Lección 4: Compuestos orgánicos: macromoléculas: Estructura y función PDF

Leccion 4: Compuestos organicos: macromoleculas. Estructura y funcion Las moléculas esencialmente constitutivas de los seres vivos se pueden clasificar en cuatro grandes grupos:  Carbohidratos  Proteínas  Ácidos nucleicos  Lípidos Los carbohidratos, proteínas y los ácidos nuclei...

Leccion 4: Compuestos organicos: macromoleculas. Estructura y funcion Las moléculas esencialmente constitutivas de los seres vivos se pueden clasificar en cuatro grandes grupos:  Carbohidratos  Proteínas  Ácidos nucleicos  Lípidos Los carbohidratos, proteínas y los ácidos nucleicos se componen de macromoléculas. 1.-Polímeros y macromoleculas Las macromoléculas que forman los carbohidratos, proteínas y ácidos nucleicos son polímeros, están formados por la unión de monómeros. 1.1.-Síntesis e hidrólisis de un polímero El mecanismo de síntesis es similar en todos los polímeros, este proceso consiste en la unión de un nuevo monómero a la cadena de estos mediante una reacción en la cual se produce un enlace covalente entre monómeros y la pérdida de una molécula de agua. El mecanismo de hidrólisis consiste en la despolimerización del mismo, es el proceso inverso a la síntesis. 1.2.-Monómeros El número de diferentes monómeros que componen a las proteínas, carbohidratos y ácidos nucleicos es relativamente pequeño (inferior a 50 distintos tipos de monómeros), pero variando el número de monómeros empleados, su secuencia y estructura podemos llegar a formar todas las formas de vida existente en nuestro planeta. Los monómeros que constituyen las proteínas se denominas aminoácidos. Los monómeros que constituyen los carbohidratos se denominan monosacáridos. Los monómeros que constituyen los ácidos nucleicos se denominan nucleótidos. 29 2.-Carbohidratos Los glúcidos o carbohidratos son biomoléculas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Su principal función en los seres vivos es de préstamo inmediato energético, aunque también cumple funciones estructurales. 2.1.-Monosacáridos Los carbohidratos más sencillos son monosacáridos. Los monosacáridos responden a la fórmula (CH20)n, los más abundantes son: Triosas: con 3 carbonos. Ejemplo: aldosas. Pentosas: con 5 carbonos. Ejemplo: ribosa Hexosas: con 6 carbonos. Ejemplo: glucosa. A su vez también los podemos clasificar según el grupo que tengan añadido: Aldosas: si tienen un grupo aldehído. Cetosas: si tienen un grupo cetona. 30 Muchos monosacáridos se pueden diferenciar solo en su distribución espacial aunque presenten la misma fórmula molecular, es decir, son isómeros. Las moléculas que presentan isomería difieren en propiedades físicas, químicas y biológicas. La glucosa y la fructosa tienen la misma fórmula molecular, son hexosas pero difieren en su distribución espacial, ya que la fructosa tiende a adoptar forma de pentágono en vez de hexágono como la glucosa. En una solución acusa la mayoría de carbohidratos tienden a formar anillos. 2.2.-Los disacáridos Los disacáridos son polímeros que se forman por la unión de dos monosacáridos. Como es el ejemplo de la sacarosa; la sacarosa se obtiene mediante la unión de glucosa y fructosa, la sacarosa es el componente principal de la sabia elaborada. 2.3.-Los oligosacáridos Los oligosacáridos son polímeros que se forman por la unión de 3 a 50 monosacáridos. Un ejemplo de oligosacárido es la rafinosa. 2.4.-Polisacáridos Los polisacáridos son polímeros formados por la unión de cientos o miles de monosacáridos. Algunos polisacáridos a destacar son:  El almidón, cumple funciones de almacenamiento energético en plantas. Está formado por la unión de cientos de unidades de glucosa. La molécula de almidón es lineal y tiende a agruparse en microfibrillas.  El glucógeno, cumple funciones de almacenamiento energético en animales.  La celulosa, tiene una función estructural. Está formada por la unión de cientos de unidades de glucosa. Las enzimas que aceleran la hidrolisis de la celulosa solo se encuentran en algunos hongos y organismos eucariotas. La celulosa es la molécula orgánica más abundante en el planeta. Las enzimas que aceleran la hidrólisis del almidón no actúan sobre la celulosa.  La quitina es otra molécula de especial interés biológico. Este carbohidrato compone el exoesqueleto de los artrópodos y la pared celular de los hongos. La quitina posee una alta flexibilidad y elevada rigidez que alcanza por medio de las deposiciones de carbonato cálcico. La quitina se utiliza para fabricar hilo quirúrgico ya que posee una gran propiedad cicatrizante y carácter biodegradable. 31 3.-Lípidos Son sustancias de naturaleza hidrófoba. Los principales lípidos de importancia biológica son:  Las grasas  Los fosfolípidos  Los esteroides Las funciones más características de los lípidos son:  Reserva de energía  Aislante térmico  Protector de órganos vitales contra los golpes 3.1.-Las grasas Las grasas están formadas por la unión de ácidos grasos y glicerol. 32 Podemos clasificar las grasas en dos grupos principales: Grasas saturadas. Son moléculas saturadas de hidrógenos con una estructura compacta, se mantienen sólidas a temperatura ambiente. Los animales tienden a almacenar grasas saturadas. Un ejemplo de grasa saturada es la crema de leche. Grasas insaturadas. Sus moléculas forman dobles uniones entre átomos de carbono del ácido graso, esto le otorga flexibilidad a la molécula, se mantienen líquidas a temperatura ambiente. Las plantas tienden a almacenar grasas insaturadas. Un ejemplo de grasas insaturadas son los aceites vegetales. 33 3.2.-Los fosfolípidos Los fosfolípidos están formados por la unión de dos ácidos grasos, un glicerol y un grupo fosfato que presenta carga negativa. Este tipo de moléculas presentan una parte hidrófila (cabeza: compuesta de un glicerol y el grupo fosfato) y otra parte hidrófoba (la cola: formada por dos ácidos grasos). A este tipo de moléculas se las denomina anfipáticas. Los fosfolípidos son los constituyentes principales de las membranas celulares de animales y plantas. 3.3.-Los esteroides Los esteroides están formados por cuatro anillos interconectados, a los que se unen diferentes grupos. Un ejemplo de esteroide es el colesterol que produce numerosas hormonas animales. 34 4.-Las proteínas Las unidades más sencillas que lo constituyen son los aminoácidos. Las proteínas son moléculas de una importancia biológica vital, más del 50% del peso seco de la mayoría de las células está formado por proteínas. 4.1.-Funciones Entre sus funciones destacamos: 1. Aceleran las reacciones químicas. 2. Constituyen soporte estructural de sustancias, citoesqueleto, matriz extracelular, unión entre células. 3. Participan en el transporte de sustancias. Un ejemplo característico son las proteínas trasportadoras de la membrana celular. 4. Participan en la comunicación celular. 5. Posibilita el movimiento ya que constituyen los músculos. 6. Participan en la defensa del organismo frente a elementos ajenos y dañinos ya que constituyen los anticuerpos. 4.2.-Estructura Las proteínas son polímeros formados por la unión de unos 20 aminoácidos distintos. Las proteínas son las estructuras más complejas. Los aminoácidos de las proteínas se unen mediante uniones peptídicas, que consiste en la unión de un grupo carboxilo de un aminoácido con un grupo amino de otro aminoácido. Este tipo de uniones otorga a las proteínas unas estructuras tridimensionales únicas. Los 20 aminoácidos proteicos más destacados a nivel biológico son: 35 Todas las proteínas se componen de los siguientes niveles estructurales:  Estructura primaria: está definida por la secuencia de aminoácidos y por los distintos radicales que se unen a las proteínas otorgando características determinantes en su estructura final como la polaridad o la carga.  Estructura secundaria: está definida por el establecimiento de puentes de hidrogeno entre los elementos repetidos de la cadena peptídica.  Estructura terciaria: está definida por la interacción de distintos radicales entre aminoácidos. Esta interacción puede darse por: a) Numerosas uniones débiles entre estos radicales (Van der Waals o puentes de hidrógeno). b) Establecimiento de enlaces covalentes entre algunos radicales. (puentes disulfuros).  Estructura cuaternaria: solo la presentan algunas proteínas. Está definida por la agregación de varios polipéptidos. Un ejemplo de estas proteínas es el colágeno. Las estructuras de las proteínas dependen de una serie de características físicas y químicas. La desnaturalización de las proteínas consiste en un cambio en su estructura que impide su funcionamiento normal, esto proceso se puede dar por acción de determinados elementos químicos o por el calor. 36 5.-Ácidos nucleicos Los ácidos nucleicos son polímeros formados por la unión de distintos nucleótidos. Como el nucleosido. 5.1.-Nucleóticos Los nucleótidos se componen básicamente de una pentosa, una base nitrogenada y un grupo fosfato. 5.2.-ADN Y ARN El ADN y el ARN son ácidos nucleicos. Sus funciones básicamente son, almacenar la información que codifica todas las actividades celulares y constituyen la base de la herencia. La estructura del ARN es una cadena simple de nucleótidos. El ADN adopta una estructura tridimensional de doble hélice que se mantiene por los puentes de hidrogeno establecidos entre bases. Los genes son porciones de moléculas de ADN responsables en el organismo de los caracteres hereditarios. Cada gen tiene una secuencia de nucleótidos propia. La prácticamente la totalidad del ADN se encuentra en el núcleo de las células eucariotas. 37 38