= compuestos qumicos que tienen la misma frmula molecular, pero diferente estructura molecular u ordenamiento de sus tomos en el espacio) de la primera. VI Ligasas (sintetasas) Formacin de enlaces covalentes uniendo varias molculas. (*) EL CENTRO ACTIVO Las propiedades catalticas de las enzimas se deben a que poseen un centro activo, al que se une el sustrato durante la reaccin. Se trata de una zona bien delimitada de la protena enzimtica, capaz de unirse al sustrato (S) formando un complejo enzima-sustrato y de catalizar su transformacin. Es el responsable de la actividad y la especificidad de la enzima. Los enlaces que se establecen en el complejo enzima-sustrato suelen ser dbiles y, por tanto, no covalentes. Por todo ello, la unin de la enzima (E) al sustrato (S) es un proceso reversible. (*) ENZIMAS Y COFACTORES Muchas enzimas son protenas conjugadas y contienen algn componente no proteico que se denomina cofactor. El cofactor suele ser decisivo para la catlisis, y junto a la parte proteica de la enzima, o apoenzima, forma la holoenzima. La enzima slo funciona cuando los dos componentes estn unidos. La naturaleza qumica de los cofactores es variada: pueden ser iones metlicos, o molculas orgnicas llamadas coenzimas, como algunas vitaminas. Las coenzimas pueden actuar separadamente del enzima en procesos biolgicos muy importantes (NAD, FAD, Co-A, etc.) Cuando la coenzima se encuentra unida fuertemente a la apoenzima por enlaces covalentes, se denomina grupo prosttico. Iones metlicos Holoenzima= Apoenzima + cofactor Coenzimas (molculas orgnicas)


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(*) Algunos ejemplos: VITAMINA COENZIMA CORRESPONDIENTE TIPO DE REACCIN B1 (tiamina) Pirofosfato de tiamina (PPT) Transferencia de grupos aldehdo. B2 (riboflavina) FAD y FMN Oxidacin-reduccin (transfieren e-, protones o tomos de hidrgeno) B3 o PP (niacina) NAD y NADP Oxidacin-reduccin. B5 (cido pantotnico) Coenzima A (Co-A) Transferencia de grupos acilo (=de dos tomos de carbono como el acetilo, -CO-CH3, o de mayor tamao) B6 (piridoxina) Fosfato de piridoxina Transferencia de grupos amino. B8 (biotina) Biocitina Transferencia de grupos carboxilo (CO2) B9 (cido flico) c. tetrahidroflico Transferencia de grupos monocarbonados. B12 (cobalamina) Coenzima B12 Transferencia de grupos metilo. REGULACIN DE LA ACTIVIDAD CATALTICA La produccin enzimtica est dirigida por los genes de la clula. Despus la actividad enzimtica est regulada por los cambios de pH, por la retroalimentacin de los productos finales de la reaccin (=feed-back), por la activacin de otra enzima, etc. Estos cambios pueden estar bajo el control de hormonas del sistema nervioso. Hay enzimas, denominadas reguladoras, que son capaces de aumentar o disminuir su actividad en la catlisis, dependiendo de determinadas sustancias denominadas moduladores. En la clula no siempre se necesitan las mismas enzimas ni en las mismas cantidades; es necesario que haya una regulacin de la sntesis de stas. Las enzimas reguladoras se encargan de que esto sea as. Las enzimas reguladoras suelen ser enzimas alostricas (=conotro espacio), aunque hay otras que no lo son. Las enzimas alostricas, adems del centro activo, poseen otros lugares para la unin de los moduladores: los sitios o centros alostricos. Los moduladores pueden activar o inhibir la accin de la enzima (normalmente los activadores son el sustrato (S) de la enzima (E) y los inhibidores el producto (P) de la reaccin catalizada por la enzima) OTROS FACTORES QUE ALTERAN LA ACTIVIDAD ENZIMTICA (*) En general, las enzimas funcionan en condiciones muy concretas (condiciones ptimas) Estas son: temperatura, pH y concentracin de sustrato. a) Temperatura Las reacciones enzimticas ocurren muy lentamente o se suspenden por completo cuando las temperaturas son bajas, pero se reactivan al elevarse la temperatura dentro de unos lmites. Las enzimas se alteran a temperaturas elevadas. Cuando esta sobrepasa los 50C-60C las enzimas se desnaturalizan, alterndose su estructura secundaria y terciaria, lo que suele ser irreversible. b) pH La actividad de las enzimas se modifica cuando lo hace la acidez o alcalinidad del medio. La mayora de las enzimas slo son activas entre lmites muy estrechos de pH. La variacin brusca de ste puede provocar su desnaturalizacin. c) Concentracin de sustrato Cuanto ms sustrato haya en el medio ms posibilidades tiene la enzima de unirse, hasta un cierto lmite, ya que, en el momento en que todas las enzimas estn unidas al sustrato, aunque aumente la concentracin de ste, la velocidad de reaccin permanece constante. INHIBICIN DE ENZIMAS La mayor parte de las enzimas pueden inhibirse (de forma que su actividad se reduce) o incluso destruirse por ciertos agentes qumicos. La inhibicin enzimtica puede ser reversible o irreversible.


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a) Reversible Cuando los inhibidores se unen temporalmente a la enzima y, cuando se separan, dejan que la actividad enzimtica se reanude. Los inhibidores reversibles pueden ser de dos tipos: competitivos y no competitivos. o Competitivos El inhibidor bloquea el centro activo de la enzima y no deja que esta se una al sustrato. o No competitivos El inhibidor se une a la enzima por un sitio que no es el activo paralizando la accin de la enzima. b) Irreversible Cuando los inhibidores se unen de forma permanente al centro activo o lo destruyen de forma irreversible. Muchos venenos son inhibidores irreversibles. VITAMINAS Son un grupo de compuestos orgnicos, que son necesarios en la dieta en pequeas cantidades puesto que son indispensables para un metabolismo normal. Funk (1912), obtuvo una sustancia de la cscara del arroz que evitaba la enfermedad del beri-beri. La llam vitamina (=amina imprescindible para la vida) Son sustancias sensibles ya que algunas pueden alterarse por el calor, variacin de pH o, simplemente se oxidan por la presencia de oxgeno en el medio, con lo que pierden su funcin. (*) Las coenzimas las sintetiza el organismo a partir de molculas sencillas que, si no pueden ser fabricadas por l, las deben aportar los alimentos. Estos factores que provienen del exterior, necesarios para que se sinteticen las coenzimas, son nutrientes conocidos como vitaminas hidrosolubles. (*) Las vitaminas se clasifican en dos grandes grupos: 1. Vitaminas liposolubles (que se disuelven en disolventes orgnicos apolares; solubles en grasas), como la A, D, E y K. 2. Vitaminas hidrosolubles (que se disuelven en agua), como la C y las que pertenecen al complejo B. A diferencia de las hidrosolubles, las liposolubles no se utilizan en la sntesis de las coenzimas. Sin embargo, el complejo vitamnico B comprende un grupo de vitaminas solubles en agua que como caracterstica presentan ser componentes de las coenzimas. Algunos grupos de poblacin necesitan un aporte superior a la media (nios, ancianos, embarazadas, etc) Las deficiencias de una o varias vitaminas (avitaminosis) originan trastornos metablicos y algunos sntomas clnicos. Las situaciones con un aporte de vitaminas inferior al necesario se conoce como hipovitaminosis. El exceso de alguna de ellas hipervitaminosis, aunque las acumulaciones son muy raras.


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Liposolubles (2 ejemplos) Accin Deficiencias que ocasionan su falta Fuentes A (retinol)

Indispensable para la visin normal y para el crecimiento. Mantiene los tejidos epiteliales. Crecimiento deficiente; ceguera nocturna; piel descamada; xeroftalmia (una capa crnea seca y gruesa); etc.

Leche, huevos, pescado, verduras de color rojo y amarillo, hgado, etc.

D (calciferol) Favorece la absorcin del calcio en el intestino, lo que aumenta la cantidad de calcio til para la sntesis de los huesos; imprescindible para el crecimiento normal, etc.

Raquitismo en los nios y osteomalacia en los adultos. Ambas situaciones llevan a una deformidad sea.

Hgado, aceites de hgado de pescado, leche, huevos, mantequilla, etc.

K (filoquinona) Imprescindible para la coagulacin de la sangre. Tiempo de coagulacin ms largo. Hemorragias. Su carencia es rara, ya que la producen las bacterias intestinales; vegetales verdes, etc. E (tocoferoles) Previene la oxidacin de los cidos grasos insaturados en las membranas de las clulas, de forma que mantiene su estructura.

Lesin heptica, infertilidad, distrofia muscular, etc. Semillas, cereales y los vegetales verdes, etc.

Hidrosolubles (*) 3 ejemplos Accin Deficiencias que ocasionan su falta Fuentes B1 (tiamina) Da lugar al pirofosfato de tiamina (PPT), coenzima. Es importante para la produccin de ribosa, necesaria para la sntesis de c.nucleicos. Transfiere como Co grupos aldehdo.

Ocasiona su falta el beriberi (alteraciones neuromusculares y oculares) en humanos.

Trigo, cerveza, judas y vegetales verdes, etc.

B2 (riboflavina) Constituyente de las coenzimas FAD y FMN que intervienen en las reacciones de oxidacin-reduccin.

Su carencia origina inflamacin en los labios y lengua, as como lceras en la boca.

Hgado, leche, vegetales verdes y levaduras, etc.

B3 (niacina) Componente de las enzimas NAD y NADP que intervienen en reacciones de oxidacin-reduccin. Pelagra en el hombre (dermatitis, diarreas, demencia e incluso la muerte)..

Las plantas y animales la originan a partir del aminocido triptfano. Hgado, cacahuetes, etc. B5 (cido pantotnico) Forma parte de la Co-A, que tienen un papel fundamental en la oxidacin de las grasas, los glcidos y ciertos aminocidos (transfiere grupos acilo) Es rara la deficiencia en el hombre. Dermatitis y encanecimiento del pelo en algunos animales.

Granos de cereales, guisantes, huevos, levaduras, hgado, etc. B6 (piridoxina) Es constituyente de una enzimas que interviene en el metabolismo de los aminocidos. Transfiere grupos amino.

Retraso del crecimiento, dermatitis, convulsiones, etc. Levaduras, granos de cereal, hgado, leche, etc.

B8 (biotina) Es una coenzima de varias enzimas que catalizan la incorporacin del CO2 en varios compuestos. Fatiga. Depresin. Dermatitis. Dolores musculares.

Cereales, vegetales, leche, hgado. B9 (c.flico)

Necesaria para las reacciones de sntesis de los c.nucleicos y para la maduracin de los glbulos rojos. Transfiere grupos monocarbonados.

Anemia Su falta retrasa la maduracin de los hemates) Mal desarrollo. La sintetizan las bacterias intestinales; se encuentra en muchos alimentos, principalmente vegetales verdes. B12 (cobalamina)

Una forma de ella acta de coenzima (transfiere grupos metilo) y es necesaria para que los hemates se formen normalmente.

Anemia perniciosa, pues, para que se formen los hemates, se necesita la presencia de Una protena secretada por el estmago o factor intrnseco (glicoprotena) y, en su ausencia, dichas clulas no se originan bien.

La sintetizan microorganismos. Hgado y, en general, fuentes de origen animal (carne, leche, huevos, pescado, etc.)

C (cido ascrbico)

Necesaria para el metabolismo de varios aminocidos, para cicatrizar heridas, formacin de la matriz del hueso, etc.

Conduce al escorbuto (las heridas cicatrizan con lentitud y las cicatrices son dbiles y se abren con facilidad); el hueso no crece; etc.

Ctricos (naranja, pomelo, mandarina, etc.), kiwi, fresas, etc.


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CIDOS NUCLEICOS (*) Son biomolculas orgnicas que contienen siempre C, H, O, N y P, estructurados en unidades bsicas llamadas nucletidos. Son el ADN y el ARN. 1. NUCLETIDO(*) Contiene tres componentes: una pentosa (ribosa o desoxirribosa), un fosfato (uno o ms c.fosfricos), y una base nitrogenada (adenina, A; citosina, C; timina, T; guanina, G;o uracilo, U) (Figs.pg.40) Algunos de ellos actan sin formar cidos nucleicos, es decir, sin unirse entre s, como molculas portadoras de energa o coenzimas y sus funciones son imprescindibles: ATP, con funcin energtica; coenzimas, como el NAD, transportador de e- y H+, etc. La nomenclatura de los nucletidos es compleja, pero sigue una estructuracin. Los nucletidos de las bases pricas se llaman: o Adenosin, (mono, di o tri fosfato), para la base nitrogenada adenina (A) o Guanosin, (mono, di o tri fosfato), para la base nitrogenada guanina (G) Llevan el prefijo desoxi-, en el caso de estar formadas por la pentosa desoxirribosa.

Fig. Nucletido de desoxirribosa

Los nucletidos de las bases pirimdicas se llaman: o Citidin, (mono, di o tri fosfato), para la base nitrogenadas citosina ( C) o Timidin, (mono, di o tri fosfato), para la base nitrogenada timina (T) o Uridin, (mono, di o tri fosfato), para la base nitrogenada uracilo (U) Llevan el prefijo desoxi-, en el caso de estar formadas por la pentosa desoxirribosa.

(*) Cuando se unen entre s muchos mononucletidos, mediante enlaces fosfodister 5 3 (=los nucletidos se unen entre el C5 de la pentosa de uno de ellos y el C3 de la pentosa del siguiente nucletido), se forma un polinucletido o un cido nuclico. Esto se debe a que el primer nucletido tiene libre el carbono 5 y el siguiente nucletido tiene libre el carbono 3, se dice que la secuencia de nucletidos se ordena desde 5 a 3 (5 3) Los carbonos que forman las pentosas vemos que se renumeran, denominndolos con nmeros prima (5), pe.), para no confundirlos en nomenclatura con los carbonos de la base nitrogenada. Las bases nitrogenadas son molculas orgnicas cclicas que contienen nitrgeno, y que forman los mononucletidos. Hay bases pricas (A y G) con dos ciclos, y pirimdicas (C, T y U) con un ciclo. (*) Los enlaces que se pueden encontrar en un nucletido o entre cadenas de ellos son: Enlace ster. Enlace qumico formado entre el grupo hidroxilo (-OH) del carbono C5 del monosacrido y un grupo hidroxilo (-OH) del cido fosfrico y se forma un enlace ster 5 monofosfato (se denomina 5 porque se realiza en el carbono 5 de la pentosa; para diferenciar la numeracin de los tomos de las bases nitrogenadas y de las pentosas, se aade a los carbonos de estas ltimas). Se desprende una molcula de agua. Enlace fosfodister. Los nucletidos se unen a travs de un enlace fosfodister, entre el grupo fosfato de la posicin 5 de uno de ellos y el hidroxilo de la posicin 3 de l otro. Lo que da lugar a un dinucletido. La formacin de un nuevo enlace fosfodister entre un dinucletido y otro nucletido origina un trinucletido y unindose muchos nucletidos un polinucletido (cido nuclico); es caracterstico de estas molculas.


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Enlace N-glucosdico (=glicosdico) Que une la pentosa a la base nitrogenada, formando un nuclesido. El enlace que se forma se denomina enlace N-glucosdico, y se realiza entre el grupo hidroxilo (-OH) del C1 del monosacrido y el nitrgeno N1 de las bases pirimdicas o el N9 de las bases pricas. En el proceso se desprende una molcula de agua. Cuando se une a l el cido fosfrico se forma el nucletido. (*) DNA RNA Tamao Muy grande Pequeo Estructura Bicatenario (=doble cadena), excepto en virus Monocatenario (= una cadena), excepto en virus

Disposicin o Abierta, lineal (eucariotas) o Circular (procariotas) o Abierta normalmente

Tipo de pentosa Desoxirribosa Ribosa que forma los nucletidos libres y los nucletidos que componen el ARN Bases nitrogenadas

o A, C, G, T o Se enfrentan: A-T y C-G en la doble hlice

A, C, G, U

Funcin o Controla el metabolismo del ser vivo.o Duplicacin (reproduccin) o Transcripcin (formacin de ARN) o Almacenamiento de la informacin gentica

o Contiene la informacin, copiada del ADN, para sintetizar una protena. o Traduccin (=formacin de protenas)

2. ADN (*) CIDO DESOXIRRIBONUCLEICO Es el material gentico (en algunos virus puede ser ARN) de todos los organismos. o Presenta una estructura primaria: la secuencia de bases de polinucletidos, que se agrupan funcionalmente formando genes, con grupos de bases que se expresan (exones), y un gru

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Caracteristicas Quimicas y Fisicas de Las Celulas