Composición Macromolecular de los Seres Vivos

¿Cuál es la composición química de ¿Cuál es la composición química de los Seres Vivos?los Seres Vivos?

Tema 1.3 de Biología ITema 1.3 de Biología I

Colegio de BachilleresColegio de Bachilleres

M. en C. Rafael Govea VillaseñorM. en C. Rafael Govea Villaseñor

Nivel de Organización “Macromolécula”Nivel de Organización “Macromolécula”

Versión 3.4Versión 3.4

Podemos responder la pregunta a 3 niveles de Organización de la Materia

M en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea Villaseñor

• A nivel “Átomo”A nivel “Átomo”• A nivel “Molécula”A nivel “Molécula”• A nivel “Macromolécula”A nivel “Macromolécula”

Composición a nivel “MACROMOLÉCULA”

M. En C. Rafael Govea VillaseñorM. En C. Rafael Govea Villaseñor

Los Seres Vivos estamos hechos de cientos de miles de Los Seres Vivos estamos hechos de cientos de miles de distintas moléculas de biopolímeros que forman parte distintas moléculas de biopolímeros que forman parte

estructural y funcional de nosotrosestructural y funcional de nosotros

Todas las macromoléculas son polímeros de pequeñas Todas las macromoléculas son polímeros de pequeñas moléculas orgánicas unida una tras otramoléculas orgánicas unida una tras otra

Clasificamos a los Biopolímeros de acuerdo a sus Clasificamos a los Biopolímeros de acuerdo a sus monómeros en:monómeros en:

Heteropolímeros, cuando contienen >1 tipo de monómeroHeteropolímeros, cuando contienen >1 tipo de monómero

Homopolímeros, cuando contienen sólo 1 tipo de monómeroHomopolímeros, cuando contienen sólo 1 tipo de monómero

¿Cuáles son los principales Biopolímeros?¿Cuáles son los principales Biopolímeros?


ProteínasProteínasHeteropolímeros lineales de aminoácidosHeteropolímeros lineales de aminoácidos

PolisacáridosPolisacáridosHomo o heteropolímeros lineales o ramificadosHomo o heteropolímeros lineales o ramificados

Ácidos NucleicosÁcidos NucleicosHeteropolímeros simples o dobles de nucleótidosHeteropolímeros simples o dobles de nucleótidos

ProteínasProteínas

• Son cadenas de decenas a miles de aaSon cadenas de decenas a miles de aa• Las conforman 20 monómeros distintos:Las conforman 20 monómeros distintos:• Unidos por Enlaces PeptídicosUnidos por Enlaces Peptídicos


-C-C--N-N-

OO

HH

Niveles Estructurales de las ProteínasNiveles Estructurales de las Proteínas


Estructura primaria: Es la secuencia de aminoácidos en la Estructura primaria: Es la secuencia de aminoácidos en la cadena.cadena.

Estructura secundaria: Es el doblado de la cadena de Estructura secundaria: Es el doblado de la cadena de aminoácidos en hélices o láminas.aminoácidos en hélices o láminas.

Estructura Terciaria: Es la posición espacial de las Estructura Terciaria: Es la posición espacial de las estructuras secundarias unas respecto a otrasestructuras secundarias unas respecto a otras

Dominio: Es el plegado 3D independiente de una serie Dominio: Es el plegado 3D independiente de una serie contigua de estructuras de 2º nivel de la cadena contigua de estructuras de 2º nivel de la cadena polipeptídica de las de otra porción de ésta.polipeptídica de las de otra porción de ésta.

Estructura Cuaternaria: Es la asociación de varias cadenas Estructura Cuaternaria: Es la asociación de varias cadenas polipeptídicas debidamente dobladaspolipeptídicas debidamente dobladas

Primer Nivel Estructural de las ProteínasPrimer Nivel Estructural de las Proteínas


MetMet-Lis-Asp-Pro-Leu-His-Tir-Gli-...-Gln-Cis-Fen--Lis-Asp-Pro-Leu-His-Tir-Gli-...-Gln-Cis-Fen-ValVal

ExtremoExtremoN-terminalN-terminal

ExtremoExtremoC-terminalC-terminal

Estructura PrimariaEstructura Primaria: Es la secuencia de 20 aminoácidos distintos : Es la secuencia de 20 aminoácidos distintos en la cadena de decenas a miles de aa de longituden la cadena de decenas a miles de aa de longitud

Segundo Nivel Estructural de las ProteínasSegundo Nivel Estructural de las Proteínas


Hélice α

Lámina β

Estructura SecundariaEstructura Secundaria: Es el doblado de la cadena de : Es el doblado de la cadena de aminoácido en formas características estabilizadas por puentes de aminoácido en formas características estabilizadas por puentes de

Hidrógeno formado por los átomos de los enlaces peptídicos: Hidrógeno formado por los átomos de los enlaces peptídicos:

-C-C--N-N-

OO

HH

-C-C--N-N-

OO

HH

Puente de H

Tercer Nivel Estructural de las ProteínasTercer Nivel Estructural de las Proteínas


2 Hélices 2 Hélices αα horizontales horizontales

ExtremoExtremoN-terminalN-terminal

8 Hélices 8 Hélices ββ antiparalelas antiparalelas

Puente disulfuro

Estructura TerciariaEstructura Terciaria: Es la : Es la orientación espacial recíproca orientación espacial recíproca de los distintos elementos de de los distintos elementos de nivel secundario.nivel secundario.La disposición 3D está La disposición 3D está estabilizada por puentes de H, estabilizada por puentes de H, puentes disulfuro -S-S-, puentes disulfuro -S-S-, enlace iónico e interacciones enlace iónico e interacciones hidrofóbicashidrofóbicas

Nivel Estructural Dominio de las ProteínasNivel Estructural Dominio de las Proteínas


Dominio: Es el plegado 3D particular de un segmento de Dominio: Es el plegado 3D particular de un segmento de la cadena polipeptídica independiente del plegado en la cadena polipeptídica independiente del plegado en otra porción de la cadena. Los dominios otorgan otra porción de la cadena. Los dominios otorgan propiedades biológicas especiales.propiedades biológicas especiales.

Dominio IgDominio IgPresente en las Presente en las proteínas que proteínas que funcionan como funcionan como anticuerposanticuerpos

Dominio SH2Dominio SH2Presente en las Presente en las proteínas que proteínas que funcionan en funcionan en cascadas de cascadas de señalizaciónseñalización

Cuarto Nivel Estructural de las ProteínasCuarto Nivel Estructural de las Proteínas

M en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea VillaseñorReceptor de la acetilcolina (5 cadenas polipeptídicas)Receptor de la acetilcolina (5 cadenas polipeptídicas)

Proteasa de HIV-1 Proteasa de HIV-1 (2 cadenas)(2 cadenas)

Estructura CuaternariaEstructura Cuaternaria: Es la asociación de varias cadenas : Es la asociación de varias cadenas polipeptídicas por complementaridad de sus superficies e polipeptídicas por complementaridad de sus superficies e

interacciones débilesinteracciones débiles

Ejemplos de Proteínas


ADNADNHemoglobina

¿Cuáles son las Funciones de las Proteínas?¿Cuáles son las Funciones de las Proteínas?

Catalizadora (enzimática)

Transportadora Acarreadora Adhesiva Mensajera

Motriz Inhibidora Activadora Receptora Identificadora y Todas las demás

TODASTODAS


¿Cuáles son las Funciones de las Proteínas?¿Cuáles son las Funciones de las Proteínas?


No existe proceso o función celular e incluso en el No existe proceso o función celular e incluso en el organismo pluricelular en la que organismo pluricelular en la que NO HAYA UNA O NO HAYA UNA O

VARIAS PROTEÍNASVARIAS PROTEÍNAS funcionando como ejecutoras o funcionando como ejecutoras o asistentesasistentes

Ácidos Nucleicos

• Son cadenas simples o dobles de decenas Son cadenas simples o dobles de decenas a miles de millones de nucleótidosa miles de millones de nucleótidos

• Los conforman 4 monómeros distintos:Los conforman 4 monómeros distintos:– GACU en el ARNGACU en el ARN– GACT en el ADNGACT en el ADN

• Unidos por Enlaces FosfodiésterUnidos por Enlaces Fosfodiéster• Hay 2 tipos: el Hay 2 tipos: el ARNARN y El y El ADNADN


OO=P-=P-OO--

OO

OO3’3’

5’5’

Funciones de los Ácidos NucleicosFunciones de los Ácidos Nucleicos


• Almacenar InformaciónAlmacenar Información• A largo plazo, el ADNA largo plazo, el ADN• A corto plazo, el ARNA corto plazo, el ARN

• Estructural. El ARNr Estructural. El ARNr Ribosoma Ribosoma• Transporte. El ARNt lleva aminoácidosTransporte. El ARNt lleva aminoácidos• Mensajero. El ARNm lleva el mensaje Mensajero. El ARNm lleva el mensaje

genético al ribosomagenético al ribosoma• Catalizador. Las RibozimasCatalizador. Las Ribozimas

¿Qué es el Ácido Ribonucleico (ARN)?¿Qué es el Ácido Ribonucleico (ARN)?


Es un heteropolímero Es un heteropolímero lineal de lineal de ribonucleótidos unidos ribonucleótidos unidos por enlaces por enlaces fosfodiester. Los fosfodiester. Los nucleótidos tienen las nucleótidos tienen las bases nitrogenadas de bases nitrogenadas de G, A, C y UG, A, C y U

Estructura terciaria de un ARN de Estructura terciaria de un ARN de transferenciatransferencia

Ejemplos de ARN


ARN de la subunidad ARN de la subunidad

30S del ribosoma30S del ribosoma

ProteínasProteínasasociadasasociadas

ARNt que transporta a la Fenilalanina a ARNt que transporta a la Fenilalanina a

los ribosomaslos ribosomas

¿Cuáles son las Funciones del ARN?¿Cuáles son las Funciones del ARN?


• Almacenar Información Almacenar Información a corto plazo (ARNm)a corto plazo (ARNm)• Leer la información genética = transportar y Leer la información genética = transportar y

transferir aminoácidos (ARNt)transferir aminoácidos (ARNt)• Unir aminoácidos = formar enlaces peptídicos Unir aminoácidos = formar enlaces peptídicos

(ARNr)(ARNr)• Catalizar otras reacciones químicasCatalizar otras reacciones químicas• Regular la expresión genéticaRegular la expresión genética

¿Qué es el Ácido Desoxirribonucleico (ADN)?¿Qué es el Ácido Desoxirribonucleico (ADN)?


Es un heteropolímero lineal de 2 cadenas de Es un heteropolímero lineal de 2 cadenas de desoxirribonucleótidos de G, A, C y Tdesoxirribonucleótidos de G, A, C y T

Los nucleótidos se unen por enlaces fosfodiéster y las cadenas por enlaces de Los nucleótidos se unen por enlaces fosfodiéster y las cadenas por enlaces de puente de H entre pares de bases Gpuente de H entre pares de bases G≡≡C y A=TC y A=T

ADN, una doble hélice muy largaADN, una doble hélice muy larga


Mide desde centímetros Mide desde centímetros hasta casi un metrohasta casi un metro

ADN, pero muy delgadaADN, pero muy delgada

GG

AA

CC

TT

DD

PP

DD

PP

DD

PP

DD

PP

AA

GG

TT

CC

DD

PP

DD

PP

DD

PP

DD

PP

5'5'

5'5'

3'3'

3'3' Diapo 0052Diapo 0052

Apenas 2 nm de anchoApenas 2 nm de ancho

10 pb = 3.43 nm 10 pb = 3.43 nm

Genoma humanoGenoma humano2(3 200 Mpb) = 2.20 m2(3 200 Mpb) = 2.20 m


Un ejemplo de ADN de 12 pb


Cadena 5’Cadena 5’→→3’3’

Pares de Pares de basesbases

Cadena 3’Cadena 3’5’5’

ADNADN

ccatgatgctgcagcagtcagtcctgcagcagtcagtctaataactctgtacgacgtcgtcagtcagattgagtacgacgtcgtcagtcagattga

Cadena sentidoCadena sentidoCadena antisentidoCadena antisentido

5’5’

5’5’

3’3’

3’3’M en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea Villaseñor

¿Cuáles son las Funciones del ADN?¿Cuáles son las Funciones del ADN?


• Almacenar Información genética Almacenar Información genética a largo a largo plazo (los genomas)plazo (los genomas)

• Contienen secuencias reguladoras que Contienen secuencias reguladoras que controlan la expresión de la informacióncontrolan la expresión de la información

• El programa genético que controla el El programa genético que controla el desarrollo del organismo está escrito como desarrollo del organismo está escrito como secuencias de pares de basesdel ADNsecuencias de pares de basesdel ADN

Código GenéticoCódigo Genético

ADNADN ARNARN ARNmARNm ProteínaProteínaCorte y empalmeCorte y empalme

TraducciónTraducciónRéplicaciónRéplicación


TranscripciónTranscripción

Polisacáridos• Son cadenas simples o ramificadas de Son cadenas simples o ramificadas de

decenas a millones de monosacáridosdecenas a millones de monosacáridos• Los conforman ya 1 o varios monómeros Los conforman ya 1 o varios monómeros

distintos:distintos:– αα y y ββ-D-glucosa, Manosa, galactosa,-D-glucosa, Manosa, galactosa,– N-acetiglucosamina, ác. Siálico,…N-acetiglucosamina, ác. Siálico,…

• Unidos por Enlaces Glucosídicos:Unidos por Enlaces Glucosídicos:


-O--O-carbonoscarbonos11αα óó 11ββ carbonos 3, 4 ó 5carbonos 3, 4 ó 5

Polisacáridos = azúcares complejosPolisacáridos = azúcares complejos

Son biopolímeros lineales o ramificados de monosacáridosSon biopolímeros lineales o ramificados de monosacáridosM en C Rafael Govea VillaseñorM en C Rafael Govea Villaseñor

Funciones de los PolisacáridosFunciones de los Polisacáridos


• Estructural, forman las paredes celulares Estructural, forman las paredes celulares de…de…• Plantas, la celulosaPlantas, la celulosa• Hongos, la quitinaHongos, la quitina

• Energética. Almacenamiento a largo Energética. Almacenamiento a largo plazo, el almidón, el glucógeno…plazo, el almidón, el glucógeno…

• Mensajero. Las células se reconocen por Mensajero. Las células se reconocen por su cubierta de carbohidratos su cubierta de carbohidratos

FINFIN

ADN circular ADN circular bacterianobacteriano

Composición Macromolecular de los Seres Vivos

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