Bioquimica alumado

BIOELEMENTOS

Unos 70. En la materia viva, porcentaje muy diferente al de la corteza terrestre.

Los cuatro elementos más abundantes en la corteza terrestre son oxígeno, silicio,

aluminio y hierro. En contraste, los cuatro elementos más abundantes en los

organismos son oxígeno, carbono, hidrógeno y nitrógeno.

- Bioelementos primarios o elementos esenciales:

Constituyen más del 96% en peso de la materia viva. Son 6: O 2, H2, (en el hombre,

juntos, el 88,5 %), C (9,5%), N2, P y S.

- Bioelementos secundarios:

indispensables en todos los seres vivos: Na, K, Ca, Mg, F ,Cl 2, I2, Fe, Si, Cu, Mn, B.

variables: V, Pb, Br, Zn, Co, Al...

- Oligoelementos:

Cuando un elemento se presenta en proporción < 0,1% pero resultan indispensables

por su función catalítica. Ej: Fe (0,01% en nuestra especie)

¿Por qué la Naturaleza los seleccionó?. Son abundantes en la Biosfera

. Fáciles de incorporar por los seres vivos

. Apropiados para construir moléculas por:

• Bajo Peso molecular y pueden compartir e - dando enlaces covalentes

• Suelen dar compuestos polares, solubles en agua

Funciones: muy variadas1.- Estructural: C, H, O, N, P, S.

2.- Específicas:

Na y K: transmisión nerviosa

Fe : hemoglobina

Ca : tejidos esqueléticos, paredes celulares, contracción muscular, mitosis,

coagulación sangre, transmisión nerviosa.

Mg : clorofila, respiración celular, duplicación del DNA, síntesis RNA y proteínas,

forma parte de los huesos y dientes, mejora resistencia al stress, al frío, etc.

Departamento de Ciencias Página 2

S : enzimas, vitaminas, cartílago, tendones, secreciones mucosas, tj. conjuntivo,

queratina,

P: ácidos nucleicos, ATP, mantenimiento pH.

BIOMOLÉCULAS o PRINCIPIOS INMEDIATOS

Las biomoléculas son inorgánicas cuando aparecen también fuera de la materia viva:

agua, sales minerales y gases (O2, N2, CO2)

♣ Biomoléculas simples: O2, N2...

♣ Biomoléculas compuestas:

inorgánicas: H2O, sales, CO2...

orgánicas:

Glúcidos: C, H, O

Lípidos: C, H, O

Proteínas: C, H, O, N

Ácidos nucleicos: C, H, O, N, P

COMPONENTES MOLECULARES DE LA CÉLULA

(En %, sobre masa total)

BIOMOLÉCULAS

PROCARIOTAS EUCARIOTAS

Glúcidos Lípidos Prótidos Ácidos Nucleicos ARN ADN Precursores Agua Sales minerales

32

15

621

701

34,518

1,250,25

2701

EL AGUA

IM P O R T A N C I A D E L A G U A E N L O S SE R E S VI V O S :

• Es el líquido más abundante en la corteza y uno de los pocos líquidos naturales.

• El componente más abundante en los seres vivos, aproximadamente de un 70 a

un 90% de un ser vivo es agua.

• Es un medio para transportar nutrientes en plantas y animales.


• Es el disolvente donde se dan los procesos químicos: los 2/3 intracelulares y 1/3

inter o extracelular.

• Es el hábitat, el medio vital, tanto de organismos unicelulares, pluricelulares y

acuáticos.

• Es imprescindible reaccionando en procesos como la fotosíntesis, la respiración

celular o la hidrólisis.

• Hizo posible el origen de los seres vivos hace más de 3600 millones de años.

ES T R U C T U R A Q U Í M I C A D E L A M O L É C U L A D E A G U A :

La molécula de agua es dipolar . Las moléculas de agua pueden agruparse entre si

gracias a unos enlaces de tipo electrostático llamados enlaces o puentes de

hidrógen o , cuya función determina las propiedades del agua. Los puentes de

hidrógeno, son la causa de las propiedades físicas exclusivas del agua y hacen que se

comporte como un líquido. Un puente de hidrógeno se establece entre el átomo de

hidrogeno de una molécula y el de oxigeno de otra que esté próxima.

La disposición de otras moléculas unidas por puentes de hidrógeno alrededor de cada

molécula, conduce a que en el seno del líquido, se forme una estructura ordenada de

tipo reticular, responsable en gran parte del comportamiento anómalo y de las

propiedades físicas y químicas del agua.

Los puentes de hidrógeno, son la causa de las propiedades

físicas exclusivas del agua y hacen que se comporte como

un líquido.

El agua liquida presenta muchos puentes de hidrógeno lo cual permite explicar que el

agua pura es un mal conductor de electricidad , rasgo que se puede relacionar con

la dificultad que impone el puente de hidrógeno para la transferencia de electrones de

una molécula a otra.


Por el contrario, por un mecanismo, aún desconocido, el puente de hidrógeno,

permite transferi r protones , así se explica la elevada velocidad a la que esas

partículas pueden moverse en el agua. El fenómeno, resulta cada vez más importante

en química y en biología molecular (ej.: en fotosíntesis, el transporte de protones

hasta el NADPH2).

S O L U B I LI D A D D E L A G U A :

El agua, tiene gran poder disolvente para los

compuestos iónicos . Esto se debe al tamaño

pequeño de la molécula y a su naturaleza polar, lo

cual hace del agua un buen solvente para sustancias

iónicas y para moléculas como azúcares y proteínas,

que contienen OH polares e iones -NH 2. Las moléculas

de agua pueden insertarse entre los iones orientando

hacia ellos la parte de carga eléctrica opuesta y facilitando su disolución.

Esta idea también explica el por qué algunas substancias no se disuelven en el agua.

El aceite, por ejemplo, es una molécula no-polar. Ya que no hay una carga eléctrica

neta a través del aceite, éste no atrae las moléculas de agua y no se disuelve en ella.

Por su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias, el agua es

el líquido que más sustancias disuelve (disolvente universa l ), es el mejor solvente

conocido e influye marcadamente sobre la estructura de proteínas, ácidos nucleicos y

otros constituyentes celulares.

En el agua ocurre la mayoría de reacciones bioquímicas celulares y la molécula

directamente participa en reacciones químicas esenciales como la de hidrólisis y

deshidratación. La corriente de agua absorbida por las raíces, también es un medio

principal para conducir sales minerales disueltas en el suelo hacia la superficie de la

raíz donde son absorbidas.

La estructura y la polaridad de la molécula de agua hacen que esta sea un disolvente

capaz de reducir las fuerzas de atracción que existen entre partículas de cargas

opuestas (o de reducir la repulsión entre partículas de cargas iguales). La constante

dieléctrica no tiene unidades, pero es una medida de esa reducción. En el agua, la

constante dieléctrica es 78.5, una de las más elevad a s de todas las sustancias

puras. Esa capacidad del agua pura para reducir las fuerzas entre partículas cargadas,

es un factor primordial como disolvente de muchos compuestos iónicos.


La capacidad disolvente del agua permite dos funciones importantes para los seres

vivos:

• Es el medio en que transcurre la mayoría de reacciones del metabolismo.

• El aporte de nutrientes y la eliminación de desechos se realizan a través de

sistemas de transporte acuosos.

P R O P I E D A D E S TÉ R M I C A S D E L A G U A

Comparada con otros líquidos y sólidos no metálicos, el agua es buen conductor

de calor .

Una sustancia con el peso molecular del agua (18) debería existir en forma gaseosa a

temperatura ambiente, y tener un punto de fusión de -100 ºC. Sin embargo es líquida

a temperatura ambiente y funde a 0 ºC. La existencia de puentes de hidrógeno entre

moléculas de agua, explica propiedades termales poco comunes como alto calor

específico y alto calor de vaporización.

Calor específico, es la energía (calor) necesaria para elevar la temperatura de una

sustancia en una cantidad específica. La unidad para medir el calor es la caloría. Una

caloría es la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de

agua en 1 ºC.

El agua absorbe y libera grandes cantidades de calor que utiliza en romper los

puentes de hidrógeno. Su temperatura varía más lentamente que la de otros líquidos.

Esta propiedad permite al citoplasma protegerse en los cambios bruscos de

temperatura.

El agua tiene el calor específico más alto de todas las sustancias excepto el

amoniaco líquido. Cuando se eleva la temperatura del agua, las moléculas deben

vibrar más rápido, así, para romper los puentes de hidrógeno entre las moléculas de

agua debe suministrase gran cantidad de energía al sistema. Comparada con otros

líquidos, el agua necesita que entre una cantidad de energía relativamente grande

para elevar la temperatura. Esa gran necesidad de energía es importante por ejemplo

para las plantas, porque ayuda a suavizar las fluctuaciones de temperatura

potencialmente dañinas.

Otra propiedad que concuerda con la abundancia de enlaces de hidrógeno, es la gran

energía de vaporización del agua; se debe a que para transformar agua en vapor hay

que romper enlaces de hidrógeno: cuanto más numerosos son estos últimos, mayor

es la energía necesaria. El calor de vaporización del agua es el más alto que se


conoce. Debido al alto calor de vaporización, la evaporación que ocurre durante la

transpiración, tiene un notable efecto enfriador y la condensación tiene efecto de

calentamiento. Esta propiedad, capacita a las plantas para auto enfriarse por

evaporación de agua desde la superficie foliar, que es propensa a calentarse debido a

la entrada de energía del sol. La transpiración es un componente importante de la

regulación térmica en muchas plantas.

La evaporación del agua disipa el calor que entra de la luz solar. El calor se disipa

porque las moléculas de agua que escapan a la atmósfera, tienen mayor energía, que

les permite romper los enlaces que las sostienen en el líquido. Cuando las moléculas

escapan, atrás dejan una masa de moléculas con energía promedio menor y así un

cuerpo de agua más fría.

Las plantas continuamente absorben y pierden agua. En días secos y soleados una

hoja puede cambiar todo su contenido de agua, en una hora. Durante el ciclo de vida

de la planta, una masa de agua equivalente a 100 veces su masa fresca puede

perderse por transpiración a través de la superficie de las hojas. Este es un

mecanismo importante para disipar el calor. Para una hoja típica casi la mitad del

calor neto que entra con la luz solar se disipa por transpiración.

El proceso de fundirse un sólido y pasar a líquido, se conoce como fusión. El calor de

fusión del hielo es inusual m e nt e alto.

En un cristal de hielo cada átomo de oxígeno (representado

más oscuro), está situado en el centro de un tetraedro donde

forma cuatro enlaces dirigidos hacia los vértices. Dos de los

enlaces con dos átomos de hidrógeno son covalentes, los dos

restantes son puentes de hidrógeno, en los que el oxígeno

actúa como aceptor. El hielo por consiguiente es una red rígida

de moléculas de agua.

P R O P I E D A D E S C O H E S I V A S Y A D H E S I V A S D E L A G U A

Dentro de un líquido, alrededor de una molécula actúan atracciones simétricas, pero

en la superficie, una molécula se encuentra sólo parcialmente rodeada por moléculas

y en consecuencia es atraída hacia adentro del líquido por las moléculas que la


Estructura cristalina del hielo

rodean. Esta fuerza de atracción tiende a arrastrar a las moléculas de la superficie

hacia el interior del líquido.

Las moléculas en la interfase aire- agua son atraídas más

fuertemente hacia las moléculas de agua vecinas que hacia la

fase gaseosa en el otro lado de la superficie; como consecuencia

de esta atracción desigual, la interfase aire- agua tiende a

minimizar su área superficial.

Esta fuerza en la interfase aire- agua, además de influir en la forma de la superficie

también crea una presión en el resto del

líquido. Esta propiedad se llama tensión

superficial. La tensión superficial del

agua es muy elevad a y se origina en la

naturaleza polar de la molécula.

La tensión superficial es la tendencia de un líquido a disminuir su superficie y actúa

como una fuerza que se opone al aumento de área del líquido,. Como la esfera es la

figura que tiene un área mínima para un volumen dado, entonces la tendencia del

agua lleva a formar una esfera o a que se produzca una superficie curva o menisco

cuando un líquido está en contacto con un recipiente. Es responsable de la resistencia

que un líquido presenta a la penetración de su superficie, de la tendencia a la forma

esférica de las gotas, del ascenso de los líquidos en los tubos capilares y de la

flotación de objetos u organismos en su superficie. Es la causa que algunos cuerpos

puedan flotar sobre la superficie del agua a pesar de ser mas densos que ella, de la


LíquidoTensión superficial (A 20ºC, en dinas. cm -

1)

Mercurio 465.0

Acetona 23.7

Benceno 28.85

Alcohol etílico 22.75

Tetracloruro de carbono

26 .95

Acetato de etilo 23.90

Éter etílico 17.01

n-Hexano 18.43

Metanol 22.61

Agua 72.75

formación de gotitas de agua sobre superficies enceradas, o del menisco que se forma

en los recipientes cilíndricos.

Las fuerzas intermoleculares que enlazan moléculas similares entre sí, tal como los

puentes de hidrógeno son llamadas fuerzas cohesivas y las fuerzas intermoleculares

que enlazan una sustancia a una superficie se llaman fuerzas adhesivas.

El agua colocada en un capilar se adhiere a este, debido a que las fuerzas adhesivas

entre el agua y las paredes del capilar son más grandes que las fuerzas cohesivas

entre las moléculas de agua. La capilaridad, es el fenómeno al cual se debe,

parcialmente, el ascenso de la savia desde las raíces hasta las hojas. La cohesión, la

adhesión y la tensión superficial causan la capilaridad (movimiento de agua hacia

arriba de un capilar).

T R A N S P A R E N C I A D E L A G U A

El agua es transpa re nt e a la radiación visible . La luz solar penetra en los

cuerpos de agua y hace posible los procesos de fotosíntesis y crecimiento en las algas

a considerable profundidad. Pero, el agua es casi opaca a longitude s de onda

más largas en el rango infrarrojo (IR), por tanto el agua tienen buena capacidad

para absorber calor.

D E N S I D A D D E L A G U A

Una curiosa propiedad del agua es que el hielo flota en agua fría. La densidad del

agua aumenta con la temperatura entre 0 ºC y 4 ºC y empieza a decrecer a más altas

temperaturas. Esta notable propiedad del agua se puede comprender fácilmente en

términos de enlaces de hidrógeno; se sabe que la red tetraédrica del hielo formada

por los enlaces de hidrógeno no corresponde al apilamiento más compacto posible de

las moléculas. Cuando el hielo se funde, parte de los enlaces de hidrógeno se rompen,

lo cual permite que las moléculas de agua se acerquen un poco más que cuando

todos los enlaces están presentes. De ahí que aumente la densidad.

La densidad del agua es muy alta. Su valor máximo se logra a 4 ºC y no en el

punto de congelación. Es notable la expansión del agua por congelamiento, por tanto

el volumen del hielo es 9% mayor que el agua líquida que lo conforma. Esta propiedad

explica la causa de la flotación del hielo y la ruptura de contenedores y células cuando

se congela por ejemplo por efecto de la helada.


En una masa de hielo, sus moléculas forman una inmensa red tridimensional

altamente ordenada que evita que las moléculas se acerquen mucho entre sí. El

puente de hidrógeno que se establece, hace que las moléculas de agua adopten una

estructura que deja huecos hexagonales que forman una especie de canales a través

de la red tridimensional.

I O N I Z A C I Ó N D E L A G U A

El agua está muy levemente ionizada, a temperatura ambiente, solo una molécula en

5.5 x 10 8 está disociada.

2 H2O --> H3O+ + OH-

Como la disociación del agua pura es muy débil, la expresión de equilibrio para la

ionización del agua o producto iónico del agua a 25 ºC se puede escribir:

KW = [H3O+] [OH-] = 1.0 x 10-14

Esto explica que la concentración de iones hidronio (H 3O+ ) e hidroxilo (OH -) sea muy

baja; debido a esto, la adición de una base o un ácido en pequeña cantidad causan

una brusca variación en los niveles de H3O+ y de OH-.

Se dice que una solución en que [H 3O+ ] = [OH -] es neutra. A medida que la

concentración de uno de esos iones aumenta, la concentración del otro debe disminuir

para que el producto se mantenga constante. En las soluciones ácidas la [H 3O+ ]

excede la [OH -] y en las soluciones básicas sucede lo contrario.


Las concentraciones de [H 3O+ ] se expresan en términos de pH, el cual se define como

el logaritmo negativo en base 10 de [H 3O+ ].

El pH de una solución neutra es 7.0, en una solución ácida, el pH < 7 y en una básica

el pH > 7.

En general la vida se desarrolla a valores de pH próximos a la neutralidad. Los

organismos vivos no soportan variaciones del pH, aunque tan solo se trate de unas

décimas de unidad, por eso a lo largo de su historia evolutiva han desarrollado

mecanismos homeostáticos (sistemas tampón o buffer) que mantienen el pH

constante.

Las variaciones de pH, afectan a la estabilidad de las proteínas y la actividad catalítica

de los enzimas, que en función del pH, pueden modificar su actividad biológica.


GLÚCIDOS, HIDRATOS DE CARBONO, CARBOHIDRATOS: AZÚCARES

Compuestos orgánicos de C, H, O, en general de fórmula CnH 2n O n.

Los más sencillos son polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas. Todos los Carbonos

con OH salvo el grupo carbonilo.

Ejercicio: Completa la tabla:

ALIMENTO % AZÚCARES

ALIMENTO % AZÚCARES

Pan blanco Patata (pelada)

Alubia seca Lechuga

Azúcar Huevo fresco

Arenque Carne magra vacuno

Leche entera de vaca

Aceite puro de oliva

PROPIEDADES Y ESTRUCTURA DE LOS MONOSACÁRIDOS

. Generalmente sólidos, blancos, solubles en agua, sabor dulce, cristalizan.

. Polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas


. Según el número de Carbonos: triosas, tetrosas, pentosas, hexosas y heptosas.

GLUCOSA C6 H 12 O 6 FRUCTOSAAldohexosa Cetohexosa

H C = O ALDEHIDO

H-C- OH

OH-C-H

H-C- OH

H-C-OH

H2COH

CH2 OH

CETONA C = O

OH -C-H

H-C-OH

H-C-OH

H2COH

Se comprobó que las cadenas son cíclicas, y normalmente se representan en forma de ciclos

DISACÁRIDOS: Unión de dos monosacáridos

• Sacarosa : azúcar que consumimos. Glucosa + Fructosa (isómero de la

glucosa). De la caña de azúcar y remolacha azucarera.

• Maltosa : glucosa + glucosa

• Lactosa : glucosa + galactosa (isómero de la glucosa).

POLISACÁRIDOS: Estructurales y de reserva

Desde + 10 monosacáridos a varios miles. Alto peso molecular, no solubles en agua,

ni sabor dulce, ni cristalizan.

HOMOPOLISACÁRIDOS:

• Almidón : Principal elemento de reserva en plantas y fuente de azúcares en

animales.

• Glucógen o : Hasta 30.000 glucosas. Reserva en animales. Hígado y tejido

muscular.

• Celulosa : formada por la unión de 300 a 15.000 glucosas, en cadenas de

microfibrillas , que forman fibrillas que dan fibras de celulosa. Componente

principal de las paredes celulares. Es el 50% en peso de la madera de los

bosques y de la materia orgánica de la biosfera.

• Otros como quitina :exoesqueleto de artrópodos


HETEROPOLISACÁRIDOS: unión de 2 o más tipos de monosacáridos diferentes.

• Mucopolisacáridos. De alta viscosidad, labor lubricante. Líquido sinovial ,

humor vítreo.

• Condroitina : cartílagos, córnea, tejido conjuntivo.

• Heparina : anticoagulante.

FUNCIONES

• Material energético de uso inmedia t o para los seres vivos. La glucosa es el azúcar

más utilizado como fuente de energía de las células. Su oxidación libera la energía

que utilizan los seres vivos en su funcionamiento.

• Al ser los primeros productos obtenidos en la Fotosíntesis son una fuente de

Carbono para los demás compuestos.

• Material de reserva, almacenado como almidón, glucógeno...

• Estructural, en las membranas biológicas, celulosa, pectina y hemicelulosa en

vegetales, caparazones de quitina del exoesqueleto de artrópodos, etc.

LÍPIDOSCompuestos orgánicos formados por C, H, O y otros, fundamentalmente N, P, S.

Gran variedad de sustancias, pero todas ellas:

Poco solubles en agua

Solubles en disolventes orgánicos : cloroformo, éter, alcohol, etc..

FUNCIONES

A pesar de sus diferencias, algunas funciones son las mismas que las de los Glúcidos:

Energética y de reserva. Son para los seres vivos, mucho más eficaces como

material de reserva (más del doble), pero no tan inmediatos. Pueden

acumularse en cantidades prácticamente ilimitadas. Al oxidarse desprenden 9,4

kcal/g. Si se ingiere más alimentos de los necesarios, el exceso se acumula en

las células adiposas, en forma de grasas, que pueden ser reutilizadas.

Estructurales. Forman parte de la estructura de las membranas celulares de

animales y vegetales.


Son elementos protectores y de revestimiento. Algunos lípidos actúan como

aislantes térmicos o como amortiguadores de las vísceras.

Transporte: Algunos lípidos transportan otros que son poco solubles. Los ácidos

biliares transportan grasas y facilitan su degradación y posterior absorción.

Reguladoras. Derivados del colesterol son hormonas y vitaminas. Y pigmentos

como los carotenos y xantofilas dan lugar a vitaminas como la A y K.

(antihemorrágica).

Ejercicio: Completa la tabla :

ALIMENTO % LÍPIDOS ALIMENTO % LÍPIDOS


Alubia seca Lechuga





CLASIFICACIÓN

Se pueden clasificar según distintos criterios, dada su diversidad. Resaltando su

importancia biológica:

• ÁCIDOS GRASOS. Son los lípidos más sencillos. Fuente de energía y participan

en la síntesis de otros lípidos.

• ACILGLICÉRIDOS. Derivados de la glicerina. Reserva energética. Se acumulan

en las células adiposas de animales y tejidos vegetales específicos.

• CERAS. Elementos de protección, impermeabilizando las superficies que

recubren.

• LÍPIDOS DE MEMBRANA. En bacterias y células eucariotas.

• ESTEROIDES. Lípidos complejos, con diversidad de funciones: hormonas,

vitaminas...

• ISOPRENOIDES. Derivados del Isopreno, característicos por su color intenso y

aroma.


ÁCIDOS GRASOS. ESTRUCTURA Y CARACTERÍSTICAS

• Son largas cadenas alifáticas (abiertas) hidrocarbonatadas con un grupo carboxilo en uno de los extremos.

• Suelen tener número par de Carbonos -entre 14 y 22- los más abundantes 16 o 18.

• Muy raro encontrarlos libres. Suelen ser producto de la hidrólisis de otros lípidos más complejos.

• Son de naturaleza aceitosa.

• La cadena alifática puede ser saturada (todo enlaces simples) o insaturada (dobles, triples enlaces)

Su estructura y propiedades dependen del tipo y posición de los enlaces que poseen.

Presentan clara bipolaridad: el grupo carbonilo es hidrófilo y tiende a enlazar con

otros similares. La cadena es hidrófoba y también tiende a enlazar con otras

cadenas semejantes..

Debido a estas características:

hidrófilo

hidrófobo

En medio acuoso forma películas superficiales, bicapas y micelas:

En la dieta humana es esencial la presencia de tres ácidos grasos poliinsaturados que

el organismo no es capaz de sintetizar:

Ácido linoleico: 18 C, dos dobles enlaces. En aceites vegetales.

Ácido linolénico: 18 C, tres dobles enlaces. En aceites vegetales y algunas algas.

Ácido araquidónico: 20 C, cuatro dobles enlaces. En grasas animales.

ACILGLICÉRIDOS

La glicerina es un alcohol -propanotriol- .


Son ésteres de ácidos grasos con Glicerina, en la que uno, dos o los tres grupos

alcohol (triglicéridos) has sido sustituidos por ácidos grasos.

Son los lípidos más abundantes de la naturaleza y constituyen elementos de reserva y

de protección en animales y vegetales.

Los TRIGLICÉRIDOS, se llaman también GRASAS NEUTRAS, por no poseer carga

eléctrica.

H2 C - OH + OH - C - R ÁCIDO GRASO H2 C - O- C - R

H -C - OH + OH - C - R´ ÁCIDO GRASO H -C - O- C - R

H2 C - OH + OH - C - R´´ ÁCIDO GRASO H2 C - O- C - R

Glicerina + Ácidos grasos ESTERIFICACIÓN TRIGLICÉRIDO + 3 H2O

Son los componentes fundamentales de las células adiposas de los vertebrados.

El que los animales los utilicemos como elementos de reserva se debe a que

proporcionan más del doble de energía, que la misma cantidad de azúcares o

proteínas (9,4 kcal/g ) frente a 4,1 ).

Si utilizáramos azucares como elemento de reserva, nuestro peso aumentaría

considerablemente, lo que dificultaría la movilidad. Los vegetales, que no tienen ese

problema, almacenan la energía, en mayor medida en forma de azúcares.

Cuando los ácidos grasos son insaturados, los triglicéridos que forman son líquidos a

Tª ambiente y reciben el nombre de aceites. Si son saturados, los correspondientes

triglicéridos son sólidos, de aspecto céreo blanquecino, a los que se denomina sebos.

CERAS

Son también ésteres de ácidos grasos de larga cadena, pero el alcohol de cadena

larga, solo lleva un hidroxilo.

R - C - O H OH - C H2 - R´

Así, los dos extremos de la molécula, son hidrófobos.


En general son insolubles en agua, lo que explica sus funciones protectoras y de

revestimiento. Se localizan en la piel, el pelo, las plumas, la epidermis de las hojas,

frutos, exoesqueletos de muchos insectos, panales de las colmenas, etc.

LÍPIDOS DE MEMBRANA

Se caracterizan por formar parte de las membranas celulares, destacando entre ellos:

♣ Lípidos polares, de dos tipos :

∗ Fosfolípidos, que son los más importantes de las membranas biológicas en general.

∗ Glicolípidos, en las membranas de las neuronas.

♣ Lípidos neutros.

ESTEROIDES

Son lípidos complejos, derivados del ciclopenta no p e r h i drofen a nt re n o .

Cabe destacar el Colesterol, fundamental para las membranas celulares y esencial

para el crecimiento de las células de los organismos superiores. De él se derivan gran

número de moléculas entre las que destacan:

♠ Hormonas, entre ellas las sexuales, como la TESTOSTERONA, que se forma en

los testículos y es responsable de la aparición de los caracteres sexuales

secundarios masculinos y los ESTRÓGENOS, que se forman en los ovarios,

participan en el ciclo ovárico y son necesarias para el desarrollo de los

caracteres sexuales femeninos.

♠ Ácidos biliares, principales componentes de la bilis producida por el hígado y

segregada en el duodeno de vertebrados, donde facilita la digestión y absorción

de las grasas, convirtiéndolas en gotitas.

♠ Vitamina D que regula el metabolismo del P y Ca. Provitamina D (sol). Su

ausencia provoca el raquitismo -deformidad ósea- al impedir la correcta

mineralización de los huesos.

ISOPRENOIDES o TERPENOS

Derivados del 2-metil- 1,3-butadieno o ISOPRENO.


Se encuentran en los vegetales, como pigmentos responsables del color de diversos

órganos o como elementos aromáticos. Son los precursores de la Vitamina A y del

colesterol.

• Destacar aceites esenciales aromáticos como el mentol, alcanfor, geraniol.

• Xantofilas y carotenos responsables del color de vegetales como la zanahoria o

la naranja. Y el caucho.


PROTEÍNASSon las macromoléculas que mayor número de funciones realizan entre las moléculas

que forman parte de los seres vivos..

Están constituidas por C, H, O y N. y menores cantidades de S y P. También

intervienen a veces I, Ca, Fe, Mg...

Constituyen alrededor del 50% del peso seco de un ser humano.

Ejercicio: Completa la tabla:

ALIMENTO % PROTEÍNAS

ALIMENTO % PROTEÍNAS


Alubia seca Lechuga





Naranja Almendra

• Las proteínas son polímeros lineales de αaminoácidos.

• La unión entre aminoácidos es mediante un enlace peptídico, liberando una

molécula de agua. Así se forma un péptido.

• Se distingue entre oligopéptidos (menos de 12 aminoácidos), polipéptidos (entre

12 y 60) y proteínas en las que el número de aminoácidos es superior a 60.

Las proteínas de la mayoría de los seres vivos están formadas por 20 aminoácidos

distintos y se diferencian por su número y disposición. La complejidad y especificidad

de estas moléculas se entiende si consideramos que pueden formarse 20 2 = 400

dipéptidos distintos. Una pequeña proteína, de 100 aminoácidos, por ejemplo, puede

estar formada por 20 100 secuencias distintas.(teóricamente).

Sin embargo, tan sólo una pequeña cantidad del total de posibles proteínas existen en

realidad. La existencia de un número excesivo de proteínas sería incompatible con el

orden necesario para la vida de las células. Debido a ello, la mayor parte de ellas han

sido eliminadas por mecanismos de selección natural en el transcurso de la evolución.


Una prueba de esta selección la podemos encontrar analizando proteínas que tienen

funciones similares, en diferentes especies: Presentan pequeñas variaciones

estructurales.

El peso molecular de las proteínas oscila entre 10.000 y más de un millón.

Su gran tamaño permite una gran variedad de proteínas, con funciones muy

especializadas. Cada ser vivo posee varios miles de proteínas que le son específicas. A

veces, el cambio de un único aminoácido puede alterar su función.

(La glucosa se incluye con fines comparativos)

1 Å = diezmillonésima de mm.

A MI N O Á C I D O S : LA D R I L L O S D E U N A A R Q U I T E C T U R A

F A S C I N A N T E

ES T R U C T U R A

Los aminoácidos son las unidades básicas de las cadenas polipeptídicas. Se

caracterizan por poseer un grupo carboxilo -ácido- ( -COOH ) y un grupo amino (

-NH2 ) unido al carbono que ocupa la posición α, es decir, contiguo al grupo carboxilo.

Unidos a ese Cα, completando sus valencias, hay un H y una cadena más o menos

larga y compleja que es la que distingue unos aminoácidos de otros.


FIBRINÓGENOPm 400.000

HEMOGLOBINAPm 68.000

GLUCOSAPm 180 ALBÚMINA

Pm 68.550β

1-LIPOPROTEÍNAPm 1

1300.000

Escala 100 A

Existen 20 aminoácidos distintos, que forman las proteínas Se

conocen alrededor de 200 aminoácidos más, que se encuentran

en diferentes tejidos o células, pero que no forman parte de

ninguna proteína.

Nuestro cuerpo fabrica sus propias proteínas a partir de aminoácidos libres, por lo que

no existe ninguna proteína que sea imprescindible en la dieta. En cambio, existen

algunos aminoácidos que el cuerpo no es capaz de sintetizar y que han de ser

incluidos en la alimentación, por lo que se denominan aminoácidos esenciales:

valina leucina isoleucina metionina

fenilalanina treonina triptófano lisina

Además, la arginina e histidina son esenciales para los lactantes y niños pequeños.

EL E NL A C E PE P TÍ D I C O

Se establece entre el carboxilo de un aminoácido y el amino de otro, liberándose una

molécula de agua y formándose un dipéptido. Tres aminoácidos pueden unirse

mediante dos enlaces peptídicos y forman un tripéptido. Muchos aminoácidos pueden

unirse de igual forma, dando polipéptidos y proteínas.

H H O H H O

N- Cα - C + N- Cα - C

H R OH H R OH

LOS 20 AMINOÁCIDOS PROTÉICOS:


H

NH2- Cα - COOH

R

H H O HO

N- Cα - C - N- Cα - C

H R H R OH

Enlac e Pept ídic o

ES T R U C T U R A D E L A S P R O T E Í N A S


• La secuencia de los aminoácidos, constituye la estructura primaria de las

proteínas : Glutamina- Alanina- Valina- Serina- Asparagina- Glicocola- Prolina- ...

• Los acodamientos o plegamientos, la estructura secundaria.

• La forma tridimensional de la proteína es la estructura terciaria.

• La estructura cuaternaria, se refiere a la asociación de varias cadenas

polipeptídicas.

Algunas proteínas solo alcanzan el primer nivel de plegamiento, otras el segundo, etc.

A L G U N A S P R O P I E D A D E S D E L A S P R O T E Í N A S

Las propiedades de las proteínas dependen principalmente de las características de

las cadenas de aminoácidos que las componen. Las funciones biológicas, a su vez,

dependen de estas propiedades.

• Especificidad . Las proteínas que existen en los seres vivos son, en muchos

casos, exclusivas de cada especie. Aquellas proteínas que desempeñan las

mismas funciones en especies distintas suelen presentar una conformación muy

similar, variando tan sólo en algunos aminoácidos que ocupan lugares

específicos. El reconocimiento de los propios compuestos orgánicos y de las

sustancias que le son extrañas, constituye la base en que se asienta la defensa

del organismo y es lo que explica la existencia de rechazos.

• Desnatura l iz ación . La mayor parte de las proteínas se pliegan

espontáneamente, adquiriendo la conformación más estable, aunque esta

conformación puede alterarse. La desnaturalización implica la desaparición de

las estructuras secundaria y terciaria originales, debido a la rotura de las

interacciones débiles que las mantienen, permaneciendo intacta la estructura

primaria. La desnaturalización puede producirse por radiación ultravioleta,

calor, acción de disolventes o variaciones del pH. Un aumento del pH por

encima de 8,0 supone la rotura de la mayoría de los enlaces por puentes de

hidrógeno. Si la Tª es superior a 60º, se destruye por completo la estructura


helicoidal; esto es lo que ocurre cuando se coagula la albúmina de la clara de

huevo al freír éste.

F U N C I O N E S D E L A S P R O T E Í N A S

♣ Catalí ticas . La práctica totalidad de las reacciones biológicas están catalizadas

por enzimas específicas, de las que existen unas dos mil distintas en cada célula.

Todas ellas son proteínas.

♣ Reg ula d o ra s . Hormonas peptídicas como la insulina, la hormona del crecimiento

o la hormona paratiroidea (que regula el metabolismo del Ca y P).

♣ Est ru c t u r a l e s y de soporte mecánico. Forman parte de las membranas celulares,

los microtúbulos, cilios, etc. Son parte importante de los tendones, cartílago, piel,

uñas, plumas y secreciones mucosas.

♣ Transp o r t e . Ejemplos son la hemoglobina que transporta el oxígeno en la sangre,

la mioglobina que lo transporta en los músculos y la hemocianina que hace el

papel de la hemoglobina en algunos invertebrados.

♣ Acum ulació n de sustancias. La ferrit ina acumula el Fe en el hígado; la

ovoalbúmina de la clara de huevo y la caseína de la leche como proteínas de

reserva.

♣ Movi mi e n t o . La contracción muscular se debe a la interacción de filamentos

protéicos.

♣ Defe n s a inmuni ta r ia . Muchas células pueden reconocer si células próximas a

ellas pertenecen al mismo tejido. Esta propiedad constituye la base de los

fenómenos de rechazo de los tejidos. Las inmunoglobulinas dan lugar a los

anticuerpos, que se forman como respuesta a la presencia de sustancias extrañas

o antígenos, a los que aglutinan o precipitan.

ÁCIDOS NUCLÉICOSSon las moléculas responsables de la herencia. Los ácidos nucleicos almacenan y

transmiten la información genética.

Los ácidos nucleicos son polímeros formados por la unión de unidades básicas,

denominadas nucle ó t id o s .


Al hidrolizar por completo los ácidos nucleicos obtenemos bases nitrogenadas,

pentosas y ácido fosfórico. La hidrólisis parcial produce nucleósidos, formados por la

unión de una base y una pentosa y nucleótidos formados por la unión de un

nucleósido y una molécula de ácido fosfórico.

BASES NITROGENADAS

Se llaman así por ser capaces de captar protones, lo que les confiere carácter básico.

Son de dos tipos:

Bases pirimidínicas : son tres: citosina, timina y uracilo .

Bases púricas : las más importantes son adenina y guanina.

PENTOSAS

Son aldopentosas cíclicas, y hay dos: Ribosa y Desoxiribosa

ÁCIDO FOSFÓRICO

Es el ortofosfórico OH

O = P - OH

OH

LOS NUCLEÓSIDOS

Formados por la unión de una pentosa y una base nitrogenada.

O

LOS NUCLEÓTIDOS

O


O

Base Si la pentosa es la ribosa, se llaman

ribonucleósidos, y si es la desoxirribosa,

desoxirribonucleósidos

Base

Ácido fosfóric

o

Son el resultado de la esterificación de la

pentosa de un nucleósido, con ácido

fosfórico.

Los ÁCIDOS NUCLEICOS son polímeros de nucleótidos unidos a través del radical

fosfato.

Los polímeros forman largas cadenas con un sector idéntico en todas ellas (fosfato-

pentosa- fosfato- pentosa) y otro variable, las bases.

Se clasifican según la pentosa que poseen. Si es la desoxirribosa, tenemos el ADN y si

es la ribosa, tenemos el ARN.


Bioquimica alumado

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