Los Lípidos Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas básicamente por carbono e hidrógeno y en una proporción muy baja también oxígeno. Además pueden contener también fósforo, nitrógeno y azufre . Es un grupo de sustancias muy heterogéneas que sólo tienen en común estas dos características: Son insolubles en agua Son solubles en disolventes orgánicos,(éter, cloroformo, benceno).

Clasificación de los lípidos Los lípidos se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su composición ácidos grasos (lípidos saponificables) o no lo posean ( lípidos insaponificables ). Lípidos saponificables Simples Acilglicéridos Céridos Complejos Fosfolípidos Glucolípidos Lípidos insaponificables Terpenos Esteroides Prostaglandinas

Propiedades de los ácidos grasos Desde el punto de vista químico, los ácidos grasos son capaces de formar enlaces éster con los grupos alcohol de otras moléculas. Cuando estos enlaces se hidrolizan con un álcali, se rompen y se obtienen las sales de los ácidos grasos correspondientes, denominados jabones, mediante un proceso denominado saponificación.                                                                               

Saponificación.   Por hidrólisis con un álcali se obtienen las sales de los ácidos grasos correspondientes, denominados jabones,                                       

Ácidos grasos Los ácidos grasos son moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada de tipo lineal, y con un número par de átomos de carbono. Tienen en un extremo de la cadena un grupo carboxilo (-COOH).

Clasificación de los ácidos grasos Los ácidos grasos saturados sólo tienen enlaces simples entre los átomos de carbono. Son ejemplos de este tipo de ácidos el mirístico (14C);el palmítico (16C) y el esteárico (18C) . Los ácidos grasos insaturados tienen uno o varios enlaces dobles en su cadena y sus moléculas presentan codos, con cambios de dirección en los lugares dónde aparece un doble enlace. Son ejemplos el oléico (18C, un doble enlace) y el linoleíco (18C y dos dobles enlaces).

Ácido palmítico Ácido oleico

Grupo Carboxilo

Los ácidos grasos son compuestos anfipáticos Cola hidrofóbica cabeza hidrofílica

Fosfolípidos Se caracterizan por presentar un ácido ortofosfórico (H3PO4) en su zona polar. Son las moléculas más abundantes de la membrana citoplasmática.

Comportamiento de los fosfolípidos

(G. M. Helmkamp, Jr)

Comportamiento de los fosfolípidos

(fosfo y glicolípidos) Micela (Acidos grasos) Liposoma (fosfo y glicolípidos) Bicapa Lipídica

(G. M. Helmkamp, Jr)

(Triglicéridos)

Ceras Las ceras son ésteres de ácidos grasos de cadena larga, con alcoholes también de cadena larga. En general son sólidas y totalmente insolubles en agua. Todas las funciones que realizan están relacionadas con su impermeabilidad al agua y con su consistencia firme. Las plumas, el pelo , la piel, las hojas, los frutos, están cubiertas de una capa de ceras protectoras.

Terpenos Son moléculas lineales o cíclicas que cumplen funciones muy variadas: Esencias vegetales: mentol, geraniol, limoneno, alcanfor, eucaliptol y vainillina. Vitaminas, como la A, E, K. Pigmentos vegetales, como el caroteno y la xantofila.

Esteroides Esteroles: Como el colesterol y la vitamina D. Hormonas esteroídeas: hormonas suprarrenales y hormonas sexuales. COLESTEROL El colesterol forma parte estructural de las membranas a las que confiere estabilidad. Es la molécula base que sirve para la síntesis de casi todos los esteroides.

HORMONAS SEXUALES : progesterona y testosterona . HORMONAS SUPRARRENALES :cortisona                                         

Prostaglandinas Las prostaglandinas son lípidos cuya molécula básica está constituida por 20 átomos de carbono que formanun anillo ciclopentano y dos cadenas alifáticas. Las funciones son diversas: 1.- la producción de sustancias que regulan la coagulación de la sangre 2.- cierre de las heridas 3.- la aparición de la fiebre como defensa de las infecciones 4.- la reducción de la secreción de jugos gástricos. Funcionan como hormonas locales.

Funciones principales de los lípidos. Función de reserva. Son la principal reserva energética del organismo.Un gramo de grasa produce 9'4 kilocalorías en las reacciones metabólicas de oxidación. Función estructural. Forman las bicapas lipídicas de las membranas. Recubren órganos y les dan consistencia. Además forman los cogines protectores de los órganos. Función biocatalizadora. De las vitaminas lipídicas, las hormonas esteroideas y las prostaglandinas. Función transportadora. El transporte de lípidos desde el intestino hasta su lugar de destino por medio de la emulsión generada por los ácidos biliares y los proteolípidos.

LAS PROTEÍNAS Son biomoléculas formadas básicamente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Pueden además contener azufre y en algunos tipos de proteínas, fósforo, hierro, magnesio y cobre entre otros elementos. Son polímeros de los aminoácido. Los aminoácidos están unidos por enlaces peptídicos.

La unión de un bajo número de aminoácidos da lugar a un péptido; Si el n: de aa. no es mayor de 10, se denomina oligopéptido. Si es superior a 10 se llama polipéptido. y si el n: es superior a 50 aa. se denomina proteína.

LOS AMINOÁCIDOS Los aminoácidos se caracterizan por poseer un grupo carboxilo (-COOH) y un grupo amino (-NH2). Las otras dos valencias del carbono se saturan con un átomo de H y con un grupo variable denominado radical R.

LOS AMINOÁCIDOS La fórmula general de un aminoácido es: R puede ser una de 20 tipos diferentes de cadena lateral. A pH 7, los grupos amino y carboxilo se encuentran ionizados.

Familias de Aminoácidos Los aminoácidos comunes se agrupan en función de la naturaleza química de sus cadenas laterales ácidas básicas polares sin carga no polares Los nombres de estos 20 aminoácidos tienen abreviaturas de tres letras y de una letra Por ejemplo: Alanina = Ala = A

Cadenas Laterales Acidas ácido aspártico Asp o D ácido glutámico Glu o E

Cadenas Laterales Básicas lisina Lys o K arginina Arg o R histidina His o H

Cadenas laterales polares sin carga asparragina Asn o N glutamina Gln o Q Cadenas laterales polares sin carga Aunque el N de la amida no está cargada a pH neutro, la molécula es polar serina Ser o S treonina Thr o T tirosina Tyr o Y

Cadenas laterales no polares

Cadenas laterales no polares

Formación del Enlace Peptídico Condensación (liberación de 1 molécula de agua) Extremo Amino-terminal NH2-terminal o N-terminal Extremo Carboxilo-terminal COO--terminal o C-terminal Formación del Enlace Peptídico

Formación de una Cadena Polipeptídica Enlace peptídico Dipéptido Polipéptido Cadena Polipeptídica (Proteína) Residuos aminoacídicos

ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS. La organización de una proteína viene definida por cuatro niveles estructurales denominados: estructura primaria, estructura secundaria, estructura terciaria y estructura cuaternaria. La estructura primaria es la secuencia de aa. de la proteína que componen la cadena polipeptídica. La función de una proteína depende de su secuencia y de la forma que ésta adopte.

ESTRUCTURA SECUNDARIA: Es la disposición de la secuencia de aminoácidos en el espacio Existen dos tipos de estructura secundaria: la a(alfa)-hélice la conformación b (beta) Ambos elementos de estructura secundaria principalmente se mantienen gracias a puentes de hidrógeno.

a-Hélice

Conformación b

antiparalela paralela

ESTRUCTURA TERCIARIA Es la disposición de la estructura secundaria de un polipéptido al plegarse sobre sí misma, originando una conformación globular. “estructura secundaria” “estructura terciaria” mioglobina

cadenas laterales polares cadenas laterales no polares región central hidrofóbica contiene cadenas laterales no polares cadenas laterales polares en el exterior forman puentes de hidrógeno con el agua Polipéptido desplegado Conformación plegada en ambiente acuoso Plegamiento de una proteína para adquirir una conformación compacta Las cadenas laterales de los aminoácidos polares tienden a agruparse en el exterior de la proteína, interactuando con el agua. Las cadenas laterales de los aminoácidos no polares se entierran en el interior, formando un núcleo hidrofóbico compacto.

La estructura terciaria corresponde a la disposición de la estructura secundaria de un polipéptido al plegarse sobre sí misma originando una conformación globular. Esta conformación globular facilita la solubilidad en agua y así realizar funciones de transporte , enzimáticas , hormonales, etc. Esta conformación globular se mantiene estable gracias a la existencia de enlaces entre los radicales R de los aminoácidos. Aparecen varios tipos de enlaces: puente disulfuro entre los radicales de aminoácidos que tiene azufre. puentes de hidrógeno puentes eléctricos interacciones hifrófobas.

Tres tipos de enlaces no covalentes que participan en el plegamiento de las proteínas Cada uno de estos enlaces, por sí solo, es muy débil, pero el conjunto de todas ellas origina una conformación tridimensional altamente estable

DOMINIOS PROTEICOS Los elementos de estructura secundaria, a-hélices y hojas b, se empaquetan juntas formando elementos globulares estables llamados dominios. Una proteína típica está formada por uno o más dominios, a menudo unidos entre sí por regiones menos estructuradas. La figura corresponde a la proteína reguladora génica de bacterias CAP, con dos dominios.

ESTRUCTURA CUATERNARIA Consiste en la unión de dos a más cadenas polipeptídicas con estructura terciaria, para formar un complejo proteico. Generalmente estos complejos se forman mediante enlaces débiles (no covalentes), pero en algunos casos ocurren uniones covalentes entre las diferentes cadenas, en la forma de puentes disulfuro.

Hemoglobina: una proteína formada por la disposición simétrica de dos subunidades diferentes

Estructura Secundaria Estructura Primaria - Enlaces covalentes (enlace peptídico) Secuencia de aminoácidos Estructura Secundaria - Enlaces puente de hidrógeno a hélice Estructura b “Random coil” Estructura Terciaria - Interacciones no covalentes: - puentes de hidrógeno - enlaces iónicos - fuerzas de Van der Waals - interacciones hidrofóbicas - Enlaces covalentes (puentes disulfuro) Cadena polipeptídica plegada Asociación de dos o más cadenas polipeptídicas Estructura Cuaternaria - Fundamentalmente interacciones no covalentes: - puentes de hidrógeno - enlaces iónicos - fuerzas de Van der Waals - interacciones hidrofóbicas - Enlaces covalentes en algunos casos

FUNCIONES Y EJEMPLOS DE PROTEÍNAS Estructural Como las glucoproteínas que forman parte de las membranas. Las histonas que forman parte de los cromosomas El colágeno, del tejido conjuntivo fibroso. La elastina, del tejido conjuntivo elástico. La queratina de la epidermis. Enzimática Son las más numerosas y especializadas. Actúan como biocatalizadores de las reacciones químicas Hormonal Insulina y glucagón Hormona del crecimiento Calcitonina Defensiva Inmunoglobulina Trombina y fibrinógeno Transporte Hemoglobina Hemocianina Citocromos Reserva Ovoalbúmina, de la clara de huevo Gliadina, del grano de trigo Lactoalbúmina, de la leche

Un nucleótido está formado por: Los Ácidos Nucleicos   Los ácidos nucléicos son grandes moléculas formadas por la repetición de una molécula unidad que es el nucleótido. Un nucleótido está formado por: 1.- Una pentosa (ribosa o dexosirribosa). 2.- Una base nitrogenada (guanina, adenina, citocina, timina y uracilo) 3.- Un ácido fosfórico

Nucleótidos Las unidades de los ácidos nucleicos Base nitrogenada Fosfato Azúcar

Azúcares Pentosa La b-D-ribosa forma parte del ácido ribonucleico un azúcar de 5 carbonos La b-D-desoxirribosa forma parte del ácido desoxirribonucleico Cada uno de los carbonos numerados del azúcar de un nucleótido se indica con una comilla tras el número; así, se habla del “carbono 5-prima”, etc.

Bases Nitrogenadas Son compuestos que contienen anillos nitrogenados, tanto pirimidinas como purinas uracilo citosina timina guanina adenina Pirimidina Purina

Grupos Fosfatos Se unen al hidroxilo del carbono 5’ de la ribosa o desoxirribosa. Existen los nucleótidos mono-, di- y trifosfato. El fosfato hace que el nucleótido quede cargado negativamente

Nomenclatura Base + azúcar = NucleóSido Base + azúcar + fosfato = NucleóTido azúcar Base + azúcar = NucleóSido Base Nucleósido Abreviatura Adenina adenosina A Guanina guanosina G Citosina citidina C Timina timidina T uracilo uridina U Los nucleótidos se abrevian con 3 letras mayúsculas, por ejemplo: AMP = adenosin monofosfato dAMP = desoxiadenosin monofosfato UDP = uridin difosfato ATP = adenosin trifosfato

Funciones de los Nucleótidos

Funciones de los Nucleótidos

Funciones de los Nucleótidos

Formación de la Cadena de Ácido Nucleico Extremo 5’-PO4 Extremo 3’-OH

Formas alternativas de representar una cadena de ácidos nucleicos

El ADN contiene adenina-guanina-citosina y timina que se emparejan en la doble hélice una de cada famila A-T y G-C El DNA y todas las formas bicatenarias (duplex) de los ácidos nucleicos se unen entre sí gracias a los enlaces de hidrógeno que se establecen entre sus bases. La Timina enlaza con la Adenina con dos enlaces y la Guanina y la Citosina se unen entre sí por tres enlaces de hidrógeno.

El Ácido Desoxirribonucleico (ADN o DNA) Existe en la Célula como una Doble Hebra ANTIPARALELA

El Ácido Desoxirribonucleico (ADN o DNA) es una Doble Hélice 10 pares de bases por cada vuelta de hélice

Estructura del DNA Las hebras que la conforman son complementarias y antiparalelas. Complementarias porque las bases de cada cadena se aparean de forma complementaria Adenina con Timina (A-T) y Guanina con Citosina (C-G). Antiparalelas porque una cadena está colocada en posición 5'- 3' y la complementaria en posición 3'- 5'. Cada base púrica o pirimidinica establece puentes de hidrógeno con su complementaria, uniendo así las dos cadenas. La separación entre los pares de bases adyacentes es de 3,4 Å (0,34nm). La hélice completa una vuelta cada 10 pares de bases , es decir cada 34 Å (3,4nm). El diámetro de la hélice es de 20 Å.

DENATURACIÓN Y RENATURACIÓN DE MOLÉCULAS DE DNA DE DOBLE HEBRA Calor, OH- Renaturación Nativo Denaturado, hebra simple Renaturado DENATURACIÓN Y RENATURACIÓN DE MOLÉCULAS DE DNA DE DOBLE HEBRA

Estructura del RNA Apareamiento de adenina con uracilo

Estructura del RNA Cadena de RNA base ribosa Extremo 5’-P Extremo 3’-OH Extremo 5’-P enlace fosfodiester Unión 3’ Unión 5’ base ribosa

Estructura del RNA Estructura secundaria del RNA El RNA puede formar pares de bases intramoleculares; es un ácido nucleico de hebra simple, pero contiene regiones de apareamiento de bases que pueden resultar de una complementariedad azarosa.

Estructura del RNA