Componentes Quimicos de La Materia Viva

TEMARIO DE BIOLOGA TEMA 1: COMPONENTES QUMICOS.

1

1. BIOELEMENTOS: CONCEPTO Y CLASIFICACIN.

TEMA 1 : COMPONENTES QUMICOS DE LA MATERIA VIVA.

Los bioelementos son los elementos qumicos que constituyen los seres vivos. De los aproximadamente 100 elementos qumicos que existen en la naturaleza, unos 70 se encuentran en los seres vivos. De estos slo unos 22 se encuentran en todos en cierta abundancia y cumplen una cierta funcin. Clasificaremos los bioelementos en:

Bioelementos primarios: O, C, H, N, P y S. Representan en su conjunto el 96,2% del total.

Bioelementos secundarios: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-. Aunque se encuentran en menor proporcin que los primarios, son tambin imprescindibles para los seres vivos. En medio acuoso se encuentran siempre ionizados.

Oligoelementos o elementos vestigiales: Son aquellos bioelementos que se encuentran en los seres vivos en un porcentaje menor del 0.1%. Algunos, los indispensables, se encuentran en todos los seres vivos, mientras que otros, variables, solamente los necesitan algunos organismos.

BIOELEMENTOS

Primarios Secundarios Indispensables Variables

Oxgeno Carbono

Hidrgeno Nitrgeno Fsforo Azufre

Sodio

Potasio Magnesio

Calcio Cloro

Manganeso

Hierro Cobalto Cobre Zinc

Boro

Aluminio Vanadio

Molibdeno Yodo Silicio

El carbono, hidrgeno, oxgeno y nitrgeno, los cuatro elementos fundamentales de la materia viva estn entre los ms abundantes del Universo, a excepcin de los gases nobles helio (He) y nen (Ne).


2

BIOELEMENTOS EJEMPLOS DE FUNCIONES QUE TIENEN EN EL ORGANISMO C Estructural H Estructural O Estructural N Estructural

P Como cido Fosfrico Forma Parte De Los cido Nucleicos (ADN Y ARN), ATP, Coenzimas

S Forma parte de los aminocidos cistena y metionina, presentes en casi todas las protenas.

Mg tomo integrante de la clorofila (fotosntesis) y cofactor de muchas encimas. Na Interviene en la transmisin del impulso nervioso.

Ca Componente de las estructuras esquelticas. Participa en

procesos como la contraccin muscular, la coagulacin sangunea,...

K Interviene en la transmisin del impulso nervioso. Cl Participa en la transmisin del impulso nervioso.

Fe Sntesis de citocromos y de la clorofila. Forma parte de la hemoglobina, encargada del transporte de oxgeno.

Co Sintetiza la hemoglobina y forma glbulos rojos. Es componente de la Vitamina B12. I Sntesis de las hormonas tiroidea de los vertebrados. F Forma parte del el esmalte de los dientes.

Si Constituye el esqueleto de plantas como las gramneas, de

caparazones de radiolarios y diatomeas. Tambin da resistencia al tejido conjuntivo.

Cr Regula la concentracin de glucosa en sangre junto a la insulina. Mn En la fotosntesis, interviene en la fotolisis del agua.

2. BIOMOLCULAS. Los bioelementos se unen entre s para formar molculas que llamaremos Biomolculas o principios inmediatos. Estos compuestos pueden aislarse de los seres vivos por mtodos simplemente fsicos, como pueden ser la filtracin, disolucin, destilacin, evaporacin, etc. Los principios inmediatos se dividen segn su naturaleza:

INORGNICAS ORGNICAS Agua CO2

Sales minerales

Glcidos Lpidos

Protenas cidos nucleicos


3

Las biomolculas orgnicas son la combinacin de los cuatro elementos primarios (Oxgeno, Carbono, Hidrgeno y Nitrgeno). Son el resultado de la capacidad de establecer enlaces, tanto con otros elementos como consigo mismo. Ello se debe a las 4 valencias que presenta el carbono, lo que posibilita la formacin de largas cadenas carbonadas. Estas cadenas constituyen el esqueleto de los cuatro tipos de en que se clasifica a las biomolculas: glcidos, lpidos, protenas y cidos nucleicos. Adems de las biomolculas, los seres vivos utilizan y producen molculas inorgnicas, es decir, molculas sencillas, como el agua o las sales minerales, que constituyen el mayor porcentaje en peso de la mayora de los organismos, y cuyo componente no es el carbono. Adems existen en el organismo una serie de compuestos de composicin qumica englobable en los principios inmediatos orgnicos, pero con una misin muy concreta de catalizadores orgnicos (biocatalizadores); son las enzimas, vitaminas y hormonas.

3. EL AGUA. ESTRUCTURA MOLECULAR Y PROPIEDADES. Es un componente fijo e indispensable de la materia viva, ya que es el medio en donde se desarrollan todos los fenmenos fisicoqumicos de la vida celular. Constituye alrededor del 70% del peso de las clulas. Los seres vivos van renovando continuamente su contenido en agua, ingirindola con la alimentacin y perdindola con la respiracin como vapor y con la excrecin (orina, sudor, etc.)

Cada molcula de agua est formada por dos tomos de H y uno de O unido mediante enlace covalente. El tomo de oxgeno comparte un par de electrones con cada uno de los tomos de H. Esta molcula es elctricamente neutra, pero, la diferencia de electronegatividad de los tomos de O y de H provoca un desplazamiento de los electrones haca el ncleo de oxgeno. Como consecuencia, constituye un dipolo elctrico.

As, las molculas de agua pueden formar puentes de hidrogeno, con ellas mismas. Estos puentes son mucho ms dbiles que los enlaces covalentes, y adems son de corta duracin. No obstante, dada la cantidad de ellos que forman, sus efectos determinan la mayora de las propiedades tpicas del agua.

La estructura dipolar del agua es responsable de las peculiares propiedades fsico - qumica que le permiten cumplir importantes funciones en los organismos.


4

PROPIEDADES

DEL AGUA Es lquida a temperatura ambiente Los puentes de hidrgeno mantienen a las

molculas unidas. Por eso, aunque por su peso molecular debera ser un gas, es un lquido.

Tiene alto calor de vaporizacin

Para que el agua comience a evaporarse hay que suministrar energa calrica suficiente para que las molculas rompan sus Puentes de hidrogeno y salgan del liquido. Los seres vivos utilizan esta propiedad para refrescarse al evaporarse el sudor.

Tiene elevada tensin superficial

Las molculas de la superficie estn fuertemente unidas a otras del interior (la superficie es como una piel tersa, pero elstica, de la que cuesta separar molculas). Algunos organismos se desplazan por la pelcula superficial de agua

Tiene elevado calor especfico

El agua puede absorber una gran cantidad de calor antes de elevar su temperatura, ya que lo emplea en romper los puentes de hidrgeno. Los seres vivos usan el agua como aislante trmico.

Es uno de los mejores disolventes La mayora de las sustancias polares son capaces de disolverse en el agua al formar puentes de hidrgeno con ella.

Tiene cohesin (unin entre sus molculas) y adhesin (unin a otras molculas con cargas elctricas netas o dbiles)

Experimenta capilaridad, es decir, movimiento por espacios muy pequeos con cargas elctricas, y absorcin, al poder penetrar en materiales slidos porosos con cargas elctricas hinchndolos.

Tiene mayor densidad en estado lquido que en slido.

Los puentes de hidrgeno congelados mantienen las molculas ms separadas que en el estado liquido. El hielo flota sobre el agua. Por eso, en climas fros los lagos y mares se hielan en superficie y el hielo acta como aislante para las capas inferiores, que permanecen lquidas.

Disolvente, porque es un vehculo de transporte.

FUNCIONES DEL AGUA:

Bioqumica, para realizar las reacciones vitales. Transporte, transporta sustancia necesarias. Estructural, forma parte de la estructura celular, formando lo principal de las

clulas, principalmente la vegetal. Mecnica, est para que no choque las cosas, es decir, no se rompan los

organismos. Termorregulador, para no dependa de la temperatura exterior.


5

4. SALES MINERALES EN LOS SERES VIVOS.

Estos compuestos son importantes para el desarrollo de la vida. La funcin que desempean las sales en un organismo depende del estado fsico en que se encuentren.

Sales precipitadas. Forman parte de los endoesqueletos y exoesqueletos (crustceos y moluscos). Estas sales tienen una funcin estructural y protectora.

Sales disueltas. Son constituyentes de todos los plasmas, estando, en estos casos, disociadas en forma de iones.

Las diversas funciones de las sales minerales pueden resumirse en las siguientes:

1. Intervienen en el mantenimiento de la presin osmtica intra y extracelular. 2. Regulan el equilibrio cido-base citoplasmtico. 3. Activan funciones enzimticas y metablicas. 4. Entran a formar parte de molculas de misin respiratoria (hierro en la

hemoglobina) o captacin energtica (magnesio en clorofila). 5. Intervienen en la formacin de hormonas (yodo en la tiroxina) 6. Forman parte de los esqueletos de algunos animales (carbonato clcico, en

los esqueletos externos de esponjas, corales y dientes de vertebrados).

5. SOLUCIONES TAMPONES O AMORTIGUADORAS.

En los fluidos biolgicos, las variaciones del pH afectan, en gran medida, a la actividad de muchas molculas. ste es el caso de las protenas y, en concreto, de las enzimas. Por ello, en el transcurso de la evolucin, los seres vivos han adquirido mecanismos que mantienen constante el pH: son los sistemas tampn o amortiguadores.

Como consecuencia del metabolismo, las clulas producen cidos y bases. Sin embargo, para el correcto funcionamiento de la clula se requiere un pH de 7,4. En la clula determinadas sales actan como soluciones tampn: un tampn es una mezcla de sal y cido que es capaz de equilibrar el pH en un margen determinado. Los iones fosfato equilibran el medio intracelular. Los iones bicarbonato equilibran el pH en el medio extracelular.


6

6. MOLCULAS EN ESTADO GASEOSO IMPORTANTES PARA LA VIDA.

Determinadas molculas gaseosas son imprescindibles para el funcionamiento de los seres vivos. Actualmente no se concibe la vida sin la toma de carbono a partir de C02 por parte de las plantas, ni se comprende la existencia de la mayora de los seres vivos aerobios sin el oxgeno.

Estos gases, tan necesarios para el funcionamiento de los organismos, actan y se difunden en las estructuras intracelulares cuando se encuentran en disolucin acuosa. Curiosamente, cuando se encuentran en cantidades excesivas pueden resultar txicos para numerosas clulas.

El xido nitroso (NO), y el monxido de carbono (C0), pueden difundirse de una clula a otra y actuar a modo de seales para activar determinados procesos.

7. GLCIDOS.

Los glcidos son molculas orgnicas formadas en su mayor parte por tomos de carbono e hidrgeno y en una menor cantidad de oxgeno. A menudo se denominan azcares, pero no todos tienen sabor dulce, o tambin se llaman Hidratos de Carbono.

Los glcidos desempean diversas funciones, siendo la de reserva energtica (molculas que las clulas rompen para obtener energa) y formacin de estructuras las dos ms importantes. As, la glucosa aporta energa inmediata a los organismos, y es la responsable de mantener la actividad de los msculos, la temperatura corporal, la tensin arterial, el correcto funcionamiento del intestino y la actividad de las neuronas. La ribosa y la desoxirribosa son constituyentes bsicos de los nucletidos, monmeros del ARN y del ADN .

Los glcidos se dividen:

- Monosacridos - Disacridos - Polisacridos.

MONOSACRIDOS.

Los monosacridos o azcares simples son los glcidos ms sencillos, que no se hidrolizan, es decir, que no se descomponen para dar otros compuestos, conteniendo de tres a seis tomos de carbono. Su frmula emprica es (CH2O)n donde n 3. Se nombran haciendo referencia al nmero de carbonos (3-7), terminado en el sufijo osa. Si el grupo carbonilo es un aldehdo, el monosacrido es una aldosa; si el grupo carbonilo es una cetona, el monosacrido es una cetosa.

Los monosacridos ms pequeos son los que poseen tres tomos de carbono, y son llamados triosas; aqullos con cuatro son llamados tetrosas, lo que poseen cinco son llamados pentosas, seis son llamados hexosas y as sucesivamente.


7

Al igual que los disacridos, son dulces, solubles en agua (hidrosolubles) y cristalinos. Estos azcares constituyen las unidades monmeras de los hidratos de carbono para formar los polisacridos.

Tienen la propiedad de desviar la luz polarizada, propiedad que le confiere su carbono asimtrico (estereoisomera), llamndose dextrgiros los que la desvan hacia la derecha, y levgiros, hacia la izquierda.

Los principales monosacridos que podemos encontrar en los seres vivos son:

1. Glucosa: Adems de ser la principal fuente de energa para muchos organismos, es precursora de muchos otros compuestos y el monmero a partir del cual se sintetizan mucho otros glcidos.

2. Galactosa: Forma parte de la Lactosa y de diferentes polisacridos estructurales y glucolpidos.

3. Fructosa: Es uno de los azcares que presenta mayor capacidad para endulzar. Se encuentra en la miel, libre en muchas frutas, y en el hombre es el principal combustible metablico en los espermatozoides, aunque su concentracin no es alta. Forma parte de la Sacarosa.

4. Manosa: Forma parte de la estructura de muchos polisacridos. 5. D-Ribosa: Forma parte de los cidos ribonucletidos (ARN). 6. D- Desosirribosa: Forma parte de los cidos desoxirribonucletidos.

(ADN).

DISACRIDOS.

Los disacridos son glcidos formados por dos molculas de monosacridos y, por tanto, al hidrolizarse producen dos monosacridos libres. Los dos monosacridos se unen mediante un enlace covalente conocido como enlace glucosdico, tras una reaccin de deshidratacin que implica la prdida de un tomo de hidrgeno de un monosacrido y un grupo hidroxilo del otro monosacrido, con la consecuente formacin de una molcula de H2O, de manera que la frmula de los disacridos no modificados es C12H22O11.


8

Disacridos de importancia biolgica:

1. Sacarosa: Est compuesto por una molcula de glucosa y otra de fructosa. Azcar de mesa. Se encuentra en los frutos y en el nctar de flores. Industrialmente se obtiene de caa de azcar y de remolacha azucarera.

2. Lactosa: Formado por galactosa + glucosa. Azcar de la leche de los mamferos. Su nica fuente natural. Alimento de cras de los mamferos en las primeras etapas de su desarrollo.

3. Maltosa: Formado por dos molculas de glucosa. Se forma cuando se hidrolizan polisacridos como el glucgeno y el almidn.

4. Celobiosa: Formado por dos molculas de glucosa. Se forma cuando se hidroliza el polisacrido celulosa.

7.3. POLISACRIDOS

Estn formados por la unin de miles de monosacridos, iguales (homo polisacridos) o diferentes (heteropolisacridos). Su funcin en los organismos vivos est relacionada usualmente con estructura o almacenamiento.

HOMOPOLISACRIDOS:

1. Glucgeno: Homopolisacrido de reserva. Formado por unas 30.000 glucosas unidas en una larga cadena mediante enlaces alfa (1-4). Aproximadamente cada diez residuos la cadena se ramifica lateralmente, con la aparicin de enlaces alfa (1-6). Constituye una reserva transitoria de glucosa de las clulas animales. En los mamferos se acumula, preferentemente, en hgado y msculo.

2. Almidn: Homopolisacrido de reserva. Es la reserva de glucosa de las clulas vegetales. Se acumula en forma de grnulo en los cloroplastos. Esta formado por miles de glucosas. Puede llegar a formar enormes depsitos en semillas y tubrculos. Esta formado por dos tipos de polmeros:

- Amilosa: polmero de glucosas unidas por enlace alfa (1-4). - Amilopectina: De estructura semejante al glucgeno, pero con

ramificaciones menos frecuentes y ms largas.

3. Dextrano: Homopolisacrido de reserva de las levaduras y bacterias. Formado por glucosas.

4. Celulosa: Homopolisacrido estructural. Polmero de unas 3.000 unidades de glucosa unidas por enlaces beta (1-4). Su estructura le hace muy resistente al ataque qumico y provoca que la mayora de los animales carezcan de enzimas para digerirlas. Los animales herbvoros (rumiantes) y las termitas poseen en su aparato digestivo microorganismos simbiticos que producen celulasas (enzimas que hidrolizan la celulosa). La celulosa es una molcula estructural que es la base de las paredes de las clulas vegetales. Es la molcula ms abundante de la biosfera.

5. Quitina: Homopolisacrido estructural. Similar a la celulosa. Se encuentra en la pared celular de los hongos y forma el esqueleto externo de los artrpodos.


9

HETEROPOLISACRIDOS:

Un grupo especial de hteropolisacridos son los llamados Glucosaminoglucanos, estn constituidos por unidades repetitivas de un disacrido que contiene un derivado de animoazcar: glucosamina o galactosamina.

Estos compuestos tienen diferentes funciones:

1. Proteoglucanos: se encuentran formando una matriz para mantener juntos a los componentes proteicos de la piel, del tejido conjuntivo, o del cartlago.

2. cido hialurnico: Los polmeros de este cido se disuelven bien en agua y sirven para aumentar la viscosidad del humor vtreo del ojo, o como agente lubricante en el lquido sinovial de las articulaciones

3. Heparina: Inhibe las enzimas del proceso de coagulacin de la sangre, es decir, evita la coagulacin sangunea.

Parecidos en composicin qumica a los glucosaminoglucanos son los polisacridos que entran a formar parte de los peptidoglucanos o muerinas, las molculas caractersticas de las paredes de las clulas bacterianas. Estn formadas por largas cadenas de polisacridos que son repeticiones del disacrido N-acetilglucosamina y N-acetilmurmico, unidas covalentemente por pptidos cortos.

En las paredes de las clulas vegetales, adems de las fibras de celulosa (que hacen las veces de vigas de acero de un hormign armado), encontramos otros polisacridos de composicin compleja que forman una matriz que envuelve a las fibras de celulosa. Entre ellos podemos citar las Hemicelulosas: tpica de las paredes de los vegetales superiores y el Agar de las algas.

8. LPIDOS.

Los lpidos son un conjunto de molculas orgnicas, la mayora biomolculas, compuestas principalmente por carbono e hidrgeno y generalmente oxgeno, y en menor medida fsforo, azufre y nitrgeno.

Es un grupo de sustancias muy heterogneo que slo tienen en comn 2 caractersticas:

1. Son insolubles en agua. 2. Son solubles en disolventes orgnicos como la bencina, el alcohol, el

benceno y el cloroformo.

En el uso coloquial, a los lpidos se les llama vulgar e incorrectamente grasas, aunque las grasas son slo un tipo de lpidos procedentes de animales. Los lpidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energtica (triglicridos), la estructural (fosfolpidos de las bicapas) y la reguladora (esteroides).


10

8.1. CLASIFICACIN:

Los lpidos al ser un grupo muy heterogneo se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su composicin cidos grasos (Lpidos saponificables) o no lo posean (Lpidos insaponificables).

CLASIFICACIN DE LOS LPIDOS

Lpidos saponificables Simples

Complejos

Acilglicridos, cridos

Fosfolpidos, glucolpidos

Lpidos insaponificables

Terpenos

Esteroides

Prostaglandinas

8.2. CIDOS GRASOS.

Son molculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada con un nmero par de tomos de carbono (12-22) y un cuyo extremo hay un grupo carboxilo terminal (-COOH). Se dividen en saturados e insaturados:

1. Saturados: Sin dobles enlaces entre sus tomos de carbono, por ejemplo, cido palmtico, cido esterico y cido mirstico.

2. Insaturados: Con uno o ms dobles enlaces entre sus tomos de carbono, por ejemplo, cido oleico, cido linoleico, cido palmitoleico.

Algunos cidos grasos, los denominados cidos grasos esenciales, no pueden ser sintetizados por los mamferos, pero desempean una importante funcin en el organismo, por lo que deben ser incorporados con la dieta. Estos cidos son: cido linoleico, el cido linolnico y el cido araquidnico.

8.2.1. Propiedades.

Carcter Anfiptico. Ya que el cido graso esta formado por un grupo carboxilo y una cadena hidrocarbonada, esta ltima es la que posee la caracterstica hidrfoba; siendo responsable de su insolubilidad en agua.

Punto de fusin: Depende de la longitud de la cadena y de su nmero de insaturaciones, siendo los cidos grasos insaturados los que requieren menor energa para fundirse.

Esterificacin. Los cidos grasos pueden formar steres con grupos alcohol de otras molculas.

Saponificacin. Por hidrlisis alcalina los steres formados anteriormente dan lugar a jabones (sal del cido graso)

Autooxidacin: Los cidos grasos insaturados pueden oxidarse espontneamente, dando como resultado aldehdos donde existan los dobles enlaces covalentes.


11

8.3. ACILGLICRIDOS.

Son lpidos saponificables en cuya composicin qumica slo intervienen carbono, hidrgeno y oxgeno .Los acilglicridos o acilgliceroles son steres de cidos grasos con glicerol (glicerina), formados mediante una reaccin de condensacin llamada esterificacin. Una molcula de glicerol puede reaccionar con hasta tres molculas de cidos grasos, puesto que tiene tres grupos hidroxilo.

Las cadenas carbonadas de los cidos que reaccionan con el glicerol, pueden ser saturadas o insaturadas. Si son saturadas, no hay ningn doble enlace carbono-carbono, y se dice que est "saturada" porque la cadena posee todos los tomos de hidrgeno que puede llegar a acomodar. Los acilglicridos con cadenas saturadas, se denominan grasas. Estn en estado slido a temperatura ambiente, y son producidas por los animales.

Por el contrario, si las cadenas son insaturadas (existe uno o ms doble enlace carbono-carbono), esa insaturacin provoca un cambio en la conformacin estrica bastante importante debido a la rigidez del doble enlace que produce que las molculas no puedan estar en contacto de la misma manera que si fueran saturadas. Esta falta de contacto hace que no puedan establecerse las mismas fuerzas intermoleculares, y al haber menos atraccin entre las mismas, estn en estado lquido a temperatura ambiente. Estos acilglicridos se denominan aceites, y son solamente fabricados por las plantas.

Segn el nmero de cidos grasos que se unan a la molcula de glicerina, existen tres tipos de acilgliceroles:

Monoglicridos. Slo existe un cido graso unido a la molcula de glicerina. Diacilglicridos. La molcula de glicerina se une a dos cidos grasos. Triacilglicridos. Llamados comnmente triglicridos, puesto que la glicerina

est unida a tres cidos grasos; son los ms importantes y extendidos de los tres.

Triglicridos: Su marcado carcter hidrofbico hace que se encuentren en las clulas formando grandes gotas. En los animales se acumulan en el tejido adiposo, siendo los lpidos ms abundantes del organismo y su mayor reserva de energa. Al acumularse en determinadas zonas del organismo cumplen otras funciones


12

8.4. CERAS.

Las ceras son steres de cidos grasos de cadena larga, con alcoholes tambin de cadena larga. Son sustancias altamente insolubles en medios acuosos y a temperatura ambiente se presentan slidas y duras.

Su misin ms frecuente es formar cubiertas protectoras e impermeabilizantes. En los animales las podemos encontrar en la superficie del cuerpo, piel, plumas, cutcula, etc. En los vegetales, las ceras recubren en la epidermis de frutos, tallos, junto con la cutcula o la suberina, que evitan la prdida de agua por evaporacin. Una de las ceras ms conocidas es la que segregan las abejas para confeccionar su panal. Otro caso especial es la cera de los odos, secretada para dificultar el acceso de parsitos al interior de los odos.

8.5. FOSFOLPIDOS.

Son lpidos saponificables complejos en cuya estructura molecular adems de carbono, hidrgeno y oxgeno, poseen un grupo fosfato que les otorga una marcada polaridad. Son las principales molculas constitutivas de la doble capa lipdica de la membrana (bicapa lipdica), por lo que tambin se llaman lpidos de membrana. Son tambin molculas anfipticas.

Los lpidos de membrana forman la base de la estructura de cualquier membrana celular, con la excepcin de las arqueobacterias. Son molculas anfipticas que en el medio acuoso tienden a formar una bicapa espontneamente. En ella los grupos polares quedan en contacto con el agua, y los grupos apolares en el interior de la bicapa, fuera del contacto con el agua.

8.6. TERPENOS.

Los terpenos, terpenoides o isoprenoides, son compuestos, de estructura principalmente lineal, derivados del hidrocarburo isopreno (de 5 tomos de carbono). Los terpenos biolgicos constan, como mnimo de dos, molculas de isopreno. Son sustancias fundamentalmente de origen vegetal. Se clasifican atendiendo al nmero de molculas de isopreno que tengan.


13

TIPO DE ISOPRENOIDE

CARACTERSTICAS

EJEMPLOS

MONOTERPENOS Formado por 2 unidades de isoprenos.

Limoneno: olor de los limones. Geraniol: aroma del geranio. Menta: aroma de la menta. Timol: aroma del tomillo.

SESQUITERPENOS Formado por 3 unidades de isopreno.

Hormona juvenil: que controla la metamorfosis de los insectos.

DITERPENOS Formado por 4 unidades de isopreno.

Vitamina E: antioxidante. cido giberlico: hormona del crecimiento de plantas.

TRITERPENOS Formado por 6 unidades de isopreno.

Escualeno: precursor del colesterol Cadena lateral de la vitamina K: necesaria para la coagulacin sangunea.

TETRATERPENOS Formado por 8 unidades de isopreno. Incluyen los carotenoides, que proporcionan colores.

Licopeno: da color rojo al tomate Beta-caroteno: da color naranja a la zanahoria. Su ruptura e hidroxilacin da lugar a la vitamina A, necesaria para la visin nocturna.

POLIISOPRENOIDES Formado por ms de 8 unidades de isopreno.

Caucho natural: polmeros lineales gigantes.

Los monoterpenos al ser pequeos, tienen un punto de fusin bajo y difunden por las membranas dado su carcter de lpidos, excitando a los receptores olfativos. Proporcionan aromas a las plantas.

8.7. ESTEROIDES.

Son un grupo particular de terpenos que comparten estructuras y origen. En todos ellos podemos encontrar un conjunto de cuatro anillos pegados entre s, forman el llamado esterano. Se diferencian por el nmero de dobles enlaces y por los sustituyentes en distintas posiciones de los anillos. Los principales son el colesterol, los cidos biliares, las hormonas esteroideas y la vitamina D.


14

Colesterol: Lpido de membrana caracterstico de las clulas animales. Es una sustancia dbilmente antiptica. Su estructura voluminosa y rgida dificulta la fluidez de las membranas. Adems, es el precursor para el resto de los esteroides del organismo. Cuando se encuentra en elevadas cantidades en la sangre contribuye a formar los ateromas o placas en las paredes de las arterias.

cidos biliares: Producidos por el hgado, normalmente van unidos a un aminocido, formando las sales biliares. Son detergentes que emulsionan (dispersan) las grasas en el intestino para favorecer su digestin y absorcin.

Hormonas esteroideas: adems de la ecdisona u hormona de la muda de los artrpodos, son las producidas en nuestro organismo por las cortezas suprarrenales, las gnadas y la placenta de una mujer embarazada. Incluyen:

- Hormonas sexuales:

a) Progestgenos como la Progesterona, que regulan los fenmenos del embarazo, participan en la regulacin del ciclo ovrico y son precursores metablicos del resto de las hormonas esteroideas.

b) Andrgenos u hormonas sexuales masculinas como la Testosterona, que fomentan el desarrollo sexual masculino y mantienen los caracteres sexuales masculinos. Sus equivalentes femeninos son los estrgenos u hormonas sexuales femeninas, como el estradiol.

- Glucocorticoides, - Mineralocorticoides.

La vitamina D o colecalciferol: Se considera una vitamina que debemos ingerir con la dieta, pero nuestro organismo puede fabricarla en las clulas de la piel a partir de su precursor de la sntesis del colesterol, por la accin de los rayos ultravioletas del Sol.


15

9. PRTIDOS. 9.1. ESTRUCTURA GENERAL DE AMINOCIDOS.

Las protenas son macromolculas formadas por cadenas lineales de aminocidos (pueden llegar a tener hasta varios centenares), dispuestos siguiendo una secuencia lineal, uno a continuacin de otro, sin ramificaciones. En todos los seres vivos hay 20 tipos diferentes de aminocidos que pueden formar parte de las protenas. Como en cada posicin puede entrar cualquiera de los 20 aminocidos y el nmero de stos puede variar, la diversidad de protenas es enorme. Tienen una elevada especificidad, de manera que son caractersticas distintivas de cada especie, e incluso, de cada individuo de una especie.

Los aminocidos que no puede sintetizar un organismo se llaman esenciales, y deben ser incorporados con la dieta. En la especie humana hay 8 aminocidos esenciales.

Un aminocido que forma parte de una protena es un compuesto orgnico pequeo, con un grupo amino (-NH2), un tomo de hidrgeno (-H) y un grupo cido o carboxilo (-COOH), unidos covalentemente a un carbono central, que por se el siguiente al extremo del grupo cido se conoce como carbono alfa. La cuarta valencia de ese carbono lleva un grupo lateral o grupo R (de radical) que vara en los distintos aminocidos y determina las propiedades de los diferentes aminocidos, es especfica para cada aminocido.

9.1.1. Clasificacin de los Aminocidos.

Los aminocidos se clasifican atendiendo a las caractersticas de su grupo radical, segn su ionizacin, polaridad y reactividad, en:


16

Neutros: Cuando el grupo R contiene enlaces covalentes polares, por lo que, aunque no tiene carga elctrica neutra, tiene afinidad por el agua. Serina (Ser,S), Treonina (Thr,T), Cistena (Cys,C), Asparagina (Asn,N), Glutamina (Gln,Q) y Tirosina (Tyr,Y).

Neutros no polares: Cuando el grupo R slo contiene enlaces covalentes apolares que lo hacen muy hidrofbico. Pueden ser alifticos o aromticos. Glicina (Gly,G), Alanina (Ala,A), Valina (Val,V), Leucina (Leu,L), Isoleucina (Ile,I), Metionina (Met,M), Prolina (Pro,P), Fenilalanina (Phe,F) y Triptfano (Trp,W).

cidos: cuando el grupo R lleva un grupo cido, de manera que en pH neutro, tienen carga elctrica negativa neta. cido asprtico (Asp,D) y cido glutmico (Glu,E).

Bsicos: Cuando el grupo R lleva un grupo bsico (amino), del tal modo que a pH neutro, tienen carga elctrica positiva neta. Lisina (Lys,K), Arginina (Arg,R) e Histidina (His,H).

cido-bsicas.

9.1.2. Propiedades de los Aminocidos.

Los aminocidos son anfteros, es decir, pueden actuar como cidos y como bases, dependiendo del pH. Cualquier aminocido a pH neutro contiene, al menos, la carga negativa del grupo cido (se disocia y suelta un protn al agua) y la carga positiva del grupo amino (capta un protn del agua). Si el pH se vuelve muy cido, el grupo cido incorpora un protn y desaparece la carga negativa. Si el pH se vuelve muy bsico, el grupo amino cede un protn y desaparece la carga positiva. Los aminocidos y las protenas se comportan como sustancias tampn.

pticas.

Todos los aminocidos excepto la glicina (su grupo lateral es un H), tienen el carbono alfa asimtrico lo que les confiere actividad ptica; esto es, que desvan el plano de polarizacin cuando un rayo de luz polarizada se refracta en la molcula. Si el plano es a la derecha, se denominarn dextrgiras y las que lo desvan a la izquierda se denominan levgiras. Adems, cada aminocido puede presentar configuracin D o L dependiendo de la posicin del grupo amino en el plano. Esta ltima configuracin D o L es independiente de las formas dextrgira o levgira. En todas las protenas hay slo L aminocidos, aunque podemos encontrar D aminocidos en las paredes celulares bacterianas.


17

9.2. ENLACE PEPTDICO. PPTIDOS Y PROTEINAS.

La unin qumica entre aminocidos en las protenas se produce mediante un enlace peptdico. El compuesto resultante de la unin de dos aminocidos es un dipptido. Este compuesto contina teniendo un extremo con un grupo amino y otro extremo con un grupo carboxilo, por lo que puede volver a unirse con otro aminocido formando otro enlace peptdico. Cuando se juntan muchos aminocidos de esta manera, siguiendo una secuencia lineal, se forma u polipptido. Por convenio, para nombrar el pptido se empieza por el extremo amino. Si el primer aminocido de nuestro pptido fuera alanina y el segundo serina tendramos el pptido alanil-serina. Esta reaccin ocurre de manera natural en los ribosomas, tanto del retculo endoplasmtico como del citosol.

El enlace peptdico es un enlace covalente entre el grupo amino (NH2) de un aminocido y el grupo carboxilo (COOH) de otro aminocido. El enlace peptdico implica la prdida de una molcula de agua y la formacin de un enlace covalente CO-NH. Podemos seguir aadiendo aminocidos al pptido, pero siempre en el extremo COOH terminal.

Podramos pensar que una protena puede adoptar miles de conformaciones debidas al giro libre en torno a los enlaces sencillos. Sin embargo, en su estado natural slo adoptan una nica conformacin tridimensional que llamamos conformacin nativa; que es directamente responsable de la actividad de la protena.


18

9.3. NIVELES DE ORGANIZACIN.

La estructura de las protenas es la manera en como se organiza una protena para adquirir cierta forma, esta comprende cuatro niveles de organizacin, aunque el cuarto no siempre esta presente. Presentan una disposicin caracterstica en condiciones ambientales, si se cambian estas condiciones como temperatura, pH, etc. pierde la conformacin y su funcin, proceso el cual se denomina desnaturalizacin. La funcin depende de la conformacin y sta viene determinada por la secuencia de aminocidos.

La ESTRUCTURA PRIMARIA esta representada por la sucesin lineal de aminocidos que forman la cadena peptdica y por lo tanto indica qu aminocidos componen la cadena y el orden en que se encuentran. El ordenamiento de los aminocidos en cada cadena peptdica, no es arbitrario sino que obedece a un plan predeterminado en el ADN.

La ESTRUCTURA SECUNDARIA

y de la formacin de enlaces dbiles (puentes de hidrgeno). Las formas que pueden adoptar son:

a) Hlice alfa: Conformacin en que el eje de la molcula adopta una estructura ordenada en forma de espiral o hlice que se mantiene por puentes de hidrgeno.

b) Lamina u hoja beta plegada: Es una conformacin en la que dos o ms segmentos de la cadena polipeptdica se mantienen paralelos, extendidos, mediante puentes de hidrgeno entre los tomos de los enlaces peptdicos.

La

est representada por la disposicin espacial que adopta la cadena peptdica (estructura primaria) a medida que se sintetiza en los ribosomas. Es debida a los giros y plegamientos que sufre como consecuencia de la capacidad de rotacin del carbono

ESTRUCTURA TERCIARIA

a) Protenas globulares: Tienen formas compactas, no necesariamente esfricas. Suelen mostrar secuencias complicadas de animocidos sin ningn esquema de repeticin. Son solubles en disoluciones acuosas, como la mioglobina o muchas enzimas.

esta representada por los superplegamientos y enrrollamientos de la estructura secundaria, constituyendo formas tridimensionales geomtricas muy complicadas que se mantienen por enlaces fuertes (puentes disulfuro entre dos cisteinas) y otros dbiles (puentes de hidrgeno; fuerzas de Van der Waals; interacciones inicas e interacciones hidrofbicas).

Desde el punto de vista funcional, esta estructura es la ms importante pues, al alcanzarla es cuando la mayora de las protenas adquieren su actividad biolgica o funcin. Hay dos tipos de estructura terciaria:

b) Protenas fibrosas: Estn formadas por un nmero poco variado de aminocidos, es una secuencia repetitiva. Son insolubles en agua y disoluciones salinas siendo por ello idneas para realizar funciones esquelticas. Entre ellas, las ms conocidas son el colgeno de los huesos y del tejido conjuntivo; la queratina del pelo, plumas, uas, cuernos, etc...;


19

La ESTRUCTURA CUATERNARIA este nivel de estructura slo est presente en protenas formadas por ms de una cadena polipeptdica. Cada una de las cadenas se llama subunidad de la protena o protmero. Las subunidades pueden ser iguales o distintas. La estructura cuaternaria se refiere a la estructura espacial global de toda la protena, consecuencia de las interacciones y organizacin en el espacio de las diferentes subunidades. El tipo de interacciones que se producen son anlogas a las descritas en la estructura terciaria.

. 9.3.1. Propiedades de las protenas.

1. SOLUBILIDAD: Las protenas son solubles en agua cuando adoptan una conformacin globular. La solubilidad es debida a los radicales (-R) libres de los aminocidos que, al ionizarse, establecen enlaces dbiles (puentes de hidrgeno) con las molculas de agua. As, cuando una protena se solubiliza queda recubierta de una capa de molculas de agua (capa de solvatacin) que impide que se pueda unir a otras protenas lo cual provocara su precipitacin (insolubilizacin). Esta propiedad es la que hace posible la hidratacin de los tejidos de los seres vivos. Si se aumenta la temperatura y el pH, se pierde la solubilidad.


20

2. CAPACIDAD AMORTIGUADORA: Las protenas tienen un comportamiento anftero y esto las hace capaces de neutralizar las variaciones de pH del medio, ya que pueden comportarse como un cido o una base y por tanto liberar o retirar protones (H+) del medio donde se encuentran.

3. DESNATURALIZACION Y RENATURALIZACION: La desnaturalizacin de una protena se refiere a la ruptura de los enlaces que mantienen sus estructuras cuaternaria, terciaria y secundaria, conservndose solamente la primaria. En estos casos las protenas se transforman en filamentos lineales y delgados que se entrelazan hasta formar compuestos fibrosos e insolubles en agua. Los agentes que pueden desnaturalizar a una protena pueden ser: calor excesivo; sustancias que modifican el pH; alteraciones en la concentracin; alta salinidad; agitacin molecular; etc... El efecto ms visible de ste fenmeno es que las protenas se hacen menos solubles o insolubles y que pierden su actividad biolgica.

La mayor parte de las protenas experimentan desnaturalizaciones cuando se calientan entre 50 y 60 C; otras se desnaturalizan tambin cuando se enfran por debajo de los 10 a 15 C. La desnaturalizacin puede ser reversible (renaturalizacin) pero en muchos casos es irreversible.

4. ESPECIFICIDAD: Es una de las propiedades ms caractersticas y se refiere a que cada una de las especies de seres vivos es capaz de fabricar sus propias protenas (diferentes de las de otras especies) y, an, dentro de una misma especie hay diferencias proteicas entre los distintos individuos. Esto no ocurre con los glcidos y lpidos, que son comunes a todos los seres vivos.


21

La enorme diversidad proteica interespecfica e intraespecfica es la consecuencia de las mltiples combinaciones entre los aminocidos, lo cual est determinado por el ADN de cada individuo.

La especificidad de las protenas explica algunos fenmenos biolgicos como: la compatibilidad o no de transplantes de rganos; injertos biolgicos; sueros sanguneos; etc, o los procesos alrgicos e incluso algunas infecciones.

9.4. FUNCIONES DE LAS PROTEINAS.

Muchas protenas, adems de su funcin concreta, tienen capacidad amortiguadora del pH y del equilibrio osmtico De la enorme variedad de funciones que cumplen las protenas en los organismos, vamos a nombrar las ms importantes:

1. Catalizadoras: Cada reaccin qumica del metabolismo est catalizada por una enzima especfica (las enzimas aceleran las reacciones).

2. Regulacin de intercambios de la clula con el exterior: Diferentes protenas de la membrana plasmtica facilitan que los iones y muchas molculas orgnicas puedan atravesarla.

3. Molculas sealizadoras: Muchas hormonas son de naturaleza proteica o son derivadas de aminocidos.

4. Trasporte y acumulacin de sustancias: La hemoglobina transporta oxgeno. La transferrrina transporta el hierro por la sangre y la ferritina, una protena del hgado, lo acumula.

5. Movimiento: La contraccin muscular se debe a la interaccin de varios tipos de filamentos proteicos.

6. Soporte mecnico: La gran tensin del tejido conjuntivo se debe a la presencia de fibras de varias protenas, entre las que destaca el colgeno.

7. Defensa inmunitaria: Los anticuerpos son unas protenas que se combinan especficamente con sustancias extraas al organismo para protegernos de ellas.

8. Respuesta a estmulos: Las protenas receptoras de las membranas celulares detectan transmisores externos y generan seales intracelulares.

9. Control de la multiplicacin y diferenciacin celular: Diversas protenas especficas interaccionan con el ADN para controlar su duplicacin y la expresin de su mensaje gentico.

10. Estructuras celulares: Diversas protenas participan en la formacin de estructuras celulares, como las histonas de la cromatina.

11. Reserva de aminocidos: Las albminas de la sangre, del huevo o de la leche son una fuente de aminocidos para las clulas.

12. Especializadas: En los diferentes organismos hay protenas que cumplen misiones particulares, como anticongelantes, luminiscentes, venenos, etc.


22

9.5. CLASIFICACIN DE PROTEINAS.

Segn su forma:

1. Fibrosas: Presentan cadenas polipptidas largas y una atpica estructura secundaria. Son insolubles en agua y en soluciones acuosas. Algunos ejemplos de estas son la

queratina, colgeno y fibrina.

2. Globulares: Se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfrica apretada o compacta dejando grupos hidrfobos hacia adentro de las protenas y grupos hidrfilos hacia afuera, lo que produce que sean solubles en solventes polares como el agua. La mayora de las enzimas, anticuerpos, algunas hormonas, protenas de transporte, son ejemplo de protenas globulares.

3. Mixtas: Posee una parte fibrilar (en el centro de la protena) y otra parte globular (en los extremos). Como por ejemplo, albmina, queratina.

Segn su composicin qumica

1. Simples u

holoprotenas: Su hidrlisis slo produce aminocidos. Ejemplos de estas son la insulina y el colgeno (fibrosas y globulares).

2. Conjugadas o heteroprotenas: Su hidrlisis produce aminocidos y otras sustancias no proteicas llamado grupo prosttico (slo globulares).

10. BIOCATALIZADORES: 10.1. ENZIMAS. MECANISMOS DE ACCIN.

Las enzimas son catalizadores biolgicos que aceleran la velocidad de las reacciones qumicas para que se aproximen al equilibrio. Casi todas son protenas globulares, aunque algunas molculas de ARN (ribozimas) tambin muestran actividad cataltica.

Las enzimas no alteran los equilibrios de la reaccin qumica que catalizan, simplemente hacen que suceda ms deprisa.

Las molculas de enzimas no se alteran al catalizar una reaccin, sino que la misma molcula puede actuar varias veces. Una sola molcula de una enzima puede llegar a catalizar la reaccin de decenas de miles de molculas en un segundo. De ah su eficacia a concentraciones muy pequeas.

10.1.1. Especificidad enzimtica.

Cada tipo de enzima es muy selectivo en relacin con la reaccin que cataliza. Su especificidad deriva de que cada enzima slo puede reconocer, unirse y modificar a molculas determinadas, que son los sustratos de la reaccin.

Las molculas del sustrato se unen a un sitio particular en la superficie de la enzima, denominado sitio activo, done tienen lugar la catlisis. La estructura tridimensional de este sitio activo, donde slo puede entrar un determinado sustrato, es lo que determina la especificidad de las enzimas.

Es lo que conocemos como Modelo Llave-Cerradura: el sustrato se adapta al centro activo o cataltico de una enzima como una llave a una cerradura.


23

10.1.2. Mecanismo de accin de las enzimas.

Una enzima, por s misma, no puede llevar a cabo una reaccin, su funcin es modificar la velocidad de la reaccin, entendindose como tal la cantidad de producto formado por unidad de tiempo. Tal variacin se debe a la disminucin de la energa de activacin Ea; en una reaccin qumica, la Ea es la energa necesaria para convertir los reactivos en formas moleculares inestables denominadas especies en estado de transicin, que poseen mayor energa libre que los reactivos y los productos.

En el diagrama estn representados los niveles de energa, durante el curso de la reaccin, de molculas intervinientes en una reaccin tipo: A + B ---> C. La curva azul muestra el curso de la reaccin en ausencia de una enzima que facilite la reaccin, mientras que la curva roja la muestra en presencia de la enzima especfica de la reaccin. La diferencia en el nivel de energa entre el estado inicial y la necesaria para iniciar la reaccin (picos de las curvas) es la energa de activacin. Tal como se observa la presencia de enzima baja la energa de activacin. El complejo Enzima- sustrato posee menor energa de activacin que las especies en estado de transicin que la correspondiente reaccin no catalizada.

10.2. VITAMINAS. IMPORTANCIA EN EL ORGANISMO.

Son sustancias orgnicas, no relacionadas estructuralmente entre si, que precisan ser ingeridas en pequeas cantidades con la dieta. Aunque la dieta es la principal fuerte, existen otras fuentes, como por ejemplo la Vitamina K (se sintetiza por la flora bacteriana) o la Vitamina D.

Las vitaminas son micronutrientes esenciales para el mantenimiento de funciones vitales del organismo, pudiendo actuar como coenzimas, antioxidantes u hormonas. Una deficiencia en una vitamina puede originar importantes defectos metablicos.


24

Los coenzimas son molculas orgnicas complejas que se asocian temporalmente a la enzima, a menudo, cerca del centro activo, como paso previo a la catlisis. La mayora de las vitaminas son coenzimas o parte de coenzimas.

Aunque tienen estructuras qumicas, fuentes, requerimientos y mecanismos de accin distintos, se pueden clasificar de acuerdo a su solubilidad en agua o en lpidos:

a) Hidrosolubles: Complejo vitamina B, vitamina C. b) Liposolubles: Vitamina A, vitamina D, vitamina E, vitamina K.

a) Hidrosolubles:

Vitamina C o cido ascrbico (antiescorbtica) Complejo B

o Vitamina B1 o tiamina (antineurtica) o Vitamina B2 o riboflavina o Vitamina B3, vitamina PP o niacina o Vitamina B5 o cido pantotnico o Vitamina B6 o piridoxina o Vitamina B8, vitamina H o biotina o Vitamina B9, vitamina M o cido flico. o Vitamina B12 o cianocobalamina o Vitamina B15 o cido pangmico o Vitamina B17, laetril o amigdalina

b) Liposolubles:

Vitamina A o retinol (antixeroftalmica) Vitamina D o colecalciferol (antirraqutica) Vitamina E o tocoferol (antioxidante) Vitamina K o naftoquinona (antihemorrgica)


25

11. CIDOS NUCLEICOS.

Los cidos nucleicos, como su nombre indica son macromolculas cidas que se encuentran mayoritariamente en el ncleo de las clulas eucariticas. Como las dems macromolculas, los cidos nucleicos estn formadas por la unin de unos monmeros, que son los nucletidos, unidos mediante enlaces fosfodister. Se forman, as, largas cadenas o polinucletidos, lo que hace que algunas de estas molculas lleguen a alcanzar tamaos gigantes (de millones de nucletidos de largo).

Existen dos tipos de cidos nucleicos: ADN (cido desoxirribonucleico) y ARN (cido ribonucleico), que se diferencian en:

El azcar (pentosa) que contienen: la desoxirribosa en el ADN y la ribosa en el ARN.

Las bases nitrogenadas que contienen: adenina, guanina, citosina y timina en el ADN; adenina, guanina, citosina y uracilo en el ARN.

En los eucariotas la estructura del ADN es de doble cadena, mientras que la estructura del ARN es monocatenaria, aunque puede presentarse en forma extendida, como el ARNm, o en forma plegada, como el ARNt y el ARNr.

La masa molecular del ADN es generalmente mayor que la del ARN.

Las unidades que forman los cidos nucleicos son los

11.1. NULETIDOS.

nucletidos. Cada nucletido es una molcula compuesta por la unin de tres unidades:

1. un monosacrido de cinco carbonos (una pentosa, ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN),

2. una base nitrogenada purnica (adenina, guanina) o pirimidnica (citosina, timina o uracilo)

3. y uno o varios grupos fosfato (cido fosfrico). Tanto la base nitrogenada como los grupos fosfato estn unidos a la pentosa.

La unin formada por la pentosa y la base nitrogenada se denomina nuclesido. Cuando lleva unido una unidad de fosfato al carbono 5' de la ribosa o desoxirribosa y dicho fosfato sirve de enlace entre nucletidos, unindose al carbono 3' del siguiente nucletido; se denomina nucletido-monofosfato (como el AMP) cuando hay un solo grupo fosfato, nucletido-difosfato (como el ADP) si lleva dos y nucletido-trifosfato (como el ATP) si lleva tres.

Listado de Bases Nitrogenadas

:

Adenina, presente en ADN y ARN. Guanina, presente en ADN y ARN. Citosina, presente en ADN y ARN. Timina, exclusiva del ADN. Uracilo, exclusiva del ARN.


26

- Duplicacin del ADN.

- Expresin del mensaje gentico.

- Transcripcin del ADN para formar ARNm y otros.

- Traduccin, en los ribosomas, del mensaje contenido en el ARNm

11.2. CIDO DESOXIRRIBONUCLEICO O ADN.

a protenas.

El ADN es bicatenario, est constituido por dos cadenas polinucleotdicas unidas entre s en toda su longitud. Esta doble cadena puede disponerse en forma lineal (ADN del ncleo de las clulas eucariticas) o en forma circular (ADN de las clulas procariticas, as como de las mitocondrias y cloroplastos eucariticos).

La molcula de ADN porta la informacin necesaria para el desarrollo de las caractersticas biolgicas de un individuo y contiene los mensajes e instrucciones para que las clulas realicen sus funciones. Dependiendo de la composicin del ADN (refirindose a composicin como la secuencia particular de bases), puede desnaturalizarse o romperse los puentes de hidrgenos entre bases pasando a ADN de cadena simple o ADNsc abreviadamente.

Excepcionalmente, el ADN de algunos virus es monocatenario, es decir, est formado por un solo polinucletido, sin cadena complementaria.

A.- ESTRUCTURA.

Est formado por la unin de muchos desoxirribonucletidos. La mayora de las molculas de ADN poseen dos cadenas antiparalelas (una 5-3 y la otra 3-5) unidas entre s mediante las bases nitrogenadas, por medio de puentes de hidrgeno.

La adenina enlaza con la timina, mediante dos puentes de hidrgeno, mientras que la citosina enlaza con la guanina, mediante tres puentes de hidrgeno.

El ADN es el portador de la informacin gentica, se puede decir por tanto, que los genes estn compuestos por ADN.

ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ADN

Se trata de la secuencia de desoxirribonucletidos de una de las cadenas. La informacin gentica est contenida en el orden exacto de los nucletidos.

ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ADN


27

Es una estructura en doble hlice. Permite explicar el almacenamiento de la informacin gentica y el mecanismo de duplicacin del ADN. Fue postulada por Watson y Crick, basndose en:

- La difraccin de rayos X que haban realizado Franklin y Wilkins

- La equivalencia de bases de Chargaff, que dice que la suma de adeninas ms guaninas es igual a la suma de timinas ms citosinas.

Es una cadena doble, dextrgira o levgira, segn el tipo de ADN. Ambas cadenas son complementarias, pues la adenina de una se une a la timina de la otra, y la guanina de una a la citosina de la otra. Ambas cadenas son antiparalelas, pues el extremo 3 de una se enfrenta al extremo 5de la otra.

Existen tres modelos de ADN. El ADN de tipo B es el ms abundante y es el descubierto por Watson y Crick.

ESTRUCTURA TERCIARIA DEL ADN.

Se refiere a como se almacena el ADN en un volumen reducido. Vara segn se trate de organismos procariontes o eucariontes:

a) En procariontes se pliega como una super-hlice en forma, generalmente, circular y asociada a una pequea cantidad de protenas. Lo mismo ocurre en la mitocondrias y en los plastos.


28

b) En eucariontes el empaquetamiento ha de ser ms complejo y compacto y para esto necesita la presencia de protenas, como son las histonas y otras de naturaleza no histona (en los espermatozoides las protenas son las protaminas). A esta unin de ADN y protenas se conoce como cromatina, en la cual se distinguen diferentes niveles de organizacin:

- Nucleosoma

- Collar de perlas

- Fibra cromatnica

- Bucles radiales

- Cromosoma.

B.- DESNATURALIZACIN DEL ADN.

Cuando la temperatura alcanza el punto de fusin del ADN, la agitacin trmica es capaz de separar las dos hebras y producir una desnaturalizacin. Este es un proceso reversible, ya que al bajar la temperatura se puede producir una renaturalizacin. En este proceso se rompen los puentes de hidrgeno que unen las cadenas y se produce la separacin de las mismas, pero no se rompen los enlaces fosfodiester covalentes que forman la secuencia de la cadena.

La desnaturalizacin del ADN puede ocurrir, tambin, por variaciones en el pH.

Al enfriar lentamente puede renaturalizarse.


29

3. CIDO RIBONUCLEICO O RNA.

El ARN difiere del ADN en que la pentosa de los nucletidos constituyentes, es ribosa en lugar de desoxirribosa, y en que en lugar de las cuatro bases A, G, C, T aparece A, G, C, U (es decir, uracilo en lugar de timina). Las cadenas de ARN son ms cortas que las de ADN.

El ARN est constituido casi siempre por una nica cadena (es monocatenario), aunque en ciertas situaciones, como en los ARNt y ARNr puede formar estructuras plegadas complejas.

Mientras que el ADN contiene la informacin, el ARN expresa dicha informacin, pasando de una secuencia lineal de nucletidos, a una secuencia lineal de aminocidos en una protena

A.- ESTRUCTURA

Est formado por la unin de muchos ribonucletidos, los cuales se unen entre ellos mediante enlaces fosfodiester en sentido 5-3 (igual que en el ADN).

Estn formados por una sola cadena, a excepcin del ARN bicatenario de los reovirus.

ESTRUCTURA PRIMARIA DEL ARN

Al igual que el ADN, se refiere a la secuencia de las bases nitrogenadas que constituyen sus nucletidos.


30

ESTRUCTURA SECUNDARIA DEL ARN

Alguna vez, en una misma cadena, existen regiones con secuencias complementarias capaces de aparearse.

ESTRUCTURA TERCIARIA DE ARN

Es un plegamiento, complicado, sobre al estructura secundaria.

B.- CLASIFICACIN DE LOS ARN.


31

Para clasificarlos se adopta la masa molecular media de sus cadenas, cuyo valor se deduce de la velocidad de sedimentacin. La masa molecular y por tanto sus dimensiones se miden en svedberg (S). Segn esto tenemos:

ARN MENSAJERO (ARNm)

Sus caractersticas son la siguientes:

- Cadenas de largo tamao con estructura primaria.

- Se le llama mensajero porque transporta la informacin necesaria para la sntesis proteica.

- Cada ARNm tiene informacin para sintetizar una protena determinada.

- Su vida media es corta.

a) En procariontes el extremo 5 posee un grupo trifosfato

b) En eucariontes en el extremo 5 posee un grupo metil-guanosina unido al trifosfato, y el el extremo 3 posee una cola de poli-A

En los eucariontes se puede distinguir tambin:

- Exones, secuencias de bases que codifican protenas

- Intrones, secuencias sin informacin.


32

Un ARNm de este tipo ha de madurar (eliminacin de intrones) antes de hacerse funcional. Antes de madurar, el ARNm recibe el nombre de ARN heterogeneonuclear (ARNhn ).

ARN RIBOSMICO (ARNr)

Sus principales caractersticas son:

- Cada ARNr presenta cadena de diferente tamao, con estructura secundaria y terciaria.

- Forma parte de las subunidades ribosmicas cuando se une con muchas protenas.

- Estn vinculados con la sntesis de protenas.

ARN NUCLEOLAR (ARNn)

Sus caractersticas principales son:

- Se sintetiza en el nucleolo.

- Posee una masa molecular de 45 S, que acta como recursor de parte del ARNr, concretamente de los ARNr 28 S (de la subunidad mayor), los ARNr 5,8 S (de la subunidad mayor) y los ARNr 18 S (de la subunidad menor)

ARNu

Sus principales caractersticas son:

- Son molculas de pequeo tamao

- Se les denomina de esta manera por poseer mucho uracilo en su composicin

- Se asocia a protenas del ncleo y forma ribonucleoproteinas pequeo nucleares (RNPpn) que intervienen en:

a) Corte y empalme de ARN

b) Maduracin en los ARNm de los eucariontes

c) Obtencin de ARNr a partir de ARNn 45 S.

ARN TRANSFERENTE (ARNt

- Son molculas de pequeo tamao

)

Sus principales caractersticas son.


33

- Poseen en algunas zonas estructura secundaria, lo que va hacer que en las zonas donde no hay bases complementarias adquieran un aspecto de bucles, como una hoja de trbol.

- Los plegamientos se llegan a hacer tan complejos que adquieren una estructura terciaria

- Su misin es unir aminocidos y transportarlos hasta el ARNm para sintetizar protenas.

El lugar exacto para colocarse en el ARNm lo hace gracias a tres bases, a cuyo conjunto se llaman anticodn (las complementarias en el ARNm se llaman codn).

C.- SINTESIS Y LOCALIZACIN DE LOS ARN

En la clula eucarionte los ARN se sintetizan gracias a tres tipos de enzimas:

- ARN polimerasa I, localizada en el nucleolo y se encarga de la sintesis de los ARNr 18 S, 5,8 S y 28 S.

- ARN polimerasa II, localizada en el nucleoplasma y se encarga de la sntesis de los ARNhn, es decir de los precursores de los ARNm

- ARN polimerasa III, localizada en el nucleoplasma y se encarga de sintetizar los ARNr 5 S y los ARNm.


34

UFUNCIONES DEL AGUA:4T9.1.2. Propiedades de los Aminocidos.4TSegn su forma:4T4TSegn su composicin qumica4T

4T11.1. NULETIDOS.4TListado de Bases Nitrogenadas4T:

Componentes Quimicos de La Materia Viva

Documents

Transcript of Componentes Quimicos de La Materia Viva