Biomoléculas orgánicas: proteínas y ácidos nucleicos PPTCES031CB31-A16V1 Clase Biomoléculas orgánicas: proteínas y ácidos nucleicos

Resumen de la clase anterior Biomoléculas inorgánicas Agua Sales minerales Gases Capacidad disolvente Alta tensión superficial Capilaridad Alto calor específico Alto calor de vaporización Na+, K+, Fe3+, Ca2+, I-, F- CO2, O2

Resumen de la clase anterior Biomoléculas orgánicas Carbohidratos Lípidos Unidad básica: Monosacáridos Clasificación: Monosacáridos, disacáridos, polisacáridos Función: Estructural, energética Unidad básica: Ácidos grasos (saponificables) Tipos: Triglicéridos, fosfolípidos, esteroides. Función: Estructural, energética, aislante, hormonal

Páginas del libro desde la 38 a la 49. Aprendizajes esperados Comprender las formas de clasificación de proteínas y ácidos nucleicos. Comprender los niveles de organización y funciones de las proteínas. Identificar los tipos de ácidos nucleicos y sus características. Páginas del libro desde la 38 a la 49.

Pregunta oficial PSU Un investigador ha aislado y purificado una molécula y sospecha que se trata de una proteína. Un experimento adecuado para confirmar la naturaleza de esta molécula es estudiar si A) contiene oxígeno. B) contiene carbono. C) tiene un alto peso molecular. D) es soluble en solventes orgánicos. E) libera aminoácidos después de un tratamiento con tripsina. Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Pregunta PSU modelo 2015.

1. Proteínas 2. Ácidos nucleicos

1. Proteínas Criterio de CLASIFICACIÓN PROTEÍNAS C, H, O, N, S Elementos principales C, H, O, N, S Unidades básicas de construcción (monómeros) Aminoácidos Tipo de enlace Peptídico Niveles de organización Estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria. Fuentes Carnes rojas y blancas, lácteos, huevos, legumbres, frutos secos, etc.

1. Proteínas 1.1 Estructura de un aminoácido C N H R O Radical Carbono central Grupo carboxilo Grupo amino

1. Proteínas 1.2 Tipos de aminoácidos Esenciales No esenciales Isoleucina (Ile, I) Alanina (Ala, A) Leucina (Leu, L) Arginina (Arg, R) Lisina (Lys, K) Asparragina (Asn, N) Metionina (Met, M) Aspartato (Asp, D) Fenilalanina (Phe, F) Cisteína (Cys, C) Treonina (Thr, T) Glutamato (Glu, E) Triptófano (Trp, W) Glutamina (Gln, Q) Valina (Val, V) Glicina (Gly, G) Histidina (His, H) (niños)* Prolina (Pro, P) Serina (Ser, S) Tirosina (Tyr, Y) Histidina (His, H) (adultos)* (*) En niños, la histidina no se sintetiza, por lo que es un aminoácido esencial para este grupo de edad, pero no para los adultos.

1. Proteínas 1.3 Enlace peptídico Es un enlace covalente que se forma por un proceso de CONDENSACIÓN entre el grupo carboxilo (-COOH) de un aminoácido y el grupo amino (-NH2) de otro aminoácido, en el cual se libera una molécula de agua.

1. Proteínas 1.4 Niveles de organización de las proteínas 3 2 1 4 Las proteínas tienen una estructura tridimensional bien definida, que puede organizarse en 4 niveles interdependientes. 2 1 4

1. Proteínas 1.4 Niveles de organización de las proteínas Estructura primaria: Corresponde a la unión lineal de aminoácidos a través del enlace peptídico, como por ejemplo la insulina.

1. Proteínas 1.4 Niveles de organización de las proteínas Estructura secundaria: Corresponde a los aminoácidos de la estructura primaria que interactúan entre sí, mediante puentes de hidrógeno entre los grupos amino y los grupos carboxilo de distintos aminoácidos.

1. Proteínas 1.4 Niveles de organización de las proteínas Estructura terciaria: Corresponde al plegamiento en el espacio de la estructura secundaria, a través de interacciones hidrofóbicas, electrostáticas y puentes disulfuro. Ejemplo: enzimas.

Estructura cuaternaria: 1. Proteínas 1.4 Niveles de organización de las proteínas Estructura cuaternaria: Corresponde a la interacción de dos o más estructuras terciarias. También se puede definir como la interacción entre las subunidades de una proteína. Ejemplo: hemoglobina.

1. Proteínas 1.5 Funciones de las proteínas Función Característica Estructural Forman parte de las membranas celulares, componen el citoesqueleto y actúan como receptores. Enzimática Biocatalizadores de las reacciones químicas. Hormonal Algunas son de naturaleza proteica como la insulina, glucagón, hormona del crecimiento, entre otras. Defensa Forman inmunoglobulinas o anticuerpos. Transporte Transportadoras de gases respiratorios (hemoglobina), de lípidos en sangre (lipoproteínas), en la membrana plasmática actuando como carrier. Contráctil La actina y la miosina constituyen las miofibrillas responsables de la contracción muscular. Energética Solo en condiciones extremas, por ejemplo, cuando los carbohidratos y lípidos han sido utilizados. Además es poco eficiente.

A Ejercitación Ejercicio 13 “Guía del alumno” Se tiene una proteína en condiciones de laboratorio y se le aplica un agente físico, lo que le provoca una desnaturalización por daño a su estructura cuaternaria. ¿Cuál es el agente que se aplica en esta desnaturalización? A) Temperatura D) pH B) Presión E) Sal binaria C) Compuesto tóxico ALTERNATIVA CORRECTA A Reconocimiento

D Ejercitación Ejercicio 16 “Guía del alumno” Si se desnaturaliza una proteína con estructura cuaternaria como la hemoglobina, a través de la aplicación de calor, hasta llegar a obtener la estructura primaria intacta, los enlaces que se podrían romper son I) puentes de hidrógeno. II) enlaces peptídicos. III) puentes disulfuro. Es (son) correcta(s) A) solo I. D) solo I y III. B) solo II. E) I, II y III. C) solo III. ALTERNATIVA CORRECTA D Comprensión

B Ejercitación Ejercicio 24 “Guía del alumno” La siguiente figura representa una molécula de hemoglobina. Esta proteína presenta estructura cuaternaria debido a que A) está formada por cuatro subunidades distintas. B) consta de más de una cadena polipeptídica. C) presenta un átomo de hierro en cada grupo hemo. D) tiene una masa molecular muy elevada. E) presenta una estructura globular. ALTERNATIVA CORRECTA B Comprensión

Elementos principales Unidades básicas de construcción (monómeros) 2. Ácidos nucleicos Criterio de Comparación Ácidos nucleicos Elementos principales C, H, O, N, P Unidades básicas de construcción (monómeros) Nucleótidos Tipo de enlace Fosfodiéster (dentro de una hebra). Puentes de hidrógeno (entre hebras). Función biológica Almacenar y transmitir la información genética. Ejemplos ADN, ARN

2. Ácidos nucleicos 2.1 Unidades básicas: nucleótidos 1 2 3

2. Ácidos nucleicos 2.1 Unidades básicas: nucleótidos Bases nitrogenadas Pirimidinas Purinas

2. Ácidos nucleicos (ARN) (ADN) 2.1 Unidades básicas: nucleótidos Pentosas (ARN) (ADN)

2. Ácidos nucleicos 2.1 Unidades básicas: nucleótidos Fosfato: Se ubica en el carbono 5 de la pentosa y aportan la energía para que se puedan formar enlaces entre nucleótidos. Estos enlaces se denominan fosfodiéster.

El ATP es un nucleótido modificado, ya que presenta 3 grupos fosfato. 2. Ácidos nucleicos 2.1 Unidades básicas: nucleótidos Adenosin trifosfato (ATP): Es la molécula que aporta energía a todos los procesos celulares. ATP BASE NITROGENADA ADENINA PENTOSA RIBOSA GRUPO FOSFATO 3 GRUPOS El ATP es un nucleótido modificado, ya que presenta 3 grupos fosfato.

A Ejercitación Ejercicio 20 “Guía del alumno” La siguiente figura representa una molécula de ATP: En el rompimiento de los enlaces señalados, ¿cuál aporta mayor cantidad de energía? A) 1 D) 4 B) 2 E) 5 C) 3 ALTERNATIVA CORRECTA A Comprensión

2. Ácidos nucleicos 2.2 Enlaces químicos Enlace fosfodiéster: une los nucleótidos del ADN o del ARN. Es un enlace covalente que se produce entre un grupo hidroxilo (OH-) en el carbono 3’ y un grupo fosfato (PO43− ) en el carbono 5’ del nucleótido entrante.

2. Ácidos nucleicos 2.2 Enlaces químicos Puente de hidrógeno: une las bases nitrogenadas de las dos hebras del ADN. Al desnaturalizar el ADN, se rompen los puentes de hidrógeno que hay entre las bases nitrogenadas, por lo tanto las hebras se separan. Un ADN con mayor porcentaje de C-G que A-T es más difícil de desnaturalizar.

2. Ácidos nucleicos 2.3 ADN y ARN ADN ARN Bases nitrógenadas Adenina Guanina Timina Citosina Uracilo Pentosa Desoxirribosa Ribosa Características Corresponde a la unión de muchos nucleótidos. Está formado por dos cadenas conformando una doble hélice. Está formada por una sola cadena polinucleotídica. Funciones Codifica la información genética, guardando en forma segura y fiel las características de los organismos. Existen diversos tipos de ARN, que tienen como función decodificar el mensaje genético del ADN y traducirlo a proteínas.

2. Ácidos nucleicos 2.3 ADN y ARN

E Ejercitación Ejercicio 5 “Guía del alumno” Un investigador aísla un compuesto de una célula y quiere determinar si se trata de un ácido nucleico o de una proteína, a través de una marca radiactiva en un elemento químico. ¿Qué elemento debería usar el investigador? A) Carbono D) Oxígeno B) Hidrógeno E) Azufre C) Nitrógeno ALTERNATIVA CORRECTA E Comprensión

A Ejercitación Ejercicio 18 “Guía del alumno” El hecho de que una molécula de ADN con un mayor número de pares G – C sea más estable frente al alza de temperatura, se debe a que A) este par presenta tres puentes de hidrógeno. B) la guanina tiene una estructura de doble anillo más resistente. C) el par A – T requiere más enlaces para mantenerse unido. D) los pares G – C generan una estructura del ADN más compacta. E) los pares A – T producen un ADN más enrollado. ALTERNATIVA CORRECTA A Reconocimiento

E Ejercitación Ejercicio 21 “Guía del alumno” Un científico ha analizado parcialmente la estructura de cinco nucleótidos procedentes de un tejido animal. Los resultados se muestran en la siguiente tabla: En relación con la información de la tabla, es correcto afirmar que A) la molécula 1 corresponde a un ribonucléotido. B) la molécula 2 no se considera un nucleótido. C) solo el nucleótido 3 puede pertenecer a una cadena de ADN. D) la molécula 4 corresponde a un desoxirribonucleótido. E) el nucleótido 5 puede formar parte del ADN o del ARN. ALTERNATIVA CORRECTA E ASE

Pregunta oficial PSU Un investigador ha aislado y purificado una molécula y sospecha que se trata de una proteína. Un experimento adecuado para confirmar la naturaleza de esta molécula es estudiar si A) contiene oxígeno. B) contiene carbono. C) tiene un alto peso molecular. D) es soluble en solventes orgánicos. E) libera aminoácidos después de un tratamiento con tripsina. Fuente : DEMRE - U. DE CHILE, Pregunta PSU modelo 2015. ALTERNATIVA CORRECTA E Comprensión

Célula como unidad funcional Tabla de corrección Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad 1 D Célula como unidad funcional Reconocimiento 2 A Comprensión 3 E 4 ASE 5 6 7 B 8 9 10 11 C 12

Célula como unidad funcional Tabla de corrección Ítem Alternativa Unidad temática Habilidad 13 A Célula como unidad funcional Reconocimiento 14 B Comprensión 15 16 D 17 18 19 20 21 E ASE 22 C 23 24 25

Síntesis de la clase Moléculas orgánicas Carbohidratos Proteínas Se pueden dividir en Carbohidratos Proteínas Lípidos Ácidos nucleicos Su función es Su función es Guardar y transmitir información genética, moléculas energéticas. Son ejemplos de ácidos nucleicos Estructural, transporte, defensa, enzimática, señales químicas, etc. ADN ARN Se organizan en los siguientes niveles Estructura primaria Estructura secundaria Estructura terciaria Estructura cuaternaria

Prepara tu próxima clase En la próxima sesión, estudiaremos Teoría celular. Diversidad celular: células procariontes y eucariontes

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