Bioquímica III:

Proteínas y Ácidos nucleicos.

Vitaminas Profesor: N. Tomás Atauje Calderón

Repaso de Biología

Quinto Año 2015

Proteínas

• Son biomoléculas formadas por C, H, O y N; pero también pueden presentar en su estructura Fe, Cu, Mg y I.

• Se encuentran formadas por una secuencia de aminoácidos; por eso también se les puede llamar polipéptidos.

*Los polipéptidos se forman por la unión de varios péptidos, los cuales

están formados por la unión de dos o más aminoácidos.

Funciones de las proteínas

• Estructural: Forma parte de estructuras celulares (membranas, cilios, flagelos); está presente en el tejido epitelial formando pelos, uñas, picos, plumas, caparazones, etc.

• Transporte: Transportan sustancias a través de las

membranas celulares y también a diversas partes del cuerpo.

• Hormonal: Permiten regular las actividades

celulares.

Funciones de las proteínas

• Defensiva: Contribuyen a la defensa del organismo (forman parte del sistema inmune).

• Contráctil: Abundan a nivel muscular permitiendo

la locomoción y en las células se presentan en cilios y flagelos.

• Catalítica: Permiten que las reacciones

bioquímicas se realicen en fracciones de segundo. • Reserva: Pueden almacenar sustancias.

Aminoácidos

• Son moléculas orgánicas que presentan un grupo amino y un grupo carboxilo unidos a un mismo átomo de carbono. A este carbono también se le une un grupo radical (R) variable pudiendo determinar 170 aminoácidos distintos, de los cuales solo 20 forman parte de las proteínas (esenciales).

• Cuando se encuentran disueltos van a formar iones

(Zwitteriones) debido a sus grupos ácido y base. Según el pH de la solución pueden comportarse como ácido o como base, por eso se consideran sustancias anfóteras.

Clasificación de los aminoácidos

• Los aminoácidos se van a clasificar según la polaridad de su grupo R; perteneciendo a 4 grupos distintos: ▫ Grupo R no polar o hidrófobo: Alanina, Valina,

Leucina, Isoleucina, Prolina, Fenilalanina, Triptófano y Metionina.

▫ Grupo R polar sin carga: Glicina, Serina, Treonina, Cisteína, Tirosina, Asparagina y Glutamina.

▫ Grupo R con carga positiva: Lisina, Arginina e Histidina.

▫ Grupo R con carga negativa: Ácido aspártico y Ácido glutámico.

Aminoácidos esenciales

Péptidos

• Son moléculas formadas por la asociación de dos o más aminoácidos que se unen mediante enlace peptídico.

• El enlace peptídico se forma por la reacción entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino de otro. Con esta reacción también se libera una molécula de agua.

• Según el número de aminoácidos podremos encontrar dipéptidos (2), oligopéptidos (3 a 10) o polipétidos (10 a más).

• Las proteínas suelen estar formadas por más de 50 aminoácidos.

Niveles de organización

• Estructura primaria: Aminoácidos unidos por enlace peptídico.

• Estructura secundaria: Determinada por puentes de

hidrógeno a distancias regulares, determinando formas espiraladas, de hojas plegadas o de disposición aleatoria.

• Estructura terciaria: Determinada por enlaces

disulfuro, por lo cual son más estables. • Estructura cuaternaria: No lo presentan todas las

proteínas. Sucede cuando una proteína está formada por más de una cadena.

Niveles de organización

Clasificación de las proteínas Según su composición: • Simples o sencillas: También llamadas holoproteínas.

Solo están formadas por aminoácidos. • Conjugadas: También llamadas heteroproteínas.

Presentan aminoácidos y otros compuestos que se denominan grupos prostéticos.

Según su configuración estructural: • Fibrosas: Tienen forma alargada, son insolubles en agua

y cumplen un papel estructural. • Globulares: Tienen forma esferoidal, son solubles en

agua y cumplen diversos papeles.

Enzimas

• Son proteínas con actividad biocatalítica. La acción de las enzimas consta de los siguientes pasos: ▫ Reconocimiento de la molécula que debe

transformarse (sustrato), mostrando especificidad ya que no se une con otra.

▫ Acoplamiento o unión entre la enzima y el sustrato. La región de la enzima que se une al sustrato se conoce como sitio activo; y cuando se encuentren unidos se conoce como el complejo enzima sustrato.

▫ Acción catalítica, cuando el sustrato se transforma en producto y es liberado. La enzima permanece igual y puede actuar sobre otro sustrato.

Acción de las enzimas

Enzimas

• Las enzimas están formadas por una región proteica llamada proenzima y otra región no proteica que se conoce como cofactor enzimático.

• Existen cofactores orgánicos e inorgánicos; si son orgánicos se les denomina como coenzimas.

• Una enzima se nombra según el sustrato sobre el

que actúa y agregándole el sufijo asa.

Sustratos y enzimas Sustrato Enzima

Urea Ureasa

Celulosa Celulasa

Proteína Proteasa

Maltosa Maltasa

Sacarosa Sacarasa

Fosfolípido Fosfolipasa

Almidón Amilasa

Péptido Peptidasa

Ceramida Ceramidasa

Colágeno Colagenasa

Ácidos nucleicos

• Son biomoléculas formadas por C, H, O, N, y P.

• Son polímeros constituidos por unidades llamadas nucleótidos, los cuales se unen por enlaces covalentes.

• El enlace típico de los ácidos nucleicos es el enlace fosfodiester, que une dos nucleótidos.

Funciones de los ácidos nucleicos

• Contienen la información genética; los rasgos biológicos que expresa un ser, están almacenados en la secuencia de ácidos nucleicos que posee.

• Transmiten la información de los caracteres (Herencia Biológica); debido a la capacidad molecular de autoduplicación, los progenitores pueden transmitir una copia de su información genética.

• Permite que evolucionen los seres vivos, pues cuando se copian o se transmiten pueden ocurrir cambios (mutaciones y recombinaciones), que se manifestarán en las características del organismo, aumentando su variabilidad y la diversidad de los seres vivos.

Nucleótidos • Unidad o monómero de los ácidos nucleicos; están

constituidos por una base nitrogenada, un azúcar pentosa y de una a tres moléculas de ácido fosfórico (grupo fosfato).

• Los nucleótidos que conforman los ácidos nucleicos solo presentan un grupo fosfato.

• La unión del azúcar y la base nitrogenadas se conoce

como nucleósido. • Solo existen dos pentosas presentes en los ácidos

nucleicos, las cuales son la ribosa y la desoxirribosa. Gracias a la pentosa que tengan se denomina a los ácidos nucleicos.

Nucleótidos

Bases nitrogenadas

• Son compuestos cíclicos que contienen C y N en sus anillos.

• Existen 5 bases nitrogenadas; de las cuales 4 se presentan en los ácidos nucleicos. Tres de ellas se presentan en ambos y las otras dos se alternan entre uno y otro.

• Las podemos clasificar en dos grupos: ▫ Purinas: Con dos anillos cíclicos. Aquí tenemos a la

Adenina y la Guanina. ▫ Pirimidinas: Con un anillo cíclico. Aquí tenemos a la

Citosina, la Timina y el Uracilo.

Nucleótidos de los ácidos nucleicos

Enlace fosfodiéster

• Resulta de la reacción entre el ácido fosfórico de un nucleótido con el grupo oxhidrilo de la pentosa de otro nucleótido.

Clasificación de los ácidos nucleicos Ácido Desoxirribonucleico (ADN): • Este ácido está formado por 2 cadenas de nucleótidos

(desoxirribonucleótidos) que se consideran antiparalelas y enrolladas en espiral alrededor de un eje imaginario.

• Además se dice que son complementarias y se unen entre ellas mediante puentes de hidrógeno, los cuales se forman entre las bases nitrogenadas.

• El ADN se encuentra en el núcleo, asociado a proteínas

básicas llamadas histonas, constituyendo la cromatina. Contiene la información de los caracteres hereditarios (genes) bajo la forma de secuencia de bases nitrogenadas.

Estructura del ADN

Clasificación de los ácidos nucleicos Ácido Ribonucleico (ARN): • Constituido por una cadena de nucleótidos

(ribonucleótidos); se encarga de expresar los genes mediante la síntesis de proteínas.

• Existen 3 tipos de ARN: ▫ ARN mensajero: Es la copia de la información del ADN y

se forma en la transcripción con ayuda de la ARN polimerasa. Cada 3 bases nitrogenadas reciben el nombre de codón y se expresa a través del código genético.

▫ ARN ribosómico: Tiene una conformación muy plegada, constituida por un polinucleótido superenrollado.

▫ ARN de transferencia: Su configuración tiene forma de trébol. Acepta y transporta aminoácidos hacia los ribosomas en la síntesis proteica. Presenta el anticodón que lee al codón en el proceso de traducción.

Estructura del ARN

Comparación entre el ADN y el ARN Caracteres ADN ARN

Pentosa Desoxirribosa Ribosa

Bases nitrogenadas Adenina, Guanina, Citosina y Timina

Adenina, Guanina, Citosina y Uracilo

Número de polinucleótidos o cadenas

2 (Bicatenario) 1 (Monocatenario)

Estructura Doble hélice Lineal, globular y trébol

Función Almacena la información biológica de los seres vivos

Permite la expresión de la información biológica

Ubicación Nucléolo, Mitocondrias, Cromatina, Cloroplastos, Cromosomas.

Nucléolo, Ribosomas.

Funciones de otros nucleótidos • Coenzimas: Participan en

reacciones de óxido-reducción. Aquí tenemos al NAD (Dinucleótido de nicotinamida y adenina).

• Energética: Presentan enlaces

de alta energía (fosfato-fosfato). Aquí tenemos al ATP (Adenosín trifosfato).

• Mensajeros intracelulares:

Aquí tenemos al AMPc (Adenosín monofosfato cíclico).

Vitaminas

• Son compuestos heterogéneos imprescindibles para la vida; presentan C, H, O y N.

• La principal característica de las vitaminas radica en que no pueden ser sintetizadas por los organismos; por lo tanto, deben ser incorporados mediante la dieta.

• La dosis requerida de estos compuestos es mínima; pero tanto su carencia como su exceso puede causar estragos en la salud. La deficiencia se conoce como avitaminosis, mientras que el exceso de conoce como hipervitaminosis.

Clasificación de las Vitaminas Liposolubles: • Se disuelven en lípidos (grasas y aceites); no contienen

nitrógeno y son bastante estables frente al calor. • Se almacenan en el hígado y en los tejidos grasos; gracias

a ello no es necesario consumirlas diariamente. • Su consumo en exceso puede resultar tóxico para el

organismo. • Las vitaminas liposolubles son:

▫ Vitamina A, también llamada Retinol o retinolftalina.

▫ Vitamina D, también llamada Calciferol o colecalciferol.

▫ Vitamina E, también llamada Tocoferol.

▫ Vitamina K, también conocida como antihermorrágica.

Clasificación de las vitaminas Hidrosolubles: • Se pueden disolver en agua y la mayoría de ellas presenta

nitrógeno. • No se almacenan en el cuerpo; a excepción de la vitamina B12,

que lo hace en el hígado. • Su exceso se excreta en la orina, por lo cual es necesario

consumirlas diariamente. • Las vitaminas hidrosolubles son:

▫ Vitamina B1, también llamada Tiamina. ▫ Vitamina B2, también llamada Riboflavina. ▫ Vitamina B3, también llamada Niacina o ácido nicotínico. ▫ Vitamina B5, también llamada Ácido pantoténico. ▫ Vitamina B6, también llamada Piridoxina. ▫ Vitamina B8, también llamada Biotina. ▫ Vitamina B9, también llamada Ácido fólico. ▫ Vitamina B12, también llamada Cobalamina o cianocobalamina. ▫ Vitamina C, también llamada Ácido ascórbico o antiescorbútica.

Vitamina Alimentos donde se encuentran Problemas que provoca su ausencia

A Mantequilla, hígado, huevo, espinaca Conjuntivitis, piel seca y rugosa

B1 Riñón, levadura de cerveza, guisante Beriberi, anorexia, pérdida de peso

B2 Corazón, riñón, hígado, levadura de cerveza, extracto de malta

Conjuntivitis, fotofobia, cansancio visual

B3 Trigo, hígado, almendra, levadura Pelagra, problemas cardiovasculares

B5 Yema de huevo, hígado de ternera, levadura de cerveza

Problemas renales, hiperreflexia tendinosa

B6 Germen de trigo, cereales, levadura de cerveza, carnes, leche, hígado

Apatía, depresión, calambres y convulsiones en niños; náuseas, mareo, anemia y seborrea en adultos

B8 Levadura, yema, legumbres, riñón, coliflor Depresión, dolores musculares, fatiga

B9 Vegetales verdes, champiñón, legumbres Debilidad, fatiga, irritabilidad

B12 Hígado, riñón, mariscos, harina de pescado Atrofia de la mucosa digestiva

C Espinaca, coliflor, naranja, limón, brócoli Escorbuto, retardo de la cicatrización

D Yema de huevo, pescados, cebolla Raquitismo, hipotonía muscular

E Germen de trigo, aceite de soya, maní, maíz Distrofia muscular progresiva

K Pescado, alfalfa, espinaca, col, coliflor Hemorragias