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Proteínas y ácidos nucleicos
1
Fórmula general de un aminoácido
GRUPO CARBOXILO
GRUPO AMINO
La cadena lateral es distinta en cada aminoácido y
determina sus propiedades químicas y biológicas.
Biología
2º BACHILLERATO
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Proteínas y ácidos nucleicos
2
Biología
2º BACHILLERATO
Aminoácidos hidrófobos
Alanina (Ala)
Valina (Val)
Metionina (Met)
Leucina (Leu)
Fenilalanina (Fen)
Isoleucina (Iso)
Triptófano (Trp)
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Proteínas y ácidos nucleicos
3
Aminoácidos polares hidrofílicos
Serina (Ser)
Treonina (Tr)
Biología
2º BACHILLERATO
Prolina (Prl)
Glutamina (Gln)
Cisteína (Cis)
Asparagina (Asn)
Tirosina (Tir)
Glicocola (Gli)
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Proteínas y ácidos nucleicos
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Aminoácidos ácidos y básicos
Biología
2º BACHILLERATO
AMINOÁCIDOS
ÁCIDOS
(carga negativa)
AMINOÁCIDOS BÁSICOS
(carga positiva)
Ácido aspártico
(Asp)
Lisina (Lis)
Arginina (Arg)
Ácido glutámico (Glu)
Histidina (His)
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Proteínas y ácidos nucleicos
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Propiedades ácido-básicas de los aminoácidos
Biología
2º BACHILLERATO
En una disolución acuosa (pH neutro) los aminoácidos forman iones dipolares.
Un ion dipolar se puede comportar como ácido o como base según el pH de la disolución.
Las sustancias que poseen esta propiedad se denominan anfóteras.
CARÁCTER ANFÓTERO DE LOS AMINOÁCIDOS
pH disminuye
El aminoácido se comporta como una base.
pH aumenta
El aminoácido se comporta como un ácido.
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Proteínas y ácidos nucleicos
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Isomería de los aminoácidos
Por ser el carbono  un carbono asimétrico, los aminoácidos pueden presentar
dos configuraciones espaciales.
D - aminoácido
El grupo amino
está a la derecha
L - aminoácido
El grupo amino
está a la izquierda
Al ser imágenes especulares se
denominan estereoisómeros.
Biología
2º BACHILLERATO
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Proteínas y ácidos nucleicos
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Formación de un enlace peptídico
Biología
2º BACHILLERATO
Reaccionan el grupo carboxilo de
un aminoácido y el amino de otro
Enlace peptídico
Plano del enlace
peptídico
Grupo N - terminal
Grupo C -terminal
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Proteínas y ácidos nucleicos
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Características de un enlace peptídico
Biología
2º BACHILLERATO
• Es un enlace covalente más corto
que la mayoría de los enlaces C - N.
• Posee cierto carácter
de doble enlace.
• Los cuatro átomos del
enlace se encuentran
sobre el mismo plano.
• Los únicos enlaces que pueden girar son
los formados por C-C y C-N
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Proteínas y ácidos nucleicos
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Biología
2º BACHILLERATO
Estructura primaria de las proteínas
• Todas las proteínas la tienen.
• Indica los aminoácidos que la forman y el
orden en el que están colocados.
• Está dispuesta en zigzag.
• El número de polipéptidos diferentes que
pueden formarse es:
Número de
aminoácidos
de la cadena
20
n
Para una cadena de 100 aminoácidos, el
número de las diferentes cadenas posibles
sería:
1267650600228229401496703205376 ·10100
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Proteínas y ácidos nucleicos
10 Estructura secundaria de las proteínas:  -hélice
Biología
2º BACHILLERATO
• La cadena se va enrollando en espiral.
• Los enlaces de hidrógeno intracatenarios
mantienen la estructura.
• La formación de estos enlaces determina
la longitud del paso de rosca.
• La rotación es hacia la derecha. Cada
aminoácido gira 100° con respecto al
anterior. Hay 3,6 residuos por vuelta.
• Los grupos -C=O se orientan en la misma
dirección y los -NH en dirección contraria.
Los radicales quedan hacia el exterior de
la  -hélice.
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Proteínas y ácidos nucleicos
Biología
2º BACHILLERATO
11 Estructura secundaria de las proteínas: conformación 
Algunas proteínas conservan su estructura primaria en zigzag y se asocian entre sí.
Los radicales se orientan hacia ambos lados de la cadena de forma alterna.
Enlaces de
hidrógeno
Enlace
peptídico
Las cadenas
polipeptídicas se
pueden unir de dos
formas distintas.
Disposición
antiparalela
Disposición
paralela
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Proteínas y ácidos nucleicos
12 Estructura terciaria de las proteínas
Biología
2º BACHILLERATO
Modo en que la proteína nativa se encuentra plegada en el espacio.
La estructura se estabiliza por uniones entre
radicales de aminoácidos alejados unos de otros.
• Enlaces de hidrógeno.
• Atracciones electrostáticas.
• Atracciones hidrofóbicas.
• Puentes disulfuro.
En las proteínas de elevado peso molecular, la
estructura terciaria está constituida por dominios.
En la estructura terciaria se pueden encontrar
subestructuras repetitivas llamadas motivos.
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Proteínas y ácidos nucleicos
Biología
2º BACHILLERATO
13 Clasificación de las proteínas: holoproteínas
PROTEÍNAS FIBROSAS
• Generalmente, los polipéptidos que las forman se
encuentran dispuestos a lo largo de una sola dimensión.
• Son proteínas insolubles en agua.
• Tienen funciones estructurales o protectoras.
Se encuentra en tejido conjuntivo, piel,
cartílago, hueso, tendones y córnea.
COLÁGENO
MIOSINA Y ACTINA
QUERATINAS
FIBRINA
Responsables de la contracción
muscular.
Forman los cuernos, uñas, pelo y lana.
Interviene en la coagulación sanguínea.
ELASTINA
Proteína elástica.
PROTEÍNAS GLOBULARES
• Más complejas que las fibrosas.
• Plegadas en forma más o menos
esférica.
ALBÚMINAS
Realizan transporte de moléculas
o reserva de aminoácidos.
GLOBULINAS
Diversas funciones, entre ellas
las inmunoglobulinas que forman
los anticuerpos.
HISTONAS Y PROTAMINAS
Se asocian al ADN permitiendo
su empaquetamiento.
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Proteínas y ácidos nucleicos
Biología
2º BACHILLERATO
14 Clasificación de las proteínas: heteroproteínas
En su composición tienen una proteína (grupo proteico) y una parte no proteica (grupo prostético).
HETEROPROTEÍNA
Cromoproteína
GRUPO PROSTÉTICO
EJEMPLO
Pigmento
Porfirínicas
Grupo hemo o hemino
hemoglobina
No porfirínicas
Cobre, Hierro o retinal
rodopsina
Nucleoproteína
Ácidos nucleicos
cromatina
Glucoproteína
Glúcido
fibrinógeno
Fosfoproteína
Ácido fosfórico
caseína
Lipoproteína
Lípido
quilomicrones
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Proteínas y ácidos nucleicos
Biología
2º BACHILLERATO
15 Ejemplos de heteroproteínas
Hemoglobina
Inmunoglobulina
Lipoproteína plasmática
Retinal
Rodopsina
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Proteínas y ácidos nucleicos
16 Desnaturalización y renaturalización de una proteína
Biología
2º BACHILLERATO
La desnaturalización es la pérdida de las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria.
Puede estar provocada por cambios de pH, de temperatura o por sustancias desnaturalizantes.
Desnaturalización
Renaturalización
PROTEÍNA NATIVA
PROTEÍNA DESNATURALIZADA
En algunos casos la desnaturalización puede ser reversible.
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Proteínas y ácidos nucleicos
Biología
2º BACHILLERATO
17 Diversidad funcional de las proteínas
Debido a la gran diversidad estructural, las proteínas pueden tener funciones diversas.
EJEMPLO
FUNCIÓN
DE RESERVA
Ovoalbúmina, caseína, zeína, hordeína...
DE TRANSPORTE
Lipoproteínas, hemoglobina, hemocianina...
CONTRÁCTIL
Actina, miosina, flagelina ...
PROTECTORA O DEFENSIVA
Trombina, fibrinógeno, inmunoglobulinas...
HORMONAL
Insulina, glucagón, somatotropina...
ESTRUCTURAL
Glucoproteínas, histonas, queratina,
colágeno, elastina...
ENZIMÁTICA
Catalasa, ribonucleasa...
HOMEOSTÁTICA
Albúmina...
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Metabolismo celular. Catabolismo
1
Biología
2º BACHILLERATO
Comportamiento de un enzima
Las enzimas actúan como un catalizador:
Energía de activación
sin la enzima
 Disminuyen la energía de activación.
 No cambian el signo ni la cuantía de la
variación de energía libre.
Energía de activación
con la enzima
 Aceleran la llegada del equilibrio.
Al finalizar la reacción quedan libres y
pueden reutilizarse.
Energía
 No modifican el equilibrio de la reacción.
Energía de
los reactivos
Variación
de la
energía
Energía de
los productos
Progreso de la reacción
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Metabolismo celular. Catabolismo
Biología
2º BACHILLERATO
2 Influencia del pH y la temperatura en la actividad enzimática
Pepsina
Tripsina
pH óptimo
pH óptimo
Cada enzima actúa a un pH óptimo.
Los cambios de pH alteran la estructura
terciaria y por tanto, la actividad de la
enzima.
Tª óptima
Cada enzima tiene una temperatura óptima
para actuar.
Las variaciones de temperatura provocan
cambios en la estructura terciaria o
cuaternaria, alterando la actividad del
enzima.
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Metabolismo celular. Catabolismo
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Biología
2º BACHILLERATO
Esquema de una reacción enzimática
Complejo
enzima-sustrato
(ES)
Enzima (E)
Sustratos (S)
Enzima (E)
Productos (P)
E + S  ES  E + P
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Metabolismo celular. Catabolismo
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Especificidad enzimática
MODELO DE LLAVE-CERRADURA
Biología
2º BACHILLERATO
MODELO DE ACOPLAMIENTO INDUCIDO
Sustrato
Enzima
Complejo
enzima- sustrato
Sustrato
Enzima
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Metabolismo celular. Catabolismo
5
Inhibición de la actividad enzimática
Biología
2º BACHILLERATO
Sustrato
Inhibidor
Los sustratos no
pueden unirse al
centro activo
Enzima
Sustrato
Inhibidor unido
a la enzima
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Metabolismo celular. Catabolismo
6
Modelo de inhibición alostérica
Biología
2º BACHILLERATO
Sustrato
Centros activos
modificados
Enzima
Los sustratos
no pueden
unirse al
centro activo
Ligando
Centro
regulador
Ligando unido al
centro regulador
Sustrato
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Proteínas y ácidos nucleicos
Biología
2º BACHILLERATO
18 Formación de un nucleótido
BASE NITROGENADA
(Adenina)
NUCLEÓSIDO (Adenosina)
ION FOSFATO
Enlace
N-glucosídico
H2O
H2O
Enlace éster
PENTOSA (Ribosa)
NUCLEÓTIDO
(Adenosín 5’-monofosfato)
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Proteínas y ácidos nucleicos
Biología
2º BACHILLERATO
19 Bases nitrogenadas
PIRIMIDÍNICAS
Timina
(exclusiva del ADN)
Citosina
Uracilo
(exclusiva del ARN)
PÚRICAS
Adenina
Guanina
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Proteínas y ácidos nucleicos
Biología
2º BACHILLERATO
20 Estructura primaria del ADN
Extremo 5’
Adenina
Citosina
Guanina
Timina
Extremo 3’
• Es la secuencia de nucleótidos, unidos
por enlaces fosfodiéster.
• La cadena presenta dos extremos libres:
el 5’ unido al grupo fosfato y el 3’ unido a
un hidroxilo.
• Cada cadena se diferencia de otra por:
> Su tamaño
> Su composición.
> Su secuencia de bases.
• La secuencia se nombra con la inicial de
la base que contiene cada nucleótido:
ACGT
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Proteínas y ácidos nucleicos
21 Estructura secundaria del ADN
Biología
2º BACHILLERATO
2 nm
• Es una doble hélice de 2 nm de diámetro.
Armazón
fosfoglucídico
• Las bases nitrogenadas se encuentran en el
interior.
0,34 nm
3,4 nm
• Las parejas de bases se encuentran unidas a
un armazón formado por las pentosas y los
grupos fosfato.
• El enrollamiento es dextrógiro y plectonémico.
Par de bases
nitrogenadas
• Cada pareja de nucleótidos está situada a
0,34 nm de la siguiente y cada vuelta de doble
hélice contiene 10 pares de nucleótidos.
• Las dos cadenas son antiparalelas y
complementarias.
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Proteínas y ácidos nucleicos
Biología
2º BACHILLERATO
22 Complementariedad entre las bases
Las bases de ambas
cadenas se mantienen
unidas por enlaces de
hidrógeno.
Adenina
Timina
2 Enlaces de
hidrógeno
Guanina
Citosina
3 Enlaces de
hidrógeno
El número de enlaces
de hidrógeno
depende de la
complementariedad
de las bases.
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Proteínas y ácidos nucleicos
23 Estructura del ADN
Extremo 5’
Extremo 3’
Extremo 3’
Extremo 5’
Biología
2º BACHILLERATO
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Proteínas y ácidos nucleicos
Biología
2º BACHILLERATO
24 Función biológica del ADN
El ADN almacena y transmite la información genética ya que puede realizar copias de sí mismo.
REPLICACIÓN DEL ADN
RELACIÓN ENTRE DIVERSOS ORGANISMOS
Y LA CANTIDAD DE ADN QUE CONTIENEN
Bacterias
Existe gran
diferencia entre
el contenido de
ADN de seres
unicelulares
primitivos y el
de organismos
pluricelulares.
Escherichia coli
Hongos
Dentro de un
mismo grupo
puede haber, a
su vez, grandes
diferencias que
no parecen
guardar
relación con su
complejidad.
Levaduras
Plantas
Insectos
Judías
Drosophila melanogaster
Moluscos
Peces cartilaginosos
Tiburones
Peces óseos
Ranas
Anfibios
Tritones
Reptiles
Aves
Mamíferos
105
106
107
108
109
Humanos
1010
1011
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Proteínas y ácidos nucleicos
Biología
2º BACHILLERATO
25 Niveles de complejidad del ADN
ADN monocatenario
lineal (virus)
Dímero
concatenado
(mitocondrias)
ADN bicatenario
lineal (virus)
ADN monocatenario
circular (virus)
Cromatina
(eucariotas)
Cromosomas
ADN bicatenario
circular (bacterias)
ADN asociado
a histonas
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Proteínas y ácidos nucleicos
26 Desnaturalización e hibridación del ADN
Biología
2º BACHILLERATO
La desnaturalización se produce al separarse las dos hebras por la rotura de los enlaces de hidrógeno.
pH>13
o
Tª  100 °C
Desenrollamiento
de las hélices
Desnaturalización
Desnaturalización
Renaturalización
Renaturalización
Dobles hélices
de ADN
Cadenas
sencillas de ADN
A la temperatura de
fusión (Tm) el 50% de la
doble hélice está separada.
Manteniendo una temperatura de 65 °C durante un tiempo prolongado
se puede producir la renaturalización o hibridación del ADN.
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Proteínas y ácidos nucleicos
Biología
2º BACHILLERATO
27 Técnica de hibridación para la detección de enfermedades
2.- Mediante ingeniería genética se construye una
sonda marcada radiactivamente con la secuencia
complementaria del ADN enfermo.
1.- Se identifica la
secuencia de ADN
que presentan los
enfermos.
Si aparecen bandas radiactivas la sonda ha
hibridado y la persona presenta la anomalía.
7.- El ADN de doble
cadena se transfiere
a un papel de
nitrocelulosa y se
mide la radiactividad.
4.- Se desnaturaliza
y se añade la sonda.
6.- Mediante enzimas, se hidroliza
todo el ADN que no esté en forma
de doble hélice, destruyendo la
sonda que no ha hibridado.
5.- Se deja
renatularizar.
3.- Se extrae una
muestra de ADN de
la persona que se
quiere dignosticar.
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Proteínas y ácidos nucleicos
Biología
2º BACHILLERATO
28 El ácido ribonucleico (ARN)
Es un polirribonucleótido (contiene la ribosa como pentosa). Las bases nitrogenadas que lo forman
son ADENINA, URACILO, CITOSINA y TIMINA (carece de guanina).
Excepto en algunos
virus, el ARN es
monocatenario.
Zona de doble
hélice (horquilla).
Bases
complementarias.
Bucle
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Proteínas y ácidos nucleicos
Biología
2º BACHILLERATO
29 ARN mensajero
Su función es copiar la información genética del ADN y llevarla hasta los ribosomas.
En eucariotas porta información
para que se sintetice una
proteína: MONOCISTRÓNICO.
En procariotas contiene
información separada para la
síntesis de varias proteínas
distintas: POLICISTRÓNICO.
ARN
mensajero
ADN
Tiene una vida muy corta (algunos minutos) ya que
es destruído rápidamente por las ribonucleasas.
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Proteínas y ácidos nucleicos
Biología
2º BACHILLERATO
30 ARN de transferencia
Transportan los aminoácidos hasta los ribosomas.
3’
5’
Todos los tipos de ARNt comparten
algunas características:
Zona de unión al
ribosoma.
En el extremo 5’ un triplete que tiene
guanina y un ácido fosfórico libre.
En el extremo 3’ tres bases (C-C-A)
sin aparear. Por este extremo se une
al aminoácido.
En el brazo A un triplete de bases
llamado anticodón diferente para
cada ARNt en función del
aminoácido que transportan.
Brazo T
Brazo D
Zona de unión a la
enzima que lo une
al aminoácido.
Brazo A
Anticodón
Zona de unión al ARNm.
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Proteínas y ácidos nucleicos
Biología
2º BACHILLERATO
31 ARN ribosómico, nucleolar y otros tipos
ARN ribosómico
Agrupa a varios ARN diferentes y constituye
hasta un 80% del total de ARN de una célula.
ARN nucleolar
Se encuentra asociado a diferentes proteínas
formando el nucléolo. Una vez formado se fragmenta
dando lugar a los diferentes tipos de ARNr.
Otros tipos de ARN
Algunos tienen función catalítica: ribozimas.
Otros se asocian con proteínas para formar
ribonucleoproteínas.
Existen algunos que pueden escindirse en varios
fragmentos por si mismos: autocatalíticos.
Ribozima
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Proteínas y ácidos nucleicos
32 Funciones del ARN
ADN
Biología
2º BACHILLERATO
El ribosoma es el encargado de la traducción del
ARNm y está formado por ARN ribosómico y proteínas.
ARN mensajero
Ribosoma
ARN de
transferencia
con aminoácido
Proteína
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Proteínas y ácidos nucleicos
Biología
2º BACHILLERATO
33 ADP y ATP
Son moléculas transportadoras de energía.
La energía que se necesita para las reacciones
endergónicas se obtiene de la hidrólisis del ATP.
Desfosforilación
ADP
ATP
Fosforilación
Además del ATP y el ADP también
existen los nucleótidos de guanina
GTP y GDP con función similar.
Cuando las reacciones son exergónicas, la
energía se emplea en la formación de ATP.
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Proteínas y ácidos nucleicos
Biología
2º BACHILLERATO
34 AMP cíclico (AMPc)
Es un nucleótido de adenina cuyo ácido fosfórico está
esterificado con los carbonos 3’ y 5’ de la ribosa.
FORMACIÓN DEL AMPc
Hormona
(1er mensajero)
Sitio de
unión
Adenilato ciclasa
(inactiva)
Proteína
receptora
Activa
Proteína G
Enzima
inactiva
ATP
Proteína
Hormona + receptora
ATP
AMPc
(2ºmensajero)
Síntesis
Enzima activa
Activación
Activación
Proteína G
Proteína G
Adenilato
ciclasa
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Proteínas y ácidos nucleicos
Biología
2º BACHILLERATO
35 Nucleótidos coenzimáticos
NUCLEÓTIDOS DE FLAVINA
+
FLAVINA
+
(base nitrogenada)
RIBITOL
(pentosa)
FMN
FOSFATO
( flavín-mononucleótido)
RIBOFLAVINA
(nucleósido)
+
AMP
FAD
( flavín-adenín-dinucleótido)
NUCLEÓTIDOS DE PIRIDINA
NUCLEÓTIDO DE
NICOTINAMIDA
+
NUCLEÓTIDO
DE ADENINA
NAD
( nicotín-adenín
-dinucleótido)
NADP
+
FOSFATO
COENZIMA A
-mercaptoetilamina
Ácido pantoténico
ADP
( nicotín-adenín
-dinucleótido
fosfato)