2.2. Biomoléculas orgánicas. Proteínas

Transcripción

5.1
La organización y estructura
de los seres vivos
Esquema
Organización y estructura
de los seres vivos
Niveles de
organización
Constituyentes
químicos
Célula procariota
Célula eucariota
Orgánulos celulares
Tejidos animales
Tejidos vegetales
Órganos animales
Órganos vegetales
Sistemas y aparatos
Los virus
1. Los niveles de organización de la materia viva
Niveles
abióticos
Niveles bióticos
Partículas
subatómicas
Molécula
Átomo
Nivel subatómico y
atómico.
Ej; Carbono C
Nivel molecular
Ej; Glucosa
Macromolécula
Ej; polisacárido
Complejo supramolecular
Ej;cromatina o glucoproteínas
Niveles
abióticos
Niveles bióticos
Célula:. Primer nivel biótico
Estructura
subcelular
Tejido
Órgano
Principios de la teoría celular:
•  La célula es la unidad estructural de los seres vivos. Todos los seres vivos
están formados por una o más de una célula.
•  La célula es la unidad funcional de los seres vivos. Es la mínima unidad de
materia que puede llevar a cabo las funciones básicas de un ser vivo.
•  Toda célula proviene de otra preexistente.
Niveles
abióticos
Niveles bióticos
Sistema
Aparato
Sistema
Individuo
Niveles
abióticos
Niveles bióticos
Ecosfera
Población
Comunidad
Ecosfera
Ecosistema
1.1 Especialización celular
Colonias: Células no especializadas ni
diferenciadas. Pueden realizar en
caulquier momento todas las funciones.
Se coordinan de forma reversible.
Tejidos: Células especializadas y
totalmente diferenciadas según tejido
concreto.
La diferenciación celular se produce en
distintas fases del proceso embrionario
según la especie.
Los virus
Ácido nucleico
No se consideran seres
vivos.
Carecen de metabolismo
propio. La función de
reproducción dependen
de la célula
hospedadora. No se
relacionan.
Cubierta
proteica
(cápsida)
2. Los constituyentes químicos de los seres vivos
La Base de la Vida: el Carbono
A pesar de no ser el elemento mayoritario en la corteza terrestre, el
carbono es la base constituyente de todas las biomoléculas por su
capacidad de:
-  formar enlaces estables de mucha energía (covalentes)
-  formar enlaces simples, dobles o triples que dan lugar a cadenas
-  transformarse mediante reacciones químicas a pesar de constituir
compuestos estables
-  unirse al oxígeno formando compuestos gaseosos.
Los principales elementos químicos que
componen la materia viva o
bioelementos son:
-  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…
Los bioelementos se unen entre sí para formar
las biomoléculas o principios inmediatos. Según
su exclusividad de la materia viva se dividen en
inorgánicas y orgánicas.
2.1 Biomoléculas inorgánicas
Biomoléculas inorgánicas
Agua
Se trata de la biomolécula más abundante en los seres vivos (75
% de media).
Estructura
•  La molécula de agua forma un ángulo de 104,5º.
•  La molécula de agua es neutra.
•  La molécula de agua, aun siendo neutra, forma un dipolo,
que favorece la formación de puentes de hidrógeno entre
moléculas.
Importancia biológica del agua. Funciones
ü  Disolvente polar universal: por su elevada constante dieléctrica. Las moléculas apolares no se
disuelven en el agua.
ü  Lugar donde se realizan reacciones químicas: debido a ser un buen disolvente y debido a su bajo
grado de ionización.
ü  Función estructural: por su elevada cohesión molecular, el agua confiere estructura, volumen y
resistencia.
ü  Función de transporte: por ser un buen disolvente y por su capilaridad (gracias a la elevada
cohesión molecular)
ü  Función amortiguadora: por su elevada cohesión molecular, el agua sirve como lubricante entre
estructuras que friccionan y evita el rozamiento.
ü  Función termorreguladora: al tener un alto calor específico y un alto calor de vaporización el agua
mantiene constante la temperatura, absorbiendo el exceso de calor o cediendo energía si es
necesario.
2.1 Biomoléculas inorgánicas
Biomoléculas inorgánicas
Sales minerales
Las sales minerales aparecen en los seres vivos de tres formas:
•  En forma sólida, cristalizadas.
•  En estado iónico, disueltas en el medio intra y extracelular.
Formando parte de moléculas orgánicas. Es el caso del ión
fosfato formando parte de fosfoproteínas, fosfolípidos y
ácidos nucleicos.
Funciones de las sales minerales
1. Formar estructuras esqueléticas, Ej, CO3Ca de las conchas de moluscos, crustáceos y
foraminíferos; Ca3(PO4)2 y CaCO3 en huesos de vertebrados; SiO2 en los caparazones de
diatomeas y radiolarios
2. Regulación de procesos osmóticos: proceso de difusión a través de una membrana
semipermeable (como las membranas celulares) que separa dos disoluciones de diferente
concentración, en la que sólo pasa el disolvente y no las sustancias disueltas, hasta que ambas
concentraciones se igualen.
3. Regulación del equilibrio ácido–base. La acidez o basicidad de un medio, dependerá de la
proporción entre iones: [H+] = [OH-] → pH neutro = 7; [H+] > [OH-] → pH ácido < 7;[H+] < [OH-]
→ pH básico > 7 (alcalino)
Las células requieren un pH cercano a la neutralidad pero las reacciones metabólicas están
continuamente formando sustancias ácidas y básicas que varían el pH. Para amortiguar dichos
cambios de pH los seres vivos presentan sistemas tampón o amortiguadores de pH en los que
intervienen las sales.
4. Acción específica de los cationes. Los cationes desempeñan funciones específicas y a veces
contrarias o antagónicas entre ellas, es decir, unos cationes estimulan un órgano y otros lo
inhiben. Los cationes más importantes son el Na+, K+ y Ca+2. Cada uno de ellos por separado
ejerce una acción paralizante del corazón, el Na+ y K+ por sí solos lo paralizan en diástole, y el Ca
+2 por sí solo lo hace en sístole; conjuntamente provocan el buen funcionamiento del corazón.
Sistemas tampón o amortiguadores de pH
Efectos osmóticos en célula vegetal y animal
2.2. Biomoléculas orgánicas. Glúcidos
Los glúcidos son biomoléculas orgánicas formadas
básicamente por C, H y O.
Químicamente se definen como polialcoholes, ya que
los átomos de carbono van unidos a radicales hidroxilo
(-OH), y presentan siempre un grupo carbonilo (C
unido por doble enlace a un O) que puede ser
aldehído o cetona. Se llaman también hidratos de
carbono o carbohidratos y azúcares por tener sabor
dulce. Su fórmula es (CH2O)n
Glúcidos
Glucosa
Almidón
Los monosacáridos en estado sólido o cristalino presentan una estructura lineal. Sin
embargo, los monosacáridos con más de 4 átomos de carbono, en disolución, tienden a
ciclarse. Son las formas o fórmulas de Haworth. Esta ciclación se produce por el enlace
carbonilo.
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Se clasifican según su nº de monosacáridos en:
Monosacáridos u osas: Representan los monómeros, a partir de ellos se forman los glúcidos
más complejos. Ej; glucosa, ribosa, gliceraldehído…
Ósidos: Formadas por la unión de monosacáridos. Se unen mediante enlace Oglucosídico.
à Holósidos: formados únicamente por monosacáridos:
- Oligosacáridos: de 2 a 10 monosacáridos. Ej; lactosa, sacarosa, fructosa…
- Polisacáridos: más de 10 monosacáridos. Ej; glucógeno, almidón, quitina, celulosa…
à Heterósidos: con una parte glucídica y otra no glucídica. Es el caso de las glicoproteínas
y los glucolípidos.
!
El enlace O-glucosídico es el que se establece entre dos grupos OH
de dos monosacáridos con desprendimiento de una molécula de
agua, quedando los dos monosacáridos unidos por el oxígeno de
uno de los grupos hidroxilos implicados. Suele ocurrir entre hexosas.
!
Sacarosa
Es el azúcar común o de mesa, que se obtiene de
la caña de azúcar y de la remolacha azucarera.
Formado por una molécula de glucosa y otra de
fructosa unidas por un enlace α (1→ 2).
Se encuentran en todos los seres vivos donde desempeñan las siguientes funciones:
• 
• 
• 
• 
• 
Energética, ya que los azúcares representan una fuente primaria de energía
(410 kcal/100g). El azúcar energético por excelencia es la glucosa.
De reserva energética, ya que los azúcares son incorporados a polisacáridos
de almacenamiento de energía, como el almidón y glucógeno.
Estructural, ya que forman parte de diferentes estructuras.
- la ribosa y desoxirribosa forman parte de los ácidos nucleicos
- la celulosa y pectina forman parte de las paredes celulares de vegetales
- la quitina del exoesqueleto de artrópodos
De reconocimiento celular, debido a la presencia de oligosacáridos en la
superficie de las membranas celulares. Es el caso de las glucoproteínas y
glucolípidos de la membrana celular.
Otras funciones como la de actuar de antibiótico (estreptomicina),
anticoagulante (heparina), hormonal (hormonas gonadotropas)...
2.2. Biomoléculas orgánicas. Lípidos
Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas
por C, H y O, y suelen presentar otros elementos
como N, S o P. Se trata de un grupo de
sustancias muy heterogéneo. Están formados por
largas cadenas hidrocarbonadas, que pueden
estar sustituidas o no por grupos alcohólicos,
amino, fosfato...
Presentan las siguientes propiedades: tacto
untuoso, insolubles en agua, solubles en
d i s o l v e n t e s o r g á n i c o s ( c o m o e l é t e r,
cloroformo...) ya que las cadenas
hidrocarbonadas son hidrófobas (con muchos
enlaces C-C y C-H que son apolares), y de baja
densidad.
Lípidos
Glicerina
Ácidos grasos
SE CLASIFICAN EN DOS GRANDES GRUPOS, según presencia o no de ácidos
grasos (AG) en su molécula:
A. Saponificables: con AG, por lo que pueden realizar la reacción de
saponificación (Son hidrolizables). Diferenciamos dos grupos:
à Simples u hololípidos : sólo con C, H y O
-  Acilglicéridos
- Ceras
à Complejos o heterolípidos: C, H, O y además N, P, S o un glúcido. Son los
lípidos de membrana
-  Fosfoglicéridos (fosfolípidos)
- Esfingolípidos
B. No saponificables: sin AG (No hidrolizables)
- Carotenoides: carotenos y xantofilas
- Esteroides: vitamina D y colesterol
- Eicosanoides: prostaglandinas, tromboxanos y leucotrienos
Los Ácidos Grasos (AG)
Son moléculas formadas por largas cadenas hidrocarbonadas lineales con un grupo
carboxilo terminal. El número de átomos de C es par, desde 4 hasta 30, siendo los más
comunes los AG de 16 y 18 C. Adoptan una estructura en forma de zigzag.
LOS AG PUEDEN SER DE DOS TIPOS:
Saturados: sólo presentan enlaces simples. Ejemplos: ácido palmítico (C16) y
esteárico (C18).
Insaturados: con uno o más dobles enlaces. En el lugar donde aparece el doble
enlace se produce un codo con un cambio de dirección. Ejemplos: ácido oleico
(aceite oliva. C18:1Δ9), ác linoleico (C18:2Δ6,9), ác linolénico y ác araquidónico.
Propiedades de los AG:
•  Son ionizables
A pH fisiológico el grupo carboxilo se encuentra ionizado
CH3 - (CH2)n – COOH
────►
CH3 - (CH2)n – COO- + H+
•  Pueden ser sólidos o líquidos.
El punto de fusión (PF) de los AG aumenta con la longitud de la cadena y
disminuye con el grado de insaturación (los dobles enlaces dificulta la
formación de enlaces Van der Waals y es más fácil llegar a la ruptura
molecular). Por ello, a temperatura ambiente, los AG saturados son sólidos
y los insaturados líquidos.
•  Son anfipáticos
Poseen parte polar y parte apolar. Son
insolubles en agua, por lo que no forman
soluciones verdaderas sino que se agrupan
espontáneamente formando monocapas,
micelas y bicapas.
•  Se esterifican
•  Se saponifican
Reacción de Esterificación. Un éster se produce al reaccionar un ácido
orgánico (R - COOH) y un alcohol (R´ - OH) con la eliminación de una
molécula de agua. El enlace éster es un enlace covalente.
Es el caso de los AG, que se unen a alcoholes por enlace covalente
formando un éster. La reacción se establece al reaccionar el grupo
carboxilo de un AG y el grupo hidroxilo de un alcohol, liberándose una
molécula de agua.
Reacción de Saponificación. Consiste en la formación de sales gracias a
que los AG reaccionan con álcalis o una base (NaOH o KOH), dando lugar
a una sal de AG que se denomina jabón. Es una reacción de hidrólisis e
inversa a la esterificación, formándose el jabón y recuperándose el
alcohol. Todos los lípidos que contengan AG son saponificables.
Se utiliza industrialmente para la obtención de jabones.
A. Lípidos saponificables. SIMPLES
•  Acilglicéridos o glicéridos
Lípidos más abundantes y sencillos de
la naturaleza. Su ESTRUCTURA resulta
de la esterificación de la glicerina
(alcohol) por 1, 2 o 3 AG, hablándose
de monoglicéridos, diglicéridos y
triglicéridos (TG) respectivamente.
Su hidrólisis en los seres vivos es llevada
a cabo por las lipasas, dando lugar a
AG y glicerina.
Su función es:
-  Reserva energética. 1 gramo de grasa proporciona 9 kilocalorías,
más del doble que los glúcidos (4 Kcal/g). Los lípidos se almacenan
en el tejido adiposo en animales, y en los frutos (aceitunas) y
semillas (nueces, almendras, cacahuetes...) en vegetales. Los animales
necesitan de mayores cantidades de energía por lo que utilizan los lípidos (en forma de
triglicéridos) como moléculas de reserva energética
-  Protección frente al frío (aislante térmico) y traumatismo.
A. Lípidos saponificables. SIMPLES
•  Céridos o ceras
Son moléculas sólidas que resultan de la esterificación de un AG de cadena
larga (>10 C) con un alcohol monovalente también de cadena larga (26 a 34
C). Poseen sus dos extremos hidrófobos, por lo que presentan un elevado
grado de insolubilidad.
Su FUNCIÓN en los seres vivos es impermeabilizante y protectora:
Las ceras más conocidas son la cera de las abejas, superficie de hojas y
plumajes y el cerumen del conducto auditivo.
A.  Lípidos saponificables. COMPLEJOS
Forman parte de las membranas celulares, por
lo que se conocen, junto con el
colesterol, como lípidos de membrana. Contienen AG por lo que son saponificables.
•  Fosfoglicéridos o fosfolípidos
SU ESTRUCTURA resulta de la esterificación de la glicerina con 2 AG y el tercer
grupo OH unido al ácido fosfórico (ácido fosfatídico), al cual se une una
cabeza polar que suele tratarse de un aminoalcohol.
Tienen comportamiento anfipático, con una parte apolar o hidrófoba
(glicerina esterificada con 2 AG) y otra polar o hidrófila (fosfato y
aminoalcohol).
SU FUNCIÓN es estructural, ya que forman parte de las membranas celulares.
Todas las membranas celulares están constituidas por una bicapa o doble
capa de fosfolípidos.
A.  Lípidos saponificables. COMPLEJOS
•  Esfingolípidos
Unión de la esfingosina (aminoalcohol de cadena larga)
con un AG de cadena larga por medio de un enlace
amida. La molécula resultante es una ceramida.
Al grupo OH de la ceramida se
le puede unir una cabeza polar;
- Si se une un glúcido da lugar a
u n
g l u c o l í p i d o o
glucoesfingolípido:
- Si se une la fosforilcolina o la
fosforiletanolamina,
procedentes de la colina y la
etanolamina, respectivamente
se obtienen las esfingomielinas.
Su función es estructural, ya que forman parte de las membranas de las
neuronas y de las vainas de mielina. Otras funciones son la especificidad de
grupos sanguíneos y ser receptores de membrana y reconocimiento celular
(glucolípidos).
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!
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B. Lípidos insaponificables.
•  Terpenos o isoprenoides
Resultan de la polimerización del isopreno.
-  mentol y limoneno (responsables de esencias)
-  Vitaminas E (antioxidante), K (antihemorrágica) y A (antixeroftalmica)
-  escualeno y esterano (precursor del colesterol)
-  carotenoides. Son los más importantes y entre ellos encontramos los carotenos y
xantofilas, que son pigmentos fotosintéticos (anaranjado y amarillo). Su importancia
radica en que son precursores de la vitamina A e intervienen en la fotosíntesis.
•  Esteroides
Se originan por ciclación del esterano.
Son sustancias de gran importancia biológica
- Esteroles. Es el caso del estigmasterol en plantas y del colesterol
(componente de las membranas celulares)
- Ácidos biliares. Emulsionar las grasas
- Hormonas esteroideas. Hormonas sexuales: testosterona, y
progesterona (hormona del embarazo); Hormonas de las cápsulas
suprarrenales: aldosterona y cortisol
- Vitamina D. Regula el metabolismo y la absorción intestinal del calcio.
•  Eicosanoides
Derivados de ácidos grasos poliinsaturados de 20 Carbonos, como las prostaglandinas
(hormonas y regulación de la respuesta inflamatoria)
Funciones de los lípidos:
• 
• 
• 
• 
• 
Energética, ya que los AG son una fuente de energía (β – oxidación de las grasas).
De reserva energética, ya que el exceso de AG se almacena en forma de grasa
(tejido adiposo de animales) y de aceites (frutos y semillas).
Estructural, ya que forman parte de diferentes estructuras celulares. Fosfoglicéridos y
colesterol forman parte de las membranas celulares, esfingomielinas forman parte
de la mielina que rodea los axones de las neuronas
Protectora, como las ceras que recubren pelos, plumas, piel, frutos… para evitar la
pérdida de agua, y los acilglicéridos que sirven de protección mecánica
(amortiguadora de golpes).
Aislante térmico. En los animales, el panículo adiposo que hay debajo de la piel
hace de aislante térmico, lo que permite mantener la temperatura del medio
interno.
Otras funciones:
• 
• 
• 
• 
Reguladora, como las hormonas sexuales y hormonas suprarrenales, que controlan o
regulan diferentes procesos del organismo.
De reconocimiento celular, debido a la presencia de lípidos en la superficie de las
membranas celulares.
Vitamínica, llevada a cabo por los terpenos precursores de vitaminas
Transportadora, como es el caso de las lipoproteínas, que transportan lípidos por la
sangre.
Son biomoléculas formadas por C, H, O y N,
y algunas con P, S... Son polímeros no
ramificados cuyos monómeros se
denominan aminoácidos (aa).
Los aa presentan la siguiente estructura:
Proteínas
Aminoácido
Proteína
El radical R es característico de cada aminoácido lo que nos permite
diferenciar los 20 aminoácidos proteicos. Algunos aminoácidos no pueden
ser fabricados por el organismo y se deben incorporar en la dieta
(aminoácidos esenciales)
Los aminoácidos se unen según el código genético en base a la información
genética que porta cada individuo.
Los aminoácidos se unen entre sí mediante el enlace peptídico,
enlace covalente que se establece entre el grupo carboxilo de
un aa y el grupo amino de otro aa, liberándose una molécula
de agua. Se obtiene un dipéptido. Este enlace es reversible (son
hidrolizables)
ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS
Las proteínas no son moléculas lineales sino que se pliegan en el
espacio y adquieren una forma característica, que que les va a
permitir llevar a cabo su función.
A)  Estructura Primaria
Está determinada por la
secuencia de aminoácidos, y
hace referencia al número, tipo
y orden en que están colocados.
Como hay 20 aa, el número de
proteínas diferentes es casi
infinito. El enlace responsable de
esta estructura es el enlace
peptídico. Todas las proteínas
presentan estructura primaria.
B) Estructura Secundaria
Es la disposición que adopta la secuencia de aminoácidos en el
espacio, debido a los plegamientos de la misma.
Hay dos tipos principales: α- hélice y lámina plegada.
àEstructura alfa hélice
Disposición helicoidal de la
cadena polipeptídica a lo largo
de un eje imaginario. Las cadenas
polipeptídicas de forma paralela y
los radicales hacia fuera
(perpendiculares al eje)
Estabilizada por puentes de H
intracatenarios, Ejemplos:
queratinas (piel, uñas, pelo, lana) y
mioglobina del músculo
à  Estructura de lámina plegada o β
Las cadenas polipeptídicas se colocan en lámina plegada o fuelle
en zigzag. Estabilizada por puentes de H intercatenarios (NH y
C=O)
Ejemplos: fibroina de la seda y anticuerpos
C) Estructura Terciaria
Las cadenas polipeptídicas pueden plegarse para adoptar una
forma esférica o globular (proteínas globulares) que se estabiliza
por enlaces de distinto tipo que se dan entre las cadenas laterales
(-R) de los aa.
De la estructura terciaria depende la
función de la proteína, por lo que cualquier
cambio en la disposición de esta estructura
puede provocar la pérdida de la actividad
biológica.
Las proteínas globulares suelen presentar
un interior compacto apolar y un exterior
hidrófilo, por lo que son solubles en agua.
D) Estructura Cuaternaria
La presentan aquellas proteínas
formadas por varias cadenas o
subunidades, llamadas proteínas
oligoméricas. La estructura
estabilizada por los mismos tipos de
enlaces que mantienen la
estructura terciaria, pero en este
caso entre las cadenas laterales
de los aa de las diferentes
cadenas.
Ejemplo: hemoglobina, formada
por 4 cadenas polipeptídicas con
una disposición tetraédrica.
PROPIEDADES DE LAS PROTEÍNAS
Dependen de su estructura:
•  Solubilidad à Las proteínas globulares son solubles en
agua mientras que las proteínas fibrosas son insolubles en
agua (función estructural). Las membranas biológicas
suelen ser impermeables a las proteínas.
•  Especificidad à Las moléculas de glucosa o de un AG
son iguales en todos los seres vivos, sin embargo las
proteínas son específicas de cada especie e incluso hay
diferencias entre individuos de una misma especie. La
especificidad se debe a que la síntesis de las proteínas
está determinada por la dotación genética de cada
individuo (código genético). responsable del rechazo de los
trasplantes de órganos y de las transfusiones sanguíneas.
•  Capacidad amortiguadora del pH à Por su carácter anfótero
•  Desnaturalización à Pérdida total o parcial de las estructuras secundaria,
terciaria y cuaternaria de una proteína debida a la ruptura de los enlaces
que las mantienen. Sólo se conservan los enlaces peptídicos. Entre los
factores que pueden provocar la desnaturalización están las variaciones
extremas de presión,
temperatura, salinidad o pH.
La principal
consecuencia es que las proteínas desnaturalizadas pierden su actividad
biológica. Puede ser irreversible (clara de huevo al hervir) o reversible o
renaturalización (queratina formadora de rizos al suministrar calor)
Funciones de las proteínas
•  Estructural: Proteínas de membrana, colágeno (articulaciones),
queratina (piel y uñas)…
•  Transportadora. Iones y moléculas pequeñas son transportadas por
proteínas específicas como la Hemoglobina (oxígeno) o Transferrina
(hierro).
•  Homeostática. Algunas proteínas colaboran para mantener constante
el medio interno. Como el fibrinógeno y la fibrina, que intervienen en la
coagulación de la sangre, y la seroalbúmina, que ayuda a mantener
constante el pH.
•  Reserva de aa y no de energía. Constituyen un almacén de aa para
ser utilizados como elementos nutritivos. Ejemplos: ovoalbúmina (clara
de huevo) y caseína (leche)
•  Hormonal. Hay hormonas de naturaleza proteica, como la insulina y
hormona del crecimiento.
•  Contráctil y movimiento. Hacen posible el movimiento y la
locomoción como la Actina y miosina (contracción muscular,
movimiento de cilios y flagelos y huso acromático)
•  Defensiva y protección, como los anticuerpos, que reconocen
antígenos de virus y bacterias y los neutralizan, y las toxinas,
sustancias tóxicas en microorganismos, insectos, reptiles…
•  Reconocimiento molecular y celular. Algunas proteínas de
membrana son receptores de hormonas u otras moléculas. Ejs:
la transmisión del impulso nervioso se realiza gracias a proteínas
de membrana de las neuronas que se unen a los
neurotransmisores, la rodopsina es una proteína de la retina del
ojo que capta estímulos luminosos.
•  De control del crecimiento y diferenciación celular, ya que
controlan la fracción de ADN que debe ser expresada en cada
momento.
•  Enzimática: los enzimas son proteínas que catalizan reacciones
químicas que tiene lugar en los seres vivos.
Las proteínas como enzimas (catalizadores)
Las reacciones metabólicas se pueden favorecer de dos formas:
aumentando la temperatura o mediante un catalizador. En los seres vivos,
los enzimas son esos catalizadores especiales o biocatalizadores.
Lo que hacen las enzimas es
rebajar la energía de
activación necesaria para
que el sustrato se transforme
en producto (se unen
temporalmente a las
moléculas que reaccionan,
debilitan los enlaces
químicos)
, por tanto
aceleran las reacciones y
hacen que estas ocurran a
temperaturas relativamente
bajas y compatibles con la
vida
2.2. Biomoléculas orgánicas. Ácidos nucleicos
Los Ácidos Nucleicos (AN) son biomoléculas
formadas por C, H, O, N y P, son polímeros no
ramificados cuyos monómeros, denominados
nucleótidos, son hidrolizables.
Todos los seres vivos presentan dos tipos de AN:
ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido
ribonucleico). Los virus con ADN o ARN.
Ácidos nucleicos
Nucleótido
Cadena
de ADN
La importancia biológica de los AN radica en su función biológica ya que son las
biomoléculas portadores de la información genética;
•  Almacenan la información genética en el ADN de todas las células. Las
características de un organismo son consecuencia de su contenido en
proteínas y el ADN contiene la información para sintetizar o fabricar dichas
proteínas.
•  Transmiten la información genética de generación en generación, ya que el
ADN es capaz de replicarse o duplicarse. Antes de dividirse una célula, se
hace una copia de su ADN para cada célula hija mediante el proceso de la
replicación o duplicación.
EL DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR representa la
relación entre ADN, ARN y proteínas, y se esquematiza de la
siguiente forma:
Estructura de los nucleótidos
Los nucleótidos presentan tres componentes:
•  Una pentosa, que puede ser la ribosa (en el ARN) o la
desoxirribosa (en el ADN).
•  Una base nitrogenada. Las BN son derivados de 2 compuestos
heterocíclicos, la purina y la pirimidina.
- las bases púricas son la adenina (A) y guanina (G)
- bases pirimidínicas son tres: citosina (C), timina (T) y uracilo (U)
A. C y G están tanto en ADN como en ARN; la T sólo en el ADN y el U sólo en el ARN
•  Ácido fosfórico
La unión entre estas partículas se produce mediante 2 enlaces:
à  Enlace N-glucosídico, entre la pentosa y una BN, desprendiéndose una
molécula de agua. Se llama nucleósido.
à  Enlace éster o enlace fosfoéster, entre la pentosa y el ácido fosfórico,
desprendiéndose una molécula de agua. Se origina el nucleótido.
Polinucleótidos
Unión de un gran número de nucleótidos por enlaces covalentes
denominados enlaces fosfodiéster que se establece entre el grupo
fosfato situado en posición 5 de un nucleótido y el grupo OH
situado en el carbono 3 de otro nucleótido, desprendiéndose una
molécula de agua.
En una cadena de nucleótidos
diferenciamos:
un esqueleto formado por grupos
alternantes de pentosa y ácido
fosfórico: un extremo 5´ con un
grupo fosfato libre unido al
carbono 5´ y otro extremo 3´ con
el grupo OH del carbono 3. Las BN
que representan las cadenas
laterales.
Si son desoxirribonucleótidos, la
cadena se llama ADN. Si son
ribonucleótidos, ARN.
!
El ADN es un polinucleótido
compuesto por
desoxirribonucleótidos de A,
G, C y T.
El ARN es un polinucleótido
compuesto por
ribonucleótidos de A, G, C y
U.
Funciones de los nucleótidos
Precursores de AN, ya que los AN están formados por la unión de
nucleótidos.
Actúan como coenzimas (ribozimas), moléculas necesarias para la
actividad de muchas enzimas. Ejemplos:
Mensajeros químicos, como el AMPc (adenosín monofosfato cíclico),
que como respuesta a una señal de membrana (hormonas)
desencadena una respuesta dentro de la célula, por lo que actúa de
mensajero químico intracelular.
Transportadora de energía o función energética: como el ATP, principal
molécula energética; la energía se encuentra en los enlaces que unen
los ácidos fosfóricos,
y al romperse la energía se libera y puede
utilizarse para cualquier proceso que requiera energía.
ADN o ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO
El ADN es un polinucleótido compuesto por desoxiribonucleótidos de A, G, C y T.
A. Localización
En las células procariotas, el ADN se localiza en el citoplasma (nucleoide) y en los
plásmidos (moléculas pequeñas de ADN). En las células eucariotas, se localiza en el
núcleo, mitocondrias y cloroplastos.
B. Estructura del ADN: modelo de Watson y Crick
àESTRUCTURA PRIMARIA
Está determinada por la secuencia de nucleótidos, en la cual diferenciamos:
un esqueleto de unidades fosfato y desoxirribosa y una secuencia de bases, que es lo que
diferencia unas cadenas de ADN de otras. Cada especie posee una secuencia de bases
característica y diferente e incluso hay diferencias entre individuos de la misma especie.
àESTRUCTURA SECUNDARIA (Watson y Crick + Rosalind Franklin)
Es la disposición que adopta la secuencia de nucleótidos en el espacio, debido a los
plegamientos de la misma.
La molécula de ADN formada por 2 largas
cadenas de nucleótidos, enrolladas alrededor de
un eje imaginario central formando una doble
hélice, antiparalelas y complementarias. Las 2
cadenas unidas por puentes de H que se
establecen entre las BN.
Leyes de Chargaff
La complementariedad de la cadena
de ADN conllevó a que Chargaff
enunciara sus leyes de
complementariedad.
Cantidad de A = Cantidad de T
Cantidad de G = Cantidad de C
A + G/C + T = Bases púricas/Bases pirrimidínicas = 1
A = T (2 puente de H)G ≡ C (3 puentes de H)
Este modelo de la estructura del ADN explica las propiedades que hacen que el ADN
sea el material genético:
•  la doble hélice permite la replicación y la transcripción del mensaje genético de
una forma sencilla, por la ruptura de los puentes de hidrógeno para poder
copiarse las cadenas, y fiable, por la complementariedad de bases A-T, G-C.
•  Además, al ser dos hebras, en caso de que se pierda una siempre se puede
copiar de la otra lo que le da gran estabilidad al mensaje genético.
à ESTRUCTURA TERCIARIA
Hace referencia a los plegamientos y empaquetamientos del ADN, y es necesario por dos
razones: para que quepa en la célula y para la regulación de la actividad del ADN (la
actividad depende del grado de empaquetamiento de la molécula).
En las células procariotas (bacterias), el ADN es bicatenario circular no asociado a proteínas y 1000
veces más grande que la célula, por lo que se pliega como una superhélice.
En las células eucariotas, el ADN es bicatenario lineal y se empaqueta asociado a unas proteínas,
histonas, formando la fibra cromosómica, la cual presenta unos engrosamientos llamados
nucleosomas. Se habla de una estructura en collar de perlas.
à ESTRUCTURA CUATERNARIA
Hace referencia a los nuevos plegamientos y
empaquetamientos que sufre la estructura
terciaria o collar de perlas para formar el
cromosoma. Los cromosomas sólo se hacen
visibles cuando la célula se está dividiendo.
Los niveles de empaquetamiento son:
solenoide, bucles, rosetón y cromosoma.
Desnaturalización. Consiste en la
separación de las dos cadenas de ADN
debido a la ruptura de los ptes de H. Los
factores que pueden provocar la
desnaturalización son el calor o
variaciones de pH. La desnaturalización es
reversible y ocurre cuando los factores
han actuado con poca intensidad y
durante poco tiempo. Si la renaturalización se
realiza con el ADN de otro organismo se puede
estudiar el grado de semejanza entre las
secuencias de bases, ya que sólo se producirá
emparejamiento en los tramos en que éstas sean
complementarias.. Este método se emplea en las
investigaciones policiales y estudios filogenéticos.
ARN o ÁCIDO RIBONUCLEICO
El ARN es un polinucleótido compuesto por ribonucleótidos de A,
G, C y U.
A. Localización
En las células procariotas, el ARN se localiza en el citoplasma. En
las células eucariotas, en el núcleo, citoplasma y ribosomas.
B. Estructura
El ARN presenta una estructura formada
por una sola cadena de polinucleótidos
(salvo algunos virus).
Presenta estructura primaria y regiones
con estructura secundaria, regiones
p l e g a d a s d o n d e e x i s t e
complementariedad de bases y puentes
de H (estructura de doble hélice)
Conclusión: el ARN no es una estructura
lineal simple, pero tampoco tiene una
estructura generalizada de doble hélice.
Tipos de ARN y funciones
Hay tres tipos de ARN: mensajero, transferente y ribosómico, y todos
se forman a partir de una porción de una de las cadenas del ADN
que sirve de molde.
A.  ARN mensajero (ARNm)
Se localiza en el núcleo y citoplasma, y tiene una estructura lineal.
Su función es transmitir la información genética del núcleo al
citoplasma, donde tendrá lugar la síntesis de proteínas.
Cada tres nucleótidos se forma un triplete o codón, que se
corresponde específicamente con un aa. De esa forma, en la
traducción se sintetizará una cadena de aa en un orden que vendrá
determinado por el orden de los nucleótidos o codones del ARNm.
B. ARN transferente (ARNt)
Se localiza en el núcleo, citoplasma y ribosomas..
Su función es transportar los aminoácidos hasta los ribosomas, donde se
sintetizarán las proteínas. Para ello, tendrá que reconocer al aa y unirse a él
por el extremo 3’ (se necesitan al menos 20 ARNt ya que son 20 los aa que
forman las proteínas), reconocer a la cadena del ARNm (por el triplete
anticodón) y colocar el aa en el codón correspondiente del ARNm.
C. ARN ribosómico (ARNr)
Representa del 80 al 82%, se localiza en el núcleo y citoplasma, y la
mayoría de la molécula en doble hélice y asociada a proteínas para
formar los ribosomas.
Su función es participar en el proceso de unión de los aminoácidos
para sintetizar las proteínas.

2.2. Biomoléculas orgánicas. Proteínas

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