Biomoléculas

BIOMOLÉCULAS Carbohidratos Proteínas Ácidos nucleicos Lípidos

Biomoléculas Cuatro elementos en las células – C, H, N y O Cuatro biomoléculas (moléculas orgánicas): Glúcidos Lípidos Proteínas Ácidos nucleicos Fuentes de energía para los organismos Rompimiento de moléculas orgánicas  Liberación de energía

Grupos funcionales Grupo de átomos con propiedades químicas específicas. Confiere dichas propiedades a la molécula a la que está unido Una molécula puede tener varios grupos funcionales unidos Las moléculas orgánicas tienen propiedades específicas del grupo funcional que contienen. Por ejemplo, aldosas y cetosas con esos grupos funcionales que sn polares le dan la posbilidad de solubilizarse en agua a algunos azucares

Unidades Constitutivas de los Organismos 70% es agua

Condensación e Hidrólisis de Polímeros

Condensación e Hidrólisis de Polímeros

CARBOHÍDRATOS Monosacáridos (Glucosa, fructosa, etc) Oligosacáridos Disacáridos (Sucrosa, lactosa, maltosa) Polisacáridos (Almidón, quitina, celulosa, etc)

Carbohidratos Por año: 100 billones de ton. métricas de CO2 y H2O Celulosa y otros carbohidratos Son las biomoléculas mas abundantes en la Tierra

Carbohidratos Funciones: Estructurales: Pectina, Quitina, Celulosa, Peptidoglucano. Almacenamiento energía: Almidón, Glucosa Comunicación celular: Glucoproteínas (Antígenos)

Ciclo del Carbono PERO SE CONSIDERA QUE EL CENTRO DE SU IMPORTANCIA SE FUNDAMENTA EN LA PROPIEDADES ENERGETICAS…. PARTIENDO DE UN CONCEPTO BASICO Y ES QUE EL PRINCIPAL CICLO ENERGETICO DE LA BIOSFERA, DEPENDE DEL METABOLISMO GRUPAL DE LOS HIDRATOS DE CARBONO……

Monosacáridos Sólo tienen una molécula de azúcar No se pueden degradar a unidades más simples Se clasifican en: Aldosas (Grupo aldehido) Cetosas (Grupo cetona) Poseen la misma composición atómica pero cambia la localización de los hidrógenos y los dobles enlaces

Grupos funcionales Las moléculas orgánicas tienen propiedades específicas del grupo funcional que contienen. Por ejemplo, aldosas y cetosas con esos grupos funcionales que sn polares le dan la posbilidad de solubilizarse en agua a algunos azucares

Aldosas

Cetosas

Propiedades diferentes ADN ARN Monosacáridos son Azúcares Simples El más pequeño No forma de anillo Propiedades diferentes ADN ARN

OLIGOSACARIDOS CELOBIOSA LACTOSA MALTOSA SACAROSA GLUCOSA - GLUCOSA  :1-4 GLUCOSA - GALACTOSA  :1-4 MALTOSA SACAROSA Lactosa (Azúcar de la leche) Sacarosa o Sucrosa (Azúcar de caña) Maltosa (Azúcar de malta) GLUCOSA - GLUCOSA  :1-4 GLUCOSA - FRUCTOSA  - :1-2

POLISACÁRIDOS ALMIDON RESERVA GLUCOGENO INULINA HOMOPOLISACARIDOS CELULOSA ESTRUCTURALES QUITINA POLISACARIDOS AGAR NO NITROGENADOS GOMA ARABIGA HETEROPOLISACARIDOS Homopolisacaridos son la principal fuente de reserva energetica en animales (almidon en caso de las plantas) y en plantas cumplen importantes funciones estructurales. La inulina es una cadena de unidades de fructosa (una cetosa) , se encuentran en raices, tubérculos y rizomas de algunas plantas NITROGENADOS GAGs

Dos tipos de monómeros, no ramificado Varios tipos de monómeros, ramificado No ramificado Ramificado Heteropolisacáridos Homopolisacáridos

HOMOPolisacáridos Almidón  Plantas Amilosa + Amilopectina Aunque almidón también se ramifica, las ramificacionesen el glucógeno son más frecuentes, cada 8-12 unidades de glucosa. En los animals superiores, el glucogeno se almacena en gránulos en el citoplasma de las celulas, principalmente musculares y hepaticas Glucógeno  Animales Cadena ramificada de glucosa

No tenemos celulasa! (Enzima que degrada celulosa) Mamíferos y vertebrados carnívoros no pueden usar celulosa como fuente de energía No tenemos celulasa! (Enzima que degrada celulosa) Termitas Simbiosis con microorganismos que degradan celulosa

Proteínas Polímeros de aminoácidos 20 aminoácidos

Funciones de las proteínas: • Soporte estructural • Protección • Transporte • Catálisis • Defensa • Regulación • Movimiento

Estructura de las proteínas Aminoácido- cuatro grupos unidos al átomo de carbono central: Un átomo de hidrógeno Un grupo amino NH3+ Un grupo carboxilo COOH Un grupo R (grupo funcional)

Estos aa son hidrofílicos y atraen iones de carga opuesta Los Veinte Amino-Ácidos que constituyen las Proteínas Estos aa son hidrofílicos y atraen iones de carga opuesta

Estos forman puentes de hidrógeno Los Veinte Amino-Ácidos que constituyen las Proteínas Estos forman puentes de hidrógeno

Los Veinte Amino-Ácidos que constituyen las Proteínas

Qué tipo de enlaces unen a los aminoácidos? Reacción de condensación entre grupo amino y grupo carboxilo Ocurre durante la traducción del mRNA

Figura 3.5 Formación de enlaces peptídicos

Estructura primaria

Proteínas: Polímeros de Amino-Ácidos La estructura secundaria consiste de patrones regulares y repetidos en diferentes regiones en la cadena peptídica. Esta forma está determinada principalmente por puentes de hidrógeno entre N-H y C=O de diferentes aminoácidos Hélices a y láminas b.

Estructura secundaria en proteínas • Hélices α — hélice o espiral con vuelta a la derecha que resulta de enlaces de H. Entre N-H de un aa con C=O de otro - periódico Muy común en proteinas fibrosas estructurales. Ejemplos: queratina de cabello, plumas y pezuñas.

• Láminas β — 2 o más cadenas de polipéptidos se alinean Estructura secundaria en proteínas • Láminas β — 2 o más cadenas de polipéptidos se alinean Entre N-H de un aa con C=O de otro - periódico Ej: Las telarañas están hechas de láminas β de diferentes peptidos.

Muchas proteínas tienen las dos estructuras Figura 3.6 Los cuatro niveles de la estructura de las proteínas (Parte 2) Muchas proteínas tienen las dos estructuras

Proteínas: Polímeros de Amino-Ácidos La estructura terciaria es la forma tri-dimensional del polipéptido completo. El determinante primario de esta estructura es la interacción entre los grupos R por: Enlaces o puentes disulfuro (entre Cisteínas) Interacciones hidrofóbicas Enlaces iónicos F de Van der Waals Puentes de H

Figura 3.4 Un puente disulfuro

Figura 3.6 Los cuatro niveles de la estructura proteica (Parte 3)

Proteínas: Polímeros de Amino-Ácidos Estructura Cuaternaria: Múltiples unidades de polipeptidos se unen e interactúan. Hemoglobina cuatro sub-unidades.

Estructura Cuaternaria

Cuatro niveles de estructura protéica Primary Structure: Amino acid monomers are joined, forming polypeptide chains. Amino acid monomers Peptide bond

Proteínas: Polímeros de Amino-Ácidos Estructura terciaria definida por fuerzas débiles. Alteración por: Temperatura: Puentes H e Interac. Hidrofóbicas pH: Atracciones y repulsiones iónicas Concentración de sustancias polares y no polares: Ptes H La pérdida de la estructura tridimensional normal de una proteina se llama denaturación.

Denaturación es la Pérdida de la Estructura Terciaria y la Función de una Proteína

Enzimas Reacciones espontáneas son muy lentas para la vida! El calor aumenta la energía cinética de las moléculas, Pero… No sirve porue seria inespecifico, tdas las reacciones se acelerarían Como acelerar reacciones químicas a nivel celular?

Enzimas: Catalizadores Biológicos Son específicas para su SUSTRATO, que se une en el sitio activo de la enzima Otras moléculas no se unen al sitio activo Interacciones (Ptes H, hidrofóbicas, covalentes…)

Lípidos: Moléculas Insolubles en Agua Lípidos son insolubles en agua Por qué? Enlaces covalentes no polares C-H Se agregan entre ellos, lejos del agua No son polímeros estrictamente hablando – las moléculas individuales no están unidas por enlaces covalentes

Lípidos: Moléculas Insolubles en Agua Funciones principales en los organismos: Almacenamiento de energía (grasas y aceites) Membranas celulares (fosfolípidos) Captura de la energía lumínica (carotenos) Hormonas y vitaminas (esteroides y ácidos grasos modificados) Aislamiento térmico Aislamiento eléctrico de los nervios Repelencia al agua (ceras y aceites)

Lipoproteínas de baja densidad (LDL) Lípidos Saponificables Simples Ácidos grasos Saturados Insaturados Acilglicéridos Triglicéridos Céridos Ceras vegetales Complejos Fosfolípidos Fosfoglicéridos Fosfoesfingolípidos Glucolípidos Cerebrósidos Gangliósidos Lipoproteínas Lipoproteínas de baja densidad (LDL) Lipoproteínas de alta densidad (HDL) Insaponificables Terpenos Vitamina A, K, D Esteroides Colesterol, hormonas (Testosterona, progesterona) Eicosanoides Prostaglandina

Lípidos: Moléculas Insolubles en Agua Los ácidos grasos saturados solo tienen enlaces sencillos entre los carbonos Rígidos, rectos y sólidos a temperatura ambiente. Las grasas de los animales son saturadas.

Lípidos: Moléculas Insolubles en Agua Acidos grasos insaturados tienen por lo menos un carbono con enlace doble en una de las cadenas Esto evita empaquetamiento…. Líquidos a temperatura ambiente. Aceites de plantas

Lípidos: Moléculas Insolubles en Agua Ceras : insolubles, Acido graso + alcohol graso Repelen agua y previene la pérdida de agua en estructuras como el pelo, plumas y hojas.

Lípidos: Moléculas Insolubles en Agua Fosfolípidos tienen dos colas de ácidos grasos hidrofóbicas y un grupo fosfato hidrofílico unido al glicerol. Se organizan en ambientes acuosos

Fosfolípidos Forman una Bicapa La bicapa…..

Lípidos: Moléculas Insolubles en Agua Carotenos son pigmentos que absorben luz y se encuentran en plantas y animales. b-caroteno: atrapa luz durante la fotosíntesis En animales: se rompe y se convierte en Vitamina A Arroz dorado

Lípidos: Moléculas Insolubles en Agua Esteroides son moléculas de señalización. Compuestos orgánicos con una serie de anillos fusionados. Colesterol: Necesario en membranas celulares de animales y precursor de hormonas (Testosterona y estrógeno)

ÁCIDOS NUCLEICOS

El modelo de la molécula de ADN de Watson & Crick (1953) Nucleótidos * Azúcar —Deoxirribosa * Grupo fosfato * Bases nitrogenadas

Structures of the four DNA nucleotides Figure 7-5

El modelo de la molécula de ADN de Watson & Crick Purinas: Adenina & Guanina Pirimidinas: Citocina & Timina A:T complementarias C:G complementarias

ADN Características ADN Doble hélice Hebras antiparalelas Bases nitrógenadas: Adenina Guanina Citosina Timina Azúcar: Desoxirribosa

ARN