Biología

Bioquímica. Bioelementos. Biomoléculas. Agua. Sales minerales. Cationes. Glúcidos. Monosacáridos. Disacáridos. Polisacáridos. Lípidos saponificables e insaponificables. Proteínas. Ácidos nucleicos. ADN. ARN

  • Enviado por: Carolina
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Tema 1: Bioquímica Biología 31/10/06

  • Los bioelementos

  • Los bioelementos son los elementos químicos que forman parte de la materia viva. Se pueden encontrar aislados o formando moléculas. En cualquier se vivo se pueden encontrar sobre 70 bioelementos. Hay tres tipos: primarios, secundarios y oligoelementos.

    Los bioelementos primarios aparecen en una proporción del 96 % de la materia viva y son el carbono, hidrogeno, oxigeno, nitrógeno, azufre y fósforo. Sus características son:

    • Capacidad para formar enlaces covalentes muy estables, dando lugar a grandes redes que constituyen el esqueleto estructural de la materia viva.

    • El carbono, oxigeno y nitrógeno pueden compartir mas de un par de electrones formando enlaces dobles o triples.

    • Son los elementos más ligeros que existen, por lo que facilitan la adaptación de los seres vivos al campo gravitatorio terrestre. El átomo de carbono puede formar hasta 4 enlaces covalentes, y, así, originar enlaces estables.

    Los bioelementos secundarios aparecen en la materia viva en una proporción aproximada al 3.5 %. Los principales son el calcio, sodio, potasio, magnesio y cloro. En muchos animales el calcio contribuye a la dureza de los huesos y dientes e interviene en procesos fisiológicos. Los iones de sodio, potasio y cloro también intervienen en procesos fisiológicos (transmisión del impulso nervioso, etc.). En vegetales, el potasio y el cloro regulan la apertura de los estomas.

    Los oligoelementos aparecen en la materia viva en una proporción inferior al 0.1 %. Los principales son el hierro, manganeso, cobre, yodo y flúor. Son indispensables para el buen funcionamiento de los seres vivos.

  • Las biomoléculas

  • Los bioelementos se agrupan formando moléculas denominadas biomoléculas. Estas se clasifican en: orgánicas e inorgánicas. Las inorgánicas son el agua, las sales minerales y los gases CO2 y oxígeno. Las orgánicas están compuestas siempre por carbono y se encuentran únicamente en los seres vivos. Son los glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

  • Biomoléculas Inorgánicas

    • Agua

    Es la biomolécula más abundante en la materia viva. La mayor parte de los seres vivos contienen entre un 60 y un 90 % de agua, dependiendo del tipo de organismo, su edad y del a actividad biológica de sus células. Su incorporación en el organismo se produce por 3 vías: en forma liquida, como constituyente de los alimentos sólidos y como resultado de reacciones metabólicas.

    • La estructura del agua: la molécula de agua esta formada por dos átomos de hidrogeno y uno de oxigeno. El átomo de oxigeno se une a cada uno de hidrogeno mediante un enlace covalente. Los electrones compartidos suelen estar mas cerca del átomo de oxigeno. De esta manera, el átomo de oxigeno se carga negativamente y los átomos de hidrogeno positivamente. Esto es lo que llamamos bipolar. La atracción electrostática entre el átomo de oxigeno de una molécula de agua y un átomo de hidrogeno de otra forma un puente de hidrogeno.

    • Las propiedades del agua:

  • Elevada fuerza de cohesión-adhesión, debido a los puentes de hidrogeno que se forman entre sus moléculas. Estos las mantienen muy unidas, es decir, son cohesivas. Debido a sus cargas positivas y negativas, el agua se adhiere a otras sustancias y superficies cargadas. Esta cualidad se refleja en su capacidad de humedecer. Las fuerzas adhesiva y cohesiva hacen que el agua tienda a ascender por tubos muy estrechos. Este fenómeno se denomina acción capilar.

  • Elevado calor especifico. Lo que significa que para aumentar la temperatura de 1g de agua 1ºC es necesario proporcionales mucho calor. La propiedad que tiene el agua de perder o ganar grandes cantidades de calor ayuda a los animales y plantas a mantener su Tª mas o menos constante, por tanto, esta función termorreguladora es de gran importancia para la vida.

  • Elevado calor de evaporación. Se necesitan 500 cal para que 1g de agua liquida pase a ser vapor de agua. Al evaporarse el agua en una superficie corporal, la molécula evaporada consume una gran cantidad de calor. Por eso en los animales y plantas terrestres, el enfriamiento por evaporación del agua es un mecanismo para desprenderse del exceso de calor y estabilizar, así, la tª.

  • Elevada conductividad térmica. Lo que significa que transporta rápidamente el calor desde y hacia sus alrededores. Esta propiedad ayuda a moderar la tª de la atmósfera.

  • Es una molécula polar. Es un disolvente excelente de sustancias iónicas y de moléculas polares. La polaridad de esta molécula se debe a que presenta zonas con cargas débiles positivas y negativas.

    • Compuestos que se disuelven en agua:

      • Compuestos iónicos (sales minerales): se disuelven gracias a las atracciones electrostáticas que se establecen entre los dipolos del agua y los iones de la sal.

      • Moléculas polares: se disuelven con facilidad estableciendo puentes de hidrogeno entre el agua y los grupos funcionales de la moléculas.

      • Moléculas anfipáticas (con grupos polares y no polares): se dispersan en el agua formando micelas, quedando los grupos polares en contacto con el agua y los no polares hacia el interior de la micela.

    • Es un vehiculo transportador. Permite la circulación de las sustancias por el interior de los seres vivos.

    • Favorece las reacciones químicas, debido a que las sustancias que en ella están disueltas se mueven continuamente y tienen la posibilidad de chocar unas con otras y reaccionar. Muchos compuestos se rompen en moléculas más sencillas al reaccionar con el agua, esto se conoce como hidrólisis.

    • Viscosidad adecuada. El agua al disolver diversas sustancias y de diversas concentraciones produce líquidos con la viscosidad adecuada para actuar como lubricante y amortiguadores de movimientos bruscos, así como para dar flexibilidad o elasticidad a los organismos.

    • Es un medio adecuado para el desarrollo de la vida. Su transparencia facilita la penetración de los rayos solares hasta ciertas profundidades. Es de gran importancia para que los vegetales acuáticos realicen la fotosíntesis.

    • Elevada tensión superficial. Como consecuencia de la elevada fuerza de cohesión-adhesión, los puentes de H2 mantienen juntas las moléculas de agua. Ello permite que el agua forme columnas continuas o que sus superficie oponga una gran resistencia a romperse, convirtiéndose en un liquido incompresible, lubricante y poco viscoso.

      • Sales minerales

      Son moléculas inorgánicas que se encuentran en los seres vivos en disolución o en forma sólida, es decir, insoluble. Las sales minerales insolubles tienen una función principalmente esquelética o de sostén, como es el caso de:

      • Carbonato cálcico: forma el caparazón de gasterópodos y bivaldos.

      • Fosfato cálcico: contribuye al endurecimiento de los huesos.

      • Sílice: impregna y endurece muchas plantas, y forma el caparazón de muchos microorganismos.

      Las sales minerales solubles: sus moléculas se hallan en forma de iones. Las más abundantes son los cationes y aniones:

      - Cationes: Na+, K+, Ca++, Mg++, NH4+

      - Aniones: cloruros ( Cl -), fosfatos ( H2PO4 y HPO4 - -), nitratos ( NO3 -) y

      sulfatos ( SO4 - -).

        • Funciones de las sales minerales

    • Intervienen en el equilibrio osmótico. Cuando dos soluciones de distinta concentración se ponen en contacto por difusión, el soluto pasa de la más concentrada a la más diluida y el disolvente pasa en sentido contrario hasta que ambas concentraciones se igualan (isotónicas). En este caso la membrana que separa las disoluciones es permeable, pero si la membrana es semipermeable únicamente pasara el disolvente de la mas diluida (hipotónica) a la mas concentrada (hipertónica). Este proceso se denomina ósmosis, un proceso de difusión a través de una membrana semipermeable.

    • Como el medio interno celular suele tener diferente concentración que el entorno, la osmosis tiene gran importancia. Si se somete a una célula a una célula muy diluida o hipotónica se produce un fenómeno llamado turgencia. Si esta célula es vegetal, la célula se hincha ligeramente, ya que la pared celular equilibra la presión osmótica, pero si esta célula es animal, puede llegar a estallar, ya que no tiene pared celular. Al introducir en un medio hipertónico el agua tiende a salir, fenómeno conocido como plasmolisis. La célula se arruga y la perdida de agua puede llegar a producir la muerte celular. Así, las soluciones que se administran al organismo para reponer líquidos deben ser isotónicas a las células.

    • Regulación del pH. En los líquidos orgánicos existen siempre unas ciertas cantidades de iones de H+ = hidrogeniones, y OH- = hidrófilos, que proceden de la disolución del agua ( H2O <> H++OH -) y de sustancias acidas y básicas. Los hidrogeniones son ácidos y los hidroxilos básicos; por ello la acidez o basicidad de un medio (pH) dependerá de la proporción entre dichos iones:

      • ( H+) = (OH-) >>> pH neutro = 7

      • ( H+) > (OH-) >>> pH óxido < 7

      • ( H+) < (OH-) >>> pH básico > 7

      Para su funcionamiento, las células requieren un pH cercano a la neutralidad; sin embargo, como resultado de las reacciones metabólicas, continuamente se producen sustancias acidas y básicas que harían variar el pH. Para evitarlo el organismo dispone de mecanismos químicos llamados sistemas amortiguadores o tampón. Estos están constituidos por un acido débil y una sal del mismo acido. El mas importante es el formado por el hidrogeno carbonato de sodio (NaHCO3) y el acido carbónico (H2CO3)

      - Ácido: AH ! A + H+

      A + NaHCO3 ! NaA + H2CO3

      !

      H2O + CO2

      - Básico: BOH ! B + OH

      BOH + H2CO3 ! HHCO3 + H2O

      De esta manera los sistemas tampón se oponen automáticamente a los cambios de pH y así mantienen la neutralidad de los líquidos orgánicos.

      3. Acción especifica de los cationes. Los cationes ejercen diversas acciones que dependerán del tipo de catión y que no puede ser sustituidos por otros, por esto se dice que son específicos. Algunos son antagónicos, es decir, mientras estimulan el funcionamiento de un órgano, otros lo inhiben. Así, en los líquidos orgánicos deben existir determinados cationes y en proporciones adecuadas. Por ejemplo, el Na+ y el K+ intervienen en el impulso nervioso.

    • Biomoléculas Orgánicas

      • Glúcidos

      También llamados hidratos de carbono. Están formados por carbono, oxigeno e hidrogeno, respondiendo a la formula general CH2O. Desempeñan diferentes funciones biológicas, entre ellas que son fuentes de energía y de reserva energética y algunos son componentes estructurales de las células. Se pueden clasificar, según su grado de complejidad en: monosacáridos y polisacáridos.

      • Monosacáridos: son los azucares mas sencillos. Tienen sabor dulce y se disuelven en agua. Sus moléculas están formadas por cadenas de 3 a 7 átomos de carbono. A este grupo pertenecen: los gliceraldehidos y dehidroxiacetona (3 atomos de C); eritrosa (4 at. C); ribosa y desoxirribosa (5 at. C), ribulosa (5 at. C); glucosa, galactosa y fructosa (6 at. C); y sedoheptuosa (7 at. C)

        • Funciones de algunos monosacáridos

    • Gliceraldehido y dihidroxiacetona: son intermediarios metabólicos que se localizan en el citoplasma.

    • Eritrosa: se encuentra en células vegetales y su función es actuar como intermediario en el ciclo de fijación del CO2.

    • Ribosa y desoxirribosa: son componentes de los nucleótidos y de los ácidos nucleicos y capaces de transferir energía.

    • Ribulosa: interviene en el ciclo de fijación del CO2 que realizan las plantas para sintetizar glucosa en la fotosíntesis.

    • Glucosa, galactosa y fructosa: son los combustibles metabólicos abundantes en las células. La glucosa puede encontrarse libre o formar parte de disacáridos o polisacáridos, siendo el monosacárido mas abundante. Las células utilizan la glucosa para obtener energía. La fructosa se encuentra en la mayoría de los frutos y , acompañado a la glucosa forman la sacarosa. La galactosa forma parte, junto con la glucosa, del azúcar de la leche.

    • Sedoheptuosa: es un intermediario en la fijación de Co2 en las plantas.

      • Disacáridos: son sustancias blancas solubles en agua y sabor dulce. Químicamente resultan de la unión de dos monosacáridos con liberación de una molécula de agua.

      Ejemplo: C6H12O6 + C6H12O6 = C11H22O11 + H2O

      ! !

      Monosacárido Disacárido

      Los disacáridos más importantes son:

      • Maltosa: formada por la unión de dos glucosas. Su importancia reside en ser el principal producto de la hidrólisis de almidón y glucógeno, por la enzima amilasa.

      • Celobiosa: constituida por dos moléculas de glucosa. No se encuentra libre en la naturaleza y se obtiene por la hidrólisis de la celulosa mediante la enzima celulasa.

      • Lactosa: esta formada por la unión de una molécula de galactosa y otra de glucosa. Es el mas importante de los azucares de origen animal, encontrándose en la leche de los mamíferos.

      • Sacarosa: formada por la unión de la glucosa y la fructosa. Es un producto de la fotosíntesis que esta presente en la savia elaborada de las plantas. Es el componente del azúcar común por su sabor dulce.

      • Polisacáridos: son sustancias de elevado peso molecular, insípidas y poco solubles en agua. Se forman por la unión de n moléculas de monosacáridos con la separación de n-1 moléculas de agua. Según sus funciones biológicas se clasifican en dos tipos: polisacáridos de reserva y polisacáridos estructurales.

        • Polisacáridos DE RESERVA

      Se localizan generalmente en forma de gránulos en el citoplasma celular. Los más importantes son: el almidón, el glucógeno y los dextranos.

      • Almidón: es el polisacárido de reserva propio de los vegetales. Se acumula en forma de granulo dentro de la célula vegetal, en el interior de los cloroplastos. Al almidón se encuentran unidas miles de moléculas de glucosa, así, al no estar disuelta en el citoplasma, no influye en la presión osmótica interna y constituye una gran reserva energética. Los depósitos de almidón se encuentran en las semillas, raíces y tubérculos, A partir de ellos , las plantas pueden obtener energía sin necesidad de la luz.

      • Glucógeno: es el polisacárido de reserva propio de los animales. Se encuentra abundantemente en el hígado y en los músculos.

      • Dextranos: son los polisacáridos de reserva de las bacterias y levaduras.

        • Polisacáridos ESTRUCTURALES

      Son especialmente importantes en los vegetales. Los más abundantes son la celulosa y la quitina.

      • Celulosa: constituye el principal componente de las paredes celulares de las células vegetales. Tiene importancia industrial porque a partir de ella se fabrica el papel y se obtienen fibras vegetales que tienen múltiples aplicaciones. La mayor parte de los animales no pueden utilizar la celulosa como nutriente porque carecen de la enzima celulasa. Los herbívoros y algunos insectos si poseen microorganismos capaces de producir celulasa.

      • Quitina: es el principal componente estructural del esqueleto de insectos, y forma parte de la pared celular de los hongos.

        • Funciones generales de los Glúcidos

    • Función energética: el glúcido más importante es la glucosa, ya que es el monosacárido más abundante en el medio interno. El almidón y el glucógeno son formas de almacenar glucosa. El almidón, por ejemplo, permite acumular miles de glucosa sin que ello implique un incremento en la concentración del medio interno celular.

    • Función estructural: debido a un tipo de enlace que hay entre sus moléculas se impide la degradación de estas y hace que algunos organismos puedan permanecer cientos de años. Podemos citar la celulosa (vegetales), la quitina (artrópodos), la ribosa y desoxirribosa (ácidos nucleicos).

        • Los Glúcidos en la Dieta

      En una dieta equilibrada, los alimentos glucídicos deben aportar entre un 50 y un 60 % del total de Kcal. necesarias. Incluye monosacáridos libres, como la glucosa libre y la fructosa; disacáridos, como la lactosa de la leche y la sacarosa; y polisacáridos. Como el almidón de las patatas, un poco de glucógeno presente en la carne y gran cantidad de celulosa. Salvo los monosacáridos, que se absorben directamente, el resto de los glúcidos necesitan ser digeridos para su absorción como moléculas simples. El proceso de digestión se realiza en la boca y en el intestino delgado, pero no en el estomago, ya que se requiere un pH neutro. La celulosa no es digerible, pero es necesaria en la dieta como aporte de fibra alimentaria.

      • Lípidos

      Constituyen un grupo muy heterogéneo, tanto en lo que se refiere a su composición química, como la función que desempeñan; no obstante, todos los lípidos comparten unas propiedades físicas que permiten agruparlos:

      • No son solubles en agua ni en otros disolventes polares, pero si lo son en disolventes orgánicos.

      • Presentan un aspecto graso, es decir, poseen un brillo característico y son untosos al tacto.

      Los lípidos contienen átomos de carbono, hidrogeno y oxigeno y algunos también fósforo y nitrógeno. Estas moléculas realizan funciones muy variadas:

      • Algunos lípidos son energéticos

      • Otros son estructurales y son fundamentales en las membranas celulares.

      • Forman cubiertas externas en los vegetales.

      • Existen lípidos que aun en pequeñas cantidades poseen una gran actividad biológica, como algunas hormonas y vitaminas.

      La clasificación mas aceptada de este grupo es: lípidos saponificables; formados por ácidos grasos y pueden ser hidrolizados, hay distintos tipos (triacilgliceridos, ceras, fosfogliceridos, esfingolípidos). Lípidos insaponificables, que no contienen ácidos grasos y no pueden ser hidrolizados, existen varios tipos (esteroides, isoprenoides).

      Algunas características de los ácidos grasos:

      • Sus moléculas tienen una larga cadena hidrocarbonada con un radical acido.

      • Generalmente el nº de átomos de carbono es par.

      • Se obtienen por hidrólisis de los lípidos y no suelen hallarse en estado libre.

      • Unos son saturados, con enlaces simples en la cadena carbonada, y otros son insaturados con enlaces dobles. Se diferencian en la longitud de la cadena y en el nº y posición de los dobles enlaces.

      • Algunos son esenciales para el organismo y no son capaces de sintetizarlo a partir de otras sustancias y tienen que ser ingeridos en la dieta.

      • Son compuestos con un marcado carácter anfipático (bipolares), con un grupo carboxilo polar y la cadena carbonada apolar. La parte pequeña polar es hidrófila y el resto es hidrófoba.

      Esta característica es la causa de que los ácidos grasos y los lípidos formados por ellos, formen micelas en el agua, monocapas y bicapas, evitando el agua por la pare apolar.

      El gran tamaño de la zona hidrófoba es el responsable de que los ácidos grasos sean insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos.

        • Lípidos SAPONIFICABLES

    • Triacilgliceridos: se denominan también triacilgliceroles, grasas o grasas neutras. Están formados por la unión de tres ácidos grasos a un alcohol, que es el glicerol. Se pueden hidrolizar químicamente o enzimaticamente. Esta última se realiza en el tracto digestivo de los animales, que para digerir las grasas se ayudan de la bilis producida por el hígado y mas tarde, las enzimas lipasas del jugo pancreático e intestinal romperán la molécula en el glicerol y los 3 ácidos grasos, que son absorbidos por las microvellosidades del intestino delgado, que las incorporan al sistema linfático y de ahí al sanguíneo. Desempeñan dos importantes funciones:

    • - Constituyen la principal reserva energética de los animales. Esto se debe a que las grasas poseen un valor energético superior al de los glúcidos y proteínas.

      - Proporcionan aislamiento térmico y físico. La grasa depositada alrededor de órganos delicados de los animales actúa como una protección contra traumatismos.

    • Ceras: están formadas por un acido graso de cadena larga y un alcohol también de cadena larga. Son sólidos y totalmente insolubles en agua, ya que son hidrófobos en sus dos extremos. Tienen dos funciones: protectora e impermeabilizante.

    • Fosfoglicéridos: son los principales componentes lipiditos de las membranas biológicas. También se denominan fosfolípidos. Son moléculas antipáticas, teniendo una cabeza hidrófila polar y una cola hidrófoba apolar. En agua se forman espontáneamente bicapas.

    • Esfingolípidos: son constituyentes de la membrana de las células animales y vegetales y abundan en el tejido nervioso. Son semejantes a los fosfoglicéridos, tanto funcional como estructuralmente.

        • Lípidos INSAPONIFICABLES

      CH2

    • Isoprenoides: son polímeros de isopreno. 

    • CH2 = C - CH = CH2 La presencia de los dobles enlaces alternos es responsable del color de estas moléculas que abundan en algunos vegetales. Entre ellos podemos destacar:

      • Algunas esencias vegetales (mentol).

      • Los carotenoides, que son pigmentos fotosintéticos. Se dividen en carotenos (rojo) y xantofilas (naranja). Los carotenoides son precursores de la vitamina A.

      • El fitol, que es un alcohol que forma parte de la clorofila.

      • El caucho, que se obtiene del árbol Hevea Brasiliensis.

      • Algunas vitaminas, como la vitamina A, K y E.

      Vitamina A: se encuentra en vegetales que tengas carotenoides, que son las provitaminas que originaran dos moléculas de vitamina A en el intestino. Actúa protegiendo los tejidos epiteliales y en las reacciones que se producen en el ojo al percibir los estímulos luminosos. Su carencia origina xeroftalmia, que es el engrosamiento y opacidad de la cornea; y el debilitamiento de las mucosas, que dejan de ser una barrera para los microbios.

      Vitamina K: tiene como función la síntesis de la protombina, que es una molécula precursora de la trombina, que es una enzima necesaria para permitir la coagulación de la sangre. Se carencia favorece la aparición de hemorragias, pero es rara y es debida a su falta de absorción en el intestino.

      Vitamina E: se encuentra en hojas verdes, semillas, aceites y huevos. También se llama tocoferol. Evita la autooxidación de lípidos.

    • Esteroides: podemos destacar de este grupo el colesterol, que se encuentra en la membrana plasmática de las células animales y unidos a proteínas en el plasma sanguíneo. El colesterol es precursor de los ácidos biliares, la vitamina D, que regula el metabolismo del calcio y del fósforo en vertebrados.

        • Funciones generales de los Lípidos

    • Función de reserva energética: constituyen un importante material energético de uso biológico, que al no almacenarse con agua, resulta relativamente ligero.

    • Función estructural: el carácter antipático de algunos lípidos les permite organizarse en bicapas en medios acuosos y formar parte fundamental de los sistemas de membranas biológicas.

    • Función protectora: las grasas actúan como aislante al acumularse bajo la piel de las aves y mamíferos.

    • Función transportadora: hay partículas que transportan lípidos como el colesterol y los triglicéridos.

    • Función reguladora: las hormonas y las vitaminas A, D, E y K facilitan las reacciones químicas que se producen en los seres vivos.

      • Proteínas

        • Características generales

      Se componen de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Su importancia no radica exclusivamente en su abundancia, sino en sus variadas funciones biológicas, ya sea como moléculas estructurales o como participe en muchos procesos. Destaca su acción como catalizadores en reacciones químicas, esto lo llevan a cabo las enzimas. No se suelen emplear para producir energía, salvo falta de otras moléculas energéticas. Una característica fundamental es su especificidad, e decir, que cada organismo posee algunas proteínas exclusivas que marcan su identidad biológica. Las proteínas son polímeros denominados polipéptidos, constituidos por la unión de unas moléculas llamadas aminoácidos.

      Aminoácidos: se obtienen de la hidrólisis de las proteínas, y su unión origina cadenas polipeptídicas: H

      

      COOH - C - 2 NH

      

      R

      Como su nombre indica, los aminoácidos son moléculas que poseen, al menos, un grupo amino (NH2) y un grupo carboxilo o acido (COOH). Existen 20 aminoácidos distintos que se diferencian por el llamado grupo “R” o “cadena lateral”. Ocho de los 20 aminoácidos se consideran esenciales para el ser humano, ya que no se pueden sintetizar y que hay que obtenerlos a través de los alimentos. Estos son:

      • Triptofano (Trp) - Metionina (Met)

      • Leucina (Leu) - Fenilalanina (Phe)

      • Isoleucina (Ile) - Treonina (Thr)

      • Valina (Val) - Lisina (Lys)

      La unión de dos aminoácidos origina un dipéptido, 3 aminoácidos dan un tripéptido, y la unión de muchos aminoácidos origina un polipéptido. Se unen unos aminoácidos a otros por medio de un enlace peptídico, que une un grupo amino de una aminoácido con un grupo carboxilos de otro aminoácido, liberándose una molécula de agua.

      + H

       

      NH2 - C - COOH NH2 - C - COOH

       

      R R

      H2O

        • Estructura de las Proteínas

      La estructura de una proteína esta determinada por los aminoácidos que la forman, la secuencia de los mismos y su disposición espacial. Se distinguen la estructura primaria y la de orden superior.

      • Estructura primaria: corresponde a la secuencia de aminoácidos y por tanto se trata de que aminoácido componen la proteína y el orden en el que se encuentran. Esta estructura se mantiene por la rigidez del enlace peptídico. La secuencia de aminoácidos esta determinada por el ADN, en el que se encuentran codificadas todas las proteínas que posee una célula. Una proteína esta configurada como cadenas de distintas formas, que son las mas adecuadas a la función que deben realizar, dando lugar a la estructura de orden superior.

      • Estructura de orden superior: atendiendo a su configuración se clasifica en dos grandes grupos con características diferentes:

      >> Proteínas fibrosas: poseen la llamada estructura fibrilar. Tiene una forma de cuerda, son insolubles en agua, y su función habitual es conformar determinados tejidos estructurales. Las proteínas fibrosas son el colágeno, componente fundamental del tejido conjuntivo, y la queratina, principal constituyente del pelo, uñas…

      >> Proteínas globulares: cuando las proteínas presentan una forma esférica se dice que son globulares. Estas proteínas son solubles en agua y una gran parte de ellas desempeñan funciones de transporte (hemoglobina), y otras actúan de biocatalizadores (función reguladora), como las enzimas.

        • Funciones de las Proteínas

    • Función enzimática: estas proteínas facilitan las reacciones químicas que tiene lugar en los seres vivos.

    • Función de reserva: como la ovoalbúmina, en el huevo, o la caseína de la leche.

    • Función de transporte: como la hemoglobina, que se encuentra en el interior de los glóbulos rojos y transporta el oxígeno necesario para la respiración celular.

    • Función estructural: forman parte de las membranas celulares, como el colágeno y la elastina, que son proteínas del tejido conjuntivo y forman fibras colágenas y elásticas. La queratina es otra proteína, que constituye el pelo, las uñas…

    • Función lubricante: las mucoproteínas de las secreciones mucosas.

    • Función contráctil: la actina y miosina hacen que los músculos se puedan contraer.

    • Función hormonal: las hormonas son sustancias segregadas por determinadas glándulas y que intervienen en la coordinación de las funcione de diferentes órganos.

    • Función defensiva: los anticuerpos son proteínas y son moléculas específicas que fabrica nuestro organismo ante la presencia de moléculas extrañas llamadas antígenos, y segregadas por microorganismos procedentes del exterior.

    • Proteínas toxicas: determinadas proteínas sintetizadas por microorganismos son toxicas, pudiendo llegar a ser mortales.

        • Propiedades de las Proteínas

    • Especificidad: a diferencia de los glúcidos y lípidos, las proteínas son específicas. Si, por ejemplo, la glucosa es igual en todos los seres vivos, la hemoglobina es diferente en las distintas especies, pero en todas realiza la misma función. La diferencia esta en que tienen una secuencia polipeptídica algo distinta. Cada ser vivo tiene unas características determinadas porque tiene unas proteínas propias. La especificidad de las proteínas es la causa del rechazo en los transplantes de órganos y transfusiones sanguíneas.

    • Desnaturalización: por variaciones de tª o de ph, las proteínas pierden su configuración espacial característica y adopta una forma al azar. En este proceso se altera toda la forma que tenia, por lo que las proteínas desnaturalizadas pierden se actividad biológica, lo que demuestra que la actividad de una proteína depende de su configuración tridimensional; por tanto, la secuencia de aminoácidos determina la estructura de las proteínas y ésta determina la actividad biológica.

      • Ácidos nucleicos

      Todos los organismos poseen unas moléculas que dirigen y controlan la síntesis de proteínas, proporcionando la información que determina su especificidad y sus características biológicas. Estas moléculas son los ácidos nucleicos y contienen las instrucciones necesarias para realizar los procesos vitales y son los responsables de todas las funcione básicas de los seres vivos. Los ácidos nucleicos (ADN, ARN) son macromoléculas formados por la unión de muchos monómeros denominados nucleótidos.

      Nucleótidos: son las unidades que forman los ácidos nucleicos. Cada nucleótido es una molécula relativamente compleja, compuesta por 3 unidades:

      - Pentosa ! Desoxirribosa (ADN)

      ! Ribosa (ARN)

      - Uno o varios grupos fosfatos

      - Bases nitrogenadas ! Púrica : Adenina (A)

      Guanina (G) ADN, ARN

      ! Pirimidínica: Timina (T) - ADN

      Citosina (C) - ADN, ARN

      Uracilo (U) - ARN

      Tanto la base nitrogenada, como los grupos fosfatos están unidos a la pentosa. Los nucleótidos son moléculas hidrolizables. Los polímetros de los nucleótidos son los ácidos nucleicos, que permiten conservar, reproducir y expresar la información genética, pero también en las células se encuentran nucleótidos libre, que ayudan a conservar y desarrollar la vida. Entre ellos destacan los que actúan como coenzimas (A, NAD). Y otras moléculas que almacenan energía (ATP, ADP, AMP). Los dos tipos de ácidos nucleicos, ADN y ARN se diferencian en:

    • Sus componentes.

    • El nº de cadenas de nucleótidos que lo forman.

    • La estructura de las cadenas.

    • El sitio que ocupan en la célula.

    • Las funciones que desempeñan en la célula.

        • ADN

      Es un acido que se encuentra sobre todo en el núcleo de las células eucariotas, aunque también puede encontrarse en las mitocondrias y cloroplastos. El ADN presenta dos tipos de estructura: primaria y secundaria.

      >> Estructura primaria: viene dada por la secuencia de nucleótidos de una cadena de polinucleótidos. Esta formada, por tanto, por un esqueleto de unidades de fosfatos y de desoxirribosa, y una secuencia de bases nitrogenadas.

      >> Estructura secundaria: es la conformación espacial de las cadenas de polinucleótidos, como consecuencia del plegamiento de las mismas. Según el modelo de Watson y Crick, cada molécula de ADN esta compuesta por dos largas cadenas de polinucleótidos, complementarias y enrolladas alrededor de un eje imaginario central, formando una doble hélice. Ambas cadenas se mantienen unidas mediante los enlaces que se establecen entre las bases nitrogenadas de una y otra cadena. Estos son los llamados puentes de hidrogeno. Para mantener esta estructura únicamente son posibles determinadas parejas de bases: adenina - timina y guanina - citosina. Entre adenina y timina se forman dos enlaces y entre guanina y citosina tres, por tanto, una vez establecida la secuencia de bases de una cadena, la otra cadena debe ser complementaria.

      • Funciones del ADN

      El ADN es el almacén de la información genética y la molécula encargada de transmitir a la descendencia las instrucciones necesarias para construir todas las proteínas. Para esto, el ADN tiene unas propiedades:

    • Propiedad replicativa: el ADN es el portador del mensaje genético que ha de pasar invariable de una generación celular a otra. Por eso, ha de duplicarse transmitiendo el mismo mensaje genético a sus dos células hijas. A este proceso se le llama replicación o duplicación, basado en la complementariedad de las cadenas de ADN.

    • Propiedad informativa: el mensaje genético contenido en el ADN es la especificación de las proteínas que ha de sintetizar la célula. Desde el mensaje del ADN hasta las moléculas de proteínas se pasa por dos procesos:

    • - Transcripción: consiste en que el mensaje de un fragmento de ADN es copiado en una molécula de ARN.

      - Traducción: consiste en la síntesis de la proteína significada por el mensaje del ADN, siguiéndose las instrucciones del ARN.

        • ARN

      Los ácidos ribonucléicos están formados por ribonucleótidos. Sus bases nitrogenadas son: adenina, guanina, citosina y uracilo. Está constituido por una sola cadena de polinucleótidos, excepto en algunos virus que es bicatenario. También presenta una estructura primaria, que es la secuencia de nucleótidos de la cadena. No presenta una estructura lineal simple, ya que con frecuencia presentan regiones plegadas, donde se enfrentan bases complementarias, estableciéndose enlaces entre: adenina - uracilo y guanina - citosina; y dando lugar a estructuras secundarias. En estas zonas tiene estructuras bicatenarias y a veces se retuerce, pero esto no es una estructura generalizada en doble hélice. Son los ácidos nucleicos más abundantes de la célula, encontrándose en el núcleo, citoplasma, cloroplastos, mitocondrias y formando parte de los ribosomas de las células eucariotas. En las procariotas forma parte de los ribosomas y también se encuentra en el citoplasma. Existen varios tipos de ácidos ribonucléicos, realizando cada uno de ellos funciones distintas y definidas:

    • ARN mensajero: es una copia complementaria de un fragmento de ADN. Una vez formado sale al citoplasma. Cada tres nucleótidos lleva la información para un aminoácido de la proteína que va a codificar. Esas tres bases se denominan codón.

    • ARN ribosómico: es el más abundante y su función esta vinculada a la estructura del ribosoma y al mecanismo de la síntesis de proteínas.

    • ARN transferente: se encuentra presente en el citoplasma y es el portador hasta los ribosomas de los aminoácidos específicos que van a constituir las proteínas. En su estructura existe un anticodón que es una secuencia de 3 nucleótidos que determina el aminoácido que se unirá a la molécula, lleva un triplete de bases nitrogenadas diferentes para cada ARNt en función del aminoácido que va a transportar.