BIOLOGIA COMPOSICIÓN DE LA MATERIA VIVA Los bioelementos o elementos biogénicos son los que forman parte de los elementos vivos. Los bioelementos o elementos biogénicos son los que forman parte de los seres vivos, aunque en proporciones muy variables y a menudo pequeñísimas. Todos los bioelementos no son indispensables para todos los seres vivos; en realidad, son muy pocos los elementos que no se han encontrado en el conjunto de la biosfera. Lo significativo no es el tipo de elementos presentes en la materia viva, sino la proporción en que se encuentra cada uno de ellos. Todos son importantes y necesarios para el correcto funcionamiento de los seres vivos. Se pueden clasificar en tres grupos muy diferenciados: Elementos biogénicos mayoritarios. Son los que se encuentran siempre presentes en la materia viva. A su vez se pueden distinguir: o Elementos biogénicos primarios: carbono (C), nítrogeno (N), hidrógeno (H), oxígeno ( O), azufre (S) y fósforo (P). Constituyen los componentes esenciales con los que se construye la materia viva, para formar las biomoléculas o principios inmediatos. o Elementos biogénicos o secundarios: magnesio ( Mg), calcio (Ca), potasio (K), sodio (Na) y cloro (Cl). Son elementos menos abundantes en la materia viva pero que desempeñan funciones vitales en la fisiología celular. Oligoelementos esenciales. Son esenciales para la vida, pero se encuentran en la materia viva en cantidades muy pequeñas que no superan el 0,1 % . Estos son: hierro (Fe), manganeso (Mn), cobre (Cu), zinc (Zn), flúor (F), yodo (I), silicio (Si), vanadio (V), cromo (Cr), cobalto (Co), selenio (Se), molibdeno (Mo) y estaño (Sn). Oligoelementos no esenciales. Este grupo lo forman el resto de los elementos químicos que aun no siendo esenciales para todos los organismos, a menudo desempeñan importantes funciones. PRINCIPIOS INMEDIATOS Y BIOMOLÉCULAS. Los principios inmediatos y biomoléculas están formados por la combinación de los bioelementos. Si un material biológico se trata sólo mediante procedimientos físicos, que no cambian la composición molecular, se consiguen aislar diversas sustancias químicas sin alterar. Éstas reciben el nombre de principios inmediatos, y son las moléculas y los iones que integraran la materia viva. Átomos de los bioelementos unidos por enlace iónico sales minerales unidos por enlace covalente Agua Glúcidos Principios Lípidos inmediatos Proteínas exclusivos de la materia viva Nucleótidos Principios inmediatos no exclusivos de la materia viva Nº atómico Configuración Electrónica Valencia Electronegatividad C 6 1s2 2s2 2p2 +- 4, 2 2.5 H 1 1s2 2s2 2p4 +- 1 2.1 O 8 1s2 2s2 2p3 -2 3.5 N 7 1s2 2s2 2p6 3s2 2p3 1,2,+-3,4,5 3.0 P 15 1s2 2s2 2p6 3s2 2p4 +- 3,5 2.1 S 16 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 +- 2,4,6 2.5 ELECTRONEGATIVIDAD. La capacidad de captar electrones de otros elementos químicos. La capacidad de ionización. Si se combinan dos átomos de C, compartirían un electrón ya que no tiene más fuerza un átomo de C que el otro, pero si uno de ellos si lo consigue (pero con otro elemento que no sea el C ya que este nunca se va a ionizar), el átomo se ioniza. BIOELEMENTOS: Es un elemento químico imprescindible para que exista la vida, para formar vida, sin ellos no habría vida. OLIGOELEMENTOS: Son imprescindibles solo en algunos seres vivos, son elementos químicos. Se encuentra en menor cantidad que los bioelementos. El Calcio es imprescindible en la acción muscular. El Hierro no es imprescindible en todos los seres vivos, pero algunos no pueden vivir sin él aunque sea en cantidades pequeñas. Forma parte de la hemoglobina y sirve para llevar el oxígeno a todas las partes del cuerpo humano. El Potasio y el Sodio imprescindible en el impulso nervioso del organismo. El Carbono, todos los seres vivos por simples que sean tienen carbono, el carbono siempre actúa en los seres vivos con la misma valencia, con valencia 4. PRINCIPIOS INMEDIATOS: Glúcidos, Lípidos, Proteínas, Nucleótidos (Ácidos nucleicos). Hay carbono en todos estos principios inmediatos. El Carbono se puede combinar con mucha facilidad con otros átomos de carbono. También es capaz de combinarse el C con los elementos químicos siguientes: H, O, N. C H4 Metano. Los compuestos que tienen Carbono e Hidrógeno juntos se llaman Hidrocarburos. El oxigeno en química orgánica siempre actúa con valencia 2. Ion hidrógeno H + es un protón o ion que ha resultado de la ionización de un compuesto que se compone de O y H, y el oxigeno al tener más Electronegatividad se quedaría cargado negativamente, al quitarle el electrón al H, entonces el H queda suelto y se escribe H + ion. El compuesto se dice que es ionizable. El agua es ionizable. El Nitrógeno actúa con la valencia 3 siempre en química orgánica. Se encuentra en las proteínas y en los ácidos nucleicos. Un compuesto que tiene Nitrógeno e Hidrógeno puede ser ionizable. El Azufre actúa siempre con valencia 2 en química orgánica. Un compuesto que tiene Azufre e Hidrógeno no sería ionizable, ya que sus electronegatividades son muy parecidas ( H 2.1 S 2.5). Fósforo usa valencia 5 en química Orgánica, a diferencia de otros compuestos los vamos a encontrar en los seres vivos de forma inorgánica H3 PO4 fósforo inorgánico. Gracias a este compuesto podemos almacenar energía. Fórmula Desarrollada: En esta fórmula están todos los elementos enlaces que existen. H H H H H H–C–C–C–C–C–C N H H H H H Fórmula semidesarrollada. Se desarrolla solo la cadena carbonada. CH3 – CO – CH2 – CO – CN Fórmula empírica. Nos da casi ningún dato, pero se utiliza cuando tenemos compuestos muy grandes. C5 H7 O2 N Tema 3 . ¿Somos agua y sales? (Ver libro). Los bioelementos se combinan entre sí y forman biomoléculas, estas moléculas al mismo tiempo se van a unir entre sí para formar Macromoléculas sistemas de macromoléculas se unen y formarían un individuo con una célula (unicelular), el conjunto de células tejido órgano, etc.... Átomos Partículas subátomicas. Bioelementos NIVEL Biomoléculas Biosfera MOLECULAR NIVEL COMUNITARIO Macromoléculas Ecosistema Sistema de macromoléculas Comunidad Célula (individuo unicelular) Población Tejido Órgano Aparato Individuo Pluricelular (organismo) Sistema NIVEL CELULAR ¿Cómo determinar si unas moléculas están vivas o no? Tiene que cumplir una serie de características: Se determina el límite entre lo vivo y lo no vivo Si cumple lógica molecular (que cumple una serie de funciones, misiones). Que sea capaz de autoconservarse. Que sea capaz de autoreplicarse. Están vivos cuando alcanza la lógica molecular que esto implica autoconservación y la autoreplicación. Son capaces de estar estables, están organizados en una estructura determinada. También tiene que ser capaces de en cualquier situación de autoreplicarse. Procedimientos físicos para la separación de los elementos que forman los compuestos: Deshidratación Filtración Centrifugación (Ultracentrifugación) Cromatografía (muchas moléculas no tienen color y se utiliza papel revelador). Disolventes (las moléculas no se disuelven todas, podemos separar las moléculas que se disuelven de las que no). Electrólisis. Rompen las moléculas del compuesto. Nutrición autotrofa. Se fabrica su propio alimento a parte de la materia inerte. Nutrición Heterotrofa: cogen el alimento del exterior (los nutrientes). EL AGUA. Es una biomolécula inorgánica, se compone de dos átomos de hidrogeno y uno de oxígeno, que están unidos por enlaces covalentes. Para que se disuelvan compuestos en el agua tienen que ser compuestos polares (que se ioniza que tiene gran capacidad para atraer oxigeno los electrones del hidrógeno quedando una carga + (donde se lleva los electrones) y - (donde se quedan los H). El agua es bipolar. Dipolar tiene las dos cargas PUENTE DE HIDRÓGENO O ÉNLACE Es el enlace que se produce entre el hidrógeno de una molécula y entre el oxígeno de otra, cada molécula de agua es capaz de establecer otros cuatro enlaces de hidrogeno con otras moléculas. Los compuestos que se pueden disolver con el agua tienen que tener carga (polares), para que se puedan orientar las moléculas, + -, + -, Las moléculas no polares tienen afinidad entre sí. PROPIEDADES DEL AGUA Elevada cohesión molecular, la capacidad que tienen las moléculas de agua para estar unidas (por los puentes de hidrógeno y por su capacidad dipolar existe una fuerte atracción entre las moléculas de agua) Esta propiedad da a los seres que la poseen la capacidad de dar volumen a las células efecto turgente /turgencia. (esto se ve en las células de las plantas que las da volumen). Hay en algunos animales, lo que se denomina, esqueleto hidróstatico (esqueleto de agua). El agua también tiene una función amortiguadora, como en las articulaciones del cuerpo humano, gracias al agua tenemos esa amplitud de movimiento función mecánica amortiguadora. La tensión que se genera en la superficie de una cantidad de agua, en el agua esta tensión es muy alta. Es decir que la fuerza que hay que hacer para romper esa película es muy fuerte. Todas las moléculas de H2O de la superficie están muy fuertemente atraídas por el resto de moléculas de agua y nada por las moléculas de Aire Elevada Tensión Superficial. Elevada fuerza de adhesión. La capacidad que tienen de adherirse a un tubo cuando el diámetro es muy pequeño capilaridad. Tiene una gran importancia para una serie de seres vivos, como por ej. Para las plantas, la ascensión de la sabia bruta por los vasos leñosos de la planta. Elevado calor específico. Para elevar la temperatura del agua, tenemos que aplicar grandes cantidades de calor.. Es muy difícil que la temperatura del agua cambie ya que tiene una capacidad termorreguladora, mantiene la temperatura constante. Si no tuviera esta función los seres vivos podrían deshidratarse o congelarse ante cualquier cambio de temperatura (no habría seres vivos, no soportarían los cambios de temperatura). La densidad del agua es mayor a temperaturas bajas. El agua congelada tiene menor densidad, flota, es decir si en un lago hace mucho frío se congela la parte superficial que esta en contacto con el aire, esta parte congelada hace de barrera con el resto del agua y la aísla del frío exterior (hace menos frío por debajo de la capa congelada). Elevado calor específico. Hay que aplicar mucha cantidad de calor para pasar el agua líquida a gaseosa. Cuando se evapora el agua en la superficie de un ser vivo, absorbe calor el organismo actuando como regulador térmico. La mayoría de las moléculas se pueden disolver en el agua, es el mejor disolvente. Las moléculas de agua se ordenan respecto a las cargas de compuesto que disuelve, se orientan las moléculas de H2O con respecto a ellas, esto se llama Manto de Hidratación ó Solvatación. Bajo grado de ionización. Puede ionizarse perdiendo o ganando electrones (una molécula de H2O, perdiendo H o ganándolos). En un medio donde hay agua la mayoría de las moléculas de H2O están en forma molecular y sólo una pequeña proporción esta en forma iónica. Para el agua la concentración de H + y – OH es constante y es igual a: producto iónico [H +] [-OH] = 10 –14 concentración de iones H+ x - OH es igual a 10 –14 es constante, tenemos la misma cantidad de cada uno de H+ y – OH. [H +] [-OH] = 10 –7cada uno. FUERZAS DE VAN DER VALLS Son interacciones entre moléculas apolares, son enlaces débiles, tienen que estar las moléculas próximas. Son fáciles de romper, estas fuerzas se encuentran por ej. En los lípidos. [H +] [-OH] = 10 –7 ph = potencia H [H +] concentración de iones H + poh = potencia OH [-OH] concentración de iones -OH El ph, mide la acidez, la cantidad de H +, cuanto más iones H + tenga el medio más ácido es, y cuanto menos iones H + tenga el medio es poco ácido. H + ácido Medio ácido OH bajo H+ OH Medio poco ácido ó básico ph = - log [H +] ej. Ph = - log [H +] ph = - (-7) =7 el medio es neutro. Ph 7 el medio es neutro. Menor 7 ph < 7 ácido, cuanto más bajo más acido Mayor 7 ph> 7 básico o alcalino, cuanto más alto, el ph es más basico. ¿Cuándo puedo decir que una sustancia es un ácido? Cuando libera iones de hidrógeno. ¿Cuando puedo decir que una sustancia es una base?, cuando libera iones –OH. También se va ha comportar como una base cualquier sustancia que atrape iones H+ Cualquier sustancia que hace que permanezca invariable la cantidad de H+y –OH es una sustancia neutra. Sustancia Tampon ó moléculas tampon Son sustancias muy variadas, de diversa naturaleza, que amortiguan las variaciones de ph. Suelen estar formados por varias sustancias, es un sistema reversible que libera y atrapa H+. Los medios biólogicos, tienen que tener un ph, que tiene que ser fijo, tiene variaciones pero mínimas. Dentro de un ser vivo hay diferentes células, y cada una tienen diferentes ph, no tienen porque tener el mismo ph. SALES MINERALES Principios inmediatos inórganicos, se pueden encontrar disueltas en agua (sales minerales solubles) o pueden estar precipitadas (sales minerales insolubles). Tienen la misma importancia unas que otras. Las sales minerales solubles tienen una reacción química, y las insolubles una función estructural. En ningún caso cumplen función enérgetica, no somo capaces de procesar las sales minerales. Cuando una sal esta en disolución se ioniza. FUNCIONES GENERALES DE LAS SALES SOLUBLES Las más importantes son: 1. Mantener el grado de salinidad. Todos seres vivos necesitan mantener una concentración concreta de sales. 2. Regular la actividad enzimática. (enzima proteína que interviene en reacciones químicas).Por ej. El Riñón sirve para controlar el nivel salino, también regula el nivel del agua en el organismo, es imposible regular las sales sino están disueltas. 3. Regular la presión osmótica y el volumen celular. La presencia de sales en el medio celular es determinante para que se verifique la entrada o salida de agua a través de la membrana. Los medios con alta concentración salina son hipertónicos con respecto a los que tienen una concentración salina menor, e hipotónicos en el caso contrario. Si el medio interno celular es hipertónico con respecto al exterior se producirá entrada de agua, que ocasionará el aumento del volumen celular; si la concentración iónica en el interior es menor, se producirá el efecto contrario. 4. Generar potenciales eléctricos. A ambos lado de la membrana existe una diferencia de cargas eléctricas. Esta irregular distribución de iones provoca la existencia de un potencial de membrana que ejerce una fuerza sobre cualquier molécula con carga eléctrica. 5. Regulación del ph. Las reacciones químicas que se verifican en los organismos producen variaciones del ph y algunas sales minerales disueltas contribuyen a disminuir estas variaciones, manteniendo el ph constante. Las disoluciones de sales que tienen esta función se denominan tampones o disoluciones amortiguadoras. SALES MINERALES PRECIPITADAS. Las sales minerales insolubles en la materia viva se encuentran en estado sólido y forman en cada organismo cristales de una o varias especies minerales con formas y tamaños específicos. Estas sales presentan importantes diferencias con respecto a las que se encuentran en al materia inorgánica. Los cristales más abundantes en los organismos son de silicatos, carbonatos y fosfatos, estos últimos de calcio y magnesio. Funciones de las Sales Precipitadas. Las sales minerales precipitadas tienen principalmente la función de formar estructuras de protección o sostén: 1) Carbonato Cálcico: a) Forma parte de los caparazones de protozoos marinos, como los foraminíferos. b) Constituye el esqueleto externo de los corales, forma las conchas de los moluscos gasterópodos y bivaldos e impregna el exoesqueleto de algunos artrópodos. c) Confiere rigidez a la estructura de algunas esponjas y forma estructuras como las espinas de los erizos de mar. d) En animales invertebrados, endurece huesos y dientes. También constituye los otolitos, que son cristales o acúmulos de carbonato cálcico presentes en el oído interno y que permiten el mantenimiento del equlibrio. 2) Silicatos: a) Endurecen estructuras de sostén de algunos vegetales, como las gramíneas o los equisetos. b) Forman parte de los caparazones de protección que presentan algunos microorganismos, como las radiolarios y las diatomeas. c) Constituyen las espículas de algunas esponjas. 3) Fosfato cálcico: a) Forman parte de la matriz mineral que compone los tejidos óseos de los animales invertebrados. LA ÓSMOSIS. Es un fenómeno en el que se produce el paso o difusión de un disolvente a tráves de una membrana semipermeables (permite el paso de disolventes pero no de solutos) desde un disolución más diluida a otra más concentrada. El agua es capaz de atravesar las membranas celulares, que son semipermeables, para penetrar en la célula o salir de él. Esta capacidad depende de la diferencia de concentración entre los líquidos extracelular e intracelular, determinada por la presencia de sales minerales y moléculas orgánicas disueltas. Los medios acuosos separados por membranas semipermeables pueden tener diferentes cóncentraciones, y se denominan: o Hipertónicos a los que tienen una elevada concentración de solutos con respecto a otros en los que la concentración es inferior. o Hipotónicos a los que contienen una concentración de solutos baja con respecto a otros que la tienen superior. Las moléculas de agua difunden desde los medios hipotónicos hacia los hipertónicos provocando un aumento de presión sobre la cara de la membrana del compartimento hipotónico, denominada presión osmótica. Como consecuencia del proceso osmótico se pueden alcanzar el equilibrio, igualándose las concentraciones, y entonces los medios serán isotónicos. LAS MEMBRANAS CELULARES. Se comportan como membranas semipermeables. Cuando el medio externo celular es hipertónico con respecto al medio interno, sale de la célula agua por ósmosis, entonces: o Disminuye el volumen celular. o Aumenta la presión osmótica en el interior celular. En el caso de las células vegetales este hecho provoca la rotura de la célula o plasmólisis, al desprenderse la membrana plásmatica de la pared celular. Cuando el medio externo celular es hipotónico con respecto al medio interno, se produce entrada de agua hacia el interior de la célular, lo que ocasiona: o Aumento del volumen celular. o Disminución de la presión osmótica en el interior celular. En el caso de las células animales puede producirse estallido celular ó hemólisis. En células bacterianas y vegetales, que presentan paredes rígidas, se produce turgencia celular. LA OSMOSIS Solución de baja concentración Solución de alta concentración Presión osmótica baja. Presión osmótica Medio hipotónico alta. Medio hipertónico Membrana semipermeable Igual presión osmótica . Medios isotónicos CARÁCTER COLOIDAL DE LA MATERIA VIVA. Es un medio formado por dos fases : una dispersante (más abundante el agua) y otra dispersa (menos abundante soluto moléculas disueltas). Pueden presentarse en dos estados los coloides, estados coloidales. Estado coloidal: es una disolución saturada pero que las moléculas no precipitan Gel : estado ente sólido y líquido + sólido – líquido, ej. gelatina, flan, yogurt Sol : estado entre líquido y sólido + líquido – sólido, ej. la clara de huevo, el aceite. En la mayoría de los casos son estados reversibles. La variación de temperatura, ph hace que pase de sol a gel y viceversa. Propiedades De Las Dispersiones Coloidales. Efecto de Tyndall. Mide la turbidez, el grado , de los coloides (el grado de no transpariencia de una partícula). Movimiento Browniano. Las moléculas que forman parte de la dispersión coloidal que no se precipitan, están en contante movimiento (movimiento browniano). Sedimentación. Sus moléculas no se precipitan, pero lo podemos conseguir por medio de la centrifugación. Elevada viscosidad. Es muy característico de los coloides. La resistencia que ofrece las moléculas para moverse por un fluido. Absorción. La capacidad de atracción que ejerce la superficie de un sólido frente a líquidos o gases. Es muy característico de los coloides. Diálisis. Es un procedimiento de separación de moléculas a tráves de una membrana semipermeable. Membrana de diálisis. Es una membrana que permite el paso de algunas moléculas e impide el paso de otras moléculas.(las moléculas que pueden atravesarla el agua , lípidos e hidratos de carbono). La membrana plasmatica se comporta como una membrana de diálisis. Hemodiálisis. Mecanismo que sirve para limpiar la sangre, se utiliza un membrana de diálisis. TEMA 4. LOS GLÚCIDOS. Son exclusivos o característicos de la materia viva. Principios inmediatos orgánicos: a. Glúcidos b. Lípidos c. Proteínas d. Ácidos nucleicos Glúcidos ó Azucares / Hidratos de carbono o carbohidratos Características: a) Sabor dulce b) Formados por C, H y o c) Se pueden disolver en el agua H2O. Por ej. Un glúcido es la glucosa, celulosa, sacarosa. Glúcidos y azucares significa lo mismo dulce. Hidratos de Carbono o Carbohidratos significa lo mismo porque todos en su fórmula general tienen H; (C H2O )N Clasificación de los Glúcidos. A. OSAS. Son los glúcidos más simples, monosacáridos. Son los más simples que podemos obtener a partir de la descomposición de la materia viva. B. ÓSIDOS. Son glúcidos compuestos de un número variable de OSAS. Luego tenemos que los ósidos se pueden dividoir en : a. Holosidos. Sólo contienen un nº variable de osas. Se pueden dividir a su vez en : i. Oligosacaridos. Que tienen pocas osas (de 2 a 10). (2 osas disacaridos, 3 trisacaridos,...) ii. Polisacaridos . Que tienen muchas osas (más de 10).Estos se pueden dividir en: 1. Homopolisacaridos. Que todas las osas son iguales. 2. Heteropolisacarido. Que hay osas diferentes. b. Heterósidos. Tienen osas y otro tipo de moléculas. Pueden ser: i. Glúcido + Proteína Glucoproteína. ii. Glúcido + lípido Glucolípido. MONOSACARIDOS Los glúcidos más simples, indivisibles (es un monómero de un glúcido). Químicamente son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. 1. Polihidroxialdehídos. Tiene varios grupos –OH (alcohol), y un grupo aldehído CHO , el carbono de este grupo es un carbono terminal solo tiene un posibilidad de unirse. También se lama ALDOSA (el CHO siempre esta en un extremo). 2. Polihidroxicetonas. Tiene varios grupos –OH y un grupo cetona que estrá en el medio, no es terminal. También se llama CETOSA. El número de carbonos que podemos encontrar en cada monosacarido varia de 3 a 7 . 3 triosas 4 tetrosa 5 pentosa 6 hexosa 7 heptosa Fórmula empírica de los monosacaridos : ( C H2 O)N, siendo n el nº de carbonos de la cadena. Con la fórmula empírica no tenemos forma de saber si es un por ej. pentosa aldosa o cetosa, la fórmula es identíca para ambas. Carbono Asimétrico. Es un carbono intermedio que tenga sustituyentes diferentes, se escribe de la siguiente forma : C*. En los carbonos asimétricos, pueden cambiar la posición del H ó OH. Están colocados en distintos lugares; estas moléculas se llaman ISOMEROS. Isomería de función. Es cuando tienen distinto grupo funcional, aldehído o cetosa. Estereoisomería. Esta directamente relacionada con los carbonos asimetricos. La posición de los – OH determina dos formas : o Forma D. Cuando los –OH están a la derecha. o Forma L. Cuando los –OH están a la izquierda. Para determinar si es D o L en una molécula hay que fijarse en el último carbono asimétrico ó penúltimo carbono de la molécula. o Pueden ser: Enantiomorfos ó óptica. Dos moléculas son imágenes especulares (reflejo una de la otra, como en un espejo). En este tipo siempre tendremos una forma L y una forma D. Epímeros ó moléculas epímeras. Son moléculas isomeras, D L también el tienen el mismo grupo funcional y la misma forma de isomería óptica. Anomería: 1) Formas anomerícas: a) Alfa b) Beta Forma Ciclica: Ciclo en forma de hexagono Pirano Ciclo en forma de pentágono Furano El anillo se forma gracias a que en la cadena lineal se establece un puente de oxigeno entre el carbono carbonílico (doble enlace con oxigeno) y otro carbono de la cadena. 1) Carbono carbonílico C=O : a) C1 (aldosa) b) C2 (cetosa) ISOMERÍA EN CICLOS. 1) Con formación en silla TRANS 2) Con formación en bote CIS ó EN BOTE. Toda la molécula tiene conformación CIS ó TRANS. PROPIEDADES DE LOS MONOSACÁRIDOS. (hay que pensar en un ázucar) Van a ser componentes muy importantes dentro de la célula: a) Son dulces b) Son solubles en agua c) Están en estado sólido d) Color blanco e) Son cristalizables f) Cualquier molécula que tenga carbonos asimétricos, lo cuál hace que tenga isomería D y L , y esto da la cualidad de actividad óptica; es la capacidad de desviar un haz de luz polarizada que se puede desviar a la derecha o izquierda. i) Si se desvia a la derecha la molécula es : Dextrógira (+) ii) Si se desvia a la izquierda la molécula es : Levógira (-). No quiere decir de todas formas que una molécula tengan forma D no tiene porque ser Dextrógira puede ser Levógira, también puede ocurrir al reves que una con forma L puede ser también Dextrógira. Una molécula tiene actividad óptia si tiene carbonos asimétricos. Todos los monosacáridos tienen caracter reductor. Es decir que se oxida, que pierde electrones. Esta propiedad se utiliza para poder reconocer cualquier monosacarido en cualquier medio (esto se comprueba con el reactivo, licor de Fehling – azul). DERIVADOS DE LOS MONOSACARIDOS. La mayoría de los monosacaridos tienen la fórmula química que hemos visto, pero hay algunos que tienen una variación y estos son los derivados de los monosacáridos. a) Desoxiazúcar: es un monosacárido, al que le falta oxígeno (nos van a faltar el oxigeno de los OH). En la célula el más conocido es 2 – desoxi – ribosa (se encuentra en el ADN). b) Azúcares ácidos: azúcares que tienen ácido (COOH - C – OH ), este grupo se suele colocar en el último carbono, llevan un grupo funcional ácido en el carbono 6 ( - COOH). MALTOSA Se obtiene de la hidrólisis del almidón Es llamdo azúcar de malta. ISOMALTOSA: Es un isómero de la maltosa, tiene las mismas propiedades. Glucopiranosa con enlace 1 – 6, tiene enlace monocarbonílico. CELOBIOSA: Tiene enlace B, no existe este disacarido en la naturaleza, se obtiene por hidrólisis de la celulosa, tiene enlace carbonílico. SACAROSA: enlace , es el azúcar de consumo habitual, dicarbonilico. PROPIEDADES DE LOS DISÁCARIDOS. Son las mismas que los monosácaridos. Sólidos Color blanco Soluble en agua, .... Los disacáridos que tienen en lace monocarbonílico presenta carácter reductor, sin embargo no le presentarn los que tienen enlace dicarbonílico; porque no tiene carbono númerico libre; al utilizar el reactivo de felin, sale esta prueba negativa. Tienen actividad óptica porque tienen carbonos asimétricos (Lebogiras y Estrogiras). POLISACÁRIDOS. Son homopolisacaridos, van a estar constituidos por glucosa, con alguna modificación. CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN POR SU FUNCIÓN Estructural, forma parte de una estructura, la cuál sirve de protección, de estructura. Energéticos, cuando son destruidos aportan energía: Estructural: Celulosa Quitina Energética: Almidón Glucogeno Energéticos: Almidón, se encuentran en vegetales, en cereales (al arroz), en las semillas, en los tubérculos (la patata). Sólo se encuentra en los vegetales. Es el polisacárido energético, de reserva de los vegetales. Esta formado por miles de moléculas de glucosa que so (& - D – Glucopiranosas) unidas por énlace glucosídico 1 4 , 1 6, esta molécula es ramificada. Es un polisacárido con enlaces &. Cuando hidrolizamos la cadena de almidón obtenemos: Cadenas lineales amilosa Cadenas ramificadas amilopectina (con ramas laterales). Si seguimos hidrolizando la amilpectina: Maltosa glucosa Núcleos de ramificación glucosa Cadenas de isomaltosa glucosa. ALMIDÓN. Es un polisacarido energético vegetal formado por cadenas líneales y ramificadas. Se guarda en todos los órganos de reserva de vegetales (frutos, raíces, semillas,...). Se reserva porqué es un polisacáridos enérgetico. Una planta necesita energía para: Crecer Hacer la fotosíntesís. Realizar reacciones químicas. Un vegetal tiene reserva de almidón porque sus células necesitan glucosa (que es relamente la reserva de energía ), al entrar la glucosa en la célula se obtiene mucha energñía (se respira almidón). Se parte en dos partes mitocondria, con la presencia de O2 CO2 H2O y ATP. Por cada molécula de glucosa destruida se producen 36 moléculas de glucosa destruida se producen 36 moléculas de ATP, que son necesarias para realizar cualquier reacción química. Las plantas fabrican glucosa, reserva por medio de la fotosíntesis. ANABOLISMO + CATABOLISMO METABOLISMO La reserva continuada de almidón, puede producirse una alteración de la concentración del almidón (osmotico), para evitarlo lo almacenana en los plastos, para evitar problemas de presiones osmóticas. Los vegetales son capaces de anabolizar formar glucosa y como consecuencia da al exterior O2. GLUCÓGENO. Es un polisacárido de reserva. Esta formado por &- D – Glucosa, es una molécula ramificada. Se almacena en el hígado – músculo. Se almacena en forma de granúlos y tiene que estar hidratados (por eso sólo se puede guardar en el hígado y músculo, estos granúlos tiene que tener agua para evitar el problema osmótico). En los animales es menor la cantidad de glucógeno que podemos almacenar es escasa. Esta reserva es insuficiente, para que un animal pueda realizar sus actividades sólo dependiendo del glucógeno. El glucógeno sólo esta en animales, el polisacárido de reserva en los animales. De las reservas de glucógeno, sale glucosa, para que este vaya a las células que lo necesitan. Los animales no pueden fabricar la glucosa, ni las reservas como los vegetales. Aumentamos nuestra reserva con los alimentos, aumentamos la glucosa en sangre y estas tienen que pasar a la reserva en el hígado – músculo (la hormona Insulina se encarga de llevar la glucosa de la sangre al músculo – hígado, y el efecto contrario sacarlo del músculo – hígado, lo hace la hormona Glucagon). Para que la glucosa puede entrar en la célula tiene que estar fosforilado (necesita un fosfato para que pueda ser reconocida por la célula, y así pueda entrar, y esto lo consigue en el hígado, por eso la glucosa que ingerimos en la digestión no la puede coger directamente la célula). DIABETES Cuando no hay suficiente insulina se produce un aumento de glucosa en la sangre (hiperglucemia), por lo cuál se produce un problema osmótico, más alta concentración de glucosa en sangre, el organismo intenta resolver el problema cogiendo el agua de las células de alrededor de los vasos sanguíneos. Como consecuencia, el individuo tine que ser porque se produce una deshidratación célular, al beber más agua, aumenta la cantidad de agua en la sangre, para compensar esto el organismo expulsa el agua (orina, sudor). También para compensar esto, el organismo quema sus últimas reservas, los lípidos, tendrá permanentemente hambre, aumento de la orina, quema de la reserva de lípido. El tener poca glucosa va a provocar alteraciones neurológicas. Hay células que no soportan la gran concentración de glucosa en sangre como ocurre en las células de lso ojos, por eso una de las consecuencias de la Diabetes es la ceguera. Proceso Diabetogeno: se produce como consecuencia de tomar una dieta con gran cantidad de disacáridos o monósacaridos, los cuáles no hacen falta descomponer se almacenan directamente, se necesita mucha cantidad de insulina para transportarla al hígado, esto proboca un éstres al páncreas que a la larga provoca un estado de diábetes, falta de insulina. POLISACARIDOS La Celulosa y La Quitina. LA CELULOSA: Es un polisacarido lineal, formado por la unión de un monósacarido (B – D – Glucopiranosil, todas estas glucosas están unidas por enlaces 1 4 ). Existen muchas cadenas que se disponen en paralelo, para que sean estables se producen enlaces de hidrógeno entre las glucosas de la misma cadena y también de hidrógeno con otras cadenas de glucosa. Enlace Intracatenario (en la misma cadena). Enlace Intercatenario ( entre cadenas). Estas cadenas se asocian, forman grupos o conjuntos que se llaman MICETAS (60 ó 70 cadenas de Glucosa), y varias MICETAS unidas forman fibras de celulosas y varias fibras de estas forman la pared celular (la red de la pared celular). Tiene una gran importancia estructural porque forma la estructura vegetal. La pared celular va a ser absolutamente estable, gracias a la celulosa. La celulosa es una molécula tan estable que es prácticamente imposible, es de díficil de hidrolizar. Aún siendo indestructible la celulosa, hay una enorme cantidad de animales que se alimenta de vegetales, para poder llegar a ellos tienen que romper la pared celular (esto lo consiguen rumiando, con la rumia, macera el vegetal con la saliva que tiene una enzima que rompe los monosacaridaos en la boca, luego lo pasa al estómago, que tiene varios apartados y en uno de ellso tiene una bacteria que se llama célulasa que rompe la célulosa, lo regurgita y vuelve a hacer el proceso, y después ya puede dirgerir el vegetal). Coprofagia: ingesta de excrementos Excrementos: coprolitos LA QUITINA: Es un polisacarido, que esta formado por un monosacarido (N- acetil BD Glucosamina), es un polisacarido lineal, con enlace B 1 – 4. Es muy estable gracias al enlace B. Se encuentra en los artropodos, en estos seres forman una estructura externa, un esoesqueleto, son invertebrados. Forma una coraza protectora. Artrópodos (invertebrados): (a) Crustáceos (1) (b) Insectos (6) (c) Arácnidos (8) (d) Miriápodos (10) Tienen exoesquelero externo, y patas articuladas. Se diferencia en el número de patas. Gracias a la quitina este grupo de animales a tenido el exito evolutivo, es el más diverso (clases, especies de artropodos). Esta coraza les protege del medio externo, los aisla de los cambios de temperatura, los proteger de los depredadores; gracias a lo cuál puede sobrevivir. Todos estos animales para poder crecer tienen que deshacerse de esta coraza de quitina, tienen que crecer y formar otra coraza algo mayor. También hay algunos de estos que a parte de crecer se transforman en otro ser vivo metamorfosis. La quitina en los hongos forma la pared celular de los hongos, aunque no son vegetales, esto les confiere la característica de ser un grupo a parte de animales. HETEROPOLISACÁRIDOS. Estan formados por varias osas, son azúcares y se comportan en general como azúcares. Tipos de Heteropolisacáridos: (a) Pectinas. Heteropolisacáridos, que forman parte de la pared celular (vegetal). (b) Hemicelulosa. Es un componente de la pared celular vegetal. (c) Agar – Agar. Es un polisacárido que al enfriarse forma una gelatina, se extrae de las algas rojas. Tiene mucha importancia a nivel farmaceútico, en la Industria Alimentaria y en Microbiologia (se utiliza como espesante en la I. Alimentaria, como medio de cultivo sólido de microorganismos). (d) Peptidoglucanos. Tiene distintos azúcares unidos a aminoácidos. Constituyen la pared de las bacterias pared bacteriana (morena bacteria). PROPIEDADES DE LOS POLISACARIDOS 1) En general son moléculas con una estabilidad variable. Existen: a) Son fácilmente hidrolizables enlace glucosidico (enlace ). b) Son díficilmente hidrolizables enlace glucosidico (enlace B es más estable). c) No tienen sabor dulce d) Tienen poca solubilidad en el agua (celulosa insoluble, la quitina es insoluble). e) Los polisacaridos no van a presentar un caracter reductor tiene que tener carbonos anomerícos libres, porque son moléuclas muy grandes, no se pueden reconocer por el licor de fehling, se utliza otro reactivo para reconocerlo el LUGOL se pone rojo o azul en presencia de polisacáridos). HETEROSIDOS Son azúcares + otra molécula Estan formadas por una fracción glucídica y otro no glucidica (AGLUCÓN): 1) Glúcidica 2) No Glúcidica AGLUCÓN: a) Glucídica + PROTEÍNA Glucoproteína, se encuentra en la membrana plasmática en células animales. Reciben el nombre de receptores de membrana (si la célula no tiene receptores de membrana para un elemento, este no puede hacer nada en la célula, no podría entrar). b) Glucídica + LÍPIDO Glucolípido, son muy variados, los hay en membrana plasmática (son receptores de membrana del sistema nervioso, los más importantes son los Glangliósidos y Cerebrosidos). c) Glucídica + otras moléculas (alcohol) se encuentran sobre todo en estructuras vegetales (tienen una gran aplicación en medicina). LÍPIDOS Son un grupo de moléculas muy variado y diverso, lo cual va a complicar su estudio. Características que deben cumplir las dos a la vez: 1. Ser insoluble en agua 2. Ser soluble en disolventes orgánicos (éter, benceno, acetona, etanol, gasolina). Estas moléculas contienen carbono, hidrógeno, oxigeno, también se puede encontrar en algunos Fósforo y Azufre, en menor cantidad se puede encontrar también el Nitrógeno. Clasificación La mayoria de los lípidos tienen un componente en sí que no es un lípido, un ácido graso. Pero los lípidos que contienen ácidos grasos son los más importantes desde el punto de vista Biológico: 1) (Ácidos Grasos) , no son lípidos, son parte importante de algunos lípidos. 2) Lípidos a) Simples, son la mayoría de los lípidos que tienen una alcohol + ácidos grasos. Se llaman simple porque la reacción para formarlos es única. Estas moléculas simples también pueden ser saponificables ya que se componen de ácidos grasos. Dentro de estos están: i) Acilglicéridos (grasas), son los más simples y los más conocidos son esteres. ii) Céridos (o ceras), son los más simples y los más conocidos son esteres. b) Complejos, todos los lípidos que no son como los anteriores, no están formados por un alcohol y un ácido graso. Son de los que más hay se dividen en dos grupos: i) Saponificables, tienen ácido graso, son capaces de intervenir en una reacción de saponificación, tienen una enorme importancia a nivel biológico. (1)Fosfoglicérido (2)Esfingolípido o Esfingofosfolípidos. ii) Insaponificables, no tienen ácido graso, no pueden intervenir en esa reacción. Desde el punto de vista químico son muy simples: (1)Isoprenoides o Terpenos (2)Esteroides (3)Prostaglandinas (aunque tambien se les pueden incluir dentro de los esteroides porque son derivados de ellos). 1) ÁCIDO GRASO. Es un ácido carboxílico (función –COOH es un grupo terminal y se encuentra en el carbono 1), los ácidos grasos son cadenas carbonadas con un grupo –COOH. En la naturaleza estas molículas tienen unas cadenas largas de átomos de carbono y siempre en nº par. Estos ácidos grasos pueden ser de varios tipos: a) Saturados: las moléculas sólo tienen enlace simple (la cadena carbonada) CH3(CH2)4-COOH. b) Insaturados: cuando tienen un doble o un triple enlace, en la naturaleza tiene sólo doble enlace. i) Ácido graso monoinsáturado. Tiene un doble enlace, cuando aparecen los dobles enlaces la disposición de los C cambia. Ej. CH3 – CH2 – CH = CH – CH2 – CH2 – CH2 – COOH. ii) Ácido graso poliinsaturado. Tiene más de 1 doble enlace (2,3,4 enlaces dobles, pero no más).Son (entre 18 y 20 átomos C) los siguientes y se conocian como vitamina F, con ácidos grasos esenciales, es decir, son imprescindibles para la vida y no los podemos sintetizar. Es obligada la ingesta de estos ácidos grasos: (1)Ácido Linoleico (2)Ácido Linolénico (3)Ácido Araquiónico NOMENCLATURA DE LOS ÁCIDOS: ÁCIDO + Nombre hidrocarburo (nº de carbonos) + OICO Doble enlace: propanoico propenoico hay que decir donde esta el doble enlace. Reacciones Relacionadas con los ácidos grasos Estas dos reacciones tienen relación con la presencia de ácidos grasos. 1. Esterificación, es una reacción que conduce a la formación de un compuesto llamado Ester + H2O . ÁCIDO (Carboxilico –COOH ó ácido graso) + Alcohol (-OH) Ester + H2O Dependiendo de que tipo de ácido y alcohol sea nos da un Ester + H2O ó otro compuesto. Ej. ÁCIDO CH3 – (CH2)14 – COOH + CH3OH Hexadecanoíco Metanol Palmítico Esta reacción es reversible por medio de la Hidrólisis (añadiendo agua). Muchos de los lípidos que vamos a estudiar los vamos a definir como esterés. 2. Saponificación: es la reacción en la que como producto obtenemos un jabón. En esta reacción es imprescindible que el ácido sea graso para que nos de el jabón. ÁCIDO Graso + Base Sal (jabón) + H2O Esta reacción es reversible por Hidrólisis (añadiendole agua para romper el enlace covalente que hay entre el O y el Na, para ello hay que desentabilizar la molécula apra poder conseguirlo hay que cambiar el ph, para ello le añadimos un ácido fuerte. Clasificación: LIPIDOS SIMPLES Grasas Acilglicéridos. Son esteres de la glicerina con 1,2,3 ácidos grasos. Estan formados por: MONO(ÁCIL)GLICÉRIDO DI(ÁCIL)GLICÉRIDO TRI(ÁCIL)GLICÉRIDO Los monoglicéridos son insolubles en H2O y solubles en disolventes orgánico, pero tienen que coexistir en medio acuoso (H2O), pero los lípidos pueden tener cierta atracción por el agua (para saber esto tenemos que ver si es un lípido polar). Si el lípido: No es polar: es apolar o No polar (es incompatible con el agua, no puede estar junto al H2O). Si es polar: el lípido es polar, es decir tiene polor y estos polos son: Ya que si fueran los dos polos compatibles Incompatible con el agua hidrófobo ó lípófilo. se disolvería en H2O Compatible con el agua hidrófilo ó lipófobo. Para saber si es polar o no polar, tenemos que ver si la mólecula es ionozable. Tenemos que ver si es polar o no. ¿Polar?: Si no es polar, diré que es apolar o nopolar y es incompatible con el agua, no podran estar juntos. Si si es polar, el lípido es polar y tendrá polos. MONOACILGLICÉRIDO. Es polar porque se puede ionizar, el grupo OH y formar un ión H+ y uno negativo O – Polos: Hidrófilos: son el que tiene atracción por el agua (repele a los lípidos, es lipófoba). Hidrófobos: los que no se ionizan, no tienen atracción por el agua (como no atrae al agua, atrae a lo que no tiene carga, lipófilo). TRIGLICERIDO. Es un lípido no polar o apolar ó “neutro”. No tienen ningún tipo de afinidad con el agua. Los animales lo guardarán en vacuolas, las células especializadas en guardar los triglicéridos (dentro de ellas) se llaman adipositos (dentro de las vacuolas) y forman el tejido adiposo. Cuando hay demasiados adipositos se produce la patología de la obesidad. En la piel tenemos la Dermis, debajo la Epidermins y bajo ella la hipodermis, formada por el tejido Adiposo. Cuando tenemos muchos adipositos, tendremos dos tipos de obesidad: 1) Los adipositos crecen, la misma cantidad de adipositos por grasa. Es una obesidad por hipertrofia (es reversible si de deja de aumentar). 2) Los adipositos aumentan en nº y en tamaño, obesidad por hiperplasia. No reversible ya que quedaría más grande. 3) Todas estas moléculas pueden presentar : a) A-grasos saturados o insaturados: i) Acilglicéridos (presentan A- grasos saturados), (la grasa presenta a temperatura ambiente Estado Sólido, reciben nombre de mantecas o sebos son mayoritariamente de origen animal Ej. Aceite de palma y coco). ii) Acilglicéridos (con Ácidos Grasos con alguno insaturado, aunque sólo sea uno). Estado Líquido, recibe nombre de aceite, es normalmente de origen vegetal, Ej. Pescados azules, trucha (tiene + grasa), sardinas,....(+ grasa). iii) Grasa + Ácido Graso Saturado Sólido. (en este caso es sólido por su atracción de furza de Van der Bals. iv) Grasa + Ácido Graso Saturado + Insaturado Líquido v) Grasa + Ácido Graso Insaturado Líquida 4) Saponificables: a) Fosfoglicéridos LÍPIDOS COMPLEJOS (Tienen ácidos grasos) b) Esfingofosfolípidos Los dos tienen ácido fosfórico, participan en la construcción de la membrana plasmática, lo cuál hace que también se conozcan con el nombre de fosfolípidos ó lípidos de membrana (los dos). FOSFOGLICÉRIDOS. Son complejos, van a tener un alcohol (glicerina propanotriol) + 2 ácidos grasos + 1 ácido fosfórico (H3 PO4) este último esta esterificado. Todo esto junto forma el Ácido Fosfatídico: Alcohol (glicerina) + 2 ácidos R – COOH + 1 ácido fosfórico ( H3 PO4) Los diferentes fosfoglicéridos se forman a partir del esqueleto anterior más un rádical: Alcohol. Alcohol nitrogenado. Colina (trimetil etanolamina). Glicerina. ÁCIDO FOSFATÍDICO COLINA (Trimetil etanolamina). Fosfatídico + colina Fosfatidilcolina. En las aves acuáticas la capa de cera en las plumas, las recubre y así es impermeable. En los frutos la cera recubre la piel e impermeabiliza el fruto. ESFINGOSINA: 1,3 diol, 2 amino, 4 octodeceno LÍPIDOS COMPLEJOS: 1) SAPONIFICABLES (tienen ácidos grasos). a) FOSFOGLICÉRIDOS: Tienen Ácido fosfórico. b) ESFINGOFOSGOLÍPIDO: Se localiza en la estructura de la membrana celular. a) FOSFOGLICÉRIDOS: Ácido + Alcohol + algo más a. Alcohol: glicerina propanotriol + 2 ácidos grasos R- COO + 1 ácido fosfórico (H3 PO4). b. Todo esto forma el núcleo de los fosfoglicéridos. A todo este conjunto lo denominamos: ÁCIDO FOSFATÍDICO. c. El radical de los fosforícos varía : i. Alcohol nitrogenado colina Trimetil etanolamina. b) ESFINGOLÍPIDOS: fosfolípidos especiales, tienen 1 alcohol que es la esfingosina a la que se une 1 ácido graso. Polar : El resto de la molécula sería hidrófoba. Va a formar parte de la membrana celular. c) ESFINGOGLUCOLÍPIDOS: son esfingolípidos que no estén unidos a hidratos de carbono, formado por: a. CERAMIDA, fracción glucídica: i. Monosacárido se les denomina Cerebrosídos ii. Oligosacárido se les denomina Glangliósidos. b. Ambos, los Cerebrosídos y los Glangliósidos forman parte de células nerviosas. CEREBRÓSIDO EN GLUCOSA: LÍPIDOS COMPLEJOS O INSAPONIFICABLES No tienen COOH y OH y no tienen ácidos grasos. 1) ISOPRENOIDES, son lípidos que están constituidos por la repetición de 1 monómero o unidad. Este monómero se llama ISOPRENO (2 metil, 1,3 butadieno). Se utilizan mucho en cosmética. 21/11/00 Clorofila: son pigmentos. Carotenoides: pigmentos fotosintéticos de color anaranjado. Xantotilas: pigmentos fotosintéticos de color amarillo. Todos los vegetales que tienen estas pigmentaciones son ricos en Isoprenoides (Carotenoides y Xantofilas). 1 Carotenoide, se le considera como provitamina A y puede dar lugar a 2 vitaminas A (20 carbonos). 1 Carotenoide (5* 8 = 40 átomos de carbono) tetraterpeno 8 moléculas isopreno (5 átomos carbono). Isopreno 2 metil- 1,3 butadieno. Es una molécula que no se puede ionizar es Apolar. No es soluble en agua pero si en lípidos. La vitamina A, es un compuesto imprescindible que no podemos sintetizar, no las podemos almacenar si hay un exceso la guardamos en el hígado, y este la intenta utilizar, reciclarla. Si consumimos mucha cantidad de vitamina A, entonces el hígado trabaja por encima de sus posibilidades, lo cuál hace puede llegar a producir un fallo hepático, cirrosis,...(es un envenenamiento de las células hepáticas). La vitamina A se llama Retinol, la ausencia de esta vitamina produce la Ceguera Nocturna Ó Xeroftalmina. Esta relacionada con una reacción química que se produce en la retina para poder ver de noche, sino hay se produce la Ceguera Nocturna. También tiene una relación directa con la estabilidad de las mucosas o la piel, se utiliza en cosmética. Esta relacionada con la melanina, que hace que se pongan las células morenas. Se encuentra fundamentalmente en las hortalizas. También se la denomina como la vitamina antixeroftalmica. No es saponificable, no tiene ácido graso. ESTEROIDES: Se llaman esteroides, porque están formados por un anillo. Los esteroides teniendo en cuenta esta estructura son apolares; no tienen excesiva importancia a nivel biológico. Hay un grupo importante que son los Esteroles, tiene un grupo OH, entonces si es ionizable, gracias a esto existen las membranas plasmáticas. 21/11/00 ESTEROLES: COLESTEROL: a) HDL b) LDL Es una sustancia imprescindible para la vida, es un componente estructural (membrana plasmática de células animales). También sirve para fabricar otras sustancias: a) Vitaminas b) Hormonas c) Lípidos El exceso de colesterol provoca una patología, se deposita en las arterias ese exceso lo cual da lugar a la aterosclerosis. Esta relacionada con el consumo de alimentos de origen animal, lo cuál provoca depósitos de placas de colesterol en las arterias (Ateroma). El colesterol (Ateromas ) se pega en las arterias, lo cuál hace que la elasticidad de la arteria se reduce así como también la cantidad de sangre que pueda pasar por las arterias (provoca coágulos, y estos se pueden llegar a atascarse en una arteria provocando un atasco, un ataque al corazón). Es un lípido estructural el colesterol, lo hay de dos clases: I. Endogeno II. Exógeno Otros Esteroles: o Ácidos biliares, son componentes del jugo biliar ( bilis). o Vesícula biliar donde se almacena la bilis, contiene pigmentos Biliares y ácidos Biliares (los produce el hígado). o La Bilis es un conjunto de sustancias tóxicas, que las expulsamos al exterior a través del aparato digestivo, también participa en la digestión. o Pigmentos Biliares .Son tóxicos: Bilirrubina Biliverdina o La Bilirrubina y la Biliverdina son sustancias procedentes de la destrucción de los glóbulos rojos, son sustancias de deshecho, estas sustancias hay que eliminarlas. Se eliminan junto con los ácidos biliares, estos se vierten al duodeno desde la ampolla de Vater cuando hay lípidos en la digestión. o Los ácidos biliares , son sustancias reutilizables, y que se eliminan para facilitar el transporte y absorción intestinal de las grasas (es su función).Estos ácidos biliares tienen parte lípidica y un OH, se encargan del transporte de las grasas (las grasas pasan al sistema linfático panículo adiposo). Lipasas, son encimas que rompen lípidos. El jugo biliar desarrolla su función en el aparato digestivo y es la de emulsionar lípidos no polares, apolares (los bate, los mueve). Las Lipasas sólo pueden romper los lípidos cuando han sido emulsionadas por la bilis, es decir la bilis facilita el que se rompan los lípidos, parte de las Lipasas. Lípasa gástrica, actúa sobre grasas emulsionadas (cuando consumimos grasas ya emulsionadas). Vitamina D. Es un esterol muy importante, es la vitamina antiraquitica o calciferol, su ausencia produce el raquitismo. Su función es: o Esta relacionada con el metabolismo del calcio. El hueso va creciendo a lo largo de nuestra vida, pero cuando nosotros dejamos de crecer, el hueso sigue creciendo y decreciendo . o Crecimiento longitud cuando crecemos o Crecimiento grosor se produce durante toda la vida, se destruye lo mismo que se construye en la etapa adulta. o Todo esto se produce porque hay que introducir calcio en el hueso y también sacarlo. o Al entrar el calcio en el hueso gracias a la hormona, entonces el hueso se mineraliza. o Se saca calcio del hueso para llevar a cabo la contracción muscular, a la vez que los musculos trabajan van demandando más calcio. o La vitamina D esta relacionada con el Metabolismo del Calcio, facilita la absorción del Calcio y sobretodo facilita el depósito del calcio en el hueso. o La vitamina D3, es una forma de vitamina D, se llama hormona D3, si somos capaces de sintetizarla en el organismo. RAQUITISMO. Deformidad de extremidades inferiores al no depositarse de forma normal el Calcio en el hueso, el hueso se deforma, se arquea. Se da por falta de vitamina D, es una enfermedad carencial. LECHE: Ventajas: Muchas vitaminas Grasa , es calóricamente buena y fácilmente digerible Proteínas. Todo esto es muy necesario en la etapa de lactante, cada vez que nos hacemos mayores , la cantidad de vitaminas y proteínas que necesitamos es menor, hay que sustituir la leche por otros alimentos que poseen los compuestos necesarios para el organismo. La osteoporosis, esta relacionada con la falta de depósito de calcio en los huesos, pero en las mujeres generalmente esta más relacionado con la falta de la hormona que facilita la entrada de calcio en los huesos. ESTERORIDES. Existen esteroides que actúan como hormonas. Las más importantes son las hormonas sexuales, que fabrican las gónadas (ovarios y testículos): Testosterona (masculina responsable de la apareciendo de los caracteres sexuales secundarios). Estrogenos (son los responsables de la aparición de los caracteres sexuales femeninos). Progesterona , es la hormona del embarazo. Otras hormonas de naturaleza esteroidica. Aldoesterona, controla el equilibrio hidrosalino. Esta hormona la segrega una glándula, la suprarrenal. PROSTANGLANDINAS. Son lípidos que son derivados del ácido araquidónico, tienen naturaleza hormonal, funcionan como hormonas. Se encuentran tanto en hombres como en mujeres. Hay varios lugares donde se fabrica esta hormona. Funciones: 1. 2. 3. 4. Actúa como vasodilatador (aumento del diámetro de los vasos sanguíneos). Actúa en procesos inflamatorios En los procesos de coagulación sanguínea. Favorecen la contracción de la musculatura lisa (generan la contracción). Todos los musculos del organismo son lisos excepto el corazón que es un músculo estriado pero se contrae involuntariamente. Esta sustancia se utiliza en clínica, en obstetricia par favorecer el parto. LÍPIDOS UNIDOS A OTRAS MOLÉCULAS DE NATURALEZA NO LÍPIDICA. Con una proteína LIPOPROTEÍNA, tienen una enorme importancia biológica porque serán las moléculas transportadoras de lípidos en la sangre en el organismo humano tenemos distintos tipos de esta proteína: 1. lipoproteína de alta densidad LHD ó HDL 2. lipoproteína de baja densidad LDL 3. lipoproteína de muy baja densidad VLDL Tienen función transportadora, la proteína coge al lípido y lo transporta. Con un glucído GLUCOLÍPIDOS: 1. Glangliósidos 2. Cerebrosidos 3. Membranas celulares forman la proteína, receptores de membrana. Función biológica de los LIPIDOS. 1. Estructural, forman parte de una estructura a nivel celular, tisular,... ej. membrana plasmática, en las hojas de las plantas forma parte de la cutícula,... 2. Energética, implica que los lípidos nos dan energía y lo almacenamos. La forma más eficaz es la grasa, tirglicéridos, los vegetales también pueden almacenar grasas. La grasa es muy renta rentable como energía : 1 gramo de grasa 9 calorías, se almacena en el tejido adiposo. 3. Dinámica, es que el lípido interviene activamente en el metabolismo celular, por ej. Las hormonas, vitaminas A y D. PROTEÍNAS: Son principios inmediatos orgánicos, tienen una enorme importancia biológica. Tienen: C, H, O y N, todas las proteínas, aunque también es frecuente el azufre , no lo es tanto que se encuentre fósforo. Son polimeros formados por la unión de un monómero que recibe el nombre de aminoácido. Aminoáciodos Péptidos (2- 10 aminoácidos) nº <= 100 aminoácidos OLIGOPÉPTIDOS nº > = 100 aminoácidos PROTEÍNA POLIPÉPTIDOS ¿Qué son los aminoácidos? Es el monomero que forman las proteínas. El nombre alude a su composición química, esta formado por: 1 grupo amino Fórmula General: 1 grupo ácido 1 radical diferente 1 hidrogeno Dentro de las células se conocen 20 radicales distintos por lo que tendremos 20 aminoácidos distintos: Atendiendo a la polaridad de los grupos R A M I N O Á C I D O S P R O T E Í C O S Radicales de naturaleza hidrocarbonada no polar. Alanina Valina (Ala ó A) ( Val ó V) H H H I D R Ó F O B O S H3N Isoleucina (Ile) O H O O C H3N O- C O- H 3N CH C O- CH CH3 CH3 Metionima (Met ó M) H H3N C CH3 Fenilalanina (Fen ó F ó Phe) O H O- H3N CH2 CH3 CH3 C CH2 S CH3 CH2 Triptófano (Tr ó W) O H O- CH3 H 3N C CH2 O O- H Leucina H (Leu o L) I H3N D R Ó F O B O S A M I N O Á C I D O S P R O T E Í C O S C O O- CH2 CH CH3 CH3 Los radicales son polares pero sin carga Serina Treonina (Ser ó S) (Tre ó T ó Tre) H H3N O C H O- CH3 H3N C O- H 2N H C CH3 CH2 O H O- CH2 CH2 C H2N O- C C CH2 O Glicocola ó Glicina (Gly) O H O- H3N C CH3 H SH H 3N OH Cisteína (Cis ó C) O- CH2 H O O H C Tirosina (Tyr) C CH2 C H3N H3N O CH2 Asparagina (Asn ó N) C H2N H OH Glutamina (Gln ó Q) H O H3N OH H I D PR OO LF AÍ RL EI SC O S Prolina (Pro) O O- O O- Los radicales poseen un grupo amino que se ioniza + Lisina (Lys) Arginina (Arg ó R) H A M I N O Á C I D O S B Á S I C O S H3N O C H O- H3N C Histidina (Hys) O H O- H3N C CH2 CH2 CH2 CH2 C CH2 CH2 CH2 NH NH3 C NH2 Ácido aspártico (Asp) Á C I D O S H H3N O- O- CH2 NH CH2 HC NH + NH2 Los radicales poseen un grupo carboxilo que se ioniza - P R O T E Í C O S O Ácido Glutámico (Glu) O C H O- H3N C CH2 CH2 C CH2 O O O- C O- O CLASIFICACIÓN AMINOÁCIODOS: 1) Aminoácidos con radicales Alifáticos: a) Ácidos b) Básicos c) Neutros 2) Cíclicos, con un ciclo hexagonal. 3) Heterocíclicos, ciclo distinto al hexagonal 1) Alifáticos, es una cadena abierta, cadena carbonada. Todos los aminoácidos tienen: NH2 CH COOH R Va a depender que sea ácido, baseo o neutro en función del radical que tenga el aminoácido: Ala ó A Val ó V NOMBRE AMINOÁCIDO Alanina Valina TIPO Alifático neutro Alifático neutro RADICAL CH3 Leu ó L Leucina Alifático neutro Ile Isoleucina Alifático neutro Met ó M Phe Metionina Alifático neutro Fenillanina Cíclico CH - CH3 CH3 CH2 -CH - CH3 CH3 CH - CH3 CH2 – CH3 CH2 – CH – CH3 CH3 CH2 Trp ó W Triptófano Heterocíclico CH2 Ser ó s Serina Tr ó Tre Treonina Alifático neutro Alifático neutro CH2 OH H - C - CH3 OH Pro Prolina Heterocíclico CH2 - CH2 Gln ó Q Glutamina Alifático básico CH2 CH2 - CH2 – C Asn ó N Asparagina Alifático básico CH2 – C Tyr Cíclico Tirosina CH2 Cis ó C Gly Lys Cisteína Glicocola Lisina Alifático Neutro Alifático Neutro Alifático Básico O NH2 O NH2 OH CH2 – SH -H CH2 - CH2 – CH2 - CH2 - NH3+ Arg NOMBRE AMINOÁCIDO Arginina TIPO Alifático Básico Hys Histinina Heterocíclico RADICAL CH2 - CH2 – CH2 - NH – C NH2+ NH2 CH2 HN CH Asp Ácido Aspartico Alifático Ácido HC - CH2 -– C Glu Ácido Glutámico Alifático - CH2 - NH+ O OCH2 – C O O- PROPIEDADES DE LOS AMINOÁCIDOS Aminoácidos esenciales, no los podemos sintetizar. Son ocho : 1) Fenilalamina 2) Isolucina 3) Leucina 4) Lisina 5) Metionina 6) Treonina 7) Triptófano 8) Valina 9) (también se incluye a veces la histinina) Son solubles en auga, presenta un carbono asimetricó (C*), lo cuál da lugar a dos propiedades: 1) Hestereoisomería (forma D y L), el grupo amino puede quedar a la derecha o izquierda en el plano. 2) Actividad óptica, es capaz de desviar un haz de luz poliralizada: a) Dextrogiro (+) derecha b) Levogiro (- ) izquierda 3) Los aminoácidos tienen carácter anfótero porque puede comportarse como ácido o base ó también como ácidos y bases a la vez. Esto les va a permitir cumplir una función biológica muy importante para la vida, regular el ph, actúan como sustancias tampón. NH2 CH COOH ¿Cómo regulan el ph? R + H2O Los aminoácidos se encuentran en la célula , diluidos en agua NH2 CH R COOH + H2O NH3OH H2O - NH2 CH R COOH El aminoácido siempre se encuentra en forma ionizada, puede ser de 3 formas: NH3 +– CH – COOH NH3OH– CH - COO - NH3 +– CH – COO R R R libera iones OH OH Esta cargado positivamente Libera iones H+, es un ÁCIDO aumenta la cantidad de H+ en el medio. Se comporta como una BASE, porque desprende –OH, disminuye la concentración de iones H+ (porque los –OH libres se pueden unir a los H+ H2O). Libera iones H+ y iones –OH, en este caso se dice que tine carácter ÁNFOTERO, es un ácido y una base a la vez. Todos los aminoácidos están en una de las 3 formas. Para cada uno de los aminoácidos existe un ph que determina si esta en forma ANFÓTERA, se llama pI punto isoeléctrico, el valor de ph que permite a un aminoácido estar en forma dipolar ó ANFÓTERA. Por esta razón todos los aminoácidos vana contribuir al mantenimiento del ph, se comportan como sustancias TAMPÓN. Tienen ph las disoluciones no los aminoáciodos. ENLACE PEPTÍDICO Enlaces peptídicos (covalente) Aminoáciodos Cadenas Residuos NH3 R C Aminácidos unidos por enlaces péptidicos H H2O COO- + NH3+ R2 C NH3+ H2 R1 C N-terminal H H COO- C N C H Enlace peptídico O R2 COO- C- terminal Residuos de Aminoácido DIPÉPTIDO Residuos de Aminoácido TRIPÉPTIDO Residuos de Aminoácido -50 Aminoácidos + Largas OLIGOPÉPTIDO POLIPÉPTIDO ENLACE PEPTÍDICO Enlace covalente más corto Cierto carácter de doble enlace no puede girar libremente Los 4 átomos del grupo péptido y los dos átomos de carbono se encuentran en el mismo plano, manteniendo distancias y ángulos fijos. Enlace C- C y C – N , pueden girar y no del todo libremente Características PÉPTIDOS Y OLIGOPÉPTIDOS DE INTERÉS BIOLOGICO Oxitocina Contracciones del útero Argininavasopresina Regula la pérdida de agua Función Hormonal Insulina Regulan el nivel de Se sintetizan en el Glucagón Función Transportadora Azúcar en Sangre Se sintetizan en el Hipotalamo. Almacena y libera la Hipófisis Páncreas Glutatión Citosol Transporte de Aminoácidos al Exterior de la célula. Gramicidina Antibióticos Potencian el transporte de iones a través Valinomicina de membranas biológicas (corazón y riñon) ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS Todas las proteínas Secuencia lineal indica Estructura Primaria Aminoácidos que la integran Orden en que están unidos los aminoácidos Estructura más sencilla más importante: Determina el resto de las estructuras proteícas superiores. Disposición en zig – zag. Planaridad del enlace peptídico, lo cuál da lugar a la Características rotación de los aminoáciods sobre los C* Nº polipéptidos que pueden formarse 20n (n nº de aminoácidos presentes en la cadena). Es la disposición ESPACIAL que adopta la Estructura Primaria es más estable. Esta estructura es consecuencia directa de la capacidad de giro de los C* de los aminoácidos. La cadena polipéptidica se va enrollando sobre sí misma. A consecuencia de los C* de los aminoácidos, y los enlaces de hidrógeno intracatenarios se mantiene la estructura. – HN – C =O Grupos – C = O se orientan en la misma dirección. -NH se orientan en la dirección contraria a los anteriores. -Hélice Radicales de los aminoácidos quedan dirigidos hacia el exterior de la - Hélice. Estabilidad depende de la presencia ó no de los residuos de prolina ó hidroxiprolina. Estructura Secundaria T I P O S Conformación B Ó Lámina Plegada Hélice de Colágeno Estructura Primaria en Zig- Zag, gracias a los enlaces de hidrógeno Intracatenarios plegamientos en la lámina plegada. Cadenas Polipéptidicas.: Paralela: las cadenas polipéptidicas se disponen en el mismo sentido N – C. Los radicales se orientan hacia ambos lados de la hoja, de forma alterna. Antiparalela: se alternan cadenas polipeptídicas en las direcciónes N – C y C- N, es la más frecuente. Los radicales se orientan hacia ambos lados de la hoja, de forma alterna. Variedad particular de estructura secundaria: Colageno tendones, tejidos conectivos, es particularmente rigida. Aminoácido Prolina no adopta las estructuras anteriores. No existen enlaces de hidrógeno intracatenarios. Son cadenas individuales: Se enrollan hacia la izquierda (una vuelta de hélice por cada tres residuos aminoácidos). Estructura Terciaria Modo en que la proteína nativa se encuentra plegada en el espacio. Es estable, gracias a las uniones que se producen entres los radicales –R de los aminoácidos que se encuentran alejados unos de otros. Hay diferente tipos de uniones entre –R y –R: Enlaces de hidrógeno ente grupos peptídicos. Atracciones electroestáticas entre grupos con carga opuesta. Tipos Atracciones hidrofóbicas y fuerzas de Van der Walls ente radicales alifáticos o aromáticos de las cadenas laterales. Puentes disulfuro ente restos de cisteína. Son enlaces covalentes entre dos grupos tiol (- HS) correspondiente a dos cisteínas. Las características y funciones biológicas de una proteína dependen de la estructura terciaria que tenga. Varios dominios ó unidades compactas (50 y 30 aminoácidos), que están conectadas a través del esqueleto polipeptídico: -hélice. Lámina plegada. Los dominios: unidos ente sí por una bisagra (coenzima ó sustrato, porción Constituida proteica flexible). por: Son muy estables Son secuencias de aminoácios, útiles tanto estructural como funcionalemente. Subestructuras repetitivas: Motivos, proteínas evolutivamente relacionadas que desempeñan funciones similares pueden mostrar motivos comunes. Proteínas constituidas por más de una subunidad ó protómero. Asociación de protómeros para constituir la proteína biólogicamente activa ESTRUCTURA CUATERNARIA Estructura Cuaternaria Los protómeros están unidos entre sí debilmente por: Enlaces de hidrógeno Fuerzas de Van der Walls. Las características y funciones biológicas de una proteína depende de su Estructura Terciaria. CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS Holoproteínas: son las compuestas exclusivamente por aminoácios. Atendiendo a su estructura se clasifican en : Estructura más simple que las globulares Los polipéptidos que las integran se encuentran enrollados o ordenados (tb en haces paralelos). Son insolubles en agua. Mantienen importantes funciones estructurales o protectoras. PROTEÍNAS: Principal componente del tejido conjuntivo Principal componente de la matriz extracelular de la piel Colágeno (cartílago, huesos, tendones, córnea) 1 fibra colágeno 1mm puede resistir más de 10 kg de peso. Miosina y Actina Proteínas Fibrosas Queratinas H O L O P R O T E Í N A S Fribrina Elastina Proteínas Globulares Responsables contracción muscular Casi todos los tipos de células eucariotas. Proteínas animales Se sintetizan y almacenan en las células de la epidermis Forman cuernos, uñas, pelo y lana de algunos animales. En la sangre Se obtiene del fibrinógeno plasmático Interviene en la coagulación sanguínea Proteína fibrosa y flexible Tejido conjuntivo de estructuras y órganos que son elásticos (piel, cartílago o vasos sanguíneos) Estructura al azar o conformación irregular, es muy flexible y móvil. Se asemejan a redes las fibras de elastina Más complejas que las fibrosas. Cadenas polipéptidicas: Están plegadas Estructura compacta, más o menos esférica. Son solubles en agua ó en disoluciones polares Son principales responsables de las actividades biólogicas en la célula. Función de transporte de otras moléclulas Reserva de aminoáciodos Ej. ovoalbúmina (clara de huevo) Albúminas Ej. lactoalbúmina (leche) Ej. seroalbúmina (sangre). H O L O P R O T E Í N A S H E T E R O P R O T E I N A S Forma globular casi perfecta Solubles en disoluciones salinas Ej. lactoglobulina (leche) Ej, ovoglobulina (huevo) Globulinas Ej. seroglobulina (sangre) Ej. – globulina (proteína asociada a la hemoglobina) Ej. – globulinas ó inmunoglobulinas (anticuerpos). Proteínas Globulares Proteínas de carácter básico asociadas al ADN. Protaminas, asociadas al ADN del espermatozoide Histonas y Protaminas evolucionan a Histonas (antes de que se produce la Protaminas unión de los dos pronúcleos, y dentro del propio ovocito, tiene lugar el cambio) C R O M O P R O T E Í N A S Heteroproteínas: Son proteínas formadas por una parte proteíca, que esta formada por aminoácidos (grupo proteíco) y otra parte no proteíca llamada grupo portético (“ayudador”). Dependiendo de la naturaleza química del grupo protético se clasifican en : Grupo protetico, es un pigmento y según la naturaleza de este se clasifican en : grupo prostetíco: metalporfirina (cuatro anillos de pirrol ó anillo tetrapirrólico y un catión metálico en el centro del anillo): Hemoglobina: C P R O grupo prostetíco: hemo (catión Fe2+). O R Pigmento de color rojo M F Hemoglobina Se encuentra en la sangre de los vertebrados O Y I Transporta O2 desde los alvéolos pulmonares hasta las P Mioglobina R R células. O Í Mioglobina: T N Tiene la misma función que la hemoglobina pero se E I realiza en los músculos. Í C N A S C R O M O P R O T E Í N A S A S Peroxidasas, catalasas y citocromos N O P O R F I R Í N I C A S Hemocianina grupo prostetíco: grupo hemino (cátion férrico Fe 3+) las peroxiclasas y catalasas son enzimas los citocromos : son proteínas transportadoras de electrones sólo células aeróbicas. Pigmento respiratorio Color azul Lleva cobre transporta O2 a las células forma parte de la sangre de: crustáceos y algunos moluscos C R O M O P R O T E Í N A S C R O M O P R O T E Í N A S NO P O R F I R Í N I C A S Hemeritrina Pigmento respiratorio Tiene hierro Se encuerntra en los braquiópodos y en los anélidos marinos. grupo prostetíco: ácido nucleico. Nucleoproteínas: ácidos nucleicos + proteínas (protaminas o histonas) Grupo proteico colabora con el grupo prostetíco: NUCLEOPROTEINAS H E T E R O P R O T E I N A S Funciones GLUCOPROTEINAS FOSFOPROTEINAS Mantenimiento de la estructura del ADN. Transporte del núcleo al citoplasma Protección contra el ataque de las nucleasas,...... Grupo prostetíco: glúcido Enlace covalente Constituyen los componentes estructurales de la matriz extracelular Formación de membranas celulares Transporte de sustancias entre el exterior y el interior celular Actúan como hormonas Forman las mucoproteínas (glándulas mucosas) Funciones : anticongelante biológico (animales de aguas frías, peces). Inmunoglobulinas Glucoproteínas sanguíneas Fibrinogeno Proteínas localizadas en las membranas de los eritrocitos: Son las responsables de la específidad de los grupos sanguíneos. Grupo prostetíco: ácido fosfórico. Caseína (leche) Vitelina (huevo) Grupo prostetíco: lípido. Forman parte de: LIPO Membranas citoplásmaticas PROTEINAS Presente en el plasma sanguíneo, se en carga del transporte de lípidos insolubles: Colesterol Triglicéridos H E T E R O P R O T E I N A S Transportadoras de lípidos: Presentes en el plasma sanguíneo Según la proporción relativa de lípidos y proteínas se clasifican en: Quilomicrones: Producen células del intestino delgado (ácidos grasos, glicerina y el colesterol se producen a partir de estas). Pasan a la circulación y al hígado. VLDL : LIPO Lipoproteínas de muy baja densidad PROTEINAS LDL: Lipoproteínas de baja densidad Transportan colesterol y fosfolípidos, para formar las membranas celulares (van del hígado a los tejidos). HDL: Lipoproteínas de densidad elevada Transportan colesterol del torrente sanguíneo al hígado. PROPIEDADES DE LAS PROTEÍNAS: 1) Solubilidad: la mayoría son solubles den agua. Las solubles en agua tienen conformación globular, entonces pueden forman dispersiones coloidales ya que al ser solubles las moléculas se orientan. a) En el agua estas proteínas se llaman Esferoproteínas, son proteínas activas que intervienen en procesos metabólicos, en reacciones químicas. b) Las no solubles son de conformación fibrosa o no se mantienen los mantos de hidratación y se precipitan, no forman coloides; son Escleroproteínas y nunca serán proteínas activas, se llaman NO ACTIVAS, y son Proteínas Estructurales. 2) Desnaturalización: es la pérdida de la conformación de la proteína, ó pérdida de la estructura terciaria. Se produce siempre que sometemos a la proteína a cambios de temperatura, ph ó concentración salina. Temperatura/ph/ [s] DESNATURALIZACIÓN RENATURALIZACIÓN 1. Proteína con conformación globular. 2. Tiene unas funciones en las células. 3. Es soluble 1) Se pierde la forma globular y puede pasar por ej. a fibrilar. 2) Deja de hacer esa función en la célula. 3) Insoluble Ej. Ovoalbúmina (clara de huevo) Fibrilar /insoluble (se solidifica) Desnaturalización (aumento de temperatura) Renaturalización es imposible En algunos casos este proceso es reversible, este proceso se denomina RENATURALIZACIÓN. Una proteína fibrilar no puede pasar a globular (soluble), podemos modificar esa estructua fibrilar pero nada más. 3) Especifícidad: son moléculas específicas las proteínas. a) Especificidad De Función: cada una de las proteínas que existen en los seres vivos cumplen una función completa . b) Especificidad de especie: cada especie de seres vivos tiene sus propias proteínas y esto es lo que diferencia a las especies. c) Especificidad Individual: dentro de cada especie existe esta específicidad lo que implica que cada individuo tiene sus propias proteínas diferentes a los demás individuos. Esta es responsable de la Incompatibilidad Orgánica , es decir, a la hora de realizar un transplante de un órgano se estudian los Antigenos de Histocompatibilidad para saber que compatibilidad puede haber en un transplante por ej.de corazón, de un individuo a otro, determina el grado de compatibilidad que puede haber. CLASES DE PROTEÍNAS: Se dividen en dos grupos: HOLOPROTEÍNAS: 1) Insolubles o Escleroproteínas: a) Colágeno es una escleroproteína, forma parte del tejido conjuntivo (cartílago, dermis, que es la capa profunda de la piel, da consistencia y elasticidad a la piel, da consistencia y elasticidad a la piel), tienen función estructural. b) Contractiles: Actina y Miosina, forman parte del tejido muscular (tb función estructural). c) Queratina, presente en formaciones epidermicas (uñas y pelo), tienen función estructural. d) Fibrina, es una proteína que aparece con el proceso de coagulación, evita la salida de célulad sanguíneas. Es insoluble en agua. e) Elastinas, proteínas que forman parte del tejido conjuntivo, es responsable de la elasticidad del tejido (tendones). 2) Solubles ó Esferoproteínas: a) Albuminas, es una proteína globular, se encuentran en muchos lugares y dependiendo del lugar donde se encuentre se denominan de diferente forma: i) Lactoalbumina (leche) ii) Seroalbumina (sangre) iii) Ovoalbumina (huevo) b) Globulinas, son proteínas globulares de bajo peso molecular, con funciones diversas, se encuentran en los mismos sitios que las anteriores pero las más importantes son las de la sangre: i) -golbulinas, anticuerpos, y son responsables de la inmunidad. Son proteínas específicas que genera un cuerpo para bloquear de forma específica la presencia de antígenos (capaz de provocar la formación de anticuerpos). Para cada antígeno hay un anticuerpo específico. c) Histonas, proteínas globulares de bajo peso molecular. Forman parte de los cromosomas en células eucariotas (las células con núcleo diferenciado). d) Protaminas, proteínas globulares de menor peso molecular. Proteínas primitivas, se encuentran en los gametos en animales como los peces sobre todo. HETEROPROTEÍNAS Proteínas que están formadas pro dos parte : a. Una fracción proteíca (aminoácido) GRUPO PROTEICO b. Una fracción no proteíca GRUPO PROSTÉTICO Según sea el grupo no proteíco se clasifican en: 1) Lípido lipoproteína, es una transportadora de lípidos : a) HDL b) LDL c) VLDL 2) Glucído glucoproteínas a) Inmunoglobulinas 3) Cromoproteínas, están asociadas a una molécula de sustancias variadas, que es un pigmento, una sustancia coloreada. a) Clorofila b) Hemoglobina 4) Fosfoproteínas (ácido fosfórico), en la leche se encuentra la caseína que es una fosfoproteína. 5) Ácidos Nucleicos Nucleoproteínas, (ADN + Histonas) FUNCIÓN BIOLOGICA DE LAS PROTEÍNAS 1) Función estructural (tejidos) a) Elasticidad b) Consistencia c) Turgencia 2) Enzimática ó Catalitica. Aquellas proteínas que catalizan reacciones químicas (disminuir energía de activación). 3) Defensiva o Inmunitaria 4) Transportadora 5) Contractil, las proteínas que forman parte de los tejidos musculares: Actina y Miosina. 6) Hormonal: a) Insulina b) Glucagón c) Homonas tiroideas d) Tiroxina 7) Reserva, es menos frecuente que las anteriores. Se encuentra en ovocitos, como la albumina del huevo, en los vegetales (en las semillas). 8) Homoestática: a) Son capaces de mantener el equilibrio del medio interno b) Capacidad amortiguadora c) Mantenimiento del ph ENZIMAS: (pág 176 – Libro). Energía química Adenosín trifosfato ATP P P P A metabolismo E E (intercambio de materia) Conjunto de reacciones químicas MATERIA Reacción química de síntesis: se parte de moleculas pequeñas para fabricar moleculas grandes. Consumo de energía. ANABOLISMO Fabricar moleculas de mayor tamaño con gasto REACCIONES energetico. QUÍMICAS Controlan las Reacción química de descomposición: partimos de moleculas grandes y da lugar a moléculas más pequeñas + enegía. Se denomina CATABOLISMO. ENZIMAS ATP ENZIMAS: 1) Biocatalizadores, factor que acelera una reacción: a) Enzimas Participan en reacciones b) Oligoelementos químicas acelerándolas c) Hormonas d) Vitaminas a) Oligoelementos, son elementos químicos que están en pequeñas proporciones en la materia viva. Ej. Fe, Cu, Mn, Ca,.....son de naturaleza inorgánica. b) Enzimas, Hormonas, vitaminas: son moléculas orgánicas: i) Enzimas: si se pueden sintetizar, se sintetizan en cada célula y sólo actúan en esa célula. Actuación local. ii) Hormonas: si se pueden sintetizar, son fabricadas en órganos concretos y se vierten a la sangre y actúan en todo el organismo. iii) Vitaminas: no se pueden sintetizar, se consiguen a través de la dieta. 2) Se conocen tres tipos de enzimas: a) Ribozimas , son enzimas muy escasos e infrecuentes, formados por ARN. b) Holoproteínas, son enzimas formados sólo por aminoácidos c) Holoenzimas, tienen una parte proteíca y una no proteíca. i) Proteíca: formado sñolo por aminoácidos, se llama APOENZIMA. ii) No proteíca: (1)Inorgánica, se llama COFACTOR APOENZIMA (2)Orgánica, se llama COENZIMA COENZIMA REACCIÓN ENZIMÁTICA. [E]+ [S] [E- S ] [E] + [ P ] Es reutilizable S S E E COMPLEJO ENZIMA SUSTRATO Módelo llavecerradura Centro Activo (apoenzima) E P Sustrato combertido en dos produtos, se ha modificado ENZIMAS - CARACTEÍSTICAS: 1) Especificidad por el sustrato: que encaja con la enzima. El enzima tiene unas condiciones geometricas para que encaje el sustrato. 2) Especificidad por la acción: Es vital para la proteína para poder desencadenar la la reacción; tiene que ser una proteína globular Centro Activo: los radicales de los aminoáciods que stablece interacciones con la molécula del sustrato. Módelo llave-cerradura: para cada sustrato existe un enzima concreto, aunque luego en la práctica no es tan estricto como el modelo llave-cerradura. Por eso últimamente se le denomina modelo MANO- GUANTE = Ajuste inducido. El enzima es el responsable que el sustrato se transforme en los dos productos. El enzima no cambia y queda preparado para realizar otra reacción, no cambia. CARACTERÍSTICAS O VENTAJAS DE UNA REACCIÓN ENZIMÁTICA FRENTE A OTRA SIN ENZIMAS. [E]+ [S] [E- S ] [E] + [ P1 ] + [ P2 ] Representado en una gráfica: [E- S ] [E]+ [S] [E] + [ P1 ] + [ P2 ] EI EI = Energía Inicial EXOTÉRMICA = EXERGÓNICA ENDOTÉRMICA = ENDOTÉRMICA P MISMA REACCIÓN SIN ENZIMA. [E- S ] [S] [ P1 ] + [ P2 ] EI [S] [ P1 ] + [ P2 ] La Energía de Activación que se necesita cuando no hay encima es muy superior. CARACTERÍSTICAS DE LAS ENZIMAS. 3) Disminuye la energía de activacion: se necesita menos energía para realizar la reacción química. Pero no disminuye la velocidad de la reacción en que se desarrolla. 4) No modifica ni el signo ni la cuantía ó cantidad de energía obtenida al final de la reacción (energía libre). 5) El enzima se recupera intacto al finalizar la reacción. CARACTERÍSTICAS DE LA REACCIONES ENZIMÁTICAS Todas las reacciones enzimáticas dependen de varios factores: Concetración de sustrato Temperatura Ph Inhibidores y activadores 1) Concentración de sustrato. [E]+ [S] [E- S ] [E] + [ P ] V [S] V: velocidad reacción enzimática (actividad enzimatica en un medio concreto) Se mide la velocidad de reacción en función del producto que obtengo. A más sustrato mayor velocidad. Hasta que el sustrato sea mucho mayor que la cantidad de enzimas y no puede crear más producto. A partir de esta gráfica obtenemos la afinidad del enzima por el sustrato 1. Afinidad 2) Infuencia del Ph y la temperatura en la actividad enzimática a) Las variaciones de tempreatura inducen cambios conformacionales en la estructura terciaria o cuarternaria de las enzimas, alterando sus centros activos y, por tanto, su actividad biólogica. b) Cada enzima posee una temperatura y un Ph óptiemos para actuar, de manera que su actividad disminuirá sensiblemente o incluso desaparecerá cuando los valores de ambas variables se alejen de los valores óptimos. La mayoría de las enzimas actúan a la temperatura de los seres vivos, inactivándose a temperaturas superiores a 50-60 ºC. c) Las variaciones de ph del medio provocan un cambio en las cargas eléctricas superficiales de las enzimas, alterándose su estructura terciaria, y por tanto su actividad. Cada enzima actúa a un ph óptimo; así, por ejemplo, las enzimas intestinales tripsina o quimotripsina actúan a un ph optimo ligeramente alcalino, las deshidrogenasad tinen un ph óptimo de 7,5 mientras que la pepsina del estómago actúa a ph ácido. 100 Pepsina Tripsina Porcentaje máximo de actividad Actividad relativa 50 2 4 6 ph 8 10 20 40 60 T ºC 3) Activadores, son moléculas que facilitan la unión del enzima con el sustrato. El enzima sin activador se puede unir al sustrato pero con el sustrato tiene mayor capacidad de unión. 4) Inhibidores, son moléculas que van a impedir la unión del enzima con el sustrato. Existen inhibidores reversibles ó competitivos. E I S I Puede entrar con el enzima ya que tiene las mismas capacidades que el sustrato pero no se produciriá reacción química. I E La presencia en el medio del Inhibidor lo que hace es dificultar la reacción química. También existe un inhibidor irreversible, impediría la reacción química, reciben el nombre también de venenos. E I E S I Hay un tipo de enzimas más rentables, biológicamente hablando que se llaman Enzimas Alostericas. El proceso en el que intervienen estas enzimas se llama Alosterismo. Estas enzimas son en las que el sustrato actúa como el activador del enzima, mientras que el producto de la reacción actúa sobre la enzima como inhibidor. [E] + [S] [E- S ] [E] + [ P] ACTIVADOR INHIBIDOR NOMENCLATURA DE LOS ENZIMAS 1) Los enzimas en general van a recibir el nombre del sustrato sobre el que actúan ó el nombre de la acción del enzima, en cualquiera de los dos casos con el sufijo –asa. Enzima Glucosa Fructosa Glucosa Fructosa Hidrolisis enzima Hidrolasa (nombre de la acción) Sacarosa enzima Sacarasa (nombre de sustrato que actúa sobre la reacción química). 2) Para nombrar el enzima habría que escribir: Nombre sustrato + nombre coenzima + nombre acción + asa (sufijo) Ej. Piruvato NAD deshidrogenasa Sustrato coenzima acción que se realiza sobre el sustrato Ión piruvato sacar hidrogeno/deshidrogenar Ácido piruvico CLASIFICACIÓN DE ENZIMAS. Existen 6 gramdes grupos de enzimas: 1) Oxidoreductosas, son enzimas que catalizan reacciones de oxidación y reducción. a) Oxidación perder electrones b) Reducción ganar electrones A B+ ELECTRONES A+ B Oxidación Reducción Normalmente la reacciones de oxidación están combinadas con reacciones de reducción. Estas enzimas catalizan estas reacciones reducciones ó oxidaciones ó las dos a la vez. Siempre que en una reacción se pierda o gane e- se considera que es una reacción oxidación – reducción. 2) Hidrolasas, enzimas que catalizan reacciones de hidrólisis. A --- B A – H + HO – B H2O Addicción de agua a un enlace covalente. 3) Transferasas ó Quinasas, son enzimas que catalizan reacciones de transferencia de grupos o radicales. Se catalizará(se creará este enlace) A Sustrato – NH2 + B radical amino otro compuesto A + B – NH2 se ha transferrido el radical Esto se denominaría TRANSAMINASA, ya que estamos transfiriendo un grupo AMINO. 4) Isomerasas ó Mutasas, catalizan reacciones de isomerización, es decir, transforman un compuesto en su isómero. Ej. convertir la D- Fructosa en L- Fructosa 5) Liasas, son enzimas que catalizan la formación de enlaces C - C , C – O , C- N, ... liasa Ej. A + NH3 A – NH2 Consiste en que el grupo que unimos no estaba unido a otro compuesto anteriormente por eso no es una transferasa. La liasa también puede favorecer la reacción inversa. En este caso se llamaría AMINASA , y en el caso inversa DESAMINASA 6) Ligasas ó Sintetasas ó Sintasas, catalizan reacciones de síntesis, estos enzimas por tanto catalizan reacciones de formación de enlaces C – C, C – O,... aunque estos casos estas reacciones van acopladas a reacciones en los que intervienen el ATO, porque aporta energia para crear enlaces. A + B A - B La energía que estaba en ese enlace se libera y es ADP + P inorgánico utilizada para formar el compuesto ATP A + B A - B + P A + B A - B Diferencias entre: A + B A - B A A - NH2 + NH3 A - B Es una ligasa, en esta hay que aportar energía. El B es un compuesto grande Es una liasa, en esta no hay que aplicar energía. En este caso es una radical no grande, grupo funcional. A - H + B - OH Es una hidrolasa porque se ve que hay una molécula H2O disuelta VITAMINAS Concepto: es una biomolécula esencial para la vida y por tanto se puede sintetizar y tienen que estar a la fruerza en la dieta. Dos grandes grupos: 1) Hidrosolubles (polares, se disuelven en agua, actúan generalmente como coenzimas o precursores de coenzimas). a) Vitaminas del complejo B y vitamina C (hidrosal). 2) Liposolubles (no polares, no se disuelven en H2O y por tanto son lípidos insaponificables y generalmente no son cofactores o prescursores, son solubles en disolventes polares). a) A, D, E Y K (Liposal) Cuando no tomamos la cantidad mínima recomendada (Cantidad Diaria Recomendada C.D.R ó Dosis Diaria Recomendada D.D.R.), produce enfermedad, patología que se puede producir : (a) Por Exceso, si la vitamina es Hidrosolubles (B, C), el exceso se excreta por la orina. Si la vitamina es liposoluble, ( A,D); la E y K no porque no se comercializan y no las consumimos en excesos. Se produce una hipervitaminosis con consecuencias negativas para la salud y puede llegar a ser letal. (b) Por Defecto, se produce una hipovitaminosis (consumo bajo) ó una Avitaminosis (ausencia de ). Se denominan también emfermedades carenciales. VITAMINAS Y COENZIMAS NOMBRE NECESID AD DIARIA FUENTE COENZIMA, DERIVADA O FORMA ACTIVA Vitamina C Ácido ascórbico 75 mg Leche, frutas (cítricos) y hortalizas (tomates) Vitamina B1 Tiamina o aneurina 0.5 – 1.0 mg Cereales, legumbres, levaduras y bacterias Vitamina B2 Riboflavina 1 mg Hígado, queso, leche, FAD, FMN huevo, vegetales de hoja verde Vitamina B3 Ácido nicotínico Síntesis propia a partir del triptófano 3 – 5 mg Vitamina B5 Ácido pantoténico Vitamina B6 Piridoxina 2 mg FUNCIÓN Antioxidante, cofactor ---------------------- de hidroxilación, coenzima en la síntesis de colágeno Cocarboxilasa Transferencia de grupos (pirofosfato de aldehídos tiamina, TPP) ENFERMEDAD CARENCIAL Escorbuto, propersión a emfermedades diversas Beriberi (polineuritis) Transferencia de H+ (e-) Dermatitis, en la respiración celular inflamación y agrietamiento de la lengua, comisura de la boca, etc... Carnes, pescados, NADP+, NAD + Transferencia de H+ (e-) Pelagra humana quesos, leche y vegetales en procesos de oxidación (dermatitis, diarrea y en respiración celular, y demencia) vasodilatador Tejidos animales, Coenzima A Transferencia de grupos Palpitación, dolor y vegetales verdes imprescindible en el acilo, detoxificador, quemaduras en los metabolismo celular foramción de pies, alteraciones anticuerpos, ácidos nerviosas y grasos y hormonas, circulatorias, antiestrés pelagra de pollos Hígado, carne, cereales y Piridoxal fosfato Transferencia de grupos Acrodinia legumbres amino en el metabolismo (dermatitis), de aminoácidos trastornos del aparato digestivo, convulsiones Vitamina B8 ó Vitamina H Biotina 0.25 mg Producida por bacterias intestinales; chocolate, yema de huevo Biocitina (biotinillisina) Transferencia de grupos carboxilo, desarrollo de glándulas sexuales, sebáceas y sudoríparas Transferencia de grupos monocarbonados, antianémica, síntesis de eritrocitos Vitamina B9 ácido fólico 1 – 2 mg Producida por bacterias intestinales; hígado, cereales Ácido tetrahidrofólico Vitamina B12 Cobalamina 0.001 mg Producida por bacterias intestinales; hígado, carne y pescados Coenzima B12 (5 – desoxiadenosil cobalamina) Metabolismo de ácidos nucleicos, formación de glóbulos rojos, síntesis de neurotransmisores Vitamina A Retinol o axeroftol 1.5 – 2 mg Hortalizas verdes y amarillas, hígado, aceite de hígado de bacalo, huevos 11 – cis- retinal Ciclo visual, crecimiento, protección y mantenimiento del tejido epitelial Vitamina D D2 Ergocalciferol D3 Colecalciferol Vitamina E Tocoferol 0.025 mg Hígado, aceite de hígado 1, 2 – Dihidroxide bacalao, yema de colecalciferol huevo 5 mg Aceites vegetales, semillas de cereales Vitamina K Filoquinona 0.001 mg Vegetales de hoja verde, derivados de pescados. Metabolismo del Ca2+, esencial en el crecimiento y mantenimiento de huesos Inhibe la oxidación de ----------------------- ácidos grasos insaturados Imprescindible en el ------------------------ proceso de coagulación sanguínea, ya que participa en la biosíntesis de protrombina Dermatitis, caída del pelo, anemia Anemia, trombocitopenia, insomnio, depresión del sistema inmunitario Anemia perniciosa (factor extrínseco), transtornos nerviosos, ulceraciones en la boca Ceguera nocturna, xeroftalmía, desecación epitelial, detención del crecimiento Raquitismo en niños, deformidades óseas en adultos Envejecimiento celular, impide el crecimiento Retardo de la coagulación sangínea, hemorragias