BIOMOLÉCULAS
CarbohidratosSon las Biomoléculas mas abundantes en la Tierra.
A través de la fotosíntesis, se generan 100.000 millones de toneladas de celulosa y otros productos vegetales al año.
La ruptura de los carbohidratos es parte del metabolismo central en disversos organismos: Función energética
Los carbohidratos no solubles sirven como elementos estructurale y protectivos en plantas: Función estructural
Carbohidratos
Existen 3 grupos principales de carbohidratos:
-Monosacaridos: 3 a 7 atomos de carbono.
-Oligosacaridos: cadenas de 2 a 10 monosacáridos
-Polisacaridos: cadenas de 11 o mas monosacáridos
Glucosa
MONOSACÁRIDOS.-Son sólidos cristalinos, solubles en agua y la mayoría dulces.
-Se les clasifica según el nº de átomos de carbono presente en su estructura base (CH2O)n, n= 3 (triosa), 4(tetrosa), 5 (pentosa), 6(hexosa) y 7(heptosa).
-Pueden tener un grupo funcional cetona (CO) o aldehido (CHO). Por lo tanto, existen aldosas y cetosas para cada largo de cadena.
Los monosacáridos pueden presentar distintas disposiciones de
átomos en el espacio.
MONOSACÁRIDOS: Isómeros
Por ejemplo, la fructosa posee
C6H12O6, sin embargo, la ubicación del grupo OH sobre el carbono
asimétrico mas alejado del grupo funcional puede presentarse hacia la
derecha o hacia la izquierda, generando dos moléculas distintas.
MONOSACÁRIDOS: Isómeros
Cuando son largas las cadenas de carbono (5, 6 o 7 C), estas se cierran sobre sí mismas.
Si el grupo OH permanece orientado hacia abajo, hablamos de alfa azucares. Si está hacia arriba, hablamos de beta azucares.
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Monosacáridos Están formados por un solo azúcar por ejemplo:
glucosa, fructosa, galactosa, ribosa y desoxirribosa. La glucosa se encuentra en sangre y líquido extracelular. La fructosa en los frutos, la ribosa en el RNA, la desoxirribosa en el DNA y la galactosa en la leche.
Glucosa
Fructuosa
Dos monosacáridos se unen entre sí a travéz de un enlace glucosídico en el que se libera una molécula de agua.
OLIGOSACÁRIDOS: Disacáridos
Lactosa= Glucosa + Galactosa
Sacarosa= Glucosa + Fructosa
Maltosa= Glucosa + Glucosa
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Disacáridos Son dos monosacáridos unidos por condensación (se libera una molécula de agua). Los más importantes son:
La lactosa se encuentra en la leche y consta de glucosa y galactosa.
La sacarosa se encuentra en frutos (azúcar de mesa), consta de glucosa y fructuosa.
La maltosa se obtiene como resultado de la digestión del almidón (glucosa y glucosa).
POLISACÁRIDOS
Resultan de la unión de cientos o miles de unidades de monosacáridos .
Son poco solubles en agua por ello se utiliza como reserva energética.
Otros sirven para formar estructuras celulares
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Polisacáridos Son largas cadenas de monosacáridos, usados
por las plantas y animales como reservas de energía. Los más comunes en los seres vivos son: celulosa, almidón, glucógeno y quitina.
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Polisacáridos (continuación)
Almidón: son cadenas de glucosa unidas linealmente, almacenada en plantas, granos, semillas y tubérculos como la papa y el camote. Es soluble en agua.
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Polisacáridos (continuación)
• Glucógeno: son cadenas de glucosa ramificadas, almacenado como reserva en los animales. Es muy soluble.
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• Celulosa: formada por glucosas unidas fuertemente por enlaces beta, se encuentra en las paredes celulares de todas las plantas y funciona como estructura, soporte y protección en raíces, tallos o cortezas. Nosotros no podemos obtener energía de las glucosas que la forman, ya que no tenemos las enzimas necesarias para descomponer los enlaces beta.
Polisacáridos (continuación)
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Polisacáridos (continuación)
Quitina: son cadenas de glucosa que forman el exoesqueleto de artrópodos, hongos, etc.
Utilizando solamente la glucosa y variando la dirección de los enlaces que la unen, podemos dar origen a diversos polisacáridos.
POLISACÁRIDOS
Lípidos..
LÍPIDOS.Familia de moleculas biológicas caracterizada por su baja solubilidad en agua, son hidrofóbicas
Las funcones biológicas de los lipidos son tan variadas como sus estructuras quimicas: Reserva energética, estructurales, pigmentos, hormonas, etc.
Los lípidos se pueden clasificar segun su estructura quimica en:
-Acidos Grasos
-Triagliceridos
-Lipidos Complejos
-Ceras
-Terpenos
-Esteroides
Ácidos grasos
Los ácidos grados y otros lípidos poseen largas cadenas de carbono (12 a 36C) y un grupo funcional carboxilo.
Existen cientos de ácidos grasos, algunos presentan dobles enlaces, por lo que son llamados insaturados.
Triglicéridos: Varios Ácidos grasosSe producen por la unión de tres acidos grasos (no necesariamente iguales) y una molécula de glicerol. Son insolubles en agua. También llamados triacilglicéridos.
Funciones:
- Reserva Energética- Aislamiento.
Lehninger Principios de Bioquímica David L. Nelson y Michael M. Cox .
Triglicéridos: Reserva Energética
Adipocitos son células animales que están repletas de triglicéridos.
Los triglicéridos también pueden ser almacenados en semillas, se utilizan cuando estas germinan.
Tanto en las semillas como en los adipocitos, enzimas llamadas lipasas
liberan acidos grasos desde los trigliceridos de reserva para su uso.
Triglicéridos: Reserva Energética
Una persona levemente obesa, puede almacenar en el tejido
adiposo una reserva energética para meses en forma de
trogliceridos.
En cambio, el ser humano solo puede almacenar en forma de glicogeno, la energía suficiente
para un solo día.
El oso polar se alimenta solamente durante 8 semanas aprox, el resto del año, se mantiene con las grasas almacenadas como trigliceridos.
Céridos (ceras): Función estructural
Lehninger Principios de Bioquímica David L. Nelson y Michael M. Cox .
Son lípidos simples formados por moléculas de ácidos grasos y alcoholes grasos o esteroides, por lo general son sólidas. Componen las plumas, el pelo, la piel, las hojas, frutos.
Son bastante insolubles en agua.
Céridos (ceras): Función estructural
Lehninger Principios de Bioquímica David L. Nelson y Michael M. Cox .
Los cachalotes poseen un gran órgano llamado espermaceti, que está repleto de ceras y triglicéridos (3600 kg) para facilitar la flotabilidad
La Lanolina, una cera derivada de la lana de ovejas, es utilizada como loción durante la lactancia.
Lípidos ComplejosSon reconocidos por estar presentes en las membranas biológicas y en su estructura poseen adicionalmente, nitrógeno, fósforo, azufre o un glúcido.
Lípidos Complejos: FosfolípidosUna cadena de ácido graso es reemplazada por distintos grupos químicos y se une a la molécula de glicerol a través de un grupo fosfato.
Este tipo de moléculas son anfipáticas, es decir, tienen una región hidrofóbica (cadena de acidos grasos) y otra región hidrofílica (grupo fosfato)
Lípidos Complejos: Fosfolípidos
Esta característica anfipática de los fosfolípidos, les permite formar micelas con regiones internas protegidas del agua y otras regiones mas externas que pueden interactuar con el agua.
Fosfolípidos (continuación)
Lípidos Complejos: GlicolípidosSimilares a los triglicéridos, en este caso una cadena de acido graso es reemplazada por moléculas de monosacáridos y oligosacáridos
Lípidos Complejos: GlicolípidosContribuyen a hacer de las membranas biológicas estructuras asimétricas, ya los grupos glucosídicos (rombos) se disponen solo hacia el extracelular.
Esteroides
• Los esteroides son lípidos que derivan del esterano. Comprenden dos grandes grupos de sustancias:
• Esteroles: Como el colesterol y las vitaminas D.
• Hormonas esteroidales: Como las hormonas suprarrenales y las hormonas sexuales.
EsteroidesEn las membranas biológicas, el colesterol refuerza el carácter de barrera, disminuyendo la permeabilidad a moléculas pequeñas. Contribuye al equilibrio de fluidez/rigidez en la membrana.
VS???
Repaso
Moléculas orgánicas
Carbohidratos Lípidos
1. Monosacáridos: glucosa2. Disacáridos: maltosa3. Polisacáridos: glucógeno
Funciones:
Energética, estructural
1. Ácidos grasos.2. Triglicéridos.3. Fosfolípidos.4. Colesterol.
Funciones:Reserva energética, estructural,
mensajeros químicos (hormonas).
Proteínas
Concepto de proteínasEstán constituidas básicamente por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N); aunque pueden contener también azufre (S) y fósforo (P) y, en menor proporción, hierro (Fe), cobre (Cu), magnesio (Mg), yodo (I).
Las proteínas son las moléculas orgánicas más abundantes en las células; constituyen alrededor del 50% de su peso seco o más en algunos casos.
Una bacteria puede tener cerca de 1000 proteínas diferentes, pero en una célula humana puede haber 10.000 clases de proteínas distintas.Químicamente, las proteínas están formadas por la unión de muchas moléculas relativamente sencillas y no hidrolizables, denominadas Aminoácidos (Aa).
C CN
HH
H
H
R O
O
Radical
Carbono central Grupo carboxilo Grupo amino
Proteínas: Estructura de aminoácidos
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Aminoácidos
Según la polaridad del radical
Hidrófobos
Hidrófilos
Ácidos
Básicos
Según la estructura del radical
Alifáticos
Ácidos
Básicos
NeutrosAromáticos
Heterocíclicos
Clasificación de aminoácidos
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Unión de los aminoácidos.
Los enlaces químicos entre aminoácidos se denominan enlaces peptídicos y a las cadenas formadas, péptidos.
Si el número de aminoácidos que forma un péptido es dos, se denomina dipéptido, si es tres, tripéptido. etc.
Si es inferior a 50 (10 según que textos) se habla de polipéptido, y si es superior a 50 se denomina proteína.
Sólo cuando un polipéptido se halla constituido por más de cincuenta moléculas de aminoácidos o si el valor de su peso molecular excede de 5 000 se habla de proteína.
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Enlace peptídico
Se forma por un proceso de CONDENSACIÓN, entre el grupo amino de un aminoácido y el grupo carboxílico de otro aminoácido. En el cual se LIBERA una molécula de agua.
alanina glicina
agua
Niveles de organización de las proteínas
Es la unión de los aminoácidos, a través del enlace peptídico y la interacción de los distintos grupos que presentan, permitiendo que las proteínas tengan distintas formas de organizarse en el espacio.
Proteínas: Estructura primaria
Corresponde a la unión lineal de aminoácidos a través del Enlace Peptídico (entre el grupo amino y el grupo carboxilo).
Proteínas: Estructura secundaria
Corresponde a los aminoácidos de la Estructura primaria que interactúan entre sí, produciendo puentes de hidrógeno entre los grupos Aminos y los Grupos Carboxilos de distintos aminoácidos.
Pueden ser de dos tipos:
α hélice
Proteínas: Estructura secundaria
Pueden ser de dos tipos:
β lámina (β plegada)
Proteínas: Estructura terciaria
Corresponde cuando la Estructura secundaria se retuerce en sí misma, a través de interacciones hidrofóbicas, electrostáticas y puentes disulfuro.
Proteínas: Estructura cuaternaria
Corresponde a la interacción de dos o más estructuras terciarias.
Resumen de proteínas
Elementos principales C, H, O, N, S
Unidad estructural básica
Aminoácido
Tipo de enlace Peptídico
Fuentes Carnes rojas y blancas, lácteos, huevos, legumbres, frutos secos, etc.
Funciones Diversas: actúan como enzimas, presentan función estructural, enzimática, hormonal, de transporte, etc.
Proteínas
Ácidos nucleicos
Unidades básicas: Nucleótidos
Corresponden a los monómeros (o unidades básicas) para la formación de los ácidos nucleicos. Están formados por:
1
2
3
Nucleótidos: Bases nitrogenadas
Pirimidinas
Purinas
Son 5 y se clasifican en dos grupos los cuales son:
Nucleotidos: Pentosas
diferencia
Corresponden a monosacáridos que presentan 5 carbonos en su estructura. Existen dos tipos (según en qué ácido nucleico se encuentre)) y son:
(ARN) (ADN)
Nucleótidos: Fosfato
Se ubica en el carbono 5 de la pentosa, aporta la energía para que se puedan formar enlaces entre nucleótidos. Estos enlaces se denominan Fosfodiester
Ácidos nucleicos: ATP
Adenosin Trifosfato: Esta molécula guarda en los enlaces de sus grupos fosfatos energía, la que se libera cuando se rompen. Es la Molécula que aporta energía a todos los procesos celulares.
ADN Ácido desoxirribonucleicoBases nitrogenadas
AdeninaCitosinaTimina Guanina
Pentosa DesoxirribosaCaracterísticas o Corresponde a la unión de
muchos nucleótidos.o Esta formada por dos
cadenas conformando una doble hélice.
Funciones Codifica la información genética. guardando en forma segura y fiel las características de los organismos.
ADN
ARNARN (Ácido ribonucleico)
Bases nitrogenadas
AdeninaCitosinaUracilo Guanina
Pentosa Ribosa
Características oCorresponde a la unión de muchos nucleótidos.
oEsta formada por una sola cadena polinucleotídica.
Funciones Existen diversos tipos de ARN, que tienen como función decodificar el mensaje genético del ADN y traducirlo a proteínas.
Ácidos nucleicos
Procesos que sufre el ADN• El material genético de cualquier organismo (procariota o eucariota)
está sometido a una serie de procesos cíclicos que aseguran la realización de sus dos funciones esenciales: la transmisión de la información genética y la expresión de ésa información genética.
Replicación del ADN• molécula de ADN inicial
Permite al ADN duplicarse .De esta manera de una molécula de ADN única, se obtienen dos o más "clones" de la primera. La molécula de ADN se abre
por ruptura de los puentes de hidrógeno entre las bases
complementarias liberándose dos hebras y la ADN
polimerasa sintetiza la mitad complementaria añadiendo
nucleótidos que se encuentran dispersos en el núcleo. De esta forma, cada nueva molécula es
igual a la primera.
Transcripción del ADN
Es el proceso por el que se transmite la información
contenida en el ADN al ARN. Este proceso se lleva a cabo por la ARN polimerasa que utiliza como molde una de las dos hebras del ADN, la
denominada hebra codificante. Durante el
proceso de transcripción se reconoce un sitio específico de la molécula de ADN en el
que se van a unir las enzimas.
Traducción Es el proceso por el que la
información genética contenida en el ADN y transcrita en una ARN
mensajero va a ser utilizada para sintetizar una
proteína. El proceso se lleva a cabo en los ribosomas.
CÓDIGO GENÉTICO• 64 tripletes = 20 aa• Existe un codón de
inicio y tres de terminación.
• Organizado en tripletes o codones: 3 nucleótidos codifican para un aminoácido.
• Es degenerado : hay mas codones que aminoácidos, de igual manera varios codones codifican para un mismo aminoácido.
• No es ambiguo: Cada codón codifica para un a.a. determinado.
• No es solapado: Un nucleótido solo pertenece a un codón, no a dos.
• Lectura sin «comas»: La lectura de los codones es continuo y sin espacios en blanco.
• Universal: para todas* las especies los codones codifican para los mismo aminoácidos.
*excepto el ADN mitocondrial
Características del código genético
Traducción
Moléculas orgánicas
Se pueden dividir en
Carbohidratos
Lípidos Proteínas
Ácidos nucleicos
Su función es
Su función es
Estructura, transporte, defensa, señales químicas, etc.
Se clasifican en los siguientes niveles
Estructura primaria
Estructura secundaria Estructura
terciaria
Estructura cuaternaria
Guardar y transmitir información genética, molécula de energía
ADN
Son ejemplos de ácidos nucleicos
ARN
Síntesis de la clase
La siguiente tabla muestra la composición aminoacídica (representada por letras) de cinco péptidos y la concentración requerida para que éstos hagan que las células se adhieran a la placa de cultivo.
Péptido Estructura
Concentración (mg/mL)
YAVTRGDPASSKPISI 1VTRGDSPASSKPI 0,5SPASSKPISS 100VTRGD 2YAVTKPIKSISPA 150
Prueba tus habilidades
Prueba tus habilidades
De acuerdo con esto, es correcto afirmar que
• mientras menos aminoácidos tenga el péptido, menor será su capacidad de adhesión celular:
• la cantidad de aminoácidos no tiene relación con la capacidad de adhesión:
• resulta fundamental la presencia de los aminoácidos R, G y D para aumentar la capacidad adhesiva:
• mientras más pequeño el péptido, mayor será la capacidad de adherir células:
• el aspecto más importante para aumentar la adhesión celular es la secuencia de aminoácidos:
• la presencia del aminoácido K determina la concentración necesaria para expresar el efecto adhesivo:
• la mayor capacidad de adhesión se presenta al usar el péptido 5
Ejercitación
En relación a los ácidos nucleicos, y estructuras relacionadas es correcto afirmar que
I. desarrollan funciones inmunológicas.II. permiten la mantención de la información de las
características de una especie.III. participan de los procesos energéticos.
A) Sólo I.B) Sólo II.C) Sólo III.D) Sólo I y II.E) Sólo II y III.
Ejercitación
¿Qué tienen en común las proteínas y los ácidos nucleicos?
I. La presencia de nitrógeno en su estructura.II. La presencia de azufre en su estructura.III. Las funciones de herencia que desarrollan.
A) Sólo I.B) Sólo II.C) Sólo III.D) Sólo I y II.E) Sólo II y III.
Ejercitación
En un determinado laboratorio, se analizó una muestra de una sustancia de la que se conocía su naturaleza biológica, la categoría química a la que pertenecía. Al realizar el análisis correspondiente, se obtuvo el siguiente resultado:• 18% de Carbono.• 16% de Hidrógeno.• 19% de Oxígeno.• 29% de Nitrógeno.• 24% de Fósforo.
De acuerdo con estos resultados, la sustancia analizada corresponde aA) una proteína. B) un ácido nucleico.C) un carbohidratos. D) un lípido.E) una vitamina.
Ejercitación
El ATP se relaciona con los ácidos nucleicos porque
A) posee un grupo fosfato.B) posee ribosa como monosacárido.C) posee una base nitrogenada en su estructura.D) es un nucleótido modificado.E) participa en la expresión del mensaje genético.
Ejercitación
La cisteína es un aminoácido que posee el grupo sulfidrilo (-SH-), que les permite formar puentes de disulfuro entre ellas(-SH).Una alta proporción de cisteínas en una proteína le confiere
I.mayor estabilidad conformacional a la proteína.II.mayor resistencia a la desnaturalización por temperatura.III.menor sensibilidad a la desnaturalización.
A) Sólo I.B) Sólo I y II.C) Sólo I y III.D) Sólo II y III.E) I, II y III.
Ejercitación
PROTEINAS
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Concepto de proteínasEstán constituidas básicamente por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N); aunque pueden contener también azufre (S) y fósforo (P) y, en menor proporción, hierro (Fe), cobre (Cu), magnesio (Mg), yodo (Y).
Las proteínas son las moléculas orgánicas más abundantes en las células; constituyen alrededor del 50% de su peso seco o más en algunos casos.
Una bacteria puede tener cerca de 1000 proteínas diferentes, pero en una célula humana puede haber 10.000 clases de proteínas distintas.Químicamente, las proteínas están formadas por la unión de muchas moléculas relativamente sencillas y no hidrolizables, denominadas Aminoácidos (Aa).
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En un aminoácido, un carbono central (ɑ) se une a:• Un grupo amino –NH2
• Un grupo carboxilo –COOH• Un hidrógeno• Un cadena lateral R que difiere en los 20 aminoácidos existentes.
CH2N COOH
H
CH3
Monómero
AMINOÁCIDO
Estructura de los aminoácidos
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Los aminoácidos se unen entre sí mediante uniones peptídicas para formar cadenas lineales no ramificadas.
C
H
R
=O
OHN
H
HC
H
R
C =O
OH
H
HC N
=
O
H
C
H
R
NH
HC
H
R
C =O
OH
+ H2O
Unión Peptídica
Unión Peptídica entre Aminoácidos
CONDENSACIÓN
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Estructuras
Las proteínas tienen cuatro tipos de estructuras:
1. Estructura primaria2. Estructura secundaria3. Estructura terciaria4. Estructura cuaternaria
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Estructura primaria La estructura primaria de una proteína es una
cadena lineal de AAC Esta secuencia está codificada por los genes. Ejemplo: insulina
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Estructura secundaria Es cuando una cadena
de aminoácidos se tuerce en forma de espiral o en forma de zigzag.
Se produce por la formación de puentes de hidrógeno entre varios aminoácidos.
Ejemplo: la queratina
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Estructura terciaria Es la conformación espacial definitiva. Es cuando entre los aminoácidos que
contienen S (azufre) se forman enlaces disulfuro.
Cada estructura terciaria se conoce como péptido.
Ejemplo: seda de las telarañas.
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• La conformación terciaria de una proteína globular es la conformación tridimensional del polipéptido plegado.
• Las interacciones que intervienen en el plegamiento de la estructura secundaria son:
• Interacciones hidrofóbicas entre restos laterales no polares.
• Uniones de Van der Waals.• Puentes de Hidrógeno.• Interacciones salinas.• Puentes Disulfuro.
• Las funciones de las proteínas dependen del plegamiento particular que adopten.
• Esta estructura está altamente influenciada por la estructura primaria.
Estructura terciaria
1. La estructura cuaternaria es la unión mediante enlaces débiles (no covalentes) de varias cadenas polipeptídicas con estructura terciana, idénticas o no, para formar un complejo proteico.
2. Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre de protómero (subunidad o monómero)
3. Según el número de protómeros que se asocian. las proteínas que tienen estructura cuaternaria se denominan:• Dímeros, como la hexoquinasa.• tetrámero como la hemoglobina.• Pentámeros, como la ARN-polimerasa.• Polímeros, cuando en su composición
intervienen gran número de protómeros. (cápsida del virus de la poliomielitis, que consta de 60 subunidades proteicas, los filamentos de actina y miosina de las células musculares, etc).
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Estructura cuaternaria
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• Las interacciones que estabilizan esta estructura son en general uniones débiles:
• Interacciones hidrofóbicas.• Puentes de hidrógeno.• Interacciones salinas.• Fuerza de Van der Waals.• En algunas ocasiones puede haber
enlaces fuertes tipo puentes disulfuro, en el caso de las inmunoglobulinas.
Estructura cuaternaria
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Desnaturalización Las proteínas pueden cambiar en su forma,
por ejemplo cuando agregas ácido a la leche, dices que se “corta”.
Cuando una proteína se desnaturaliza pierde su configuración y ya no puede regresar a su forma y función original.
Los factores que las desnaturalizan son: Temperaturas elevadas y cambios en el pH.