QUÍMICA ORGÁNICA DRA YELITZA GARCÍA UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL LISANDRO ALVARADO DECANATO DE CIENCIAS DE LA SALUD PROGRAMA DE MEDICINA SECCIÓN BIOQUÍMICA QUÍMICA ORGÁNICA DRA YELITZA GARCÍA

CARBOHIDRATOS En esta lámina que hemos visto en otras oportunidades, quiero recordarles los diferentes tipos de moléculas orgánicas presentes en los seres vivos y que ya hemos estudiado como los Glúcidos o Carbohidratos, Lípidos que incluyen las vitaminas liposolubles, las vitaminas hidrosolubles que estudiamos en la clase pasada y que no se observa en esta lámina, los Ácidos Nucleicos que estudiaremos próximamente y las PROTEÍNAS que es el tema que vamos a estudiar esta semana. Como su nombre lo indica Proteína en Griego significa: lo primero, lo primario, lo fundamental. Porque las proteínas son fundamentales y vitales para la gran mayoría de funciones y actividades realizadas por las células vivas. Las proteínas controlan y originan procesos y funciones en las células, además de formar parte de la estructura de la misma. Las proteínas son sintetizadas a partir de los aminoácidos, sólo se necesitan de 20 a 30 aa´ para que la célula sintetice múltiples proteínas, con diversas formas, tamaño, peso, estructura y función biológica.

AMINOÁCIDOS, PÉPTIDOS Y PROTEÍNAS Las proteínas son consideradas como polímeros de aa´, entendiéndose por polímero que una proteína está formada por unidades monoméricas repetitivas de aa´, unidos entre sí en forma específica.

BIOMOLÉCULAS Amino ácido PROTEÍNA En esta lámina podemos observar varias biomoléculas que ya conocemos, y además encontramos la Glutamina, que es un aminoácido y la insulina que es una proteína. Como les dije anteriormente las proteínas son polímeros de aa´ organizados de una manera específica para cumplir la función que le corresponda en el organismo.

PROTEÍNAS FUNCIONES BIOLÓGICAS: 1.- Biocatálisis 2.- Mecanismo de Defensa 3.- Mecanismo de Contracción 4.- Transporte 5.- Almacenamiento de moléculas o iones 6.- Hormonas 7.- Neurotransmisión 8.- Función de reconocimiento 9.- Mecanismos Genéticos 10.- Balance hidroelectrolítico 11.- Estructural Entre las funciones biológicas de las proteínas tenemos: Biocatálisis: La mayoría de las reacciones químicas que ocurren en la células son catalizadas por enzimas y todas ellas son de naturaleza proteica. Estos biocatalizadores ejercen su función gracias a una estructura tridimensional perfectamente organizada, que permite su acoplamiento estereoquímico con las moléculas que intervienen en la reacción. Mecanismo de defensa: Es el caso de la respuesta antigénica, en la que la inoculación de sustancias extrañas, llamadas antígenos, a un animal induce la síntesis de anticuerpos específicos que son proteínas pertenecientes al grupo de las inmunoglobulinas. (Vacunas, Inmunización para la alergia) Mecanismo de Contracción: La Actina y la Miosina son proteínas que forman parte de la estructura del tejido muscular y ambas son protagonistas del proceso de contracción. Transporte: Algunas proteínas actúan en el proceso de transporte, como la hemoglobina con respecto al oxígeno y al CO2 o los citocromos en el transporte de e-. Almacenamiento de moléculas o iones: La ferritina es el ejemplo, pues esta proteína almacanena Fe Hormonas: Otras proteínas como las hormonas peptídicas actúan como hormonas que son liberadas en glandulas específicas y actúan en tejidos distantes. Neurotransmisión: Algunas proteínas presentes en el tejido nervioso como los neuropéptidos, participan en la transmisión del impulso nervioso. Reconocimiento: Como en el caso de los receptores hormonales presentes en la membrana plasmática o en el espacio intracelular y que son capaces de discriminar la información que les llega. Mecanismos Genéticos: Porque forman parte de las nucleoproteínas (ADN y ARN). Los aa´junto con CO2 y los átomos de Carbono, son precursores elementales del anillo púrico (aspartato, glicna y glutamina) y otros como el aspartato junto con el carbamilfosfato son los responsables de la formación del anillo primidínico. Balance Hidroelectrolítico: Como ocurre con la albumina. Estructural: Junto con los carbohidratos y lípidos, las proteínas forman parte de la estructura de las membranas celulares. Además, las proteínas son fundamentales en la estructura del hueso, cartílago, piel y otros tejidos conectivos en los que el colágeno es la proteína más abundante.

PROTEÍNAS Son componentes de la membrana celular. En una sola célula existen millares de proteínas con estructura y función diferente. Todas las proteínas están formadas por un reducido Nº de unidades conocidos como aa´, que se encuentran unidos entre sí por enlaces covalentes cuya secuencia esta predeterminada genéticamente. De acuerdo al Nº de aa´ tenemos: Oligopéptidos: Moléculas que tienen de 2 a 20aa´. Polipéptidos: De 21 a 50 aa´. Proteínas: más de 50aa´. Solo 20aa´son capaces de polimerizarse entre sí para formar las proteínas. Esto se debe al codón de las proteínas.

PROTEÍNAS aa´ aa´ aa´ aa´ aa´ aa´ *Oligopéptidos: 2 a 20 aa´ *Polipéptidos : 21 a 50 aa´ *Proteínas: más de 50 aa´ ESTEREOISOMERÍA

Aminoácidos Con este nombre se designa a un grupo de compuestos orgánicos que se caracterizan por poseer un carbono α unido a un grupo amino, un grupo carboxilo y a una cadena lateral que los diferencia entre sí.

Aminoácidos (aa´) CLASIFICACIÓN 1.- De acuerdo a la ubicación: * No encontrados en las proteínas * Encontrados en las proteínas : - Codificables - Modificados 2.- De acuerdo a las propiedades fisicoquímicas de la cadena lateral: * Cadenas No polares o hidrofóbicas * Cadenas polares o hidrofílicas : - Neutras - Acidas - Básicas 3.- De acuerdo a la naturaleza química de la cadena lateral: * aa´ Alifáticos * Con cadenas laterales diferentes * Polares Neutros * Francamente polares

Aminoácidos Codificables De acuerdo a la ubicación los aa` se clasifican en: a) Encontrados en Proteínas y b) No encontrados en Proteínas. El primer grupo comprende aquellos aa`codificables de acuerdo con el Código Genético del ADN, cuya función principal es la de ser unidades fundamentales de las proteínas. Existen 20 aminoácidos diferentes que forman parte de las proteínas. Todos ellos son a-aminoácidos. El carbono-a recibe este nombre por ser el carbono adyacente al carbono del grupo carboxilo, y el grupo diferenciador de los distintos aminoácidos (R) se denomina cadena lateral.

Aminoácidos Codificables Como vemos de acuerdo al código genético tenemos un codón que codifica a un aa´ para que forme parte de determinada proteína.

Aminoácidos no Codificables Existen aa´no codificables para formar parte de las proteínas, pero que cumplen funciones biológicas específicas e importantes, como el ac. Gammaminobutírico que cumple función como Neurotransmisor de tipo inhibitorio en el SNC.

Aminoácidos no Codificables

Funciones de los Aminoácidos Son las unidades funcionales y Estructurales de las proteínas. Algunos actúan como neurotrasmisores o como sus precursores (Ej. Glutamato, Glicina, Tirosina, Triptófano). Sus rutas metabólicas pueden servir como fuente de glucosas. La L-Tirosina modificada presenta funciones hormonales (hormona tiroidea).

Clasificación según la Estructura de la Cadena Lateral. Las cadenas laterales de los aa´alifáticos están formadas por Carbono e Hidrógeno. Propiedades físico-químicas: 1.-Son No Polares o Hidrofóbicos: A medida que aumenta el Nº de Carbonos , aumenta la tendencia a repeler el agua. 2.-Forman enlaces Hidrofóbicos. 3.- Solubles en solventes apolares. El número de carbonos de la cadena lateral alifática determina su solubilidad

Clasificación según la Estructura de la Cadena Lateral.

Presencia de elementos ionizables en la cadena Lateral Clasificación según la Estructura de la Cadena Lateral. Los grupos químicos OH y SH de éstos aa´son capaces de darle a la molécula cierto carácter polar, sin llegar a su ionización. 1.- Presentan diferentes grados de solubilidad en solventes polares. 2.- Establecen interacciones No covalentes. Presencia de elementos ionizables en la cadena Lateral

Presencia de elementos ionizables en la cadena Lateral Clasificación según la Estructura de la Cadena Lateral. Presencia de elementos ionizables en la cadena Lateral

Clasificación según la Estructura de la Cadena Lateral. Cadenas Laterales con grupos Funcionales oxigenados y otros Presencia de elementos ionizables en la cadena Lateral

Clasificación según los Requerimientos Nutricionales Esenciales: Son aquellos aminoácidos que NO pueden ser sintetizados por el organismo y por tanto deben ser aportados por la dieta. Entre ellos se encuentra la Fenilalanina, el Triptófano, leucina, Isoleucina, Lisina, Valina, metionina y Treonina. En niños se incluye la arginina y la histidina No Esenciales: Son sintetizados por el organismo y por tanto el organismo no depende de su aporte por la dieta.

Comportamiento ácido-base de los grupos carboxilos y amino. Conceptos Fundamentales: Ácido: Sustancia capaz de donar protones al medio donde se encuentra. Base: Sustancia capaz de aceptar protones del medio en el cual se encuentra. Ácido Base C00H COO- + H+ R C H NH2 + H+ NH3+ Base Ácido Cuando un ácido cede protones al medio se forma su base conjugada simultáneamente

Comportamiento ácido-base de los grupos carboxilos y amino. Fuerza de un ácido: Se refiere a la mayor o menor eficiencia con la cual el ácido cede protones al medio. Viene dada por la expresión pKa R-COOH R-COO- + H+ V1 V2 Donde V1=V2 Donde el valor de la constante de disociación (pKa) nos expresa el grado de disociación alcanzado por un compuesto (R-COOH) en condiciones de equilibrio.

Comportamiento ácido-base de los grupos carboxilos y amino. Ecuación de Henderson-Hasellbach (HH) XH + R-OH X- R+ + H-OH Expresando que en cualquier solución acuosa que contenga un ácido débil y su base conjugada su pH dependerá del valor de pKa del ácido débil y las relaciones entre las concentraciones de la base conjugada y el ácido.

Comportamiento ácido-base de los grupos carboxilos y amino. De la misma forma como el grupo alfa-amino y alfa-carboxilo presentan cartacterísticas de ácido o base, los grupos ionizables de la cadena lateral tambien presentan ese comportamiento. pH < pKa cuando [ XH] >> [ X-] pH > pKa cuando [ XH] << [ X-] pH = pKa cuando [ XH] = [ X-]

Curva de Titulación de un Ácido Débil 8.30 [XH ] > > [X- ] [XH ] < < [X- ] [XH ] = [X- ] 6.20 pKa: 4.77 5.50 4.77 pH 4 3.13 B A A B ml de ROH