Capítulo 3Moléculas biológicas

Capítulo 3Moléculas biológicas

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Teresa Audesirk • Gerald Audesirk • Bruce E. ByersTeresa Audesirk • Gerald Audesirk • Bruce E. Byers

Biología: la vida en la TierraOctava Edición

Biología: la vida en la TierraOctava Edición

Contenido de la sección 3.5

• 3.5 ¿Qué son las proteínas?Funciones de las proteínas– Las proteínas se forman a partir de cadenas

de aminoácidos.– Los aminoácidos se unen para formar

cadenas mediante síntesis por deshidratación.

– Una proteína puede tener hasta cuatro niveles de estructura.

– Las funciones de las proteínas están ligadas a sus estructuras tridimensionales.

¿Qué son las proteínas?

• Las proteínas desempeñan muchas funciones:– Las enzimas catalizan (aceleran) las

reacciones.– Las proteínas estructurales (por ejemplo, la

elastina) proporcionan apoyo.

FIGURA 3-17a Proteínas estructurales. Entre las proteínas estructurales comunes está la queratina, la cual es la proteína en a) el pelo, b) los cuernos y c) la seda de una telaraña.

a) Pelo

FIGURA 3-17b Proteínas estructurales

b) Cuernos

FIGURA 3-17c Proteínas estructurales

c) Seda

¿Qué son las proteínas?

• Las proteínas desempeñan muchas funciones.

Aminoácidos

• Las proteínas son moléculas compuestas por cadenas de aminoácidos (monómeros).

• Todos los aminoácidos tienen una estructura similar:

– Todos contienen los grupos amino y carboxilo.

– Todos tienen un grupo “R” que varía entre los diferentes aminoácidos.• Algunos grupos R son hidrofóbicos.• Algunos son hidrofílicos.• Los grupos R de cisteína puede formar enlaces

covalentes con el azufre.

Aminoácidos

FIGURA 3-18 Estructura de los aminoácidos.

Grupo amino

Hidrógeno

Grupo variable

Grupo carboxilo

FIGURA 3-19 Diversidad de los aminoácidosLa diversidad de los aminoácidos es consecuencia de las diferencias en el grupo R variable (en azul), los cuales pueden ser hidrofílicos o hidrofóbicos. El grupo R de la cisteína es singular porque tiene un átomo de azufre, que puede formar enlaces covalentes con el azufre en otras cisteínas; esto crea un puente disulfuro que dobla una proteína o enlaza las cadenas de polipéptidos cercanas.

FIGURA 3-19a Diversidad de los aminoácidos

FIGURA 3-19b Diversidad de los aminoácidos

FIGURA 3-19c Diversidad de los aminoácidos

• La secuencia de aminoácidos determina las propiedades y la función de cada proteína.

Aminoácidos

Síntesis por deshidratación

• Los aminoácidos se unen para formar cadenas mediante síntesis por deshidratación.– Un grupo amino reacciona con un grupo

carboxilo, y el agua se pierde.

FIGURA 3-20 Síntesis de proteínasEn la síntesis de proteínas, una reacción de deshidratación une el carbono del grupo carboxilo de un aminoácido al nitrógeno del grupo amino de un segundo aminoácido, liberando agua en el proceso. El enlace covalente resultante entre aminoácidos se denomina un enlace peptídico.

Síntesis por deshidratación

• El enlace covalente resultante se llama enlace peptídico.

• Las cadenas largas de aminoácidos se conocen como polipéptidos o simplemente proteínas.

Cuatro niveles de estructura

• Las proteínas muestran hasta cuatro niveles de estructura:– La estructura primaria es la secuencia de

aminoácidos que constituyen la proteína. – Las estructuras secundarias son hélices y cadenas

que se pliegan.– La estructura terciaria se refiere a la compleja

estructura de una sola cadena peptídica que mantiene su forma con puentes disulfuro entre cisteínas, interacciones hidrofóbicas/hidrofílicas y otros enlaces.

– La estructura cuaternaria se encuentra donde varias cadenas proteicas se enlazan.

FIGURA 3-21 Los cuatro niveles de estructura de las proteínas. Los niveles de estructura de las proteínas se ejemplifican aquí con la hemoglobina, que es la proteína de los glóbulos rojos que transporta oxígeno (los discos rojos representan el grupo hemo que contiene hierro y que enlaza átomos de oxígeno). En general, los niveles de estructura de las proteínas están determinados por la secuencia de aminoácidos, las interacciones entre los grupos R de los aminoácidos y las interacciones entre los grupos R y su ambiente.

FIGURA 3-22 La lámina plegada es un ejemplo de estructura secundaria proteica

Puente de hidrógeno

Lámina plegada

FIGURA 3-23 Estructura de la queratina

queratina

Estructuras tridimensionales

• El tipo, posición, y número de aminoácidos determina la estructura y función de una proteína.– La posición precisa de los grupos R de

aminoácidos produce enlaces que determinan su estructura secundaria y terciaria.

– La disrupción de estos enlaces produce la desnaturalización de las proteínas, y la pérdida de sus funciones biológicas.

Contenido de la sección 3.6

• ¿Qué son los ácidos nucleicos?Estructura de los ácidos nucleicos– El DNA y el RNA (las moléculas de la herencia)

son ácidos nucleicos.– Los ácidos nucleicos están formados por

nucleótidos.– Otros nucleótidos actúan como mensajeros

intracelulares y portadores de energía.

¿Qué son los ácidos nucleicos?

• Los nucleótidos son los monómeros de las cadenas de ácidos nucleicos.

• Todos los nucleótidos tienen una estructura de tres partes:– Un grupo fosfato – Un azúcar de cinco carbonos– Una base nitrogenada

¿Qué son los ácidos nucleicos?

FIGURA 3-24 Nucleótido de desoxirribosa

Moléculas de la herencia

• Dos tipos de nucleótidos:– Nucleótidos de ribosa (A, G, C, y U) se

encuentran en el RNA.– Nucleótidos de desoxirribosa (A, G, C, y T) se

encuentran en el DNA.

• Dos tipos de polímeros de ácidos nucleicos:– DNA (ácido desoxirribonucleico ) se encuentra

en los cromosomas.• Deletrea la información genética necesaria para

construir las proteínas.

– RNA (ácido ribonucleico) • Copias de DNA usadas directamente en la síntesis

de las proteínas.

Moléculas de la herencia

FIGURA 3-25 Cadena de nucleótidos

base

azúcar

fosfato

• Las moléculas de DNA consisten en dos cadenas de nucleótidos que forman una hélice doble.

Moléculas de la herencia

Puentes de hidrógeno

FIGURA 3-26 DNAAl igual que una escalera torcida, la doble hélice de DNA se forma mediante sucesiones helicoidales de nucleótidos que hacen una espiral entre sí. Las dos secuencias se mantienen unidas mediante puentes de hidrógeno que unen las bases de nucleótidos de distintassucesiones, las cuales forman los “peldaños” de la escalera.

Otros nucleótidos

• Los nucleótidos como mensajeros intracelulares. – Los nucleótidos cíclicos (por ejemplo, el AMP

cíclico) llevan señales químicas dentro de la célula.

• Los nucleótidos como portadores de energía.– El trifosfato de adenosina (ATP), lleva energía

almacenada mediante enlaces entre los grupos fosfato.

– Otros nucleótidos (NAD+ y FAD) se conocen como portadores de electrones.

Otros nucleótidos

• Los nucleótidos como ayudantes de las enzimas.– Algunos nucleótidos (NAD+ y FAD) actúan como

coenzimas, ayudan a las enzimas a estimular y dirigir las reacciones químicas.

Otros nucleótidos

Trifosfato de adenosina (ATP)

FIGURA 3-27 La molécula ATP portadora de energía