Tema 7 bioquimica EAT (2014)

1.1. Características diferenciales de los seres Características diferenciales de los seres vivosvivos

2.2. Unidad químicaUnidad química3.3. Agua y sales mineralesAgua y sales minerales4.4. GlúcidosGlúcidos5.5. LípidosLípidos6.6. ProteínasProteínas7.7. Ácidos nucleicosÁcidos nucleicos8.8. Origen de la vidaOrigen de la vida

1. Naturaleza básica de la Vida

1: Características diferenciales de los seres vivos

2. Unidad química de los seres vivos

• Unidad de composición y estructura• Relación con la composición terrestre (solo unos pocos elementos están en los seres vivos)


• Bioelementos: * Macroelementos o elementos plásticos:

Su función suele ser estructural, energética, etc. Bioelementos principales

O, C, H, N, S, P Bioelementos secundarios

Mg, Ca, Na, K, Cl* Microelementos u oligoelementos:

Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B, Si, V, Cr, Co, Se, Mo, SnFunción catalítica (elementos traza)


3. Agua y sales minerales

• Componente mayoritario• Variaciones según especie, tejido y actividad biológica

• Estructura molecular:• Dipolo permanente• Puentes de H.



PROPIEDADES DEL AGUA:1.Alta constante dieléctrica: la mayor parte de las moléculas de agua forman un dipolo, con un diferencial de carga negativo y un diferencial de carga positivo, esto le permite tener elevada capacidad disolvente:

• De sales: solvatación iónica

• De compuestos orgánicos ionizables (R-NH2 y R-COOH)

• De compuestos orgánicos neutros con grupos ionizables (hidroxilo y carbonilo) mediante enlaces puente de hidrógeno.

• Dispersa sustancias anfipáticas (con grupos hidrófilos e hidrófobos): forma micelas y/o liposomas.


PROPIEDADES DEL AGUA:2. Alto calor específico: para aumentar la temperatura del agua un grado centígrado es necesario comunicarle mucha energía para poder romper los puentes de Hidrógeno que se generan entre las moléculas. El agua absorbe o libera grandes cantidades de calor sin que haya grandes variaciones de temperatura (amortiguador térmico)

3. Alto calor de vaporización: el agua absorbe mucha energía (539,5 cal/g) cuando pasa de estado líquido a gaseoso. se puede eliminar gran cantidad de calor con poca pérdida de agua

4. Alta tensión superficial: las moléculas de agua están muy cohesionadas por acción de los puentes de Hidrógeno. Esto produce una película de agua en la zona de contacto del agua con el aire. Como las moléculas de agua están tan juntas el agua es incompresible.


PROPIEDADES DEL AGUA:5. Capilaridad: el agua tiene capacidad de ascender por las paredes de un capilar debido a la elevada cohesión molecular.

6. Bajo grado de ionización: la mayor parte de las moléculas de agua no están disociadas. Sólo un reducido número de moléculas sufre disociación, generando iones positivos (H+) e iones negativos (OH-). En el agua pura, a 25ºC, sólo una molécula de cada 10.000.000 está disociada, por lo que la concentración de H+ es de 10-7. Por esto, el pH del agua pura es igual a 7.

7. La densidad del agua: en estado líquido, el agua es más densa que en estado sólido. Por ello, el hielo flota en el agua. Esto es debido a que los puentes de Hidrógeno formados a temperaturas bajo cero unen a las moléculas de agua ocupando mayor volumen.



FUNCIONES DEL AGUA:

1.Disolvente polar universal: el agua, debido a su elevada constante dieléctrica, es el mejor disolvente para todas aquellas moléculas polares. Sin embargo, moléculas apolares no se disuelven en el agua.2.Lugar donde se realizan reacciones químicas: debido a ser un buen disolvente, por su elevada constante dieléctrica, y debido a su bajo grado de ionización. El agua también participa en reacciones de hidrólisis.3.Función estructural: por su elevada cohesión molecular, el agua confiere estructura, volumen y resistencia.4.Función de transporte: por ser un buen disolvente, debido a su elevada constante dieléctrica, y por poder ascender por las paredes de un capilar, gracias a la elevada cohesión entre sus moléculas, los seres vivos utilizan el agua como medio de transporte por su interior.5.Función amortiguadora: debido a su elevada cohesión molecular, el agua sirve como lubricante entre estructuras que friccionan y evita el rozamiento.6.Función termorreguladora: al tener un alto calor específico y un alto calor de vaporización el agua es un material idóneo para mantener constante la temperatura, absorbiendo el exceso de calor o cediendo energía si es necesario.



SALES MINERALES Las sales precipitadas (sólidas) forman estructuras duras, que proporcionan

estructura o protección al ser que las posee. Ejemplos son las conchas, los caparazones o los esqueletos. Carbonatos y fosfatos de calcio, sílice, etc. (Con función esquelética y protectora)

Funciones de las sales minerales: Constitución de estructuras duras y de sostén. Fosfatos, carbonatos y sílice

precipitados, presentes en esqueletos, caparazones, espículas, ciertas semillas y frutos, paredes celulares vegetales.

Funciones fisiológicas y bioquímicas. Para realizarlas correctamente se deben mantener en equilibrio las concentraciones de los diferentes iones.

FUNCIONES DE LAS SALES MINERALES


• Mantienen el grado de salinidad en los organismos: La concentración de sales de los distintos organismos se mantienen más o menos constante.

• Regulan la actividad enzimática: determinados iones activan o inhiben reacciones químicas.

• Generan potenciales eléctricos: Intervienen en la transmisión del impulso nervioso.

• Regulan los cambios de pH en el organismo

(SISTEMAS TAMPÓN)• Regulan los procesos osmóticos: se produce

entrada o salida de agua de los compartimentos

fisiológicos en función de la concentración de sales

http://www.edumedia-sciences.com/es/a80-la-sinapsis

Como consecuencia de las reacciones metabólicas, se están produciendo continuamente en el organismo sustancias ácidas o básicas que alteran el pH de los líquidos fisiológicos. Esta alteración del pH puede desnaturalizar las proteínas (dejan de hacer su función).

Para evitarlo algunas sales disueltas contribuyen a disminuir estas variaciones, manteniendo el pH constante.

Existen sistemas tampón en todos los fluidos biológicos. Los más importantes son:

- El sistema tampón fosfato, en líquidos intracelulares.

- El sistema tampón bicarbonato, en el medio extracelular.


TAMPONES O DISOLUCIONES AMORTIGUADORAS

Si aumenta la acidez (elevada concentración de H+):

Si aumenta la basicidad (elevada concentración de OH-):

El pH mide la cantidad de iones H+ en un medio líquido.

En nuestro organismo, el pH óptimo es alrededor de 7.

Si se separa de éste valor, algunas sales reaccionan entre sí y compensan la variación de iones H+.

Sales minerales: pH

http://biomodel.uah.es/biomodel-misc/anim/memb/osmosis.html

• Cuando el medio externo celular es hipertónico con respecto al exterior, sale agua por ósmosis

En células vegetales, se produce PLASMOLISIS

En células animales como los glóbulos rojos, se arrugan

• Cuando el medio externo celular es hipotónico con respecto al interior, entra agua por ósmosis (TURGENCIA O TURGESCENCIA)

En células animales, se produce HEMOLISIS

En células vegetales, la vacuola se hincha y presiona el citoplasma contra la pared, sin llegar a reventar

• Cuando ambos medios son isotónicos, no se produce intercambio de agua a través de la membrana semipermeable.

4. Los Glúcidos

4. Los Glúcidos

CLASIFICACIÓN DE LOS GLÚCIDOS

• Disacáridos: Función energética Sacarosa (glucosa+fructosa)Lactosa (glucosa+galactosa)Maltosa (glucosa+glucosa)

• PolisacáridosEnergéticos: almidón, glucógenoEstructurales: celulosa, quitina

• Monosacáridos: Energéticos: glucosa, fructosa, galactosa, etc.Estructural: ribosa y desoxirribosa

4. Los Glúcidos

4. Los Glúcidos

FUNCIONES DE LOS GLÚCIDOS:•Fuente de energía: los monosacáridos se pueden oxidar totalmente, obteniendo unas 4 KCal/g.•Reserva energética: el almidón (en vegetales) y el glucógeno (en animales) son polisacáridos que acumulan gran cantidad de energía en su estructura, por lo que sirven para guardar energía excedente y utilizarla en momentos de necesidad.•Formadores de estructuras: la celulosa (paredes vegetales) o la quitina (en hongos y exoesqueletos de artrópodos y crustáceos)son ejemplos de polisacáridos que otorgan estructura resistente al organismo que las posee. La ribosa y la desoxirribosa forman parte de los ácidos nucleicos.

Monosacáridos: Aldosas y cetosas

Aldosas

D-gliceraldehído (C3)

D-eritrosa (C4)

D-ribosa (C5)

D-glucosa (C6)

D-manosa (C6)

D-galactosa (C6)

Cetosas

dihidroxiacetona (C3)

D-ribulosa (C5)

D-fructosa (C6)

4. Los Glúcidos: monosacáridos Sólidos cristalinos, blancos,

solubles en agua y dulces (son azúcares).

Principal función energética (aunque también ADN, ATP).

Son polihidroxialdehídos (aldosas:grupo aldehído en C1) o polihidroxicetonas (cetosas: grupo cetona en C2).

Se nombran según su número de carbonos: Triosas (3C), tetrosas (4), pentosas (5C), hexosas (6).

Todos tienen carácter reductor porque los grupos funcionales pueden oxidarse a carboxilos

Más importantes: hexosas y pentosas.

4. Los Glúcidos: monosacáridos

ALDOTRIOSAS CETOTRIOSA

PROYECCIÓN DE FISCHER(El grupo funcional arriba, y los –OH y –H a

la derecha o izquierda)


Muchos monosacáridos pueden tener la misma fórmula empírica pero son distintos, se dice que presentan ISOMERÍA. Existen varios tipos: ISOMERIA DE FUNCIÓN: idéntica fórmula, pero son diferentes

C3H6O3

ESTEREOISOMERÍA: idéntica fórmula y mismas propiedades físico-químicas, pero presentan diferencias en los carbonos asimétricos (unidos a 4 radicales diferentes).

FORMA D: -OH del carbono asimétrico a la derecha FORMA L: -OH del carbono asimétrico a la izquierda

4. Los Glúcidos: monosacáridos La mayoría de los monosacáridos tienen más de un C asimétrico, por lo que

el número de estereoisómeros de cada sustancia es 2n, siendo n el número de C asimétricos (que es mayor en aldosas que las correspondientes cetosas).

Por convenio se ha establecido que los prefijos D y L se refieran a la posición del OH del C asimétrico más alejado del grupo funcional, es decir, del C asimétrico de mayor numeración.


Entre los estereoisómeros se distinguen: ENANTIÓMEROS: La posición de todos los –OH varía. Son imágenes

especulares entre sí. Conservan el mismo nombre anteponiendo D o L. EPÍMEROS: Se diferencian en la posición de un grupo –OH de un C

asimétrico. No son imágenes especulares y tienen nombres diferentes.

ACTIVIDAD: Dibujar los enantiómeros y epímeros de la aldopentosa y buscar los nombres.

4. Los Glúcidos: monosacáridos• Otra propiedad que presentan los monosacáridos es la ACTIVIDAD

ÓPTICA, debido a que contienen C asimétricos. Consiste en que cuando se hace pasar la luz polarizada (que vibra en un solo plano) por una disolución de monosacáridos, el plano de la luz se desvía:

Si se desvía hacia la derecha se llaman DEXTRÓGIRAS (se representa con el signo +) Si se desvía hacia la izquierda se llaman LEVÓGIRAS (se representa con el signo -)

NO EXISTE RELACIÓN ENTRE LA ACTIVIDAD ÓPTICA, DEXTRÓGIRA Y LEVÓGIRA, Y EL CARÁCTER D O L DE UN DETERMINADO ESTEREOISÓMERO.



4. Los Glúcidos: monosacáridos• Otra característica que presentan los

monosacáridos de 5 o más carbonos que están en disolución acuosa (lo que ocurre siempre que se encuentran en un ser vivo), es que la mayoría presentan estructuras cíclicas, que se forman porque reaccionan el grupo carbonilo (-C=O) con uno de los grupos hidroxilo (-OH). Se obtiene así un HEMIACETAL O HEMICETAL (según se trate de un aldehído o cetona, respectivamente).

• Los ciclos hexagonales se llaman piranosas y los pentagonales furanosas.

• Como consecuencia de la ciclación, el C del grupo carbonilo, pasa a ser asimétrico, se le llama C ANOMÉRICO y, por tanto, se forman dos nuevos estereoisómeros que se llaman ANÓMEROS.


Para realizar la ciclación se suele seguir el método de proyección de Haworth:

1.La forma abierta se gira 90º y se proyecta sobre un plano horizontal.

2.La molécula se representa plegada, quedando el C del grupo carbonilo cercano al penúltimo carbono, que sufre una rotación, quedando el último C unido a él por encima del plano de proyección.

3.Se cicla de forma hexagonal o pentagonal.

4.Los grupos -OH o -H que en la proyección de Fischer están situados a la derecha, quedan ahora abajo, y los de la izquierda se sitúan hacia arriba.

5.Si el -OH del C anomérico está hacia abajo se llama alfa () y si se representa hacia arriba, el anómero se llama beta ().




• Glucosa: Sangre, músculos, etc.• Fructosa: Frutas• Galactosa: Leche


HEXOSAS

RIBOSA

Función estructural. Forman parte de los ácidos nucleicos (ADN y ARN)

PENTOSAS



Formados por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace O-glucosídico (entre grupos –OH de dos monosacáridos, desprendiéndose agua)

Función energética. Color blanco, sabor dulce y solubles en agua (también son azúcares). Pueden descomponerse en dos monosacáridos, liberando energía (son hidrolizables). La unión entre dos monosacáridos puede ser de dos tipos:

Enlace monocarbonílico: entre el –OH del C anomérico del primer monosacárido y otro –OH del segundo monosacárido. Ej: lactosa, maltosa, celobiosa.

Enlace dicarbonílico: entre los C anoméricos de dos monosacáridos, por eso pierden el poder reductor, como le ocurre a la sacarosa.

4. Los Glúcidos: disacáridos

NOMENCLATURA DE LOS DISACÁRIDOS:Se escribe el nombre del monosacárido que emplea el –OH del C anomérico, cambiando la terminación -osa por –osil.Se expresan entre paréntesis los carbonos participantes en el enlace, separados por una flecha corta.Por último, se escribe el nombre del segundo monosacárido, con la terminación –osa si el enlace es monocarbonílico, o con la terminación –ósido, si es dicarbonílico.Lactosa:β-D-Galactopiranosil-(1→4)--D-GlucopiranosaSacarosa:-D-Glucopiranosil (1→2)--D-Fructofuranósido Maltosa:-D-Glucopiranosil (1→4)--D-GlucopiranosaCelobiosa: -D-Glucopiranosil (1 → 4)--D-Glucopiranosa




4. Los Glúcidos: polisacáridos

Se forman por la unión de varios monosacáridos.

Con función energética: Enlaces α. Almidón: Mezcla de amilosa y

amilopectina. Reserva en vegetales.

Glucógeno: Reserva en animales. Con función estructural: Enlaces β.

No podemos digerirla, forma la fibra alimentaria. Celulosa: Forma paredes celulares

de vegetales. Quitina: Forma exoesqueletos de

artrópodos. Polímero de un derivado de la glucosa, la N-acetil-D-glucosamina.

Otros: pectina, hemicelulosa, agar-agar, gomas vegetales, muco-polisacáridos,

4. Los Glúcidos: polisacáridos de reserva

ALMIDÓN

GLUCÓGENO

4. Los Glúcidos: polisacáridos estructurales

CELULOSA

PECTINA

4. Los Glúcidos: Heterósidos

Se forman por la unión de un glúcido y una molécula no glucídica llamada AGLUCON.

Pueden ser: Glucolípidos (glúcido+ceramida): cerebrósidos, gangliósidos.

Intervienen en el reconocimiento celular proporcionando a las células sus señas de identidad.

Glucoproteínas (glúcido+proteína): protrombina, inmunoglobulinas, LH, FSH, determinantes antigénicos en transplantes, receptores de mensajeros químicos, etc.

Principios activos de plantas medicinales (glúcido+molécula orgánica): digitalina, cianogenéticos (en almendras), glicirrina (en regaliz), antracénicos (laxantes) tanósidos (astringentes), etc.

5. Los lípidos

• Formados por C, H y O (algunos con S, P o N)• Químicamente son muy heterogéneos.• Se caracterizan por sus propiedades físicas:No se disuelven en agua, formando estructuras

denominadas micelas.Se disuelven en disolventes orgánicos, tales como

cloroformo, benceno, aguarrás o acetona.Son menos densos que el agua, por lo que flotan

sobre ella.Son untosos al tacto.

Se clasifican según si tienen o no ácidos grasos: Lípidos con ácidos grasos (saponificables)

Acilglicéridos: triglicéridos Ceras Fosfolípidos o fosfoglicéridos Esfingolípidos Lípidos sin ácidos grasos (insaponificables):

Esteroides, isoprenoides o terpenos y prostaglandinas

5. Los lípidos

5. Los lípidos: Funciones

Los acilglicéridos (aceites y grasas)•Funcionan como reserva energética. Acumulan mucha energía en poco peso. Comparada con los glúcidos, su combustión produce más del doble de energía. •Sirven como aislantes térmicos. Conducen mal el calor. Los animales de zonas frías presentan, a veces, una gran capa de tejido adiposo.•Son buenos amortiguadores mecánicos. Absorben la energía de los golpes y, por ello, protegen estructuras sensibles o estructuras que sufren continuo rozamiento.Los fosfoglicéridos y los esfingolípidos son moléculas que aparecen formando parte de la estructura de las membranas celulares. Estas moléculas presentan una parte polar (cabeza polar) y una parte apolar (colas apolares). Por este motivo, se dice que son anfipáticos.Los isoprenoides o terpenos se forman por la unión de moléculas de isopreno y están relacionadas con la recepción de estímulos lumínicos o químicos.Los esteroides son derivados del ciclopentano - perhidrofenantreno. Esta molécula origina moléculas tales como colesterol, estradiol, progesterona, testosterona, aldosterona o corticosterona. Todas ellas son esenciales para el funcionamiento de nuestro metabolismo.

5. Los lípidos: los ácidos grasos Son moléculas hidrocarbonadas lineales, con número par

de átomos de carbono y un grupo ácido en un extremo.

Pueden ser saturados, si sólo tienen enlaces simples entre los C, e insaturados si tienen uno o varios enlaces dobles. En este caso los dobles enlaces se indican a partir del carbono terminal, llamado ω; así, un ácido graso ω3 tendrá un doble enlace entre los carbonos 3 y 4 contados a partir de este último carbono.

Los ácidos grasos se caracterizan por tener una zona hidrófila, soluble en agua, correspondiente al grupo ácido, y una zona lipófila (e hidrófoba), insoluble en agua, correspondiente a la cadena hidrocarbonada (son anfipáticos).

5. Los lípidos: los ácidos grasos

Los ácidos grasos saturados están presentes en alimentos de origen animal y elevan el colesterol en sangre.

Los insaturados son de origen vegetal y hacen descender el colesterol, principalmente el LDL.

5. Los lípidos: los ácidos grasos

5. Los lípidos: triglicéridos (grasas)

• Principal reserva energética• Proporcionan aislamiento térmico y físico

1, 2, 3 propanotriol

Reacción de esterificación: Es la reacción química que se produce entre un ácido orgánico y un alcohol para dar un éster más agua.

R1-C-O

=

O-H H-O

Ésteragua

-CH2-R2

R1-COOH + HOCH2-R2 R1-COO-CH2-R2 + H2OÁcido orgánico alcohol éster agua

Ácido orgánicoalcohol

Estructura de un monoacilglicérido

CH2

CH

CH2

C-O

=

O

HO

Gli

ceri

na

Ácido graso

éster

HO

La cadena del ácido graso puede saturada o insaturada.

Estructura de un diacilglicérido

HO

CH2

CH

CH2

C-O

=

O

C-O

=

O

Gli

ceri

na

Ácido graso

Ácido graso

éster

Las cadenas de los ácidos grasos pueden ser iguales o diferentes, saturadas o insaturadas.

Estructura de un triacilglicérido

-C-O

=

O

CH2

CH

CH2

-C-O

=

O

-C-O

=

O

Gli

ceri

na

Ácido graso

Ácido graso

Ácido graso

éster

Las cadenas de los ácidos grasos pueden ser iguales o diferentes, saturadas o insaturadas.

Formación de un monoacilglicérido

R-C-O

=

O

H HO

Monoacilgliceridoagua

CH2

CH

HO CH2

HO

Glicerina

Ac. graso

Formación de un triacilglicérido

CH2R1-C-O

=

O

HOH2O

CHR2-C-O=

O

HOH2O

CH2R3-C-O

=

O

HOH2O

Glicerina

5. Los lípidos: ceras

• Proporcionan protección y revestimiento

5. Los lípidos: fosfolípidos

• Componentes principales de las membranas biológicas

• Formados por el glicerol + 2 ácidos grasos + fosfato unido mediante enlace fosfodiéster a colina, serina o etanolamina

Los fosfoglicéridos: estructura de la molécula.

En la figura vemos un fosfoglicérido tipo: la lecitina. La lecitina está formada por dos ácidos grasos que esterifican, (trazos en rojo) sendos grupos alcohol de la glicerina. El tercer grupo alcohol de la glicerina está unido, mediante un enlace fosfoéster, a un ácido fosfórico que, a su vez, esterifica un aminoalcohol, la colina , en este caso, aunque puede haber diferentes alcoholes (X), lo que origina diferentes familias de fosfoglicéridos.

Ácido graso

Ácido grasoG

licerina

Fosfórico AminoalcoholX

5. Los lípidos: fosfolípidos

5. Los lípidos: esfingolípidos

• Componentes de membranas celulares, sobre todo en células del tejido nervioso

5. Los lípidos: esteroides

• Forman parte de membranas celulares, como el colesterol

• Son los componentes básicos de algunas vitaminas (D)

• Algunos son hormonas (sexuales, aldosterona, cortisol)

• Derivados del ciclopentanoperhidrofenantreno

5. Los lípidos: terpenos o isoprenoides

• Forman pigmentos vegetales

• Algunos son vitaminas (Vit. A o retinol)

• Derivados del isopreno (o 2-metil-1,3-butadieno)

5. Los lípidos: prostaglandinas

• Actúan como vasodilatadores regulando la presión arterial• Intervienen en procesos inflamatorios• Estimulan la contracción del músculo liso• Intervienen en la coagulación de la sangre (agregación

plaquetaria)

5. Los lípidos

6. Las proteínas• C, H, O y N (S)• Son polímeros de aminoácidos unidos

mediante enlaces peptídicos. Hay 20 tipos de aminoácidos

• La unión de aminoácidos da lugar a péptidos, si el peso molecular es pequeño, y a proteínas, si el peso molecular es mayor de 5000 dalton.

6. Las proteínas• Se caracterizan por tener un

grupo amino y un grupo ácido (carboxilo), que en los aminoácidos naturales se unen ambos al mismo carbono, al que se llama por eso carbono .

• En los seres vivos hay alrededor de 20 aminoácidos, que son comunes a todos ellos, y que se diferencian unos de otros por el radical R unido al carbono .

Los 20 aminoácidos proteicos

6. Las proteínas

6. Las proteínas: Funciones

• ESTRUCTURAL: Suelen ser fibrilares: queratina, fibroína, etc. Forman parte de membranas, citoesqueleto, pelo, uñas, etc.

• TRANSPORTADORA. Hemoglobina, proteínas de membrana.

• ENZIMÁTICA: Los enzimas regulan las reacciones químicas en el organismo, uniéndose a un sustrato y catalizando su transformación.

• HORMONAL: Insulina, hormona del crecimiento, adrenalina.

• INMUNITARIA: Anticuerpos o inmunoglobulinas (Ig). Se unen al antígeno y lo inactivan.

• CONTRÁCTIL: Contracción de los músculos (actina y miosina).

• HOMEOSTÁTICA: Intervienen en la coagulación de la sangre (fibrina) o colaboran manteniendo las constantes fisiológicas porque se unen a un ligando y activan algún proceso.



Son específicas: Cada individuo tiene sus propias proteínas. Por eso existe rechazo en la donación de órganos. Y cada proteína tiene una secuencia específica.

Se desnaturalizan: Pierden su estructura tridimensional (terciaria) debido al calor, ácidos, etc, y no pueden desempeñar su función.

6. Las proteínas: Propiedades

7. Los ácidos nucleicos

• ÁCIDOS NUCLEICOS: ADN y ARN• C, H, O N y P• Son cadenas de nucleótidos

• Un nucleótido está formado por tres componentes:• Un azúcar (ribosa o desoxirribosa)• Ácido fosfórico• Una base nitrogenada: A, G, C, T, U.

OO

O

N

NC

O

O

P

O

O

BASE NITROGENADAAZUCAR

FOSFATO


7. Los ácidos nucleicos• Los nucleótidos se unen formando cadenas, con enlace fosfodiéster 5´-3´• En la cadena alternan Pentosa y Fosfato, con las bases hacia el lado.• Pueden ser polirribonucleótidos (ARN) o polidesoxirribonucleótidos (ADN)

El ATP actúa como moneda de intercambio energético:En todas las células es necesario un mecanismo de almacenamiento de energía libre.En la reacción de combustión de la glucosa hasta dióxido de carbono y agua, con la participación del oxígeno molecular, la cantidad de energía libre disponible para la célula es de 686 kcal/mol:

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 686 kcal/mol

Parte de esta energía se utiliza en la síntesis de moléculas de adenosín trifosfato o ATP a partir de ácido fosfórico y de otro compuesto químico similar, el ADP o adenosín difosfato, según la reacción química: ADP + H3PO4 + 7,3 kcal/mol ATP + H2O

Esta reacción es endergónica y en consecuencia, solamente se puede producir si está acoplada a alguna reacción exergónica.La reacción inversa, en cambio, es un proceso exergónico:

ATP + H2O ADP + H3PO4 + 7,3 kcal/mol

NUCLEÓTIDO: ATP (adenosin trifosfato)

Su azúcar es ribosa. Nunca tiene la base nitrogenada timina (T). Es una cadena simple de nucleótidos. Se encuentra en el núcleo y en el citoplasma de

la célula. Transmite la información genética hasta el

citoplasma, donde sintetiza proteínas.


ARN

Para realizar las funciones de los ácidos nucleicos hacen falta tres clases de RNA:

• RNA mensajero (mRNA), portador del mensaje genético

• RNA transferente (tRNA), que acerca aminoácidos al mRNA

• RNA ribosómico (rRNA), que ensambla los aminoácidos frente al mRNA para formar el polipéptido correspondiente.

tRNA • mRNA es lineal, sin bases emparejadas, muy largo.

• rRNA presenta muchos pliegues y bucles, se une a determinadas proteínas para formar los ribosomas, encargados de leer el mensaje genético y ensamblar los aminoácidos correspondientes.

• tRNA es pequeño (73 a 95 nucleótidos), con regiones apareadas y bucles sin aparear que toman la forma de hoja de trébol, presenta bases nitrogenadas atípicas.


Su azúcar es desoxirribosa Nunca tiene uracilo (U) Cadena doble unida por

puentes de hidrógeno entre sus bases nitrogenadas.

Emparejamiento de bases: A-T G-C

La cadena se enrolla en forma de doble hélice.

Se encuentra en el núcleo y en orgánulos como las mitocondrias o los cloroplastos.

Portador y transmisor de la información genética.

ADN


DEL ADN

El dogma central de la Biología Molecular.

Transcripción inversa o retrotranscripción

7. Los ácidos nucleicos: FUNCIONES

• El ADN es el portador de la información genética• Debe pasar de una generación a otra REPLICACIÓN• Debe expresar el mensaje que contiene, en forma de proteínas:

• TRANSCRIPCIÓN o copia del mensaje en forma de ARNm• TRADUCCIÓN o síntesis de la proteína especificada en el ARNm.

Lleva la información de los genes hasta los ribosomas.

Transporta aminoácidos hasta los ribosomas para

formar proteínas.

Forma los ribosomas junto con ciertas proteínas.

ARN mensajeroARN transferente

ARN ribosómico

Transcripción inversa o retrotranscripción


Transcripción

AminoácidosADN

ARN mensajero

Ribosomas

Proteína

CÓDIGO GENÉTICO:http://cienciasnaturales.es/ANIMACIONESBIOLOGIA.swf

TRANSCRIPCIÓN Y TRADUCCIÓN:http://learn.genetics.utah.edu/es/

DUPLICACIÓN, TRANSCRIPCIÓN Y TRADUCCIÓN:http://www.bioygeo.info/AnimacionesBio1.htm

A T C G A A C C G T T G C A C C G T T G C A C

U A G C T T G G C A A C G T G

Duplicación del ADN: Síntesis continua de la cadena 5’ -3’

Síntesis continua de la cadena en dirección 5'3'. La síntesis de esta cadena no plantea ningún problema. Así, una vez separadas ambas cadenas, se sintetiza el primer y la ADN pol. III (una de las enzimas que unen los nucleótidos) va a elongar la cadena en dirección 5'3'.

ARNpolimerasa

3’

3’

5’

5’

ARNADN

La transcripción: Síntesis de ARN.

T A C A C G C C G A C G

U CG U G G G C U G CA

(i)

Met1er aminoácido

ARNtAnticodón

Codón

ARNm

Subunidad menor del ribosoma

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

U A C

Iniciación: La subunidad pequeña del ribosoma se une a la región líder del ARNm y el ARNm se desplaza hasta llegar al codón AUG, que codifica el principio de la proteína. Se les une entonces el complejo formado por el ARNt-metionina (Met). La unión se produce entre el codón del ARNm y el anticodón del ARNt que transporta la metionina (Met).

5’ 3’

U G C

U U A

C G A

U A G

(i)

Met

Subunidad menor del ribosoma

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A AU A C

Elongación I: A continuación se une la subunidad mayor a la menor completándose el ribosoma. El complejo ARNt-aminoácido2 , la glutamima (Gln) [ARNt-Gln] se sitúa enfrente del codón correspondiente (CAA). La región del ribosoma a la que se une el complejo ARNt-Gln se le llama región aminoacil (A).

5’3’

Gln

G U U

U G C

U U A

C G A

U A G

(i)

ARNmAAAAAAAAAAA

P A

A U G C A AU A C

Elongación II: Se forma el enlace peptídico entre el grupo carboxilo de la metionina (Met) y el grupo amino del segundo aminoácido, la glutamina (Gln).

5’

Gln-Met

G U U

U G C

U U A

C G A

U A G

3’

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación III: El ARNt del primer aminoácido, la metionina (Met) se libera.

5’

U A

C

Gln-Met

G U U

U G C

U U A

C G A

U A G

ARNm3’

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación IV: El ARNm se traslada, de tal manera que el complejo ARNt-Gln-Met queda en la región peptidil del ribosoma, quedando ahora la región aminoacil (A) libre para la entrada del complejo ARNt-aa3

5’ 3’

Gln-Met

G U U

U G CU G C

U U A

C G A

U A G

ARNm

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación V: Entrada en la posición correspondiente a la región aminoacil (A) del complejo ARNt-Cys, correspondiente al tercer aminoácido, la cisteína (Cys).

5’

Gln-Met

G U U

U G CU G C

U U A

C G A

U A G

ARNm3’

A C G

Cys

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación VI: Unión del péptido Met-Gln (Metionina-Glutamina) a la cisteína (Cys).

5’

G U U

U G CU G C

U U A

C G A

U A G

ARNm3’

A C G

Cys-Gln-Met

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación VII: Se libera el ARNt correspondiente al segundo aminoácido, la glutamina (Glu).

5’

U G CU G C

U U A

C G A

U A G

ARNm3’

G U

U

A C G

Cys-Gln-Met(i)

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación VIII: El ARNm corre hacia la otra posición, quedando el complejo ARN t3-Cys-Glu-Met en la región peptidil del ribosoma.

5’

U G CU G C

U U A

C G A

U A G

ARNm3’

A C G

Cys-Gln-Met

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación IX: Entrada del complejo ARNt-Leu correspondiente al 4º aminoácido, la leucina.

5’

U G CU G C

U U A

C G A

U A G

ARNm3’

A C G

Cys-Gln-Met

A A U

Leu

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación X: Este se sitúa en la región aminoacil (A).

5’

U G CU G C

U U A

C G A

U A G

ARNm3’

A C G

Cys-Gln-Met

A A U

Leu

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación XI: Unión del péptido Met-Gln-Cys con el 4º aminoácido, la leucina (Leu). Liberación del ARNt de la leucina. El ARNm se desplaza a la 5ª posición

5’

U G CU G C

U U A

C G A

U A G

ARNm3’

A C

G

A A U

Leu-Cys-Gln-

Met

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación XII: Entrada del ARNt de la leucina, el 5º aminoácido, la arginina (ARNt-Arg).

5’

U G CU G C

U U A

C G A

U A G

ARNm3’

A A U

Leu-Cys-Gln-

Met

G C U

Arg

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A

Elongación XIII: Unión del péptido Met-Gln-Cys-Leu con el 5º aminoácido, la arginina (Arg). Liberación del ARNt de la leucina (Leu). El ARNm se desplaza a la 6ª posición, se trata del un codón de finalización o de stop.

5’

U G C

U U A

C G A

U A G

ARNm3’

A A

U

Arg-Leu-Cys-Gln-Met

G C U

AAAAAAAAAAA P A

A U G C A A5’

U G C

U U A

C G A

U A G

ARNm3’

A A

U

Arg-Leu-Cys-Gln-Met

G C U

Finalización I: Liberación del péptido o proteína. Las subunidades del ribosoma se disocian y se separan del ARNm.

AAAAAAAAAAA

Finalización II: Después unos minutos los ARNm son digeridos por las enzimas del hialoplasma.

5’

ARNm

3’

A U G C A A U G C U U A C G A U A G

(i)

http://cienciasnaturales.es/ANIMACIONESBIOLOGIA.swf

http://www.educa.madrid.org/web/cc.nsdelasabiduria.madrid/2bach.html

http://www.lourdes-luengo.es/animaciones/animaciones.htm

http://www.lourdes-luengo.es/unidadesbio/

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Tema 7 bioquimica EAT (2014)