Biomoléculas Orgánicas PDF

UNIDAD: N°02 Propiedades físicas son: BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS ✓ Sólidos, blancos, cristalizables. OBJETIVOS:...

UNIDAD: N°02 Propiedades físicas son: BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS ✓ Sólidos, blancos, cristalizables. OBJETIVOS: ✓ Solubles en agua (compuestos polares). Reconoce los compuestos orgánicos del ser vivo. ✓ Generalmente dulces. Describe las características generales de las Biomolécula orgánicas. ✓ Producen energía básica para el organismo. Explica la importancia biológica de las Biomoléculas orgánicas en los Importancia biológica. seres vivos. Participa activamente en el metabolismo energético. B. OLIGOSACÁRIDOS. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS: Son aquellos que se forman por polimerización de pocos monosacáridos, los Se caracterizan por tener enlace CARBONO – HIDRÓGENO a este tipo de que se unen mediante enlace glucosídico. Dentro de los oligosacáridos más unión se le llama ENLACE COVALENTE. representativos tenemos los disacáridos, los trisacáridos, los tetrasacáridos, El papel estructural les corresponde principalmente a las proteínas. los pentasacáridos y las ciclodextrinas. La conservación y transmisión de la información hereditaria es la función Enlace glucosídico o glicosídico. Resulta de la reacción de los grupos –OH principal de los ácidos nucleicos. de dos monosacáridos, en el proceso se pierde una molécula de agua. existen La mantención del metabolismo activo se encuentra dado por las enzimas, dos tipos de enlace glucosídico, el alfa () y la beta (). vitaminas y hormonas. PRINCIPALES OLIGOSACÁRIDOS Son moléculas propias de los seres vivos, ya sea como producto de sus ❑ DISACÁRIDOS. Glúcidos formados por dos residuos de funciones biológicas o como constituyentes de sus cuerpos por esqueletos de monosacáridos que se unen mediante enlace glucosídico. átomos de carbono (C-C), a los cuales se ligan otros elementos. a) Disacáridos reductores. Las biomoléculas orgánicas más importantes son los glúcidos, los lípidos, las Maltosa. Llamado azúcar de malta está compuesto por residuos de proteínas, los ácidos nucleicos. glucosa y glucosa unidas mediante enlace glucosídico  1,4. Se encuentran presente en la germinación de los cereales (trigo, I. GLÚCIDOS. cebada, avena). Los glúcidos son biomoléculas orgánicas ternarias, compuestas por carbono Lactosa. Llamado azúcar de leche está compuesto por residuos de (C), hidrogeno (H) y oxigeno (O). galactosa y glucosa unidos mediante enlace glucosídico  1,4. Es Tienen funciones de energía y estructura en los seres vivos. sintetizada por los mamíferos a nivel de glándulas mamarias. Se trata de moléculas hidrocarbonadas polialcohólicas con grupos oxidrilos u Celobiosa. Está compuesto por residuos de glucosa y glucosa hidroxilo (OH). Además, presentan grupos funcionales aldehído (-CHO) o unidos mediante un enlace glucosídico  1,4. Se encuentra cetona (-CO-), por ello se dicen que son polihidroxialdehidos o presente como unidad conformadora de la celulosa en la pared polihidroxicetonas. celular. Constituyen las biomoléculas más abundantes debido a la gran cantidad de b) Disacáridos no reductores. celulosa y almidón en el mundo vegetal. Sacarosa. Llamado azúcar de caña, está compuesto por residuos de glucosa y fructosa unidos mediante un enlace glucosídico  1,2. 1.1 CLASIFICACIÓN Es el azúcar que se transporta en los vegetales y se encuentra Los glúcidos han sido clasificados en tres grupos, de acuerdo con el tamaño almacenada en tallos (caña de azúcar), raíces (betarraga) y frutos. y la estructura molecular: Monosacáridos, oligosacáridos y Polisacáridos: Trehalosa. Está compuesta por residuos de glucosa y glucosa unidos mediante un enlace glucosídico  1,1. Azúcar principal de la A. MONOSACÁRIDOS. hemolinfa de los insectos. Son azucares simples o monómeros de los demás azucares complejos. Se diferencian según el número de carbonos en: triosas (3C), tetrosas (4C), ❑ TRISACÁRIDOS. Oligosacáridos compuestos por tres residuos de pentosas (5C), hexosas (6C) y heptosas (7C). monosacáridos unidos por enlaces glucosídicos. Tenemos la melicitosa, También se diferencian en la posición que ocupa el grupo carbonilo en la la rafinosa, la panosa y la maltotriosa. cadena: aldosas, si tienen el grupo carbonilo aldehído (CHO) en el extremo Melicitosa. Trisacárido formado de fructosa ( 2,4) glucosa ( 1,4). Se de la cadena, y cetosas, si llevan el grupo carbonilo llamado cetona (CO) en encuentra en la miel. el interior de la cadena. Rafinosa. Trisacárido formado por galactosa ( 1,6) glucosa ( 1,2) PRINCIPALES MONOSACÁRIDOS: fructosa. Se encuentra en la remolacha azucarera. ❑ Glucosa. Monosacárido más abundante en el cuerpo de los seres vivos, Panosa. Trisacárido formado por glucosa ( 1,6) glucosa ( 1,4 y principal fuente de energía para el sistema viviente. Es una aldohexosa glucosa). Se encuentra en el hidrolisis parcial de la amilopectina. con configuración piranosica. Los polímeros de glucosa o glucanos son Maltotriosa. Trisacárido formado por glucosa ( 1,4) glucosa ( 1,4) y muy abundantes en la naturaleza dentro de ellos destacan la celulosa, el glucosa. Se encuentra en el hidrolisis parcial de la amilosa. almidón y el glucógeno. Azúcar de uva. ❑ Galactosa. Es una Aldohexosa formada por las glándulas mamarias ❑ TETRASACÁRIDOS. Oligosacáridos formados por cuatro residuos de (mamíferos) a partir de la glucosa. monosacáridos unidos por enlaces glucosídicos, así tenemos a la ❑ Fructosa. Cetohexosa presente en las frutas; sirve como fuente de estaquiosa que se aisló de las raíces de Stachys de donde deriva su energía para los espermatozoides. Su polimerización origina inulina. nombre. Se encuentra, además, en legumbres y soya. ❑ Ribosa. Es una Aldopentosa. Forma parte de la estructura de los ARN ❑ PENTASACÁRIDOS. Oligosacáridos formados por cinco residuos de (Ácido ribonucleico). Es un componente de los ribosomas que se sintetiza monosacáridos unidos por enlaces glucosídicos. La Verbascosa puede en el ciclo oxidativo de las pentosas fosfato. ser encontrada en legumbres, soya, y otros alimentos vegetales. Está ❑ Ribulosa. Cetopentosa encargada de fijar o captar CO2 atmosférico formada por galactosa ( 1,6) galactosa ( 1,6) galactosa ( 1,6). durante el ciclo de Calvin de la fotosíntesis, donde es activada por el ATP. Glucosa ( 1,2), fructosa. ❑ Manosa. Aldohexosa presente en pequeñas cantidades en las paredes celulares. ❑ CICLODEXTRINAS. Oligosacáridos cíclicos que se obtienen por hidrolisis del almidón. Los principales son las alfa dextrinas, oligosacáridos de 6 unidades de glucosa (hexosacárido) que se encuentran unidos mediante enlaces ( 1,4) y las betas dextrinas, que son de 7 unidades de glucosa (heptasacárido) unidos por enlaces  1,4. Su importancia radica en que son usadas en la industria farmacéutica. Propiedades físicas: cristalizables, dulces y solubles. Generalmente son reductores, se desdoblan en monosacárido por hidrolisis. Importancia biológica: participa activamente en el metabolismo energético. POLISACÁRIDOS. 9  Formados por más de diez residuos de monosacáridos, unidos por (quitina). enlaces glucosídicos. Los polisacáridos pueden ser clasificados en  Señales de reconocimiento. Forman el Glucocalix a nivel de la homopolisacáridos o heteropolisacáridos. membrana plasmática en células animales, intervienen en el a) Homopolisacáridos. Polisacáridos formados por monosacáridos reconocimiento celular, en la aglutinación, coagulación y iguales. reconocimiento de hormonas.  Homopolisacáridos simples: II. LÍPIDOS Formado por monosacáridos simples, tenemos: Los lípidos son biomoléculas orgánicas ternarias formadas por carbono ✓ Almidón. Polisacárido de reserva en los vegetales (tallos, raíces, (C), hidrogeno (H) y oxigeno (O). Además, pueden contener también frutos verdes) y algas. Está formado por residuos de glucosa unidos fósforo (P) y nitrógeno (N). Comprenden sustancias muy heterogéneas que se disponen en cadenas lineales (amilosa) y ramificadas que tiene en común su insolubilidad o poca solubilidad en agua; y su (amilopectina). solubilidad en solvente orgánicos, como éter, cloroformo, benceno, entre ✓ Glucógeno. Polisacárido de reserva en bacterias, hongos y otros. Los lípidos tienen poco oxígeno en relación al carbono e hidrogeno. animales, en estos últimos abunda en el hígado y músculos. Forma Su baja solubilidad en agua hidrofobia (repelen en agua) ocurre por la cadenas mucho más ramificadas que la amilopectina. También se escasez del oxígeno. Se sabe que el oxígeno es indispensable en la denomina almidón animal. constitución de grupos funcionales hidrofilicos (afines al agua). ✓ Celulosa. Polisacárido estructural que forma parte de las paredes celulares vegetales y algas. La celulosa es el componente principal 2.1 COMPONENTES DE LOS LÍPIDOS. de la madera y de la fibra de algodón. No se puede hidrolizar por ALCOHOLES. las enzimas de un organismo animal, pero si por algunas bacterias Son cadenas hidrocarbonadas que poseen como grupos funcionales a y hongos. La celulosa estructuralmente está formada por una los oxidrilos (OH). cadena de residuos de glucosa unidas mediante enlace glucosídico Los alcoholes presentes en lípidos son el glicerol, la esfingosina, el dolicol, y el miricilo.  1,4. ✓ Inulina. Polisacárido de reserva en algunos vegetales, como el − Glicerol. Es el alcohol más común de los lípidos también es yacón y la alcachofa, que está constituido por residuos de fructosa. llamado propanotriol. Se encuentra constituido por un esqueleto  Homopolisacáridos derivados. Formados por polisacáridos de 3 carbonos y presenta tres oxhidrilos ((-OH). derivados, como: − Esfingosina. Es es alcohol de los esfingolípidos. Está ✓ Quitina. Polisacárido estructural que forma parte del exoesqueleto constituido por un esqueleto de 18 carbonos, presenta dos de los insectos, crustáceos arácnidos y miriápodos, también se radicales oxhidrilos y un radical amino (NH2). encuentra en las paredes celulares de los hongos y está formada − Dolicol. Es un polisoprenoide lineal de cadena larga que por residuos de N-Acetil glucosamina. presenta un grupo alcohol terminal y 15 y 20 unidades de ✓ Pectina. Polímero de ácido galacturónico, importante constituyente isopropeno. de la pared celular de las plantas y algas y favorece la unión de las − Miricilo. Es el alcohol de la cera de abejas. Se trata de un células para la constitución de los tejidos. La pectina da origen al alcohol monohidroxilico, solo tiene un oxhidrilo de elevado peso pectato de calcio y al pectato de magnesio de las laminillas medias molecular, ya que tiene 30 átomos de carbono de los tejidos vegetales. ÁCIDOS GRASOS. a) Heteropolisacáridos Son hidrocarburos no ramificados con número par de carbono. Polisacáridos formados por monosacáridos diferentes, asi Tiene en un extremo un grupo carboxilo (-COOH) y en el otro extremo un tenemos hetepolisacáridos simples y heteropolisacáridos grupo metileno (-CH2-) y grupos metilo (-CH3) terminales. Se conocen 70 derivados: tipos de ácidos grasos que se clasifican en dos grupos: − Heteropolisacáridos simples. Saturados: Sebos (animales) Está Formado por diferentes subunidades de monosacáridos − Presentan enlaces simples entre los átomos de carbono. simples. Dentro de estos destaca la hemicelulosa. − Puntos de fusión altos. ✓ Hemicelulosa. Polímero de xilosa y arabinosa, importante − Son más abundantes en grasas de animales. constituyente de las paredes celulares de las plantas. Es el − A temperatura ambiente – solidos. componente más abundante de la pared celular primaria. PRINCIPALES ÁCIDOS GRASOS SATURADOS − Heteropolisacáridos derivados. Formados por diversos tipos de NOMBRE ÁTOMOS DE ESTRUCTURA PUNTO DE monosacáridos derivados, por ejemplo. TRIVAL CARBONO QUÍMICA FUSIÓN ✓ El sulfato de queratano está constituido por galactosa y CH3 (CH2)10 Ácido Láurico 12 44,2 COOH acetilglucosamina. Es importante en la sustancia intercelular del CH3 (CH2)12 tejido conectivo. Mirístico 14 54,0 COOH ✓ La heparina se compone de ácido glucorónico, la glucosamina y N- CH3 (CH2)14 Acetilglucosamina. Es importante como anticoagulante sanguíneo. Palmítico 16 63,0 COOH ✓ El sulfato de condroitina se encuentra constituido por unidades de CH3 (CH2)16 Esteárico 18 69,6 ácido glucurónico y acetilgalactosamina. Es importante en la COOH sustancia intercelular del tejido cartilaginoso. Araquídico 20 CH3 (CH2)18 76,5 ✓ El ácido hialurónico es el principal componente de la sustancia COOH basal del tejido conectivo, del líquido sinovial y el cordón umbilical, CH3 (CH2)22 Lignocérico 24 86,0 lo conforma una unidad disacárido repetitiva de ácido glucurónico y COOH acetilglucosamina. Insaturados: Aceites (plantas) − Presentan uno o más dobles enlaces en la cadena hidrocarbonada. 1.2. FUNCIONES PRINCIPALES DE LOS GLÚCIDOS: − Puntos de fusión bajos. Son: − Predominan en grasas de origen vegetal.  Energética. Cada gramo de carbohidrato aporta una energía de 4 − A temperatura ambiente – líquidos. Kcal, Ocupan el primer lugar en el requerimiento diario de nutrientes PRINCIPALES ÁCIDOS GRASOS INSATURADOS debido a que nos aporta el combustible diario para realizar las NOMBRE ÁTOMOS DE ESTRUCTURA PUNTO DE funciones orgánicas, físicas, psicológicas de nuestro organismo. TRIVAL CARBONO QUÍMICA FUSIÓN  De reserva. Actúan como material de reserva energética, como CH3 (CH2)5 ocurre con el almidón (vegetales) y el glucógeno (animales). Cuando Palmitoléico 16 CH=CH (CH2)7 -0,5 las células lo necesitan, movilizan estas reservas, liberando COOH moléculas de glucosa. CH3 (CH2)7  Estructural. Forman parte esencial de las paredes celulares de los Oleico 18 CH=CH (CH2)7 13,4 vegetales (celulosa, pectina, hemicelulosa), de las paredes COOH bacterianas (peptidoglicanos), y del exoesqueleto de los artrópodos 10  CH3 (CH2)4 una molécula nitrogenada, mientras que la cola hidrofóbica por dos CH=CH CH2 ácidos grasos y un alcohol que puede ser el glicerol o la esfingosina. Linoléico 18 -3 CH=CH(CH2)7 Resultan importantes componentes de las membranas celulares. COOH ❖ Glucolípidos. Lípidos constituidos por un ácido graso, un alcohol CH3 CH2 aminado llamado esfingosina y un carbohidrato que puede ser CH=CH CH2 monosacárido, disacárido o monosacárido derivado. Los glucolípidos Linolénico 18 CH=CH CH2 -11 son abundantes en la membrana de las células animales y protozoos, CH=CH(CH2)7 donde forman la glucocálix. Abundan en el tejido nervioso. COOH B. LÍPIDOS NO SAPONIFICABLES. CH3 (CH2)4 ▪ TERPENOS. Son moléculas lineales o cíclicas formadas por unidades CH=CH CH2 CH=CH CH2 de isopreno, que cumplen funciones muy variadas. En las plantas los Araquidónico 20 -49,5 encontramos como esencias vegetales: mentol, geraniol, limoneno, CH=CH CH2 CH = CH(CH2)3 alcanfor, eucalipto, pigmentos vegetales: caroteno y la xantofila y COOH transportadores de electrones: ubiquinonas. ENLACE ÉSTER. Enlace característico de los lípidos, que une un ácido graso ▪ ESTEROIDES. Presentan cuatro anillos de forma conjunta y un alcohol. También es llamado esteárico. ciclopentano perhidrofenantreno. El más importante es el colesterol, Se forma al reaccionar el grupo carboxilo del ácido graso y el oxhidrilo del que actúa como precursor de hormonas esteroideas, vitamina D y alcohol; es en este proceso que se libera una molécula de agua. ácidos biliares, asimismo es un componente importante de las 2.2. PROPIEDADES DE LOS LÍPIDOS. membranas plasmáticas de los protozoarios y de los animales.  Esterificación. Consiste en la unión de un ácido graso con un ▪ PROSTAGLANDINAS. Son lípidos derivados de ácido prostanoico y alcohol para obtener un éster, con liberación de una molécula de del araquidónico. El ácido prostanoico es un ácido graso de 20 agua. carbonos que posee un núcleo esteroide incluido en su estructura.  Saponificación. Consiste en la unión de un éster con una base Entre las funciones de las prostaglandinas tenemos la producción de fuerte (hidróxido), normalmente KOH o NaOH para obtener una sal sustancias que regulan la coagulación de la sangre y cierre de las de ácido graso conocida como jabón y con liberación de una heridas, la aparición de la fiebre como defensa ante las infecciones, molécula de agua. la reducción de la secreción del jugo gástrico. 2.3. CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS Los lípidos han sido clasificados en saponificables y no saponificables. 2.4. FUNCIONES PRINCIPALES DE LOS LÍPIDOS A. Lípidos saponificables. Las principales funciones que realizan los lípidos, en las que radica su − Simples importancia biológica, son: Acilglicéridos − Energética. Un gramo de grasa produce 9,4 kcal en las Glicéridos reacciones metabólicas de oxidación, mientras que un gramo de − Complejos proteínas aporta 4,1 kcal. Fosfolípidos − Estructural. Son componentes de las membranas celulares. Glucolípidos Recubren órganos y le dan consistencia, o los protegen B. Lípidos insaponificables mecánicamente como el tejido adiposo de pies y manos. − Terpenos − Termoaislante. Las grasas almacenadas bajo la piel, en el tejido − Esteroides adiposo, forman una capa que impide la pérdida de calor corporal, − Prostaglandinas su importancia destaca en animales de zonas polares como las focas y las ballenas. A. LÍPIDOS SAPONIFICABLES. − Electroaislante. Los lípidos que existen alrededor de los axones ▪ SIMPLES. Son lípidos que presentan en su composición química sólo de las neuronas favorecen la transmisión rápida de los impulsos carbono, hidrógeno y oxígeno. Dentro de los lípidos simples tenemos a nerviosos, estos son los que forman la llamada vaina de mielina. los glicéridos y a los céridos. En el sistema nervioso central, los oligodendrocitos forman la ❖ Glicéridos. Llamados también acilglicéridos o grasas simples. Son vaina de mielina, mientras que en el sistema nervioso periférico compuestos formados por un alcohol glicerol y 1 a 3 ácidos grasos tal función la realizan las células Schwann. unidos mediante enlaces éster. − Reguladora. Algunos lípidos actúan como hormonas. La Existen tres tipos de glicéridos: los monoglicéridos, los diglicéridos y los testosterona, de efecto masculinizante, y los estrógenos, de efecto triglicéridos. Los triglicéridos son los más importantes glicéridos, feminizante, son las más representativas. Las vitaminas A, D, E, y contienen tres moléculas de ácidos grasos enlazados a una molécula K son de estructura lipídica, y participan en procesos importantes de glicerol. Son mayoritariamente grasas de almacenamiento y se como la fotorrecepcion, absorción de calcio, antioxidante y encuentran en muchos alimentos. La formación de triglicéridos es la coagulación respectivamente. principal forma de almacenamiento de ácidos grasos en plantas y III. PROTEINAS animales. los triglicéridos también son compuestos eficientes de Son biomoléculas orgánicas cuaternarias que se encuentran formadas almacenamiento energético. principalmente por cuatro elementos químicos: carbono, hidrogeno, ❖ Céridos. Llamados también ceras, son esteres totalmente insolubles en oxígeno y nitrógeno (C, H, O, N); sin embargo, muchas contienen agua. Están compuestos de ácidos grasos de cadena larga y alcoholes adicionalmente azufre (S). Algunas proteínas pueden presentan metales monohidroxílicos también de cadena larga. Se caracterizan por ser o asociarse con otras moléculas orgánicas e inorgánicas Todas las insolubles en agua; moldeables cuando son calentadas y duras en frio. proteínas son macromoléculas, es decir, poseen alto peso molecular y Su impermeabilidad al agua y su consistencia firme determinan su papel son polímeros cuyas unidades o monómeros resultan moléculas simples de recubrimiento protector y antitranspirante en la superficie de plantas denominadas aminoácidos. y animales. Entre las ceras más conocidas tenemos la cutina, que cubre El número mínimo de aminoácidos en una proteína es 51. En las las hojas y frutos de las plantas evitando su deshidratación, la anolina proteínas, los aminoácidos se unen por medio de enlaces peptídicos; por que protege a la lana de las ovejas, el cerumen del conducto auditivo ello, son considerados polipéptidos. que protege el oído. 3.1. ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS. ▪ COMPLEJOS. Son lípidos que presentan en su estructura molecular Las proteínas están formadas principalmente por aminoácidos que se además de carbono, hidrógeno y oxígeno, hay también nitrógeno, encuentran unidos mediante enlaces peptídicos. fósforo, azufre o un glúcido. Aquí encontramos los fosfolípidos y AMINOÁCIDOS (a.a.). Son unidades estructurales básicas de las glucolípidos. proteínas. Son moléculas orgánicas pequeñas constituidas por una ❖ Fosfolípidos. Lípidos constituidos por ácidos grasos, un alcohol, ácido cadena hidrocarbonada que en uno de sus extremos presenta un radical fosfórico y otras moléculas (generalmente nitrogenadas). Son moléculas básico nitrogenado o amino (-NH2) en el otro, un grupo ácido carboxílico anfipáticas; la cabeza hidrofílica está constituida por ácido fosfórico y (-COOH), un átomo de hidrogeno (-H), y un grupo distintivo “R”, 11  enlazado al átomo de carbono. uniforme, en la que cada vuelta está constituida por 3,6 aminoácidos. La hélice se mantiene mediante puentes de hidrógeno entre el hidrógeno del grupo amino del enlace peptídico de un aminoácido y el grupo carboxilo del enlace peptídico de otro. Dentro de este grupo se pueden mencionar proteínas como el colágeno, la queratina, elastina. Los aminoácidos han sido clasificados desde el punto de vista nutricional en esenciales y no esenciales. Los aminoácidos esenciales son lo que se requieren en nuestra nutrición ya que nuestras células son incapaces de sintetizarlos. Son abundantes en la carne, la leche y la clara de huevo. Una dieta vegetariana carece de algunos aminoácidos Otro tipo común de estructura secundaria es la hoja ß plegada, que se esenciales y conlleva a cuadros de anemia. Existen 20 aminoácidos caracteriza por presentarse de forma aplanada y extendida, además distintos, cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R: posee un máximo de enlaces de hidrógeno entre los enlaces peptídicos. Esta estructura consta de varias cadenas peptídicas que permanecen AMINOÁCIDOS EJEMPLOS enfrentadas y se mantienen juntas con enlaces de hidrógeno en un Arginina, histidina, leucina, arreglo a manera de zigzag. La estructura laminar formada le confiere lisina, metionina, flexibilidad más no elasticidad. Debido a que toda cadena polipeptídica Aminoácidos esenciales fenilalanina, treonina, tiene un extremo C-terminal en una dirección y un extremo N- terminal triptófano, valina. en la otra, dos cadenas enlazadas con hidrógeno y una al lado de la otra Alanina, asparagina, ácido pueden correr en la misma dirección, paralelas, o en dirección opuesta, Aminoácidos No aspártico, glutamina, ácido antiparalela. Un ejemplo de estas proteínas es la fibroína de la seda. esenciales glutámico, glicina, prolina, serina, tirosina. ENLACE PEPTÍDICO. El enlace que une a los aminoácidos de forma covalente es el enlace peptídico. El enlace peptídico es el que se caracteriza a las proteínas. El enlace peptídico es muy estable hasta ser el único que se mantiene, cuando las proteínas se desnaturalizan. La formación del enlace ocurre por reacción entre dos aminoácidos a través de sus radicales químicos, el radical amino (-NH2) de un ESTRUCTURA TERCIARIA. Se llama estructura terciaria a la aminoácido reacciona con el radical carboxilo (-COOH) del otro disposición tridimensional de todos los átomos que componen la aminoácido ocasionando la unión entre carbonos y nitrógeno. proteína, concepto equiparable al de conformación absoluta en otras En el proceso se libera una molécula de agua. La formación del enlace moléculas. La estructura terciaria de una proteína es la responsable peptídico puede ser catalizada por la enzima peptidil transferasa. directa de sus propiedades biológicas, ya que la disposición espacial de La unión de dos aminoácidos (AA) mediante un enlace peptídico se los distintos grupos funcionales determina su interacción con los denomina dipéptido. Si el número de aminoácidos es menor a diez se diversos ligandos. le denomina oligopéptido, si es mayor a diez polipéptidos y con más Fuerzas débiles. Puentes de hidrogeno, puentes salinos, interacciones de cincuenta es una proteína. hidrofóbicas, fuerzas de Van de Waals – fuerzas ion dipolo. Fuerzas fuertes. Puentes disulfuro. 3.2. NIVELES DE ESTRUCTURA PROTEÍCA. ESTRUCTURA PRIMARIA. SE DISTINGUEN DOS TIPOS DE ESTRUCTURA TERCIARIA: Está dada por la secuencia de los aminoácidos en la cadena Las proteínas globulares presentan una estructura terciaria donde están polipeptídica, es decir, el orden y la ubicación específica de cada una presentes los dos o tres tipos de estructura secundaria. de los tipos de aminoácidos en la cadena. La estructura primaria se Las proteínas fibrosas presentan la estructura terciaria al igual que la forma junto con el enlace peptídico que mantiene unidos estructura secundaria, de ahí que algunos bioquímicos la consideran solo covalentemente a los aminoácidos. Indicamos así que la estructura secundaria. La estructura terciaria determina la función de algunas proteínas. primaria de una proteína es determinada genéticamente. Si el gen está La estructura terciaria se mantiene estable debido a la interacción entre los alterado, la estructura primaria también será anómala; y, por lo tanto, la segmentos de la cadena polipeptídica y entre aminoácidos individuales. Las proteína no cumplirá la función. fuerzas y enlaces comprenden las fuerzas débiles y fuertes. ESTRUCTURA SECUNDARIA. La estructura secundaria de las proteínas es el plegamiento que la cadena polipeptídica adopta gracias a la formación de puentes de hidrógeno entre los átomos que forman el enlace peptídico. Los puentes de hidrógeno se establecen entre los grupos -CO- y -NH- del enlace peptídico (el primero como aceptor de H, y el segundo como donador de H). De esta forma, la cadena polipeptídica es capaz de adoptar conformaciones de menor energía libre, y, por tanto, más estables. Se han diferenciado 3 tipos de estructura secundaria: hélice y hoja plegada. La estructura secundaria más común es la a-hélice (), la cual se caracteriza por formar una estructura geométrica en espiral, muy 12 ESTRUCTURA CUATERNARIA. La estructura cuaternaria deriva de la ▪ CONJUGADAS. Están compuestas por aminoácidos y un grupo conjunción de varias cadenas peptídicas que, asociadas, conforman un prostético, que se caracteriza por no ser aminoácido. De acuerdo con multímero u oligómero, que posee propiedades distintas a la de sus su grupo prostético, pueden ser: monómeros o protómeros componentes. Dichas subunidades se asocian − Hemoproteínas. Hemoglobina, citocromos, mioglobina, miosina. entre sí mediante interacciones no covalentes, como pueden ser puentes de − Glucoproteínas. Mucina, interferón, anticuerpos. hidrógeno, interacciones hidrofóbicas o puentes salinos. Para el caso de una − Fosfoproteínas. Caseína, vitelina. proteína constituida por dos monómeros, un dímero, éste puede ser un − Metaloproteinas. Hemocianina. homodímero, si los monómeros constituyentes son iguales, o un heterodímero, si no lo son. Las proteínas pueden ser globulares o fibrosas. La estructura cuaternaria modula la actividad biológica de la proteína y la separación de las subunidades a menudo conduce a la pérdida de funcionalidad. Un ejemplo de estructura cuaternaria proteica, tenemos a la hemoglobina. SEGÚN SU FUNCIÓN BIOLÓGICA CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS POR SU FUNCIÓN BIOLÓGICA LOCALIZACIÓN O TIPOS EJEMPLOS 3.3. PROPIEDADES DE LAS PROTEÍNAS FUNCIÓN ▪ Especificidad. La especificidad se refiere a su función; cada una lleva Proteínas Forman complejos a cabo una determinada función y lo realiza porque posee una protectoras de la Anticuerpos con proteínas determinada estructura primaria y una conformación espacial propia; sangre de los extrañas. por lo que un cambio en la estructura de la proteína puede significar vertebrados Coagulación Fibrinógeno una pérdida de la función. Además, no toda la individua posee sanguínea. proteínas específicas suyas que se ponen de manifiesto en los Mecanismo de procesos de rechazo de órganos grado de parentesco entre Trombina coagulación individuos, por lo que sirve para la construcción de filogenéticos". sanguínea. ▪ Desnaturalización. Consiste en la pérdida de la estructura terciaria, Hormonas Regula el por romperse los puentes que forman dicha estructura. Todas las Insulina metabolismo de proteínas desnaturalizadas tienen la misma conformación, muy glucosa. abierta y con una interacción máxima con el disolvente, por lo que una Estimula el proteína soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble Hormona del crecimiento de los en agua y precipita. La desnaturalización se puede producir por crecimiento huesos. cambios de temperatura, (huevo cocido o frito), variaciones del pH. En algunos casos, si las condiciones se restablecen, una proteína 3.5. FUNCIONES PRINCIPALES DE LAS PROTEÍNAS desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o − Estructural. Forman parte de estructuras celulares: membranas, conformación, proceso que se denomina renaturalización. cilios y flagelos. A nivel tisular la queratina está presente en estructuras epidérmicas 3.4. CLASIFICACIÓN DE PROTEÍNAS. de los vertebrados terrestres como los pelos, uñas, picos, plumas, Existen varios patrones para clasificar las proteínas, basados en la entre otros. estructura, composición y función: − Transporte. Las permeasas a nivel de membrana celular SEGÚN SU ESTRUCTURA. Las proteínas pueden ser fibrosas o transportan nutrientes, la hemoglobina transporta oxigeno globulares. molecular a nivel de la sangre de los vertebrados, y la hemocianina ▪ FIBROSAS. Solo cuentan con un tipo de estructura terciaria. transporta oxigeno molecular en la sangre de los arácnidos, Constituyen estructuras resistentes, elásticas y flexibles. crustáceos y moluscos. Ejemplos: − Hormonal. Existen hormonas de naturaleza proteica que regulan − El colágeno, que constituye la sustancia intercelular. las actividades celulares. Tenemos así a la insulina, el glucagón, la − La queratina, que constituye pelos, uñas, pezuñas, cuernos hormona del crecimiento. − La elastina, que constituye las paredes de los vasos sanguíneos. − Inmunológicas. Son las proteínas que contribuyen a la defensa de − La fibroína, que constituye la seda y telas de araña. nuestro organismo, tales como las inmunoglobulinas o anticuerpos. − La fibrina, que constituye los coágulos sanguíneos. − Contráctiles. Abundan a nivel muscular permitiendo una acción ▪ GLOBULARES. Manifiestan dos o más tipos de activa en la locomoción. Tenemos como ejemplos a la actina y la estructuras secundarias. ejemplos: miosina. − Las enzimas, biocatalizadores que aceleran las reacciones − Catalítica. Las enzimas son proteínas esenciales para el biológicas. metabolismo pues actúan como catalizadores, es decir, aceleran − Las albuminas, proteínas de reserva (ovoalbúminas) o de las reacciones químicas que surgen en los seres vivos favoreciendo transporte (seroalbúminas). la obtención de energía y la regeneración celular a un ritmo − Las hemoglobinas, proteínas que transportan O2 y CO2 a través impresionante. Sin las enzimas, las reacciones biológicas serian de la sangre en los vertebrados. extremadamente lentas y no sería posible la vida. − Las histonas, componentes de la cromatina (cromosomas) Piel, plumas, uñas, Queratina − Las tubulinas, constituyentes de los cilios, flagelos y centriolos. pezuñas. Exoesqueleto de los Esclerostinas SEGÚN SU COMPOSICIÓN insectos. Las proteínas pueden ser simples o conjugadas. Seda de los Fibroínas ▪ SIMPLES. Están constituidas únicamente por aminoácidos. Las capullos, telarañas tubulinas, albuminas y queratinas, son ejemplos de estas. Tejido conectivo Colágeno fibroso (tendones, huesos, cartílagos) 13  Proteínas Tejido conectivo Acoplamiento. Es la unión de la enzima con el sustrato. Se forma el estructurales Elastina elástico complejo Enzima-Sustrato (E-S), llamado también complejos de (ligamentos) Michaelis. Secreciones Acción catalítica. opera mediante la catálisis ácida, o básica; es decir, Mucroproteínas mucosas, fluido los aminoácidos catalíticos donan o aceptan protones del sustrato. salival. Formación o liberación de productos. Se produce la transformación Hexoquinasa Fosforila en una o más sustancias. El producto o los productos formados se Transfiere separan de la enzima. La enzima libre está en condiciones de unirse con Citocromo C otra molécula de sustrato. Enzimas electrones Replica y repara el ADN - polimeraza ADN Filamentos Miosina estacionarios en la miobrillas. Filamentos móviles Actina en la miobrifillas. Proteínas de Dineína Cilios y flagelos. reserva Filamentos Miosina estacionarios en la miobrillas. 4.3. CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS ❑ Oxidorreductasas. Catalizan reacciones de óxido – reducción. Un Filamentos móviles Actina ejemplo lo representan los citocromos, estos son enzimas que en la miobrifillas. transportan electrones durante la respiración celular. Filamentos ❑ Transferasas. Participan en la transferencia de grupos químicos Miosina estacionarios en la entre moléculas. Un ejemplo es la fosfotransferasa, que acopla un Proteínas miobrillas. grupo fosfato de la ATP a la glucosa. contráctiles Filamentos móviles Actina ❑ Hidrolasas. Catalizan reacciones de ruptura de moléculas con en la miobrifillas. intervención de agua. Por ejemplo, la amilasa degrada el almidón Dineína Cilios y flagelos. en sus entidades de glucosa. Transporta oxígeno ❑ Liasas. Catalizan la formación de enlaces dobles. Esto se aprecia Hemoglobina en la sangre de los cuando la amilasa rompe a la fructosa en dos moléculas de tres vertebrados. carbonos. Transporta oxígeno ❑ Isomerasas. Catalizan la transformación de una molécula en otra en la hemolinfa de por cambio de disposición de los átomos. Proteínas Hemocianina algunos ❑ Ligasas. Catalizan la unión de moléculas con formación de transportadoras invertebrados. enlaces; además, resultan comunes en los procesos de síntesis. Ej. Transporta oxígeno el ADN ligasa une los fragmentos de Okazaki durante la duplicación Mioglobina en el músculo. discontinua del ADN. Transporta lípidos Lipoproteínas en la sangre. Globulina ligada al Transporta hierro en hierro la sangre. Transporta cobre en Ceruloplasmina la sangre. IV. ENZIMAS Las enzimas son catalizadores muy potentes y eficaces, químicamente son proteínas Como catalizadores, los enzimas actúan en pequeña cantidad y se recuperan indefinidamente. CATALIZADOR. Un catalizador es una sustancia que acelera una reacción química, hasta hacerla instantánea o casi instantánea. Un catalizador acelera la reacción al disminuir la energía de activación. 4.1. ESTRUCTURA ENZIMÁTICA. Las moléculas enzimáticas son proteínas globulares que presentan dos regiones estructurales especializadas: el sitio catalítico y el sitio Preguntas propuestas N°2 regulador. Sitio catalítico. Zona de la enzima que se une al sustrato y acelera 1. Polisacárido que favorece la unión de células vegetales en la su transformación, llega a presentar: formación de sus tejidos: a) Zona de fijación. Está constituida por una serie de aminoácidos, A) Celulosa que permiten la adhesión del sustrato. B) Almidón b) Zona de catálisis. Secuencia especifica de aminoácidos C) Glucógeno catalíticos que interaccionan con el sustrato para que este pase al D) Pectina estado activado. E) Peptidoglicano Sitio regulador. Porción molecular sujeta a modificaciones cuyas consecuencias son el aumento o la disminución de la capacidad 2. Son biomoléculas orgánicas básicamente cuaternarias: de la enzima para unirse al sustrato. A) Monosacáridos B) Proteínas 4.2. MECANISMO DE ACCIÓN. C) Nucleótidos En las reacciones catalizadas por las enzimas se distinguen las D) Ácidos grasos siguientes etapas: reconocimiento, acoplamiento, acción catalítica y E) Aminoácidos formación de los productos. Reconocimiento. La enzima y el sustrato al colisionar entre si ponen 3. Polisacárido de reserva en el yacón y alcachofa formado por residuos en contacto algunos segmentos moleculares. Si existe correspondencia de fructosa: sobreviene el acoplamiento. A) Proteínas 14