Componentes Moleculares de Los Seres Vivos

5/10/2018 Componentes Moleculares de Los Seres Vivos - slidepdf.com

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COMPONENTES MOLECULARES DE LA MATERIA VIVABiolementos y principios inmediatos inorgánicos

Cualquier ser vivo (animal o vegetal) tiene una composición química muysemejante.

Composición química:

-Elementos biogénicos y oligoelementos

-Principios inmediatos

-Inorgánicos (Agua, sales minerales)

-Orgánicos (Glúcidos, lípidos, proteínas. Ac.N.)

-Biocatalizadores (enzimas, vitaminas, hormonas)

BIOELEMENTOS

Elementos químicos que componen la materia viva

De los 92 átomos naturales, nada más que 27 son bioelementos. Estos átomos seseparan en grupos, atendiendo a la proporción en la que se presentan en los seresvivos.

Bioelementos

% en la

materia

viva Átomos

Primarios 96% C, H, O, N, P, S

Secundarios 3,9% Ca, Na, K, Cl, I, Mg, Fe

Oligoelementos 0,1% Cu, Zn, Mn, Co, Mo, Ni, Si...

Bioelementos primarios

Son los elementos más abundantes en los seres vivos.

La mayor parte de las moléculas que componen los seres vivos tienen una base decarbono. Este elemento presenta una serie de propiedades que hacen que sea elidóneo para formar estas moléculas. Estas propiedades son las siguientes:

1. -Bajo peso atómico lo cual determina:

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/contenidos1.htm#bprimarios


http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/contenidos1.htm#bsecundario


http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/contenidos1.htm#oligoelementos







a)Ser solubles en agua por lo que pueden ser incorporados o eliminados de los seresvivos de forma sencilla.

b)Formar combinaciones complejas inestables siendo un hecho importante porquedebido al metabolismo en el ser vivo hay una continua construcción y destrucción de

materia orgánica.2. -Abundan en la corteza terrestre, atmósfera e hidrosfera por lo que los organismospueden disponer de estos elementos con gran facilidad.

3. -El carbono y el nitrógeno presentan la misma afinidad para unirse tanto con el O2 como con el H2 por lo que pueden pasar fácilmente del estado oxidado al reducido, locual facilita el desarrollo de los procesos de oxido-reducción que son importantes en lasreacciones metabólicas

Bioelementos secundarios

Son elementos que se encuentran en menor proporción en los seres vivos. Sepresentan en forma iónica.

El Calcio puede encontrarse formando parte de los huesos, conchas, caparazones, ocomo elemento indispensable para la contracción muscular o la formación del tubopolínico.

El Sodio y el Potasio son esenciales para la transmisión del impulso nervioso. Juntocon el Cloro y el Iodo, contribuyen al mantenimiento de la cantidad de agua en losseres vivos.

El Magnesio forma parte de la estructura de la molécula de la clorofila y el Hierroforma parte de la estructura de proteína transportadoras.

Oligoelementos:

Entran en muy baja proporción en la composición de los seres vivos. Imprescindiblespara el normal funcionamiento de los seres vivos.

Ejemplos de oligoelementos:

HIERRO

Los pulmones no podrían captar el oxígeno y transportarlo a todas las células sin lapresencia del hierro. La carencia de ese oligoelemento puede frenar la producción deglóbulos rojos, ocasionar fatiga y aumentar la sensibilidad a diversas afeccionesrespiratorias. La carne, el pescado, el hígado, los riñones, el cacao, las espinacas, lashabichuelas, el perejil, los mejillones, las habas, la soja, los frutos secos y el pan sonalimentos ricos en hierro.

COBRE

Estimula el sistema inmunitario. Podemos obtenerlo en los vegetales verdes, elpescado, los guisantes, las entejas, el hígado, los moluscos y los crustáceos.



CROMO

Potencia la acción de la insulina y favorece la entrada de glucosa a las células. Sucontenido en los órganos del cuerpo decrece con la edad. Los berros, las algas, lascarnes magras, las hortalizas, las aceitunas y los cítricos (naranjas, limones, toronjas,

etc.), el hígado y los riñones son excelentes proveedores de cromo.

YODO

Forma parte de las hormonas tiroideas, que influyen fundamentalmente en elcrecimiento y maduración del organismo, y afecta sobre todo a la piel, el pelo, lasuñas, los dientes y los huesos. Las algas, los pescados, los mariscos, lo cereales, lacarne magra, los huevos, la leche, el ajo, la cebolla, el limón, la naranja, la piña, lashortalizas de hoja verde y los frutos secos con ricos en yodo.

MANGANESO

Es necesario para los huesos y juega un papel importante en las funcionesreproductoras. Se puede encontrar en el pan integral, las hortalizas, la carne, la lechey sus derivados, los crustáceos y los frutos secos.

SELENIO

Es un potentísimo antioxidante. Además, garantiza el buen funcionamiento de losmúsculos, protege nuestro sistema cardiovascular y puede evitar la aparición decataratas. Está presente en las carnes de ave, vacuno y cerdo, en los cerealesintegrales, la levadura de cerveza, el germen de trigo, elajo, el limón, la cebolla, las setas, el salmón, las verduras y los mariscos.

ZINC

Interviene en el funcionamiento de ciertas hormonas y desempeña un importante papelen el crecimiento, la producción de insulina, las funciones psicológicas, la formación deespermatozoides y la defensa del sistema inmunitario. Se halla en alimentos como lasostras, el hígado de pato, la leche, el pan integral, las carnes de vacuno y cerdo, laslegumbres, los pescados, las verduras de hoja verde y las nueces

COBALTO

Es un componente esencial de la vitamina B12. Contribuye a reducir la presión arterialy a dilatar los vasos sanguíneos, y favorece la fijación de la glucosa en los tejidos.Podemos encontrarlo en las ostras, las legumbres, los cereales integrales, la cáscarade arroz, el ajo, la cebolla, el sésamo y el ginseng.

FLÚOR

Previene la aparición de caries al mantener el esmalte de los dientes en buenascondiciones, ayuda a frenar la aparición de osteoporosis y tiene incidencia en el



crecimiento. E pescado, los mariscos, el te, las verduras, las hortalizas, los cerealesintegrales, las legumbres y la cebolla son ricos en flúor.

LITIO

Actúa sobre el sistema nervioso y es útil en las afecciones cardiacas. Se encuentra enlos cereales integrales, las legumbres, a patata, el tomate, el nabo, el pimiento, lasfresas, las frambuesas y la soja germinada.

NÍQUEL

Potencia el crecimiento y es recomendable para combatir anemias, y enfermedadesinfecciosas, y en general, para estados carenciales y convalecencias. Los moluscos, lalevadura de cerveza, el arroz integral y las legumbres son las principalessuministradores de níquel.

SILICIO

Aumenta la elasticidad y resistencia de los huesos, previene la arteriosclerosis, retrasael envejecimiento y equilibra el sistema nervioso. Se encuentra en los cerealesintegrales, la levadura de cerveza, el maíz, la calabaza, la sandía y la cola de caballo.

EL AGUA

Es él líquido de la vida. En los seres vivos un 60-75% de su pesó es agua. Estaproporción varia con la edad. El envejecimiento implica una disminución de agua.

Tejidos con gran actividad metabólica presentan un gran contenido en agua Ejem:Cerebro y músculos son ricos en agua Huesos son pobre en agua,

En los seres vivos hay una renovación continua del agua del organismo. Este líquidoentra en un organismo con los alimentos y la bebida y salé por la orina, heces yrespiración.

La molécula de agua tiene un comportamiento bipolar.



El átomo de oxígeno es más electronegativo que el de hidrógeno por eso atrae a loselectrones.

El átomo de oxígeno posee una pequeña carga parcial negativa libre y los átomos dehidrógeno la poseen positiva.

Las moléculas de agua se unen unas a otraspor fuerzas de atracción mutua entre el oxígenonegativo de una molécula y el hidrógeno positivo de laotra. Estas uniones reciben el nombre de Puentes deHidrógeno que son enlaces químicos que se rompencon facilidad lo cual da al agua una serie de ventajasbiológicas que son la base de las funciones quedesempeñan en el organismo.

Propiedades del agua

Disolvente universal

El agua es el disolvente más universal de las sustancias nutritivas tanto inorgánicascomo orgánicas y esto es debido al carácter bipolar de su molécula.

Las sales minerales y loscompuestos iónicos son disueltos porque

dado el carácter bipolar del agua se danatracciones electrostáticas entre el agua ylos iones, de tal forma que cada ion quedaaislado del de signo contrario por una nubede moléculas de agua.

Si el compuesto no es iónico(azúcares, alcoholes, etc.)también son disueltos por que el

agua debido a esa bipolaridad establece enlaces por puente de hidrógeno entre lamolécula de agua y el grupo funcional de dichos compuestos.



Si las sustancias no son solubles (grasas, proteínas) el agua forma dispersionescoloidales(suspensiones o emulsiones)

Estructura de una micela

Esta propiedad en los seres vivos determina dos importantes funciones:

-Es el medio donde transcurren la mayoría de las reacciones metabólicas.

-Vehículo de transporte de sustancias por el interior del organismo

Elevada fuerza de cohesión

Los puentes de hidrógeno mantienen las moléculas de agua fuertemente unidas,formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incomprensible.Al no poder comprimirse puede funcionar en algunos animales como un esqueletohidrostático, como ocurre en algunos gusanos perforadores capaces de agujerear laroca mediante la presión generada por sus líquidos internos.

Elevada fuerza de adhesión

Esta fuerza está también en relación con los puentes de hidrógeno que seestablecen entre las moléculas de agua y otras moléculas polares y es responsable, junto con la cohesión del llamado fenómeno de la capilaridad. Cuando se introduceun capilar en un recipiente con agua, ésta asciende por el capilar como si trepaseagarrándose por las paredes, hasta alcanzar un nivel superior al del recipiente,donde la presión que ejerce la columna de agua , se equilibra con la presión capilar. Aeste fenómeno se debe en parte la ascensión de la savia bruta desde las raíces hasta

las hojas, a través de los vasos leñosos.Gran calor específico

También esta propiedad está en relación con los puentes de hidrógeno que seforman entre las moléculas de agua. El agua puede absorber grandes cantidades de"calor" que utiliza para romper los p.de h. por lo que la temperatura se eleva muylentamente. Esto permite que el citoplasma acuoso sirva de protección ante loscambios de temperatura. Así se mantiene la temperatura constante.

Elevado calor de vaporización

Sirve el mismo razonamiento, también los p.de h. son los responsables de estapropiedad. Para evaporar el agua, primero hay que romper los puentes y



posteriormente dotar a las moléculas de agua de la suficiente energía cinética parapasar de la fase líquida a la gaseosa. Para evaporar un gramo de agua se precisan540 calorías, a una temperatura de 20º C.

Funciones del agua

Las funciones del agua se relacionan íntimamente con las propiedades anteriormentedescritas. Se podrían resumir en los siguientes puntos:

1. Soporte o medio donde ocurren las reacciones metabólicas

2. Amortiguador térmico

3. Transporte de sustancias

4. Lubricante, amortiguadora del roce entre órganos

5. Favorece la circulación y turgencia

6. Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos

7. Puede intervenir como reactivo en reacciones del metabolismo, aportandohidrogeniones o hidroxilos al medio.

El agua es el principal componente de los seres vivos. Los procesos bioquímicos típicosde la vida se dan en el seno de medios acuosos orgánicos. Estos medios se denominanen conjunto medio interno (plasma sanguíneo, plasma intersticial, líquido sinovial, líquidocerobroespinal, etc. )

El agua en los seres vivos es una fase dispersante (disolvente universal)en cuyo senose encuentran diferentes tipos de solutos(sales, proteínas, glúcidos.....)por lo que sepueden diferenciar:

-Disoluciones verdaderas.- Las partículas de la fase dispersa son menores de unamilésima de micra.

-Dispersiones coloidales.- Las partículas de la fase dispersa están comprendida entredos décimas y una milésima de micra.

Estas dispersiones presentan dos estados:

-SOL.- Aspecto fluido debido a la abundancia de la fase dispersante

-GEL.- Aspecto semisólido (gelatinoso) por la escasez de la fase dispersante.

Las propiedades más importantes de las dispersiones de interés biológico son:

Regulación del pH

IONIZACIÓN DEL AGUA



El agua pura tiene la capacidad de disociarse en iones, por lo que en realidad se puedeconsiderar una mezcla de :

agua molecular (H2O )

protones hidratados (H3O+ ) e

iones hidroxilo (OH-)

En realidad esta disociación es muy débil en el agua pura, y así el producto iónico delagua a 25º C es

Como en el agua pura la concentración de hidrogeniones y de hidroxilos es la misma,

significa que la concentración de hidrogeniones es de 1 x 10 -7. Para simplificar loscálculos Sorensen ideó expresar dichas concentraciones utilizando logaritmos, y asídefinió el pH como el logaritmo cambiado de signo de la concentración dehidrogeniones. Según ésto:

disolución neutra pH = 7

disolución ácida pH < 7

disolución básica pH > 7

En general hay que decir que la vida se desarrolla a valores de pH próximos a laneutralidad.



Los organismos vivos no soportan variaciones del pH mayores de unas décimas deunidad y por eso han desarrollado a lo largo de la evolución sistemas de tampón obuffer, que mantienen el pH constante mediante mecanismos homeostáticos. Lossistemas tampón consisten en un par ácido-base conjugada que actúan como dador y

aceptor de protones respectivamente. El tampón bicarbonato es común en los líquidosintercelulares, mantiene el pH en valores próximos a 7,4, gracias al equilibrio entre elión bicarbonato y el ácido carbónico, que a su vez se disocia en dióxido de carbono yagua.

Si aumenta la concentración de hidrogeniones en el medio por cualquier procesoquímico, el equilibrio se desplaza a la derecha y se elimina al exterior el exceso deCO2 producido. Si por el contrario disminuye la concentración de hidrogeniones delmedio, el equilibrio se desplaza a la izquierda, para lo cual se toma CO2 del medioexterior.

Ósmosis y presión osmótica

Si tenemos dos disoluciones acuosas de distinta concentración separadas por una

membrana semipermeable (deja pasar el disolvente pero no el soluto ), se pruduce elfenómeno de la ósmosis que sería un tipo de difusión pasiva caracterizada por el pasodel agua ( disolvente ) a través de la membrana semipermeable desde la soluciónmás diluida ( hipotónica ) a la más concentrada (hipertónica ),este trasiego continuaráhasta que las dos soluciones tengan la misma concentración ( isotónicas oisoosmóticas ).



Y se entiende por presión osmótica la presión que sería necesaria para detener el flujode agua a través de la membrana semipermeable.

La membrana plasmática de la célula puede considerarse como semipermeable, y porello las células deben permanecer en equilibrio osmótico con los líquidos que las

bañan.

Cuando las concentraciones de los fluidos extracelulares e intracelulares es igual ,

ambas disoluciones son isotónicas. Si los líquidos extracelulares aumentan suconcentración de solutos se hacer hipertónicos respecto a la célula, y ésta pierdeagua, se deshidrata y mueren (plamólisis). Y si por el contrario los mediosextracelulares se diluyen, se hacen hipotónicos respecto a la célula, el agua tiende aentrar y las células se hinchan, se vuelven turgentes ( turgescencia ), llegando inclusoa estallar.

La difusión y la diálisis

Los líquidos presentes en los organismos son dispersiones de diversas sustanciasen el seno del agua. Según el tamaño de las partículas se formarán dispersiones

moleculares o disoluciones verdaderas como ocurre con las que se forman con lassales minerales o por sustancias orgánicas de moléculas pequeñas, como losazúcares o aminoácidos.

Las particulas dispersas pueden provocar además del

movimiento de osmosis , estos otros dos:

La dialisis . En este caso pueden atravesar la membrana

además del disolvente, moléculas de bajo peso molecular y

éstas pasan atravesando la membrana desde la solución más

concentrada a la más diluida. (Figura 13). Es el fundamento

de la hemodialisis que intenta sustituir la filtración renal

deteriorada.

La difusion sería el fenómeno por el cual las moléculas disueltas tienden a distribuirse

uniformemente en el seno del agua. Puede ocurrir también a través de una membrana si es losuficientemente permeable.



Así se realizan los intercambios de gases y de algunos nutrientes entre la célula y elmedio en el que vive.

SALES MINERALES

Se encuentran presentes en todos los seres vivos en dos estados:

-Precipitadas: Insolubles, depositan sobre estructuras esqueléticas para darlesconsistencia.

Ejemplos: Fosfato cálcico y carbonato cálcico depositan sobre caparazones, huesosdientes.

Sílice endurece hojas, esqueletos de protozoos y forma cristales en el interior devacuolas.

-Disueltas: Ionizadas(aniones y cationes)

-Aniones: Cl-, SO4, CO3H-, PO4H

-Cationes: Na+, K+, Ca2+, Mg2+

Funciones de las sales ionizadas

-Regular los fenómenos osmóticos (trasiego de agua)

-Osmosis.- Paso de agua entre dos disoluciones a través de una membranasemipermeable.

Este proceso provoca una presión llamada presión ósmótica. En el organismo merceda las sales minerales las células mantienen una presión osmótica constante(hosmoosmia) lo que determina que el medio extracelular debe ser isotónico conrespecto a la concentración salina del interior de la célula.

-Si la concentración del interior de la célula es mayor que la concentraciónextracelular, entrará líquido en la célula y se producirá la lisis celular

-Si la concentración interior es menor que la concentración extracelular, habrá salida delíquidos de la célula y esta se arrugará

-Regular el equilibrio Acido-base = Mantener constante el pH del organismo.-Acción específica de los cationes.

Los iones positivos que se liberan al ionizarse la sales minerales desempeñan distintasfunciones en los seres vivos.

a)Regular la actividad de ciertos órganos Na+ Ca2+ K+ actúan sobre el corazón

b)Transmisión del impulso nervioso. Bomba Na-Ca

C)Actúan como coenzimas. Ca2+, Zn2+, Mg2+, Cu2+



GLUCIDOS

Los glúcidos se encuentran en todos los organismos en porcentajes mas o menosimportantes. Las plantas los pueden sintetizar por medio de la fotosíntesis. Los animales

se abastecen de glúcidos directa o indirectamente a partir de los producidos por losvegetales, por medio de la nutrición

Son compuestos ternarios formados por C, H, y O en los que estos dos últimos entranen la misma proporción que en el agua. Aunque a medida que se han ido ampliado losconocimientos sobre estos compuestos hay que decir que solo los monosacáridos purosson los que se ajustan a la fórmula Cn(H2O)n

Clasificación:

-OSAS O MONOSACARIDOS

-Aldosas Triosas

Tetrosas

Pentosas

-Cetosas Hexosas

OSIDOS

Holósidos

oligosacáridos-Disacáridos

polisacáridos

homopolisacáridos (Almidón)

heteropolisacáridos (Heparina)

Heterósidos

Heterósidos cardiotónicos

Glucolípidos (Cerebrósidos)

Glucoproteinas(Mucinas)



MONOSACARIDOS

Quimicamente son polialcoholes y según el grupo funcional que lleven pueden ser:

-Aldosas.- Con grupo aldehido

-Cetosas.- Con grupo cetónico

Teniendo presente el número de átomos de C se clasifican los monosacáridos en:

-Tríosás: Glíceraldehído

-Tetrosas

-Pentosas: Ríbosa, Desoxírríbosa

-Hesosas: Glucosa, galactosa, fructosa.

Propiedades:

Dulces, solubles en agua, cristalizables energéticos. Poder reductor (Debido a gruposaldehídicos)

Actividad óptica.-Poder de desviar el plano de la luz polarizada hacia la derecha oizquierda.

La actividad óptica viene definida por la posición del grupo alcohólico del penúltimocarbono de la cadena carbonada,

Por cada carbono asimétrico existes dos estereoisómeros =Isómeros espaciales.Estereoisómeros enantiomorfos.- Son aquellos que se diferencian en la configuraciónespacial del penúltimo carbono de la cadena.

Estereoisómeros epímeros.- Los que se diferencian en la configuración espacial de uncarbono que no sea el penúltimo.

Ejemplos: Galactosa epimero en el carbono 4 de la glucosa

Manosa epímero en el carbono 2 de la glucosa.

En disolución acuosa los mónosacáridos se ciclan dando anillos exagonales =Formafuranósica o pentagonales =Forma piranósica que se forman al reaccionar el grupoaldehídico o cetónico con el grupo alcohólico del penúltimo carbono.



Ciclación de la D-glucosa

El C1 de la glucosa es un nuevo carbono asimétrico ya que el grupo OH puede estarhacia arriba o hacia abajo. Este C1 se llama carbono anomérico.

El grupo OH de este carbono se denomina grupo hemiacetálico.

Forma a Cuando él OH queda hacia abajo

Forma b Cuando él OH queda hacia arriba

Ciclación de la D-Fructosa

Triosas más importantes

Gliceraldehido.-Aldotriosa.Actividad óptica



Dehidroxiacetona.-Cetotriosa sin actividad óptica

Ambas triosas actúan como metabolitos intermedios en el metabolismo de la glucosa yde otros azúcares

Pentosas más importantes

En la naturaleza solo se encuentran 4:

D-Ribosa.-En los ácidos nucleicos y nucleótidos (ATP)

D-Desoxirribosa.- En el ADN

D-Xilosa.-Forma el homopolisacárido Xilana que se encuentra en la madera

L-Arabinosa.-Forma el homopolisacárido Arabana que es uno de loscomponentes de las gomas vegetales. Esta pentosa es de los pocos glúcidos que seencuentran en la naturaleza en forma L.

D-Ribulosa.-Cetopentosa.Importante en la fotosíntesis ya que fija el CO2.



Hexosas más importantes

D-Glucosa

Se encuentra libre en la uva poreso se llama azúcar de uva. Es elglúcido más abundante. En lasangre se halla enconcentraciones de 1 gr./l.Polimerizada da lugar ahomopolisacáridos. Es el azúcarmás importante en estado libreque circula por la sangre y es

esencial para el funcionamiento de las células vivas.

D-galactosa

En esta forma se encuentra en la orina.

Junto con la D-glucosa forma la lactosa que se encuentra en la leche. Es elementoconstitutivo de muchos polisacáridos(gomas, pectinas, mucílagos) y asociada conlípidos forma los cerebrósidos.

D-Manosa

En esta forma se encuentra en ciertos tejidos vegetales y polimerizada formando las

manosanas que están en las bacterias, en las levaduras, en los mohos y en las plantassuperiores.

D-Fructosa

Se encuentra libre en la fruta y asociada con la glucosa forma la sacarosa. En el hígadose transforma en glucosa por lo que tiene el mismo poder alimenticio que esta. Apareceen el líquido seminal donde actúa como nutriente de los espermatozoides.

Otros glúcidos derivados de los monosacáridos

Aminoazúcares.- Sustitución del OH del carbono 2 por un grupo amino (NH2).Ejemplos: Glucosamina: forma parte de la estreptomicina

Galactosamina: componente de los cartílagos.

Acidos urónicos.- Oxidación del grupo OH del carbono 6 a grupo ácido.

Ejemplos: Ac.glucurónico, ac.galacturónico. Ambos forman parte de gomas, resinas ydel ac.hialurónico que se encuentra en el líquido intracelular del tejido conjuntivo y enotras secreciones orgánicas.



Polialcoholes.-Sorbitol deriva de la glucosa

Manitol deriva de la manosa

DISACARIDOS

Unión de dos monosacáridos por medio de un enlace glucosídico con desprendimientode una molécula de agua.

Este enlace puede ser:

-Enlace monocarbonílico.-Entre el carbono anomérico del primer monosacárido y uncarbono cualquiera no anomérico del segundo.

Mediante este enlace los disacáridos que se forman siguen teniendo capacidad

reductora pues queda un carbono anomérico con el hemiacetal libre. Ejemplos:Maltosa,lactosa.

-Enlace dicarbonílico.-Entre dos carbono anoméricos, por lo tanto estos disacáridos notienen carácter reductor.



Propiedades.-Iguales a las de los monosacáridos a excepción del poder reductor.

Disacáridos más importantes

Sacarosa = -D glucopiranosa +-D fructofuranosa, unidos mediante un enlace 1-2.No

es un azúcar reductor porque no tiene ningún OH hemiacetálico libre.En la naturaleza se encuentra en la caña de azúcar y en la remolacha azucarera.

La sacarosa es destrógira pero si se hidroliza la mezcla de D-glucosa y D-fructosa quequeda es levógira. Por tanto se denomina azúcar invertido. La miel es un ejemplo deazúcar invertido debido a la sacarasa de la saliva de las abejas.

Maltosa -Dos moléculas de -Dglucopiranosa unidas por un enlace 1-4.

Es el azúcar de malta, se obtiene por hidrólisis del almidón y glucógeno.

En la naturaleza se puede encontrar la maltosa en el grano germinado de la cebada. La cebadagerminada artificialmente se emplea para la fabricación de la cerveza y tostada se emplea comosustituto del café.

Lactosa = D Galactopiranosa + D Glucopiranosa unidas mediante unenlace 1-4.

Es el azúcar de la leche. Es un azúcar difícil de fermentar, por este motivo es establedentro de un organismo animal.

Celobiosa.-Unión de dos moléculas de -D glucopiranosa mediante un enlace 1-4.No se encuentra libre en la naturaleza. Se obtiene por hidrólisis de la celulosa.

Formulas generales de los disacaridos

LACTOSA MALTOSA



SACAROSA

POLISACARIDOS

Unión de varios monosacáridos por medio de enlaces glucosídicos con desprendimientode moléculas de agua.

Propiedades

Son insolubles en agua, no forman verdaderas soluciones en el agua, sino coloides. Notienen sabor dulce.

Por hidrólisis de los polisacáridos se obtienen disacáridos y por último monosacáridos.

Clasificación

-Homopolisacáridos

-Heteropolisacáridos.

Homopolisadáridos más importantes:

Almidón.- Sustancia de reserva de los vegetales, se presenta en forma degranos, en el interior de los plastos. Por lo tanto al no estar disuelto en el citoplasma noinfluye en la presión osmótica interna y constituye una gran reserva energética de pocovolumen. Los grandes depósitos de almidón se encuentran en las semillas y en lostubérculos, como la patata. A partir de ellos se obtiene energía para realizar importantesfunciones sin necesidad de la luz. No soluble en agua fria, el agua caliente la absorbe yse hincha formándose una especie de engrudo que es una solución coloidal.

En la molécula de almidón se pueden distinguir dos tipos de polímeros:



-Amilosa .- Estructura helicoidal(seis moléculas de glucosa por vuelta)con unascaracterísticas similares a las expuestas anteriormente. Soluble en agua, dandodispersiones coloidales.

-Amilopeptina .- Estructura helicoidal (seis moléculas de glucosa por vuelta).

Cada doce moléculas de glucosa aparecen una ramificación por un enlace 1-6.Insolubleen agua.

En la hidrólisis del almidón intervienen dos enzimas amilasa que se halla presente en el juto pacreático y en la saliva y maltasa.

POLÍMEROS QUE FORMAN EL ALMIDÓN

AMILOSA AMILOPECTINA

Glucógeno.-Sustancia de reserva de los animales. Se encuentra en los músculos y enel hígado

Glucógeno = n moléculas de -D-glucopiranosas. Cadenas ramificadas



Celulosa.- Es el polisacarido que forma la parte fundamental de la membrana delas células vegetales. Tiene función esquelética. Es un polímero de celobiosa que formacadenas moleculares no ramificadas. No es soluble en agua y no la desdoblan los

enzimas digestivos pero si los fermentos que se encuentran en bacterias y protozoos.Los herbívoros pueden aprovechar la celulosa gracias a los microorganismossimbióticos del tracto digestivo los cuales producen celulasas.

Salud

Los enlaces O-glicosídicos de la celulosa son difícilmente hidrolizables, excepto por

ciertas bacterias que viven alojadas en el intestino de los animales herbívoros. Por ello

la celulosa de los alimentos no es digerida por los humanos y pasa entera al intestino

grueso. Aunque carece de valor alimenticio sin embargo es necesaria para que las

heces fluyan normalmente y no se produzca estreñimiento. De ahí la necesidad de

tomar en la dieta alimentos ricos en fibra vegetal(verduras, legumbres, pan integral, etc.)

&& ¿Podríamos alimentarnos con la celulosa de los vegetales como los animalesherbívoros?

¿Qué función realiza la celulosa en el ser humano?.

-Quitina.- Es un polímero de N-acetil-glucosamina en el que los enlaces 1-4 seestablecen entre moléculas de configuración La peculiaridad de estos enlacesconfiere características óptimas a la quintina para la formación de exoesqueletos de los

insectos, caparazones de crustaceos, etc.donde se halla asociada al carbonato cálcicoque aumenta su dureza

Heteropolisacáridos

En los vegetales hay que destacar:

- Hemicelulosa .- E s un polímero de xilosa, arabinosa y otros azúcares.

-Agar-agar .Es un polímero de D y L galactosa. Se encuentra en las algas rojas ycuando se hierven y se deja enfriar se transforma en una especie de gelatina muy

utilizada en microbiología para preparar medios de cultivo.



-Gomas.- Son polímeros de azúcares como la arabinosa, galactosa y ácido glucurónico.Función defensiva ante traumas externos o internos y salen al exterior como exudadosvegetales en forma de lágrimas.

- Mucílagos.- Composición similar a la de las gomas. No fluyen al exterior pues

desempeñan funciones de defensa interna.En los animales destacaremos:-Mucopolisacáridos.- Son los heteropolisacáridos de los animales. Los másimportantes son:

-Ácido hialurónico, se encuentra como sustancia cementante en el líquido tisular deltejido conjuntivo y como lubrificante en el líquido sinovial, también aparece en el humorvítreo del ojo y en la cubierta de los ovocitos.

-Heparina.- Tiene propiedades anticoagulantes de la sangre por lo que se utiliza comofármaco para prevenir la trombosis.

Heterósidos

Son sustancias cuya estructura está formada por una parte glucídica y otra no glucídica(aglucón). Si el aglucón es de naturaleza lipídica se denominan glucolipidos y si es unaproteína glucoproteinas.

Muchos heterósidos forman parte de los principios activos de numerosas plantasmedicinales entre los que podemos destacar:

-Heterósidos cardiotónicos (Digitalina)

-Heterósidos cianogenéticos presentes en las almendras amargas, cuya ingestiónlibera ácido cianhídrico que puede ser mortal.

-Heterosidos antracénicos.- Son potentes laxantes.

FUNCION BIOLOGICA DE LOS GLÚCIDOS

-Compuestos energéticos del organismo, - Él más importante es la glucosa que sesintetiza por fotosíntesis en los vegetales,

respiración

Glucosa Energía

También pueden transformarse en otros monosacáridos como la fructosa.

Polimerización

Glucosa Disacáridos, polisacáridos

-Papel plástíco.- Formar parte de estructuras del organismo.

Ejemplos:

-Celulosa.- Forma parte de las paredes de la célula vegetal.-Ribosa, desoxirribósa, -Forman parte de los ácidos nucleicos,



LIPIDOSLos lípidos junto con los glúcidos y proteínas constituyen los alimentos que consumimos.Algunos son fáciles de reconocer (mantecas, aceites, mantequillas)el resto forman partede alimentos como carnes, leche y frutos secos.

Compuestos ternarios formados por C, H y O. Aveces también llevan P y N,Químicamente son ésteres de ácidos grasos y alcoholes.

Untuosos al tacto, insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos.Proporcionan el 42% de energía que precisa el organismo.

Acidos grasos

Sillares de construcción de varias clases de lipidos. Presentan número par de átomos decarbono y tienen cadena carbonada larga

2 tipos de ácidos-Saturados con enlaces simples entre los C.Mayor punto de fusión

-No saturados : enlaces dobles entre los C.Tienen puntos de fusión menor que elde los saturados.

Acidos grasos más importantes



Los ácidos no saturados predominan sobre los saturados. Rara vez presentan triplesenlaces.

Los ácidos grasos presentan bipolaridad ya que la cadena carbonada es el grupohidrofobo (lipófilo) repele al agua, y el grupo carbonilo es el grupo hidrófilo (lipófobo) que

tiene afinidad al agua.Comportamiento anfipático que hace que los ácidos grasos se dispersen en el aguaformando micelas monocapa o bicapas

Los ácidos grasos forman enlaces éster con alcoholes que al hidrolizarse por medio deálcalis originan jabones.



CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS

Ácidos grasos Saturados

Insaturados

Lípidos saponificables

Acilglicéridos

Aceites

Triglicéridos Mantecas

Sebos

Ceras

Lípidos complejos o

de membrana

Fosfolípidos

Esfingolípidos

Lípidos insaponificablesTerpenos

Esteroides

Los lípidos simples u hololípidos son sustancias de reserva.

Los lípidos complejos o heterolipidos son estructurales,

LIPIDOS CON ACIDOS GRASOS

GRASAS OU ACILGLICÉRIDOS

Esteres de ácidos grasos y glicerina =Acil-glicéridos.Baja densidad, alto valorenergético,

Tres tipos de grasas

Monoacílglícérídos.- Esterifica un grupo OH de la glicerina

Díacílglicéridos.- Esterifica dos OH de la glicerina

Tríacílglícérídos.- Esterifica tres OH de la glicerina

Al formarse las grasas se pierden los grupos polares de los ácidos grasos y de laglicerina, por este motivo las grasas son sustancias que repelen el agua.

Durante la digestión las grasas son hidrolizadas en ácidos grasos y glicerina por mediode las lipasas.

http://www.iesbanaderos.org/html/departamentos/bio-geo/Apuntes/Bio/T%204%20Lipidos/2%20Acidos%20grasos.htm


http://www.iesbanaderos.org/html/departamentos/bio-geo/Apuntes/Bio/T%204%20Lipidos/3%20Acilgliceridos.htm


http://www.iesbanaderos.org/html/departamentos/bio-geo/Apuntes/Bio/T%204%20Lipidos/4%20Ceras.htm


http://www.iesbanaderos.org/html/departamentos/bio-geo/Apuntes/Bio/T%204%20Lipidos/5%20Lipidos%20de%20Membrana.htm



http://www.iesbanaderos.org/html/departamentos/bio-geo/Apuntes/Bio/T%204%20Lipidos/7%20Terpenos.htm


http://www.iesbanaderos.org/html/departamentos/bio-geo/Apuntes/Bio/T%204%20Lipidos/6%20Esteroides.htm











Propiedades:

-Son saponificables

-Sólidas o líquidas a la temperatura ambiente dependiendo del ácidograso.

En general grasas animales (sebos o mantecas) son sólidas y contienen ácidos grasossaturados.

Grasas vegetales (aceites) son líquidas y contienen ácidos grasos insaturados.

Por hidrogenación los ácidos grasos insaturados pierden sus dobles enlaces y seconvierten en saturados pasando entonces a ser sólidos. Por este procedimiento sefabrican las margarinas.

Si los tres ácidos grasos que esterifican la glicerina son iguales las grasas son sencillas.Ejemplos:Palmitina, oleina, etc.

Si los tres ácidos grasos que esterifican la glicerina no son iguales las grasas sonmixtas.

Ejemplo:1-palmatoil-diestearina2-oleatoil-dipalmitina

Consumo:

Aceite de oliva virgen.- Extraida por presión de la aceituna rica en vitamina E que impide

su oxidación, por lo que se puede reutilizar hasta 5 ó 6 veces para freír.

Aceite puro de oliva.- De menor calidad es una mezcla de aceite refinado (extraído con

disolventes) y de aceite virgen.

Aceite de semillas(soja, girasol)se extraen con disolventes y no deben ser utilizados para la fritura mas de una vez porque se oxidan.



-Saponificación.- Reacción en la que se forma un jabón. Dicha reacción se da entreuna grasa y una base. Es un proceso de hidrólisis en caliente con una sosa.

CERAS

Son ésteres de un ácido graso de elevado número de carbonos y un monoalcohol decadena carbonada larga,

CH3-(CH2)n-COOH + HOH2C-(CH2)m-CH3 Agua + cera

Son compuestos económicamente importantes

Ejemplos:

Cera de palmera se emplea como abrillantador

Cera de abeja se emplea en la fabricación de velas

Son poco reactivas químicamente

No solubles en agua.

Se emplean como sustancias protectoras



Las ceras recubren piel, pelo, plumas, hojas, frutos, exoesqueleto de los insectos.

Tanto en seres vivos animales como vegetales existen glándulas especializadas en laproducción de ceras. Por ejemplo las que segregan el cerumen del oído.

Ejemplos de ceras:

Cera de abejas = Palmitato de miricilo compuesta por la esterificación del ácidopalmítico y el alcohol mirícico de que tiene 30 átomos de carbono.

Palmitato de cetilo que se encuentra en el esperma de la ballena formada por laesterificación del ácido palmítico y el alcohol cetílico que tiene 16 átomos de carbono.

FOSFOLIPIDOS

Lípidos complejos, cuya molécula base es el ácido fosfatidico = Esterificación de dosgrupos OH de la glicerina con ácidos grasos y el tercer grupo OH con ácido fosfórico.

Ejemplos.

-Lecítína: Ácido fosfatídico + colina (trimetil-etanol-amina)

-Cefalína: Acido fosfatidico + serina (etanol-amina) o colamina.



Los nombre de lecitina y cefalina hoy se sustituyen por:

-Fosfoglicérido de colina

-Fosfoglicérido de serina

-Fosfoglicérido de colamina

Estos fosfoglicéridos son moléculas bipolares ya que presentan un polo hidr6filo y otrolipófilo o hidrófobo.

Son moléculas estructurales ya que entran a formar parte de la membrana de la célula.Donde formarn estructuras en bicapas que dejan en la parte externa los gruposhidrófilos y en la interna emparedados entre aquellos los grupos hibrófobos. Son muyabundantes en las células nerviosas.

Propiedades: Blancos, sólidos de constitución cérea, solubles en muchos disolventes

no polares. Son hidrolizados por la acción de la fosfolipasa.

ESFINGOFOSFOLIPIDOS

Son lípidos complejos que no llevan glicerina sino esfingosina que es un diol de 18átomos de carbono con un grupo amino en el penúltimo carbono

La molécula base de estos compuestos es la ceramida= Esfingosina + Acidograso

Ceramida + Acido fosfórico +Colina = Esfingomielinas



Esta esfingomielina es el esfingolípido más importante, se encuentra en las célulasanimales y vegetales en su membrana junto con los fosfolípidos. Es el compuestoesencial de la vaina de mielina que protege los axones de las neuronas.

Las esfingomielinas son moléculas bipolares.

-GLUCOLIPIDOS

Compuestos con una estructura muy compleja presentan glúcidos(glúcidos simples uoligosacáridos)y carecen de ácido fosfórico. Son lípidos de membrana y siemprelocalizados la parte externa de la membrana.

Dos grupos

-Cerebrósidos.-Abundan en las membranas de las células cerebrales y nerviosas y enla vaina de mielina que recubre a los axones. Están compuestos por esfingosina, ácidosgrasos y glúcidos.

Los ácidos grasos son de cadena muy larga de 24 c(ácido nervónico, ácidocerebrónico). Los glúcidos son galactosa en las células cerebrales y glucosa en el restode las células.

Fórmula de un cerebrósido

-Gangliósidos.-Se encuentran en las membranas de las sinapsis y en losglóbulos rojos. El glúcido que entra a formar parte es un oligosacárido complejo.

LIPIDOS SIN ACIDOS GRASOS

Todos ellos son lípidos no saponificables

TERPENOS

Todos ellos derivan del isopreno (metil-2-butadieno)

Son lípidos con una gran diversidad de funciones dentro de los seres vivos.



Esencias vegetales: limoneno, mentol, timol (esencia de tomillo)

Anetol (esencia de anís), alcanfor, etc.

En muchas plantas adaptadas a climas mediterráneos(veranos secos y calurosos)estasesencias actúan como reguladores de la temperatura, ya que al ser compuestos muyvolátiles se evaporan provocando una disminución de la temperatura alrededor de laplanta.

Vitaminas.- Hay terpenos que desempeñan función vitaminica. Vitamina A, E, K todasellas son liposolubles.

Pigmentos fotosintéticos.- Carotenoides, fitol que es un alcohol terpénico componentede la clorofila.

Transportadores de electrones: Coenzima Q (mitocondrias) Plastoquinona(fotosíntesis)

ESTEROIDES

La molécula base de estos lípidos es el ciclo-pentano-perhidro-fenantreno = GonanoEstá formado por tres anillos hexagonales y uno pentagonal.

Colesterol.-Es el esteroide más importante. Procede de las grasas contenidas en la

dieta(colesterol exógeno) o de la síntesis orgánica(colesterol endógeno) que se realizaen el hígado a partir del ácido acético y acetatos.

Insoluble en agua. Se mezclan con los glicéridos y fosfolípidos. Componentes de lamembrana de las células. No se hallan presentes en las plantas las cuales tienen otrosesteroides (fitoesteroles)



En el metabolismos del colesterol ejercen una gran influencia las lipoproteinas del plasmasanguíneo. Estas son fundamentalmente de dos tipos L D L Lipoproteinas de baja densidad H D L Lipoproteinas de alta densidadLas LDL transportan desde el higado a los tejidos la mayor parte del colesterol, tantoexógeno como endógeno, los triglicéridos y los fostolípidos

Estos LDL se fijan a los receptores de membrana de las células diana y se incorporandentro de dicha célula por endocitosis esos elementos transportados.

Si el nivel de LDL en sangre es elevado el colesterol se deposita en las paredes internasde las arterias formando placas que las endurecen, reducen su luz e incluso puedenobstruirlas (arterioesclerosis) que pueden inducir infartos de miocardio, trombosis, etc.

El consumo de grasas saturadas aumenta el nivel de LDL

Las HDL transportan el colesterol sobrante hasta el hígado para que alli sea degradadoy excretado a través de la bilis.

El consumo de grasas insaturadas, el ejercicio físico favorece la producción de HDL,pero el tabaco lo disminuye

Funciones.-Interviene en la absorción de las grasas y vitaminas liposolubles en elintestino. Es precursor de hormonas sexuales, corticosteroides y vitamina D.

Vitamina D.-Imprescindible para la absorción intestinal del Ca y su posteriormetabolización.

Acidos biliares.-Derivan del ácido cólico, las sales de estos ácidos emulsionan lasgrasas favoreciendo su digestión y absorción.

Hormonas suprarrenales :

Cortisona.-Regula el metabolismo de glúcidos

Aldosterona.-Regula la excreción de sales minerales.



Hormonas sexuales : Andrógenos y estrógenos que regulan la maduración sexual, elcomportamiento y la capacidad reproductora.

PROSTAGLANDINAS

Derivan de ácidos grasos y tienen carácter hormonal, pero no son producidas porglándulas especializadas.

Actúan como hormonas locales ejerciendo gran variedad de funciones a vecesantagónicas.

Funciones: Vasodilatadores arteriales relacionados con procesos inflamatorios confiebre, edema, rubor.

La aspirina inhibe la síntesis de prostaglandinas.

La vasodilatación que provocan las prostaglandinas favorece la secreción del mucusprotector del estomago e intestino.

Favorecen la coagulación de la sangre (tromboxanos)

Acción sobre musculatura lisa (parto)

Síntesis de prostaglandinas.-Se realiza a partir del ácido araquidónico (ácido graso nosaturado de 20 C)que es un componente de los fosfolípidos de las membranasbiológicas.



Funciones de los lípidos

Los lípidos desempeñan cuatro tipos de funciones:

1. Función de reserva. Son la principal reserva energética del organismo.Un gramo de grasa produce 9'4 kilocalorías en las reacciones metabólicas de oxidación, mientras que proteínas y glúcidos sólo producen 4'1 kilocaloría/gr.

2. Función estructural. Forman las bicapas lipídicas de las membranas.Recubren órganos y le dan consistencia, o protegen mecánicamente como el tejido adiposo de piés y manos.

3. Función biocatalizadora. En este papel los lípidos favorecen o facilitan las reacciones químicas que se producen en los seres vivos. Cumplen esta función las vitaminas lipídicas, las hormonas esteroideas y las prostaglandinas.

4. Función transportadora. El tranporte de lípidos desde el intestino hasta su lugar de destino se raliza mediante su emulsión gracias a los ácidos biliares y a

los proteolípidos .



PROTEINASSon los constituyentes químicos fundamentales de la materia viva. Después del agua esel componente mas abundante en los seres vivos. Glúcidos y lípidos están presentes enlas células como simples sustancias inertes, las proteínas sin embargo presentanactividad vital, constituyen los instrumentos moleculares mediante los cuales se expresala información genética.

Compuestos cuaternarios constituidos por C, H, O, N, también pueden llevar S, P, Cu,Fe, I. Son macromoléculas específicas, muy abundantes en los organismos.

Los pesos moleculares de las proteínas son muy elevados pero por hidrólisis ácida lasmoléculas proteicas dan compuestos orgánicos sencillos de bajo peso molecular. Sonaminoácidos

AMINOÁCIDOS

Los aminoácidos constituyen el alfabeto de la estructura proteica y determinan muchasde las propiedades importantes de las proteínas.

Fórmula general de un aminoácido

Clasificación de losaminoácidos

Según la polaridad delos grupos R se ha clasificadolos aminoácidos en 4 grupos:

1. -No polares ohidrófobos (neutros). -Losgrupos R son hidrocarburosalifáticos, anillos aromáticos o

azufre. Son menos solubles en



agua que los aminoácidos polares.

2. -Polares sin carga (neutros). -Son más solubles en agua porque los grupos Rpolares pueden establecer enlaces de hidrógeno con el agua.

Esta polaridad es debida también a los grupos hidroxilo o a los grupos amídicos, o comoen el caso de la cisteina a la presencia del grupo -SH.

3. -Aminoácidos ácidos.-Son aminoácidos con grupos R cargadosnegativamente. Esta carga negativa se manifiesta a pH = 6-7 y se debe a que presentanun segundo grupo carboxílico.

4. -Aminoácidos básicos.-Son aminoácidos con grupos R cargadospositivamente a un pH = 7.Esta carga positiva se debe a la presencia de un segundogrupo amino.

Propiedades de los aminoácidosPresentan actividad óptica debido a la posición del grupo amino

Solo son 20 el número de aminoácidos que entran a formar parte de las proteínas(aminoácidos protéicos). Son todos formas L.

Propiedades ácido-básicas.

En las condiciones fisiológicas (pH próximo a 7) los grupos amino se encuentran engran parte protonados y los grupos carboxílicos desprotonados por lo tanto losaminoácidos se comportan en medios biológicos como sustancias anfóteras o sea quepueden actuar como bases débiles o como ácidos débiles, ya que están doblementeionizados.

Un aminoácido en forma de ión híbrido disuelto en agua puede actuar como ácido(dador de protones) o como base (aceptor de protones).



Un aminoácido en forma de ion dipolar no posee carga eléctrica, esto implica el nopoder emigrar ante la presencia de un campo magnético.

Punto isoeléctrico

El valor de pH para el cual un aminoácido no tiene carga eléctrica sé denomina PuntoIsoeléctrico. (pI)

pI = 1/2(pK1 + pK2)

Siendo K1 y K2 las constantes de equilibrio de las reacciones de ionización.

El pI se alcanza cuando la concentración de carboxilo y amino son iguales.

A cualquier valor superior al pI el aminoácido adopta carga negativa.

A cualquier valor de pH inferior al pH isoeléctrico el aminoácido tendrá carga positiva.



PROTEINAS.-

Polímeros formados por la unión de aminoácidos por enlaces peptídicos

Estos polímeros no son fruto del azar sino que cada tipo de molécula proteica poseeespecífica composición química, peso molecular y secuencia ordenada de susaminoácidos estructurales.

Las propiedades físicas y químicas de una proteína dependen del plegamiento de lacadena de aminoácidos en el espacio tridimensional.

A medida que se va formando la proteína en el ribosoma esta se va plegando tomandola configuración de mínima energía libre. El esqueleto de una proteína se construyeuniendo cabeza con cola de los aminoácidos por enlaces peptídicos.

Este enlace péptidico se daentre el grupo amino de unaminoácido y el grupocarboxílico del siguiente conla liberación de una moléculade agua.

Las características deeste enlace imponen una

serie de condiciones al plegamiento de la proteína ya que los electrones compartidosentre los átomos de O, C y N proporcionan al enlace rigidez frente a la torsión, por eso lacadena tiene que plegarse por medio de rotaciones de los enlaces que se establecencon el carbono alfa y en dichas rotaciones juegan un gran papel las propiedades de lascadenas laterales (radicales).

Las interacciones de una cadena lateral con otra y con las moléculas del medio pueden

obligar a la cadena polipeptídica a plegarse originando una forma estable y específicaque determina su función. Según esto se pueden clasificar en dos grupos

-Fibrosa.- Formada por cadenas de alfa-helice, ordenadas de formaparalela a lo largo de un eje formando fibras o láminas largas.

Son resistentes, insolubles en agua o en disoluciones salinas diluidas. Son loselementos básicos estructurales del tejido conjuntivo.



-Globulares.- Formadas por cadenas polipeptídicas plegadas que adoptan formasesféricas o globosas.

Estructura de las proteínas

-Estructura primaria.- Hace referencia al orden en que se disponen losaminoácidos (secuencia) que constituyen una proteína.

Esta estructura nos dice que aminoácidos forman la proteína y el orden en que seencuentran en la cadena polipeptídica.

Así las proteínas que presentan:

-Los mismos aminoácidos

-La misma frecuencia de cada uno de ellos

-Distinta secuencia

Estas proteínas serán funcionalmente distintas

Esta estructura primaria es la responsable en último término de la configuracióntridimensional de la proteína y por lo tanto de su función.

Los enlaces peptídicos son pues los responsables de la estructura primaria, pero no sonlos únicos ya que pueden darse también enlaces por puente disulfuro

-Estructura secundaria.- Es la

disposición de la estructura primaria en elespacio.

Linus Pauling vio que esta estructurasecundaria podía ser de dos formasdiferentes:

-Hélice.- Cuando una cadena polipeptídica gira sobre si misma hastaformar una hélice debido a enlaces de hidrógeno que se establecen entre el grupo -NH yel grupo -CO de los enlaces peptídicos. Estos enlaces se establecen entre los



aminoácidos situados cada cuarta posición de tal forma que cada vuelta de hélicecomprende 3,6 aminoácidos.

Láminas .- Este plegamiento consiste en que las cadenas polipeptídicas adoptan unaconformación en zigzag y unos tramos de la cadena se halla al costado de otrosmanteniéndose unidos mediante enlaces por puente de hidrógeno formados entre losgrupos -NH y -CO.

-Estructura terciaria.- Informa sobre la disposición de la estructura secundaria en elespacio. Por tanto hace referencia esta estructura a la conformación de las proteínas.

Estas proteínas son solubles en agua. Función móvil o dinámica en las células.

Para comprender mejor el significado de la estructura de las proteínas y su relación conla función que desempeñan, se ha establecido recientemente otro nivel mas deorganización que se conoce con el nombre de dominio de la proteína, que es unelemento estructural presente en numerosas proteínas que consta de dos fibras betaconectadas por un segmento de hélice alfa. Las tres piezas encajan entre sícómodamente, Estos dominios comprenden entre 30 y 150 aminoácidos.

La disposición geométrica de los dominios es lo que constituirá la estructura terciaria.

Los enlaces más característicos que determinan la estructura terciaria son:



-Enlaces o puentes de hidrógeno

-Enlaces electrostáticos

-Enlaces hidrófobos y fuerzas de Van der Waals.

-Enlaces covalentes por puente de azufre.

-Estructura cuaternaria.- Se presentan en aquellas proteínas que para ser funcionalesrequieren la asociación de varias cadenas polipeptídicas.

Las distintas subunidades se mantienen unidas por enlaces hidrógeno y disulfuroLa estructura cuaternaria de las proteínas (o la terciaria en aquellas que solo presentanesta estructura), es responsable de su actividad biológica. La estructura cuaternariadepende de la terciaria, esta de la secundaria que a su vez depende de la estructuraprimaria, es decir, de la secuencia de los aminoácidos que componen cada una de lascadenas polipeptídicas.



Propiedades de las proteínas

1. -Especificidad.-Los glúcidos y lípidos que aparecen en los seres vivos sonprácticamente siempre los mismos, sin embargo las proteínas son moléculas específicasporque la secuencia de aminoácidos que componen una proteína está especificada por

una secuencia colineal de codones que son tripletes consecutivos de mononucleótidosen la molécula de ADN.

Cada segmento de ADN que codifica una cadena polipeptídica recibe el nombre deGen.

La estructura y la función de una proteína se debe a la secuencia de aminoácidos poreso la descripción de una proteína y su actividad biológica requiere tener unconocimiento rudimentario de las relaciones moleculares entre genes y proteínas.

Hay veces que la secuencia de aminoácidos en una proteína resulta alterada durante su

síntesis y se origina una proteína anormal que puede ser defectuosa en el desempeñode su función biológica.

Esta proteína anormal es consecuencia generalmente de una mutación génica o seauna alteración de la secuencia de mononucleótidos del ADN.

Estas proteínas anormales lo que frecuentemente ocurre es que se sustituye unaminoácido por otro.

Estudiando estas proteínas alteradas se puede poner en evidencia que conjunto deaminoácidos de una cadena polipeptídica son esenciales para la estructura y función de

una proteína.

2. -Desnaturalización.-Las proteínas presentan actividad biológica o funcional dentrode unos intervalos de temperatura pH y factores físicos(electricidad, presión...)Cuandose sobrepasan esos intervalos se produce la desnaturalización de las proteínas.

Temperaturas superiores a 60ºC o inferiores a 10ºC provocan desnaturalización lomismo que pH muy ácidos o básicos.

Esta desnaturalización provoca:

-Pérdida de la estructura Ejemplo: La clara de huevo cuando se calienta apareceun coagulo insoluble y blanco.

-Pérdida de la solubilidad ya que se provoca un descenso de la misma.

-Pérdida de actividad biológica. Ejemplo: Al calentar un enzima este pierde sucapacidad de catalizar una reacción química específica.



En estado desnaturalizado las cadenas polipeptídicas se hallan onduladas o enrolladasirregularmente y al azar y por tanto carecen de actividad biológica.

La desnaturalización hoy en día se sabe que es un proceso reversible si los agentes quela causaron actuaron durante u corto intervalo de tiempo y si fueron poco intensos y por

lo tanto no hubo ruptura del esqueleto proteico.Cuando la proteína vuelve a adquirir la misma estructura se dice que se harenaturalizado. Este proceso es muy lento y se produce cuando las condiciones de pHy temperatura sean compatibles con la estabilidad de la forma nativa.

La renaturalización de la proteína restaura la actividad biológica original pero sinembargo no se desarrollará ninguna actividad biológica que no se halle ya presente enla proteína original.

3. -Solubilidad.-Las proteínas son solubles en medios acuosos cuando adoptan la

conformación globular. Dicha solubilidad se basa en la interacción de las cargaseléctricas positivas y negativas distribuidas en la superficie de las proteínas con lasmoléculas de agua, originándose una capa de solvatación.

Función biológica de las proteínas

Función enzimática. Un grupo importante y amplio de proteínas son enzimas quecatalizan reacciones químicas. Estos enzimas reconocen una molécula específica(sustrato) y se une a él en un equilibrio dinámico. Lo que distingue a los enzimas deotras proteínas es que pueden provocar cambios químicos en el sustrato al que se hanunido.Las moléculas enzimáticas son normalmente de conformación globular.

Función estructural.- Es una de las funciones más características:

- Algunas glucoproteínas forman parte de las membranas celulares. Intervienen en eltransporte selectivo de iones (bomba de Na-K)

- Otras proteínas forman el citoesqueleto de las células, las fibras del huso, de loscilios y flagelos.

- Otras, como las histonas forman parte de los cromosomas eucariotas.

- El colágeno , que mantiene unidos los tejidos animales y forma los tendones y la

matriz de los huesos y cartílagos.

- La elastina , en el tejido conjuntivo elástico (ligamentos paredes de vasossanguíneos).

- La queratina , que se sintetiza en la epidermis y forma parte de pelos, uñas, escamasde reptiles, plumas, etc.

- La fibroína , que forma la seda y las telas de arañas. Es una disolución viscosa quesolidifica rápidamente al contacto con el aire.



Función defensiva.- Muy importante. Las -globulinas forman los

anticuerpos que constituyen el sistema inmunitario..

Función de transporte.- Además de las proteínas transportadoras de las membranas,existen otras extracelulares que transportan sustancias a lugares diferentes del

organismo. Así, la hemoglobina, la hemocianina y la mioglobina del músculo estriado.Los citocromos transportan electrones en la cadena respiratoria (mitocondrias) y en lafase luminosa de la fotosíntesis (cloroplastos). La seroalbúmina transporta ácidosgrasos, fármacos y productos tóxicos por la sangre. Las lipoproteínas transportan elcolesterol y los triacilglicéridos por la sangre.

Debido a la insolubilidad de los lípidos en el agua, para poder ser transportados por lasangre se combinan con las proteínas formando las lipoproteínas plasmáticas ..

Función contráctil.- El movimiento y la locomoción en los organismos unicelulares ypluricelulares dependen de las proteínas contráctiles: la dineína , en cilios y flagelos, y

la actina y miosina , responsables de la contracción muscular.

Hay también proteínas que tienen función receptora y que están insertas en lamembrana celular y reconocen uniéndose a ellas moléculas mensajeras (hormonas,neurotransmisores).

Función de reserva energética.- En general, las proteínas no son carburantesmetabólicos típicos, por lo que no se utilizan para la obtención de energía. Noobstante, algunas como la ovoalbúmina de la clara de huevo, la caseína de la leche ola gliadina de la semilla de trigo, son utilizadas por el embrión en desarrollo comonutrientes.

Clasificación de proteínas.

Se clasifican en :

1. HOLOPROTEÍNASFormadas solamente por aminoácidos

2. HETEROPROTEÍNASFormadas por una fracción proteínica y por un grupo no proteínico, que sedenomina "grupo prostético

HOLOPROTEÍNAS

Globulares

Prolaminas: Zeína (maíza),gliadina (trigo), hordeína (cebada)

Gluteninas:Glutenina (trigo), orizanina (arroz).

Albúminas:Seroalbúmina (sangre), ovoalbúmina (huevo), lactoalbúmina

(leche)

Hormonas: Insulina, hormona del crecimiento, prolactina, tirotropina



Enzimas: Hidrolasas, Oxidasas, Ligasas, Liasas, Transferasas...etc.

Fibrosas

Colágenos: en tejidos conjuntivos, cartilaginosos

Queratinas: En formaciones epidérmicas: pelos, uñas, plumas, cuernos.

Elastinas: En tendones y vasos sanguineos

Fibroínas: En hilos de seda, (arañas, insectos)

HETEROPROTEÍNAS

Glucoproteínas

Ribonucleasa

Mucoproteínas

Anticuerpos

Hormona luteinizante

Lipoproteínas De alta, baja y muy baja densidad, que transportan lípidos en la

sangre.

Nucleoproteína

s

Nucleosomas de la cromatina

Ribosomas

Cromoproteínas

Hemoglobina, hemocianina, mioglobina, que transportan

oxígeno

Citocromos, que transportan electrones



ENZIMAS: LA ACCIÓN ENZIMÁTICA

CARACTERES GENERALES DE LAS ENZIMAS

-El metabolismo está controlado por las enzimas debido a:

a) las propiedades intrínsecas de éstas.

b)l a acción reguladora que poseen.

c) la represión o activación génica de su síntesis.

-Todas las reacciones químicas precisan de un aporte energético para iniciarse al quellamamos energía de activación.

· Las enzimas, como catalizadores biológicos, son sustancias que aceleran lavelocidad de las reacciones químicas porque disminuyen su energía de activación.

· Se combinan con los reaccionantes para producir un estado de transición conmenor energía libre que el estado de transición de la reacción no catalizada.

-Las enzimas son elaboradas por las propias células (endoenzimas) aunque puedenactuar fuera de ellas (exoenzimas). La mayoría de ellas son proteínas globulares,aunque existen algunos ARN con propiedades catalíticas (las ribozimas).

Enzima = Proteina compleja

-Parte proteica: Apoenzima

-Parte no proteica: Coenzima = Molécula orgánic

Cofactor = Ion metálico Cu++, Zn++, Ca++

Apoenzima.-Sirve de soporte a la coenzima. Naturaleza proteica(4 grupos deaminoácidos)

a) no exenciales.-No contribuyen en el proceso catalítico

b) estructurales.-Mantienen la estructura terciaria de la proteina. No intervienen d

c) de unión o fijación.-Aminoácidos que sujetan el apoenzima al sustrato.

d) catalíticos.-Responsables de la actividad enzimática.

Los aminoácidos de fijación y los catalíticos forman el centro activo.

Coenzima.-Es el que caracteriza al enzima o fermento. Naturaleza no protéica, bajo Pm,termoestable, no responsable de la especificidad de la reacción enzimática pero si deltipo de dicha reacción. Muchas coenzimas pueden ser comunes a varios enzimas. Lascoenzimas desarrollan su acción enzimática cumpliendo algunas de las siguientesfunciones:

a) Colaborar en el acoplamiento del sustrato al centro activo del apoenzima.



b) Servir como sitio adicional de fijación del sustrato.

c) Participar directamente en la catálisis actuando sobre el sustrato ya que sonmoléculas con una gran movilidad electrónica. Esto implica que las coenzimas actúanhabitualmente como transportadores intermedios de electrones en las reacciones

enzimáticas.Las vitaminas como coenzimas

Son las vitaminas hidrosolubles las que actúan como componentes moleculares deciertas coenzimas. Esta misión no la presentan las liposolubles.

Vitamina B1(Tiamina). En los tejidos animales esta sustancia se transforma enPirofosfato de tiamina (TPP) que actúa de coenzima de los enzimas que catalizan laseparación o transferencia de grupos aldehídicos.

Vitamina B2(Riboflavina). Esta sustancia entre como componente molecular en lascoenzimas FMN y FAD que son las coenzimas que tienen los enzimas que catalizanreacciones de oxido-reducción. Debido a la fuerte unión con el enzima experimentanoxidaciones y reducciones.

FMNH2 y FADH2 son las formas reducidas.

Acido nicotínico = Niacina.-Existen dos formas coenzimáticas de esta vitamina NAD yNADP, son los piridín nucleótidos que son las coenzimas de óxido-reductasas. Su unióncon el enzima es debil, actúan transportando electrones por lo que pueden presentarformas oxidadas o reducidas reversibles.

NAD+ NADP+ son formas oxidadas

NADH NADPH son formas reducidas

Acido pantotéico.-Forma parte de la coenzima A importante en varias fases delmetabolismo de los glúcidos, grasas y proteínas así como en la transmisión de energía.La coenzima A desempeña en el metabolismo el papel de transportador de gruposácido.

Vitamina B6.-Existen tres formas de esta vitamina: Piridoxol piridoxal y pirodoxamina

El fosfato de piridoxal y el fosfato de piridoxamina son coenzimas que intervienen enreacciones enzimáticas del metabolismo de los aminoácidos sobre todo en reaccionesen la que hay transferencias de grupos aminos.

Acido fólico.-La forma reducida de este ácido(ácido tetrahidrofólico)es una coenzimaactivo que actúa como transportador intermedio de grupos con átomos de C.

Acido lipoico.-La lipoamida es una coenzima esencial de las deshidrogenasas de losoxoácidos

Vitamina B12(Cianocobalamina). -En la forma coenzimática desoxiadenosilcobalamina

actúa como transportador transitorio de grupos alquilo desde un carbono a otroadyacente en el sustrato.



Vitamina C(Acido ascórbico). -Actúa como coenzima en ciertas reacciones dehidroxilación.

Propiedades de los enzimas Son solubles en agua y difusibles en líquidos orgánicos

Se requieren en dosis mínimas, ya que ni se transforman ni se gastan en lareacción.

Tienen gran actividad pudiendo transformar sustratos con masas molecularesmayores que ellos.

Reversibilidad.- Actua por igual sobre una reacción química sea cual sea el sentido

en que se verifica la reacciónSacarasa

Sacarosa + H2O Glucosa + Fructosa

Se alteran por acción del calor, cambios de pH, radiaciones, etc.

Diminuyen la energía de activación y permiten que la reacción se llev a cabo conmenor temperatura.

Son muy especificos. Posiblemente la propiedad mas importante. Esta especificidadpuede ser de varios tipos:

a) Especificidad de sustrato. Es la capacidad de cada enzima para diferenciarsustancias con características semejantes. Esta especificidad indica quesustancias deben ser transformadas y cuales no.

Ejemplo. ATP- fructosa-fosfotransferasa. Este enzima cataliza la reaccion.

ATP + fructosa = fructosa-6P + ADP

b) Especificidad de acción. Indica la capacidad del enzima para seleccionar unade las diversas reacciones que puede sufrir un sustrato

Ejemplo: Un aminoácido puede oxidarse, descarboxilarse o desaminarse, para

cada acción hay un tipo de enzima concreto.

c) Especificidad de grupo. Es la capacidad de algunos enzimas de catalizarsustancias que son portadoras de determinados grupos químicos.

Mecanismo de la acción enzimática

Los enzimas son proteínas globulares que catalizan reacciones químicas en los seresvivos (aceleran reacciones químicas disminuyendo la energía de activación)

La energía de activación es la barrera energética que las moléculas de sustrato han desaltar para transformarse en productos.



Un enzima actúa:

-Disminuyendo la energía de activación.

-Aumentando el número de moléculas activas.

Estas dos acciones determinan el aumento de la velocidad de la reacción.

En toda reacción enzimática un sustrato va a ser convertido en productos para ello elenzima se fija específicamente al sustrato formando el complejo enzima-sustratofacilitando su transformación en productos separándose el enzima para estar endisposición de fijarse a un nuevo sustrato.

La unión del enzima con el sustrato es por medio de enlaces débiles (puentes dehidrógeno, disulfuro...) que hacen que el enzima quede libre con facilidad tras la acciónenzimática.

Esta unión se realiza a través del centro activo o catalítico del enzima.

Este centro presenta aminoácidos con grupos funcionales activos capaces deinteracionar con la molécula de sustrato.

La molécula de sustrato se adapta complementariamente a la configuración espacial delcentro activo.

Esta especificidad entre el enzima y el sustrato es similar a la de la llave y la cerradura.



Reacción enzimática

Velocidad de las reacciones enzimáticas

-Las enzimas presentan una cinética que responde al modelo propuesto porMichaelis-Menten. Según tal modelo, si se mide la velocidad de una reaccióncatalizada a una temperatura determinada y a una concentración constante de enzima,

es decir, si se varía la concentración de sustrato, se obtiene una gráfica como lasiguiente:

Podemos observar cómo la velocidad de reacción es directamente proporcional a laconcentración de sustrato, hasta llegar a un cierto límite en el cual se alcanza unmáximo y ya no varía aunque se incremente la concentración de sustrato.

Se dice entonces que se ha alcanzado la saturación, o lo que es lo mismo: lavelocidad es máxima cuando la enzima está saturada o formando el llamado complejoE-S. Es el momento que corresponde al llamado estado de transición, en el que seproduce la total interacción del sustrato con el centro activo de la enzima. (Lasreacciones no catalizadas no presentan este efecto de saturación).

-La ley que rige la velocidad de una reacción catalizada viene expresada por lallamada ecuación de Michaelis-Menten (en el recuadro de la gráfica anterior).

(En ella, Km es la constante de Michaelis o constante de saturación, que indica elnúmero de moléculas de sustrato que cada molécula de enzima es capaz de



transformar por unidad de tiempo (sus valores oscilan entre 10-1 y 10-7, y cada enzimatiene su Km)).

-La Km tiene dos significados biológicos importantes:

1) Si en la ecuación de Michaelis-Menten hacemos v = vmáx / 2, se obtiene que Km

= [S], lo que significa que Km es la concentración de sustrato necesaria para quela velocidad de reacción alcance la mitad de su valor máximo. Es decir, Km = [S]a la velocidad de semisaturación.

2) La Km de una enzima también indica el grado de afinidad de ésta respecto delsustrato o, lo que es lo mismo, la estabilidad del complejo E-S. Concretamente:

a) un valor alto de Km quiere expresar que para conseguir la semisaturación serequiere una elevada concentración de sustrato y que, por lo tanto, la enzimano tiene gran afinidad por él.

b) valores bajos de Km indican que el complejo E-S se forma a bajasconcentraciones de sustrato, es decir, la enzima tiene gran afinidad por él.

Factores que modifican la actividad enzimática

-Temperatura.-Si se da calor a un enzima este calor se transforma en energía cinéticapor lo que se favorece la movilidad enzimática. Si la temperatura es excesiva el enzimase desnaturaliza y pierde su actividad.

-pH.-Las reacciones enzimáticas son muy sensibles al pH del medio, esto es debido a.

Los pH extremos modifican irreversiblemente la estructura del enzimadesnaturalizando la proteína y modificando en ciertos casos la unión entre elapoenzima y coenzima

En muchos casos el pH modifica el sustrato

El pH modifica la disociación de aminoácidos en su centro activo y por lo tanto tieneincidencia sobre la reacción enzima-sustrato y consecuentemente sobre la catálisis

Todos los enzimas tienen dos valores límites de pH entre los cuales son efectivos. Fuerade esos valores el enzima se desnaturaliza. Entre esos dos valores extremos se sitúa unpH en el cual el enzima alcanza una efectividad máxima es el llamado pH óptimo quevaria con cada enzima.

-Concentración del sustrato.-Su incremento implica aumento de la velocidad perohasta su Vmax.luego aunque exista incremento de la concentración del sustrato lavelocidad no varia.

-Inhibidores.-Sustancias distintas del sustrato que tienen el efecto de inhibir al enzima.



Tipos de inhibición

1. -Irreversible = Envenenamiento.-El inhibidor se fija permanentemente al centroactivo destruyendolo e inutilizando al enzima. Por ejemplo los iones CN- del cianujro queinhibe la citocromo-oxidada paralizando el catabolismo aerobio. Otros inhibidoresirreversibles son sustancias tóxica o fármacos y los metales pesados como el plomo,mercurio

2. -Reversible competitiva.-Se debe a compuestos muy similares al sustrato y quecompiten con el para unirse al centro activo del enzima. La concentración relativa delsustrato y de inhibidor determinará que se produzca o no la inhibición. Así, si se

aumenta la concentración de sustrato se evita la inhibición y viceversa

3. -Reversible no competitiva.-Cuando el inhibidor se une al enzima no por el centroactivo si no por otro lugar, puediendose unir el enzima con el sustrato pero no provocasu transformación al impedirlo el inhibidor.

4.- Mediante productos de reacción.- Es un proceso de regulación por retroalimentación. Enestos procesos uno de los productos finales de una ruta metabólica es capaz de inhibir el enzima

que cataliza una de las primeras reacciones de dicha ruta metabólica. Ese producto se pareceestructuralmente al sustrato. Supongamos la siguiente ruta metabólica:

La ilustración esquematiza el modo en que un producto final transforma al enzima(transformación alostérica) y provoca la inhibición de su acción enzimática.



Los enzimas inhibidos por el producto final de una ruta metabólica se denominanalostéricos

ENZIMA ALOSTERICOS

Son enzimas cuya cinética enzimática presentan unas curvas sigmoideas diferentes delas hiperbólicas explicadas por el modelo de Michaelis-Mente para el resto de losenzimas.Estos enzimas tienen una gran importancia ya que desarrollan un papelregulador en la célula.

Para explicar el efecto regulador de estos enzimas MONOD y colaboradorespropusieron el siguiente modelo:

Los enzimas alostéricos tienen dos tipos de centros activos:

-El centro activo propiamente dicho que se combina con el sustrato y que cataliza lareacción enzimática.

-El centro activo regulador que puede combinarse con un efector, sea activador oinhibidor.

Los dos tipos de centros activos presentes en la molécula están separados.

La insensibilización del enzima resulta de la inactivación de los puntos reguladores.

El enzima puede existir en dos estados que están en equilibrio, un estado catalítico (Ro reposo) y un estado inhibido (T o tensionado). En estado catalítico la forma delenzima permite que pueda combinarse con el sustrato y el activador.

En la forma inhibida solo puede combinarse con el inhibidor. El paso de una forma a



otra recibe el nombre de TRANSMISION ALOSTERICA.

¿Dónde actúan los enzimas alostéricos?

Los enzimas alostéricos desempeñan un papel muy importante en la regulaciónde las reacciones metabólicas. Suelen actuar en puntos estratégicos de las rutasmetabólicas, como son la primera reacción de una ruta metabólica o los puntosde ramificación de una ruta metabólica.

Frecuentemente, el sustrato de la primera reacción de la ruta metabólica actúacomo modulador positivo o activador alostérico; al unirse con el enzimaalostérico, provoca la aparición de la conformación activa de la enzima.

En las rutas metabólicas no ramificadas , el producto final actúa comomodulador negativo o inhibidor alostérico, se une al enzima alostérico yprovoca la aparición de la conformación inactiva.

Si la ruta metabólica se ramifica , el inhibidor del primer enzima alostérico esel metabolito del punto de ramificación, mientras que los productos finalesde las ramificaciones serán los inhibidores de los enzimas alostéricos queactúan en la primera reacción después de la ramificación. A este proceso sele denomina inhibición feed-back o retroinhibición. Este proceso supone unahorro energético para el organismo, ya que el exceso de producto finalinhibe su propia síntesis en una etapa temprana de esta.

Un ejemplo de retroinhibición alostérica lo constituye la síntesis de isoleucina, lacual se forma a partir de treonina mediante una secuencia de cinco etapas, laprimera de las cuales está catalizada por el enzima treonina desaminasa.Cuando la concentración de isoleucina es elevada, esta se une al centroalostérico del enzima, provocando su inactivación. Cuando la concentracióndisminuye, el enzima recupera su actividad.



Clasificación de los enzimas

Según la IEC se establecen seis grupos:

I.-Hidrolasas:

Catalizan reacciones de hidrólisis, rompiendo los enlaces que unen a lo monómerosen las moléculas poliméricas con adición de agua. Por ejemplo:

1) Glucosidasas (amilasa, sacarasa, ...): rompen enlaces O-glucosídicos.

2) Esterasas (lipasas): rompen enlaces éster.

3) Proteasas (pepsina, tripsina, ...): rompen enlaces peptídicos.

4) Nucleasas: rompen enlaces fosfodiéster.

II.-Oxido-reductasas:Catalizan la cesión o captación de electrones/hidrogeniones. Por ejemplo:

1) Deshidrogenasas: separan el hidrógeno de un sustrato y lo ceden a un aceptor(NAD, NADP, FAD, ...) que se reduce.

2) Oxidasas: captan electrones del sustrato y los ceden al oxígeno.

III.-Transferasas:

Catalizan la transferencia de grupos funcionales o radicales químicos de unasmoléculas a otras. Por ejemplo:

1) Transfosforilasas: transfieren grupos fosfato (P).2) Transaminasas: transfieren grupos amino (-NH2).

3) Transacilasas: transfieren grupos acilo (ácido) (-HOOC).

4) Transaldolasas: transfieren grupos aldehído (-CHO).

IV.-Liasas:

Catalizan la adición o eliminación de grupos funcionales, a veces con supresión dedobles enlaces. Por ejemplo:

1) Carboxilasas y descarboxilasas: adicionan o eliminan dióxido de carbono.

2) Aminasas y desaminasas: adicionan o eliminan grupos amino.

3) Cetolasas: eliminan grupos cetona.

4) Aldolasas: eliminan grupos aldehído.

V.-Isomerasas:

Catalizan procesos de isomerización que producen reordenación de átomos dentro deuna molécula o transfieren radicales de una parte a otra de la misma. Son lasisomerasas.

VI.-Ligasas:



Catalizan procesos de síntesis en los que se forman enlaces entre moléculas, conaporte de energía (ATP). Son las sintetasas (peptidosintetasas).

Zimógeno

Algunos enzimas se sintetizan en forma de precursor inactivo. Su conversión a la formaactiva solo ocurre en el lugar y en el momento adecuado mediante algunatransformación química.

Están sometidos a este tipo de control algunos enzimas digestivos y los que intervienenen la coagulación de la sangre.

Los precursores inactivos se denominan zimógenos. Ejemplo la quimiotripsina sesintetiza en el páncreas en forma de quimotripsinógeno. Su conversión a la forma activasolo tiene lugar en el intestino y consiste en eliminar cuatro aminoácidos de su cadena

polipéptidica

activación

Quimiotripsinógeno-----------------------------------------Quimotripsina + 2 dipéptidos

(zimógeno)



ÁCIDOS NUCLEICOS

Son compuestos orgánicos formados por C, H, O, N, P. Son moléculas específicas.Forman el material hereditario donde están inscritos los caracteres de un individuo.

Se encuentran generalmente asociados a proteínas formando las nucleoproteinas queconstituyen los cromosomas, donde va la información genética.

Molécula base: Nucleótido que además de formar parte de los ácidos nucleicos y portanto intervenir en los procesos hereditarios, también intervienen en el metabolismo, enlas reacciones transformadoras de energía y algunos nucleótidos actúan comocoenzimas.

Nucleótido:

1. -Pentosa-Ribosa(R)

-Desoxirribosa (D)

Estos azúcares en los ácidos nucleicos son formas beta

2. -Ácido Fosfórico.-PO4H3 (P)

3. -Base nitrogenada

Pirimidínicas.-Derivan de la pirimidina-Citosina (C)

-Timina (T)

-Uracilo (U)

Púricas.-Derivan de la purina

-Adenina (A)

-Guanina (G)

Fórmulas de los componentes de los nucleótidos.



Todas estas bases son poco solubles en agua. Absorben fuertemente la luz ultravioleta.Son fácilmente separadas por cromatografía en papel o en capa fina

¿Cómo se unen estos elementos?

Pentosa +Base nitrogenada para formar el nucleósido por medio de un enlace N-glucosídico entre el carbono 1 de la pentosa y el nitrógeno 9 de la purina o el 1 de lapirimidina.

Estos nucleósidos en las células no aparecen en formas libres. Son intermediarios detransición en la escisión biológica de los ácidos nucleicos.

Si los nucleósidos son esterificados por el ácido fosfórico se obtienen los nucleótidos.

El ácido fosfórico esterifica al grupo alcohólico del carbono 5 de la ribosa o de ladesoxirribosa.

La ribosa nunca se une con la timina y la desoxirribosa nunca se une al uracilo

Los nucleótidos son los esteres fosfóricos de los nucleósidos. Se obtienen por hidrólisisde los ácidos nucleicos por la acción de las nucleasas. Todos ellos son ácidos fuertes,soluble en agua.

Dos tipos de nucleótidos.

-Ribonucleótidos

-Desoxirribonucleótidos



Ribonucleótidos

P-R-A Ac.Adenosin-5-fosfórico=Ac.adenílico=AMP

P-R-G Ac.Guanosin-5-fosfórico=Ac.guanílico=GMP

P-R-C Ac.Citidin-5-fosfórico=Ac.citidílico=CMP

P-R-U Ac.Uridin-5-fosfórico=Ac.uridílico=UMP

Desoxirribonucleótidos

P-D-A Ac.desoxiadenosin-5-fosfórico= d-AMP

P-D-G Ac.desoxiguanosin-5-fosfórico= d-GMP

P-D-T Ac.desoxitimidin-5-fosfórico= d-TMP

P-D-C Ac.desoxicitidin-5-fosfórico=d-CMP

Además de estos 5-monofosfatos de los nucleosidos púricos y pirimidínicos en lascélulas también existen los NTPs, NDPs y nucleótidos monofosfato.

ATP, GTP, CDP, UTP son los Nucleótidos trifosfatos (NTPs)

ADP, GDP, CDP, UDP son los Nucleótidos difosfatos (NDPs)

AMP, GMP, CMP, UMP son los Nucleótidos monofosfatos.

Todos los NTPs y NDPs citados se encuentran en las células.

El ATP es el portador primario de energía en la célula.

Aunque son muy diversas las biomoléculas que contienen energía almacenada en susenlaces, es el ATP (adenosín trifosfato) la molécula que interviene en todas lastransacciones de energía que se llevan a cabo en las células; por ella se la calificacomo "moneda universal de energía".

El ATP está formado por adenina, ribosa y tres grupos fosfatos, contiene enlaces de altaenergía entre los grupos fosfato; al romperse dichos enlaces se libera la energía almacenada.



En la mayoría de las reacciones celulares el ATP se hidroliza a ADP, rompiéndose unsólo enlace y quedando un grupo fosfato libre, que suele transferirse a otra moléculaen lo que se conoce como fosforilación; sólo en algunos casos se rompen los dosenlaces resultando AMP + 2 grupos fosfato.

El sistema ATP <-> ADP es el sistema universal de intercambio de energía en lascélulas. Después de la desfosforilación del ATP, el ADP y AMP que se forman sonrefosforilados de nuevo a ATP durante la respiración.

Otros NTPs canalizan o distribuyen la energía en reacciones de biosíntesis.

Otra función de los NTPs y NDPs es actuar como coenzimas transportadoras de sillaresmoleculares. Ejemplo: UDP.-Transporta restos de azúcar en la síntesis de polisacáridos.

La tercera función importante de los NTPs es actuar como precursores ricos en energíade las unidades mononucleotídicas en la síntesis enzimática del ADN y ARN.

Otros mononucleótidos son aquellos que tienen como bases nitrogenadas otras distintasa las que se encuentran en los ácidos nucleicos.

Ejemplos:

-Nicotinamida mononucleótido que es el precursor del NAD.

-FMN

-Coenzima A.

Hay nucleótidos en los que se establece un segundo enlace éster con él -OH enposición 3, lo que origina un puente intramolecular, como en el AMP cíclico (AMPc),que es una molécula señalizadora que actúa de segundo mensajero entre las moléculasextracelulares portadoras de información (neurotransmisores hormonas,prostaglandinas, etc.)y el interior de la célula.

¿Cómo se unen los nucleótidos para formar las cadenas de polinucleótidos?

Por enlaces fosfodiester con liberación de agua. El enlace se realiza entre el ácidofosfórico que está unido al carbono cinco de la pentosa y el carbono tres de la pentosadel siguiente.



La dirección del enlace es 5------ 3Las cadenas de nucleótidos que forman el ARN son simples. Las del ADN sondobles: una complementaria de la otra y antiparalelas.

Esta complementariedad se debe a las bases nitrogenadas.

A = T (Dos puentes de hidrógeno)

G = C (Tres puentes de hidrógeno)



El ADN tiene forma de escalera de mano destructora helicoidal (escalera de caracol).Lospasamanos son una sucesión de ácido fosfórico y azúcar y los peldaños basescomplementarias.

Diferencias entre ADN y ARN

1. -Azúcar.

-Ribosa el ARN

-Desoxirribosa el ADN

2. -Bases nitrogenadas

-ARN no lleva nunca la timina

-ADN no lleva nunca el uracilo.

3. -Forma y longitud de la cadena

-ARN simple y corta

-ADN doble y larga



4. -Situación dentro de la célula

-ADN está en el núcleo

-ARN en el núcleo y citoplasma

Reglas de equivalencia de Chargaff

La unión de desoxirribonucleótidos determina la formación del ADN. En un principio sepensó que las cuatro bases nitrogenadas encontradas en el ADN (A, G, C, T) estabanen proporción equimolecular, pero Chargaff y colaboradores hicieron un estudio analíticode las bases del ADN y llegaron a las siguientes conclusiones que se conocen con elnombre de Reglas de equivalencia.

1. -Las muestras de ADN de distintos tejidos de una misma especie poseen igualcomposición de bases.

2. -La composición de bases del ADN varia de una especie a otra.

3. -La composición de bases del ADN de una especie no cambia con la edad ni con lanutrición ni con el ambiente.

4. -En todo el ADN se cumple A=T y C=G o sea que la suma de bases púricas es igual ala de bases pirimidínicas en cualquier ADN.

5. -El ADN de especies muy relacionadas tiene una composición de bases similarmientras que la de especies muy alejadas es completamente distinta.

Conclusión.-Estos descubrimientos son una de las pruebas más firmes de que el ADNes el portador de la información genética del individuo.

Acido desoxirribonucleico

Constituido por desoxirribonucleótidos de A, G, C y T. En las células eucarióticas seencuentra asociado a proteínas formando las nucleoproteinas y en la procarióticas no(ADN desnudo). Se encuentra en el núcleo de la célula. Gran peso molecular. Cadenasdoble enfrentadas y de gran longitud.

El enfrentamiento de las dos cadenas en el ADN es de tal manera que una base púricaqueda enfrentada con una base pirimidínica por medio de enlaces por puente dehidrógeno, quedando las pentosas enfrentadas pero en posición invertida.

Es el portador de los factores de la herencia, el que dicta las órdenes para que la célulaelabore las proteínas.

El estudio de su estructura se puede hacer a varios niveles, apareciendo estructuras,primaria, secundaria, terciaria, cuaternaria y niveles de empaquetamientosuperiores.

Estructura primaria

El ADN está compuesto por una secuencia de nucleótidos formados pordesoxirribosa. Las bases nitrogenadas que se hallan formando los nucleótidos de

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/contenidos18.htm#adnprimaria


http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/contenidos18.htm#adnsecundaria



http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/contenidos18.htm#adnterciaria



http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/contenidos18.htm#adncuaternaria









ADN son Adenina, Guanina, Citosina y Timina. No aparece Uracilo. Los nucleótidosse unen entre sí mediante el grupo fosfato del segundo nucleótido, que sirve depuente de unión entre el carbono 5' del primer nucleótido y el carbono 3' desiguiente nucleótido.

Como el primer nucleótido tiene libre el carbono 5' y el siguiente nucleótido tiene libreel carbono 3', se dice que la secuencia de nucleótidos se ordena desde 5' a 3' (5' →

3').

Estructura secundaria

La estructura secundaria del ADN fue propuesta por James Watson y Francis Crick, yla llamaron el modelo de doble hélice de ADN.Este modelo está formado por dos hebras de nucleótidos. Estas dos hebras sesitúan de forma antiparalela, es decir, una orientada en sentido 5' → 3' y la otra de 3'→ 5'. Las dos están paralelas, formando puentes de Hidrógeno entre las bases

nitrogenadas enfrentadas

Cuando en una hebra encontramos Adenina, en la otra hebra hallamos Timina.Cuando en una hebra encontramos Guanina, en la otra hallamos Citosina. Estasbases enfrentadas son las que constituyen los puentes de Hidrógeno. Adenina formados puentes de Hidrógeno con Timina. Guanina forma tres puentes de Hidrógenocon la Citosina.

Las dos hebras están enrolladas en torno a un eje imaginario, que gira en contra delsentido de las agujas de un reloj. Las vueltas de estas hélices se estabilizanmediante puentes de Hidrógeno.

Esta estructura permite que las hebras que se formen por duplicación de ADN seancopia complementaria de cada una de las hebras existentes.

Estructura terciaria

El ADN es una molécula muy larga en algunas especies y, sin embargo, en las células

eucariotas se encuentra alojado dentro del minúsculo núcleo. Cuando el ADN se une aproteínas básicas, la estructura se compacta mucho.

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/explicadnduplica.htm






Las proteínas básicas son Histonas o Protaminas.

La unión con Histonas genera la estructura denominada nucleosoma. Cadanucleosoma está compuesto por una estructura voluminosa, denominada perla,seguida por un eslabón o "Linker". La perla está compuesta por un octámero de

proteínas,Histonas

, denominadas H2A, H2B, H3 y H4. Cada tipo de histona sepresenta en número par. Esta estructura está rodeada por un tramo de ADN que dauna vuelta y 3/4 en torno al octámero. El Linker está formado por un tramo de ADNque une un nucleosoma con otro y una histona H1.

El conjunto de la estructura se denomina fibra de cromatina de 100Å. Tiene unaspecto repetitivo en forma de collar de perlas, donde las perlas serían losnucleosomas, unidos por los linker.

El ADN debe encontrarse más compacto en el núcleo de los espermatozoides. Eneste caso, el ADN se une a proteínas de carácter más básico, denominadasProtaminas. El ADN se enrolla sobre estas proteínas, formando una estructura muy

compacta, denominada estructura cristalina del ADN.

Estructura cuaternaria

La cromatina en el núcleo tiene un grosor de 300Å. La fibra de cromatina de 100Å seempaqueta formando una fibra de cromatina de 300Å. El enrollamiento que sufre elconjunto de nucleosomas recibe el nombre de solenoide.

Los solenoides se enrollan formando la cromatina del núcleo interfásico de la célulaeucariota. Cuando la célula entra en división, el ADN se compacta más, formando los

cromosomas.

Tipos de ADN

-Monocatenario.-De una sola hebra, es muy raro se ha encontrado en algunos virus queson bacteriófagos tanto en forma lineal como en forma circular.

-Bicatenario lineal.-En el núcleo de las células eucarióticas asociado a histonas.

-Bicatenario circular.-En bacterias, mitocondrias y en algunos virus.

Acido ribonucleotido

Constituido por ribonucleótidos de A, G, C, U. Es monocatenario,

http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/glosario.htm#histona



http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/2bachillerato/biomol/glosario.htm#protamina







A veces esta cadena puede espiralizarse sobre sí misma y aparece una estructurasemejante a la doble hélice. Las cadenas de ARN son de menor longitud que las deADN y por tanto tienen menor Pm. Los ribonucleótidos se unen mediante enlaces 5-3fosfodiester.

Según la estructura, el lugar donde se encuentre y la función que desempeñe sedistinguen los siguientes tipos de ARN:

-ARNm.-Forma filamentosa, 10% del ARN total, entre su síntesis y su degradacióntranscurren pocos minutos. Es el encargado de recoger la información genética del ADNen el núcleo y llevarla a los ribosomas. Por eso si se encuentra en el núcleo sedenomina informómero y si está en el citoplasma informosoma.

-ARNt o soluble.-Formado por un filamento que presenta zonas con estructura primariay zonas con estructura secundaria. Tiene forma de hoja de trébol y en una de estashojas se encuentra el anticodón. Este ácido representa el 5-15% del ARN total. Seencuentra en el citoplasma en forma de molécula dispersa dado su bajo Pm. Se ledenomina de transferencia por qué sirve para transportar aminoácidos específicos hastalos ribosomas donde siguiendo la secuencia informada por el ARNm se sintetizan lasproteínas.



ARNr.- Es un filamento con estructura primaria, secundaria y posiblemente terciaria yaque en los ribosomas se halla asociado a proteínas básicas parecidas a las histonas.Este ácido es rico en guanina y pobre en citosina. Se encuentra en los ribosomas.70%del total del ARN.

Existe también un ARN bicatenario que aparece en los denominados reovirus = viruscon ARN.

Funciones biológicas de los ácidos nucleicos

El ADN tiene la información para hacer las proteínas de la célula. Ya que muchas deestas proteínas funcionan como enzimas en las reacciones químicas que tienen lugaren la célula, todos los procesos celulares dependen, en última instancia, de lainformación codificada en el ADN.

En el proceso de síntesis de proteínas, existe una molécula, el ARN, que actúa de

intermediaria. Por lo tanto, en el proceso de expresión de la información contenida enlos genes hay dos etapas:

ADN ARN PROTEÍNAS

La primera se denomina TRANSCRIPCIÓN y la segunda TRADUCCIÓN

Esto se ha dado en llamar el "dogma central de la Biología Molecular"

http://www.arrakis.es/~lluengo/sintesisproteinas.html

http://www.arrakis.es/~lluengo/arn.html

http://www.arrakis.es/~lluengo/arn.html

http://www.arrakis.es/~lluengo/sintesisproteinas.html

Componentes Moleculares de Los Seres Vivos

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