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Biomoléculas
Los seres vivos están formados por diversas moléculas
Orgánicas
Su complejidad se debe a la capacidad de los átomos de carbono de formar enlaces covalentes simples.
Clasificación
Aminoácidos
Monómeros de los péptidos
Mediante el enlace peptídico forman péptidos
Estructura
Carbono-α (C)
Grupo amino básico (NH2)
Grupo carboxilo ácido (-COOH)
Cadena lateral
Propiedades generales
Se ionizan fácilmente
pH fisiológico
Grupo amino esta protonado (NH3)
Ácidos carboxilicos forman una base conjugada
Pueden actuar como un ácido y una base (anfiprótico)
Poseen dos o tres grupos ionizables
El estado de ionización depende del pH del medio
Punto isoeléctrico
Aquel donde la carga neta de la molécula es cero
pH más bajo que el punto isoeléctrico
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pH más alto que el punto isoeléctrico
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Grupos con polaridad opuesta
Son más solubles en solventes polares
Las propiedades de las cadenas laterales influyen en las propiedades del aminoácido
Esteroquímica
Todos los aminoácidos presentan un carbono asimétrico
Excepto la glicina
La mayoría de loa aminoácidos que incorporan los organismos en las proteínas son de tipo "L"
Clasificación
Cadena lateral
Alifáticos
Su cadena lateral (R) es un hidrocarburo alifático
Hidrófobos
Localizados al interior de las proteínas
Glicina es el aminoácido más pequeño
La metionina contiene azufre
Aromáticos
Su cadena lateral (R) es un compuesto aromático
Fenilalanina, tirosina y triptófano
Polares sin carga
La serina y teronina son aminoácidos hidroxilados
La asparagina y la glutamina son las amidas del aspartato y glutamato
La cisteína contiene azufre
Polares con carga positiva
Histidina, lisina y arginina
Aminoácidos básicos
Por su basicidad pueden captar el H+ del medio
Polares con carga negativa
Aminoácidos ácidos
Ácido aspártico y ácido glutámico
Carga negativa a pH fisiológico 7
Requerimientos nutricionales
No esenciales
Se pueden sintetizar
Esenciales
Necesario obtenerlos de fuentes externas
Metabólica
Glucógenicos
El esqueleto está destinado a la síntesis de glucosa
Cetogénicos
Los esqueletos pueden ser convertidos a compuestos orgánicos con grupos cetona cuerpos cetónicos
Mixtos
Durante el metabolismo, parte del esqueleto de los carbonos de estos aminoácidos entraran a la vía cetogénica y la otra a la vía glucogénica
No proteicos
No forman parte de las proteínas
Producidos durante el metabolismo
Actividades funcionales específicas como neurotransmisores o intermediarios metabólicos
Lípidos
Biomoléculas insolubles en agua
Ácidos orgánicos de cadena larga
En seres vivos abundan los de número par
Poseen un grupo carboxilo y una cadena hidrocarbonada
Pueden ser saturados o insaturados
Funciones
Reserva
Principal reserva energética del organismo
Un gramo de grasa produce 9.4 kilocalorías en las reacciones metabólicas de oxidación
Estructural
Forman las bicapas lipídicas de las membranas citoplasmáticas y los organúlos celulares
Protección térmica
Protección mecánica
Catalizadora y transportadora
Biocatalizadores
Forman una emulsión de los ácidos biliares y las lipoproteínas para transportarse desde el intestino al tejido donde se utilizaran
Estructura
Estructura general
Cabeza hidrofílica polar + Cola hidrocarbonada hidrófoba apolar
No son polímeros pero se asocian de manera no covalente
Formación de monocapas, bicapas, micelas y vesículas
Ácidos grasos
Grupo carboxilo hidrófilo y cadena HC generalmente larga y lineal
Saturados
Tolos los C están saturados con H
Enlaces sencillos
Insaturados
Mono o polisaturados
Geometría cis y trans
La mayoria de los ácidos grasos naturales son cis
Dobles enlaces cis: desviación rígida de la cadena HC
Dobles enlaces trans: se relacionan con niveles elevados de colesterol
Esterificación
Los ácidos grasos forman enlaces éster con diferentes alcoholes
Nomenclatura
IUPAC
Los nombres describen en detalle las estructuras
Delta
C-1 es el C carboxílico
Longitud de la cadena
Número y posición de los dobles enlaces
Omega
C-1 es el extremo metilo terminal
Longitud de la cadena
Identifica el primer C involucrado en el doble enlace (C-ω)
Clasificación
Almacenamiento y estructurales
Glicerolípidos
Triacilgliceroles
Trigliceridos
Grasas neutras
Hidrofóbicos, sin cargas
Ésteres de glicerol
Cadena HC: almacenamiento energético
Se almacenan en los adipocitos
Se almacenan en los adipocitos
Grasas
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Fosfolípidos
Glicerofosfolípidos
Esfingofosfolípidos
Esfingolípidos
Esfingoglucolípidos
Formados con la esfingosina
Ceramida = esfingosina + ácido graso
Los distintos esfingolípidos resultan de la unión de distintos sustituyentes al grupo alcohol primario de la ceramida
Lípidos de la membrana
Forman bicapas lipídicas
Se diferencian estos tipos de lípidos por la naturaleza de su grupo de su cabeza hidrófílica
Membranas biológicas
Estructura laminar (bicapa)
Asimétricas
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Estructura fluida
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Cada membrana tiene una composición lipídica característica
Lipoproteínas
Complejos globulares de lípido-proteína
Permiten el movimiento de lípidos apolares a través de ambientes acuosos
Se clasifican con base a su densidad determinada por centrifugación
Colesterol
Principal esterol en tejidos animales
Estructura esteroidea: cuatro anillos
Debilmente anfipática por su pequeño grupo OH en el extremo de la molécula
Es una molécula voluminosa y rígida, da rigidez a la membrana y altera su estructura
Carbohidratos
Biomoléculas más abundantes de la naturaleza
Vínculo directo entre la energía solar y la energía de enlaces químicos
Se forman durante la fotosíntesis
Contienen carbono hidrógeno y oxígeno
Funciones
Energética
Estructural
Señalización
Metabolismo
Clasificación
Posición del grupo carbonilo
Aldosas
Grupo carbonilo en el extremo de la cadena
Aldehído
Nomenclatura
Prefijo que hace referencia al número de carbonos + terminación -osa
Cetosas
Grupo carbonilo dentro de la cadena
Cetona
Nomenclatura
Prefijo que hace referencia al número de carbonos + terminación -ulosa
Nomenclatura general
Grupo (aldo/ceto) + número de carbonos + terminación -osa
Por el número de átomos de carbono
Tetrosas
Triosas
Pentosas
Hexosas
Por la cantidad de unidades de sacáridos
Monosacáridos
Más sencillos
No pueden ser hidrolizados a formas más simples
Disacáridos
Dos monómeros del mismo tipo o diferentes
Enlace glucosídico
La unión de dos monosacáridos es a través de un enlace O-glucosídico
Reaccionan los OH de los monosacáridos
Enlace α
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Enlace β
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Existen muchas posibilidades para la formación de enlaces
Pueden actuar como azúcares reductores
Polisacáridos
De almacenamiento
Almidón
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Glucógeno
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Estructurales
Celulosa
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Quitina
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Glucoconjugados
Estereoisometría
Los monosacáridos poseen átomos de C asimétricos
Diastereoisómeros
Difieren en la configuración de más de un carbono quiral
Enantiómeros
Imagenes especulares no superponibles
Estructura
Proyección de Fisher
Esqueleto hidrocarbonado en forma vertical, con el C más oxidado arriba
El carbono referencia es el C asimétrico que está más alejado del grupo carbonilo
L
D
Representación de Haworth
Configuración tridimensional en su forma cíclica
Los monosacáridos son inestables por naturaleza, para estabilizarse forman ciclos
Poseen átomos nucleofílicos y electrofílicos
Hemiacetal
Reacción de aldehído y alcohol
Hemicetal
Reacción de cetona y alcohol
Piranosas
Aldohexosas
Pueden adoptar la forma de silla o bote
Al formarse el anillo, se genera un nuevo C quiral
Generación de dos diasteroisómeros dependiendo de la orientación del OH del nuevo C quiral
La posición depende del lado del grupo carbonilo que se ataca
Furanosas
Hemiacetal de una aldopentosa
Hemicetal de una cetohexosa
Configuración plana
Al igual que las piranosas, posee un C anomérico y sufre de mutarrotación
Ácidos nucleicos
La información hereditaria de todo organismo es definida por su genoma
El genoma es el conjunto completo de cromosomas
Un cromosoma es la cromatina condensada
La cromatina es el ADN y proteínas en conjunto
Heterocromatina (más compacta)
Eucromatina (más relajada)
ADN es la secuencia de nucleótidos
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ADN
Estructura
Compuesto por dos cadenas de polinucleótidos unidas en forma de hélice
Murice Wilkins y Rosalind Franklin (1950)
Datos de difracción de los rayos X (doble hélice)
James Watson y Francis Crick (1953)
Modelo tridimensional del ADN
Antiparalela
Secuencias complementarias (apareamiento de bases nitrogenadas)
Sentidos opuestos (5'-3' y 3'-5')
Esquelota pentosas-fosfato se dispone al exterior
Bases nitrogenadas al interior: protección y estabilidad
Doble hélice dextrosa
Cada giro esta compuesto por 10.4 pares de nucleótidos
La distancia entre los pares nucleótidos es de 0.34 nm
El enrrollamiento crean dos ranuras en la hélice
Surco mayor
Surco menor
El extremo 5' del ADN es comunmente ilustrado con el grupo fosfato y el extremo 3' con el grupo hidroxilo
ARN
Estructura
Generalmente es de cadena sencilla
Ribosa
Estructura compleja y única para cada tipo de RNA
Tipos
ARN mensajero
Intermediario entre la secuencia codificante y la proteína
Se produce a partir del proceso de transcripción
Se sustituyen las timinas por uracilos
Asociado a un ribosoma para poder traducir el mensaje codificado a una secuencia de aminoácidos
Vida media corta, tamaño diverso
ARN de transferencia
Participa en la síntesis de proteínas
Actúa como acarreador de aminoácidos específicos de cada secuencia hacia el ribosoma
Su estructura es un trébol de tres hojas
Contiene bases nitrogenadas modificadas
La estructura secundaria para formar la estructura terciaria en forma de L
ARN ribosomal
Principales componentes del ribosoma
Ayuda a que el ARNm se una al sitio adecuado para que se pueda sintetizar la proteína correcta
También tienen acción catalítica para formar los enlaces peptídicos que unen a los aminoácidos
Estructura
Pentosas
Cinco átomos de carbono
ADN (desoxirribosa)
ARN (ribosa)
Bases nitrogenadas
Purinas
Anillo pirimidínico y uno de imidazol
Guanina (G)
Adenina (A)
Pirimidinas
Un ciclo, un anillo pirimidínico
Citosina (C)
Timina o uracilo (T o U)
Reglas de Chargaff
A = T, A/T=1
G = C, C/G=1
(A+G)=(C+T)
Nucleótidos
Compuesto monomérico formado por la base nitrogenada, pentosa y un grupo fosfato
Nucleósido
Unión entre la pentosa y la base nitrogenada
Grupos fosfato
Dan la característica ácida a los ácidos nucléicos
Puede ser mono, di o trifosfato
Péptidos
Enlace peptídico
Requiere energía
A través de reacciones de condensación
Unen el grupo carboxilo de un aminoácido con el grupo amino de otro
Clasificación
Oligopéptidos
Menos de 50 aminoácidos
Polipéptidos
Proteínas
Macromoléculas complejas formadas por cadenas lineales de aminoácidos de secuencia definida
Estructura
Secundaria
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Terciaria
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Primaria
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Cuaternaria
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Clasificación
Heteroproteínas
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Holoproteínas
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Funciones
Catálisis
Estructura
Movimiento
Defensa
Regulación
Almacenamiento
Respuesta al estrés
Fibrosas
Forma filamentosa y alargada
Función estructural
Secuencias de 300 aminoácidos α-hélice
Colágeno
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Queratina
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Elastina
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Globulares
Poseen estructuras secundarias pero además se pliegan unas sobre otras formando estructuras terciarias compactas
La informacíon que determina la estructura tridimensional de una proteína la lleva la secuencia de aminoácido de la proteína
Mioglobina
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Hemoglobina
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Más de 50 aminoácidos
Las cadenas laterales de los aminoácidos pueden interactuar con otros o con agua
Los grupos de cada lado del enlace peptídico pueden rotar, haciendo flexible la estructura
Inorgánicas
Clasificación
Agua (H2O)
Sales minerales (iones)
Referencias
Ácidos nucleicos (artículo). (s. f.). Khan Academy.
https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/gene-expression-and-regulation/dna-and-rna-structure/a/nucleic-acids
Carbohidratos (artículo). (s. f.). Khan Academy.
https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/chemistry-of-life/properties-structure-and-function-of-biological-macromolecules/a/carbohydrates
Introducción a las proteínas y los aminoácidos (artículo). (s. f.). Khan Academy.
https://es.khanacademy.org/science/biology/macromolecules/proteins-and-amino-acids/a/introduction-to-proteins-and-amino-acids
Lípidos (artículo) | Macromoléculas. (s. f.). Khan Academy.
https://es.khanacademy.org/science/biology/macromolecules/lipids/a/lipids
