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Átomos,
moléculas y
vida
 Para comprender mejor los procesos que rigen la
vida, es necesario conocer algunos principios
básicos de la química.
En términos generales la materia es todo lo que
ocupa un lugar en el espacio, o sea todo el material
físico en el Universo. La energía es la capacidad de
realizar un trabajo, generalmente manifestada por el
movimiento de piezas de materia de un lugar a otro.
Núcleo
Capa de Electrones
Protones: carga (+)
Electrones: carga (-)
Neutrones: Carecen de
carga
 Los elementos: Son materia que contienen un solo
tipo de átomos los cuáles constituyen las partículas
más pequeñas que conservan las propiedades
químicas inalterables de dichas sustancias.
 Número atómico: el cual se refiere al número de
protones en el núcleo
 Isótopos: Los átomos con el mismo número de
protones (es decir átomos del mismo elemento),
pero con número diferente de neutrones.
Elemento Porcentaje
Carbono 18%
Hidrógeno 10%
Oxígeno 65%
Nitrógeno 3%
Elemento
Composición
aproximada por
peso (%)
Importancia o Función
Oxígeno (O) 65 Presente en casi todos os compuestos
orgánicos; necesario para la respiración celular
Carbono (C) 18 Forma el esqueleto de las moléculas orgánicas
Hidrógeno (H) 10 Presente en la mayoría de los compuestos
orgánicos y el agua
Nitrógeno (N) 3 Componentes de las proteínas y ácidos
nucleicos .
Calcio (Ca) 1.5 Componente de los huesos y diente;
contracción muscular, conducción de impulsos
nerviosos
Fósforo (P) 1 Componente de los huesos, ácidos nucleicos y
ATP
Potasio (K) 0.4 Contracción muscular
Azufre (S) 0.3 Componente de algunas proteínas
Sodio (Na) 0.2 Conducción de impulsos nerviosos.
Sustancia química %
Agua 65
Proteínas 16
Lípidos 13
Minerales 5
Carbohidratos 1
 Enlace químico: es la fuerza de atracción que
mantiene unido a los átomos.
Los principales tipos de enlace químico son el
iónicos y el covalente
Es un átomo o molécula que ha ganado o
perdido electrones. El ión puede se positivo si pierde
electrones (Catión) o negativo si gana electrones
(Anión)
 En el enlace iónico existe una transferencia total
de los electrones más extremos de un átomo
menos electronegativo a otro que es más
electronegativo.
es aquel en que dos átomos
comparten electrones
Identifique el enlace químico
1
2
3
4
 El mayor componente de los organismos es el
agua; el cuerpo humano está formado por
alrededor del 70% de agua. Algunas plantas y
animales marinos como las medusas, alcanza hasta
el 95%
 Las moléculas de agua son
cohesivas porque tienen una
fuerte tendencia a atraerse
entre sí, debido a la presencia
de puentes de hidrógeno
entre ellas.
 Las moléculas del agua
también se adhieren a otros
tipos de sustancias.
Tensión Superficial
 La ionización del agua se refiere a la tendencia de
esta molécula a disociarse para formar iones de
(H+) y iones de hidróxido (OH-)
Imagen Describa
 El pH se define como el
logaritmo del recíproco
de la concentración de
iones de Hidrógeno:
pH=Log [1/H+]= -Log
[H+]
 La escala de pH indica el
grado de acidez o
basicidad de una
solución y tiene un rango
desde 0 hasta 14
Ordene las sustancias según su pH
18/03/2015 25
Radicales Libres
Es una molécula,
orgánica o inorgánica,
extremadamente
inestable y con un gran
poder reactivo.
Estado inestable
Sitio de sus reacciones:
ADN y lípidos.
18/03/201527
Atacan moléculas estables
Radical libre
Roba un electrón
Convierte en un
Radical libre
Ciclo destructivo
18/03/201528
RADICALES LIBRES
Dañan las membranas de nuestras células.
Destruyen o provocan mutaciones en el
DNA.
Facilitan las enfermedades
18/03/201529
18/03/201530
Tabaquismo
Los RL podrían aparecer a partir
de:
La fase gaseosa/ fase de alquitrán
del humo del cigarrillo.
Los macrófagos y neutrófilos
circundantes.
Fuentes endógenas de ROS
18/03/201531
Dieta no Balanceada
La deficiencia de Vitaminas B1, B2,
B12, Coenzima A y minerales,
determina una alteración en el
Ciclo de Krebs con depresión
energética de ATP y eliminación
de ROS.
18/03/201532
Otros efectos
Piel: Afecciones al colágeno, que
producen aceleramiento del
envejecimiento.
Articulaciones: lesiones en la
elastina y el colágeno.
Vista: gran cantidad de ácidos
grasos omega-3
18/03/201533
Teoría del Envejecimiento por RL
Producción del radical superóxido
que causa lesiones en: colágeno,
elastina, mucopolisacáridos,
lípidos.
Aparición de pigmentaciones en la
piel – corazón, hígado, y cerebro-
Proceso continuo de peroxidación
lipídica.
18/03/201534
Sistemas Antioxidantes
Primera línea de defensa
La enzima superóxido dismutasa
Enzima Catalasa-peroxidasa
La Glutatión peroxidasa
Segunda línea de defensa:
Ácido Ascórbico
Β-Caroteno
α-Tocoferol
 Los compuestos orgánicos son moléculas cuyo
esqueleto estructural está formado por átomos a
través de enlaces covalentes.
 Los compuestos orgánicos más sobresalientes y
que forman parte de los seres vivos son:
Carbohidratos
 Son moléculas formadas en su mayor
parte por átomos de carbono e
hidrógeno y en una menor cantidad de
oxígeno.
 Pueden ser azúcares pequeños
solubles en agua como la glucosa y la
fructosa, o cadenas de subunidades de
azúcar como el almidón y la celulosa.
 Si un carbohidrato se compone por una
sola molécula de azúcar se denomina
monosacárido.
 Si se enlazan dos o más
monosacáridos, forman un disacárido o
un polisacárido
 Los carbohidratos son fuentes
importantes de energía para casi
todos los organismos.
CarbohidratosMonosacárido Disacárido
Polisacárido
Glucosa
Lactosa
Almidón
Por el número de carbonos que presentan
3C triosa
4C tetrosa
Biológicamente
son las más
importantes
5C pentosa
6C hexosa
Carbohidratos
Están formados por un solo azúcar por ejemplo:
glucosa, fructosa, galactosa, ribosa y desoxirribosa.
La glucosa se encuentra en sangre y líquido
extracelular. La fructosa en los frutos, la ribosa en el
RNA, la desoxirribosa en el DNA y la galactosa en la
leche.
Fructuosa
 Son dos monosacáridos
unidos por condensación (se
libera una molécula de agua),
por medio de un enlace
covalente (enlace glucosídico)
Los más importantes son:
 La se encuentra en la
leche y consta de glucosa y
galactosa.
 La se encuentra en
frutos (azúcar de mesa),
consta de glucosa y fructuosa.
 La se obtiene como
resultado de la digestión del
almidón (glucosa y glucosa).
Son largas cadenas de monosacáridos, usados por
las plantas y animales como reservas de energía.
Los más comunes en los seres vivos son: ,
, y .
C E L U L O S A (digestión y función)
Imagen al ME de las fibras de
CELULOSA
celulasas
Rumiantes
Protozoos simbiontes en intestino
Forma la matriz de la pared celular de las
células vegetales.
(no es nutriente para el
ser humano)
Q U I T I N A (polisacárido estructural de artrópodos y hongos)
Polímero de N-Acetil-
glucosamina
b
b
b
A L M I D Ó N (homopolisacárido de reserva de los vegetales)
(base de la alimentación del ser humano)
G L U C Ó G E N O (homopolisacárido de reserva de los animales)
Se localiza en el HÍGADO y en el MÚSCULO ESQUELÉTICO
Microfotografía (ME) de HEPATOCITO
Mitocondria
Núcleo
Nucleolo
Gránulos de glucógeno
Se acumulan en el
citoplasma y son densos a
los electrones. Desprenden
glucosas en condiciones de
ayuno.
Tras 24 horas de ayuno
prácticamente desaparecen.
G L U C Ó G E N O (DIGESTIÓN)
En una persona de 70 Kg, hay entre 375-475 g de glucógeno: el 70 % se encuentra en el músculo, el
25 % en el hígado y el 5 % restante es glucosa circulante.
La glucógenofosforilasa
rompe los enlaces a 1,4. Se
detiene 4 restos antes de la
ramificación.
La 4-glucanotransferasa
traslada tres restos al otro
extremo.
La amilo a 1,6
glucosidasa rompe el
enlace a 1,6..
• Los lípidos son biomoléculas
orgánicas formadas básicamente
por carbono e hidrógeno y
generalmente también oxígeno;
pero en porcentajes mucho más
bajos.
• Además pueden contener
también fósforo, nitrógeno y
azufre . Todo lo que entra y sale
de las células tiene que atravesar
las barreras lipídicas que forman
las membranas celulares.
• Estas regiones no polares hacen
que los lípidos sean hidrofóbicos
o insolubles en agua, pero que se
disuelven en solventes orgánicos
no polares como cloroformo, éter
y benceno.
• Los diversos tipos de lípidos
cumplen con diferentes
funciones:
 Son moléculas
almacenadoras de energía
 Forman cubiertas
impermeables en los cuerpos
de plantas o de animales
 Constituyen masa de todas
las membranas de las células
 Algunos son hormonas, que
actúan como "mensajeros
químicos" que transmiten
información desde unas
células a otras.
49
•Los ácidos grasos son moléculas formadas por una larga cadena
hidrocarbonada de tipo lineal
•Cuentan con un número par de átomos de carbono (entre 4 y 24).
• Tienen en un extremo un grupo
carboxilo (-COOH).
• En la naturaleza es muy raro
encontrarlos en estados libre.
• Están formando parte de los lípidos
y se obtienen a partir de ellos
mediante la ruptura por hidrólisis.
50
Se conocen unos 70 ácidos grasos que se pueden clasificar en dos grupos:
1. Ácidos grasos saturados
2. Ácidos grasos insaturados
Los ácidos grasos saturados sólo tienen enlaces
simples entre los átomos de carbono (mirístico
(14C);el palmítico (16C) y el esteárico (18C)) .
51
• Los ácidos grasos insaturados tienen uno
(monoinsaturados) o varios enlaces dobles
(poliinsaturados).
• Sus moléculas presentan codos dónde aparece
un doble enlace. Esto provoca variaciones en
sus propiedades como el punto de fusión
(cuanto mas larga es la cadena y más saturada,
mayor es el punto de fusión). (oléico (18C, un
doble enlace) y el linoleíco (18C y dos dobles
enlaces)).
• Estos compuestos no pueden ser sintetizados por los animales, se llaman ácidos
grasos esenciales y deben tomarse en la dieta. Se denominan, en conjunto,
vitamina F (aunque no son una verdadera vitamina). Son mas abundantes que los
saturados, tanto en animales como en vegetales, pero especialmente en estos
últimos.
52
53
54
SÍNTESIS DE UN LÍPIDO
La saponificación es una reacción típica de los ácidos grasos, en la cual
reaccionan con bases (NaOH o KOH) y dan lugar a una sal de ácido graso,
que se denomina jabón.
Las moléculas de jabón presentan simultáneamente una
zona lipófila o hidrófoba, que rehúye el contacto con el
agua, y una zona hidrófila o polar, que tiende a contactar
con ella. Esto se denomina comportamiento anfipático.
55
LÍPIDOS CON ÁCIDOS GRASOS O SAPONIFICABLES
•Los lípidos saponificables son aquellos que contienen ácidos grasos.
•Todos los lípidos saponificables son esteres de ácidos grasos y un
alcohol o un aminoalcohol.
•Pertenecen a este grupo los lípidos simples u hololípidos y los lípidos
complejos o heterolípidos.
LIPIDOS SIMPLES
Son lípidos saponificables en cuya composición química solo
intervienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Comprenden dos
grupos de lípidos:
1. Acilglicéridos
2. Ceras
56
ACILGLICÉRIDOS
Son lípidos simples formados por la
esterificación de una dos o tres
moléculas de ácidos grasos con una
molécula de glicerina (propanotriol).
También reciben el nombre de glicéridos
o grasas simples.
Según el número de ácidos grasos que
forman la molécula, se distinguen:
1.Monoacilglicéridos
2.Diacilglicéridos
3.Triacilglicéridos
57
58
Si un acilglicérido presenta como mínimo un ácido
graso insaturado, es líquido y recibe el nombre de
aceite (el aceite de oliva es un éster de tres ácidos
oleicos con una glicerina).
Si todos los ácidos grasos son
saturados, el acilglicérido es sólido y
recibe el nombre de sebo (la grasa de
buey, de caballo o de cabra).
Si el acilglicérido es semisólido, recibe
el nombre de manteca, como la grasa
de cerdo. En los animales de sangre
fría y en los vegetales hay aceites, y en
los animales de sangre caliente hay
sebos o mantecas.
59
Ceras
Se obtienen por esterificación de un ácido
graso con un alcohol monovalente de cadena
larga (peso molecular elevado).
Tienen un fuerte carácter hidrófobo y forman
laminas impermeables que protegen muchos
tejidos y formaciones dérmicas de animales y
vegetales (cera de las abejas, grasa de la
lana, cerumen del oído..)
60
Son lípidos saponificables en cuya estructura molecular, además
de carbono, hidrógeno y oxígeno, hay también nitrógeno, fósforo,
azufre o un glúcido.
Los lípidos complejos son las principales moléculas constitutivas
de la doble capa lipídica de las membranas citoplasmáticas, por lo
que también se los denomina lípidos de membrana.
Los lípidos complejos se dividen en dos grupos los
61
Fosfolípidos.
Son lípidos complejos caracterizados por presentar un ácido ortofosfórico
en su zona polar.
Son las moléculas mas abundantes de la membrana citoplasmática.
Se dividen en dos grupos:
fosfoglicéridos
Esfingolípidos
62
• Se caracterizan por que no tienen ácidos grasos en la estructura.
• En las células aparecen en menor cantidad que los otros tipos de lípidos.
• Algunos que son sustancias biológicamente muy activas como hormonas
y vitaminas.
63
1. Entre los monoterpenos, algunas esencias vegetales como el mentol
de la menta, el limoneno del limón y el geraniol del geranio. Son
compuestos con aroma característico y en general, volátiles.
1. De los diterpenos, el fítol, alcohol que forma parte de la clorofila, y las
vitaminas A, E y K.
64
limoneno
geraniol
1. Entre los tetraterpenos, los
carotenoides, que son pigmentos
fotosintéticos. Se dividen en carotenos
(color rojo) y xantofilas (color amarillo).
Los carotenoides son precursores de la
vitamina A. Estos compuestos
presentan en su estructura muchos
dobles enlaces conjugados, lo que
hace que los electrones estén muy
deslocalizados y sean fácilmente
excitables. De ahí su función como
pigmentos fotosintéticos.
1. Entre los politerpenos, el caucho, que
se obtiene del árbol Hevea brasiliensis.
El caucho es un polímero formado por
miles de moléculas de isopreno,
dispuestas de forma lineal.
65
ESTEROIDES
Los esteroides comprenden dos grandes grupos de sustancias, derivados de
la molecula ciclopentano perhidrofenantreno: los esteroles y las hormonas
esteroideas.
Esteroles. Son esteroides que
poseen un grupo hidroxilo
unido al carbono 3 y una
cadena alifática en el carbono
17. Los esteróles son el
grupo más numeroso de los
esteroides. Los principales
esteróles son el colesterol,
los ácidos biliares, las
vitaminas D y el estradiol.
66
El colesterol forma parte estructural de las membranas de las células de los
animales, a las que confiere estabilidad debido a que disminuye la movilidad de
las moléculas de fosfolípidos, ya que se sitúa entre los fosfolípidos y fija a estas
moléculas.
El colesterol se une mediante su
grupo polar con las zonas hidrófilas
de los fosfolípidos contiguos,
mientras que el resto de su molécula
interacciona con las zonas lipófilas
de estas moléculas.
El colesterol es muy abundante en el
organismo, y es la molécula base que
sirve para la síntesis de casi todos
los esteroides.
67
Los ácidos biliares son un grupo de moléculas producidas en el hígado a
partir del colesterol, y de las que derivan las sales biliares, que se
encargan de la emulsión de las grasas en el intestino, lo que favorece la
acción de las lipasas y su posterior absorción intestinal.
68
El grupo de las vitaminas D esta formado
por un conjunto de esteroles que regulan el
metabolismo del calcio y fósforo y su
absorción intestinal. Cada vitamina D
proviene de un esterol diferente. La síntesis
de estas vitaminas es inducida en la piel por
los rayos ultravioleta. Su carencia origina
raquitismo en los niños y osteomalacia en
los adultos.
El estradiol es la hormona
encargada de regular la aparición
de los caracteres sexuales
secúndanos femeninos y de
controlar el ciclo ovárico.
69
Hormonas esteroideas. Derivan del colesterol, y son hidrofóbicas (por eso
pueden atravesar fácilmente las membranas). Se caracterizan por la
presencia de un átomo de oxígeno unido al carbono 3 mediante un doble
enlace.
70Eduardo Gómez
Tipo de hormona Nombre Función
Ecdisona Muda de artrópodos
Sexuales
Femeninas Progesterona
Regula el embarazo, el ciclo ovárico y
son precursores metabólicos de las
demás hormonas esteroideas
Estrógenos
(estradiol)
Fomenta el desarrollo sexual
femenino y mantiene los caracteres
sexuales femeninos
Masculinas Testosterona
Fomenta el desarrollo sexual
masculino y mantiene los caracteres
sexuales masculinos
Suparrenales
o corticoides
Glucocorticoides
Cortisol
Cortisona
Fomentan la gluconeogénesis y, a
dosis elevadas, son
inmunodepresores.
Mineralocorticoides
Aldosterona
Regula el equilibrio iónico en el
interior del organismo
Proteínas
►Son polímeros (macromoléculas)
de aminoácidos.
►Todos los aminoácidos tienen la
misma estructura fundamental
que consiste en un carbono
central unido a cuatro grupos
funcionales distintos:
 Un grupo amino (-NH2)
 Un grupo carboxilo o ácido
carboxílico (-COOH)
 Un hidrógeno (-H)
 Un grupo variable (R)
►Algunos aminoácidos son
hidrofílicos, sus grupos R son
polares y solubles en agua.
Otros son hidrofóbicos, con
grupos R no polares que son
insolubles en agua.
 Las proteínas son las moléculas orgánicas más abundantes en las
células; constituyen alrededor del 50% de su peso seco o más en
algunos casos.
 Una bacteria puede tener cerca de 1000 proteínas diferentes, pero en
una célula humana puede haber 10.000 clases de proteínas distintas.
 Químicamente, las proteínas están formadas por la unión de muchas
moléculas relativamente sencillas y no hidrolizables, denominadas
Aminoácidos (Aa).
 Los aminoácidos se unen entre sí originando péptidos. Según su
tamaño molecular, pueden ser oligopéptidos, formados por no más de
10 Aa y polipéptidos, constituidos por más de 10 Aa.
 Cuando el número de Aa supera los 50 y el polipéptido tiene una
estructura tridimensional específica, entonces se habla propiamente
de proteínas.
72
Los aminoácidos son compuestos orgánicos de bajo peso molecular.
Están compuestos siempre de C, H, O y N y además pueden
presentar otros elementos.
Se caracterizan por poseer un grupo carboxilo (—COOH) y un grupo
amino (—NH2) que se unen al mismo carbono (carbono α).
73
Aminoácidos: Unidades estructurales de las Proteínas
 Son aquellos que los organismos
heterótrofos deben tomar de su
dieta ya que no pueden
sintetizarlos en su cuerpo (los
autótrofos pueden sintetizarlos
todos)
 Las rutas metabólicas para su
obtención suelen ser largas y
energéticamente costosas, por lo
que los vertebrados las han ido
perdiendo a lo largo de la
evolución (resulta menos costoso
obtenerlos en los alimentos).
 EN ADULTOS: 8
 Fenilalanina
 Isoleucina
 Leucina
 Lisina
 Metionina
 Treonina
 Triptófano
 Valina
 EN NIÑOS los anteriores y:
 Arginina
 Histidina
Aminoácidos Esenciales
75
En un aminoácido, un carbono central (ɑ) se une a:
• Un grupo amino –NH2
• Un grupo carboxilo –COOH
• Un hidrógeno
• Un cadena lateral R que difiere en los 20 aminoácidos existentes.
CH2N COOH
H
CH3
Monómero
AMINOÁCIDO
Estructura de los aminoácidos
76
Los aminoácidos se unen entre sí mediante uniones peptídicas para formar
cadenas lineales no ramificadas.
C
H
R
C
O
OH
N
H
H
C
H
R
C
O
OH
N
H
H
C N
=
O
H
C
H
R
N
H
H
C
H
R
C
O
OH
+ H2O
Unión Peptídica
Unión Peptídica entre Aminoácidos
CONDENSACIÓN
PROTEÍNAS
Holoproteínas
Proteínas filamentosas
Proteínas globulares
Heteroproteínas
Cromo proteínas
Glucoproteínas
Lipoproteínas
Nucleoproteínas
Fosfoproteínas
Clasificación de las proteínas
77
78
Estructura de una
Proteína?
La organización de una proteína viene definida por cuatro niveles
estructurales ( o cuatro niveles de organización) denominados:
1. ESTRUCTURA PRIMARIA
2. ESTRUCTURA SECUNDARIA
3. ESTRUCTURA TERCIARIA
4. ESTRUCTURA CUATERNARIA
Cada una de estas estructuras informa de la disposición de la anterior en
el espacio.
Estructura de las proteínas
79
La estructura primaria es la secuencia de aminoácidos de la proteína.
Nos indica qué aminoácidos componen la cadena polipeptídica y el
orden en que dichos aminoácidos se encuentran.
La secuencia de una proteína se escribe enumerando los aminoácidos
desde el extremo N-terminal hasta el C-terminal.
80
Estructura primaria
81Serina Glicina Tirosina Alanina Leucina
Estructura primaria
82
Estructura primaria
La estructura secundaria es la disposición de la secuencia de
aminoácidos o estructura primaria en el espacio.
Los aminoácidos, a medida que van siendo enlazados durante la
síntesis de las proteínas, y gracias a la capacidad de giro de sus
enlaces, adquieren una disposición espacial estable, la estructura
secundaria.
83
Estructura secundaria
84
Conformación β
Conformación ɑ
Estructura secundaria
• El colágeno posee una disposición
en hélice especial, mas alargada
que la α-hélice, debido a la
abundancia de prolina e
hidroxiprolina.
85
Hélice de colágeno
86
Hélice de colágeno
• Hay algunas alteraciones
del colágeno que provocan
síndromes como el de el
hombre de goma o el
síndrome de Marfán que
padecía Paganini y que
explicaba sus dedos largos e
hiperextensibles
• En general, las proteínas que se quedan en la estructura
secundaria, dan lugar a proteínas filamentosas alargadas.
•Son insolubles en agua y soluciones salinas y realizan funciones
esqueléticas.
•Las más conocidas son la α-queratina del pelo, plumas, uñas,
cuernos, etc, la fibroína del hilo de seda y de las telarañas, y la
elastina del tejido conjuntivo, que forma una red deformable por la
tensión.
87
88
 La conformación terciaria de una proteína
globular es la conformación
tridimensional del polipéptido plegado.
 Las interacciones que intervienen en el
plegamiento de la estructura secundaria
son:
 Interacciones hidrofóbicas entre
restos laterales no polares.
 Uniones de Van der Waals.
 Puentes de Hidrógeno.
 Interacciones salinas.
 Puentes Disulfuro.
 Las funciones de las proteínas dependen
del plegamiento particular que adopten.
 Esta estructura está altamente
influenciada por la estructura primaria.
Estructura terciaria
•Es disposición espacial de la estructura secundaria de un polipéptido al
plegarse sobre sí misma originando una conformación globular.
•La conformación globular en las proteínas facilita su solubilidad en agua y en
disoluciones salinas. Esto les permite realizar funciones de transporte,
enzimáticas, hormonales, etc
•Las conformaciones globulares se mantienen estables por la existencia de
enlaces entre los radicales R de los aminoácidos.
89
Estructura terciaria
Lámina β
Hélice α
1. La estructura cuaternaria es la unión mediante
enlaces débiles (no covalentes) de varias cadenas
polipeptídicas con estructura terciana, idénticas o
no, para formar un complejo proteico.
2. Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe
el nombre de protómero (subunidad o monómero)
3. Según el número de protómeros que se asocian.
las proteínas que tienen estructura cuaternaria se
denominan:
• Dímeros, como la hexoquinasa.
• tetrámero como la hemoglobina.
• Pentámeros, como la ARN-polimerasa.
• Polímeros, cuando en su composición
intervienen gran número de protómeros.
(cápsida del virus de la poliomielitis, que
consta de 60 subunidades proteicas, los
filamentos de actina y miosina de las células
musculares, etc).
90
Estructura cuaternaria
91
 Las interacciones que estabilizan esta
estructura son en general uniones débiles:
 Interacciones hidrofóbicas.
 Puentes de hidrógeno.
 Interacciones salinas.
 Fuerza de Van der Waals.
 En algunas ocasiones puede haber enlaces
fuertes tipo puentes disulfuro, en el caso de
las inmunoglobulinas.
Estructura cuaternaria
92
93
En resumen, la estructura de una proteína.
Primaria Secundaria Terciaria Cuaternaria
Secuencia Conformación Asociación
Hélice
Hoja Plegada
Globular
Fibrosa
Subunidades iguales
Subunidades distintas
Combinación
ilimitada de
aminoácidos.
Unión
Peptídica
Puente de
Hidrógeno
Puente de Hidrógeno,
Interacciones hidrofóbicas,
salinas, electrostáticas.
Fuerzas diversas no
covalentes.
94
1. Estructural
2. Enzimática
3. Hormonal
4. Defensiva
5. Transporte
6. Reserva
7. Función
homeostática
8. Anticongelante
9. Actividad contráctil
FUNCIONES Y EJEMPLOS DE PROTEÍNAS:
Es una de las funciones más características:
1. Algunas glucoproteínas forman parte de las membranas celulares.
Intervienen en el transporte selectivo de iones (bomba de Na-K)
2. Otras proteínas forman el citoesqueleto de las células, las fibras del
huso, de los cilios y flagelos.
3. Otras, como las histonas forman parte de los cromosomas eucariotas.
4. El colágeno, que mantiene unidos los tejidos animales y forma los
tendones y la matriz de los huesos y cartílagos.
5. La elastina, en el tejido conjuntivo elástico (ligamentos paredes de
vasos sanguíneos).
6. La queratina, que se sintetiza en la epidermis y forma parte de pelos,
uñas, escamas de reptiles, plumas, etc.
7. La fibroína, que forma la seda y las telas de arañas. Es una disolución
viscosa que solidifica rápidamente al contacto con el aire.
95
Estructural
• Es la función más importante.
• Las enzimas son las proteínas más numerosas y especializadas y
actúan como biocatalizadores de las reacciones que constituyen el
metabolismo celular.
• Se diferencian de los catalizadores no biológicos porque las enzimas
son específicas de la reacción que catalizan y de los sustratos que
intervienen en ellas.
96
Insulina y glucagón
Hormona del crecimiento segregada por la hipófisis
Calcitonina
Enzimática
Hormonal
Inmunoglobulina, trombina y fibrinógeno
Defensiva
• Además de las proteínas transportadoras de las membranas, existen
otras extracelulares que transportan sustancias a lugares diferentes del
organismo.
• Hemoglobina, la hemocianina y la mioglobina del músculo
estriado.
• Los citocromos transportan electrones en la cadena respiratoria
(mitocondrias) y en la fase luminosa de la fotosíntesis
(cloroplastos).
• La seroalbúmina transporta ácidos grasos, fármacos y productos
tóxicos por la sangre.
• Las lipoproteínas transportan el colesterol y los triacilglicéridos por
la sangre.
97
Transporte
98
En general, las proteínas no se utilizan para la obtención de energía.
No obstante, algunas como la ovoalbúmina de la clara de huevo,
la caseína de la leche o la gliadina de la semilla de trigo, son
utilizadas por el embrión en desarrollo como nutrientes.
Las proteínas intracelulares y del medio interno intervienen en el
mantenimiento del equilibrio osmótico en coordinación con los
tampones.
Reserva
Función homeostática
Presentes en el citoplasma de ciertos peces antárticos.
El movimiento y la locomoción en los organismos unicelulares y pluricelulares
dependen de las proteínas contráctiles:
• la dineína, en cilios y flagelos,
• la actina y miosina, responsables de la contracción muscular.
99
Anticongelante
Función contráctil
ENZIMAS
Son biomoléculas cuya función es aumentar la
velocidad de las reacciones bioquímicas,
actúan por lo tanto como catalizadores
biológicos.
 La gran mayoría de las enzimas son proteínas.
 Sin embargo existen algunos ARN que pueden actuar
como enzimas (ribozimas)
 Las enzimas son catalizadores y como tales aumentan
la velocidad de la reacción química, sin modificar su
resultado.
 No modifican la energía de los reactivos ni de los
productos pero sí disminuyen la energía de activación,
una especie de barrera energética que deben pasar los
reactivos para convertirse en productos.
 No, las enzimas son específicas, cada una cataliza una
determinada reacción.
 La alta especificidad se
debe a que su estructura
terciaria le permite formar
cavidades llamadas sitios
activos, lugar donde se
ubica el sustrato durante
el proceso de catálisis.
LA ENZIMA SE UNE ESPECÍFICAMENTE A LAS
MOLÉCULAS DENOMINADAS SUSTRATOS,
FORMANDO UN COMPLEJO ENZIMA-SUSTRATO Y
FAVORECIENDO SU TRANSFORMACIÓN EN
PRODUCTOS
Se les designa tomando en cuenta el nombre del
substrato sobre el que actúan más la terminación
Ejemplos:
Maltosa Maltasa
Actualmente se nombran usando el
, más la sobre el
substrato, más la terminación
Ejemplo:
Enzima ; responsable de
oxidación del ácido málico
No, depende de muchos factores entre los que se
cuentan:
 Concentración del sustrato
 Temperatura
 pH
Concentración de sustrato
 A mayor concentración de sustrato es mayor la
velocidad.
 Pero no aumenta indefinidamente, cuando no hay más
enzima para unirse al sustrato se alcanza la velocidad
máxima
 Cada enzima tiene un pH óptimo en el cual la
actividad enzimática es máxima
 Cada enzima tiene una temperatura óptima
en la cual su actividad es máxima
De modo que …
 si variamos el pH o la temperatura, la velocidad de
la reacción catalizada por una enzima también
varía.
 Los valores de pH y temperatura óptima son
aquellos a los cuales se alcanza la máxima
actividad enzimática o la mayor velocidad de
reacción
Ácidos nucléicos
Los ácidos nucleicos
fueron descubiertos
por Freidrich
Miescher en 1869
La información genética o genoma, está contenida en
unas moléculas llamadas ácidos nucleicos.
Existen dos tipos de ácidos nucleicos:
ADN y ARN.
El ADN guarda la información genética en todos los
organismos celulares, el ARN es necesario para que se
exprese la información contenida en el ADN
COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ESTRUCTURA DE LOS
ÁCIDOS NUCLEICOS
 Los ácidos nucléicos resultan de la polimerización de
monómeros complejos denominados nucleótidos.
 Un nucleótido está formado por la unión de un grupo
fosfato al carbono 5’ de una pentosa. A su vez la
pentosa lleva unida al carbono 1’ una base nitrogenada.
BASES NITROGENADAS
Mirel Nervenis
 Aquellas bases formadas por dos anillos se denominan
bases púricas (derivadas de la purina). Dentro de este
grupo encontramos: Adenina (A), y Guanina (G).
 Si poseen un solo ciclo, se denominan bases
pirimidínicas (derivadas de la pirimidina), como por
ejemplo la Timina (T), Citosina (C), Uracilo (U).
Mirel Nervenis
 En 1953 Watson y Crick propusieron el modelo de
doble hélice, para esto se valieron de los patrones
obtenidos por difracción de rayos X de fibras de
ADN.
 Este modelo describe a la molécula del ADN como
una doble hélice, enrollada sobre un eje, como si
fuera una escalera de caracol y cada diez pares de
nucleótidos alcanza para dar un giro completo.
Modelo de la doble hélice de ADN Representación abreviada de un
segmento de ADN
ARN – ÁCIDO RIBONUCLEÍCO
El ácido ribonucleico se forma por la polimerización
de ribonucleótidos. Estos a su vez se forman por la
unión de:
 a) un grupo fosfato.
 b) ribosa, y
 c) una base nitrogenada unida al carbono 1’ de
la ribosa, que puede ser citocina, guanina,
adenina y uracilo. Esta última es una base similar a
la timina.
Mirel Nervenis
 En general los ribonucleótidos se unen entre sí,
formando una cadena simple, excepto en algunos
virus, donde se encuentran formando cadenas dobles.
 La cadena simple de ARN puede plegarse y presentar
regiones con bases apareadas, de este modo se forman
estructuras secundarias del ARN, que tienen muchas
veces importancia funcional, como por ejemplo en los
ARNt (ARN de transferencia).
Se conocen tres tipos principales de ARN
y todos ellos participan de una u otra
manera en la síntesis de las proteínas.
Ellos son:
ARN mensajero (ARNm)
ARN ribosomal (ARNr)
ARN de transferencia (ARNt).
Mirel Nervenis
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Biomoléculas

  • 2.
  • 3.  Para comprender mejor los procesos que rigen la vida, es necesario conocer algunos principios básicos de la química. En términos generales la materia es todo lo que ocupa un lugar en el espacio, o sea todo el material físico en el Universo. La energía es la capacidad de realizar un trabajo, generalmente manifestada por el movimiento de piezas de materia de un lugar a otro.
  • 4. Núcleo Capa de Electrones Protones: carga (+) Electrones: carga (-) Neutrones: Carecen de carga
  • 5.  Los elementos: Son materia que contienen un solo tipo de átomos los cuáles constituyen las partículas más pequeñas que conservan las propiedades químicas inalterables de dichas sustancias.  Número atómico: el cual se refiere al número de protones en el núcleo
  • 6.  Isótopos: Los átomos con el mismo número de protones (es decir átomos del mismo elemento), pero con número diferente de neutrones.
  • 7.
  • 8. Elemento Porcentaje Carbono 18% Hidrógeno 10% Oxígeno 65% Nitrógeno 3%
  • 9. Elemento Composición aproximada por peso (%) Importancia o Función Oxígeno (O) 65 Presente en casi todos os compuestos orgánicos; necesario para la respiración celular Carbono (C) 18 Forma el esqueleto de las moléculas orgánicas Hidrógeno (H) 10 Presente en la mayoría de los compuestos orgánicos y el agua Nitrógeno (N) 3 Componentes de las proteínas y ácidos nucleicos . Calcio (Ca) 1.5 Componente de los huesos y diente; contracción muscular, conducción de impulsos nerviosos Fósforo (P) 1 Componente de los huesos, ácidos nucleicos y ATP Potasio (K) 0.4 Contracción muscular Azufre (S) 0.3 Componente de algunas proteínas Sodio (Na) 0.2 Conducción de impulsos nerviosos.
  • 10. Sustancia química % Agua 65 Proteínas 16 Lípidos 13 Minerales 5 Carbohidratos 1
  • 11.  Enlace químico: es la fuerza de atracción que mantiene unido a los átomos. Los principales tipos de enlace químico son el iónicos y el covalente Es un átomo o molécula que ha ganado o perdido electrones. El ión puede se positivo si pierde electrones (Catión) o negativo si gana electrones (Anión)
  • 12.
  • 13.  En el enlace iónico existe una transferencia total de los electrones más extremos de un átomo menos electronegativo a otro que es más electronegativo.
  • 14. es aquel en que dos átomos comparten electrones
  • 15. Identifique el enlace químico 1 2 3 4
  • 16.  El mayor componente de los organismos es el agua; el cuerpo humano está formado por alrededor del 70% de agua. Algunas plantas y animales marinos como las medusas, alcanza hasta el 95%
  • 17.  Las moléculas de agua son cohesivas porque tienen una fuerte tendencia a atraerse entre sí, debido a la presencia de puentes de hidrógeno entre ellas.  Las moléculas del agua también se adhieren a otros tipos de sustancias.
  • 19.  La ionización del agua se refiere a la tendencia de esta molécula a disociarse para formar iones de (H+) y iones de hidróxido (OH-)
  • 21.
  • 22.
  • 23.  El pH se define como el logaritmo del recíproco de la concentración de iones de Hidrógeno: pH=Log [1/H+]= -Log [H+]  La escala de pH indica el grado de acidez o basicidad de una solución y tiene un rango desde 0 hasta 14
  • 24. Ordene las sustancias según su pH
  • 26. Radicales Libres Es una molécula, orgánica o inorgánica, extremadamente inestable y con un gran poder reactivo. Estado inestable Sitio de sus reacciones: ADN y lípidos.
  • 27. 18/03/201527 Atacan moléculas estables Radical libre Roba un electrón Convierte en un Radical libre Ciclo destructivo
  • 28. 18/03/201528 RADICALES LIBRES Dañan las membranas de nuestras células. Destruyen o provocan mutaciones en el DNA. Facilitan las enfermedades
  • 30. 18/03/201530 Tabaquismo Los RL podrían aparecer a partir de: La fase gaseosa/ fase de alquitrán del humo del cigarrillo. Los macrófagos y neutrófilos circundantes. Fuentes endógenas de ROS
  • 31. 18/03/201531 Dieta no Balanceada La deficiencia de Vitaminas B1, B2, B12, Coenzima A y minerales, determina una alteración en el Ciclo de Krebs con depresión energética de ATP y eliminación de ROS.
  • 32. 18/03/201532 Otros efectos Piel: Afecciones al colágeno, que producen aceleramiento del envejecimiento. Articulaciones: lesiones en la elastina y el colágeno. Vista: gran cantidad de ácidos grasos omega-3
  • 33. 18/03/201533 Teoría del Envejecimiento por RL Producción del radical superóxido que causa lesiones en: colágeno, elastina, mucopolisacáridos, lípidos. Aparición de pigmentaciones en la piel – corazón, hígado, y cerebro- Proceso continuo de peroxidación lipídica.
  • 34. 18/03/201534 Sistemas Antioxidantes Primera línea de defensa La enzima superóxido dismutasa Enzima Catalasa-peroxidasa La Glutatión peroxidasa Segunda línea de defensa: Ácido Ascórbico Β-Caroteno α-Tocoferol
  • 35.  Los compuestos orgánicos son moléculas cuyo esqueleto estructural está formado por átomos a través de enlaces covalentes.  Los compuestos orgánicos más sobresalientes y que forman parte de los seres vivos son:
  • 36.
  • 37. Carbohidratos  Son moléculas formadas en su mayor parte por átomos de carbono e hidrógeno y en una menor cantidad de oxígeno.  Pueden ser azúcares pequeños solubles en agua como la glucosa y la fructosa, o cadenas de subunidades de azúcar como el almidón y la celulosa.  Si un carbohidrato se compone por una sola molécula de azúcar se denomina monosacárido.  Si se enlazan dos o más monosacáridos, forman un disacárido o un polisacárido  Los carbohidratos son fuentes importantes de energía para casi todos los organismos.
  • 39. Por el número de carbonos que presentan 3C triosa 4C tetrosa Biológicamente son las más importantes 5C pentosa 6C hexosa Carbohidratos
  • 40. Están formados por un solo azúcar por ejemplo: glucosa, fructosa, galactosa, ribosa y desoxirribosa. La glucosa se encuentra en sangre y líquido extracelular. La fructosa en los frutos, la ribosa en el RNA, la desoxirribosa en el DNA y la galactosa en la leche. Fructuosa
  • 41.  Son dos monosacáridos unidos por condensación (se libera una molécula de agua), por medio de un enlace covalente (enlace glucosídico) Los más importantes son:  La se encuentra en la leche y consta de glucosa y galactosa.  La se encuentra en frutos (azúcar de mesa), consta de glucosa y fructuosa.  La se obtiene como resultado de la digestión del almidón (glucosa y glucosa).
  • 42. Son largas cadenas de monosacáridos, usados por las plantas y animales como reservas de energía. Los más comunes en los seres vivos son: , , y .
  • 43. C E L U L O S A (digestión y función) Imagen al ME de las fibras de CELULOSA celulasas Rumiantes Protozoos simbiontes en intestino Forma la matriz de la pared celular de las células vegetales. (no es nutriente para el ser humano)
  • 44. Q U I T I N A (polisacárido estructural de artrópodos y hongos) Polímero de N-Acetil- glucosamina b b b
  • 45. A L M I D Ó N (homopolisacárido de reserva de los vegetales) (base de la alimentación del ser humano)
  • 46. G L U C Ó G E N O (homopolisacárido de reserva de los animales) Se localiza en el HÍGADO y en el MÚSCULO ESQUELÉTICO Microfotografía (ME) de HEPATOCITO Mitocondria Núcleo Nucleolo Gránulos de glucógeno Se acumulan en el citoplasma y son densos a los electrones. Desprenden glucosas en condiciones de ayuno. Tras 24 horas de ayuno prácticamente desaparecen.
  • 47. G L U C Ó G E N O (DIGESTIÓN) En una persona de 70 Kg, hay entre 375-475 g de glucógeno: el 70 % se encuentra en el músculo, el 25 % en el hígado y el 5 % restante es glucosa circulante. La glucógenofosforilasa rompe los enlaces a 1,4. Se detiene 4 restos antes de la ramificación. La 4-glucanotransferasa traslada tres restos al otro extremo. La amilo a 1,6 glucosidasa rompe el enlace a 1,6..
  • 48. • Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas básicamente por carbono e hidrógeno y generalmente también oxígeno; pero en porcentajes mucho más bajos. • Además pueden contener también fósforo, nitrógeno y azufre . Todo lo que entra y sale de las células tiene que atravesar las barreras lipídicas que forman las membranas celulares. • Estas regiones no polares hacen que los lípidos sean hidrofóbicos o insolubles en agua, pero que se disuelven en solventes orgánicos no polares como cloroformo, éter y benceno. • Los diversos tipos de lípidos cumplen con diferentes funciones:  Son moléculas almacenadoras de energía  Forman cubiertas impermeables en los cuerpos de plantas o de animales  Constituyen masa de todas las membranas de las células  Algunos son hormonas, que actúan como "mensajeros químicos" que transmiten información desde unas células a otras.
  • 49. 49
  • 50. •Los ácidos grasos son moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada de tipo lineal •Cuentan con un número par de átomos de carbono (entre 4 y 24). • Tienen en un extremo un grupo carboxilo (-COOH). • En la naturaleza es muy raro encontrarlos en estados libre. • Están formando parte de los lípidos y se obtienen a partir de ellos mediante la ruptura por hidrólisis. 50
  • 51. Se conocen unos 70 ácidos grasos que se pueden clasificar en dos grupos: 1. Ácidos grasos saturados 2. Ácidos grasos insaturados Los ácidos grasos saturados sólo tienen enlaces simples entre los átomos de carbono (mirístico (14C);el palmítico (16C) y el esteárico (18C)) . 51
  • 52. • Los ácidos grasos insaturados tienen uno (monoinsaturados) o varios enlaces dobles (poliinsaturados). • Sus moléculas presentan codos dónde aparece un doble enlace. Esto provoca variaciones en sus propiedades como el punto de fusión (cuanto mas larga es la cadena y más saturada, mayor es el punto de fusión). (oléico (18C, un doble enlace) y el linoleíco (18C y dos dobles enlaces)). • Estos compuestos no pueden ser sintetizados por los animales, se llaman ácidos grasos esenciales y deben tomarse en la dieta. Se denominan, en conjunto, vitamina F (aunque no son una verdadera vitamina). Son mas abundantes que los saturados, tanto en animales como en vegetales, pero especialmente en estos últimos. 52
  • 53. 53
  • 55. La saponificación es una reacción típica de los ácidos grasos, en la cual reaccionan con bases (NaOH o KOH) y dan lugar a una sal de ácido graso, que se denomina jabón. Las moléculas de jabón presentan simultáneamente una zona lipófila o hidrófoba, que rehúye el contacto con el agua, y una zona hidrófila o polar, que tiende a contactar con ella. Esto se denomina comportamiento anfipático. 55
  • 56. LÍPIDOS CON ÁCIDOS GRASOS O SAPONIFICABLES •Los lípidos saponificables son aquellos que contienen ácidos grasos. •Todos los lípidos saponificables son esteres de ácidos grasos y un alcohol o un aminoalcohol. •Pertenecen a este grupo los lípidos simples u hololípidos y los lípidos complejos o heterolípidos. LIPIDOS SIMPLES Son lípidos saponificables en cuya composición química solo intervienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Comprenden dos grupos de lípidos: 1. Acilglicéridos 2. Ceras 56
  • 57. ACILGLICÉRIDOS Son lípidos simples formados por la esterificación de una dos o tres moléculas de ácidos grasos con una molécula de glicerina (propanotriol). También reciben el nombre de glicéridos o grasas simples. Según el número de ácidos grasos que forman la molécula, se distinguen: 1.Monoacilglicéridos 2.Diacilglicéridos 3.Triacilglicéridos 57
  • 58. 58
  • 59. Si un acilglicérido presenta como mínimo un ácido graso insaturado, es líquido y recibe el nombre de aceite (el aceite de oliva es un éster de tres ácidos oleicos con una glicerina). Si todos los ácidos grasos son saturados, el acilglicérido es sólido y recibe el nombre de sebo (la grasa de buey, de caballo o de cabra). Si el acilglicérido es semisólido, recibe el nombre de manteca, como la grasa de cerdo. En los animales de sangre fría y en los vegetales hay aceites, y en los animales de sangre caliente hay sebos o mantecas. 59
  • 60. Ceras Se obtienen por esterificación de un ácido graso con un alcohol monovalente de cadena larga (peso molecular elevado). Tienen un fuerte carácter hidrófobo y forman laminas impermeables que protegen muchos tejidos y formaciones dérmicas de animales y vegetales (cera de las abejas, grasa de la lana, cerumen del oído..) 60
  • 61. Son lípidos saponificables en cuya estructura molecular, además de carbono, hidrógeno y oxígeno, hay también nitrógeno, fósforo, azufre o un glúcido. Los lípidos complejos son las principales moléculas constitutivas de la doble capa lipídica de las membranas citoplasmáticas, por lo que también se los denomina lípidos de membrana. Los lípidos complejos se dividen en dos grupos los 61
  • 62. Fosfolípidos. Son lípidos complejos caracterizados por presentar un ácido ortofosfórico en su zona polar. Son las moléculas mas abundantes de la membrana citoplasmática. Se dividen en dos grupos: fosfoglicéridos Esfingolípidos 62
  • 63. • Se caracterizan por que no tienen ácidos grasos en la estructura. • En las células aparecen en menor cantidad que los otros tipos de lípidos. • Algunos que son sustancias biológicamente muy activas como hormonas y vitaminas. 63
  • 64. 1. Entre los monoterpenos, algunas esencias vegetales como el mentol de la menta, el limoneno del limón y el geraniol del geranio. Son compuestos con aroma característico y en general, volátiles. 1. De los diterpenos, el fítol, alcohol que forma parte de la clorofila, y las vitaminas A, E y K. 64 limoneno geraniol
  • 65. 1. Entre los tetraterpenos, los carotenoides, que son pigmentos fotosintéticos. Se dividen en carotenos (color rojo) y xantofilas (color amarillo). Los carotenoides son precursores de la vitamina A. Estos compuestos presentan en su estructura muchos dobles enlaces conjugados, lo que hace que los electrones estén muy deslocalizados y sean fácilmente excitables. De ahí su función como pigmentos fotosintéticos. 1. Entre los politerpenos, el caucho, que se obtiene del árbol Hevea brasiliensis. El caucho es un polímero formado por miles de moléculas de isopreno, dispuestas de forma lineal. 65
  • 66. ESTEROIDES Los esteroides comprenden dos grandes grupos de sustancias, derivados de la molecula ciclopentano perhidrofenantreno: los esteroles y las hormonas esteroideas. Esteroles. Son esteroides que poseen un grupo hidroxilo unido al carbono 3 y una cadena alifática en el carbono 17. Los esteróles son el grupo más numeroso de los esteroides. Los principales esteróles son el colesterol, los ácidos biliares, las vitaminas D y el estradiol. 66
  • 67. El colesterol forma parte estructural de las membranas de las células de los animales, a las que confiere estabilidad debido a que disminuye la movilidad de las moléculas de fosfolípidos, ya que se sitúa entre los fosfolípidos y fija a estas moléculas. El colesterol se une mediante su grupo polar con las zonas hidrófilas de los fosfolípidos contiguos, mientras que el resto de su molécula interacciona con las zonas lipófilas de estas moléculas. El colesterol es muy abundante en el organismo, y es la molécula base que sirve para la síntesis de casi todos los esteroides. 67
  • 68. Los ácidos biliares son un grupo de moléculas producidas en el hígado a partir del colesterol, y de las que derivan las sales biliares, que se encargan de la emulsión de las grasas en el intestino, lo que favorece la acción de las lipasas y su posterior absorción intestinal. 68
  • 69. El grupo de las vitaminas D esta formado por un conjunto de esteroles que regulan el metabolismo del calcio y fósforo y su absorción intestinal. Cada vitamina D proviene de un esterol diferente. La síntesis de estas vitaminas es inducida en la piel por los rayos ultravioleta. Su carencia origina raquitismo en los niños y osteomalacia en los adultos. El estradiol es la hormona encargada de regular la aparición de los caracteres sexuales secúndanos femeninos y de controlar el ciclo ovárico. 69
  • 70. Hormonas esteroideas. Derivan del colesterol, y son hidrofóbicas (por eso pueden atravesar fácilmente las membranas). Se caracterizan por la presencia de un átomo de oxígeno unido al carbono 3 mediante un doble enlace. 70Eduardo Gómez Tipo de hormona Nombre Función Ecdisona Muda de artrópodos Sexuales Femeninas Progesterona Regula el embarazo, el ciclo ovárico y son precursores metabólicos de las demás hormonas esteroideas Estrógenos (estradiol) Fomenta el desarrollo sexual femenino y mantiene los caracteres sexuales femeninos Masculinas Testosterona Fomenta el desarrollo sexual masculino y mantiene los caracteres sexuales masculinos Suparrenales o corticoides Glucocorticoides Cortisol Cortisona Fomentan la gluconeogénesis y, a dosis elevadas, son inmunodepresores. Mineralocorticoides Aldosterona Regula el equilibrio iónico en el interior del organismo
  • 71. Proteínas ►Son polímeros (macromoléculas) de aminoácidos. ►Todos los aminoácidos tienen la misma estructura fundamental que consiste en un carbono central unido a cuatro grupos funcionales distintos:  Un grupo amino (-NH2)  Un grupo carboxilo o ácido carboxílico (-COOH)  Un hidrógeno (-H)  Un grupo variable (R) ►Algunos aminoácidos son hidrofílicos, sus grupos R son polares y solubles en agua. Otros son hidrofóbicos, con grupos R no polares que son insolubles en agua.
  • 72.  Las proteínas son las moléculas orgánicas más abundantes en las células; constituyen alrededor del 50% de su peso seco o más en algunos casos.  Una bacteria puede tener cerca de 1000 proteínas diferentes, pero en una célula humana puede haber 10.000 clases de proteínas distintas.  Químicamente, las proteínas están formadas por la unión de muchas moléculas relativamente sencillas y no hidrolizables, denominadas Aminoácidos (Aa).  Los aminoácidos se unen entre sí originando péptidos. Según su tamaño molecular, pueden ser oligopéptidos, formados por no más de 10 Aa y polipéptidos, constituidos por más de 10 Aa.  Cuando el número de Aa supera los 50 y el polipéptido tiene una estructura tridimensional específica, entonces se habla propiamente de proteínas. 72
  • 73. Los aminoácidos son compuestos orgánicos de bajo peso molecular. Están compuestos siempre de C, H, O y N y además pueden presentar otros elementos. Se caracterizan por poseer un grupo carboxilo (—COOH) y un grupo amino (—NH2) que se unen al mismo carbono (carbono α). 73 Aminoácidos: Unidades estructurales de las Proteínas
  • 74.  Son aquellos que los organismos heterótrofos deben tomar de su dieta ya que no pueden sintetizarlos en su cuerpo (los autótrofos pueden sintetizarlos todos)  Las rutas metabólicas para su obtención suelen ser largas y energéticamente costosas, por lo que los vertebrados las han ido perdiendo a lo largo de la evolución (resulta menos costoso obtenerlos en los alimentos).  EN ADULTOS: 8  Fenilalanina  Isoleucina  Leucina  Lisina  Metionina  Treonina  Triptófano  Valina  EN NIÑOS los anteriores y:  Arginina  Histidina Aminoácidos Esenciales
  • 75. 75 En un aminoácido, un carbono central (ɑ) se une a: • Un grupo amino –NH2 • Un grupo carboxilo –COOH • Un hidrógeno • Un cadena lateral R que difiere en los 20 aminoácidos existentes. CH2N COOH H CH3 Monómero AMINOÁCIDO Estructura de los aminoácidos
  • 76. 76 Los aminoácidos se unen entre sí mediante uniones peptídicas para formar cadenas lineales no ramificadas. C H R C O OH N H H C H R C O OH N H H C N = O H C H R N H H C H R C O OH + H2O Unión Peptídica Unión Peptídica entre Aminoácidos CONDENSACIÓN
  • 77. PROTEÍNAS Holoproteínas Proteínas filamentosas Proteínas globulares Heteroproteínas Cromo proteínas Glucoproteínas Lipoproteínas Nucleoproteínas Fosfoproteínas Clasificación de las proteínas 77
  • 79. La organización de una proteína viene definida por cuatro niveles estructurales ( o cuatro niveles de organización) denominados: 1. ESTRUCTURA PRIMARIA 2. ESTRUCTURA SECUNDARIA 3. ESTRUCTURA TERCIARIA 4. ESTRUCTURA CUATERNARIA Cada una de estas estructuras informa de la disposición de la anterior en el espacio. Estructura de las proteínas 79
  • 80. La estructura primaria es la secuencia de aminoácidos de la proteína. Nos indica qué aminoácidos componen la cadena polipeptídica y el orden en que dichos aminoácidos se encuentran. La secuencia de una proteína se escribe enumerando los aminoácidos desde el extremo N-terminal hasta el C-terminal. 80 Estructura primaria
  • 81. 81Serina Glicina Tirosina Alanina Leucina Estructura primaria
  • 83. La estructura secundaria es la disposición de la secuencia de aminoácidos o estructura primaria en el espacio. Los aminoácidos, a medida que van siendo enlazados durante la síntesis de las proteínas, y gracias a la capacidad de giro de sus enlaces, adquieren una disposición espacial estable, la estructura secundaria. 83 Estructura secundaria
  • 85. • El colágeno posee una disposición en hélice especial, mas alargada que la α-hélice, debido a la abundancia de prolina e hidroxiprolina. 85 Hélice de colágeno
  • 86. 86 Hélice de colágeno • Hay algunas alteraciones del colágeno que provocan síndromes como el de el hombre de goma o el síndrome de Marfán que padecía Paganini y que explicaba sus dedos largos e hiperextensibles
  • 87. • En general, las proteínas que se quedan en la estructura secundaria, dan lugar a proteínas filamentosas alargadas. •Son insolubles en agua y soluciones salinas y realizan funciones esqueléticas. •Las más conocidas son la α-queratina del pelo, plumas, uñas, cuernos, etc, la fibroína del hilo de seda y de las telarañas, y la elastina del tejido conjuntivo, que forma una red deformable por la tensión. 87
  • 88. 88  La conformación terciaria de una proteína globular es la conformación tridimensional del polipéptido plegado.  Las interacciones que intervienen en el plegamiento de la estructura secundaria son:  Interacciones hidrofóbicas entre restos laterales no polares.  Uniones de Van der Waals.  Puentes de Hidrógeno.  Interacciones salinas.  Puentes Disulfuro.  Las funciones de las proteínas dependen del plegamiento particular que adopten.  Esta estructura está altamente influenciada por la estructura primaria. Estructura terciaria
  • 89. •Es disposición espacial de la estructura secundaria de un polipéptido al plegarse sobre sí misma originando una conformación globular. •La conformación globular en las proteínas facilita su solubilidad en agua y en disoluciones salinas. Esto les permite realizar funciones de transporte, enzimáticas, hormonales, etc •Las conformaciones globulares se mantienen estables por la existencia de enlaces entre los radicales R de los aminoácidos. 89 Estructura terciaria Lámina β Hélice α
  • 90. 1. La estructura cuaternaria es la unión mediante enlaces débiles (no covalentes) de varias cadenas polipeptídicas con estructura terciana, idénticas o no, para formar un complejo proteico. 2. Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre de protómero (subunidad o monómero) 3. Según el número de protómeros que se asocian. las proteínas que tienen estructura cuaternaria se denominan: • Dímeros, como la hexoquinasa. • tetrámero como la hemoglobina. • Pentámeros, como la ARN-polimerasa. • Polímeros, cuando en su composición intervienen gran número de protómeros. (cápsida del virus de la poliomielitis, que consta de 60 subunidades proteicas, los filamentos de actina y miosina de las células musculares, etc). 90 Estructura cuaternaria
  • 91. 91  Las interacciones que estabilizan esta estructura son en general uniones débiles:  Interacciones hidrofóbicas.  Puentes de hidrógeno.  Interacciones salinas.  Fuerza de Van der Waals.  En algunas ocasiones puede haber enlaces fuertes tipo puentes disulfuro, en el caso de las inmunoglobulinas. Estructura cuaternaria
  • 92. 92
  • 93. 93 En resumen, la estructura de una proteína. Primaria Secundaria Terciaria Cuaternaria Secuencia Conformación Asociación Hélice Hoja Plegada Globular Fibrosa Subunidades iguales Subunidades distintas Combinación ilimitada de aminoácidos. Unión Peptídica Puente de Hidrógeno Puente de Hidrógeno, Interacciones hidrofóbicas, salinas, electrostáticas. Fuerzas diversas no covalentes.
  • 94. 94 1. Estructural 2. Enzimática 3. Hormonal 4. Defensiva 5. Transporte 6. Reserva 7. Función homeostática 8. Anticongelante 9. Actividad contráctil FUNCIONES Y EJEMPLOS DE PROTEÍNAS:
  • 95. Es una de las funciones más características: 1. Algunas glucoproteínas forman parte de las membranas celulares. Intervienen en el transporte selectivo de iones (bomba de Na-K) 2. Otras proteínas forman el citoesqueleto de las células, las fibras del huso, de los cilios y flagelos. 3. Otras, como las histonas forman parte de los cromosomas eucariotas. 4. El colágeno, que mantiene unidos los tejidos animales y forma los tendones y la matriz de los huesos y cartílagos. 5. La elastina, en el tejido conjuntivo elástico (ligamentos paredes de vasos sanguíneos). 6. La queratina, que se sintetiza en la epidermis y forma parte de pelos, uñas, escamas de reptiles, plumas, etc. 7. La fibroína, que forma la seda y las telas de arañas. Es una disolución viscosa que solidifica rápidamente al contacto con el aire. 95 Estructural
  • 96. • Es la función más importante. • Las enzimas son las proteínas más numerosas y especializadas y actúan como biocatalizadores de las reacciones que constituyen el metabolismo celular. • Se diferencian de los catalizadores no biológicos porque las enzimas son específicas de la reacción que catalizan y de los sustratos que intervienen en ellas. 96 Insulina y glucagón Hormona del crecimiento segregada por la hipófisis Calcitonina Enzimática Hormonal Inmunoglobulina, trombina y fibrinógeno Defensiva
  • 97. • Además de las proteínas transportadoras de las membranas, existen otras extracelulares que transportan sustancias a lugares diferentes del organismo. • Hemoglobina, la hemocianina y la mioglobina del músculo estriado. • Los citocromos transportan electrones en la cadena respiratoria (mitocondrias) y en la fase luminosa de la fotosíntesis (cloroplastos). • La seroalbúmina transporta ácidos grasos, fármacos y productos tóxicos por la sangre. • Las lipoproteínas transportan el colesterol y los triacilglicéridos por la sangre. 97 Transporte
  • 98. 98 En general, las proteínas no se utilizan para la obtención de energía. No obstante, algunas como la ovoalbúmina de la clara de huevo, la caseína de la leche o la gliadina de la semilla de trigo, son utilizadas por el embrión en desarrollo como nutrientes. Las proteínas intracelulares y del medio interno intervienen en el mantenimiento del equilibrio osmótico en coordinación con los tampones. Reserva Función homeostática
  • 99. Presentes en el citoplasma de ciertos peces antárticos. El movimiento y la locomoción en los organismos unicelulares y pluricelulares dependen de las proteínas contráctiles: • la dineína, en cilios y flagelos, • la actina y miosina, responsables de la contracción muscular. 99 Anticongelante Función contráctil
  • 100. ENZIMAS Son biomoléculas cuya función es aumentar la velocidad de las reacciones bioquímicas, actúan por lo tanto como catalizadores biológicos.
  • 101.  La gran mayoría de las enzimas son proteínas.  Sin embargo existen algunos ARN que pueden actuar como enzimas (ribozimas)
  • 102.  Las enzimas son catalizadores y como tales aumentan la velocidad de la reacción química, sin modificar su resultado.  No modifican la energía de los reactivos ni de los productos pero sí disminuyen la energía de activación, una especie de barrera energética que deben pasar los reactivos para convertirse en productos.
  • 103.
  • 104.
  • 105.  No, las enzimas son específicas, cada una cataliza una determinada reacción.
  • 106.  La alta especificidad se debe a que su estructura terciaria le permite formar cavidades llamadas sitios activos, lugar donde se ubica el sustrato durante el proceso de catálisis.
  • 107. LA ENZIMA SE UNE ESPECÍFICAMENTE A LAS MOLÉCULAS DENOMINADAS SUSTRATOS, FORMANDO UN COMPLEJO ENZIMA-SUSTRATO Y FAVORECIENDO SU TRANSFORMACIÓN EN PRODUCTOS
  • 108.
  • 109.
  • 110. Se les designa tomando en cuenta el nombre del substrato sobre el que actúan más la terminación Ejemplos: Maltosa Maltasa Actualmente se nombran usando el , más la sobre el substrato, más la terminación Ejemplo: Enzima ; responsable de oxidación del ácido málico
  • 111. No, depende de muchos factores entre los que se cuentan:  Concentración del sustrato  Temperatura  pH
  • 112. Concentración de sustrato  A mayor concentración de sustrato es mayor la velocidad.  Pero no aumenta indefinidamente, cuando no hay más enzima para unirse al sustrato se alcanza la velocidad máxima
  • 113.
  • 114.  Cada enzima tiene un pH óptimo en el cual la actividad enzimática es máxima
  • 115.  Cada enzima tiene una temperatura óptima en la cual su actividad es máxima
  • 116. De modo que …  si variamos el pH o la temperatura, la velocidad de la reacción catalizada por una enzima también varía.  Los valores de pH y temperatura óptima son aquellos a los cuales se alcanza la máxima actividad enzimática o la mayor velocidad de reacción
  • 117. Ácidos nucléicos Los ácidos nucleicos fueron descubiertos por Freidrich Miescher en 1869
  • 118. La información genética o genoma, está contenida en unas moléculas llamadas ácidos nucleicos. Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN y ARN. El ADN guarda la información genética en todos los organismos celulares, el ARN es necesario para que se exprese la información contenida en el ADN
  • 119. COMPOSICIÓN QUÍMICA Y ESTRUCTURA DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS  Los ácidos nucléicos resultan de la polimerización de monómeros complejos denominados nucleótidos.  Un nucleótido está formado por la unión de un grupo fosfato al carbono 5’ de una pentosa. A su vez la pentosa lleva unida al carbono 1’ una base nitrogenada.
  • 120.
  • 122.  Aquellas bases formadas por dos anillos se denominan bases púricas (derivadas de la purina). Dentro de este grupo encontramos: Adenina (A), y Guanina (G).  Si poseen un solo ciclo, se denominan bases pirimidínicas (derivadas de la pirimidina), como por ejemplo la Timina (T), Citosina (C), Uracilo (U). Mirel Nervenis
  • 123.  En 1953 Watson y Crick propusieron el modelo de doble hélice, para esto se valieron de los patrones obtenidos por difracción de rayos X de fibras de ADN.  Este modelo describe a la molécula del ADN como una doble hélice, enrollada sobre un eje, como si fuera una escalera de caracol y cada diez pares de nucleótidos alcanza para dar un giro completo.
  • 124. Modelo de la doble hélice de ADN Representación abreviada de un segmento de ADN
  • 125.
  • 126. ARN – ÁCIDO RIBONUCLEÍCO El ácido ribonucleico se forma por la polimerización de ribonucleótidos. Estos a su vez se forman por la unión de:  a) un grupo fosfato.  b) ribosa, y  c) una base nitrogenada unida al carbono 1’ de la ribosa, que puede ser citocina, guanina, adenina y uracilo. Esta última es una base similar a la timina. Mirel Nervenis
  • 127.  En general los ribonucleótidos se unen entre sí, formando una cadena simple, excepto en algunos virus, donde se encuentran formando cadenas dobles.  La cadena simple de ARN puede plegarse y presentar regiones con bases apareadas, de este modo se forman estructuras secundarias del ARN, que tienen muchas veces importancia funcional, como por ejemplo en los ARNt (ARN de transferencia).
  • 128. Se conocen tres tipos principales de ARN y todos ellos participan de una u otra manera en la síntesis de las proteínas. Ellos son: ARN mensajero (ARNm) ARN ribosomal (ARNr) ARN de transferencia (ARNt). Mirel Nervenis