Transcript Estructura de las Proteínas

MOLÉCULAS
En química, una molécula es una partícula formada por un conjunto de átomos ligados por enlaces
covalentes o metálicos (en el caso del enlace iónico no se consideran moléculas, sino redes
cristalinas), de forma que permanecen unidos el tiempo suficiente como para completar un número
considerable de vibraciones moleculares. Hay moléculas de un mismo elemento, como O2, O3, N2,
P4..., pero la mayoría de ellas son uniones entre diferentes elementos: la molécula.
Se habla de “moléculas monoatómicas”, pese a lo contradictorio
de la expresión, al referirse a los gases nobles y a otros
elementos en los casos en que se hallan en forma de átomos
discretos.
Las moléculas diatómicas están formadas por dos átomos del
mismo elemento o diferente elemento.
Las moléculas poliatómicas están formadas por muchos átomos
de diferente elemento
Las moléculas pueden ser neutras o tener carga eléctrica; si la tienen pueden denominarse Ion-molécula o Ion
poliatómico.
Una sustancia química formada por moléculas neutras contendrá un único tipo de tales moléculas, pero si contiene
iones-molécula necesariamente ha de contener también iones monoatómicos o poliatómicos de carga contraria.
Links
http://ithacasciencezone.com/chemzone/lessons/03bonding/mleebonding/covalent_bonds.htm
http://ithacasciencezone.com/chemzone/lessons/03bonding/mleebonding/ionic_bonds.htm
BASES MOLECULARES DE LA MATERIA VIVA
Unicelulares
Hongos
Plantas
Animales
Humanos
Ácidos
Nucleicos
Agua
Dióxido de
carbono
Lípidos
Carbohidratos
Cloruro
Proteínas
Todos los organismos necesitan para vivir: Agua, Gases, Sales minerales, proteínas, carbohidratos,
lípidos y ácidos nucleicos
BIOELEMENTOS DE LA MATERIA VIVA
El análisis químico de la materia viva revela que los seres vivos están formados por una serie de elementos y
compuestos químicos.
Los elementos químicos que forman parte de la materia viva se denominan bioelementos o elementos biogénicos,
que, en los seres vivos, forman biomoléculas, que podemos clasificar en:
• Inorgánicas
 Agua
 Sales minerales
 Algunos gases: O2, CO2, N2, ...
• Orgánicas
 Glúcidos
 Lípidos
 Proteínas
 Ácidos Nucleicos
En cualquier ser vivo se pueden encontrar alrededor de setenta elementos químicos, pero no todos son indispensables
ni comunes a todos ellos.
Links:
http://www.acienciasgalilei.com/qui/tablaperiodica0-densidad.htm
Propiedades de los bioelementos
Propiedades por las que el C, H, O, N, P y S componen los bioelementos que se encuentran en mayor proporción, en la
materia viva:
•Tienen capas electrónicas externas incompletas y pueden formar enlaces covalentes y dar lugar a las
biomoléculas que constituirán las estructuras biológicas y llevarán a cabo las funciones vitales.
•Poseen un nº atómico bajo, por lo que los electrones compartidos en la formación de los enlaces se hallan
próximos al núcleo y las moléculas originadas son estables.
•Como el O y el N son electronegativos, algunas biomoléculas son polares (hidrófilos) y por ello solubles en
agua.
Links
•Pueden incorporarse a los seres vivos desde el medio externo (CO2 , H2O, nitratos).
http://av.bmbq.uma.es/av_biomo/Mat1.html
Clasificación de los bioelementos
Atendiendo a su abundancia se pueden clasificar en:
a) Bioelementos primarios, que aparecen en una proporción media del 96% en la materia viva, y son
carbono (C), oxigeno (O), hidrógeno (H), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S). Estos elementos
reúnen una serie de propiedades que los hacen adecuados para la vida:
Forman entre ellos enlaces covalentes muy estables, compartiendo pares de electrones. El
carbono, oxígeno y nitrógeno pueden formar enlaces dobles o triples. Siendo el más importante
el C, ya que forma cadenas carbonadas.
Facilitan la adaptación de los seres vivos al campo gravitatorio terrestre, ya que son los
elementos más ligeros de la naturaleza.
b) Bioelementos secundarios, aparecen en una proporción próxima al 3,3%. Son: calcio (Ca), sodio
(Na), potasio (K), magnesio (Mg) y cloro (Cl), desempeñando funciones de vital importancia en
fisiología celular.
c) Oligoelementos, micro constituyentes, o elementos vestigiales, que aparecen en la materia viva en
proporción inferior al 0,1% siendo también esenciales para la vida: hierro (Fe), manganeso (Mn), cobre
(Cu), zinc (Zn), yodo (I), y cobalto (Co) aparecen en la mayoria de los organismos. Boro (B), silicio (Si),
flúor (F), vanadio (V), selenio (Se), molibdeno (Mo) y estaño (Sn) sólo están presentes en grupos
concretos. Aún participando en cantidades infinitesimales, no por ello son menos importantes, pues
su carencia puede acarrear graves trastornos para los organismos.
Ejemplo. Co; Cianocobalamina, vitamina b12, imprescindible para fabricar hemoglobina
Agua
Estructura de la molécula de AGUA
El agua es la molécula más abundante en los seres vivos, y representa entre el 70 y 90% del peso de la mayor parte de
los organismos. El contenido varia de una especie a otra; también es función de la edad del individuo (su % disminuye
al aumentar la edad) y el tipo de tejido.
Contenido en Agua del Cuerpo Humano
Este contenido se mantiene constante por el equilibrio entre ingresos y
pérdidas.
Los ingresos diarios en un hombre con dieta mixta, actividad física
moderada y que habite en clima templado son de 2,6 litros (1,31 de la bebida
= 1 litro de alimentos + 0,3 de agua metabólica)
Las pérdidas son otros 2,6 litros, de los cuales: 1,41 de la orina, 1 por la
evaporación por piel y pulmón y 0,21 de pérdida fecal.
El papel primordial del agua en el metabolismo de los seres vivos se debe sus propiedades físicas y químicas, derivadas
de la estructura molecular.
A temperatura ambiente es líquida, al contrario de lo que cabría esperar, ya que otras moléculas
de parecido peso molecular (SO2, CO2, SO2, H2S, etc) son gases. Este comportamiento se debe a
que los dos electrones de los dos hidrógenos están desplazados hacia el átomo de oxigeno, por lo
que en la molécula aparece un polo negativo, donde está el oxígeno, debido a la mayor densidad
electrónica, y dos polos positivos, donde están los dos hidrógenos, debido a la menor densidad
electrónica. La molécula de agua son dipolos.
Links
http://es.wikipedia.org/wiki/Agua
Estructura de la molécula de AGUA
Los enlaces por puentes de hidrógeno son, aproximadamente, 1/20 más débiles que los enlaces covalentes, el hecho
de que alrededor de cada molécula de agua se dispongan otras moléculas unidas por puentes de hidrógeno, permite
que se forme en el seno del agua una estructura ordenada de tipo reticular, responsable en gran parte del
comportamiento anómalo y de sus propiedades físicas y químicas.
El agua se presenta en las tres fases: Sólida, Líquida y Vapor como podemos observar en la siguiente figura
La Estructura del Agua y la Vida en la Tierra
La estructura reticular del agua, se debe a las interacciones entre sus
moléculas que se establecen por puentes de hidrógeno. Esto permite, entre
otras cosas, que el agua se mantenga en estado líquido entre 0º y 100ºC. Sin
este comportamiento extraño, posiblemente no existiría vida en la Tierra.
Esta recibe el nombre de planeta azul por su color azulado, vista desde el
espacio, debido al agua liquida de su superficie, así como colores
blanquecinos debido a las nubes
Links
http://www.aula21.net/Nutriweb/agua.htm
Propiedades Físico Químicas del AGUA
a) Acción disolvente
El agua es el líquido que más sustancias disuelve
(disolvente universal), esta propiedad se debe a su
capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras
sustancias, ya que estas se disuelven cuando
interaccionan con las moléculas polares del agua.
La capacidad disolvente es la responsable de dos funciones importantes para los seres vivos: es el medio en que
transcurren las mayorías de las reacciones del metabolismo, el aporte de nutrientes y la eliminación de desechos se
realizan a través de sistemas de transporte acuosos.
Hidrofobia
No puede considerarse este término únicamente como la aversión al agua de las personas o animales.
Las moléculas que no son polares, como los hidrocarburos, no pueden establecer puentes de hidrógeno, por lo que
interrumpen la estructura reticular del agua, que se reorganiza alrededor de cada molécula apolar y forma estructuras
altamente organizadas en forma de jaulas. En el interior de cada jaula, las moléculas apolares repelidas por el agua
incrementan su cohesión al aumentar las fuerzas que las mantienen juntas lo que se denomina interacción
hidrofóbica
Propiedades Físico Químicas del AGUA
b) Fuerza de cohesión entre sus moléculas
Los puentes de hidrógeno mantienen a las moléculas fuertemente unidas, formando una estructura
compacta que la convierte en un liquido casi incompresible.
Compresión del Agua
Lo cierto, es que es mucho más fácil comprimir materia en forma gaseosa que en cualquier otra modalidad. Los
vapores están compuestos de moléculas muy separadas entre sí.
En el caso de los líquidos y sólidos, los átomos y moléculas que los componen están más o menos en contacto. Esto se
debe a la repulsión mutua de los electrones que existen en las regiones exteriores de los átomos, es una resistencia
mucho más fuerte a la compresión que el movimiento molecular en un vapor.
Una cierta cantidad de agua en un cilindro abierto por arriba y ajustamos un pistón en la abertura hasta tocar el agua.
Si empujamos el pistón hacia abajo con todas nuestras fuerzas, veremos que apenas cederá. Por eso se dice a menudo
que el agua es "incomprensible“, no se puede reducirá a un volumen más pequeño.
Por ejemplo si comprimimos 100 litros de agua con una presión de 0.1050 Pascal, su volumen se contraerá a 96 litros.
Si la presión aumenta aún más, el volumen seguirá disminuyendo. Bajo tal compresión los electrones son empujados,
por así decir, cada vez más cerca del núcleo, hasta que ya no se pueden mantener en órbita alrededor del núcleo y son
desplazados, La materia se reduce entonces a núcleos atómicos desnudos y electrones volando de acá para allá en
movimientos alocados (materia degenerada). Fenómeno que si se podría observar en el centro del Sol.
Propiedades Físico Químicas del AGUA
c) Elevada fuerza de adhesión
De nuevo los puentes de hidrógeno del agua son los responsables, al establecerse
entre estos y otras moléculas polares, y es responsable, junto con la cohesión de la
capilaridad, al cual se debe, en parte, la ascensión de la sabia bruta desde las raíces
hasta las hojas.
d) Gran calor específico
El agua absorbe grandes cantidades de calor que utiliza en romper los puentes de hidrógeno. Su temperatura
desciende más lentamente que la de otros líquidos a medida que va liberando energía al enfriarse. Esta propiedad
permite al citoplasma acuoso servir de protección para las moléculas orgánicas en los cambios bruscos de
temperatura.
El Agua y el Clima Costero
A causa del elevado calor específico del agua, los mares y océanos
moderan los climas costeros. El contenido hídrico de los suelos
influye en el intervalo de temperaturas (máxima y mínima) que
alcanzan, lo cual afecta al riesgo de heladas y a lo temprano o tardío
de los cultivos vegetales.
Propiedades Físico Químicas del AGUA
e) Elevado calor de vaporización
A 20ºC se necesitan 540 calorías para evaporar un gramo de agua, lo que da idea de la energía necesaria para romper
los puentes de hidrógeno establecidos entre las moléculas del agua líquida y, posteriormente, para dotar a estas
moléculas de la energía cinética suficiente para abandonar la fase líquida y pasar a la fase de vapor.
Las sombras
Cuando se evapora el agua o cualquier otro líquido, disminuye la temperatura, lo que constituye un método eficaz en
los vertebrados para disipar calor por sudoración; también las plantas utilizan este sistema de refrigeración, sobre
todo algunas como el tomillo, el romero, etc. Estas plantas están adaptadas a los ambientes calurosos del verano,
mediante el almacenamiento de esencias volátiles, cuya evaporación provoca un ligero descenso de la temperatura en
su entorno.
El hielo flota en el agua
La estructura del hielo, forma un retículo que ocupa más espacio y es menos denso que el agua líquida. Cuando el
agua se enfría, se contrae su volumen, como sucede en todos los cuerpos, pero al alcanzar los 4ºC (punto de
congelación)cesa la contracción y su estructura se dilata hasta transformarse en hielo. Por ser el hielo menos denso
que el agua, flota en ella.
Gracias a esta anomalía del agua, los lagos, ríos y mares, comienzan a congelarse desde la superficie hacia abajo, y esta
costra de hielo superficial sirve de abrigo a los seres que viven, pues aunque la temperatura ambiental sea
extremadamente baja (-50 0 -60º C), el agua de la superficie transformada en hielo mantiene constante su
temperatura en 0ºC (hielo fundente). El agua del fondo queda protegida térmicamente del exterior,
Propiedades Físico Químicas del AGUA
f) Elevada constante dieléctrica
Por tener moléculas dipolares, el agua es un gran medio disolvente de compuestos iónicos, como las sales minerales, y
de compuestos covalentes polares como los glúcidos.
Las moléculas de agua, al ser polares, se disponen alrededor de los grupos polares del soluto, llegando a desdoblar los
compuestos iónicos en aniones y cationes, quedando así rodeados por moléculas de agua. Este fenómeno se llama
solvatación iónica.
Interacción
electrostática entre
cargas
El agua rodea los iones e impide la
interacción
El agua rodea los iones y forman
puentes de hidrógeno con los radicales
polares
Moléculas no polares impiden la
interacción, ya que son
hidrofobias
g) Bajo grado de ionización
De cada 107 de moléculas de agua, sólo una se encuentra ionizada.
2H2O
<
>
H3O+ + OH-
Esto explica que la concentración de iones hidronio (H3O+) y de los iones hidroxilo (OH-) sea muy baja.
Si al agua se le añade un ácido o una base, aunque sea en poca cantidad, estos niveles varían bruscamente.
Propiedades Bioquímicas del AGUA
a) En la fotosíntesis
En la fotosíntesis las enzimas utilizan el agua como fuente de átomos de hidrógeno.
Por ejemplo: son necesarios 800 litros de agua para producir 1kg. de trigo.
Es decir son necesarios de 350 litros de agua a 800 litros, según el cultivo, para la formación de 1 kg. de materia. De ahí
dependen las enormes cantidades de agua que requieren las plantas hasta alcanzar su normal desarrollo.
Una cosecha de 4000 kg. de trigo por Ha. exige unos 5000 metros cúbicos de agua, lo que representa un elevado nivel
de agua de 0,5 m.
b) En las reacciones de hidrólisis
Las enzimas hidrolíticas han explotado la capacidad del agua para romper determinados enlaces hasta degradar los
compuestos orgánicos en otros más simples, durante los procesos digestivos.
Ionización del AGUA
Si observas la figura siguiente, comprobarás que dos moléculas polares de agua pueden ionizarse debido a las fuerzas
de atracción por puentes de hidrogeno que se establecen entre ellas.
Un ión hidrogeno se disocia de su átomo de oxigeno de la molécula (unidos por enlace covalente), y pasa a unirse con
el átomo de oxígeno de la otra molécula, con el que ya mantenía relaciones mediante el enlace de hidrógeno.
Como vemos, el agua no es un líquido químicamente puro, ya que se trata de una solución iónica que siempre
contiene algunos iones H3O+ y OH- . (Se utiliza el símbolo H+, en lugar de H3O+).
Escala de pH
El producto [H+]·[OH-]= 10-14, se denomina producto iónico del agua, y constituye la base para establecer la escala de
pH (potencial hidrógeno), que mide la acidez o alcalinidad de una disolución acuosa, es decir, su concentración de
iones [H+] o [OH-] respectivamente. Definimos el pH como:
pH=-log[H+]
El pH del agua es 7 y lo consideramos neutro. Valores mayores serán básicos o alcalinos y valores menores ácidos.
Por ejemplo, una concentración de [H+] = 1 × 10–7 M (0,0000001) es simplemente un pH de 7 ya que : pH = –log[10–7]
=7
Links:
http://es.wikipedia.org/wiki/PH
Escala de pH y medida del pH
El pH típicamente va de 0 a 14 en disolución acuosa.
Las disoluciones ácidas tienen pH menores a 7
Las disoluciones básicas tienen pH mayores a 7
El pH = 7 indica la neutralidad de la disolución (siendo el disolvente
agua)
El pH normal de los fluidos corporales suele oscilar alrededor de 7
Medición del pH
El valor del pH se mide con un instrumenti llamado pHímetro, el cual
mide la diferencia de potencial entre un electrodo de referencia
(generalmente de plata/cloruro de plata) y un electrodo de vidrio
sensible al ión hidrógeno.
Fuente: Enciclopedia en línea Wikipedia
También se puede medir de forma aproximada el pH de una disolución empleando indicadores, ácidos o bases débiles
que presentan diferente color según el pH, como la Fenolftaleína.
Generalmente se emplea papel indicador, que se trata de papel impregnado de una mezcla de indicadores.
El pH de disoluciones concentradas de ácidos sí puede ser negativo. Por ejemplo, el pH de una disolución 2,0M de HCl es
–0,30.
Sistemas tampón o buffer
Los organismos vivos soportan muy mal las variaciones del pH, aunque tan solo se trate de unas décimas de unidad, y
por ello han desarrollado en la historia de la evolución sistemas tampón o buffer que mantienen el pH constante,
mediante mecanismos homeostáticos. Las variaciones de pH, afectan a la estabilidad de las proteínas y, en concreto,
en la actividad catalítica de los enzimas, pues en función del pH, pueden generar cargas eléctricas que modifiquen su
actividad biológica.
Los sistemas tampón que tienden a impedir la variación del pH cuando se añaden pequeñas cantidades de iones H+ o
OH-, consisten en un par ácido-base conjugada que actúan como dador y receptor de electrones, respectivamente.
Podemos citar otros tampones biológicos, como son el par carbonato-bicarbonato y el par monofosfato-bifosfáto.
Links
http://www2.uah.es/biomodel/biomodel-misc/anim/inicio.htm
Ósmosis y presión osmótica
Definición
Se define ósmosis como una difusión pasiva, caracterizada por el
paso del agua, disolvente, a través de la membrana semipermeable,
desde la solución más diluida a la más concentrada.
Y entendemos por presión osmótica, a aquella que seria necesaria para detener el flujo de agua a través de la
membrana semipermeable. Al considerar como semipermeable a la membrana plasmática, las células de los
organismos pluricelulares deben permanecer en equilibrio osmótico con los líquidos tisulares que los bañan.
Si los líquidos extracelulares aumentan su concentración de solutos, se haría hipertónica respecto a las células, como
consecuencia se originan pérdida de agua y deshidratación (plasmólisis), La salida del agua de la célula continua hasta
que la presión osmótica del medio y de la célula sean iguales.
De igual forma, si los líquidos extracelulares se diluyen, se hacen hipotónicos respecto a las células. El agua tiende a
pasar al protoplasma y las células se hinchan y se vuelven turgentes, pudiendo estallar (en el caso de células vegetales
la pared de celulosa lo impediría), por un proceso de turgescencia.
medio
hipotónico
medio
isotónico
medio
hipertónico
Ósmosis y presión osmótica
En el caso de los eritrocitos sanguíneos la plasmólisis se denomina crenación y la turgescencia, hemólisis
crenación
hemólisis
La presión osmótica es la presión hidrostática producida por una solución en un volumen
dividido por una membrana semi-permeable debido a la diferencia en concentraciones del
soluto.
Fenómenos similares ocurren al conservar alimentos en salmueras o jarabes concentrados de azúcar.
A su vez, en las células vegetales se produce la plasmólisis: cuando el agua sale del medio intracelular, el
protoplasma se retrae, produciéndose un espacio entre la membrana plasmática y la pared celular
Ósmosis y presión osmótica
Disoluciones acuosas
Una dispersión es una mezcla homogénea de moléculas distintas. En ella aparecen una fase dispersante o disolvente y
moléculas dispersas o solutos. En las dispersiones acuosas el agua constituye la fase dispersante, mientras que la fase
dispersa presenta amplias variaciones: desde pequeñas moléculas como cloruro de sodio, hasta grandes proteínas
como las albúminas.
Las dispersiones cuya fase dispersa posee moléculas de baja masa molecular se denominan dispersiones coloidales.
En el supuesto de que las moléculas de la fase dispersa posean masas moleculares elevadas (más de 10.000 u.m.a.) O
tengan un tamaño comprendido entre 1 milimicra y 0,2 micras, se denominan dispersiones coloidales.
Las dispersiones coloidales pueden presentarse en forma fluida (sol) o con aspecto gelatinoso (gel).El paso de sol a gel
siempre es posible, mientras que el paso inverso no lo es siempre.
Reciclado del agua
En 1.993, la empresa G. W. comenzó a desarrollar en su fábrica un Plan de
Gestión Medioambiental encaminado a reducir el consumo de recursos
naturales y energéticos y a minimizar el impacto que sus actividades
provocaban sobre el entorno.
Hoy, las aguas residuales son completamente depuradas y son reutilizadas
en un lago artificial donde nadan un millar de peces. donde sus aguas
depuradas siguen los estándares de la Unión Europea.
SALES MINERALES
a) Sales inorgánicas insolubles en agua
Su función es de tipo plástico, formando estructuras
de protección y sostén, por ejemplo:
Caparazones de crustáceos y moluscos (CaCO3) y
caparazones silíceos de radiolarios y diatomeas.
Esqueleto interno en vertebrados (fosfato, cloruro,
fluoruro y carbonato de calcio) y los dientes.
Determinadas células incorporan sales minerales, como las que se
pueden encontrar en la pared de celulosa de los vegetales, o como forma
de producto residual del metabolismo (cristales de oxalato cálcico, que
puede contribuir al desarrollo de cálculos renales o biliares)
El carbonato de calcio también se puede encontrar en el oído
interno, formando los otolitos que intervienen en el
mantenimiento del equilibrio interno o partículas de magnetita
que, al parecer, pueden utilizar algunos animales con función de
brújula para orientarse en sus desplazamientos.
El Calcio
El calcio actúa como mediador intracelular cumpliendo una función de segundo mensajero; por ejemplo, el ion Ca2+
interviene en la contracción de los músculos.
También está implicado en la regulación de algunas enzimas quinasas que realizan funciones de fosforilación, por
ejemplo la proteína quinasa C (PKC), y realiza funciones enzimáticas similares a las del magnesio en procesos de
transferencia de fosfato (por ejemplo, la enzima fosfolipasa A2).
Algunas de sus sales son bastante insolubles, por ejemplo el sulfato (CaSO4), carbonato (CaCO3, oxalato, etc., y forma
parte de distintos biominerales.
Algunas de sus sales son bastante insolubles, por ejemplo el sulfato
(CaSO4), carbonato (CaCO3, oxalato, etc., y forma parte de distintos
biominerales.
Así, en el ser humano, está presente en los huesos como hidroxiapatito cálcico, Ca10(OH)2(PO4)6 , en los dientes
como fluorohidroxiapatito (algunos OH- se sustituyen por F-), o como carbonato de calcio en el oído interno. Otra
función del calcio está relacionada con la coagulación de la sangre, a través de su relación con la proteína
protrombina.
La competencia que se establece entre ciertos minerales puede inhibir la absorción del calcio; así, calcio y magnesio
compiten por los mismos puntos de absorción, por lo que aquellas personas que estén tomando suplementos del
segundo habrán de tener especial cuidado con el aporte diario de calcio.
El déficit de calcio es susceptible de provocar osteoporosis e hipocalcemia, mientras que su exceso provoca
hipercalcemia.
Otros biominerales se encuentran presentes en exoesqueletos, en conchas o en cáscaras de huevo de distintos
animales y en forma de distintas sales.
En bioquímica, una quinasa (o cinasa) es un tipo de enzima que transfiere grupos fosfatos desde ATP a un sustrato
específico o diana. El proceso se llama fosforilación. La diana puede activarse o inactivarse mediante la fosforilación.
Todas las quinasas necesitan un ión metálico divalente como el Mg2+ o el Mn2+ para transferir el grupo fosfato. Estas
enzimas son activadas por el AMP cíclico (Adenosín monofosfato cíclico), que cataliza la fosforilación de
determinadas proteínas.
Las quinasas están implicadas en los mecanismos de señalización celular
El Fósforo – El Cloruro
Los compuestos de fósforo intervienen en funciones vitales para los seres vivos, por lo que está considerado
como un elemento químico esencial. El fósforo, por ejemplo, como molécula de Pi («fosfato inorgánico»),
forma parte de las moléculas de ADN y ARN, las células lo utilizan para almacenar y transportar la energía
mediante el adenosín trifosfato. Además, la adición y eliminación de grupos fosfato a las proteínas,
fosforilación y desfosforilación, respectivamente, es el mecanismo principal para regular la actividad de
proteínas intracelulares, y de ese modo el metabolismo de las células eucariotas.
El Cloruro está presente en compuestos que llevan un átomo de cloro en estado de oxidación formal -1. Por
lo tanto corresponden al estado de oxidación más bajo de este elemento ya que tiene completado la capa de
valencia con ocho electrones.
En los cloruros orgánicos el cloro está unido directamente a un átomo de carbono. El enlace es covalente
aunque debido a la diferencia de electronegatividad entre los dos elementos está fuertemente polarizado.
Por esta razón el cloro puede ser sustituido en muchos casos en reacciones de sustitución nucleofílica.
Los cloruros orgánicos son menos inflamables que los hidrocarburos correspondientes. A menudo también
son más tóxicos. Algunos cloroalcanos como el diclorometano tienen importancia como disolventes.
Insecticidas como el lindano o el DDT también son cloruros orgánicos. También se encuentran en este
grupo los clorodibenzodioxinas que se han hecho famosos y temidos por el accidente de edgar.
En la naturaleza existen pocos cloruros orgánicos. Por lo tanto los cloruros orgánicos suelen tener mala
biodegradabilidad y permanecer durante años en el medio ambiente. Debido a su carácter hidrofóbico se
acumulan en las grasas, especialmente en los últimos eslabones de la cadena alimenticia y pueden provocar
allí problemas de salud. Por lo que esto hace que el cloruro sea muy importante en la vida de las personas.
b) Sales inorgánicas solubles en agua
La actividad biológica que proporcionan se debe a sus iones y desempeñan, fundamentalmente, las
siguientes funciones:
Funciones catalíticas. Algunos iones como Mn+2, Cu+2, Mg+2, Zn+2, etc. actúan como cofactores enzimáticos
siendo necesarios para el desarrollo de la actividad catalítica de ciertas enzimas . El ion ferroso-férrico forma
parte del grupo hemo de la hemoglobina y mioglobina, proteínas encargadas del transporte de oxígeno.
MIOGLOBINA
HEMOGLOBINA
HEMOGLOBINA A - OXIGENADA
La hemoglobina es la encargada de transportar el oxígeno desde
los pulmones al resto del cuerpo. Se encuentra dentro de los
glóbulos rojos que circulan en la sangre. Si su concentración
disminuye se produce una enfermedad conocida como anemia.
LINKS
http://molmovdb.mbb.yale.edu/cgi-bin/morph.cgi?ID=96757-5629
http://milksci.unizar.es/bioquimica/temas/proteins/mioglobina.html
El Hierro – El Manganeso
El hierro es un elemento fundamental para el buen funcionamiento del organismo. Y cuando falta, debido a una
deficiencia en la alimentación, se produce la anemia.
El hierro es necesario para la producción de la hemoglobina, una proteína que se encuentra en los glóbulos rojos,
y cuya función es el transporte de oxígeno desde los pulmones hasta –todas- las células del cuerpo.
Los glóbulos rojos, para poder combinarse con el oxígeno, deben contener una cantidad suficiente de
hemoglobina, y esto depende de los niveles de hierro que existan en el organismo.
En los alimentos, el hierro se presenta bajo dos formas: uno que se denomina hem, presente en los productos de
origen animal, y otro denominado no hem, que se encuentra en los vegetales.
El manganeso, participa como cofactor en enzimas importantísimas, como la superoxido dismutasa, la RNA
sintetasa, la piruvato cocarboxilasa, la arginasa.
La superoxido dismutasa, contiene manganeso y es uno de los minerales más importantes para el organismo; su
carencia provoca daños en el núcleo y en las mitocóndrias similares a los que produce el exceso de oxígeno. La
tasa de superoxido dismutasa varía en las diferentes especies animales y es proporcional a la longevidad. Esta
enzima cataliza la reacción 2 O2 + H2 = H2O2.
El manganeso está implicado en la síntesis del dna y del rna, (como cofactor de la dna sintetasa y de Ia
rnasintetasa). Los diabéticos presentan con frecuencia bajos niveles de manganeso. Esto explica las alteraciones
del recambio glucídico. Se han detectado altas dosis en los mineros de las minas de manganeso.
El Cobre
El cobre como mineral se encuentra en todos los tejidos del cuerpo, es un importante componente de muchas
enzimas del cuerpo. La más importante es la superóxido dismutasa citoplasmática que está asociada al zinc, otra
enzima esencial es la ceruloplasmina.
La síntesis de melatonina depende de una enzima que contiene cobre. El cobre participa en el metabolismo del
colesterol, de la insulina y de las prostaglándinas. Buena parte del cobre se absorbe mediante el estómago y es
transportado al hígado; la ceruloplasmina lo transporta desde el hígado a los tejidos; la excreción se produce por
vía biliar.
La carencia de cobre provoca retraso del crecimiento, anemia, falta de pigmentos en el cabello y en los tejidos,
irritabilidad y retención hídrica, reduce las defensas inmunitarias.
Existe una enfermedad hereditaria relacionada con el metabolismo del cobre: la enfermedad de Wilson. En esta
enfermedad el hígado no es capaz de eliminar el cobre de cuerpo, el cobre se acumula en el hígado provocando
cirrosis, el zinc y el molibdeno se utilizan para eliminar el exceso de cobre. Zinc y cobre compiten en la absorción,
excesos de zinc pueden provocar una carencia de cobre, en carencia de zinc el cobre ejerce una acción prooxidante
y acorta el tiempo de la lipoperoxidación de las ldl (lipoproteína de baja densidad).
La superóxido dismutasa citoplasmática (cobre más zinc) está alterada en la artritis reumatoide, los individuos
afectados por esta enfermedad tienen un mayor nivel de esta enzima.
El Magnesio
El magnesio juega un papel crucial en el metabolismo de los seres vivos, de hecho, participa como coenzima en 350 enzimas.
Desempeña un papel fundamental en el metabolismo de los lípidos, de los glúcidos y de las proteínas. Participa en la síntesis
de ATP y lo estabiliza en el citoplasma. Preside los mecanismos de transporte iónico, permite la contracción muscular y la
función de las bombas de las células. Su carencia determina astenia, nerviosismo, contracturas y muerte repentina. El
magnesio también se usa para reducir de manera notable la mortalidad en casos de infarto agudo. Así mismo, recientes
estudios han demostrado la importancia del magnesio para la prevención y terapia de la diabetes de segundo tipo. Se ha visto
que cuanto más baja es la tasa de magnesio, más aumenta el riesgo de diabetes, esto se debe al hecho de que la carencia de
magnesio reduce la sensibilidad de los receptores de membrana a la insulina. En la célula, el magnesio activa las bombas del
sodio y del calcio que expulsan sodio y calcio fuera de la célula contra gradiente consumiendo grandes cantidades de energía.
Por este motivo, el magnesio origina una actividad antiarrítmica. La carencia de magnesio es frecuente entre los alcohólicos y
en las zonas donde los alimentos o el agua son pobres en magnesio. Hay tres grupos de síntomas de la carencia de magnesio:
la carencia leve presenta irritabilidad, anorexia, cansancio, insomnio, calambres, apatía y confusión mental. Si la carencia se
agrava encontraremos extrasistolia, aumento de la frecuencia cardiaca y aumento de la muerte repentina. La carencia grave se
manifiesta mediante alucinaciones y delirio. La deficiencia de magnesio conlleva a nivel cardiaco, fibrosis, degeneración
celular, necrosis y calcificación.
El magnesio es vital para un funcionamiento óseo normal, ya que para la salud del hueso es necesaria una relación normal
calcio/magnesio en los alimentos. En la hipertensión se ha observado una baja tasa de magnesio en la alimentación. En el
síndrome premenstrual, los glóbulos rojos de las mujeres afectadas por este síndrome presentan una baja tasa de magnesio.
En la litiasis renal, la carencia de magnesio provoca la formación de cálculos renales de calcio fosfato y de calcio oxalato.
Durante el ejercicio físico, la carencia de magnesio produce un mayor consumo energético. Los atletas con baja introducción
de magnesio presentan taquicardia y además consumen más energía para realizar el mismo trabajo. El magnesio, en el
citoplasma participa en la síntesis de ATP, cada molécula del citoplasma celular de ADP y de ATP está conectada al magnesio
que la estabiliza, y permite el uso en un momento de necesidad.
El Zinc
Al zinc sólo el hierro lo supera en concentración en los tejidos. El zinc desempeña funciones importantes en los
humanos: es necesario para las enzimas del crecimiento celular y además ejerce una importante función en el
sistema inmunitario.
El zinc juega un papel fundamental para agudizar sentidos como el gusto y el olfato; además participa en el
metabolismo de los carbohidratos.
Los síntomas de carencia de zinc son: retraso del crecimiento, ausencia de apetito, restablecimiento de las heridas
más lento, pérdida del cabello, hipogonadismo en los varones; dificultad en la visión nocturna, alteración del gusto
y del olfato. El zinc es poco tóxico, con fuertes introducciones se pueden producir diarrea, calambres abdominales y
vómitos.
El zinc participa como coenzima en la enzima de conversión y en la insulina, además es un cofactor de otras
muchas enzimas entre las cuales la anidrasa carbónica, la fosfatasa alcalina y la lipoproteína de baja densidad (ldl).
El zinc participa como coenzima en unas 200 enzimas, integrándose en el metabolismo de carbohidratos, grasas y
proteínas.
El zinc como parte de la enzima cobre-zinc o superoxido dismutasa, protege las células de los radicales libres. El
zinc es vital para las membranas celulares, para la formación del conectivo, y modula la acción de la hormona del
crecimiento y desarrolla una acción importantísima en el sistema inmunitario y en el restablecimiento de las
heridas. El zinc es necesario para la síntesis, la segregación y el empleo de la insulina e impide la destrucción de las
células beta pancreáticas.
La deficiencia de zinc durante el embarazo aumenta el riesgo de malformaciones, abortos espontáneos, y
complicaciones para los neonatos. Un bajo nivel de zinc puede producir bajos niveles de testosterona e
hipospermia, puede retrasar la pubertad y en los jóvenes se ha detectado que la restricción del zinc está asociada
con un bajo nivel de testosterona.
Sales Minerales en los Alimentos
Alimentos ricos en (por cada 100 gr.)
Hierro
Manganeso
Cobre
Magnesio
Zinc
Dátiles
Arroz integral
Hígado de buey
Nueces
Ostras crudas
Cerezas
Espinacas
Aguacate
Pistachos
Carne de buey
Higos secos
Almendras
Ostras
Piñones
Carne de cordero
Manzanas
Habas
Germen de trigo
Arroz integral
Salchicha a la brasa
Uvas pasas
Harina integral
Almendras
Harina integral
Nuez
Habas
Té
Cacao en polvo
Harina blanca
Simientes de girasol
Garbanzos
Guisantes
Arroz integral
Soja
Setas crudas
Cacao en polvo
Almendras
Alimentos ricos en (por cada 100 gr.)
Calcio
Parmesano
Leche en polvo
Melaza
Avellanas
Almendras
Leche de vaca
Nueces
Requesón
Azúcar moreno
Lentejas
b) Sales inorgánicas solubles en agua
También el ion Mg+2 forma parte de las clorofilas y participa en los procesos de la fotosíntesis.
El Ca+2, interviene en la contracción muscular y en los procesos relacionados con la coagulación de la
sangre.
Funciones osmóticas. Intervienen en la distribución del agua intra y extra celulares. Los iones Na+, K+, Cl-,
Ca+2, participan en la generación de gradientes electroquímicos, que son imprescindibles en el potencial de
membrana y del potencial de acción en los procesos de la sinapsis neuronal, transmisión del impulso
nervioso y contracción muscular
Función tamponadora. Se lleva a cabo por los sistemas carbonato-bicarbonato y monofosfato-bifosfáto
El Calcio
El calcio es el catión más difundido en el organismo, además, participa en la coagulación y en la estructura ósea. Es
necesario para la contracción muscular y activa numerosas enzimas.
El nivel de calcio sérico es de unos 10 mg. Mientras que en el interior de las células se encuentra en cantidades muy
bajas en la relación 1/10000 con la tasa del plasma.
Por lo tanto, las células vivientes están asediadas por el calcio, cuando el calcio intracelular aumenta masivamente
se produce la muerte de la célula; cuando aumenta parcialmente se produce la isquemia.
Nuestro cuerpo contiene 1200 gramos de calcio, el 99% está contenido en los huesos y los dientes.
El papel fundamental del calcio en las células, es de regulador bioquímico intracelular. La concentración de los
iones calcio en el citoplasma es muy baja (100-150Nm), respecto a la del líquido extracelular (unos 2-2,5Mm ). Por
lo tanto, este es el gradiente de membrana en condiciones fisiológicas para el calcio, excepto en los casos en los que
exista daño o muerte celular.
Numerosos sistemas requieren calcio para activarse. Dependen del calcio: la agregación plaquetaria, la división
celular, el acoplamiento excitación / contracción y la secreción de hormonas y transmisores. El calcio entra en las
células, atravesando la membrana celular mediante los canales del calcio, que se dividen en: canales L, canales T,
canales N
El núcleo celular contiene una gran cantidad de calcio, de ahí se versa en el citoplasma durante la contracción.
Existe también un sistema de intercambio sodio calcio, mediante el cual se intercambian tres iones de sodio con un
ión calcio, el sistema es bidireccional. Un aumento de la entrada del calcio mediante los canales L, contribuye a un
aumento de las resistencias vasculares, porque induce vasoconstricción.
El Calcio
Calcio y osteoporosis: buena parte del calcio del organismo está contenida en los huesos, unos 700 mgr de calcio se
intercambian todos los días en los huesos de los adultos, por lo tanto si el aporte de calcio es insuficiente, considerando que
la calcemia debe ser estable, el calcio necesario se extrae de los huesos, provocando la disminución del calcio óseo. Los
huesos se vuelven tan porosos y frágiles que las fracturas son frecuentes. Las mujeres en el periodo de la post menopausia
tienen un alto riesgo, debido a la carencia de estrógenos, y también los hombres ancianos.
La osteoporosis tiene menos incidencia en los vegetarianos que en los carnívoros, debido a que el exceso de proteínas
provoca calciuria. En la osteoporosis además de los suplementos de calcio es útil introducir magnesio en una relación de 2/1
calcio magnesio.
Un exceso de fósforo alimentario puede provocar la pérdida de calcio. El fósforo se encuentra abundantemente en la carne,
en algunos quesos y en algunos bebidas y por ello el consumo excesivo de estos alimentos puede provocar osteoporosis. En
el organismo la tasa de calcio además que de la dieta, depende de hormonas y vitaminas.
La parathormona es una hormona producida por las glándulas paratiroideas, que se encuentran debajo del polo inferior del
tiroides, la parathormona humana está compuesta por 84 aminoácidos; el principal regulador de la síntesis y de la
secreción de la parathormona es la tasa de calcio hemático. Apenas la calcemia desciende por debajo de los 9mg/dl, se
produce un incremento evidente de la síntesis de parathormona y la tasa del calcio hemático aumenta (mediante un
aumento de la absorción intestinal de calcio y la movilidad ósea).
Otra hormona que interviene en el metabolismo del calcio es la calcitonina. La calcitonina es un polipéptido de 32
aminoácidos, es sintetizada y segregada por las células parafoliculares del tiroides en el hombre; su nivel normal en la
sangre es <20pg/ml y los hombres poseen un 30% de esta sustancia más que las mujeres, a cualquier edad. Existe también
una calcitonina sintética análoga a la calcitonina de salmón. El estímulo primario para la secreción de la calcitonina es el
aumento del calcio sérico. La tasa de secreción de calcitonina es una función directa del nivel del calcio sérico superior a 9
mgr/dl. La calcitonina inhibe la reabsorción ósea y las células relacionadas con la reabsorción ósea.
El Sodio
El sodio es un componente esencial de los líquidos extracelulares. El sodio desempeña importantes funciones
como el mantenimiento de la presión osmótica, la protección del cuerpo de la pérdida excesiva de líquidos. Regula
también la excitabilidad muscular y la permeabilidad de las membranas. Muchos pueblos usan cantidades muy
reducidas de sal. Se aconseja una cantidad diaria de sodio que no sea superior a 2 g ni inferior a 500 mg.
El exceso se traduce en un aumento de líquidos extracelulares, un aumento de las resistencias periféricas, del peso,
y de los receptores de la angiotensina II. Provoca además, una disminución de capilares de hasta 2/3. El exceso, es
una de las causas de la litiasis renal, de la osteoporosis y de la hipertensión.
Una deficiencia de sodio puede surgir como consecuencia de una diarrea prolongada, de sudoración intensa, de
intoxicación de agua debida a una gran introducción de agua, pero no de sal.
Los hombres, se dividen en dos grupos: sensibles e insensibles al sodio; aproximadamente un tercio de la población
es sensible al sodio, los ancianos se vuelven sensibles al sodio y los individuos melanodérmicos (negros) presentan
una mayor sensibilidad al sodio. Los excesos de sodio provocan la excreción del calcio, que a su vez causa una
reducida densidad ósea, aumentando el riesgo de osteoporosis (normalmente existe en todas las células un
intercambio sodio-calcio).
Como ya se ha dicho anteriormente, a una fuerte introducción de sodio sigue una fuerte excreción de calcio
urinario, el efecto hipertensivo del sodio aumenta cuando la introducción de calcio es baja.
Una dieta sin sal añadida es suficiente para cubrir las necesidades de sodio, (una introducción de 500 mgr de sodio
al día se considera adecuada). Los atletas y las mujeres embarazadas tienen una necesidad mayor de sodio.
El Potasio
El potasio es el principal catión de los líquidos intracelulares. Desempeña un papel fundamental en el potencial de
membrana, en el equilibrio ácido/base y en la presión osmótica.
Es determinante en el metabolismo de los azúcares y de las enzimas de la glicolisis, necesarias para la síntesis de
ATP.
Se ha comprobado un aumento de hemorragias cerebrales e infartos en las poblaciones cuya alimentación tiene un
bajo contenido de potasio.
El potasio es muy frecuente en la naturaleza pero el abono, la cocción y el refinado, reducen el contenido celular,
una dieta pobre en fruta y verdura reducen la introducción en el organismo de este mineral.
El potasio es esencial para el equilibrio del agua en el organismo, para la contracción muscular, para la balanza
ácido alcalina, para la transmisión del impulso nervioso, para el metabolismo energético, para el metabolismo de
las proteínas y de los azúcares, para la salud del corazón y de los vasos. La deficiencia de potasio puede provocar
hipertensión, hemorragia cerebral, extrasistolia y paro cardiaco por fibrilación ventricular.
Los efectos tóxicos consisten en debilidad muscular, úlceras, baja presión arterial y en casos graves coma o paro
cardiaco.
Los pacientes con ulcera e insuficiencia renal no deben asumir suplementos de potasio. El cuerpo contiene una
media de 140 gr de potasio. Éste, desempeña una acción fundamental en la síntesis de las proteínas y en la
conversión del azúcar en glicógeno. El potasio activa un gran número de enzimas, particularmente aquellas
conectadas con la producción de energía (la más importante es la fosfofructoquinasa). Entre los síntomas de la
hipokalemia se encuentran la astenia, el vómito, la baja presión arterial y el coma.
Las causas más frecuentes son una dieta rica en sodio, intervenciones en el intestino, diabetes, síndrome de
Cushing, enfermedades renales, dietas inadecuadas, ayunos prolongados, anorexia nerviosa, etc.
Numerosos fármacos pueden provocar hipokalemia: diuréticos tiacídicos, cortisona, laxantes, regaliz, insulina,
infusiones de glucosa sin potasio. La depleción de potasio provoca mayor retención hídrica con un exceso de sal
porque el potasio es hidrófobo; altas dosis de potasio pueden incrementar la eliminación de sodio y por lo tanto
reducir el volumen de sangre y presión arterial.
El Potasio
Aumentar la introducción de alimentos ricos en potasio puede llevar a un descenso de los valores de presión. La
relación entre potasio y sodio es fundamental para la regulación de la presión arterial. La dieta de los países
occidentales es demasiado rica en sodio y pobre en potasio.
El potasio se elimina fácilmente con la cocción de los alimentos. La dosis diaria aconsejada en Australia varía de
1950 mgr a 5460 mgr.
La dosis tóxica es superior a 18 gr diarios y puede provocar baja presión arterial, confusión mental y paro cardiaco.
Hay que recordar que todos los seres vivientes (excluido el llamado hombre civilizado) siguen una dieta
hiperpotásica.
El potasio protege el aparato cardiovascular de numerosas maneras: reduciendo los radicales libres, modulando la
proliferación de las células musculares lisas, la agregación de las plaquetas y la coagulación de la sangre. Se utilizan
suplementos de potasio para las arritmias cardiacas y para la prevención de cálculos renales, sobretodo de calcio
oxalato.
El potasio se encuentra en grandes cantidades en la fruta, en la verdura cruda, en las legumbres y en los cereales
integrales. El contenido de potasio varía según los alimentos, en relación parcial con el contenido de azúcar en los
alimentos. (Debemos recordar también que el potasio estimula la secreción de insulina.)
Los Cloruros
Los cloruros son compuestos que llevan un átomo de cloro en estado de oxidación formal -1. Por lo tanto
corresponden al estado de oxidación más bajo de este elemento ya que tiene completado la capa de valencia
con ocho electrones.
Los cloruros inorgánicos contienen el anión Cl-1 y por lo tanto son sales del ácido clorhídrico (HCl). Se suele
tratar de sustancias sólidas incoloras con elevado punto de fusión. podríamos decir que en algunos casos el
cloro también se considera como un catión ya que contienen también pequeños iones con carga positiva.
En algunos casos el enlace con el metal puede tener cierto carácter covalente. Esto se nota por ejemplo en el
cloruro de mercurio (II) (HgCl2) que sublima a temperaturas bastante bajas.
El cloruro de hierro (III) (FeCl3) igualmente muestra cierto carácter covalente. Así puede ser extraído de una
disolución con elevada concentración de cloruro con éter y sin presencia de agua de cristalización sublima a
elevadas temperaturas.
La mayor parte de los cloruros con excepción principalmente del cloruro de mercurio (I) (Hg2Cl2), el cloruro
de plata (AgCl), el cloruro de talio (I) (TlCl) y el cloruro de plomo (II) (PbCl2) son bastante solubles en agua.
En presencia de oxidantes fuertes (permanganato, bismutato, agua oxigenada, hipoclorito etc.) los cloruros
pueden ser oxidados a cloro elemental. Esta oxidación se puede llevar también a cabo por electrólisis. De
hecho la electrólisis del cloruro sódico en disolución es el método más empleado para obtener este elemento
además de hidróxido de sodio.
El Cloruro de Sodio
El Cloruro de Sodio (NaCl). Sal esencial para la vida en la Tierra. La mayoría de los tejidos biológicos y fluidos
corporales contienen variadas concentraciones de cloruro de sodio. La cantidad de iones de sodio en la sangre está
directamente relacionada con la regulación de los niveles de fluidos corporales. La propagación de los impulsos
nerviosos mediante una transducción de señales es mediada por estos iones.
La llamada solución fisiológica, solución del 0,9% de cloruro de sodio, recibe su nombre porque es isotónica con el
plasma sanguíneo. Esta solución fisiológica es el sostén principal de terapias médicas de reemplazo de fluidos, para
la deshidratación o para prevenir shocks hipovolémicos (bajo volumen sanguíneo).
Los humanos presentan la particularidad entre los primates de eliminar grandes cantidades de sal cuando sudan.
Links
http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/Animaciones/Indice_anim.htm
Carbonato - Bicarbonato
Como hemos dicho antes , la vida se desarrolla en valores próximos a la neutralidad, por eso, los seres vivos necesitan que
el PH de sus fluidos no cambie bruscamente. Un cambio en el PH de un animal, podría acarrear la desestabilización de
sus moléculas orgánicas, o de sus reacciones celulares y metabólicas, o la respiración.
Por ello, los seres vivos cuentan con unos sistemas que ayudan a regular el PH, son moléculas que actúan dando o
quitando iones ''H-'' con lo cual, hasta cierto limite, pueden manejar su PH correctamente. Estos sistemas reciben el
nombre de Buffer, Sistemas Tampón o amortiguadores de PH, son disoluciones que están compuestas por el ión común
de un ácido débil o una base débil. Y el mismo ión común en una sal conjugada, ambos componentes deben de estar
presentes.
Las dos moléculas más utilizadas por la vida son El Tampón Carbonato/Bicarbonato, que se encuentra fuera de la célula,
y el Tampón Fosfato, que se encuentra dentro de ella.
HCO3 = Bicarbonato
H- = Iones Hidrógeno
H2CO3 = Ácido Carbónico
CO2 = Dióxido de Carbono
H2O = Agua
Bien, esto es un ciclo, va tanto en sentido descendente, como ascendente.
Si tenemos el PH de nuestro estomago en 4, tenemos ''Acidez'', es decir, tenemos en los fluidos una gran concentración
de Iones ''H-'‘, al ingerir Bicarbonato, se une con los iones H-, y se forma el escalón, Ácido Carbónico. Ya hemos
conseguido subir el PH, pero ahora tenemos excedente de Ácido Carbónico, que ''rompemos'' en CO2 eliminado en la
respiración, y en H2O, agua.
¿Que es lo que ocurre si tenemos el PH en 9? Nuestra concentración de Alcohol es muy alta, y para eliminarlo, lo
mezclamos con los pocos ''H-'' que nos quedan y formamos agua...con lo que conseguimos bajar el PH. Pero la ausencia
del ión ''H-'' la suplimos ''rompiendo'' Ácido Carbónico. Que nos da bicarbonato...e iones ''H-'', todo en un eterno
equilibrio en los organismos.
LA ATMOSFERA
La atmósfera terrestre es la capa gaseosa que rodea a la Tierra. Protege la vida de la Tierra absorbiendo en la capa de ozono
parte de la radiación solar ultravioleta, reduciendo las diferencias de temperatura entre el día y la noche
Troposfera: 0 - 8/16 km, la temperatura disminuye con la altitud.
Estratosfera: 8/16 - 50 km, la temperatura permanece constante para después aumentar con la altitud.
Mesosfera: 50 - 80/85 km, la temperatura disminuye con la altitud.
Termosfera o Ionosfera: 80/85 - 500 km, la temperatura aumenta con la altitud.
Exosfera: 500 - 1500/2000 km
Las capas más importantes para el análisis de la contaminación atmosférica son las dos capas más cercanas a la Tierra: la
troposfera y la estratosfera. El aire de la troposfera es el que interviene en la respiración y está compuesto por un 78,08%
de nitrógeno (N2), un 20,95% de oxígeno (O2), un 0,035% de dióxido de carbono (CO2) y un 0,94% de gases inertes
como el argón y el neón. En esta capa se encuentran las nubes y casi todo el vapor de agua. Allí se producen todos los
fenómenos atmosféricos que originan el clima. Más arriba, aproximadamente a 25 kilómetros de altura, en la
estratosfera, se encuentra la importante capa de ozono que protege a la Tierra de los rayos ultravioletas (UV).
En relación a esto, vale la pena recordar que, en términos generales, un contaminante es una substancia que está "fuera
de lugar", y que un buen ejemplo de ello puede ser el caso del gas ozono (O3). Cuando este gas se encuentra en el aire que
se respira, es decir, bajo los 25 kilómetros de altura habituales, es un contaminante que tiene un efecto dañino para la
salud.
ALGUNOS GASES
Dentro de las biomoléculas inorgánicas gaseosas que se estudiarán en este curso, se encuentran las que juegan un
papel más relevante en la materia viva, a saber, el oxigeno, el dióxido de carbono y el nitrógeno.
El Oxigeno
El oxígeno es el elemento químico de número atómico 8 y símbolo O. En su forma molecular más frecuente, O2,
es un gas a temperatura ambiente. Representa aproximadamente el 21% en volumen de la composición de la
atmósfera terrestre. Es uno de los elementos más importantes de la química orgánica y participa de forma muy
importante en el ciclo energético de los seres vivos, esencial en la respiración celular de los organismos aeróbicos.
Es un gas incoloro, inodoro e insípido.
En su forma molecular formada por tres átomos de oxígeno, O3, denominada ozono, existente en la atmósfera
protege a la Tierra de la incidencia de radiación ultravioleta procedente del Sol.
Un átomo de oxígeno combinado con dos de hidrógeno forman una molécula de agua.
En condiciones normales de presión y temperatura, el oxígeno se encuentra en estado gaseoso formando
moléculas diatómicas (O2) que a pesar de ser inestables se generan durante la fotosíntesis de las plantas y son
posteriormente utilizadas por los animales en la respiración.
El oxígeno respirado por los organismos aerobios, liberado por la plantas mediante la fotosíntesis, participa en la
conversión de nutrientes en energía (ATP). Su disminución provoca hipoxemia y la falta total de él anoxia
pudiendo provocar la muerte del organismo.
Ciclo del Oxigeno
El ciclo del oxígeno es la cadena de reacciones y procesos que describen la circulación del oxígeno en la biosfera
terrestre.
El oxígeno es el elemento más abundante en la corteza terrestre y los océanos, y el segundo en la atmósfera.
En la corteza terrestre la mayor parte del oxígeno se encuentra formando por parte de silicatos y en los océanos se
encuentra formando por parte de la molécula de agua, H2O.
En la atmósfera se encuentra como oxígeno diatómico, oxígeno molecular (O2), dióxido de carbono (CO2), y en menor
proporción en otras moléculas como monóxido de carbono (CO), ozono (O3), dióxido de nitrógeno (NO2), monóxido
de nitrógeno (NO), dióxido de azufre (SO2), etc.
En la atmósfera el O2 le confiere un carácter oxidante. Se forma por fotólisis de H2O (disociación de moléculas
orgánicas complejas por efecto de la luz), formándose H2 y O2:
2H2O + hν → O2 +2H2 (hν, radiación ultra violeta)
El O3 se forma a partir de O2 por interacción con radiación ultravioleta, y parte del ozono formado vuelve a dar
oxígeno:
3O2 + hν → 2O3
O3 + hν' → O2 + O
La parte de radiación ultravioleta que es absorbida no llega a la superficie terrestre haciendo que la temperatura del
planeta sea más baja.
Un ciclo biogeoquímico es el movimiento de un sustancia química a través de los depósitos de la litosfera (la rocas, los
sedimentos y los suelos), la atmósfera (los gases), la hidrosfera (los océanos, los lagos y los ríos) y la biosfera (las
plantas y animales).
El oxígeno molecular (O2) representa el 20% de la atmósfera terrestre. Este oxígeno abastece las necesidades de todos
los organismos terrestres que lo respiran para su metabolismo, además cuando se disuelve en agua, cubre las
necesidades de los organismos acuáticos.
En el proceso de la respiración, el oxígeno actúa como aceptor final para los electrones retirados de los átomos de
carbono de los alimentos, siendo el producto agua.
Ciclo del Oxigeno
El ciclo se completa en la fotosíntesis cuando se captura la energía de la luz para alejar los electrones
respecto a los átomos de oxígeno de las moléculas de agua. Los electrones reducen los átomos de oxígeno
de las moléculas de agua. Los electrones reducen los átomos de carbono (de dióxido de carbono) a
carbohidratos. Al final se produce oxígeno molecular y así se completa el ciclo.
Por cada molécula de oxígeno utilizada en la respiración celular, se libera una molécula de dióxido de
carbono. Inversamente, por cada molécula de dióxido de carbono absorbida en la fotosíntesis, se libera
una molécula de oxígeno.
El oxígeno molecular presente en la atmósfera y el disuelto en el agua intervienen en muchas reacciones
de los seres vivos. En la respiración celular se reduce oxígeno para la producción de energía, generándose
dióxido de carbono, y en el proceso de fotosíntesis se origina oxígeno y energía, a partir de agua y radiación
solar.
Radiación UV de alta energía
CAPA DE OZONO
Ciclo del
Oxigeno
O
O2
H
O2
H2O
O3
H2O
O2+ 2CO → 2CO2
CO
OH
CO2
O
O2
Vulcanismo
4FeO + O2 → 2Fe2O3
CO2
Sedimento
fitoplancton
CO2
H2O + CO2 → H2CO3 → HCO3- + H+ → HCO3- → CO3=
Ca++
H2O
CaCO3
El Dióxido de Carbono
El dióxido de carbono (CO2), es un gas cuya molécula está compuesta por dos átomos de oxígeno y uno de carbono.
Es una molécula lineal y no polar, a pesar de tener enlaces polares, esto se debe a la hibridación del Carbono la
molécula posee una geometría lineal y simétrica.
Efecto Invernadero
El dióxido de carbono es uno de los gases de efecto invernadero (G.E.I.) que contribuye a que la Tierra tenga una
temperatura habitable, siempre y cuando se mantenga dentro de un rango determinado. Sin dióxido de carbono, la
Tierra sería un bloque de hielo. Por otro lado, un exceso de dióxido de carbono acentúa el fenómeno conocido
como efecto invernadero, reduciendo la emisión de calor al espacio y provocando un mayor calentamiento del
planeta.
En los últimos años la cantidad de dióxido de carbono ha aumentado considerablemente y eso contribuye al
calentamiento global del planeta
Ciclo del Carbono
El ciclo del carbono comprende, en primer lugar, un ciclo biológico donde se producen intercambios de carbono (CO2)
entre los seres vivos y la atmósfera. La retención del carbono se produce a través de la fotosíntesis de las plantas, y la
emisión a la atmósfera, a través de la respiración animal y vegetal. Este proceso es relativamente corto y puede renovar el
carbono de toda la tierra en 20 años.
En segundo lugar, tenemos un ciclo biogeoquímico más extenso que el biológico y que regula la transferencia entre la
atmósfera, los océanos y el suelo (litosfera). El CO2 emitido a la atmósfera, si supera al contenido en los océanos, ríos,
etc. es absorbido con facilidad por el agua convirtiéndose en ácido carbónico. Este ácido influye sobre los silicatos que
constituyen las rocas y se producen los iones bicarbonato. Los iones bicarbonato son asimilados por los animales
acuáticos en la formación de sus tejidos.
Una vez que estos seres vivos mueren quedan depositados en los sedimentos de los fondos marinos. Finalmente, el CO2
vuelve a la atmósfera durante las erupciones volcánicas al fusionarse en combustión las rocas con los restos de los seres
vivos.
En algunas ocasiones la materia orgánica queda sepultada sin producirse el contacto entre ésta y el oxígeno lo que evita la
descomposición y a través de, la fermentación, provoca la transformación de esta materia en carbón, petróleo y gas
natural.
El Nitrógeno
Elemento químico (N) en condiciones normales forma un gas diatómico (nitrógeno diatómico o molecular) que
constituye el 78% del aire atmosférico.
La más importante aplicación comercial del nitrógeno es la obtención de amoníaco empleándolo posteriormente
en la fabricación de fertilizantes y ácido nítrico. Las sales del ácido nítrico incluyen el nitrato de potasio (nitro o
salitre empleado en la fabricación de pólvora) y el nitrato de amonio fertilizante.
El nitrógeno es el componente principal de la atmósfera terrestre (78,1% en volumen) y se obtiene para usos
industriales de la destilación del aire líquido. Está presente también en restos de animales, por ejemplo el guano,
usualmente en la forma de urea, ácido úrico y compuestos de ambos. También ocupa el 3% de la composición
elemental del cuerpo humano.
El nitrógeno es componente esencial de los aminoácidos y los ácidos nucleicos, vitales para la vida. Las legumbres
son capaces de absorber el nitrógeno directamente del aire, siendo éste transformado en amoníaco y luego en
nitrato por bacterias que viven en simbiosis con la planta en sus raíces. El nitrato es posteriormente utilizado por la
planta para formar el grupo amino de los aminoácidos de las proteínas que finalmente se incorporan a la cadena
trófica.
Los fertilizantes nitrogenados son una importante fuente de contaminación del suelo y de las aguas. Los
compuestos que contienen iones de cianuro forman sales extremadamente tóxicas y son mortales para numerosos
animales, entre ellos los mamíferos.
Ciclo del Nitrógeno
Es uno de los ciclos biogeoquímicos importantes en que se basa el equilibrio dinámico de composición de la
biosfera. Es bastante más complejo que el del carbono, dado que está presente en la atmósfera no sólo como N2
(80%) sino también en una gran diversidad de compuestos. Se puede encontrar principalmente como N2O, NO y
NO2, los llamados NOx. También forma otras combinaciones con oxígeno tales como N2O3 y N2O5 (anhídridos),
"precursores" de los ácidos nitroso y nítrico. Con hidrógeno forma amoníaco (NH3), compuesto gaseoso en
condiciones normales.
Los seres vivos cuentan con una proporción de nitrógeno en su composición. Éste se encuentra en el aire en
grandes cantidades (78% en volumen) pero en esta forma sólo es accesible a un conjunto muy restringido de
formas de vida, como las cianobacterias y las azotobacteriáceas.
Los organismos autótrofos requieren típicamente un suministro de nitrógeno en forma de nitrato (NO3–),
mientras que los heterótrofos lo necesitan en forma de grupos amino (-NH2), y lo toman formando parte de la
composición de distintas biomoléculas en sus alimentos. Los autótrofos reducen el nitrógeno oxidado que reciben
como nitrato (NO3–) a grupos amino, reducidos (asimilación). Para volver a contar con nitrato hace falta que los
descomponedores lo extraigan de la biomasa dejándolo en la forma reducida de ion amonio (NH4+), proceso que
se llama amonificación; y que luego el amonio sea oxidado a nitrato, proceso llamado nitrificación.
Para poder cerrar el ciclo biológico esencial y mantener la cantidad de nitrógeno necesario en la atmósfera se
necesitan dos procesos paralelos y simultáneos, en los que está implicado el nitrógeno atmosférico (N2). Se trata de
la fijación de nitrógeno, en la que se originan compuestos solubles a partir del N2, y la desnitrificación, una forma
de respiración anaerobia que devuelve N2 a la atmósfera.
Ciclo del Nitrógeno
La fijación de nitrógeno es la conversión del nitrógeno del aire (N2) a formas distintas susceptibles de incorporarse a la
composición del suelo o de los seres vivos, como el ión amonio (NH4+), nitrito (NO2–), o nitrato (NO3–); y también su
conversión a sustancias atmosféricas químicamente activas, como el dióxido de nitrógeno (NO2), que reaccionan fácilmente para
originar alguna de las anteriores.
Fijación abiótica. puede ocurrir por procesos químicos espontáneos.
Fijación biológica de nitrógeno, la realizan tres grupos de microorganismos (diazotrofos): Bacterias gramnegativas de vida
libre en el suelo, Bacterias simbióticas de algunas plantas, y Cianobacterias de vida libre o simbiótica.
La amonificación es la conversión a ión amonio del nitrógeno que en la materia viva aparece principalmente como grupos amino
(-NH2) o imino (-NH-).
La nitrificación es la oxidación biológica del amonio a nitrato por microorganismos aerobios que usan el oxígeno molecular (O2)
como receptor de electrones.
Nitrosación. Partiendo de amonio se obtiene nitrito (NO2–). Lo realizan bacterias.
Nitratación. Partiendo de nitrito se produce nitrato (NO3–). Lo realizan bacterias.
La combinación de amonificación y nitrificación devuelve a una forma asimilable por las plantas, el nitrógeno que ellas tomaron
del suelo y pusieron en circulación por la cadena trófica.
La desnitrificación es la reducción del ión nitrato (NO3–), presente en el suelo o el agua, a nitrógeno molecular o diatómico (N2).
El proceso sigue los siguientes pasos:
nitrato → nitrito → óxido nítrico → óxido nitroso → nitrógeno molecular
2NO3- + 10e- + 12H+ → N2 + 6H2O
la desnitrificación es fundamental para que el nitrógeno vuelva a la atmósfera. Sin él la fijación de nitrógeno, abiótica y biótica,
habría terminado por provocar la depleción (eliminación) del N2 atmosférico.
Ciclo del Nitrógeno
Glúcidos
Los glúcidos son compuestos formados en su mayor parte por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno, su
función es producir energía.
En la naturaleza se encuentran en los seres vivos, formando parte de biomoléculas aisladas o asociadas a otras
como las proteínas y los lípidos.
Los carbohidratos tienen enlaces químicos "covalentes“, difíciles de romper.
Características de los Carbohidratos
Compuesto formado por C, H y O
Generalmente posee sabor dulce
Suelen ser sustancias energéticas
Compuestos polares
Solubles en agua
G
L
U
C
I
D
O
S
Aldosas
Monosacáridos (=osas)
No hidrolizables
Cetosas
Disacáridos
Oligosacáridos
Trisacáridos
Holósidos
Polisacáridos
Ósidos
hidrolizables
homopolisacaridos
heteropolisacaridos
Glucolípidos
Heterósidos
Glucoproteínas
Monosacáridos
Son glúcidos no hidrolizables (HIDRÓLISIS: rotura química de una molécula en otras más pequeñas por la acción
del agua)
Químicamente se nombran “Polihidroxialdehidos” (=aldosas) ó Polihidroxicetonas (=cetosas)
¿POLIHIDROXIALDEHIDOS? Muchos OH más grupo aldehído. En cada C tiene un OH excepto en uno, que se
llama carbono carbonilo, y ahí hay un grupo aldehído.
¿POLIHIDROXICETONAS? Muchos OH más grupo cetona. En cada C tiene un OH excepto en uno, que se llama
carbono carbonilo, y ahí hay un grupo cetona.
Dos compuestos son isómeros cuando tienen la misma fórmula empírica pero distinta fórmula desarrollada.
Las =osas (aldosas y cetosas) del mismo número de átomos de C son compuestos isómeros.
Hay monosacáridos de 3 C, se llaman triosas (aldotriosas, cetotriosas)
Hay monosacáridos de 5 C, se llaman pentosas (aldopentosas, cetopentosas)
Hay monosacáridos de 6 C, se llaman hexosas (aldohexosas, cetohexosas)
Aldotriosas - Gliceraldehido C3H6O3
Triosas
Cetotriosas - Dihidroxiacetona C3H6O3
Decimos que un C es asimétrico cuando está unido a 4 sustituyentes distintos.
Siempre que un compuesto tenga al menos un C asimétrico, aparece un tipo especial de isomería llamada
ESTEROISOMERIA, con dos isómeros.
• De forma D: aquel isómero que tiene el OH del C asimétrico, más alejado del principio a la derecha
• De forma L: aquel isómero que tiene el OH del C asimétrico más alejado del principio, a la izquierda.
Aldotriosas
Cetotriosas
O
C
N
H
Gliceraldehido C3H6O3
Dihidroxiacetona C3H6O3
S
Aldopentosas - Ribosa C5H10O5
Pentosas
Cetopentosas - Ribulosa C5H10O5
La D-Ribosa es un componente de ARN
La D-Ribulosa interviene en la fotosíntesis captando CO2 atmosférico
Hay un compuesto derivado de la D-Ribosa, no es una aldopentosa y una cetopentosa que es un dexiazúcar. Y se
llama D-2-Desoxiribosa
Aldopentosas
Cetopentosas
Ribosa C5H10O5
Ribulosa C5H10O5
Monosacáridos
Aldohexosas - Glucosa - Galactosa - Manosa
Hexosas
Cetohexosas - Fructosa
•GLUCOSA – monosacárido más abundante, es el azúcar de la sangre (la única) y el azúcar de algunas frutas.
•GALACTOSA – es un componente de la lactosa.
•FRUCTOSA – es el azúcar de todas las frutas.
Normalmente los monosacáridos se hallan ciclados, gracias a la formación de un puente de oxígeno (que sacas de
la fórmula) entre el C carbonilo y el penúltimo de la cadena lineal
En la forma ciclada, aparece un nuevo C asimétrico que se denomina C ANOMÉRICO, que determina la aparición
de 2 anómeros.
El anómero , en el cuál, el OH del C anomérico está por debajo del plano del ciclo.
El anómero , el OH del C anomérico está por encima del plano del ciclo.
Aldohexosas
Cetohexosas
O
C
N
H
S
Glucosa C6H12O6
Fructosa C6H12O6
Ósidos
Los Ósidos son Glúcidos formados por varios monosacáridos. La unión de monosacáridos se realiza a través de
un enlace especial que libera una molécula de agua y que se llama enlace O-glucosídico, ya que un
monosacárido se une al siguiente a través de un Oxígeno
Son aquellos que están constituidos por 2 o más monosacáridos que pueden ir o no acompañados de otras
sustancias. El compuesto que reacciona con el monosacárido recibe el nombre de aglicona.
Se subdividen en Holósidos y Heterósidos
Los Holósidos :Cuando la aglicona es otro monosacárido, el glicósido resultante recibe el nombre de holósido,
quedando constituidos solo por monosacáridos.
*Oligosacáridos. Aquellos que poseen de 2 a 10 monosacáridos, siendo los más importantes los
disacáridos.
*Polisacáridos: Constituidos por más de 10 monosacáridos:
-Homopolisacáridos: unión del mismo monosacárido
-Heteropolisacáridos: unión de diferentes monosacáridos.
Los Heterósidos: están formados por monosacáridos y otras moléculas distintas a los Glúcidos (no glucídicas),
como pueden ser lípidos, que forman glucolípidos, o prótidos, que pueden formar glucoproteinas, entre otros.
En general los glúcidos de bajo peso molecular son dulces en agua, mientras que los de alto peso molecular no
son dulces ni solubles en agua.
Oligosacáridos
Desde principios de este siglo sabemos que las células tienen cierta capacidad de reconocerse entre sí. Los
espermatozoides distinguen a los ovocitos de su misma especie, las hormonas reconocen sus células blanco...
O
En los años sesenta se llegó a la conclusión de que las moléculas responsables de este reconocimiento eran los
oligosacáridos superiores, presentes en las envolturas celulares, ligados a lípidos y proteínas.
C
N
H
S
Inulina
Los oligosacáridos son polímeros de monosacáridos con un número de unidades monoméricas entre 2 y 10.
Los oligosacáridos más presentes en la naturaleza son la inulina, la oligofructosa (fructooligosacáridos) y los
galactooligosacáridos.
La inulina y oligofructosa están formados por cadenas de fructosa que pueden terminar en glucosa o fructosa. Están
presentes en muchos vegetales: achicoria, cebolla, puerro, ajo, plátano, alcachofa, etc..
Los galactooligosacáridos están formados por cadenas de galactosa y están presentes en la leche y en algunas plantas.
Los oligosacáridos forman parte de los glucolípidos y glucoproteínas que se encuentran en la superficie externa de la
membrana plasmática y por lo tanto tienen una gran importancia en las funciones de reconocimiento celular.
Disacáridos
Son oligosacáridos formados por dos monosacáridos. Son solubles en agua, dulces y cristalizables. Pueden
hidrolizarse y ser reductores cuando el carbono anomérico de alguno de sus componentes no está implicado en el
enlace entre los dos monosacáridos. La capacidad reductora de los glúcidos se debe a que el grupo aldehído o
cetona puede oxidarse dando un ácido.
Son glúcidos hidrolizables, formado por monosacáridos (HOLÓSIDOS), concretamente por 2 monosacáridos
unidos entre sí a través de un enlace O-glucosídico, mono o dicarbonílico, con desprendimiento de una molécula
de H2O.
Los enlaces O-glucosídico pueden ser mono dicarbonílico, también pueden ser α ó β en función del OHhemiacetal. Los disacáridos más comunes son:
Sacarosa: Formada por la unión de una glucosa y una fructosa. A la sacarosa se le llama también azúcar común.
Lactosa: Formada por la unión de una glucosa y una galactosa. Es el azúcar de la leche.
Maltosa, Isomaltosa, Trehalosa, Celobiosa: Formadas todas por la unión de dos glucosas, son diferentes
dependiendo de la unión entre las glucosas.
Disacáridos
O
C
N
H
S
Sacarosa
Lactosa
Maltosa
La fórmula empírica de los disacáridos es C12H22O11. El enlace covalente entre dos monosacáridos provoca la
eliminación de un átomo de hidrógeno de uno de los monosacáridos y de un grupo hidroxilo del otro
monosacárido, Eliminación de H2O
En la mucosa del tubo digestivo del hombre existen unas enzimas llamadas disacaridasas, que hidrolizan el enlace
glucosídico que une a los dos monosacáridos, para su absorción intestinal.
Trisacáridos
Los trisacáridos están formados por la unión de 3 monosacáridos, unidos mediante enlaces glucosídicos
Ejemplos: Rafinosa, Trehalosa.
Refinosa
Trehalosa
Polisacaridos
Glúcidos hidrolizables (ósidos), formados sólo por monosacáridos, en concreto por muchos a través de enlaces
O-glucosídicos.
TIPOS:
• Polimetizado (repetidos sucesivamente) en forma , son fáciles de hidrolizar ya que los sv poseemos enzimas
para romper los enlaces O- glucosídicos. Todo polisacárido polimerizado en forma  tiene una función
energética.
• Polimetizados en forma , son difíciles de hidrolizar porque normalmente no poseemos enzimas para
degradar esos enlaces. Son estructurales, dan soporte.
O
EJEMPLOS:
• Almidón: polímero de -D-glucosa, al ser , tiene función energética, es de origen exclusivamente vegetal. La
enzima que hidroliza el almidón se llama AMILASA, y está en todos los sv. Es producido en la fotosíntesis, en
los cloroplastos.
• Glucógeno: polímero de -D-glucosa,  = energética. Su origen es exclusivamente animal, es fabricado en los
músculos y en el hígado. Representa una reserva de glucosa.
• Celulosa: polímero de -D-glucosa,  = estructura, forma parte de todas las paredes celulares de todas las
células vegetales. La enzima que hidroliza la celulosa se llama CELULASA y es muy rara en los sv. Únicamente
la poseen algunos protozoos.
• Quitina: es un polímero de -N-acetil glucosamina,  = estructural, es el compuesto nitrogenado más
abundante en la naturaleza, forma parte de la pared celular de hongos. Y sobretodo forma el exoesqueleto de
artrópodos (invertebrados con patas articuladas) [cangrejo]
C
N
H
S
Celulosa
Heteróxidos
HETERÓSIDOS Comúnmente conocidos también como GLUCÓSIDOS. Glúcidos hidrolizables formados por
monosacáridos y otras sustancias llamada AGLICÓN o GENINA. Dependiendo de la naturaleza del aglucón hay
diversos tipos de heteróxidos.
Ejemplos:
Digitalina: utilizada en el tratamiento de enfermedades vasculares; antocianósidos, responsables del color
de las flores.
Tanósidos; de propiedades astringentes.
Estreptomicina; antibiótico.
Nucleotidos derivados de la ribosa, como la desoxirribosa que forman los ácidos nucleicos.
Los Heterósidos: están formados por monosacáridos y otras moléculas distintas a los Glúcidos (no glucídicas),
como pueden ser lípidos, que forman glucolípidos, o prótidos, que pueden formar glucoproteinas, entre otros.
• GLUCOLÍPIDOS: son los que tienen como aglucón un lípido (glúcido + lípido)
• GLUCOPROTEINAS: son los que tienen como aglucón una proteína (glúcido+proteína)
El enlace puede realizarse a través de un oxígeno (O-HETERÓSIDOS), un azufre (S-HETERÓSIDOS) o un
nitrógeno (N-HETERÓSIDOS). En los tres casos hablamos de una unión débil que, por acción de enzimas o bien
ácidos débiles, se rompe para dar uno o varios azúcares y el aglicón. Por otro lado, también existen CHETERÓSIDOS cuyo enlace, entre dos carbonos, es mucho más fuerte y estable.
Los heterósidos están presentes en bastantes especies de plantas medicinales. Las moléculas pueden ser muy
distintas unas a otras y las acciones, por tanto, también pueden ser muy diversas. A continuación se especifican
algunos de los más comunes: SAPONINAS HETERÓSIDOS CARDIOTÓNICOS ANTRAQUINONAS
FLAVONOIDES
Heteróxidos
Glucolípidos. Están formados por monosacáridos u oligosacáridos unidos a lípidos. Se les puede encontrar en la
membrana celular. Los mas conocidos son los cerebrósidos y gangliósidos.
Glucoproteinas. Moléculas formadas por una fracción glucídica (del 5 al 40%) y una fracción proteica unidas por
enlaces covalentes. Las principales son las mucinas de secreción como las salivales, Glucoproteinas de la sangre, y
Glucoproteinas de las membranas celulares.
Funciones de los Glúcidos
Función Energética
El glúcido más importante y de uso inmediato es la glucosa. Sacarosa, almidón (vegetales) y glucógeno (animales)
son formas de almacenar glucosas. En una oxidación completa se producen 410 Kcal/100 grs.
Función Estructural
El enlace impide la degradación de estas moléculas y hace que algunos organismos puedan permanecer durante
cientos de años. La celulosa, hemicelulosas y pectinas forman la pared vegetal.
Lípidos
Siendo otro tipo de compuestos orgánicos que los vistos anteriormente, realizan básicamente las mismas funciones que los
glúcidos; tanto energéticas como estructurales. Sin embargo los lípidos es un grupo diversificado de sustancias con una serie de
propiedades físicas y químicas comunes, y entran en mayor proporción en la formación de estructuras orgánicas.
Con el nombre de lípidos (del griego lypos, grasa) denominamos a un grupo de compuestos orgánicos formados por C, H, y O
mayoritariamente y ocasionalmente N, P y S.
Con características químicas diversas, pero propiedades físicas comunes: poco o nada solubles en agua, siéndolo en los
disolventes orgánicos (éter, benceno, cloroformo, acetona, alcohol).
Clasificación de los lípidos
Acidos Grasos
Saturados
Insaturados
Triacilgliceroles o grasas
Lípidos saponificables
Ceras
Lípidos complejos o de membrana
Lípidos insaponificables
Aceites
Mantecas
Sebos
Glicerolípidos
Esfingolípidos
Terpenos
Esteroides
Hormonas eicosanoides
Dada la diversidad de características químicas, su clasificación también lo es: puede hacerse atendiendo a
criterios de saponificación, por simples o complejos o resaltando su importancia biológica, que será lo
suficientemente destacada a lo largo de este tema.
La saponificación reacción química entre un ácido graso y una base o álcali, en la que se obtiene como principal
producto la sal de dicho ácido y la base.
Estructura y Características de los Ácidos Grasos
1 Ácidos Grasos. Son ácidos carboxílicos de cadena larga, suelen tener nº par de carbonos (14 a 22), los más
abundantes tienen 16 y 18 carbonos.
1.1 Los ácidos grasos son saturados cuando no poseen enlaces dobles, son flexibles y sólidos a temperatura
ambiente, un ejemplo es el ácido palmítico
Cabeza
polar
Cola apolar
1.2 Los Insaturados o poliinsaturados si en la cadena hay dobles o triples enlaces, rígidos a nivel del doble
enlace siendo líquidos aceitosos, un ejemplo Ácido oleico
doble enlace CH-CH
-CH3
-COOH
Propiedades Físicas
Solubilidad
Son moléculas bipolares o anfipáticas (del griego amphi, doble). La cabeza de la molécula es polar o iónica y, por
tanto, hidrófila (-COOH). La cadena es apolar o hidrófoba (grupos -CH2- y -CH3 terminal).
Punto de fusión
En los saturados, el punto de fusión aumenta debido al nº de carbonos, mostrando tendencia a establecer enlaces
de Van der Waals entre las cadenas carbonadas.
Los Insaturados tienen menos interacciones de este tipo debido al codo de su cadena
Propiedades Químicas
Esterificación
El ácido graso se une a un alcohol por enlace covalente formando un ester y liberando una molécula de agua.
Los ésteres son compuestos orgánicos en los cuales un grupo orgánico (simbolizado por R') reemplaza a un átomo
de hidrógeno (o más de uno) en un ácido oxigenado.
Un ácido oxigenado es un ácido cuyas moléculas poseen un grupo OH– desde el cual el hidrógeno (H) puede
disociarse como un ion protón (H+).
En química orgánica y bioquímica los ésteres son un grupo funcional compuesto de un radical orgánico unido al
residuo de cualquier ácido oxigenado, orgánico o inorgánico. Los ésteres más comúnmente encontrados en la
naturaleza son las grasas, que son ésteres de glicerina y ácidos grasos, oleico, etcétera. Principalmente resultante
de la condensación de un ácido carboxílico y un alcohol. El proceso se denomina esterificación
Los ésteres más comunes utilizados en la medicina y en la industria son: el acetato de etilo, el acetato de butilo, el
acetato de celulosa, el xantogenato de celulosa, el trinitrato de glicerilo (nitroglicerina), el acetato de vinilo y el
nitrato de celulosa. El ácido acetilsalicílico (aspirina), es el más popular de los medicamentos sintéticos, debido a
su acción analgésica, antipirética, anti-inflamatoria y antirreumática, y por ser utilizado en la prevención y
tratamiento del infarto agudo al miocardio, la benzocaína (p-aminobenzoato de etilo) es un anestésico local,
empleado como calmante del dolor.
Ésteres comunes
nitroglicerina
ácido acetilsalicílico
benzocaina
Propiedades Químicas
Saponificación
Reaccionan los álcalis o bases dando lugar a una sal de ácido graso que se denomina jabón. El aporte de jabones
favorece la solubilidad y la formación de micelas de ácidos grasos.
Gracias a este comportamiento anfipático los jabones se disuelven en agua dando lugar a micelas monocapas, o
bicapas si poseen agua en su interior.
También tienen un efecto espumante cuando la monocapa atrapa aire y detergente o emulsionante si contienen
pequeñas gotas de lípido.
Acilglicéridos, Grasa simples o neutras
2 Lípidos Saponificables
Son lípidos simples formados por glicerol esterificado por uno, dos, o tres ácidos grasos, en cuyo caso:
monoacilglicérido, diacilglicérido o triacilglicérido respectivamente.
Acilglicéridos, Grasa simples o neutras
2.1 Los Lípidos Saponificables Triacilgliceroles, Antiguamente llamados triglicéridos, se representan gráficamente
como:
Son el resultado de la unión de una molécula de glicerol (glicerina) con 3 de ácido graso, iguales o no.
Ejemplo: 1-palmitil-2-oleil-3-estearilglicerol
formado por:
Una molécula de glicerol (CH2OH-CHOH-CH2OH)
una molécula de ácido palmítico
una molécula de ácido oleico
una molécula de ácido esteárico
glicerol
molécula de ácido palmítico
molécula de ácido oleico
molécula de ácido esteárico
Acilglicéridos, Grasa simples o neutras
Atendiendo a la temperatura de fusión se clasifican en:
2.1.1 Aceites
Si los ácidos grasos son Insaturados o de cadena corta o ambas cosas a la vez, la molécula resultante es líquida a
temperatura ambiente y se denomina aceite.
Se encuentra en las plantas oleaginosas: el fruto del olivo es rico en ácido oleico (monoinsaturado), las semillas
del girasol, maíz, soja etc. son ricos en poliinsaturados como el linoleico, algunas plantas que viven en aguas frías
contienen linolénico y eicosapentanoico, que también se acumulan en las grasas de los pescados azules que se
alimentan de ellas como el salmón.
Ácidos grasos saturados y Enfermedades cardiovasculares
Un exceso de ácidos grasos saturados en la dieta incrementa los niveles de triglicéridos y de colesterol en sangre y,
por consiguiente, favorece la formación de placas de ateroma en las paredes de las arterias responsables de las
trombosis y otras enfermedades cardiovasculares como la arteriosclerosis.
Sin embargo los aceites de oliva, semillas y los ácidos grasos poli insaturados de los pescados azules, tiene el
efecto contrario, ya que baja los niveles de colesterol en sangre y evita la formación de ateromas
2.1.2 Mantecas
Son grasas semisólidas a temperatura ambiente. La fluidez de esta depende de su contenido en ácidos
Insaturados y esto último relacionado a la alimentación.
Los animales que son alimentados con grasas insaturadas, generan grasas más fluidas y de mayor aprecio en
alimentación. (Seria el caso de un cerdo alimentado con bellotas)
2.1.3 Sebos
Son grasas sólidas a temperatura ambiente, como las de cabra o buey. Están formadas por ácidos grasos saturados
y cadena larga.
Céridos o Ceras
2.2 Ceras. Son ésteres de un ácido graso de cadena larga. Sólidos a temperatura ambiente, poseen sus dos
extremos hidrófobos, lo que determina su función de impermeabilizar y proteger.
Entre las más conocidas se encuentran la de abeja (ésteres del ácido palmítico con alcoholes de cadena larga), la
lanolina (grasa de lana de oveja), el aceite de espermaceti (producido por el cachalote) y la cera de cornauba
(extraído de una palmera de Brasil).
En general en los animales se encuentran en la piel, recubriendo el pelo, plumas y exoesqueleto de insectos. En
los vegetales forman películas que recubren hojas, flores y frutos.
Lípidos complejos o de Membrana
2.3 Lípidos complejos. En su composición intervienen ácidos grasos y otros componentes como alcoholes,
glúcidos, ácido fosfórico, derivados aminados etc.
Son moléculas anfipáticas con una zona hidrófoba, en la que los ácidos grasos están unidos mediante enlaces
ester a un alcohol (glicerina o esfingosina), y una zona hidrófila, originada por los restantes componentes no
lipídicos que también están unidos al alcohol.
Encontramos los siguientes tipos:
Gliceroglucolípidos
Glicerolípidos
Esfingolípidos
Glicerofosfolípidos
(fosfolípidos)
Esfingoglucolípidos
Esfingofosfolípidos
2.3.1 Glicerolípidos
Poseen dos moléculas de ácidos grasos mediante enlaces ester a dos grupos alcohol de la glicerina (posiciones α y
β). Según sea el sustituyente unido al tercer grupo alcohol de la glicerina se forman los:
Gliceroglucolípidos. Si se une un glúcido. Lípidos que se encuentran en membranas de bacterias y células
vegetales.
Fosfolípidos. Se une el ácido fosfórico y constituye el ácido fosfatídico.
La estructura de los distintos Fosfolípidos se pueden considerar derivados del ácido fosfatídico, y por ello se
nombran con el prefijo fosfatidil seguido del nombre del derivado aminado o polialcohol con el que se une. Así se
obtienen los derivados fosfatidiletanolamina, fosfatidilcolina (lecitina), fosfatidilserina, fosfatidilglicerol y
fosfatidilinositol.
Los Fosfolípidos tienen un gran interés biológico por ser componentes estructurales de las membranas celulares.
Lípidos complejos o de Membrana
Glicerolipido Monogalactosil diglicerido (MGDG)
Fosfolípido Palmitil Oleil Fosfatidilcolina
Lípidos complejos o de Membrana
2.3.2 Esfingolípidos
Todos ellos poseen una estructura derivada de la ceramida (formada por un ácido graso unido por enlace amida a
la esfingosina), pueden ser de dos clases:
Esfingoglucolípidos. Resultan de la unión de la ceramida y un conjunto de monosacáridos como la glucosa y
galactosa entre otros.
Los más simples se denominan cerebrósidos y sólo tienen un monosacárido (glucosa o galactosa) unida a la
ceramida. Los más complejos son los gangliósidos, que poseen un oligosacárido unido a la ceramida.
Estas moléculas forman parte de las membranas celulares y especialmente de la plasmática, donde se intercalan
con los fosfolípidos.
Esfingofosfolípidos. El grupo alcohol de la ceramida se une a una molécula de ácido ortofosfórico que a su vez lo
hace con otra de etanolamina
o de colina.Galactosylceramide
Así se originan las esfingomielinas muy abundantes en el tejido
Esfingoglucolípidos
nervioso, donde forman parte de las vainas de mielina
Esfingofosfolípidos esfingomielina
Terpenos o Isoprenoides
3.1 Los isopreno, están formados por polimerización del isopreno. Son moléculas muy abundantes en los
vegetales y su clasificación se determina por el nº de isoprenos que contienen.
Monoterpenos (dos isoprenos)
Se encuentran en los aceites esenciales de muchas plantas, a las que dan su olor sabor característicos: mentol,
geraniol, limoneno, pineno, alcanfor etc.
Diterpenos (cuatro isoprenos)
Es de destacar el fitol que forma parte de la clorofila y ser precursor de la vitamina A. Las vitaminas A, E y K
también son diterpenos.
Tetraterpenos (ocho isoprenos)
En este grupo son abundantes las xantofilas y carotenos, pigmentos vegetales amarillo y anaranjado
respectivamente. Dan color a los frutos, raíces (zanahoria) flores etc.
En la fotosíntesis desempeñan un papel clave absorbiendo energía luminosa de longitudes de onda distinta a las
que capta la clorofila. El caroteno es precursor de la vitamina A.
Politerpenos (muchos isoprenos)
EsTerpenos
de destacar
el caucho, obtenido del Hevea Brasiliensis, que contiene varios miles de isoprenos. Se usa en la
o Isoprenos
fabricación de objetos de goma.
Terpenos o Isoprenoides
Diterpenos Vitamina E
Diterpenos Vitamina K
Tetraterpenos α-Caroteno
Politerpeno Caucho
Esteroides
3.2 Esteroides. Son lípidos que derivan del ciclopentano perhidrofenantreno, denominado gonano
(antiguamente esterano). Su estructura la forman cuatro anillos de carbono (A, B, C y D). Los esteroides se
diferencian entre sí por el nº y localización de sustituyentes, siendo los más característicos:
Esteroles
De todos ellos, el colesterol es el de mayor interés biológico. Forma parte de las membranas biológicas a las que
confiere resistencia, por otra parte es el precursor de casi todos los demás esteroides.
Otros esteroles constituyen el grupo de la vitamina D o calciferol, imprescindible en la absorción intestinal del
calcio y su metabolización.
Ácidos biliares
Derivan de los ácidos cólico, desoxicólico y quenodesoxicólico, cuyas sales emulsionan las grasas por lo que
favorecen
su digestión
y absorción
Los
esteroides
son derivados
del intestinal.
cilopentano - perhidrofenantreno. Esta molécula origina moléculas tales
como colesterol, estradiol, progesterona, testosterona, aldosterona o corticosterona. Todas ellas son esenciales
para el funcionamiento de nuestro metabolismo.
Esteroides
Colesterol




El sistema de anillos ciclopentano- perhidrofenantreno, con sus 2 grupos metilo
La cadena lateral, con sus 3 grupos metilo
El doble enlace C=C
El grupo alcohol (OH) en posición 3, que es la parte polar de la molécula
Hormonas
3.3 Hormonas esteroideas
Incluyen las de la corteza suprarrenal, que estimulan la síntesis del glucógeno y la degradación de grasas y
proteínas (cortisol) y las que regulan la excreción de agua y sales minerales por las nefronas del riñón
(aldosterona). También son de la misma naturaleza las hormonas sexuales masculinas y femeninas (andrógenos
como la testosterona, estrógenos y progesterona) que controla la maduración sexual, comportamiento y
capacidad reproductora.
Testosterona
Progesterona
Funciones de los Lípidos
Los lípidos cumplen tres funciones, reserva energética, son estructurales, y participan en el transporte.
Reserva
Constituyen la principal reserva energética del organismo. Sabido es que un gramo de grasa produce 9,4 Kc. En
las reacciones metabólicas de oxidación, mientras que los prótidos y glúcidos solo producen 4,1 Kc./gr. La
oxidación de los ácidos grasos en las mitocondrias produce una gran cantidad de energía.
Los ácidos grasos y grasas (Acilglicéridos) constituyen la función de reserva principal.
Estructural
Forman las bicapas lipídicas de las membranas citoplasmáticas y de los orgánulos celulares. Fosfolípidos,
colesterol, Glucolípidos etc. son encargados de cumplir esta función.
En los órganos recubren estructuras y les dan consistencia, como la cera del cabello. Otros tienen función
térmica, como los acilglicéridos, que se almacenan en tejidos adiposos de animales de clima frío.
También protegen mecánicamente, como ocurre en los tejidos adiposos de la planta del pie y en la palma de la
mano del hombre.
Resumiendo: la función estructural está encargada a Glucolípidos, Céridos, Esteroles, Acilglicéridos y
Fosfolípidos.
Transportadora
El transporte de lípidos, desde el intestino hasta el lugar de utilización o al tejido adiposo (almacenaje), se realiza
mediante la emulsión de los lípidos por los ácidos biliares y los proteolípidos, asociaciones de proteínas
específicas con triacilglicéridos, colesterol, fosfolípidos, etc., que permiten su transporte por sangre y linfa.
Proteínas
Las proteínas son las moléculas orgánicas más abundantes en las células, se encuentran formando estructuras, y
realizando una diversidad de funciones especializadas. Están compuestos por átomos de C, H, O, N, y en menor
proporción por otros elementos como S y P.
Están constituidas por unidades llamadas Aminoácidos, los cuales están unidos entre sí por el Enlace Peptídico.
http://www.puc.cl/sw_educ/biologia/bio100/html/portadaMIval2.1.1.3.html
Son constituyentes químicos fundamentales e imprescindibles en la materia viva porque:
• Son los "instrumentos moleculares" mediante los cuales se expresa la información genética; es decir, las
proteínas ejecutan las órdenes dictadas por los ácidos nucleicos.
• Son sustancias "plásticas" para los seres vivos, es decir, materiales de construcción y reparación de sus
propias estructuras celulares. Sólo excepcionalmente sirven como fuente de energía.
• Muchas tienen "actividad biológica" (transporte, regulación, defensa, reserva, etc...). Esta característica
diferencia a las proteínas de otros elementos, como glúcidos y lípidos que se encuentran en las células
como simples sustancias inertes.
Las proteínas se crean y se destruyen
La renovación continua de las proteínas en el organismo supone que destruyamos diariamente de 200 a 300 gramos
de ellas y que elaboremos otras tantas. Estos procesos requieren un importante aporte de energía.
1.- Composición Química y Clasificación
Las proteínas son biopolímeros (macromoléculas orgánicas), de elevado peso molecular, constituidas básicamente por
carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N); aunque pueden contener también azufre (S) y fósforo (P) y,
en menor proporción, hierro (Fe), cobre (Cu), magnesio (Mg), yodo (Y), etc...
Estos elementos químicos se agrupan para formar unidades estructurales (monómeros) llamados AMINOACIDOS, a
los cuales podríamos considerar como los "ladrillos de los edificios moleculares proteicos". Estos edificios
macromoleculares se construyen y desmoronan con gran facilidad dentro de las células, y a ello debe precisamente la
materia viva su capacidad de crecimiento, reparación y regulación.
Las proteínas son, en resumen, biopolímeros de aminoácidos y su presencia en los seres vivos es indispensable para el
desarrollo de los múltiples procesos vitales.
Se clasifican, de forma general, en Holoproteínas y Heteroproteínas según estén formadas respectivamente sólo por
aminoácidos o bien por aminoácidos más otras moléculas o elementos adicionales no aminoácidos
Aminoácidos
1.- Estructura general de los aminoácidos
Un aminoácido es una molécula que contiene un grupo carboxilo (-COOH) y un grupo amino (-NH2) libres. Los
alfa-aminoácidos pueden representarse en general por NH2-CHR-COOH, siendo R un radical o cadena lateral
característica de cada aminoácido. Estos grupos R son muy variados químicamente.
Muchos aminoácidos forman proteínas (aminoácidos proteicos), mientras otros nunca se encuentran en ellas. En
todos los aminoácidos que componen proteínas -excepto la glicina- el carbono alfa es un carbono asimétrico. (El
carbono alfa es el adyacente al grupo carboxilo).
Existen aproximadamente 20 aminoácidos distintos componiendo las proteínas. La unión química entre
aminoácidos en las proteínas se produce mediante un enlace peptídico.
http://www.stanford.edu/group/pandegroup/folding/spanis
h/education/AminAcid_spanish.html
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuración tetraédrica en la que el carbono se dispone en el centro
y los cuatro elementos que se unen a él ocupan los vértices. Cuando en el vértice superior se dispone el -COOH y se
mira por la cara opuesta al grupo R, según la disposición del grupo amino (-NH2) a la izquierda o a la derecha del
carbono α se habla de "α-L-aminoácidos o de "α-D-aminoácidos respectivamente. En las proteinas sólo se encuentran
aminoácidos de configuración L.
2.- Clasificación de los aminoácidos
Aminoácido - α
Aminoácido - β
Aminoácido - γ
2.1 Los aminoácidos se clasifican habitualmente según las propiedades de su cadena lateral:
•
Neutros polares, hidrófilos o polares (Es el comportamiento de toda molécula que tiene afinidad por
el agua. En una disolución o coloide, las partículas hidrófilas tienden a acercarse y mantener
contacto con el agua):
Serina (Ser), Treonina (Thr), Cisteína (Cys), Asparagina (Asn), Tirosina (Tyr) y Glutamina (Gln).
O
C
N
H
S
2.- Clasificación de los aminoácidos
•
Neutros no polares, apolares o hidrófobos (El término se aplica a aquellas sustancias que son
repelidas por el agua o que no se pueden mezclar con ella):
Glicina (Gly), Alanina (Ala), Valina (Val), Leucina (Leu), Isoleucina (Ile), Metionina (Met), Prolina
(Pro), Fenilalanina (Phe) y Triptófano (Trp).
O
C
N
H
S
2.- Clasificación de los aminoácidos
O
•
Con carga negativa, o ácidos (Se denomina ácido a cualquier compuesto químico que disuelto en agua, da
una solución con un pH menor de 7):
Ácido aspártico (Asp) y Ácido glutámico (Glu).
•
Con carga positiva, o básicos (Una base es, en primera aproximación, cualquier sustancia que en
disolución acuosa aporta iones OH- al medio):
Lisina (Lys), Arginina (Arg) e Histidina (His).
C
N
H
S
NOTA:
Las Figuras representan la clasificación de los 20 aminoácidos presentes en las
proteínas
2.- Clasificación de los aminoácidos
2.2 Los aminoácidos se clasifican también según su obtención:
Los aminoácidos que necesitan ser ingeridos por el cuerpo para obtenerlos se les llama esenciales, la carencia
de estos aminoácidos en la dieta limita el desarrollo del organismo, ya que no es posible reponer las células de
los tejidos que mueren o crear tejidos nuevos, en el caso del crecimiento. Estos son:
•
•
•
•
•
Valina (Val)
Leucina (Leu)
Isoleucina (Ile)
Fenilalanina (Phe)
Metionina (Met)
•
•
Treonina (Thr)
Lisina (Lys)
•
•
Triptófano (Trp)
Histidina (His)
Los aminoácidos que pueden ser sintetizados por el cuerpo se les conoce como No Esenciales y son:
•
•
Arginina (Arg)
Alanina (Ala)
•
•
•
•
•
•
Prolina (Pro)
Glicina (Gly)
Serina (Ser)
Cisteina (Cys)
Asparagina (Asn)
Glutamina (Gln)
3.- Aminoácidos No Proteicos
Hay aminoácidos que no se consideran proteicos y aparecen en algunas proteínas. Son derivados de otros
aminoácidos, es decir, se incorporan a la proteína como uno de los aminoácidos proteicos y, después de haber sido
formada la proteína, se modifican químicamente; por ejemplo, la hidroxiprolina.
Algunos aminoácidos no proteicos se utilizan como neurotransmisores, vitaminas, etc. Por ejemplo, la beta-alanina o
la biotina.
Hidroxiprolina
β - Alanina
Ácido Ascórbico (Vitamina C)
Biotina
4.- Propiedades de los Aminoácidos
4.1 Propiedades Ácido-básicas
Comportamiento de cualquier aminoácido cuando se ioniza. El aminoácido puede comportarse como ácido y como base,
se denominan sustancias anfóteras.
Cuando una molécula presenta carga neta cero está en su punto isoeléctrico. Si un aminoácido tiene un punto isoeléctrico
de 6,1 a este valor de pH su carga neta será cero
4.- Propiedades de los Aminoácidos
4.2 Propiedades Ópticas
Todos los aminoácidos presentan un carbono asimétrico (exceptuando la glicina) por lo cual presentan isómeros. Uno de
ellos se denomina D y el otro L. Salvo algunas excepciones, los aminoácidos en la naturaleza se encuentran en su forma L
(grupo amino a la izquierda).
Según el isómero, desviará el rayo de luz polarizada hacia la izquierda (levógiro) o hacia la derecha (dextrógiro) el mismo
número de grados que su esteroisómero. El hecho de que sea dextrógiro no quiere decir que tenga configuración D. La
configuración D o L depende de la posición del grupo amino (L si está a la izquierda según la representación de Fisher)
4.3 Propiedades Químicas
Las que afectan al grupo carboxilo (descarboxilación).
Las que afectan al grupo amino (desaminación).
Las que afectan al grupo R.
Aminoácidos codificados en el genoma
Los aminoácidos que están codificados en el genoma de la mayoría de los seres vivos son 20: alanina, arginina, asparagina,
aspartato, cisteína, fenilalanina, glicina, glutamato, glutamina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, prolina,
serina, tirosina, treonina, triptófano y valina.
Sin embargo, hay algunas pocas excepciones
En algunos seres vivos el código genético tiene pequeñas modificaciones y puede codificar otros aminoácidos. Por
ejemplo: selenocisteína y pirrolisina
Enlace Peptídico
Los péptidos son cadenas lineales de aminoácidos unidos por enlaces químicos de tipo amino a los que se denomina
Enlace Peptídico.
El enlace peptídico tiene lugar mediante la pérdida de una molécula de agua entre el grupo amino de un aminoácido y
el carboxilo de otro:
El resultado es un enlace covalente CO-NH. Es, en realidad, un enlace amida sustituido.
Podemos seguir añadiendo aminoácidos al péptido, porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH
terminal.
Para nombrar el péptido se empieza por el NH2 terminal por acuerdo. Si el primer aminoácido de nuestro péptido
fuera alanina y el segundo serina tendríamos el péptido Alanil-serina.
Así pues, para formar péptidos los aminoácidos se van enlazando entre sí formando cadenas de longitud y secuencia
variable. Para denominar a estas cadenas se utilizan prefijos convencionales como:
Oligopéptidos.- si el nº de aminoácidos es menor 10.
Dipéptidos.- si el nº de aminoácidos es 2.
Tripéptidos.- si el nº de aminoácidos es 3.
Tetrapéptidos.- si el nº de aminoácidos es 4.
Polipéptidos o cadenas polipeptídicas.- si el nº de aminoácidos es mayor 10.
Dipéptido: el nº de aminoácidos es 2.
Tripéptidos: el nº de aminoácidos es 3.
Tetrapéptidos: el nº de aminoácidos es 4
Polipéptidos: el nº de aminoácidos es mayor a 10
Enlace Peptídico
Cada péptido o polipéptido se suele escribir, convencionalmente, de izquierda a derecha, empezando por el extremo
N-terminal que posee un grupo amino libre y finalizando por el extremo C-terminal en el que se encuentra un grupo
carboxilo libre, de tal manera que el eje o esqueleto del péptido, formado por una unidad de seis átomos (-NH-CHCO-), es idéntico a todos ellos. Lo que varía de unos péptidos a otros, y por extensión, de unas proteínas a otras, es el
número, la naturaleza y el orden o secuencia de sus aminoácidos.
Resumen
El enlace peptídico es un enlace covalente y se establece entre el grupo carboxilo (-COOH) de un aminoácido y el
grupo amino (-NH2) del aminoácido contiguo inmediato, con el consiguiente desprendimiento de una molécula de
agua.
Por otra parte, el carácter parcial de doble enlace del enlace peptídico (-C-N-) determina la disposición espacial de
éste en un mismo plano, con distancias y ángulos fijos. Como consecuencia, el enlace peptídico presenta cierta rigidez
e inmoviliza en el plano a los átomos que lo forman.
Funciones de las Proteínas
Las proteínas determinan la forma y estructura de las células, dirigen casi todos los procesos vitales. Las funciones de las proteínas
son específicas de cada una de ellas y permiten a las células mantener su integridad, defenderse de agentes externos, reparar daños,
controlar y regular funciones. Todas las proteínas realizan su función de la misma manera: por unión selectiva con alguna
molécula.
Las proteínas estructurales se agregan a otras moléculas de la misma proteína para originar una estructura mayor. Sin embargo,
otras proteínas se unen a moléculas distintas: los anticuerpos a los antígenos específicos, la hemoglobina al oxígeno, las enzimas a
sus sustratos, los reguladores de la expresión genética al ADN, las hormonas a sus receptores específicos, entre otros.
Ejemplos de proteínas sus funciones
Función Estructural
-Algunas proteínas constituyen estructuras celulares:
Ciertas glucoproteinas forman parte de las membranas celulares y actúan como receptores o facilitan el transporte de sustancias.
Las histonas, forman parte de los cromosomas que regulan la expresión de los genes.
-Otras proteínas confieren elasticidad y resistencia a órganos y tejidos:
El colágeno del tejido conjuntivo fibroso.
La elastina del tejido conjuntivo elástico.
La queratina de la epidermis.
-Las arañas y los gusanos de seda segregan fibroina para fabricar las telas de araña y los capullos de seda, respectivamente.
Función Enzimática
-Las proteínas con función enzimática son las más numerosas y especializadas. Actúan como biocatalizadores de las reacciones
químicas del metabolismo celular.
Función Hormonal
-Algunas hormonas son de naturaleza proteica, como la insulina y el glucagón (que regulan los niveles de glucosa en sangre) o las
hormonas segregadas por la hipófisis como la del crecimiento o la adrenocorticotrópica (que regula la síntesis de corticosteroides)
o la calcitonina (que regula el metabolismo del calcio).
Funciones de las Proteínas
Función Reguladora
-Algunas proteínas regulan la expresión de ciertos genes y otras regulan la división celular (como la ciclina).
Función Homeostatica
-Las que mantienen el equilibrio osmótico y actúan junto con otros sistemas amortiguadores para mantener constante el pH del
medio interno.
Función Defensiva
- Las inmunoglogulinas actúan como anticuerpos frente a posibles antígenos.
- La trombina y el fibrinógeno contribuyen a la formación de coágulos sanguíneos para evitar hemorragias.
- Las mucinas tienen efecto germicida y protegen a las mucosas.
- Algunas toxinas bacterianas, como la del botulismo, o venenos de serpientes, son proteínas fabricadas con funciones defensivas.
Función de Transporte
- La hemoglobina transporta el oxígeno en la sangre de los vertebrados.
- La hemocianina transporta oxígeno en la sangre de los invertebrados.
- La mioglobina transporta oxígeno en los músculos.
- Las lipoproteínas transportan lípidos por la sangre.
- Los citocromos transportan electrones.
Función Contractil
- La actina y la miosina constituyen las miofibrillas responsables de la contracción muscular.
- La dineina está relacionada con el movimiento de cilios y flagelos.
Función de Reserva
- La ovo albúmina de la clara del huevo, la gliadina del grano de trigo y la hordeina de la cebada, constituyen la reserva de
aminoácidos para el desarrollo del embrión.
- La lacto albúmina de la leche
Propiedades de las Proteínas
Desnaturalización: Las proteínas se pueden desnaturalizar al perder su estructura. En tal situación, pierde solubilidad
en el agua y precipita. Algunas proteínas desnaturalizadas pueden volver a su estado original a través de un proceso
llamado renaturalización.
La desnaturalización de una proteína se refiere a la ruptura de los enlaces que le mantenían sus estructuras
cuaternaria, terciaria y secundaria, conservándose solamente la primaria. En estos casos las proteínas se transforman
en filamentos lineales y delgados que se entrelazan hasta formar compuestos fibrosos e insolubles en agua.
Los agentes que pueden desnaturalizar a una proteína pueden ser: calor excesivo; sustancias que modifican el pH;
alteraciones en la concentración; alta salinidad; agitación molecular; etc... El efecto más visible de éste fenómeno es
que las proteínas se hacen menos solubles o insolubles y pierden su actividad biológica.
La mayor parte de las proteínas experimentan desnaturalizaciones cuando se calientan entre 50 y 60 ºC; en cambio
otras se desnaturalizan cuando se enfrían por debajo de los 10 a 15 ºC.
La desnaturalización puede ser reversible (renaturalización) pero en la mayoría de los casos es irreversible
Capacidad Electrolítica: Se determina a través de la electrólisis, en la cual si las proteínas se trasladan al polo positivo
es porque su radical tiene carga negativa y viceversa.
Especificidad: Cada proteína tiene una función específica, determinada por su estructura primaria. Esta propiedades
se refiere a que cada una de las especies de seres vivos es capaz de fabricar sus propias proteínas (diferentes en cada
especie), aún, dentro de una misma especie hay diferencias proteicas entre los distintos individuos. Esto no ocurre
con los glúcidos y lípidos, que son comunes a todos los seres vivos.
La enorme diversidad proteica interespecífica e intraespecífica es la consecuencia de las múltiples combinaciones
entre los aminoácidos, lo cual está determinado por el ADN de cada individuo.
La especificidad de las proteínas explica algunos fenómenos biológicos como: la compatibilidad o no de transplantes
de órganos; injertos biológicos; sueros sanguíneos; procesos alérgicos e incluso algunas infecciones
Propiedades de las Proteínas
Solubilidad: Esta propiedad se mantiene siempre y cuando los enlaces fuertes y débiles estén presentes. Si se aumenta
la temperatura y el pH, se pierde la solubilidad.
Las proteínas son solubles en agua cuando adoptan una conformación globular. La solubilidad es debida a los
radicales (-R) libres de los aminoácidos que, al ionizarse, establecen enlaces débiles (puentes de hidrógeno) con las
moléculas de agua.
Así, cuando una proteína se solubiliza queda recubierta de una capa de moléculas de agua (capa de solvatación) que
impide se pueda unir a otras proteínas lo cual provocaría su precipitación (insolubilización).
Esta propiedad es la que hace posible la hidratación de los tejidos de los seres vivos .
Capacidad amortiguadora: Las proteínas tienen un comportamiento anfótero, esto las hace capaces de neutralizar
las variaciones de pH del medio, ya que pueden comportarse como un ácido o una
base y porde
tanto
o retirar
Estructura
lasliberar
Proteínas
+
iones (H ) del medio donde se encuentran.
Presentan una serie de propiedades que vienen definidas por la disposición espacial de la cadena proteica, si se
cambia la presión, temperatura, pH, etc. pierde la conformación y su función que viene determinada por la secuencia
de aminoácidos
Existen 4 niveles estructurales, estando los dos primeros presentes en todas las proteínas y las dos segundas pueden
encontrarse o no. Dichos niveles estructurales definen la especificidad de cada proteína. A saber: Estructura primaria.
secundaria. Nivel de dominio. Estructura terciaria. cuaternaria. A partir del nivel de dominio sólo las hay globulares.
La determinación de la estabilidad proteica, es un proceso mediante el cual se sabe la resistencia de desnaturalización
de una proteína, esta ocurre cuando la proteína es sometida a determinadas temperaturas y cambios de ph en la cual
se pierde su estructura espacial y, por tanto, su función.
Ejemplo: Es útil para saber si una determinado tipo de leche puede ser procesada a pasteurización o si sus proteínas
pueden ser calentarse. También se emplea en los alimentos, para utilizar las proteínas con la seguridad que no
perderán su valor nutritivo al ser calentadas.
Estructura de las Proteínas
1º Estructura primaria: Se refiere al número y orden de colocación de los aminoácidos en la cadena peptídica
llamándose a este orden, secuencia, la secuencia de aminoácidos es muy específica ya que variando un solo
aminoácido en número o en orden se forman proteínas distintas.
En toda cadena peptídica el primer aminoácido lleva el grupo amino libre y se llama extremo N-terminal el último
aminoácido lleva el grupo carboxilo libre y se le llama extremo C-terminal la estructura primaria viene dada por
control genético, es decir definido por el ADN y de ella van a depender el resto de las estructuras.
Conocer la estructura primaria de una proteína es importante para: entender su función (ya que ésta depende de la
secuencia de aminoácidos y de la forma que adopte), y en el estudio de enfermedades genéticas.
Es posible que el origen de una enfermedad genética radique en una secuencia anormal. Esta anomalía, si es severa,
podría resultar en que la función de la proteína no se ejecute de manera adecuada, incluso que no se ejecute.
La secuencia de aminoácidos está especificada en el ADN por la secuencia de nucleótidos. Existe un sistema de
conversión, llamado código genético, que se puede utilizar para deducir la primera a partir de la segunda.
Modelo de estructura primaria Cadena de
aminoácidos
Estructura primaria, Aminoácido
aromático,
Fenilalanina
Estructura primaria,
Enlace peptídico, Tripéptido Lys –
Ala - Ile
Estructura de las Proteínas
2ª Estructura secundaria: se refiere a la disposición espacial de la cadena de aminoácidos y consiste en un
enrollamiento en espiral de la cadena debido a interacciones por puentes de hidrógeno entre enlaces peptídicos
próximos. Estos pueden ser hélices alfa, hélice de colágeno o laminas beta.
Hélice alfa: En esta estructura la cadena polipeptídica se enrolla en espiral sobre sí misma debido a los giros
producidos en torno al carbono alfa de cada aminoácido. Esta estructura se mantiene gracias a los enlaces de
hidrógeno intercatenarios formados entre el grupo -NH de un enlace peptídico y el grupo -C=O del cuarto
aminoácido que le sigue.
Hélice alfa: Ser- Glu- Ala-Ala- Ile- Asn- Arg- Gln- Ile- Asn- Leu- Glu- Leu- Tyr-Ala
Estructura de las Proteínas
Hélice de colágeno: Es una variedad particular de la estructura secundaria es la que forma el colágeno, que esta
presente en tendones y tejidos conectivos, y posee una estructura particularmente rígida.
Cadena polipeptídica sencilla del tropocolágeno
Modelo molecular
Modelo cordón
Modelo cinta
Modelo de tropocolágeno [Gly-Pro-Hyp-]12
Modelo de Smith de fibrilla de colágeno
Vista frontal
Estructura de las Proteínas
Beta laminas o de láminas plegadas: Algunas proteínas conservan su estructura primaria en zigzag y se asocian entre
sí estableciendo uniones mediante enlaces de hidrógeno intercatenarios. Todos los enlaces peptídicos participan en
este enlace cruzado, confiriendo así gran estabilidad a la estructura. La forma en beta es una conformación simple
formada por dos o más cadenas polipeptídicas paralelas o antiparalelas y se adosan estrechamente por medio de
puentes de hidrógeno y diversos arreglos entre los radicales libres de los aminoácidos. Esta conformación tiene una
estructura laminar y plegada, como un acordeón.
Modelo de estructura secundaria,
hélice alfa – hélice beta
No todas las proteínas llegan a formar estructuras terciarias. En estos casos mantienen su estructura secundaria alargada
dando lugar a las llamadas proteínas filamentosas, que son insolubles en agua y disoluciones salinas siendo por ello idóneas
para realizar funciones esqueléticas. Entre ellas, las más conocidas son el colágeno de los huesos y del tejido conjuntivo; la queratina del pelo, plumas, uñas, cuernos, etc...; la fibroina del hilo de seda y de las telarañas y la elastina del tejido
conjuntivo, que forma una red deformable por la tensión.
Estructura de las Proteínas
3º Estructura terciaria: solo la poseen las esfero proteínas o proteínas globulares y se refiere a la disposición espacial
de la estructura secundaria, constituyendo formas tridimensionales geométricas muy complicadas que se mantienen
por enlaces fuertes (puentes disulfuro entre dos cisteinas) y otros débiles (puentes de hidrógeno; fuerzas de Van der
Waals; interacciones iónicas e interacciones hidrofóbicas).
Las proteínas que presentan estructuras terciarias son solubles en agua y tienen gran actividad química y biológica,
Van a ser por tanto proteínas funcionales por el contrario las escleroproteínas o proteínas fibrosas no presentan
estructura terciaria son insolubles en agua presentando por tanto función estructural.
Desde el punto de vista funcional, esta estructura es la más importante pues, al alcanzarla es cuando la mayoría de las
proteínas adquieren su actividad biológica o función.
Muchas proteínas tienen estructura terciaria globular caracterizadas por ser solubles en disoluciones acuosas, como la
mioglobina o muchas enzimas.
Estructura terciaria - Lisozima
Varias hélices alfa
Una lámina beta, formada por 3 hebras beta
Zonas sin estructura secundaria regular
Modelo de estructura terciaria,
Proteína globular
Estructura de las Proteínas
4º Estructura cuaternaria: está representada por el acoplamiento de varias cadenas polipeptídicas, iguales o
diferentes, con estructuras terciarias (protómeros) que quedan autoensambladas por enlaces débiles, no covalentes,
que interacciona entre sí, funcionando como una sola molécula
Esta estructura no la poseen, tampoco, todas las proteínas. Algunas que sí la presentan son: las enzimas alostéricos y
la hemoglobina, esta última, constituida por cuatro cadenas peptídicas iguales dos a dos que interaccionan entre sí
Estructura cuaternaria - Hemoglobina
formada por 4 sub unidades de globina:
alfa1, alfa2, beta1 y beta2
Grupo hemo,
histidina, hierro y oxigeno
Modelo de estructura cuaternaria,
Proteína globular de 4 globinas
Ácidos Nucleicos
Los ácidos nucleicos están construidos por la polimerización de los nucleótidos. Funcionan como moléculas que
almacenan y dan información para la producción de secuencias de aminoácidos
Hay dos tipos de ácidos Nucleicos:
El ácido desoxiribonucleico (ADN), funciona como una base de datos celular, al contener una inmensa cantidad de
información sobre los polipéptidos que la célula pude hacer potencialmente.
El ácido ribonucleico (ARN), el cual tiene formas diversas (mensajero, ribosomal, de transferencia) y es necesario
para convertir la información de ADN en secuencias de polipéptidos . En algunos virus, el ARN funciona como la base
de datos primaria sin que haya ADN. Algunos ARN tienen una habilidad catalítica similar a la de las enzimas y son
llamadas ribosomas.
Los ácidos Nucleicos están construidos de subunidades llamadas nucleótidos. Cada nucleótido tiene tres
componentes:
- Un azúcar de 5 carbonos o pentosa
- Un molécula de anillo (base) que pertenece a las purinas o pirimidinas
- Uno o más grupos fosfato
1.- Composición de los ácidos nucleicos
Son biopolímeros formados por unidades llamadas monómeros, que son los nucleótidos
Base nitrogenada + Azúcar = Nucleósido
Citosina + Desoxirribosa = Desoxicitidina
Base nitrogenada + Azúcar + Ácido fosfórico = Nucleótido
Adenina + Ribosa + Ácido fosfórico = Adenosin monofosfato (AMP)
1.- Composición de los ácidos nucleicos
Los nucleótidos, están formados por la unión de:
a) Una pentosa, que puede ser la D-ribosa en el ARN; o la D-2- desoxirribosa en el ADN
Desoxiribosa
Beta Ribosa
b) Una base nitrogenada, que puede ser:
- Púrina, como la Guanina (G) y la Adenina (A)
Guanina
Adenina
- Pirimidina, como la Timina (T), Citosina (C) y Uracilo (U)
Timina
Citosina
Uracilo
C) Ácido fosfórico, que en la cadena de ácido nucleico une dos pentosas a través de una unión fosfodiester. Esta unión
se hace entre el C-3´de la pentosa, con el C-5´de la segunda.
Ácido fosfórico
1.- Composición de los ácidos nucleicos
Los nuecleósidos, están formados por la unión de una pentosa con una base nitrogenada. Esta unión se hace
mediante un enlace β-glucosídico.
- Si la pentosa es una ribosa, tenemos un ribonucleósido. Estos tienen como bases nitrogenadas la adenina, guanina,
citosina y uracilo.
- Si la pentosa es un desoxirribosa, tenemos un desoxirribonucleósido. Estos tienen como bases nitrogenadas la
adenina, citosina, guanina y timina.
- El enlace β-glucosídico se hace entre el
-a) C-1´de la pentosa y el N-9 de la base púrina, como la guanina y la adenina.
Nucleósido
Nucleótido
-b) C-1´deAdenosina
la pentosa=y Adenina
el N-1 de +laRibosa
base pirimidina, como la timina y AMP
citosina
= Adenina + Ribosa + Ácido fosfórico
ADP = Adenina + Ribosa +2 Ácido fosfórico
Nucleótido
Citosina + Desoxirribosa +2Ácido fosfórico
ATP = Adenina + Ribosa +3Ácido fosfórico
2.- Tipos de ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos están formados, como ya se ha dicho anteriormente, por la polimerización de muchos
nucleótidos, los cuales se unen de la siguiente manera: 3´-pentosa-5´-fosfato---3´-pentosa-5´fosfato-----
Cada molécula tiene una orientación definida, por lo que la cadena es 5´-> 3´.
Par T-A, con 2 enlaces de hidrógeno
Timidina
Adenosina
Citidina
Guanosina
Par C-G, con 3 enlaces de hidrógeno
Adenosina
Timidina
Guanosina
Citidina
El par de bases es prácticamente plano, los anillos de pentosa perpendiculares a
él.
Atendiendo a su estructura y composición existen dos tipos de ácidos nucleicos que son:
a) Ácido desoxirribonucleico o ADN o DNA
b) Ácido ribonucleico o ARN o RNA
3.- Ácido Desoxirribonucleico o ADN
A.- ESTRUCTURA.
Está formado por la unión de muchos desoxirribonucleótidos. La mayoría de las moléculas de ADN poseen dos
cadenas antiparalelas (una 5´-3´y la otra 3´-5´) unidas entre sí mediante las bases nitrogenadas, por medio de puentes
de hidrógeno.
La adenina enlaza con la timina, mediante dos puentes de hidrógeno, mientras que la citosina enlaza con la guanina,
mediante tres puentes de hidrógeno.
El ADN es el portador de la información genética, se puede decir por tanto, que los genes están compuestos por ADN.
Adenosina
Timidina
Citidina
Guanosina
En el exterior se ubican los fosfatos (esqueleto), seguidamente las pentosas, y en el interior paralelamente los
pares de bases.
ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADN
Adenosina
Nos muestra la secuencia de nucleótidos encadenados.
Es en estas cadenas donde se encuentra la información
genética, y dado que el esqueleto es el mismo para todos,
la diferencia de la información radica en la distinta
secuencia de bases nitrogenadas.
Esta secuencia presenta un código, que muestra una
información u otra, según el orden de las bases
Citidina
Timidina
Guanosina
3.- Ácido Desoxirribonucleico o ADN
ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN
Es una estructura en doble hélice. Permite explicar el almacenamiento de la información genética y el
mecanismo de duplicación del ADN. Fué postulada por Watson y Crick,basandose en:
- La difracción de rayos X que habían realizado Franklin y Wilkins
- La equivalencia de bases de Chargaff, que dice que la suma de adeninas más guaninas es igual a la suma de
timinas más citosinas.
Es una cadena doble, dextrógira o levógira, según el tipo de ADN. Ambas cadenas son complementarias,
pues la adenina de una se une a la timina de la otra, y la guanina de una a la citosina de la otra. Ambas
cadenas son antiparalelas, pues el extremo 3´de una se enfrenta al extremo 5´de la otra.
Existen tres modelos de ADN. El ADN de tipo B es el más abundante y es el descubierto por Watson y Crick.
ADN tipo B
ADN - A
La forma A es una doble hélice, dextrorsa como la B, pero más ancha. La
línea ficticia que une los átomos de fósforo define la trayectoria del
esqueleto; observa su helicidad.
Observa también la inclinación de los pares de bases, mayor que en el DNA
- B.
Observa que los pares de bases se sitúan a un lado del eje de la hélice; por
ello, la hélice es más ancha.
ADN - B
Dos dinucleótidos complementarios emparejan sus bases para formar un fragmento de BDNA bicatenario (o de doble hebra).
Para poder emparejar todas las bases manteniendo los enlaces fosfodiéster, cada par de bases
se desplaza con respecto al anterior por un giro de unos 36°
Se puede ver que el décimo par de bases después del inicial aún no completa una vuelta,
mientras que el undécimo la supera; esto indica que el número de pares de bases por vuelta
está entre 10 y 11. En este modelo de Watson y Crick, o forma B del DNA, la vuelta de hélice
corresonde aproximadamente a 10,5 pares de bases.
Al girar, se puede apreciar que existe una ligera curvatura en el eje de la doble hélice, la
estructura real del DNA no es exactamente igual al modelo de Watson y Crick.
ADN - Z
La forma Z es una doble hélice sinistrorsa, lo que la diferencia de las
A y B, y es más estrecha.
Observa cómo el esqueleto (línea ficticia que une los átomos de
fósforo) avanza girando hacia la izquierda y además describe una
línea en zig-zag.
Esta característica da nombre a la forma Z.
3.- Ácido Desoxirribonucleico o ADN
ESTRUCTURA TERCIARIA DEL ADN.
Se refiere a como se almacena el ADN en un volumen reducido. Varía según se trate de organismos procariontes o
eucariontes:
a) En procariontes se pliega como una super-hélice en forma, generalmente, circular y asociada a una pequeña
cantidad de proteínas. Lo mismo ocurre en la mitocondrias y en los plastos.
b) En eucariontes el empaquetamiento ha de ser más complejo y compacto y para esto necesita la presencia de
proteínas, como son las histonas y otras de naturaleza no histona (en los espermatozoides las proteínas son las
protaminas). A esta unión de ADN y proteínas se conoce como cromatina, en la cual se distinguen diferentes niveles
de organización:
- Nucleosoma
- Collar de perlas
- Fibra cromatínica
- Bucles radiales
- Cromosoma.
3.- Ácido Desoxirribonucleico o ADN
Las 8 moléculas de histona forman un núcleo apretado,
rodeado por la cadena de DNA, que le da casi 2 vueltas
La cadena de DNA se prolonga, separándose de la
partícula central; con la prolongación de ambos extremos
interacciona una molécula de histona H1, a modo de
"cierre" del DNA. El conjunto {partícula central + DNA +
H1} constituye el nucleosoma completo.
hélice giro hélice
Nucleosoma
Un tramo en hélice alfa, encaja en el surco mayor del DNA e
interacciona directamente con las bases nitrogenadas, llamado
"hélice de reconocimiento";
Un corto tramo de péptido sin estructura secundaria (un giro o
vuelta);
Otra hélice alfa que queda más separada del DNA y forma un
ángulo fijo con la primera.
hélice bucle hélice
Un tramo en hélice alfa, encaja en el surco mayor del DNA e interacciona
directamente con las bases nitrogenadas (equivalente a la "hélice de
reconocimiento" del motivo hélice-giro-hélice);
Un tramo de péptido sin estructura secundaria, más largo que en el motivo
hélice-giro-hélice,
Otra hélice alfa que no interacciona con el DNA pero sí con la otra cadena
proteica, estabilizando el dímero.
3.- Ácido Desoxirribonucleico o ADN
Un motivo de tipo hélice-giro-hélice que contacta con
el surco mayor del DNA (dos tramos en hélice alfa
separados por un corto tramo sin estructura
secundaria).
Una tercera hélice, externa al DNA.
Un tramo sin estructura secundaria definida que
interacciona con el DNA en el surco menor.
homeodominio
La estructura que es común con otras proteínas, y por ello se llama motivo, consta
de los dos segmentos peptídicos en hélice alfa, que a su vez se arrollan ligeramente
entre sí (formando una superhélice). En un extremo, estas hélices interaccionan
entre sí y en el otro lo hacen con secuencias específicas de bases en el surco mayor
del DNA
La interacción entre las dos hélices se mantiene principalmente gracias a la
interacción entre cadenas laterales de leucina
cremallera de leucina
dedo de zinc
El motivo consta en este caso de:
Un segmento peptídico en hélice alfa y dos en hoja beta
antiparalela, de los cuales hay 4 aminoácidos (2 Cys y 2 His)
cuyas cadenas laterales coordinan al ion Zn2+; este tipo de
dedo de zinc se denomina por ello C2H2. Se destacan los
átomos que coordinan al Zn (N en His y S en Cys).
3.- Ácido Desoxirribonucleico o ADN
B.- DESNATURALIZACIÓN DEL ADN.
Cuando la temperatura alcanza el punto de fusión del ADN, la agitación térmica es capaz de separar las dos hebras y
producir una desnaturalización. Este es un proceso reversible, ya que al bajar la temperatura se puede producir una
renaturalización. En este proceso se rompen los puentes de hidrógeno que unen las cadenas y se produce la
separación de las mismas, pero no se rompen los enlaces fosfodiester covalentes que forman la secuencia de la cadena.
La desnaturalización del ADN puede ocurrir, también, por variaciones en el pH.
Al enfriar lentamente puede renaturalizarse.
4.- Ácidos ribonucleico ARN
A.- ESTRUCTURA
Está formado por la unión de muchos ribonucleótidos, los cuales se unen entre ellos mediante enlaces fosfodiester en
sentido 5´-3´( igual que en el ADN ).
Están formados por una sola cadena, a excepciónEl
delRNA
ARN bicatenario
de los reovirus. formado por uniones 3'-5'es un polirribonucleótido,
fosfodiéster entre nucleótidos de ribosa (ribonucleótidos).
El ribonucleótido AMP, es diferente del desoxirribonucleótido dAMP
(componente del DNA) por la existencia del OH en 2'.
ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ARN
Al igual que el ADN, se refiere a la secuencia de las bases nitrogenadas que constituyen sus nucleótidos
Cadena de RNA de 12 nucleótidos, de hebra sencilla (un
dodecarribonucleótido).
Este oligonucleótido (que es sintético) adopta una
disposición en hélice, que permite un apilamiento parcial
de las bases, aunque no es muy estable y puede adoptar
otras conformaciones.
Esqueleto es hidrófilo y polar; y bases son hidrófoba y
apolar.
4.- Ácidos ribonucleico ARN
ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ARN
Alguna vez, en una misma cadena, existen regiones con secuencias complementarias capaces de aparearse
Ribozimas: Existen ciertas moléculas de ARN que ejercen actividad
catalítica, por tanto, no todas las moléculas con actividad enzimática
son proteínas.
Un ejemplo, perteneciente al grupo de las ribozimas es la cabeza de
martillo, debido a su estructura secundaria.
El modelo consta de dos cadenas: una de ARN, que es la ribozima, y
otra de DNA, que sería el sustrato.
La ribozima corta un enlace fosfodiéster de este sustrato cuando está formado por ribonucleótidos (es un ARN); en
este modelo dicho sustrato se ha sustituido por un ADN monocatenario, que, aunque se une a la ribozima, no es
hidrolizado y así permite estudiar la estructura del complejo ribozima-sustrato.
Se representan en color más claro las regiones que forman puentes de hidrógeno entre sus bases complementarias
(regiones de doble hélice).
4.- Ácidos ribonucleico ARN
ESTRUCTURA TERCIARIA DE ARN
Es un plegamiento, complicado, sobre al estructura secundaria.
4.- Ácidos ribonucleico ARN
CLASIFICACIÓN DE LOS ARN.
Para clasificarlos se adopta la masa molecular media de sus cadenas, cuyo valor se deduce de la velocidad de
sedimentación. La masa molecular y por tanto sus dimensiones se miden en svedberg (S). Según esto tenemos:
ARN Mensajero (ARNm)
Sus características son la siguientes:
- Cadenas de largo tamaño con estructura primaria.
- Se le llama mensajero porque transporta la información necesaria para la síntesis proteica.
- Cada ARNm tiene información para sintetizar una proteína determinada.
- Su vida media es corta.
a) En procariontes el extremo 5´ posee un grupo trifosfato
b) En eucariontes en el extremo 5´ posee un grupo metil-guanosina unido al trifosfato, y el extremo 3´ posee una cola
de poli-A
En los eucariontes se puede distinguir también:
- Exones, secuencias de bases que codifican proteínas
- Intrones, secuencias sin información.
Un ARNm de este tipo ha de madurar (eliminación de intrones) antes de hacerse funcional. Antes de madurar, el
ARNm recibe el nombre de ARN heterogeneonuclear (ARNhn ).
4.- Ácidos ribonucleico ARN
ARN Ribosómico (ARNr)
Sus principales características son:
- Cada ARNr presenta cadena de diferente tamaño, con estructura secundaria y terciaria.
- Forma parte de las subunidades ribosómicas cuando se une con muchas proteínas.
- Están vinculados con la síntesis de proteínas.
4.- Ácidos ribonucleico ARN
ARN Nucleolar (ARNn)
Sus características principales son:
- Se sintetiza en el nucleolo.
- Posee una masa molecular de 45 S, que actúa como recursor de parte del ARNr, concretamente de los ARNr 28 S (de
la subunidad mayor), los ARNr 5,8 S (de la subunidad mayor) y los ARNr 18 S (de la subunidad menor)
4.- Ácidos ribonucleico ARN
ARNu
Sus principales características son:
- Son moléculas de pequeño tamaño
- Se les denomina de esta manera por poseer mucho uracilo en su composición
- Se asocia a proteinas del núcleo y forma ribonucleoproteinas pequeño nucleares (RNPpn) que intervienen en:
a) Corte y empalme de ARN
b) Maduración en los ARNm de los eucariontes
c) Obtención de ARNr a partir de ARNn 45 S.
4.- Ácidos ribonucleico ARN
ARN Transferente (ARNt)
Sus principales características son.
- Son moléculas de pequeño tamaño
- Poseen en algunas zonas estructura secundaria, lo que va hacer que en las zonas donde no hay bases
complementarias adquieran un aspecto de bucles, como una hoja de trebol.
- Los plegamientos se llegan a hacer tan complejos que adquieren una estructura terciaria
- Su misión es unir aminoácidos y transportarlos hasta el ARNm para sintetizar proteínas.
El lugar exacto para colocarse en el ARNm lo hace gracias a tres bases, a cuyo conjunto se llaman anticodón (las
complementarias en el ARNm se llaman codón).
4.- Ácidos ribonucleico ARN
SINTESIS Y LOCALIZACIÓN DE LOS ARN
En la célula eucarionte los ARN se sintetizan gracias a tres tipos de enzimas:
- ARN polimerasa I, localizada en el nucleolo y se encarga de la síntesis de los ARNr 18 S, 5,8 S y 28 S.
- ARN polimerasa II, localizada en el nucleoplasma y se encarga de la síntesis de los ARNhn, es decir de los
precursores de los ARNm
- ARN polimerasa III, localizada en el nucleoplasma y se encarga de sintetizar los ARNr 5 S y los ARNm.