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BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BASE MOLECULAR Y FISICO-QUÍMICA DE LA VIDA Enlaces químicos Bioelementos Biomoléculas inorgánicas: agua y sales minerales. Biomoléculas orgánicas : glúcidos, lípidos, proteínas, ácidos nucléicos. El agua: características y estructura. Funciones en los seres vivos. Sales minerales: precipitadas y disueltas. Disoluciones acuosas: Disoluciones verdaderas y propiedades. Disoluciones coloidales y propiedades. Título de la diapositiva Biología. 2º Bachillerato Enlaces químicos En la materia viva los principales enlaces son: Enlace iónico Enlace covalente Enlaces intermoleculares. Enlace iónico: se establece entre dos elementos cuando uno cede un electrón para alcanzar la estructura de gas noble y otro la acepta. Se da entre elementos muy electronegativos y electropositivos. Enlace covalente: Se forma cuando dos átomos comparten electrones. Es un enlace fuerte. Si los átomos tienen una electronegatividad similar dan lugar a moléculas apolares. N2, O2, CH4. Si unos átomos atraen más hacia si los electrones se forman moléculas dipolares con un polo positivo y otro negativo, es decir dipolos moleculares, H2O, NH3, SH2 BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Enlaces intermoleculares. Son enlaces entre moléculas: Enlaces de hidrógeno Fuerzas de Vander Waals Interacciones hidrofóbicas. Enlaces de hidrógeno: Se forman entre un átomo de hidrógeno y otro átomo electronegativo, estableciéndose fuerzas débiles de atracción entre ellos . Lo presentan el NH3, H2O…En el agua la gran electronegatividad del oxígeno hace que las cargas del dipolo sean muy altas. El oxígeno atrae hacia sí, sin llevarse del todo los electrones del hidrógeno, formándose un dipolo. Son responsables de la conformación tridimensional de proteínas y ácidos nucleicos, así como de las propiedades del agua. Enlace de Vander Waals: son fuerzas muy débiles, que actúan al aproximarse moléculas separadas debido a sus cargas eléctricas fluctuantes. Cuanto más grande sea una molécula más fuerza puede alcanzar ese enlace, ya que hay más posibles puntos de atracción y las capas electrónicas se deforman más fácilmente. Se puede dar entre moléculas apolares y polares. Son responsables de la unión enzima- sustrato y antígeno- anticuerpo. Interacciones hidrofóbicas: Se forman entre grupos hidrofóbicos o apolares que presentan una fobia al agua, de modo que al aproximarse excluyen el agua que existía entre ellas alcanzándose una situación más estable. Se da en algunas proteínas y ácidos nucleicos. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOELEMENTOS BIOELEMENTOS PRIMARIOS Constituyen los componentes esenciales C, N, H, O ,S, P 96.5% BIOELEMENTOS SECUNDARIOS Indispensables Mg, Ca, K, Na, Cl, Cu, Mn, Fe . F, I, Li , Co, Si Zn, Variables Br, Pb, Al, Ti, B BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato ABUNDANCIA DE LOS BIOELEMENTOS % en peso % en masa Elemento Z Corteza terrestre Cuerpo humano Corteza terrestre Cuerpo humano H 1 0,22 63 0,88 10,0 C 6 0,19 9,5 0,09 18 N 7 - 1,4 0,03 3,3 O 8 47 25,5 49 65 Na 11 2,5 0,03 2,6 0,24 Mg 12 2,2 0,01 1,9 0,05 Si 14 28 - 25 - P 15 - 0,22 0,12 1,0 S 16 - 0,05 0,05 0,25 Cl 17 - 0,08 0,19 0,19 K 19 2,5 0,06 2,4 0,35 Ca 20 3,5 0,31 3,4 1,5 Fe 26 4,5 - 4,7 - BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato O 65,00 C 18,00 H 10,00 N 3,00 P 1,10 S 0,25 Ca 1,90 K 0,35 Na 0,15 Cl 0,15 Mg 0,05 Fe 0,01 Zn 0,01 Si 0,01 Mn 0,01 I 0,01 F 0,01 Cu 0,01 Co 0,01 PRIMARIOS SECUNDARIOS OLIGOELEMENTOS BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOELEMENTOS PRIMARIOS C Forma distintos enlaces covalentes con otros C, O, H y N, da lugar a multitud de moléculas orgánicas distintas y a distintos grupos funcionales por combinación de éstos. O Aceptor de H y electrones. Catalizador en la respiración aerobia. Abundante en la Tierra. Participa en reacciones de oxido-reducción. Se combina fácilmente con el C formando enlaces covalentes. N Forma simples y dobles enlaces con el C. En proteínas, a. Nucleicos y en los productos de excreción. H Dador y aceptor de electrones (energía). Participa en reacciones de oxidoreducción. S Forma enlaces covalentes con C, N, O. Se encuentra en dos aminoácidos (cisteína y metionina) , presentes en todas las proteínas. También en algunas sustancias como el Coenzima A y sales inorgánicas. P Forma parte de los nucleótidos, compuestos que forman los ácidos nucléicos. Forman parte de coenzimas y otras moléculas como fosfolípidos, sustancias fundamentales de las membranas celulares. También forma parte de los fosfatos (ATP) y sales minerales abundantes en los seres vivos. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOELEMENTOS SECUNDARIOS Mg Forma parte de la molécula de clorofila, y en forma iónica actúa como catalizador, junto con las enzimas , en muchas reacciones químicas del organismo. Duplicación del ADN y síntesis ARN. Ca Forma parte de los carbonatos de calcio de estructuras esqueléticas. En forma iónica interviene en la contracción muscular, coagulación sanguínea y transmisión del impulso nervioso, permeabilidad de membranas celulares. Na Catión abundante en el medio extracelular; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular. Funcionamiento de la membrana celular (mantiene el equilibrio de cargas eléctricas ) y mantiene el grado de salinidad dentro de las células. K Catión más abundante en el interior de las células; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular Cl Anión más frecuente; necesario para mantener el balance de agua en la sangre y fluído intersticial. Necesario para el funcionamiento de la membrana celular. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato OLIGOELEMENTOS Fe Forma parte de citocromos que intervienen en la respiración celular, y forma parte de la composición de la hemoglobina y la mioglobina que intervienen en el transporte de oxígeno. Cu En los citocromos, hemocianina y algunas enzimas. Mn Interviene en la fotolisis del agua , durante el proceso de fotosíntesis en las plantas. Catalizador también en reacciones metabólicas. I Necesario para la síntesis de la tiroxina, hormona que interviene en el metabolismo F Forma parte del esmalte dentario y de los huesos. Co Forma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de hemoglobina . Si Caparazones de diatomeas, endurece tejidos vegetales como en las gramíneas. Zn Actúa como catalizador en muchas reacciones del organismo. La insulina forma un complejo con el zinc que mejora la solubilidad de esta hormona en las células pancreáticas. Li Actúa sobre neurotransmisores y la permeabilidad celular. En dosis adecuada puede prevenir estados de depresiones. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Formas de representar las moléculas TIPOS DE REPRESENTACIONES MOLECULARES FÓRMULA MOLECULAR FÓRMULA SEMIDESARROLLADA FÓRMULA DESARROLLADA REPRESENTACIONES ESPACIALES MODELO DE VARILLA MODELO COMPACTO BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Principios inmediatos Átomos de los bioelementos Moléculas compuestas Moléculas simples: O2 y N2 Unidos por enlace covalente Unidos por enlace iónico Sales minerales Agua Principios inmediatos no exclusivos de la materia viva. Inorgánicas Glúcidos Lípidos Proteínas Ac nucléicos Principios inmediatos exclusivos de la materia viva. Orgánicas BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Título de la diapositiva Biología. 2º Bachillerato Funciones de las biomoléculas: Estructural Energética Biocatalizadora Título de la diapositiva Biología. 2º Bachillerato Molécula de agua. Sustancia más abundante de la materia viva. Se encuentra en la materia viva de tres formas: -Agua circulante: la sangre. -Agua intersticial: entre las células -Agua intracelular: dentro de las células. En el ser humano el agua circulante representa el 8% de su masa, el agua intersticial el 15% y el intracelular el 40%. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Características de la molécula de agua Aunque es eléctricamente neutra, la molécula de agua tiene carácter polar debido a un exceso de carga negativa sobre el átomo de oxígeno. - O = densidad de carga + H + Debido a su polaridad, las moléculas de agua establecen enlaces de hidrógeno entre ellas. Enlace covalente + Enlaces de hidrógeno - + BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Propiedades del agua • Elevada cohesión molecular Da volumen a las células. Turgencia en las plantas. Esqueleto hidrostático. Deformaciones citoplasmáticas. Amortiguación en articulaciones. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Propiedades del agua • Elevada tensión superficial Desplazamiento de algunos organismos sobre el agua. Vidrio Fuerzas de adhesión Capilar de vidrio • Elevada fuerza de adhesión Ascensión de la savia bruta por capilaridad. • Elevado calor específico Función termorreguladora. • Densidad máxima a 4 °C Permite la vida bajo el hielo. Moléculas de agua Las fuerzas de adhesión entre las moléculas de agua y el vidrio, son mayores que las de las moléculas de agua entre sí. Por esto el líquido asciende por las paredes del capilar. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Propiedades del agua • Elevado calor de vaporización Al evaporarse, absorbe calor del organismo. Cristal de NaCl Iones solvatados • Elevada capacidad disolvente Se disuelven bien compuestos iónicos Se disuelven bien sustancias polares No se disuelven moléculas apolares • Bajo grado de ionización • Las disoluciones acuosas pueden tener distintos grados de pH. Na+ Cl - Molécula de agua BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Ionización del agua BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato PH BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Funciones del agua: Función disolvente: las sales minerales y las sustancias polares se disuelven muy bien en el agua , por eso el agua es el medio en el cual tienen lugar las reacciones biológicas. Función reactivo: el agua intervienen en numerosas reacciones químicas como en la hidrólisis, o en la fotosíntesis. Función transportador: es el medio de transporte de muchas sustancias desde el exterior al interior de los organismos y en el propio organismo. Función estructural: las células que carecen de pared ,mantienen su volumen gracias a la presión que ejerce el agua. Función amortiguadora: los vertebrados tienen bolsas de líquido sinovial en las articulaciones para evitar el rozamiento de los huesos. Función termorreguladora: debido a su elevado calor de vaporización y su elevado calor específico, al evaporarse el agua disminuye la temperatura corporal. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Sales minerales precipitadas La principal función es formar estructuras de protección o sostén. CARBONATO CÁLCICO • Caparazones de protozoos marinos. • Esqueletos externos y conchas. • Espinas. • Huesos, dientes y otolitos. SILICATOS • Estructuras de sostén de algunos vegetales. • Caparazones de protección. • Espículas. FOSFATO CÁLCICO • Matriz mineral de los tejidos óseos. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Sales minerales disueltas y asociadas a otras moléculas. IONES ASOCIADOS A MOLÉCULAS ORGÁNICAS HIERRO MAGNESI O FOSFATO COBALTO IODO AZUFRE FUNCIONES ESPECÍFICAS DE ALGUNAS SALES MINERALES Hemoglobina SODIO Clorofila Ácidos nucleicos, fosfolípidos, ATP Vitamina B12 POTASIO Hormonas tiroideas Cisteína y metionina (aminoácidos) CLORO CALCIO Contracción muscular y coagulación sanguínea HIERRO Transporte de oxígeno CINC Cofactor enzimático, modulador en la neurotransmisión MANGANESO FUNCIONES GENERALES • Mantener el grado de salinidad en los organismos y ayudan a mantener el PH. • Regular la actividad enzimática. • Regular la presión osmótica y el volumen celular. • Generar potenciales eléctricos. • Funciones antagónicas, K y Ca. Transmisión del impulso nervioso Fotosíntesis (fotólisis del agua) BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Disoluciones y dispersiones coloidales El estudio de las disoluciones es fundamental para comprender la mayor parte de los procesos biológicos que ocurren en el interior de los seres vivos. Los fluidos presentes en los seres vivos constan de una fase dispersante ( agua ) y una fase dispersa o soluto formada por partículas de diferentes tamaños. Según el tamaño de partículas de la fase dispersa se pueden clasificar en Disolución verdadera (tamaño menor de 5nm). Sales cristalizadas, glucosa. Dispersión coloidal (5-200nm). Proteínas nm= milmillonésima parte de un metro BIOQUÍMICA Propiedades verdaderas: Biología. 2º Bachillerato de las disoluciones Difusión: es el reparto homogéneo de las partículas de un fluido (gas o líquido) en el seno de otro fluido al ponerlos en contacto. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato La ósmosis Membrana semipermeable BAJA CONCENTRACIÓ N ALTA CONCENTRACIÓ N Medio hipotónico Presión osmótica baja. Medio hipertónico Presión osmótica alta. Permite el paso de disolventes pero no de solutos. Membrana semipermeable Medios isotónicos Igual presión osmótica. El disolvente atraviesa la membrana hasta igualar las concentraciones en ambos lados. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Las membranas celulares son semipermeables Ósmosis MEDIO HIPERTÓNICO El agua sale de la célula. • Disminuye el volumen celular • Aumenta la presión osmótica en el interior PLASMÓLISIS La membrana plasmática se separa de la pared celular MEDIO HIPOTÓNICO El agua entra en la célula. • Aumenta el volumen celular • Disminuye la presión osmótica en el interior TURGENCIA La célula se hincha hasta el límite de la pared celular BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Osmorregulación Todos los seres vivos están obligados a regular la presión osmótica. Los distintos grupos han desarrollado estrategias diferentes. SERES VIVOS UNICELULARES Procariotas Pared celular Dulceacuícolas Vacuolas pulsátiles VEGETALES Pared celular Estomas ANIMALES PLURICELULARES Peces de agua dulce Peces marinos Riñones Entrada de agua Pérdida de agua Bebe agua salada Intestino grueso No bebe Excreta el exceso de sal Orina isotónica escasa Mamíferos Piel Abundante orina hipotónica BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Estabilidad del grado de acidez o PH. El PH del medio interno celular lo mantiene el sistema tampón fosfato. El PH del medio extracelular lo mantiene el sistema tampón bicarbonato. Algunas proteínas pueden actuar también como amortiguadores de los cambios de acidez dentro y fuera de las células. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Carácter coloidal de la materia viva Disolvente o fase dispersante DISOLUCIÓN VERDADERA < 10-7 cm Molécula s de soluto Fase dispersant e líquida Soluto o fase dispesa DISPERSIÓN COLOIDAL 10-7< <2 • 10 -5 cm Las dispersiones coloidales pueden presentar dos estados físicos: ESTADO DE SOL (aspecto líquido) ESTADO DE GEL(aspecto semisólido) Moléculas de fase dispersa liquidas Fase dispersante fibras entrelazadas que retienen moléculas de líquido. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Propiedades de las dispersiones coloidales CAPACIDAD DE RESPUESTA A LA ELECTROFORESIS. EFECTO TYNDALL Turbidez al ser iluminadas lateralmente sobre un fondo oscuro. MOVIMIENTO BROWNIANO Ayuda a que las partículas coloidales se mantengan suspendidas sin sedimentar. SEDIMENTACIÓN Las partículas coloidales pueden sedimentarse mediante ultracentrifugación. Transporte de partículas coloidales debido a la acción de un campo eléctrico a través de un gel. ELEVADA VISCOSIDAD Presentan gran resistencia al movimiento de las moléculas que integran el fluido. ELEVADA ADSORCIÓN Las partículas coloidales atraen a otras moléculas presentes en las dispersiones. DIÁLISIS Las partículas coloidales pueden separarse según su tamaño mediante una membrana semipermeable. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Grupos funcionales de compuestos orgánicos hidroxilo carbonilo carbonilo O OH C (cetona) éster O O C (alcohol) carboxilo C H (aldehído) (ácido) ion fosfato amino O O C NH2 OR (éster) O P O O (amina) OH (éster fosfórico) BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato GLUCIDOS Concepto Clasificación Monosacáridos: Estructura, función, isomería, monosacáridos de interés biológico, derivados de monosacáridos. Enlace O-glucosídico. Disacáridos. Polisacáridos: Propiedades, estructura,homopolisacáridos y heteropolisacáridos. Glúcidos asociados a otros tipos de moléculas: Heterósidos, proteoglucanos, peptidoglucanos, glucoproteínas , glucolípidos. Funciones de los glúcidos. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Clasificación de los glúcidos se unen formando OSAS ÓSIDOS son formados únicamente por osas MONOSACÁRIDOS HOLÓSIDOS muchos monosacárid os formados por osas y otras moléculas orgánicas HETERÓSIDOS entre 2 y 10 monosacáridos PETIDOGLUCANOS POLISACÁRIDOS OLIGOSACÁRIDOS el mismo tipo de monosacárido PROTEOGLUCANOS HOMOPOLISACÁRIDOS distintos tipos de monosacárido formados por 2 monosacáridos HETEROPOLISACÁRIDOS GLUCOPROTEÍNAS DISACÁRIDOS GLUCOLIPIDOS Título de la diapositiva Biología. 2º Bachillerato CONCEPTO DE GLÚCIDO. Formados por C,H,O Formula general (CH2O)n Todos llevan un grupo carbonilo , sea un grupo aldehído o un grupo cetona. Por eso son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. MONOSACÁRIDOS. Poseen de 3 a 8 átomos de carbono. Se nombran terminados en osa y con un prefijo que indica el número de átomos de carbono. Tienen un grupo aldehído o un grupo cetona. Propiedades físicas: sólidos cristalinos, color blanco, solubles en agua, sabor dulce. Propiedades químicas: oxidan sus grupos aldehído o cetona a ácidos y los reducen a alcoholes, tienen capacidad para asociarse a grupos NH2 y reaccionan con el licor de Fehling (CuSO4) formando un precipitado rojo ladrillo BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Composición química de los monosacáridos H H O C1 H C2 OH H C3 OH H C1 OH TIENEN CARÁCTER REDUCTOR H ALDO+ ALDOSAS (aldehído) NÚMERO DE + OSA CARBONO S ALDOTRIOSA C3 OH H H POLIHIDROXIALDEHÍDOS C2 O QUÍMICAMENTE SON POLIHIDROXICETONAS SEGÚN EL GRUPO FUNCIONAL CETOSAS (cetona) SE NOMBRAN EJEMPLO NÚMERO DE CETO+ CARBONO S CETOTRIOSA + OSA BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Isomería de los monosacáridos Ver Biogeo_ov.. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Isomería de los monosacáridos Los monosacáridos presentan distinto tipo de isomería: DE FUNCIÓN ESTEREOISOMERÍ A ENANTIÓMEROS DIASTEREOISÓMEROS O EPÍMEROS enantiómero s enantiómero s epímero s epímero s BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Actividad óptica de los monosacáridos Capacidad para desviar el plano de polarización de un haz de luz polarizada que atraviesa una disolución. Disolución de monosacárido dextrógiro El plano de polarización gira en sentido de las agujas del reloj Luz no polarizada Luz polarizada • Si la rotación se produce en el sentido de las agujas del reloj los monosacáridos son dextrógiros o (+). • Si la rotación es contraria a las agujas del reloj, son levógiros o ( - ). BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Fórmulas lineales (aldosas) H O HO H C OH O H C C H O H C C H O H C HO C H H C OH HO C H H C OH H C OH H C OH H C OH H C OH H C OH CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH D-ribosa Darabinosa O H C O H C C OH HO C H H C OH H C H C OH H H C OH H D-alosa H D-xilosa O H O D-lixosa H C C C H CH2OH O HO C H O OH HO C H OH HO C H HO C H C H HO C H HO C H C OH H C OH H C OH HO C H H C OH HO C H OH HO C H HO C H H C OH H C C OH H C OH H C OH HO C H HO C OH H C OH H C OH H C OH H D-altrosa D-glucosa D-manosa C C OH CH2OH O H H C CH2OH O C H CH2OH H C CH2OH CH2OH D-gulosa D-idosa CH2OH Dgalactosa CH2OH D-talosa BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Fórmulas lineales (cetosas) CH2OH CH2OH C O C O H C OH HO C H H C OH H C OH CH2OH CH2OH D-ribulosa D-xilulosa CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH C O C O C O C O H C OH HO C H H C OH HO C H H C OH H C OH HO C H HO C H H C OH H C OH H C OH H C OH CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH D-sicosa D-fructosa D-sorbosa D-tagatosa BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Ciclación de aldosas D -glucosa Entra una molécula de agua porque la glucosa al disolverse en agua se hidrata , el grupo carbonilo capta un molécula de agua Se produce un enlace hemiacetal entre el grupo aldehído y un grupo alcohol BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Ciclación de cetosas D -fructosa Se produce un enlace hemicetal entre el grupo cetona y un grupo alcohol BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Otras formas de representación Debido a la presencia de enlaces covalentes sencillos las moléculas no pueden ser planas. 6 4 5 3 4 H 2 H 6 1 OH 5 1 3 OH Conformación en silla de la -D - glucosa 2 Conformación en bote de la -D - glucosa Los carbonos C2, C3, C5 y el oxígeno están en el mismo plano BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato D- GLUCOSA (beta- D- glucopiranosa) (una perspectiva) L- GLUCOSA (beta- L- glucopiranosa) BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato D- GLUCOSA (beta- D- glucopiranosa) (otra perspectiva) L- GLUCOSA (beta- L- glucopiranosa) BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Monosacáridos de importancia biológica (I) TRIOSAS TETROSAS GLICERALDEHÍDO y DIHIDROXIACETONA Intermediarios del metabolismo de la glucosa. ERITROSA Intermediario en procesos de nutrición autótrofa. PENTOSAS RIBOSA Componente estructural de nucleótidos. XILOSA Componente de la madera. ARABINOSA Presente en la goma arábiga. RIBULOSA Intermediario en la fijación de CO2 en autótrofos. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Monosacáridos de importancia biológica (II) HEXOSAS GLUCOSA Principal nutriente de la respiración celular en animales. GALACTOSA Forma parte de la lactosa de la leche. Es muy levógira por lo que se llama levulosa.Se encuentra libre en la fruta y tiene el mismo poder alimenticio que la glucosa , ya que en el hígado se transforma en esta y ralentiza la subida de glucosa en sangre, Diabéticos. MANOSA Componente de polisacáridos en vegetales, bacterias, levaduras y hongos. FRUCTOSA BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Derivados de monosacáridos (I) FOSFATOS DE AZÚCARES DESOXIAZÚCARES AZÚCARES ÁCIDOS Ácido Dglucónico -D -fructosa -6 P - L - fucosa Ácido D -glucurónico -D -glucosa -6 P - D -2 desoxirribosa BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Derivados de monosacáridos (II) POLIALCOHOLES AMINOAZÚCARES D - glicerol mio-inositol Ácido -N-acetilneuramínico D - glucitol Ácido -N-acetilmurámico BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato El enlace O-glucosídico ENLACE MONOCARBONÍLICO OH HO Enlace (1-4) - O glucosídico H2O OH ENLACE DICARBONÍLICO HO H2O Enlace (1-2) - O glucosídico BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Disacáridos de mayor interés biológico MALTOSA Sólidos, cristalinos, blancos, dulces y solubles en agua. Se encuentra libre en el grano germinado de cebada y otras semillas. En la industria se obtiene a partir de la hidrólisis del almidón. LACTOSA Se encuentra libre en la leche de los mamíferos. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato SACAROSA Se encuentra en la caña de azúcar y la remolacha azucarera. CELOBIOSA No se encuentra libre en la naturaleza. Se obtiene por hidrólisis de la celulosa. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Polisacáridos según su composición según su función son Polímeros de monosacáridos unidos por enlaces Oglucosídicos. Insípidos e insolubles en agua. ALMIDÓN GLUCÓGENO HOMOPOLISACÁRIDOS Formados por el mismo tipo de monosacárido. Enlaces alfa DE RESERVA Proporcionan energía. CELULOSA QUITINA ESTRUCTURAL Enlaces beta PECTINAS AGAR – AGAR HETEROPOLISACÁRIDOS Formados por monosacáridos diferentes. GOMAS ESTRUCTURAL Proporcionan soporte y protección. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Almidón Está formado por una mezcla de amilosa y amilopectina. Enlaces (14) Puntos de ramificación (16) Fotografía al MEB de gránulos de almidón. AMILOSA Formada por moléculas de -D-glucosa que adoptan un arrollamiento helicoidal. 6 moléculas de glucosa por vuelta. No está ramificada. Dispersiones coloidales. Con yodo azul oscuro. AMILOPECTINA Formada por moléculas de -Dglucosa con ramificaciones cada 15 o 30 monosacáridos.Con yodo azul violeta. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato AMILOSA ALMIDÓN AMILOPECTINA BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato GLUCÓGENO BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Celulosa Es un polímero de moléculas de -D-glucosa con enlaces (1 4). Microfibrilla Micela Fibra Fotografía al MEB de fibras de celulosa. Las fibras forman capas o láminas en dirección alternante, constituyendo el entramado de la pared celular. Los enlaces (1 4) provocan que las moléculas de glucosa giren 180° respecto a sus vecinas. Enlaces de hidrógeno intercatenario s Enlaces de hidrógeno intracatenario s BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Heteropolisacáridos: formados por más de un tipo de monosacárido. Pectina: se encuentra en la pared celular de los vegetales. Abunda en manzana, pera, ciruela. Gran capacidad gelificante que se aprovecha para realizar mermeladas. Agar: se extrae de las algas rojas, se utiliza en microbiología para preparar cultivos. Goma arábiga: sustancia segregada por las plantas que actúa como un exudado protector de heridas y grietas en la corteza, También se utiliza para la fabricación de pinturas y pegamentos. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato GLÚCIDOS ASOCIADOS A OTROS TIPOS DE MOLÉCULAS. •Heterósidos: unión de un monosacárido o un pequeño oligosacárido con una molécula o grupo de moléculas no glucídicas de bajo peso molecular , por ejemplo los antocianósidos que dan color a las flores., digitalina para el tratamiento de las enfermedades cardiovasculares, algunos antibióticos como la estreptomicina. •Proteoglucanos: formadas por una fracción de polisacárido (80%)y una pequeña fracción proteíca (20%). Ejemplos son el ácido hialurónico y los sulfatos de condroitina que forman la matriz extracelular de los tejidos conjuntivo, cartilaginoso y óseo. La Heparina se encuentra en la sustancia intercelular sobre todo en hígado y pulmón , tiene función anticoagulante . •Peptidoglucanos: constituyen la pared bacteriana. Está formada por la alternancia de N-acetilglucosamina y N-acetil murámico , del N.acetil murámico cuelga una cadena de cuatro aminoacidos que se unen con los que cuelgan del siguiente N-acetil murámico a través de cinco glicinas, formando así una red. •Glucoproteínas: formadas por una pequeña fracción glucídica entre un 5 y un 40% y una gran fracción proteíca que se une mediante enlaces covalentes. Ejemplos son, mucinas de secreción como las salivares, protrombina del plasma sanguíneo, inmunoglobulinas, hormonas gonadotrópicas. •Glucolípidos: monosacários o disacáridos unidos a lípidos. Generalmente se encuentran en la membrana celular,. Ejemplos son, los cerebrósidos, glucolípidos en los que hay una cadena de uno a quince monosacáridos y gangliósidos, glucolípidos en los que hay un monosacárido en el que siempre interviene el ácido siálico. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato FUNCIONES DE LOS GLÚCIDOS. Función energética: glucosa, almidón ,glucógeno. Función estructural: Celulosa, quitina, peptidoglucanos, condroitina, ribosa y desoxirribosa. Otras funciones: a. Las glucoproteínas y glucolípidos de la membrana contribuyen a la selección de determinadas sustancias que pueden entrar en la célula. b. Función anibiótico, estreptomicina c. Función vitamina, vitamina C d. Función anticoagulante. Heparina e. Función hormonal, hormonas gonadotrópicas f. Función defensiva, inmunoglobulinas g. Función enzimática, ribonucleasa h. Pueden ser principios activos de plantas medicinales, digitalina glicirrina(expectorante). BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato LÍPIDOS. •Concepto •Propiedades •Clasificación •Ácidos grasos •Lípidos con saponificables •Lípidos sin insaponificables •Funciones. ácidos grasos: ácidos grasos: BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Concepto y clasificación de lípidos PROPIEDADES QUÍMICAS • Constituidos por C, H, O, P, N y S. FUNCIONES BIOLÓGICAS • Estructurales (membranas celulares). • Energéticas (triacilglicéridos). • Biocatalizadora (Vitamina D y hormonals(esteroides). • Protectora : ceras • Transportadora, los ácidos y sales biliares que dispersan las grasa facilitando su degradación y posterior absorción intestinal. PROPIEDADES FÍSICAS • Untuosos al tacto. • Poco solubles en agua. • Solubles en disolventes apolares. CLASIFICACIÓN (según su estructura molecular) SAPONIFICABLES • Grasas o acilglicéridos • Ceras • Fosfolípidos: fosfoglicéridos y fosfoesfingolípidos • Glucoesfingolípidos: cerebrósidos y gangliósidos. INSAPONIFICABLES • Terpenos • Esteroides • Prostaglandinas BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Ácidos grasos saturados Formados por una larga cadena hidrocarbonada de un número par de átomos de carbono y un grupo carboxilo en su extremo. • No tienen dobles enlaces. • Suelen ser sólidos a temperatura ambiente. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Ácidos grasos insaturados 18 at de C y doble enlace 9-10 ω9 • Tienen uno o más dobles enlaces. • Generalmente líquidos a temperatura ambiente. • Forman codos donde hay dobles 18 at de C y dobles 6 y 9. ω 6. Esencial 18 at de c Y dobles3,6,7 ω 3. Esencial BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Propiedades físicas de los ácidos grasos Punto de fusión:, depende del grado de insaturación y de la longitud de la cadena. Aumenta el punto de fusión si aumenta la longitud de la cadena, más enlaces Vander waals, y disminuye si hay dobles enlaces , los codos acortan la cadena Solubilidad: Son moléculas anfipáticas por tener una zona polar (grupo carboxilo) y otra apolar (cadena carbonada). Interacciones de Van der Waals entre zonas apolares. Zona polar Cabezas polares C O HO OH O C Zona apolar O HO Enlaces de hidrógeno entre zonas polares. C OH O C Cadena alifática apolar Cuanto mayor grado de saturación y mayor longitud de la cadena, mayor punto de fusión. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Región hidrofóbica MICELAS En la superficie externa se sitúan las cabezas polares interaccionando con la fase acuosa. Las colas apolares se sitúan en el interior. Cabezas polares BICAPAS Bicapa de fosfolípidos Separan dos medios acuosos. En el laboratorio se pueden obtener liposomas que dejan en el interior un compartimento acuoso. Agua Agua BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato PROPIEDADES QUÍMICAS DE LOS ÁCIDOS GRASOS. Esterificación: Ácido graso + alcohol Ester+ agua Saponificación: Ácido graso + hidróxido de sodio + agua jabón (sal de ácido graso) Los jabones dispersan lípidos en el seno del agua, el sodio de la sal de ácido graso se ioniza totalmente y queda por otra parte la cadena hidrocarbonada y el grupo carboxilo parcialmente ionizado y se coloca en el agua con las cabezas polares hacia ella y las partes apolares se enfrentan hacia la gota de grasa y rodeadas de los iones sodio, con lo cual no se pueden unirse las gotas de grasa. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Grasas o acilglicéridos Se forman por la esterificación de la glicerina con una, dos o tres moléculas de ácidos grasos. CH3 (CH2 )14 COOH + HO CH 2 CH3 (CH2 )14 CO O CH 2 CH3 (CH2 )14 COOH + HO CH CH3 (CH2 )14 CO O CH CH3 (CH2 )14 COOH + HO CH 2 CH3 (CH2 )14 CO O CH 2 Ácido palmítico + Glicerina Las grasas en mamíferos se acumulan en adipocitos. + 3 H 2O Tripalmitina Al perderse los grupos hidroxilo, en la esterificación, los acilglicéridos son moléculas apolares. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Esterificación y saponificación R1 COOH + HO CH2 R1 CO O CH2 R2 COOH + HO CH R2 CO O CH R3 CO O CH2 + 3 H2O Esterificación R3 COOH + HO CH2 Ácidos grasos + Glicerina R1 CO O CH2 R2 CO O CH Triacilglicerol + 3 Na OH R1 CO O Na R2 CO O Na R3 CO O Na + CH2 HO CH HO CH2 HO Saponificación R3 CO O Triacilglicerol CH2 Sales de los ácidos grasos + Glicerina BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato CERAS. Son ésteres de ácidos graso de cadena larga y un alcohol monovalente de cadena larga. La unión de moléculas de céridos origina láminas impermeables que protegen muchos tejidos y formaciones dérmicas de animales (pelos, plumas) y vegetales (hojas y frutas) Pueden aparecer mezcladas con ácidos grasos libres y esteroides, como la cera de abeja, la lanolina o cera protectora de la lana y el cerumen del conducto auditivo. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato FOSFOLÍPIDOS Son los principales componentes de las membranas biológicas. •Fosfoglicéridos COMPOSICIÓN QUÍMICA GRUPO FOSFATO AMINOALCOHOL O POLIALCOHOL O OH P OH O CH 2 CH O CH 2 O GLICERINA O C CH 2 CH 2 C CH 2 CH 2 O ... ... CH CH ... ... CH 2 CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 ÁCIDOS GRASOS BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Principales fosfolípidos, dependiendo del alcohol FOSFATIDIL COLINA (LECITINA) Colina ÁCIDO FOSFATÍDICO SUSTITUYENTE Abundante en yema de huevo FOSFATIDIL SERINA FOSFATIDIL ETANOLAMINA (CEFALINA) L-Serina abundante en cerebro Abundante en cerebro Etanolamina BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Estructura de una membrana biológica El carácter anfipático de los fosfolípidos es fundamental en la formación de las membranas biológicas. Cabezas polares de fosfolípidos Colas glucídicas polares Colas apolares de fosfolípidos Colesterol Las colas polares interaccionan entre sí por Fuerzas de Van der Waals Las cabezas polares interaccionan mediante puentes de hidrógeno con el agua Proteínas BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Estructura de un fosfoesfingolípido A la ceramida se une un grupo de carácter polar que caracteriza al esfingolípido. Ácido graso + Esfingosina Ceramida BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Esfingomielinas Son un tipo de esfingolípidos cuyo grupo polar puede ser fosfocolina o fosfoetanolamina. Esfingosina Ácido graso Ceramida Fosfocolina Se encuentran fundamentalmente en la vaina de mielina que rodea las fibras nerviosas BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Glucoesfingolípidos: Cerebrósidos La ceramida se une a un glúcido, que puede ser un monosacárido o un oligosacárido ramificado. Monosacárido Ceramida Abundan en las membranas de las células nerviosas del cerebro y del sistema nervioso periférico BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Glucoesfingolípidos: gangliósidos La ceramida se une a un oligosacárido ramificado donde siempre aparece acido siálico. Abundan en tejido nervioso y bazo. Pueden actuar como receptores de moléculas externas en la membrana BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato glucoesfingolípidos: Gangliósidos . La ceramida se une a un oligosacárido ramificado con restos de NANA N-acetilgalactosamina Galactosa Glucosa Ácido N-acetilneuramínico Colas glucídicas polares El NANA aporta carga negativa al grupo polar. Colas apolares BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Isoprenoides o terpenos Químicamente son derivados del isopreno (2 metil 1,3-butadieno) y se clasifican según el número de moléculas de isopreno que los forman. MONOTERPENOS 4 unidades. 2 monómeros. 6 unidades TRITERPENOS Miles de unidades DITERPENOS 8 unidades TETRARPENOS POLITERPENOS BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Sexquiterpenos: 3 monómeros de isopreno, el más conocido el farnesol que interviene en la síntesis de escualeno, molécula precursora del colesterol. Ácidos biliares Escualeno-lanosterol-colesterolandrógenos progesterona Hormonas suprarrenales BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Esteroides Son derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno ESTEROLES HORMONAS ESTEROIDEAS ÁCIDOS BILIARES BIOQUÍMICA Esteroides Biología. 2º Bachillerato Esteroles: colesterol, ácidos biliares, grupo de las vitaminas D y estradiol Hormonas esteroides: hormonas sexuales ( testosterona y progesterona) y hormonas suprarrenales ( cortisol y aldosterona) Colesterol: forma parte de membranas celulares y sirve de base para la síntesis de casi todos los esteroides. Ácidos biliares: de ellos derivan las sales biliares que sirven para emulsionar las grasas favoreciendo la actuación de las lipasas. Vitamina D:regulan el metabolismo del calcio y su absorción intestinal. La vitamina D 2 o calciferol se forma a partir del ergosterol de origen vegetal. La vitamina D 3 o colecalciferol proviene del 7-dehidrocolesterol. La síntesis de estas vitaminas es inducida en la piel por los rayos ultravioleta. Su carencia origina raquitismo en los niños y osteomalacia en los adultos. Estradiol: hormona sexual femenina encargada de regular la aparición de los caracteres sexuales secundarios. Testosterona: producida por los testículos, regula la aparición de los caracteres sexuales masculinos. Progesterona: Actúa en la segunda parte del ciclo menstrual preparando al útero por si hay fecundación. Cortisol: Favorece síntesis de glucosa y glucógeno y catabolismo de lípidos y proteínas. Aldosterona: Incrementa la reabsorción de iones sodio y cloro en el riñon. BIOQUÍMICA Relaciones de síntesis Biología. 2º Bachillerato El colesterol se sintetiza en el hígado a partir de 6 isoprenos (escualeno) BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato PROSTAGLANDINAS Componente el ácido prostanóico. Se sintetizan en numerosos tejidos animales a partir de aquellos fosfolípidos de la membrana plasmática que contienen ácidos grasos poliinsaturados como el araquidónico. 2 O2 FUNCIONES DE LAS PROSTAGLANDINAS • Vasodilatadores. • Intervienen en procesos inflamatorios. Síntesis de la PGG2 • Estimulan la producción de mucus. • Estimulan la contracción de la musculatura lisa del útero. • Intervienen en la coagulación de la sangre. •Intervienen en la aparición de fiebre como defensa en las infecciones. •Disminuyen la presión sanguínea BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato TABLA RESUMEN DE LOS LÍPIDOS SAPONIFICABLES TIPO FUNCIÓN ÁCIDOS GRASOS Ácidos orgánicos monocarboxílicos saturados o insaturados. Precursores de otros lípidos. ACILGLICÉRIDOS Glicerina esterificada con uno, dos o tres ácidos grasos. Reserva energética y aislante. CERAS Ésteres de un ácido graso y un monoalcohol ambos de cadena larga. Protección y revestimiento. FOSFOLÍPIDOS Glicerina esterificada con un grupo fosfato, unido a su vez a un aminoalcohol o polialcohol y dos ácidos grasos. Formación de membranas biológicas. Una ceramida unida a un grupo polar. Membranas biológicas, especialmente en el sistema nervioso. ESFINGOLÍPIDOS GLUCOESFINGOLIPIDOS INSAPONIFICABLES NATURALEZA QUÍMICA TERPENOS ESTEROIDES PROSTAGLANDINAS Cerámida y glúcido Derivados de la polimerización del isopreno. Derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno. Derivados de fosfolípidos con ácidos grasos poliinsaturados. Membranas del sistema nervioso Pigmentos y vitaminas. Vitaminas, hormonas y ácidos biliares. Colesterol Muy diversas. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato PROTEÍNAS. Concepto Aminoácidos: clasificación, propiedades. Enlace peptídico Estructuras de las proteínas Propiedades Funciones BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato PROTEÍNAS. Son polímeros de aminoácidos. Son fundamentales en la organización celular, no sólo por su abundancia (constituyen el 50% del peso seco de la célula) sino también por la enorme variedad de funciones que desempeñan. Constituidas por C, H, O, N y cantidades menores de P, S. Están formadas por 20 aminoácidos que se unen mediante enlaces peptídicos. Se habla de oligopéptido, si se unen menos de 10 aa, polipéptido se unen entre 10 y 50 aa y proteína si se unen más de 50 aa. Su diversidad se debe al número y disposición de los 20 aa que forman las proteínas de la mayoría de los seres vivos. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Fórmula general de un aminoácido GRUPO CARBOXILO GRUPO AMINO La cadena lateral es distinta en cada aminoácido y determina sus propiedades químicas y biológicas. Son sólidos cristalinos, elevado punto de fusión ,solubles en agua, actividad óptica y anfóteros. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Aminoácidos hidrófobos Alanina (Ala) Valina (Val) Leucina (Leu) Isoleucina (Iso) Prolina (Prl) Metionina (Met) Fenilalanina (Fen) Triptófano (Trp) BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Aminoácidos polares hidrofílicos Serina (Ser) Treonina (Tr) Cisteína (Cis) Glutamina (Gln) Glicocola (Gli) Asparagina (Asn) Tirosina (Tir) BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Aminoácidos ácidos y básicos AMINOÁCIDOS ÁCIDOS (Carga negativa) AMINOÁCIDOS BÁSICOS (carga positiva) Ácido aspártico (Asp) Lisina (Lis) Arginina (Arg) Ácido glutámico (Glu) Histidina (His) BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Aminoácidos esenciales. Lys, trp, thr, phe, val, met, leu, ile, y en niños de corta edad ,arg e his. Propiedades de los aminoácidos: Propiedades ópticas Propiedades ácido-base Solubilidad BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Actividad óptica Por ser el carbono un carbono asimétrico, los aminoácidos pueden presentar dos configuraciones espaciales, y presentan actividad óptica, pueden ser dextrógiros y levógiros. 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. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Propiedad ácido-báse de los aminoácidos 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. El PH en el cual el aa tiene forma neutra, tantas cargas positivas como negativas se denomina punto isoeléctrico. CARÁCTER ANFÓTERO DE LOS AMINOÁCIDOS pH disminuye El aminoácido se comporta como una base. pH aumenta El aminoácido se comporta como un ácido. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Solubilidad. La bipolaridad de los aa explica que la solubilidad de estos en ella es mayor de lo que cabría esperar de acuerdo con su peso molecular y su estructura. Del mismo modo su punto de fusión es bastante elevado al existir atracciones iónicas que poseen energía de enlace más fuerte que los de Van der Waals. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Formación de un enlace peptídico Enlace covalente Reaccionan el grupo carboxilo de un aminoácido y el amino de otro Enlace peptídico Plano del enlace peptídico Grupo N - terminal Grupo C -terminal BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Características de un enlace peptídico • 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 BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato ESTRUCTURAS DE LAS PROTEÍNAS Estructura primaria: secuencia de aminoácidos de la proteína. Indica los aa que la forman y en que orden se disponen. La función de una proteína depende de su secuencia de aa y esto determina como se va a plegar en el espacio. Siempre se empieza a escribir la proteína por el extremo N-terminal y se termina por el C-terminal. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato ESTRUCTURA SECUNDARIA: α-hélice, conformación β y hélice del colágeno. La estructura secundaria es la forma de plegarse la estructura primaria en el espacio.las proteínas con estructura secundaria son filamentosas y con función de resistencia. Insolubles en agua. • La cadena se va enrollando en espiral. • Los enlaces de hidrógeno intracatenarios mantienen la estructura, entre el CO de un aa y el NH de cuarto aa que le sigue. Paso (Avance por vuelta) 0,54 nm 0,15 nm Avance por residuo Carbono hidrógeno nitrógeno oxígeno Cadena lateral • 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. Ejemplos. α- queratinas (en pelos, plumas, uñas) BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato α- hélice BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato 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. Ejemplos : fibroina de la seda, elastina. Los enlaces de hidrógeno intercatenarios mantienen unidas las cadenas. Las cadenas polipeptídicas se pueden unir de dos formas distintas. Disposición antiparalela Disposición paralela BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Hélice del colágeno: •La hélice es algo más alargada que la α-hélice debido a la abundancia de prolina e hidroxiprolina, estos aa dificultan la formación de enlaces de H, porque su grupo NH forma parte del anillo y el único H interviene en el enlace peptídico. •Solo tres aa por vuelta •Es levógira •La estabilidad se debe a la asociación de tres hélices que originan una suèrhélice, que es la molécula de colágeno.Las tres hélices se unen mediante enlaces de H. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Estructura terciaria de las proteínas Modo en que la estructura secundaria se pliega en el espacio y origina una conformación globular. Los radicales apolares se sitúan en el interior y los polares en el exterior, por eso muchas proteínas globulares son solubles en agua y en disoluciones salinas. Sus funciones son variadas, transporte, enzimática, proteínas de membrana • Enlaces de hidrógeno. • Interacciones iónicas. La estructura se estabiliza por uniones entre radicales de aminoácidos alejados unos de otros. • Atracciones hidrofóbicas. • Puentes disulfuro. (enlace fuerte) •Fuerzas de Van der Walls Los tramos rectos de las proteínas con estructura terciaria tienen estructuras secundarias α-hélice o conformaciónβ y en los codos no hay estructura, es al azar. En cualquier caso la conformación β está hacia el centro de la molécula y la´α-hélice hacia el exterior. Hay autores que consideran las proteínas filamentosas como proteínas de estructura terciaria y otros consideran que estas proteínas filamentosas indican ausencia de estructura terciaria BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato mioglobina Triosa fosfato isomerasa BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato ESTRUCTURA CUATERNARIA DE LAS PROTEÍNAS HEMOGLOBINA Son proteínas con más de una cadena polipeptídica, que se estabilizan por enlaces débiles en ocasiones fuertes mediante enlaces disulfuro.Cada una de las cadenas recibe el nombre de protómero. Ejemplos: Dímeros : insulina, hexoquinasa. Tetrámeros: hemoglobina Pentámeros: ARN polimerasa Polímeros: cápsida del virus de la polio Dos cadenas α de 141 aa y dos cadenas β de 146 aa y cuatro grupos hemo con Fe. Unión cooperativa, el oxigeno se une a un grupo hemo y la entrada del primero facilita la entrada de los restantes. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato PROPIEDADES DE LAS PROTEÍNAS. Dependen de los radicales R libres y de que estos sobresalgan de la molécula y puedan interaccionar con otras moléculas. 1. Solubilidad: las proteínas globulares forman dispersiones coloidales. Esta solubilidad se debe a los radicales R que al ionizarse, establecen puentes de H, con las moléculas de agua, así la proteína queda recubierta de una capa de moléculas de agua que impide que se pueda unir a otras proteínas lo que provocaría su precipitación. Las proteínas fibrosas tienen todos sus grupos R polares y apolares hacia afuera , pero al disponerse de forma alargada no pueden formar enlaces de H con el agua y unas moléculas de proteínas tienden a unirse con otras. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato 2. Desnaturalización. La desnaturalización es la pérdida de las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria, debido a la rotura de los enlaces que las mantienen. 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, porque no afecta a los enlaces peptidicos. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato 3. Especificidad. En la secuencia de aa de una proteína hay sectores estables y sectores variables, en los que algunos aa pueden ser sustituidos por otros distintos sin que se altere la funcionalidad de la molécula. Ello ha dado lugar durante el proceso evolutivo a una gran variabilidad e moléculas proteícas que permite que cada especie tenga sus proteínas específicas y que incluso aparezcan diferencias entre individuos de la misma especie. Las diferencias entre proteínas homólogas , es decir con la misma función, son grandes entre especies alejadas evolutivamente y escasa entre especies emparentadas. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato ESPECIFICIDAD DE LAS PROTEÍNAS BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS. Función estructural: glucoproteínas de membranas celulares, proteínas que forman el citoesqueleto, colágeno, histonas, queratinas, elastinas. Función de transporte. Hemoglobina, transferrina, lipoproteínas. Función enzimática. Aumentan la velocidad de las reacciones químicas, tripsina, ribonucleasa, catalasa, citocromos. Función hormonal: Son biocatalizadores que se diferencian de las enzimas en que no actúan localmente sino que son distribuidas por la sangre y actúan en todo el organismo. Insulina, tiroxina. Función inmunológica. Anticuerpos, trombina y fibrinógeno en la coagulación de la sangre. Función contráctil. Actina y miosina, dineina, tubulina. Función de reserva: ovoalbúmina de la clara de huevo. Función homeostática. Algunas proteínas de la sangre intervienen en la regulación de la presión osmótica. Albúmina BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato 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. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato 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 BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Ejemplos de heteroproteínas Hemoglobina Inmunoglobulina Lipoproteína plasmática Retinal Rodopsina BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato ENZIMAS: son proteínas o asociaciones de proteínas y otras moléculas orgánicas o inorgánicas que actúan catalizando las reacciones químicas en los seres vivos. Aceleran la velocidad de las reacciones y disminuyen la energía de activación. No modifican la constante de equilibrio y tampoco se transforman recuperándose al final del proceso. Todas las enzimas son proteínas globulares, excepto las ribozimas, que son ARN que cataliza la pérdida o la ganancia de nucleótidos sin consumirse ellos mismos. En la cadena polipeptídica de una enzima hay tres tipos de aminoácidos, estructurales que son los que no establecen enlaces químicos, y los de fijación y catalizadores que son los que sí los establecen. Las enzimas poseen una alta especiíficidad esto es, una enzima puede actuar sobre un único sustrato (especificidad absoluta) pero no sobre otros; por ejemplo: la sacarasa, que hidroliza la sacarosa. Otras enzimas, sin embargo, tienen especificidad de grupo la enzima reconoce un determinado grupo de moléculas, la β glucosidasa actúa sobre β glucósidos. Y especificidad de clase, reconoce a un determinado tipo de enlace, por ejemplo las fosfatasas separan los fosfatos de cualquier tipo de molécula. Actúan siempre a la temperatura del ser vivo. Presentan alta actividad, algunas consiguen aumentar en más de un millón de veces la velocidad de la reacción. Alto peso molecular. BIOQUÍMICA 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 BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Las enzimas según su estructura se pueden clasificar en: Enzimas estrictamente proteícas, solo contienen cadenas polipeptídicas. Holoenzimas: parte protéica (Apoenzima) y parte no protéica (cofactor). Si el cofactor es inorgánico suelen ser iones metálicos Mg 2+ en las quinasas , o Zn2+ en las carboxipeptidasas. Si el cofactor es orgánico se denomina coenzima, como el ATP, NAD+, NADP+ FAD, CoA. Si los cofactores están fuertemente unidos a las partes proteícas se denominan grupos prostéticos, como el grupo hemo en las enzimas citocromo –oxidasas. Algunas enzimas son isoenzimas, son formas moleculares diferentes de la misma enzima, que catalizan la misma reacción química, pero en diferentes células por ejemplo. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Esquema de una reacción enzimática La zona del enzima a donde se une el sustrato se denomina centro activo. Enzima (E) Complejo enzima-sustrato (ES) Sustratos (S) Enzima (E) Productos (P) E + S ES E + P BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Especificidad enzimática MODELO DE LLAVE-CERRADURA MODELO DE ACOPLAMIENTO INDUCIDO Sustrato Enzima Complejo enzima- sustrato Sustrato Enzima BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Cinética de la reacción enzimática La velocidad de una reacción enzimática aumenta de forma lineal hasta alcanzar un máximo en el que se produce la saturación de la enzima. El turnover, número de recambio o constante catalítica es el parámetro que define el máximo número de moléculas de sustrato que transforma la enzima, a la velocidad máxima, en la unidad de tiempo. Vmáx 1 V 2 máx Km La concentración de sustrato a la que la velocidad de reacción es la mitad de la velocidad máxima es la constante de Michaelis (Km). El valor de Km también indica la afinidad de la enzima por el sustrato o eficacia catalítica. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato FACTORES QUE AFECTAN A LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA. Temperatura PH Inhibidores BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato 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. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Inhibición de la actividad enzimática Inhibidores: son sustancias que disminuyen la actividad y eficacia de una enzima o bien impiden completamente la actuación de la misma , puede ser , irreversible (cuando el inhibidor se une permanentemente al centro activo del enzima , alterando su estructura e inutilizándola) y reversible. ( se inutiliza temporalmente el centro activo del enzima) puede Sustrato ser competitiva o no competitiva). Inhibidor Los sustratos no pueden unirse al centro activo Enzima Sustrato Inhibidor unido a la enzima BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Inhibidor cuya molécula es similar al sustrato , por lo que compite con este en la fijación al centro activo del enzima. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato El Inhibidor se une a la enzima en un lugar distinto del centro activo y cambia su conformación impidiendo que se una el sustrato o bien el inhibidor se fija al complejo E-S impidiendo que se formen los productos. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Los enzimas alostéricos, están formados por varias subunidades y contienen además del centro activo, uno o varios lugares en la molécula a donde se une el modulador o efector que regula el funcionamiento del enzima. En las reacciones biológicas , que suelen ser en cascada, el modulador suele ser el producto final de la reacción y actúa sobre el primer enzima de la cascada de reacciones, que controla el funcionamiento de la reacción. Los moduladores pueden favorecer la reacción y se denominan activadores o pueden impedir que el enzima actúe y se denominan inhibidores alostéricos o moduladores negativos. Estos enzimas alostéricos presentan curvas sigmoideas cuando se representa la velocidad de la reacción frente a la concentración de sustrato y son cooperativos. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Terminadas en asa, o con nombres tradicionales CALSIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS I HIDROLASAS Glucosa-6-fosfatasaasa Catalizan reacciones de hidrólisis con intervención del agua D-GLUCOSA + FOSFATO D-GLUCOSA-6-FOSFATO Piruvatodescarboxilasa LIASAS Separan grupos sin intervención del agua ÁCIDO PIRÚVICO Aspartatoaminotransferasa TRANSFERASAS O QUINASAS Catalizan la transferencia de grupos funcionales o radicales entre moléculas ACETALDEHÍDO ÁCIDO ASPÁRTICO ÁCIDO CETOGLUTÁRICO ÁCIDO OXALACÉTICO ÁCIDO GLUTÁMICO BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato CLASIFICACIÓN DE LAS ENZIMAS II. Oxidoreductasas: catalizan reacciones de oxidación-reducción del sustrato, las más importantes son las oxidasas y deshidrogenasas. Isomerasas. Catalizan reacciones de cambio de posición de algún grupo, de una parte a otra de la misma molécula. Ligasas y sintetasas: catalizan la unión de moléculas o grupos, con la energía proporcionada por la desfosforilación del ATP. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato 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. BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Papel del ATP como transportador de energía El ATP almacena energía y actúa como “moneda de cambio energético”. ADP Fosforilación Desfosforilación del sustrato Desfosforilación ATP Fosforilación del sustrato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato 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 COENZIMA A + NUCLEÓTIDO DE ADENINA NAD ( nicotín-adenín -dinucleótido) NADP + Transporta grupos acetilo Adenina+ribosa+acido fosfórico+ácido pantoténico FOSFATO ( nicotín-adenín -dinucleótido fosfato) BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato El NADP es igual pero con un fosforo en la ribosa que va unida a la adenina H+ BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Importancia de la vitamina A en el ciclo visual Energía luminosa Rodopsina Opsina Todo-trans-retinal (vitamina A) 11-cis-retinal Retinal reductasa Retinal reductasa Todo-trans-retinol Retinol isomerasa 11-cis-retinol BIOQUÍMICA Biología. 2º Bachillerato Las vitaminas son glúcidos o lípidos sencillos que actúan como coenzimas en algunos casos.los animales no las pueden sintetizar y tienen que ser ingeridas en la dieta. Vitaminas liposolubles. •Vitamina A: protegelos epitelios y necesaria para la percepción visual. •Vitamina D regula metabolismo del calcio. •Vitamina E, actúa como antioxidante •Vitamina K actúa en la coagulación de la sangre. Vitaminas hidrosolubles: Destacamos: la forma activa de la vitamina B1 que es el coenzima pirofosfato de tiamina, que interviene en el metabolismo de glúcidos y lípidos, la B2 que forma parte de los coenzimas FAD y FMN que actúan en el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria. La vitamina B3 forma parte de la coenzima NAD+ que actúa en la oxidación de glúcidos y proteínas. La B5 forma parte de la coenzima A ,cataliza el metabolismo de ácidos grasos y ácido pirúvico. La vitamina C intervienen el la síntesis del colágeno,
