1. 1
Tema 1.1. Biomolècules:
Glúcids, Lípids, Proteïnes i
Àcids Nucleics.

2. 2
La lògica molecular dels éssers vius
1) Estructura dels éssers vius
2) Funcionament dels éssers vius
3) Replicació dels éssers vius
 diversitat de biomolècules
Biomolècules més importants des d’un punt de vista funcional i d’identitat:
- proteïnes
- àcids nucleics
Bacteri (E. coli): 5.000 biomolècules diferents
Home: 50.000 biomolècules diferents
Composició organisme viu: Aigua 70%
Biomolècules 30%
Ions: Na+, K+, Mg2+, Ca2+ i Cl-

3. 3
Composició elemental éssers vius
biomolècules1. bioelements primaris + bioelements traces
2. Compostos de carboni  esquelets carbonats + grups funcionals
3. Unitats bàsiques o estructurals  proteïnes: 20 aminoàcids
DNA: 4 nucleòtids
4. Macromolècules  proteïnes: 5.000-106 Da
àcids nucleics: 10.000-1010 Da
polisacàrids: 5.106 Da
*lípids: 750-1.500 Da
5. Propietats  grups funcionals (polifuncionals)
Composició organisme viu: Aigua 70%
Biomolècules 30%
Ions: Na+, K+, Mg2+, Ca2+ i Cl-
C, H, O, N, P i S Co, Cu, Fe, Mn, Zn
I, Mo, V, Ni, Cr, F, Se, Si, Sn, B, As i Al

4. 4
Grups funcionals
Carbonil

5. 5
Tema 1.1. Biomolècules:
GLÚCIDS.

6. 6
Definició i tipus de glúcids
• Monosacàrids
• Oligosacàrids
• Polisacàrids
1) Polihidroxialdehids (grup funcionals: hidroxil i aldehid)
2) Polihidroxiacetones (grups funcionals: hidroxil i cetona)
Fórmula empírica: (CH2O)n Hidrats de carboni o carbohidrats
Nombre d’unitats
estructurals
N, P i S

7. 7
Els monosacàrids
Classificació
1. Localització del grup carbonil:
• C1: funció aldehid  aldosa
• C2: funció cetona  cetosa
2. Nombre d’àtoms de carboni:
• 3  triosa
• 4  tetrosa
• 5  pentosa
• 6  hexosa
Són sòlids cristal·lins, blancs, sabor dolç i, normalment, solubles en aigua gràcies a
l’elevat nombre de grups polars.

8. 8
grup carbonil:
funció aldehid
àcids nucleics
Metabol. i polisacàrids polisacàrids
Aldoses
grup carbonil:
funció cetosa
polisacàrids
Cetoses

9. 9
Els monosacàrids
Poden formar dos estereoisòmers diferents: D i L. Aquests dos estereoisòmers
es diu que són molècules quirals.
-OH del C quiral a la dreta -OH del C quiral a l’esquerra
- Monosacàrids amb >1 C quiral
(-OH del C quiral subterminal)
- Natura: només l’enantiòmer D
és biològicament actiu

10. 10
Ciclació ≥ 5 C (sol. Aquosa)
Formació enllaç covalent
hemiacetàlic (-OH i C=O)
5 vèrtex 6 vèrtex

11. 11
Els monosacàrids
Ciclació anòmers
D- glucosa

12. 12
Els oligosacàrids
- -
enllaç (14)
-glucosa -fructosa
Maltosa (sucre de malta)
α-glucosa + α-glucosa enllaç α(1→4)
Sacarosa (sucre de les fruites)
α-glucosa + β-fructosa enllaç (α1 →β2)
Lactosa (sucre de la llet)
β-galactosa + β-glucosa enllaç β(1 →4)

13. 13
Els polisacàrids (glicans)
1. La naturalesa de les unitats de monosacàrids:
• Homopolisacàrids
• Heteropolisacàrids
2. Els carbonis de cada unitat monosacàrida que formen l’enllaç
glicosídic i la seva configuració (α o β)
3. La presència o absència de ramificacions
Estructura
Funció
1. Polisacàrids de reserva: midó (vegetals) i glicogen (animals)
2. Polisacàrids estructurals: cel.lulosa

14. 14
Midó
Els polisacàrids de reserva

15. 15
Midó
Els polisacàrids de reserva
Fórmula conformacional
Amilosa: cadenes no ramificades d’α-glucoses amb enllaços α (1→4)

16. 16
Els polisacàrids de reserva
Midó
Amilopectina: cadenes ramificades d’α-glucoses amb enllaços α (1→4) i α (1→6)

17. 17
Glicogen
Els polisacàrids de reserva

18. 18
Els polisacàrids estructurals
1. Cel·lulosa:
• Localització: paret cel·lular de les cèl·lules vegetals.
• Propietats: resistent i insoluble en aigua.
• Estructura: homopolímer no ramificat d’unitats de β-glucosa unides
per enllaços β(14).
• Nombre de monòmers: 10.000-15.000 unitats de β-glucosa.
• Conformació: estesa.
• Agregats: fibril·les de cel·lulosa.

19. 19
Fibril·les de cel·lulosa
pont d’hidrogen
Els polisacàrids estructurals

20. 20
Els polisacàrids estructurals
Cel·lulosa
La majoria d’animals no tenen enzims que puguin trencar aquest enllaç → No
poden digerir la cel·lulosa. Només alguns bacteris i fongs poden digerir-la.

21. 21
Altres polisacàrids estructurals
1. Quitina:
• Localització: exoesquelet dels artròpodes i paret cel·lular dels fongs.
• Estructura: homopolímer no ramificat d’unitats de β-N-acetilglucosamina
unides per enllaços β(14).
2. Peptidoglicans: (heteropolisacàrids)
• Localització: paret bacteriana.
• Estructura: polisacàrids + pèptids.
3. Mucopolisacàrids: (heteropolisacàrids)
• Localització: substància fonamental dels teixits animals.
• Estructura: heteropolisacàrids no ramificats formats per dues unitats de
monosacàrid (5%) unides a una proteïna (95%)  proteoglicans
• Tipus: àcid hialurònic, sulfat de condroitina i sulfat de queratà.

22. 22
Tema 1.1. Biomolècules
Els lípids

23. 23
Els lípids
insolubles en aigua però solubles en disolvents orgànics
• Lípids saponificables:
Contenen àcids grassos o greixosos
• Apolars:
– Triacilglicèrids
– Ceres
• Polars:
– Fosfoglicèrids
– Esfingolípids
• Lípids no saponificables:
– Terpens
– Esteroides (Colesterol)
– Eicosanoides

24. 24
Els àcids grassos: PROPIETATS
generalment es troben units covalentment a altres molècules formant
els lípid saponificables
1. pKa ~ 4,5  condicions fisiològiques: dissociats (RCOO- + H+)
2. cap hidrofílic (COOH) + llarga cua hidrofòbica  insolubles en aigua
Ex: lípid amfipàtic o amfifílic
micel·les
acids grassos = 1 grup carboxil + cadena hidrocarbonada (4-24 carbonis)
no ramificada i apolar
R-COOH
14 – 20 carbonis
16 – 18 carbonis
Enllaç éster

25. 25
Els àcids grassos saturats
Enllaços simples: conformació estesa  interaccions de van der Waals
lípids sòlids i consistència serosa
Àcid esteàric CH3(CH2)16COOH 18:0
Fórmula estructural Símbol
Àcid palmític CH3(CH2)14COOH 16:0
Fórmula química desenvolupada

26. 1
26
Els àcids grassos insaturats
Enllaços dobles: curvatura rígida  fluïdesa,
consistència oliosa, líquids
• monoinsaturats: 1 doble enllaç (àc. Olèic)
• poliinsaturats: 2 o més dobles enllaços (àc Linoleic)
9
CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH 18:1D9
CH3–(CH2)4–CH=CH–CH2–CH=CH–(CH2)7–COOH
18:2Δ9,12
18:2ω-6Àcid gras ω6
Àcid linoleic
Àcid oleic
19126

27. 27
abundants en animals i poc en vegetals, funció de reserva d’energia
triacilglicèrid = ésters de glicerol + 3 residus d’àcids grassos
1. Insolubles en aigua (no formen micel.les!)
2. Mescles complexes de diferents tipus de triacilglicèrids:
• Greix  residus d’àcids grassos saturats (org. animals)
• Oli  residus d’àcids grassos insaturats (org. vegetals)
Oli oliva: 80% àc. grassos insaturats + 20% saturats
3. Reacció de saponificació: triacilglicèrids + NaOH (KOH)  glicerol + sabons
de sodi (o potassi)
4. Oxidació en contacte amb l’aire.
Els lípids apolars
Triacilglicèrids o triglicèrids

28. 28
Els lípids apolars
Triacilglicèrids o triglicèrids
1-palmitoil-2-estearoil-3-oleoil-glicerol

29. 29
Els lípids apolars
ceres = éster 1 àcid gras de cadena llarga + 1 alcohol de cadena llarga
funció impermeabilitzant
Propietats hidrofòbiques
Estructura cera d’abella: àc. Palmític + 1-triacontanol
Les ceres

30. 30
Els lípids polars
importància biològica transcendental membranes biològiques
fosfoglicèrid = éster 1 glicerol + 2 residus d’àcids grassos + 1 àcid fosfòric
1 cap polar (àc fosfòric)
2 cues llargues apolars (cadenes alifàtiques àc. grassos)
estructura de bicapa
Biomolècula
amfipàtica
Fosfoglicèrids

31. 31
Fosfoglicèrids

32. 32
Fosfoglicèrids
cap hidròfil (polar)
àc. gras (no polar)

33. 33
Els lípids polars
membranes biològiques
Esfingolípids: ceramides, esfingomielines, cerebròsids i gangliòsids
1 esfingosina (aminoalcohol de cadena llarga) + 1 residu d’àcid gras
+ + +
1 grup fosfat 1 monosacàrid 1 oligosacàrid + àc. siàlic
1 cap polar
2 cues apolars
estructura de bicapa
Biomolècula
amfipàtica
ceramides
Participen en el reconeixement cel.lular
Esfingomielines
o esfingofosfolípids
(ex. Fosfocolina)
Cerebròsids Gangliòsids
Glucoesfingolípids

34. 34
Els lípids polars
Esfingolípids
Aminoalcohol de cadena llarga
Aminoalcohol + àcid gras
Aminoalcohol + àcid gras + grup fosfat
Esfingomielina

35. 35
Els lípids polars
Cerebròsids i gangliòsids
Representen una fracció
important dels lípids cerebrals.
Malaltia de Tay-Sachs:
Deteriorament neurològic fatal
per l’acumulació de gangliòsids
degut a la manca de l’enzim
hexosaminidasa A als lisosomes
Aminoalcohol + àcid gras + sucre
R
CEREBRÒSID

36. 36
Els lípids no saponificables: insolubles en aigua
Terpens i isoprenoides: no tenen residus d’àc. grassos
1. Composició: unitats d’isoprè (5C, 2-metil-1,3-butadiè) unides covalentment
2. Funció: precursors de vitamines liposolubles (A, E i K)
Plantes: pigments carotenoides (-carotè) i fotosintètics (clorofil·la),
i olis essencials (geraniol, mentol, limonè, pinè)
Animals: ubiquinona (coenzim Q10)-cadena respiratòria

37. 1. Composició: derivats del ciclopentanohidrofenantrè (4 anells saturats)
2. Localització i funció:
• Animals:
• Membrana plasmàtica: colesterol
• Hormones esteroïdees (andrògens, estrògens i progesterona) i
àcids biliars
• Plantes:
• Membrana plasmàtica: fitoesterols
• Precursors de la vitamina D (ergosterol)
37
Els lípids no saponificables
Esteroides: no contenen residus d’àc. grassos

38. 38
Els lípids no saponificables

39. 39
Els lípids no saponificables
Eicosanoides: deriven d’àc. grassos essencials ω3, ω6
1. Composició: derivats de l’àcid araquidònic (sintetitzat a partir d’ω6):
prostaglandines, tromboxans y leucotriens
2. Localització i funció: es troben en microorganismes, plantes i animals
En animals són reguladors molt potents del sistema nerviós central.
Funcionen com hormones locals
PGD2 Promueven el sueño TXA2
Estimulación de agregación
plaquetaria; vasoconstricción
PGE2
Contracción de musculatura lisa;
inducen dolor, calor, fiebre;
broncoconstricción
15d-PGJ2 Diferenciación de Adipocitos
PGF2α Contracciones uterinas LTB4 Quimiotaxis de leucocitos
PGI2
Inhibición de la agregación
plaquetaria;
vasodilatación; implantación del
embrión
LT-Cisteinlos
Anafilaxis; contracción de la
musculatura lisa bronquial.

40. 40
Els lípids

41. 41
Tema 1.1. Biomolècules:
Les proteïnes

42. 42
Els aminoàcids
Estructura
Propietats
Físiques: en estat sòlid són cristal·lins i blancs, són molt solubles en aigua
Químiques: en solució aquosa estan dissociats i poden actuar com a àcids i com a
bases. Són amfòters o amfòlits.
Punt isoelèctric: pH on la càrrega neta de la molècula és 0.

43. 43

44. - Aas amb grups R
polars sense càrrega
44
Classificació
aminoàcids
- Aas amb grups R no
polars o hidrofòbics
- Aas amb grups R
polars, hidrofílics,
amb càrrega

45. 45
Estructura de les proteïnes
Ex. Hemoglobina

46. 46
Estructura de les proteïnes
Enllaç peptídic
Estructura primària
pla amida

47. 47Estructura primària
Estructura de les proteïnes
Pèptids ≤ 40 amimoàcids
Polipèptids > 40 aminoàcids
KETAAAKFERQHMDSSTSAA

48. 48
Estructura de les proteïnes
• Hèlix 
• Fulla plegada o làmina 
Estructura secundària

49. 49
Estructura de les proteïnes
Només està permesa la rotació al voltant de 2 enllaços:
N-Cα (angle rotació Φ) i Cα-CO (angle rotació ψ)

50. 50
Estructura secundària
Hèlix-α
Estructura de les proteïnes
Φ = -57o Ψ = -47º
Conformació helicoidal
Esquelets polipeptídics interior
Grups R exterior
Hèlix dextrogira
3.6 aa / volta d’hèlix
Estabilització: Ponts d’H intracatenaris
entre C=O d’un enllaç peptídic i N-H de
l’aa de 3 posicions més endavant

51. 51
Estructura secundària
Estructura de les proteïnes
Làmina β
Requereix ≥ 2 segments ≠
Esquelets polipeptídics ziga-zaga
2 aa / volta
Estabilització: Ponts d’H entre cadenes

52. 52
Estructura de les proteïnes
Ex: -queratina
Formes filamentoses, allargades.
Estructura 3-D senzilla
(pràcticament 2ària)
Funció estructural i protectora.
Pell, pèl, ungles, plomes, seda,
tx. Conjuntiu, …
• α-queratina: α-hèlix
• Fibroïna: làmina β antiparal.
• Col·lagen: triple α-hèlix
PROTEÏNES FIBROSESEstructura secundària

53. 53
Estructura de les proteïnes
Estructura terciària
• Estructura irregular: plegament i associació de segments amb estructura
secundària i segments d’estructura irregular.
• Regionalitat: superfície externa hidrofílica amb grups funcionals polars i regió
interna hidrofòbica, apolar.
• Estabilització de l’estructura terciària:
- interaccions dèbils, sobretot interaccions hidrofòbiques, però també ponts
d’hidrogen, forces de van der Waals i interaccions electrostàtiques.
- Interaccions covalents ponts disulfur: -SH + HS- → -S-S-
PROTEÏNES GLOBULARS

54. 54
Estructura terciària de la mioglobina
Estructura de les proteïnes
A-H: segments en hèlix 
AB-GH: segments no helicoidals
grup hemo

55. 55
Estructura terciària
Estructura quaternària
Estructura de les proteïnes

56. 56
Funcions de les proteïnes
• Funcions enzimàtiques  enzims
– catalització de les reaccions químiques
• Funcions de transport de molecules:
– a través de les membranes
– a través de la sang
• Funcions estructurals:
– manteniment de la cohesió cel·lular i augment de la resistència tissular
(proteïnes extracel·lulars: queratina)
– regulació de la forma cel·lular (proteïnes intracel·lulars: tubulina)
• Funcions contràctils o mòbils  actina i miosina
– desplaçament de cèl·lules
– contracció muscular
• Funcions de defensa  anticossos, proteïnes de coagulació i proteïnes de
defensa dels vegetals
• Funcions reguladores  hormones
– regulació de l’activitat cel·lular i fisològica
• Funcions de reserva

57. 57
ENZIMS: Característiques generals
• Major velocitat de reacció: 106-1012
• Millors condicions de reacció:
– Solucions aquoses de pH neutre
– Pressió atmosfèrica i temperatura suaus
• Major especificitat:
– En relació al substrat
– En relació a la reacció catalitzada
• Capacitat de regulació:
– Modificació de la velocitat de reacció
– Coordinació de l’activitat de tots els enzims cel·lulars

58. 58
Classificació i nomenclatura dels enzims
ATP + D-glucosa  ADP + D-glucosa-6-fosfat
1. Número de classificació: EC.2.7.1.1.
2. Nom sistemàtic: ATP:glucosa fosfotransferasa
3. Nom trivial: hexoquinasa

59. 59
Funcionament dels enzims: especificitat

60. 60
(Fisher 1894)
(Koshland 1958)
Centres actius ni rígids ni totalment complementaris
Unió de S al centre actiu del E → canvi conformacional d’ambdós
Funcionament dels enzims: especificitat

61. 61
Funcionament dels enzims: especificitat
Canvi conformacional induït en l’hexoquinasa

62. 62
Funcionament dels enzims: poder catalític
Substrat (S) Producte (P)
catàlisi
S S* P
estat de transició: Prob. (S*  P) = Prob. (S*S)
Energia d’activació (∆G≠)

63. 63
L’E redueix l’energia d’activació
necessària per a la reacció, per
combinació reversible ES. Així, ↑ V
reacció. E es recupera.

64. 64
Cinètica enzimàtica
Sense enzim

65. 65
Cinètica enzimàtica
condicions inicials ([P] ↓)
Vo: velocitat inicial de la reacció
[E] constant i [S] variable
Vo =
Vmàx S
KM + S
Equació de Michaelis-Menten
quan [S] ↑↑ → Vo=Vmàx

66. 66
Cinètica enzimàtica

67. 67
Tema 5. Els àcids nucleics

68. 68
Els nucleòtids
Unitats bàsiques o estructurals dels àcids
nucleics: nucleòtids
Nucleòtid:
Aldopentosa + base nitrogenada + grup fosfat
Aldopentosa:
Ribosa  ribonucleòtid  RNA
Desoxiribosa  desoxiribonucleòtid  DNA

69. 69
Els nucleòtids
• Unitats bàsiques o estructurals dels
àcids nucleics:
Aldopentosa:
Ribosa  ribonucleòtid  RNA
Desoxiribosa  desoxiribonucleòtid  DNA
Base nitrogenada unida al carboni 1’ de
l’aldopentosa per un enllaç covalent N-
glicosídic:
Púriques  adenina (A) i guanina (G)
Pirimidíniques  timina (T), citosina (C) i
uracil (U)
BN Púriques
BN Pirimidíniques

70. • Unitats bàsiques o estructurals dels
àcids nucleics:
Aldopentosa:
Ribosa  ribonucleòtid  RNA
Desoxiribosa  desoxiribonucleòtid  DNA
Base nitrogenada unida al carboni 1’ de
l’aldopentosa per un enllaç covalent N-
glicosídic:
Púriques  adenina (A) i guanina (G)
Pirimidíniques  timina (T), citosina (C) i
uracil (U)
Grup fosfat unit al carboni 5’ de
l’aldopentosa per un enllaç èster fosfòric. 70
Els nucleòtids

71. 71

72. 72
Enllaç fosfodiéster

73. 73DNA
solc gran
solc petit
H
C
BN
O
P

74. 74
El DNA
Aparellaments
Complementarietat
de bases nitrogenades:
A – T
G - C

75. 75
El DNA parell de bases (pb)
Visió superior
Imatge lateral
- Diàmetre = 2 nm
- Longitud = 2mm-2m
- Gir: = 36o
- Avanç per pb = 0,34 nm
- 1volta: 10,5 pb
pas de rosca = 3,6 nm

76. 76
El DNA
H2O
salsWatson i Crick

77. 77
El DNA
• Cèl·lules procariotes:
– DNA cromosòmic: 1 molècula de DNA
circular de 5.106 pb + proteïnes associades
– Plasmidis: molècules de DNA circulars103-105 pb
• Cèl·lules eucariotes:
– Cromosomes: 109-1010 pb
1 cromosoma = 1 molècula DNA lineal + histones
– DNA circular: mitocondris i plastidis

78. 78
L’RNA
• RNA missatger (mRNA):
– Nombre de nucleòtids: 500-5.000
– Tipus: 100-6.000 diferents
– Funció: intermediari per a la síntesi proteica
• RNA de transferència (tRNA):
– Nombre de nucleòtids: 75-90
– Tipus: 40 diferents
– Funció: transport d’aminoàcids per a la síntesi proteica
• RNA ribosòmic (rRNA):
– Nombre de nucleòtids: 120-3.000
– Tipus: 3 a les cèl·lules procariotes i 4 a les cèl·lules eucariotes
– Funció: estructura dels ribosomes
• RNA funcionals petits (snRNA, miRNS, siRNS, piRNA):
– Nombre de nucleòtids: 60-300
– Funció: estructura de les partícules ribonucleiques petites (snRNPs)