Biología II PDF

TEMA 1. BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS 1.1 Características de los principales bioelementos Los principales bioelementos son C, O, N, H, P y S. No coinciden con los elementos más abundantes en la superficie terrestre (Fe, Al y Si). Son estos seis porque presentan una serie de características específica...

TEMA 1. BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS 1.1 Características de los principales bioelementos Los principales bioelementos son C, O, N, H, P y S. No coinciden con los elementos más abundantes en la superficie terrestre (Fe, Al y Si). Son estos seis porque presentan una serie de características específicas: Todos tienen orbitales con electrones desapareados, por lo que pueden formar enlaces covalentes. Su número atómico (Z) es bajo por lo que los enlaces covalentes que se forman son estables. Son muy electronegativos por lo que forman compuestos polares solubles en agua facilitando las reacciones químicas. Forman moléculas presentes en el medio ambiente (NH3, CO2, H2O) fácilmente intercambiables entre los seres vivos. El más importante es el carbono (C) que destaca por su configuración electrónica (1 s2, 2 s2, 2 p2), pero por hibridación electrónica pasa a ser 1 s2, 2 s1, 2 p3 lo que le permite adquirir geometría tetraédrica. Además, este elemento enlaza fácilmente consigo mismo mediante enlaces covalentes simples, dobles y triples. Con los demás bioelementos se junta para formar los grupos funcionales (alcohol, aldehido, cetona, carboxilo, éter, éster, amino, amida, nitro y tiol). 1.2 Bioelementos primarios o plásticos Suponen el 99% del peso seco de los seres vivos y son los seis anteriores. 1.3 Bioelementos secundarios o imprescindibles Suponen el 1% del peso seco de los seres vivos y realizan funciones imprescindibles. ➔ Na + / K + → impulso nervioso ➔ Na + / Cl - → ósmosis ➔ Ca 2+ → huesos, coagulación sanguínea y contracción muscular 1.4 Oligoelementos o elementos vestigiales Suponen menos del 0,1% del peso seco de los seres vivos y realizan funciones muy específicas. ➔ Fe → hemoglobina ➔ I → hormona tiroxina ➔ Co → vitamina B12 (cobalamina) 2.1 Biomoléculas  Inorgánicas - Agua - Sales minerales Orgánicas - Glúcidos → monosacáridos - Lípidos → glicerina + ácidos grasos - Proteínas → aminoácidos - Enzimas → aminoácidos - Ácidos nucleicos → nucleótidos 2.2 Enlaces intramoleculares a) Covalente Se forma entre átomos no metálicos iguales (apolar) o distintos (polar) que comparten uno, dos o tres electrones (simple, doble o triple enlace). b) Iónico Se forma entre un átomo metálico que pierde electrones (catión) y otro no metálico que los gana (anión) que se mantienen unidos por fuerzas de atracción electrostáticas. 2.2 Enlaces intermoleculares a) Puente de hidrógeno El puente de hidrógeno en el agua se forma entre un hidrógeno unido a un elemento electronegativo que es atraído por otro elemento electronegativo. Cada molécula de agua forma un promedio de 3,4 puentes de hidrógeno que tienen una vida media de 10 elevado a -11 s. Los puentes de hidrógeno son los responsables de la elevada cohesión de las moléculas de agua y de la estructura 3D de las proteínas y ácidos nucleicos. b) Interacciones iónicas Se forman entre moléculas que tienen grupos funcionales con distinta carga. Son las responsables de la estructura 3D de las proteínas siendo más fuertes en medios no acuosos, ya que el agua al ser polar separa los iones. c) Interacciones hidrofóbicas Se producen en moléculas “anfipáticas” (tienen una parte hidrofílica y otra hidrofóbica). d) Los puentes disulfuro Se establece entre aminoácidos de proteínas que contienen grupos tiol (SH). e) Las fuerzas de Van der Waals (+ débiles) Son fuerzas de atracción inespecíficas que se producen entre dipolos inducidos (cuerpos neutros que reordenan sus cargas). Facilitan la unión entre las enzimas y los sustratos (reactivos) transformándolos en enzimas y productos. 2.3 Biomoléculas inorgánicas 1) Estructura del agua La molécula de agua contiene dos enlaces covalentes simples polares con una geometría angular clara de 104,5°. Supone el 70% del peso de los seres vivos, pero depende de la edad (feto 90%, nacimiento 70% y 70 años 50%), del tipo celular (cerebro 90% y huesos 10%) y especie (medusa 90% y semilla cereal 10%). ⅔ → INTRACELULAR “CITOPLASMA” ⅓ → INTERCELULAR Debido a su polaridad forma fácilmente puentes de hidrógeno. 2) Propiedades y funciones 1. Poder disolvente → debido a la polaridad de su molécula, el agua se puede interponer entre los iones de las redes cristalinas de los compuestos iónicos, lo que disminuye su atracción provocando su separación (salvatación) y en definitiva su disolución. Una forma de medir la capacidad disolvente de una sustancia es calcular su CONSTANTE DIELÉCTRICA, que indica la fuerza con la que las moléculas de un disolvente se mantienen separados a los iones. 2. Estado líquido a temperatura ambiente → agua es un vehículo de transporte. 3. Líquido prácticamente incompresible → deformaciones citoplasmáticas y actúa como esqueleto hidrostático (células vegetales). 4. Capilaridad → agua asciende por los conductos estrechos. Ascenso de la savia bruta. 5. Elevada tensión superficial → permite las deformaciones celulares y de los movimientos citoplasmáticos. 6. Elevado calor específico → cantidad de calor que es necesario comunicar a un gramo de una sustancia para aumentar su temperatura 1°C. En el agua es 1 cal/G °C, siendo  muy elevado ya que parte del calor aplicado se emplea para romper los puentes de hidrógeno y no en elevar su temperatura. Función de amortiguación térmica. 7. Elevado calor latente de vaporización → cantidad de calor que es necesario comunicar a un gramo de una sustancia para pasarla de líquido a gas. En el agua es de 539,5 cal/g siendo muy elevado ya que parte del calor aplicado se emplea para romper los puentes de hidrógeno y no en elevar su temperatura. Función de amortiguación térmica. 8. Coeficiente de dilatación negativo → aislante térmico. 9. Conductividad → función termorreguladora. 10. Transparencia → el agua permite el paso de la luz y de la fotosíntesis. 2.1.1 Las sales minerales 1) Concepto Son biomoléculas inorgánicas esenciales (no las podemos sintetizar por lo que debemos incluirlas en la dieta) que pueden aparecer en estado sólido (huesos, esqueletos, caparazones) o en disolución (iones controlando diversas funciones Na + /K +). 2) Funciones 1. Control de los procesos osmóticos Ósmosis → Cuando dos disoluciones de diferente concentración se ponen en contacto a través de una membrana semipermeable se produce el paso de disolvente de la menos concentrada (hipotónica) a la más concentrada (hipertónica) hasta que ambas se vuelven isotónicas. Presión osmótica → presión que es necesario ejercer sobre la disolución hipertónica para evitar la entrada de disolución. Conclusión: a) Si una célula entra en contacto con una disolución hipotónica, la célula absorbe agua y se hincha (turgencia) pudiendo llegar a romperse su membrana plasmática. b) Si una célula entra en contacto con una disolución hipertónica, la célula suelta agua y se arruga (plasmólisis) pudiendo llegar a morir ya que para el metabolismo. *El único líquido isotónico para las células humanas es el suero salino (NaCl al 0,9%). 2. Control del pH El pH de las células debe mantenerse neutro pero en algunas reacciones del metabolismo se desprenden electrones o se absorben (H+) lo que altera el pH. Para evitar variaciones del pH las células disponen de los denominados sistemas amortiguadores o tampones celulares, que constan de un ácido débil frente una sal de dicho ácido. ¿Cómo funciona el tampón celular? Las siguientes reacciones se encuentran en equilibrio en la célula. PROBLEMA 1: PROBLEMA 2: 3. Dispersiones o disoluciones coloidales Son aquellas disoluciones cuyo soluto tiene un peso molecular elevado. Estas disoluciones presentar siete propiedades: 1) Elevada viscosidad, es decir, ofrecen resistencia al desplazamiento del soluto. 2) Presentar dos estados interconvertibles. 3) Presentan efecto Tyndal o turbidez debido a la reflexión de la luz en las partículas coloidales. 4) Las partículas coloidales no precipitan por gravedad (se mantienen flotando) excepto por centrifugación. 5) Presentan elevada absorción. Las partículas no coloidales (pequeñas) se adhieren a las coloidales. 6) Se pueden purificar por diálisis (eliminar partículas pequeñas de las disoluciones). 7) Se pueden separar por electroforesis. Al aplicar un campo eléctrico, las partículas coloidales (suelen tener carga eléctrica). Se desplazan hacia el ánodo y cátodo respectivamente.  TEMA 2: GLÚCIDOS 1. Monosacáridos Son azúcares blancos, sólidos dulces, solubles en agua, no hidrolizables, reductores (reaccionan bien con otras biomoléculas) y con actividad óptica (desvían el plano de vibración de la luz polarizada). Si la desvían a la derecha se denominan DEXTRÓGIROS y a la izquierda LEVÓGIROS. Su fórmula general (Cn H2n On) siendo n un número entre 3 y 7. Son todos polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas. Dependiendo de la posición del OH del penúltimo carbono se distingue entre D-monosacárido (derecha) o L-monosacárido (izquierda). En los seres vivos solo aparecen los D-monosacáridos. ¿Cuál es la relación entre Dextrógiros y D-monosacáridos? → No guardan ninguna relación entre ellos. 1.2 Isomería Dos compuestos son isómeros cuando tienen la misma fórmula molecular pero distinta configuración espacial. El número de isómeros se determina *2 (*= número de carbonos asimétricos). El carbono asimétrico es aquel que está unido a cuatro radicales distintos. Se distinguen tres tipos de isómeros: 1) Epímero → cuando se modifica la disposición de uno de los grupos OH. 2) Enantiómero → cuando se modifica la distribución de todos los grupos OH. 3) Diastereoisómero → cuando no son ni epímeros ni enantiómeros. 1.3 Derivados Los derivados de los monosacáridos se obtienen a partir de tres tipos de reacciones. 1) Reducción: monosacárido → desoxiazúcar (se elimina un oxígeno)  2) Oxidación: monosacárido → azúcar ácido (se cambia CH2OH por un ácido) 3) Sustitución: monosacárido → aminoazúcar (se cambia CH2OH por un grupo amino) 1.4 Estructura cíclica Los monosacáridos en estado sólido se encuentran en estructura lineal (proyección de Fischer) pero en disolución adquieren estructura cíclica (proyección de Haworth). El paso de una proyección a otra se denomina mutarrotación. a) Ciclación de una aldosa Para ciclarse forman un enlace hemiacetal entre el grupo aldehído del carbono 1 y el grupo hidroxilo del penúltimo carbono, dando lugar a un anillo hexagonal denominado piranosa. Al ciclarse apareces dos nuevos isómeros denominados anómeros (Ⲁ y 𝛽). b) Ciclación de una cetosa Para ciclarse forman un enlace hemicetal entre el grupo ceto del carbono 2 y el grupo hidroxilo del penúltimo carbono, dando lugar a un anillo pentagonal denominado furanosa. Al ciclarse aparecen dos nuevos isómeros denominados anómeros. 1.6 Reacciones de identificación Para identificar la presencia de una monosacárido en una muestra biológica se utilizan reactivos que transforman el grupo carbonilo (aldosa / cetosa) en grupo carboxilo. Los principales reactivos son: 1) Reactivo de Fehling Es una técnica cuantitativa, ya que la intensidad del precipitado rojo que aparece (que se mide con un colorímetro) es directamente proporcional a la concentración del monosacárido). 2) Reactivo de Tollens Utiliza como reactivo el nitrato doble de plata y amonio que, en presencia de un monosacárido, forma un precipitado negro de plata. 3) Reactivo de Seliwanoff Utiliza como reactivo la resorcina que en presencia de una cetosa forma un precipitado rojo. 2. Disacáridos Un disacárido resulta de la unión de dos monosacáridos (glucosa/galactosa) mediante enlace O-glucosídico que es un enlace acetal intermolecular liberando una molécula de agua. El enlace O-glucosídico puede ser Ⲁ o 𝜷 dependiendo del primer monosacárido. El primero monosacárido siempre aporta su carbono carbonílico al enlace (C1 → aldosas y C2 → cetosas). 1) Si el segundo monosacárido también aporta su carbono carbonílico el enlace formado será bicarbonílico, y el disacárido obtenido NO será reductor. 2) Si el segundo monosacárido no aporta su carbono carbonílico el enlace formado será monocarbonílico, y el disacárido obtenido SÍ será reductor (sigue reaccionando con algo). Para nombrar un disacárido se escribe el nombre del primer monosacárido ciclado con la terminación -OSIL. Se añade, entre paréntesis, los carbonos que enlazan más el nombre del segundo monosacárido ciclado con la terminación -OSA si el enlace es monocarbonílico y la terminación -OSIDO si el enlace es dicarbonílico. 2.1 MALTOSA Notas: 1) Se puede hidrolizar (cortar con agua) mediante la enzima maltasa. 2) Como el enlace es monocarbonílico el disacárido es reductor. 3) Existe una variante de la maltosa denominada isomaltosa (enlace 1,6) similar. 4) Se puede obtener a partir del almidón mediante la enzima amilasa. 5) La maltosa puede presentar inversión (OH de segundo monosacárido puede cambiar de Ⲁ a 𝜷). + El nombre químico de la maltosa es: Ⲁ - D - glucopiranosil (1,4) Ⲁ - D - glucopiranosa 2.2 CELOBIOSA Notas: 1) Se puede hidrolizar mediante la enzima celobiasa. 2) Como el enlace es monocarbonílico la celobiosa es un disacárido reductor.  3) Se puede obtener a partir del polisacárido celulosa mediante la enzima celulasa. + El nombre químico de la celobiosa es: 𝜷-D-glucopiranosil (1,4) 𝜷-D-glucopiranosa 2.3 LACTOSA Notas: 1) La lactosa se puede hidrolizar mediante la enzima lactasa, cuya ausencia provoca intolerancia a los lácteos. 2) Como el enlace es monocarbonílico la lactosa es un disacárido reductor. 3) No se puede obtener a partir de ningún polisacárido, pero está presente en los lácteos. 4) Presente inversión. El OH del carbono uno de la glucosa pasa de𝜷 a Ⲁ (puede). + El nombre químico de la lactosa es: 𝜷-D-galactopiranosil (1,4,) 𝜷-D-glucopiranosa 2.4 SACAROSA 1) Se puede hidrolizar mediante la enzima sacarasa. 2) Como el enlace es dicarbonílico la sacarosa es un disacárido NO reductor. 3) No se puede obtener a partir de ningún polisacárido, pero está presente en la caña de azúcar y en la remolacha. + El nombre químico de la sacarosa es: Ⲁ-D-glucopiranosil (1,2) 𝜷-D-fructofuranósido 3. Polisacáridos Son los polímeros de alto peso molecular / masa molecular, hidrolizables y no reductores que resultan de la unión de n monosacáridos librándose (n-1) moléculas de agua. Estos se clasifican según tres parámetros: 1) Homopolisacárido → mismo monosacárido Heteropolisacárido → distinto monosacárido 2) Función - Reserva energética (Ⲁ) - Estructura celular (𝜷) Si los monosacáridos van ciclados en Ⲁ, el polisacárido formará estructuras helicoidales que formarán gránulos densos con función de reserva energética. Si los enlaces van en 𝜷 el polisacárido formará estructuras laminares con agregación lateral (por los lados) que forman fibras insolubles con función estructural. 3.1 ALMIDÓN Es el principal polisacárido de reserva vegetal. Se acumula en raíces, semillas y tubérculos. Está formado por dos polímeros (amilosa y amilopectina). La amilosa está formada por cadenas lineales de 200·300 Ⲁ-D-glucosa (1,4). La amilopectina es similar a la amilasa pero con ramificaciones en Ⲁ (1,6). 1) La presencia de almidón en una muestra biológica se detecta con el reactivo Lugol, que en presencia de almidón forma un precipitado azul (yodo). 2) Hidrólisis del almidón: 3.2 GLUCÓGENO Es el principal polisacárido de reserva animal. Tiene una estructura similar a la amilopectina aunque está más ramificado. 1) El glucógeno se almacena en el músculo (contracción muscular) y en el hígado que lo distribuye al resto de órganos. 3.3 DEXTRANOS Es el principal polisacárido de reserva de bacterias y levaduras. Están formados por cadenas lineales de Ⲁ-D-glucosas (1,6) y con ramificaciones en (1,2) o en (1,3) según las distintas especies. 4.1 CELULOSA Es el principal polisacárido estructural vegetal. Está formado por cadenas lineales de entre 300 y 15.000 𝜷-D-glucosas (1,4). 1) Las cadenas lineales de 𝜷-D-glucosas se unen entre sí por puentes de hidrógeno para formar microfibrillas, que se unen entre sí por puentes de hidrógeno para formar  fibrillas, que se unen entre sí por puentes de hidrógeno para formar fibras de celulosa que son el componente fundamental de la pared celular vegetal. 2) La celulosa tiene gran interés industrial ya que es el componente fundamental y mayoritario del papel y de fibras (algodón, lino, caña…). 3) Solo los herbívoros pueden digerir la celulosa ya que disponen de la enzima celulasa, con la excepción de las termitas. Estas viven en simbiosis con un microorganismo en su aparato digestivo que si dispone de la enzima. 4) Los humanos debemos incluir celulosa en nuestra dieta principalmente en forma de fibra, ya que favorece el peristaltismo intestinal (se contrae) y por tanto la defecación. 4.2 QUITINA Es un polisacárido que forma la pared celular de los hongos y el exoesqueleto de artrópodos y crustáceos. Está formado por cadenas lineales de N-acetilglucosamina 𝜷 (1,4). 4.3 PECTINA Es un polisacárido formado por cadenas lineales del Ácido 2-metilgalacturónico 𝜷 (1,4). 1) La pectina forma un entramado (red de fibras) donde se inserta la celulosa para formar la pared celular vegetal.  TEMA 3: LOS LÍPIDOS 1.Lípidos Son biomoléculas formadas fundamentalmente por CHO y en menor medida por PNS. Su insolubilidad en agua los distingue del resto de moléculas pero son solubles en disolventes orgánicos. Con el colorante Sudán III forma un precipitado rosado / rojizo. 2.Ácidos grasos Están formados por una cadena alifática y un grupo carboxilo terminal. Se clasifican en dos tipos: a) Saturados → su cadena alifática no presenta insaturaciones (ni dobles ni triples enlaces). - PALMÍTICO - ESTEÁRICO b) Insaturados → su cadena alifática presenta insaturaciones (dobles enlaces). - OLEICO - LINOLEICO (origen vegetal) - LINOLÉNICO (origen vegetal) - ARAQUIDÓNICO (origen animal) 2.1 Propiedades de los ácidos grasos 1) Son anfipáticos (bipolar). Las cadenas alifáticas tienden a unirse entre sí por Fuerzas de Van der Waals y el grupo carboxilo se une por puentes de hidrógeno. 2) En disolución forman agua.  3) Su punto de fusión depende de la longitud de la cadena alifática y, a igualdad de longitud, es mayor el de los saturados que el de los insaturados. 4) Los ácidos grasos poliinsaturados (+ dobles enlaces) son esenciales (no los podemos evitar porque hay que incluirlos en nuestra dieta). 3. Lípidos saponificables SIMPLES a) ACILGLICÉRIDOS Son lípidos saponificables simples formados por el alcohol glicerina (propanotriol) más un, dos o tres ácidos grasos obteniéndose un mono/di/triglicérido respectivamente. Si los ácidos grasos son iguales, el triglicérido obtenido es simple o sencillo y si son distintos el triglicérido obtenido es mixto o complejo. Si los ácidos grasos son todos saturados (no dobles enlaces) el triglicérido obtenido es sólido a temperatura ambiente (sebo) pero si hay alguno insaturado el triglicérido es líquido a temperatura ambiente (aceite). Los triglicéridos son el componente fundamental de las células del tejido adiposo (adipocitos) en los vertebrados. Los triglicéridos son saponificables, es decir, forman jabones cuando reaccionan con una base fuerte (KOH/NaOH). b) CÉRIDOS Son lípidos saponificables simples formados por un alcohol monohidroxílico (un OH) de cadena larga y un ácido graso de cadena larga. Los céridos tienen sus dos extremos hidrofóbicos por lo que su función es impermeabilizar estructuras celulares. COMPLEJOS O DE MEMBRANA a) FOSFOLÍPIDOS a1) Glicerofosfátidos Son lípidos saponificables complejos del grupo de los fosfolípidos. Están formados por una glicerina + dos ácidos grasos + ácido ortofosfórico + un compuesto polar. Los posibles compuestos polares son: colina, serina y etanolamina. Los glicerofosfátidos son antipáticos y su principal función es formar las membranas plasmáticas de las células. Posibles compuestos polares 1. Colina 2. Serina 3. Etanolamina a2) Esfingofosfátidos Son lípidos saponificables complejos del grupo de los fosfolípidos formados por el alcohol esfingosina + un ácido graso + H3PO4 + un compuesto nitrogenado.  Los esfingofosfátidos forman parte de las membranas de las células nerviosas y en el caso concreto de que el compuesto nitrogenado sea la colina el esfingofosfátido obtenido será la ESFINGOMIELINA. Esta forma la vaina de mielina de las neuronas con impulso nervioso saltatorio. b) GLUCOLÍPIDOS b1) Cerebrósidos Son lípidos saponificables complejos del grupo de los fosfolípidos formados por esfingosina (OH) + un ácido graso + glucosa (𝜷) / galactosa (𝜷) b2) Gangliósidos Son lípidos saponificables complejos del grupo de los fosfolípidos formados por esfingosina + un ácido graso + glucosa / galactosa + polisacárido (OH). Los dos glucolípidos están presentes en la superficie de las células nerviosas actuando como receptores químicos y tienen una importante función antigénica, ya que experimentan grandes cambios (mutan) cuando las células nerviosas se vuelven tumorales. 4. Lípidos insaponificables ESTEROIDES a) Esteroles (COLESTEROL) Es un lípido insaponificable del grupo de los esteroles. Deriva del ciclopentanoperhidrofenantreno o “ESTERANO”, al que se le añaden grupos hidroxilo, dobles enlaces y cadenas laterales. Su función es introducirse entre los fosfolípidos de la membrana plasmática aumentando su estabilidad. Su equivalente en las plantas se denomina estigmasterol y en los hongos ergosterol. b) Hormonas sexuales TESTOSTERONA (hombres) Controla los caracteres sexuales secundarios masculinos (funcionamiento). PROGESTERONA (mujeres) Impide el desarrollo del folículo durante la ovulación y facilita la implantación del cigoto en el útero. ESTRADIOL (mujeres) Controla los caracteres sexuales secundarios femeninos. c) Hormonas adrenocorticales Son producidas por la glándula suprarrenal. ALDOSTERONA Se encarga de la reabsorción de agua en la nefrona. CORTISOL Controla el metabolismo de los glúcidos, lípidos y proteínas.  d) Ácidos biliares Son lípidos insaponificables que son el componente fundamental de la bilis, cuya función es emulsionar las grasas facilitando así su digestión y posterior absorción. e) VITAMINA D o “antirraquítica” Es un lípido insaponificable esteroide que se encarga de la correcta mineralización de los huesos añadiendo calcio y fósforo. Su carencia provoca raquitismo en los niños y en la adultez osteomalacia. Existe una variante de esta denominada Vitamina D3 o “colecalciferol” que se sisteza por la acción de los rayos ultravioletas sobre el colesterol de la piel. TERPENOS O ISOPRENOIDES Lípidos insaponificables que derivan del isopreno (2-metil-1,3-butadieno). 2x isoprenos = monoterpeno → responsables de los aromas vegetales (mentol) 4x isoprenos = diterpeno → fitol (precursor de la clorofila) 6x isoprenos = triterpeno → escualeno (precursor del colesterol) 8x isoprenos = tetraterpeno → vitamina A nx isoprenos = polipeno → caucho PROSTAGLANDINAS Lípido insaponificable se presenta en los tejidos animales que se obtiene por ciclación del ácido graso araquidónico. Funciones: 1) Favorecen las vasodilatación 2) Favorecen la agregación plaquetaria 3) Aumentan la temperatura corporal 4) Bajan la tensión 5) Aumentan la producción de jugo gástrico 6) Facilitan la contracción del útero en el parto TEMA 4: PROTEÍNAS 1. Concepto Son biomoléculas orgánicas formadas fundamentalmente por C, H, O y N y en menor medida por P y S. Resultan de la polimerización de aminoácidos: - 1 aa (aminoácidos) = aminoácido - 2 - 12 aa = péptido - + 60 aa = proteína 2. Aminoácidos 2.1 Estructura Todos los aminoácidos constan de un grupo amino, un grupo carboxilo. 2.2 Clasificación Los aminoácidos se clasifican en función de su cadena lateral en cuatro grupos: A) No polares R → CH3 o anillo B) Polar sin carga R → H, OH, SH2 y NH2 C) Polar con carga - R → - (“ÁCIDO”) D) Polar con carga + R→+ 2.3.1 Isomería Su isomería depende de la posición del grupo amino. En los seres vivos solo existen los L-aa. Los L-aa al morir se isomerizan en D-aa con un periodo (T) de semidesintegración o vida media de 10.000 años, permitiendo datas muestras biológicas. El C de todos los aminoácidos es un carbono asimétrico por lo que presentan actividad óptica, es decir, desvías el plano de vibración de la luz polarizada (dextrógiros o levógiros). Con una excepción, la glicocola o glicina (“gly”), ya que su R es una H. 2.3.2 Solubilidad y punto de fusión La solubilidad de los aa es mayor de lo esperado porque son bipolares y su punto de fusión también es mayor, porque entre ellos establecen interacciones iónicas y puentes de disulfuro. 2.3.2 Propiedades ácido-base de los aminoácidos → Carácter anfótero Los aminoácidos pueden captar o ceder H+ del medio, lo que les permite amortiguar pequeñas variaciones del pH. Se define punto isoeléctrico de un aminoácido como el pH del medio en el cual el aminoácido se encuentra en estado neutro. Los aminoácidos pueden amortiguar variaciones de pH de +1 y -1 en torno a su P.I. El único aminoácido que puede amortiguar el pH corporal es la Histidina (His), ya que su P.I es 6,5 por lo tanto puede amortiguar variaciones de pH entre 5,5 y 7,5, siendo el pH corporal 7,2. 3. Enlace peptídico Es un enlace amida que se establece entre el grupo carboxilo del aminoácido 1 y el grupo amino del aminoácido 2, liberándose una molécula de agua. El enlace peptídico presenta por tanto dos formas interconvertibles denominadas formas resonantes o formas “MESO” y a la capacidad de pasar de una a otra se le denomina resonancia o Mesomería. Ambas formas se pueden representar conjuntamente: Debido a la resonancia del enlace peptídico se alteran las longitudes de los enlaces. 4. Estructura Las proteínas presentan una estructura 3D con cuatro niveles de complejidad: 4.1) ESTRUCTURA PRIMARIA Viene determinada por la secuencia de aminoácidos que forman la proteína. Cualquier cambio en la secuencia de aminoácidos daría lugar a proteínas distintas. Debido a la libertad de giro de 1 y 3 las proteínas pueden adquirir infinitas conformaciones espaciales. 4.2) ESTRUCTURA SECUNDARIA A medida que se sintetiza la cadena de aminoácidos los aminoácidos con cadenas laterales apolares (grupo A) se disponen hacia el interior de la proteína y los aminoácidos con cadenas laterales polares (grupos B, C y D) hacia el exterior, formando puentes de hidrógeno con el agua obteniéndose las distintas posibilidades de estructuras secundarias. Ⲁ - hélice La cadena de aminoácidos se pliega en forma de hélice dextrógira (derecha) con un promedio de gir de 3,6 aminoácidos y 5,4 Ȧ. Esta estructura se estabiliza mediante puentes de hidrógeno INTRACATENARIOS que se establecen entre el hidrógeno del grupo amino de un aminoácido y el oxígeno del grupo carboxilo del tercer aminoácido que le sigue. lámina 𝜷 Las cadenas de aminoácidos se unen entre sí mediante puentes de hidrógeno que se establecen entre el grupo amino de un aminoácido de una cadena y el grupo carboxilo de otro aminoácido de otra cadena. Los puentes de hidrógeno son INTERCATENARIOS apareciendo la cadena paralela y la antiparalela. 3x hélice de colágeno El colágeno es una proteína que contiene un 45% de los aminoácidos prolina (Pro) e hidroxiprolina. En estos aminoácidos su grupo amino forma parte de un anillo, por lo que es NH en lugar de NH2 y gasta su único hidrógeno (NH)en formar enlaces peptídicos, por lo que no pueden formar puentes de hidrógeno. Para estabilizarse forman triples hélices con un promedio de 3,3 aminoácidos y 100 Ȧ por vuelta. NOTAS: 1) En ocasiones las cadenas laterales de los aminoácidos impiden la formación de alguna de estas estructuras (Ⲁ-hélice, lámina 𝜷 y 3x hélice de colágeno) por lo que la proteína se pliega al azar. 2) Las proteínas con estructura secundaria se denominan proteínas fibrosas. Son insolubles en agua y tienen funciones mecánicas: protectoras (queratina) o estructurales (colágeno).