tema 1: las bases biolÓgicas de la vida · 2019-10-11 · cadenas lineales de diferentes tipos de...
Post on 18-Apr-2020
0 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Acceso Ciclos Formativos de Grado Superior: BIOLOGÍA: TEMA 1 Página 1
TEMA 1: LAS BASES BIOLÓGICAS DE LA
VIDA
1. BIOELEMENTOS Desde un punto de vista funcional, la base de la vida es la célula, la unidad mínima con
funcionamiento independiente, para ello posee un conjunto de estructuras contenidas dentro de una
membrana que las separa de su entorno y donde acontecen multitud de procesos que la permiten
diferenciarse de la materia inerte. Todos esos procesos son reacciones químicas entre múltiples moléculas
que a su vez están formadas por una cantidad de elementos químicos característicos. Estos átomos que
forman parte de la materia viva son los llamados bioelementos.
La composición de la materia viva se aleja notablemente de la composición de la materia inerte, con la
excepción del oxígeno, que es mayoritaria en ambos. El segundo componente mayoritario tanto en la materia
inerte (silicio) como en la viva (carbono) llama la atención que son químicamente equivalentes; ambos
poseen la misma capacidad de formar enlaces, pero con diferencias significativas en las propiedades que
exhiben sus compuestos. El Si es más pesado que el C, por lo que las estructuras formadas por él no pueden
ser muy grandes porque serían muy pesadas; además, los enlaces Si-Si son inestables, por lo que la
formación de grandes biopolímeros serían imposibles. Los seres vivos intercambian con el medio abiótico C
en forma de CO2, los vegetales lo toman del aire y los animales lo devuelven con la respiración; esta
molécula es gaseosa y fácilmente intercambiable, algo que el SiO2 (sólido) no permite.
La composición química de los seres vivos se encuentra presente solamente una parte, relativamente
pequeña, de los elementos químicos de la naturaleza; sin embargo, la frecuencia de los mismos en la materia
viva es muy diferente, clasificándolos en primarios, secundarios y oligoelementos.
BIOELEMENTOS % EN LA MATERIA VIVA ÁTOMOS
Primarios 96% C, H, O, N, P, S
Secundarios 3,9% Ca, Na, K, Cl, Mg, Fe
Oligoelementos 0,1% I, Cu, Zn, Mn, Co, Mo, Ni, Si….
1.1. BIOELEMENTOS PRIMARIOS
Representan el 96% de la materia de los seres vivos. El carbono (C) forma las estructuras básicas de
todas las moléculas orgánicas. Puede formar enlaces simples, dobles y triples, originando estructuras
tridimensionales de vital importancia para los seres vivos. El hidrógeno (H) y el oxígeno (O) aparecen en
todas las moléculas, siendo, además, los componentes de la molécula de agua, sustancia de vital importancia
en los seres vivos. El nitrógeno (N) interviene en la formación de aminoácidos, componentes de las
proteínas, composición del ADN, ARN, en lípidos y en las sales de fosfato de los huesos. El azufre (S) se
encuentra en algunos aminoácidos constituyentes de las proteínas.
1.2. BIOELEMENTOS SECUNDARIOS
Son elementos que se encuentran en menos proporción en los seres vivos, se presentan en forma
iónica. El calcio (Ca), forma estructuras como conchas, caparazones y huesos, siendo necesario también en
procesos de contracción muscular. El sodio (Na), potasio (K) y cloro (Cl), mantienen la salinidad de los
medios internos y permiten el impulso nervioso. El magnesio (Mg) forma parte de la estructura de la
molécula de clorofila y el hierro (Fe) forma parte de la estructura de proteínas como la hemoglobina.
1.3. OLIGOELEMENTOS
Los oligoelementos aparecen en muy baja proporción en la materia viva. Algunos de ellos solo en
determinados tipos de organismos.
Acceso Ciclos Formativos de Grado Superior: BIOLOGÍA: TEMA 1 Página 2
De todos los bioelementos nombrados, algunos cumplen sus funciones formando parte de biomoléculas
mientras que otros lo hacen en forma iónica. Algunas funciona son:
. C, H, O, N: son los elementos estructurales a partir de los cuales se constituye la mayor parte de la
materia viva.
. S: componente de algunos aminoácidos proteicos.
. P: forma parte del esqueleto de los ácidos nucleicos y del ATP. Como anión libre (fosfato) interviene
en el control del pH.
. Mg: forma parte de la clorofila y actúa como cofactor en muchas reacciones metabólicas.
. Fe: forma parte de la hemoglobina y de los citocromos
. Na, Cl, K: intervienen en la transmisión del impulso nervioso
. Ca: forma parte de muchas estructuras de sostén, como los huesos o los caparazones y en la
contracción muscular
. I: es esencial en la estructura de la hormona tiroxina, segregada en la tiroides.
2. BIOMOLÉCULAS Las biomoléculas son las moléculas que forman parte de los seres vivos, también llamadas principios
inmediatos. Pueden ser inorgánicas, si pueden formar parte de los seres inertes, y orgánicas, si solo se
encuentran en los seres vivos.
Una molécula supone un nivel organizativo superior al del elemento y conlleva la unión de los átomos
mediante enlaces, generalmente covalentes, pero también de naturaleza iónica. Las moléculas poseen unas
características diferentes a la de los elementos que la componen y que, en el caso de las biomoéculas
determina su funcionalidad.
2.1. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS
Son el agua y las sales minerales, además de gases como el dióxido de carbono (CO2) y el oxígeno (O2)
2.1.1. El agua
El agua es el compuesto químico más abundante de los seres vivos, donde se renueva sin cesar, de tal
forma que existe un continuo aporte y eliminación de la misma, permaneciendo prácticamente constante la
cantidad de agua en cada ser vivo.
La molécula de agua posee unas propiedades físicas y químicas que van a permitir unas funciones
indispensables para los seres vivos, poseyendo un gran número de funciones dentro de los mismos y
generándose como consecuencia de determinadas reacciones metabólicas.
ESTRUCTURA
La molécula de agua está formada por dos átomos de H unidos a un átomo de O por medio de dos
enlaces covalentes. El oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno y atrae con más fuerza a los
electrones de enlace. El resultado que la
molécula de agua, aunque tiene una carga
total neutra, presenta una distribución
asimétrica de sus electrones, lo que la
convierte en una molécula polar. Alrededor
del oxígeno se concentra una densidad de
carga negativa, mientras que los núcleos de
hidrógeno quedan desprovistos parcialmente de electrones y manifiestan, por lo tanto, una densidad de carga
positiva. Por eso en la práctica la molécula de agua se comporta como un dipolo.
Esta característica hace que cuando se aproximan entre si varias moléculas de agua se establezca una
atracción electrostática entre las cargas parciales negativas y positivas produciéndose una unión débil
conocida como enlace de hidrógeno o puente de hidrógeno, que conlleva una distribución de cargas que
estabiliza la unión. La disposición casi tetraédrica del agua facilita la interacción de cada molécula con otras
cuatro formando un entramado reticular de gran tamaño responsable de gran parte de las propiedades del
agua, como es que aparezca en forma líquida a temperatura ambiente.
Acceso Ciclos Formativos de Grado Superior: BIOLOGÍA: TEMA 1 Página 3
PROPIEDADES
Derivadas de su estructura química, el agua presenta una serie de propiedades que permiten sus
funciones en los seres vivos:
➢ ELEVADA COHESIÓN INTERNA: Los enlaces de hidrógeno dan al agua una alta cohesión interna
que determina sus altos valores de fusión y ebullición, así como una alta tensión superficial, lo que
permite la vida en la superficie de la misma. De esto último se deriva la capilaridad, o tendencia a
subir por tubos de pequeño diámetro, característica indispensable para la absorción de agua por las
raíces. Esta cohesión hace que el agua sea casi incompresible lo que aporta la capacidad de dar
volumen y turgencia, importante para el mantenimiento de ciertas estructuras.
➢ DISOLVENTE UNIVERSAL. Su naturaleza dipolar le confiere la capacidad de disociar
compuestos iónicos, como es el caso de muchas sales, y le permite también interaccionar con
compuestos con grupos polares (alcoholes, aldehídos, ácidos…) al formar con ellos enlaces de
hidrógeno. Esta misma propiedad hace que sea mal disolvente de sustancias apolares y que forme
micelas con sustancias anfipáticas (parte polar y parte apolar), exponiendo sus grupos polares al agua
y ocultando sus apolares en zona interna, estabilizadas por interacciones hidrofóbicas. Esta propiedad
determina también las estructuras de las membranas biológicas y las conformaciones
tridimensionales, y por lo tanto de su funcionalidad, de las proteínas ya que están formadas por
cadenas lineales de diferentes tipos de sustancias con diferentes naturalezas (polares y apolares) que
se pliegan en función del disolvente. Su capacidad como disolvente universal determina, además,
como soporte en el transporte de sustancias y de ser el medio en el que ocurren todas las
reacciones químicas de los seres vivos.
➢ INTERVIENE EN LAS REACCIONES METABÓLICAS. En algunas reacciones metabólicas se
forma agua (fotosíntesis) y en otras se gasta (respiración).
➢ DENSIDAD DEL AGUA. En estado líquido el agua es más densa que en estado sólido, por ello, el
hielo flota en agua. En forma de hielo, las moléculas están menos compactas que en forma líquida,
por lo que ocupan más espacio y tienen menor densidad. Así, el hielo flota en el agua líquida
haciendo que si una superficie de agua se congela, lo haga por arriba, formando una capa de hielo
que permite la vida bajo ella, y funcionando, además, como aislante evitando que el agua siga
enfriándose por acción de la temperatura exterior. Sin embargo esto ocasiona un problema, al
aumentar el volumen al congelarse puede romper a las células.
➢ ELEVADO CALOR ESPECÍFICO. Esto quiere decir que se necesita mucho calor para elevar la
temperatura del agua, esta propiedad hace que el agua mantenga relativamente constante su
temperatura frente a cambios térmicos exteriores, de ahí que mares y océanos tarden mucho en
calentarse o enfriarse.
➢ ELEVADA CONDUCTIVIDAD TÉRMICA. Esto facilita la distribución uniforme de la
temperatura, lo que en un organismo permite mantener una temperatura constante.
➢ ALTO CALOR DE VAPORIZACIÓN. El agua al evaporarse absorbe mucho calor (para romper los
puentes de hidrógeno), por lo que enfría la superficie sobre la que se encuentra (sudor).
Acceso Ciclos Formativos de Grado Superior: BIOLOGÍA: TEMA 1 Página 4
2.1.2. Sales minerales
Las sales minerales son biomoléculas inorgánicas que aparecen en los seres vivos de forma
precipitada, disuelta en forma de iones o asociada a otras moléculas.
➢ PRECIPITADOS: las sales en forma precipitada forman estructuras duras, que proporcionan
estructura o protección al organismo que las posee, Ejemplos son las conchas, los caparazones o los
esqueletos.
➢ DISUELTAS: Las sales disueltas en agua manifiestan cargas positivas o negativas. Los cationes
(positivas) son los más abundantes (sodio, potasio, calcio, magnesio…) Los aniones (negativos) son
el cloruro, fosfato, carbonato. Las sales disueltas tienen distintas funciones:
o Regulan la salinidad en el medio interno de
los organismos. Si tenemos dos disoluciones
acuosas de distinta concentración separadas por
una membrana semipermeable, dicha
membrana deja pasar el disolvente (agua) pero
no el soluto (sal), produciéndose un fenómeno
llamado ósmosis. Es un proceso de difusión
pasiva don el agua pasa de la disolución más
diluida (hipotónica) a la más concentrada
(hipertónica), atravesando la membrana
semipermeable; esto continuará hasta que las
dos soluciones tengan la misma concentración
(isotónicas). Las sales disueltas, por lo tanto,
provocan el movimiento de agua en el medio
interno. Como veremos más adelante, las células poseen membranas semipermeables,
permiten el paso de agua, pero no de sales; si la célula se encuentra en un medio hipotónico,
absorberá agua hinchándose, pudiendo llegar al extremo de estallar dando origen a la
citólisis; en caso contrario (medio hipertónico) el agua tiende a salir llevando a la
deshidratación celular, en caso extremos llegar a la muerte celular, proceso denominado
crenación. En el caso de las células vegetales y como consecuencia de la presencia de la
pared celular, los procesos se denominan turgencia (medio externo hipotónico) y plasmólisis
(medio hipertónico).
o Amortiguan el pH de las disoluciones. El pH es una medida de la acidez de una disolución.
La presencia de sales hace que las disoluciones tengan un pH más cercano a la neutralidad,
por medio de un efecto amortiguador o tampón de ciertas combinaciones de sales, entre las
que destaca el sistema del bicarbonato y el sistema fosfato.
o Acciones específicas de los iones. Los iones pueden asociarse a moléculas, permitiendo
realizar funciones, que no serían posible sin su presencia. Por ejemplo el Fe2+ que se asocia a
la hemoglobina y permite el trensporte de oxígeno, o el Na+ y el K+ que parcipan el la
transmisión del impulso nervioso por las neuronas.
2.2. BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS
Las moléculas orgánicas, atendiendo a la longitud y complejidad de su cadena, se pueden clasificar
como monómeros o polímeros. Los monómeros son moléculas pequeñas, los polímeros son agrupaciones de
monómeros, iguales o distintos, que componen una molécula mayor. Los grupos en los que se clasifican las
biomoléculas orgánicas son: hidratos de carbono o glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
Acceso Ciclos Formativos de Grado Superior: BIOLOGÍA: TEMA 1 Página 5
3. HIDRATOS DE CARBONO O CARBOHIDRATOS O GLÚCIDOS
Los hidratos de carbono están formados por C, O e H (estos dos últimos en la misma proporción que en
el agua), aunque a veces también se pueden encontrar nitrógeno o fósforo. Comprende los azúcares o
sacáridos y las sustancias directamente derivadas de ellos.
3.1. CLASIFICACIÓN DE LOS HIDRATOS DE CARBONO.
Los hidratos de carbono se clasifican en osas o monosacáridos y ósidos. Los monosacáridos son azúcares
sencillos, sus moléculas contienen de tres a ocho átomos de carbono, clasificándose a su vez en triosas,
tetrosas, pentosas, hexosas, heptosas y octosas, según tengan 3, 4, 5, 6, 7 y 8 átomos de carbono. Los
ósidos pueden ser a su vez holósidos, unión de varios monosacáridos (disacáridos, trisacárido,
polisacáridos), y heterósidos, unión de monosacáridos y otro tipo de moléculas (glucoproteínas,
glucolípidos….).
MONOSACÁRIDOS
(osas CnH2nOn)
(a partir de 5 C son
ciclos)
Triosas
Tetrosas
Pentosas
Hexosa
Heptosa
gliceraldehido
ribosa,desoxirribosa
glucosa, fructosa
GLÚCIDOS Holósidos (unión
monosacáridos)
Oligosacáridos Disacáridos
Trisacáridos
ÓSIDOS Polisacáridos Homopolisacáridos
Heteropolisacáridos
Heterósidos
(monosacáridos
otras moléculas)
Glucoproteínas
Glucolípidos
Glúcidos de los AN
3.2.MONOSACÁRIDOS
Los monosacáridos son sustancias blancas, con sabor dulce, cristalizables y solubles en agua. Su
fórmula general es CnH2nOn, donde n puede tomar valores comprendidos entre 3 y 8. Químicamente son
polialcoholes, es decir cadenas de carbono con un grupo –OH en cada carbono.
Los monosacáridos presentan un fenómeno llamado isomería, que
consiste que dos moléculas con la misma fórmula presentan
características diferentes. Un tipo de isomería es la funcional, en la que
los monosacáridos presentan o bien un grupo aldehído o un grupo cetona,
siendo aldosas y cetosas, respectivamente.
Existen otros tipos de isomería como la isomería espacial, cuando
algún átomo de carbono está rodeado de
cuatro radicales distintos (carbono
asimétrico). Para cada número de átomos
de carbono, y en función del número de
carbonos asimétricos, tendremos varios
isómeros llamados estereoisómeros.
Dentro de un grupo (aldosas o triosas) la
mitad de los estereoisómeros son imágenes
especulares de los otros; estos isómeros,
llamados enantiómeros, presentan
actividad óptica, desviando la luz
polarizada en distinta dirección. Por
convenido, se ha decidido nombrar como
forma D a los que tienen hacia la derecha
Acceso Ciclos Formativos de Grado Superior: BIOLOGÍA: TEMA 1 Página 6
el –OH situado en el carbono asimétrico más alejado del carbono carbonílico, y forma L, al que lo tiene a la
izquierda (ver la imagen la diferencia del D-gliceraldehido y L-gliceraldehido).
Los monosacáridos más importantes son las triosas, las pentosas y las hexosas. Entre las triosas
destacan el gliceraldehido y la dihidroxiacetona.
Las principales pentosas son la ribosa (forma
parte del ARN) y la desoxirribosa (del ADN).
También está la ribulosa (cetosa), que desempeña un
papel muy importante en la fotosíntesis.
Las hexosas más importantes son la glucosa,
la galactosa (ambas aldosas) y la fructosa (cetosas).
La glucosa es uno de los monosacáridos más
importantes y abundantes en los seres vivos.
Los monosacáridos de al menos 5 átomos de
carbono se cierran formando una estructura cíclica en
forma de anillo de 5 ó 6 lados (pentágono o
hexágono), liberando una molécula de agua. Esta estructura tridimensional produce dos nuevos isómeros: α
si el grupo –OH del carbono anomérico (carbono en el que se encuentra el grupo aldehído o cetona) está
por debajo del anillo y β se está por encima.
Los monosacáridos pueden sufrir diferentes tipos de modificaciones, dando lugar a derivados con
diferentes funciones:
• Desoxiazúcares. Por pérdida del oxígeno de un hidroxilo; es importante la desoxirribosa,
componente del ADN.
• Azúcares ácidos. Por oxidación del grupo carbonilo, por ejemplo el ácido urónico.
• Fosfoazúcares. Por esterificación con un ácido fosfórico. Son muy importantes en el metabolismo
energético (ATP).
3.3.ÓSIDOS
Los ósidos son glúcidos formados por varios monosacáridos. La unión de monosacáridos se realiza a
través de un enlace especial (enlace glucosídico) que libera una molécula de agua. Los holósidos son ósidos
formados por varios monosacáridos, se clasifican en oligosacáridos y polisacáridos. Los heterósidos son
glúcidos formados por la unión de monosacáridos y moléculas no glucídicas.
Acceso Ciclos Formativos de Grado Superior: BIOLOGÍA: TEMA 1 Página 7
3.3.1. Holósidos: oligosacáridos
Los oligosacáridos son glúcidos formados por un número pequeño de monosacáridos, entre 2 y 10.
Se denominan disacáridos, si están compuestos por dos monosacáridos, trisacáridos, si están formados por
tres y así sucesivamente.
Los disacáridos se forman por la unión de dos monosacáridos, mediante un enlace O-glicosídico y
con la producción de una molécula de agua. Esta reacción es reversible, es decir, un disacárido por
incorporación de una molécula de agua (hidrólisis) da lugar a dos moléculas de monosacáridos.
Los disacáridos más importantes son la sacarosa, la lactosa, la maltosa y la celobiosa. La sacarosa o
azúcar común es el azúcar de caña o de la remolacha, está formada por el enlace de una glucosa y de una
fructosa. La lactosa es el azúcar de la leche, está formada por la polimerización de una molécula de glucosa
y otra de galactosa. La maltosa y la celobiosa, se obtienen por la hidrólisis de dos polisacáridos, el almidón
y la celulosa respectivamente; el primero formada por dos moléculas de α-glucosa y el segundo por dos de
β-glucosa.
Para nombrar un disacárido formado se debe indicar los monosacáridos que lo constituyen y los
grupos –OH de cada molécula que se enlazan. En el caso concreto de la unión de dos moléculas de D-
glucosa, cada una de ellas tienen varios grupos hidroxilo susceptibles de unirse entre sí y todas ellas
resultarían un enlace glucosídico, por lo que hay que especificar cuáles son los que se unen. Además, en el
caso de la D-glucosa existe el carbono anomérico, que recordemos que puede tener el sustituyente en la
posición α o β, lo que también hay que detallar. En el ejemplo anterior de la imagen (maltosa), el nombre
sería α-D-glucopiranosil-(1α 4)-α-D-glucopiranosa. En el caso de la celobiosa sería β-D-glucopiranosil-(1β
4)-β-D-glucopiranosa.
Los oligosacáridos con más de dos monosacáridos tienen una función de almacén de información,
encontrándose en el exterior de la célula asociados a lípidos y proteínas.
3.3.2. Holósidos: polisacáridos
Los polisacáridos son polímeros de gran cantidad de monosacáridos unidos por enlace glucosídico,
no son dulces, ni cristalizan, ni tienen poder reductor como los monosacáridos. Su importancia biológica
reside en que pueden servir como reservas energéticas o pueden formar parte de estructuras.
Los homopolisacáridos están compuestos por un mismo monosacáridos repetido multitud de veces.
Los más abundantes en la naturaleza son el almidón, el glucógeno, la celulosa y la quitina.
➢ Almidón: aparece en células vegetales como molécula de reserva energética sintetizado a partir de la
glucosa producida en la fotosíntesis. Son largas cadenas ramificadas y por hidrólisis parcial se
obtienen maltosas y por total glucosas. En realidad, es la mezcla de dos polisacáridos muy simples,
la α-amilosa y la amilopeptina; la primera es una cadena lineal de D-glucosa unidas mediante enlaces
Acceso Ciclos Formativos de Grado Superior: BIOLOGÍA: TEMA 1 Página 8
α (1-4), la segunda es un polímero ramificado formado por cadenas de D-glucosa con enlaces (1-4)
que se ramifica cada 24-30 glucosas mediante un enlace α (1-6).
➢ Glucógeno: se forma en el hígado de los
animales, siendo su molécula de reserva. Es
un polímero formado por cadenas de
glucosas ramificadas y por hidrólisis parcial
se obtienen maltosas y por total glucosas.
Estructuralmente es similar a la
amilopeptina, pero más ramificado,
contando con un enlace α (1-6) cada 8-12
glucosas. La ramificación del glucógeno
facilita su metabolismo al tener más puntos
de acceso a las amilasas, cuando es
necesario obtener energía de forma rápida.
➢ Celulosa: Es muy típico de paredes
celulares vegetales, dando resistencia y
dureza a las mismas. Forma fibras
complejas y resistentes mediante puentes de
hidrógeno. Estructuralmente es polímero
lineal de D-glucosa pero con enlace β (1-4)
➢ Quitina: Es un polisacárido con función estructural. Son cadenas no ramificadas de N-
acetilglucosamina, con enlaces β 1-4. Aparece en los exoesqueletos de artrópodos, ya que ofrece gran
resistencia y dureza. Forma parte también de la pared celular de los hongos.
Los heteropolisacáridos están formados por la unión de diferentes tipos de monosacárido. Un
ejemplo es el ácido hialurónico, sustancia de gran viscosidad por lo que actúa como lubricante en las
articulaciones y que contrarresta el envejecimiento en la piel (formación de arrugas), pues reemplaza el
volumen del líquido perdido e incrementa la producción de
colágeno. Está constituido por cadenas de disacáridos formados
por N-acetilglucosamida y ácido glucurónico (derivados de la
glucosa, ver imagen). otra molécula de este tipo es la heparina,
con función anticoagulante.
3.3.3. Heterósidos
Son moléculas formadas por la unión de carbohidratos con
otros componentes distintos. Cabe destacar las glucoproteínas,
entre las que se encuentran el fibrinógeno, las inmunoglobulinas, la hormona estimulante de la tiroides
(TSH) o la estimuladora del folículo (FSH), el colágeno la ovoalbúmina y la pepsina y otras que forman
parte de las paredes bacterianas. Entre los glucolípidos, carbohidrato y lípido, destacan que forman parte de
las membranas celulares. Existen monosacáridos que forman parte de los ácidos nucleicos, los estudiaremos
más adelante.
3.4. FUNCIONES DE LOS CARBOHIDRATOS
Las funciones de los monosacáridos son de dos tipos. Por una parte, son las unidades de síntesis de
oligosacáridos y polisacáridos. Por otro lado, tienen una función energética al ser moléculas metabolizables
de donde los seres vivos extraen la energía, pues son susceptibles de ser oxidados donando electrones (poder
reductor). Por lo tanto, los hidratos de carbono desempeñan en los seres vivos principalmente dos tipos de
funciones: energética y plástica:
➢ Función energética: La glucosa constituye para los seres vivos la principal fuente energética, su
oxidación durante la respiración celular provee al organismo la energía que necesita para realizar su
actividad vital. El almidón y el glucógeno, al producir glucosa fácilmente por hidrólisis, representan
Acceso Ciclos Formativos de Grado Superior: BIOLOGÍA: TEMA 1 Página 9
las principales reservas energéticas vegetales y animales respectivamente, por lo que sirven para
guardar la energía excedente y utilizarla en momentos de necesidad.
➢ Función plástica: La celulosa forma parte de la pared celular vegetal; la quitina es el principal es el
principal componente del exoesqueleto de los artrópodos y de la pared de los hongos. La ribosa y la
desoxirribosa forman parte de la estructura de los ácidos nucleicos. Algunos carbohidratos situados
en el exterior celular forman parte de la interacción celular de éstas con otras células o partículas.
4. LÍPIDOS Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas por C, H, O y en ocasional por P y N. Son un grupo de
biomoléculas con composición, estructura y funciones muy diversas, pero todos tienen en común varias
características:
▪ No se disuelven en agua, formando estructuras denominadas micelas.
▪ Se disuelven en disolventes orgánicos, tales como el cloroformo, benceno, aguarrás o acetona.
▪ Son menos densos que el agua.
4.1. CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS
Los lípidos se clasifican en lípidos saponificables, lípidos no saponifica y ácidos grasos, componentes
de los lípidos saponificables.
ÁCIDOS GRASOS Saturados
Insaturados
SAPONIFICABLES Simples Acilglicéridos
Ceras
LÍPIDOS Complejos Fosfoglicéridos
Esfingolípidos
Glucolípidos
NO
SAPONIFICABLES
Esteroides
Isoprenoides
Prostaglandinas
4.1.1. Ácidos grasos
Los ácidos grasos se encuentran en grandes cantidades formando parte de la estructura de los lípidos
saponificables, sin embargo, en estado libre se encuentran solo en cantidades mínimas.
Están formado por una larga cadena hidrocarbonada terminada en un grupo carboxilo terminal (-COOH)
y una larga cadena hidrocarbonada don un número par de átomos de carbono, entre 12 y 22. Por ello los
ácidos grasos son anfipáticos, ya que tienen una
cabeza polar (grupo –COOH) y una cadena apolar.
Se pueden clasificar en función del nivel de
saturación de sus carbonos: si todos están saturados
de hidrógeno, es decir, todo el esqueleto está
formado por enlaces simples, reciben el nombre de
ácidos grasos saturados; sino lo están, es decir,
existen insaturaciones (dobles enlaces C=C), se
clasifican como insaturados, pudiendo ser
monoinsaturados, si solo tienen un doble enlace, o
poliinsaturados, si tienen más de uno.
A mayor número de átomos de carbono mayor
punto de fusión y a mayor número de insaturaciones
(dobles enlaces C=C) menor punto de fusión. La
razón de esto último es que los ácidos grasos
Acceso Ciclos Formativos de Grado Superior: BIOLOGÍA: TEMA 1 Página 10
saturados son “rectos” de manera que pueden agruparse muchos más estableciéndose entre ellos enlaces
hidrofóbicos (enlaces de Van der Waals) que los compactan mucho más. Sin embargo, las insaturaciones
introducen un ángulo muy rígido en la cadena de carbonos de forma que el ácido graso presenta una forma
“quebrada” que dificulta el establecimiento de dichos enlaces, siendo más fácil separarlos (menos calor,
menos punto de fusión).
Otra propiedad destacable es su carácter anfipático, esto es, una zona apolar (cadena de carbonos) y
otra polar (grupo carboxilo). La zona apolar puede establecer enlaces hidrofóbicos con otras sustancias de la
misma naturaleza; por otra parte, el grupo carboxilo puede formar enlaces de hidrógeno con otras moléculas
polares como el agua. Esta dualidad es la que posibilita la formación en medio acuoso de micelas,
liposomas y bicapas, estructuras donde
los grupos polares se exponen al medio
acuoso y los apolares se juntan en el
interior. Un hecho importantísimo en la
formación de estructuras de los seres
vivos.
Los ácidos grasos pueden sufrir una
serie de reacciones características, por
ejemplo, la de esterificación, que es la
unión de su grupo carboxilo (-COOH)
con un grupo alcohol (-OH) produciendo
una molécula de agua y saponificación
proceso inverso con una base formando
jabones (sales de ácido grasos).
4.1.2. Lípidos saponificables
Son moléculas que surgen de la esterificación de la glicerina con ácidos grasos y otras moléculas. En
función de la molécula con la que se produzca la esterificación tendremos los distintos tipos de lípidos
saponificables.
➢ ACILGLICÉRIDOS. Resultan de la unión de la glicerina con ácidos grasos, dependiendo del
número de éstos que tengan son mono, bi o triglicéridos (los más abundantes). Si todos son iguales
se dice que son acilglicéridos simples, y si no mixtos. Si los ácidos grasos son saturados se forman
molécula sólidas a temperatura ambiente llamadas sebos o mantecas, y cuando llevan ácidos grasos
insaturados se forman moléculas líquidas o aceites. Son saponificables, obteniéndose jabones y
glicerina. En los seres vivos realizan funciones de reserva energética, protección y aislante térmico.
Acceso Ciclos Formativos de Grado Superior: BIOLOGÍA: TEMA 1 Página 11
Como sustancias de reserva poseen el doble de energía
que los azúcares del mismo volumen.
➢ CERAS. Son ésteres de ácido graso con un alcohol (-OH)
de cadena larga con un único grupo alcohol. Los
extremos de la molécula de la cera son hidrófobos, lo que
las hace muy insolubles en agua, por lo que su función es
la impermeabilización de superficies como la piel,
plumas, frutos, hojas…
➢ FOSFOGLICÉRIDOS. Son otro tipo de lípidos
saponificables. Los fosfolípidos resultan de la unión de
un ácido fosfórico a un diacilglicerol (glicerina
unida a dos ácidos grasos), son moléculas
anfipáticas (un extremo hidrófobo y otro
hidrófilo) lo que los hace idóneos para formar
membranas celulares formando bicapas. Existe
otro tipo de fosfoglicérido, son los
fosfoaminolípidos, donde además de la glicerina,
los dos ácidos grasos y el ácido fosfórico hay un
una molécula de aminoalcohol que se une al
fosfato.
➢ ESFINGOLÍPIDOS Y
GLUCOLÍPIDOS. Los primeros tienen una
molécula llamada esfingosina y los segundos
tienen glúcidos en su estructura.
4.1.3. Lípidos no saponificables
Los lípidos no saponificables son lípidos que no contienen ácidos grasos en su estructura, por lo tanto,
no pueden sufrir reacciones de
esterificación. Se clasifican en función de la
molécula de los que derivan.
▪ ESTEROIDES. Derivados de una
estructura llamada esterano
(ciclopentanoperhidrofenantreno).
En este grupo se encuentra la
molécula de colesterol, esencial en
las membranas plasmáticas animales
para conferirlas fluidez y estabilidad
a las mismas al disminuir las fuerzas
de van der Waals. El colesterol es, además, el precursor de muchos esteroides como la vitamina D,
algunas hormonas sexuales (progesterona, testosterona, estradiol), hormonas de la corteza
suprarrenales (aldosterona y cortisol) y los ácidos biliares, como el ácido cólico, emulsionante
segregado por el hígado e imprescindible para la digestión de las grasas.
▪ ISOPRENOIDES O TERPENOS. Son derivados del isopreno (2-metil-1,3-butadieno), entre ellos
se encuentran algunos pigmentos y esencias vegetales y las vitaminas A, E y K. Cuando varios
isoprenos se unen forman los distintos terpenos: monoterpenos (dos isoprenos), sequisterpenos
(tienen tres), diterpenos (cuatro), triperpenos (seis); pudiendo ser lineales o cíclicos. Los
monoterpenos son muy característicos de los vegetales, formando los llamados aceites esenciales
(dan aroma y sabor) como el alcanfor y el mentol. El fitol es un diterpeno componente de la
clorofila. Los carotenos y xantofilas son tretaterpenos que funcionan como pigmentos
fotosintéticos. El caucho y la gutapercha son politerpenos con función defensiva en ciertos árboles.
Acceso Ciclos Formativos de Grado Superior: BIOLOGÍA: TEMA 1 Página 12
▪ PROSTAGLANDINAS. Son un grupo de moléculas derivadas del ácido prostanoico con una gran
variedad de funciones hormonales y reguladoras. Este ácido deriva de la ciclación del ácido
araquidónico (ácido graso insaturado de 20 átomos de carbono). Entre sus funciones destacan:
intervienen en la respuesta inflamatoria (vasodilatación antiagregante plaquetario…), aumento
secreción del mucus gástrico. Contracción de la musculatura lisa, regulación de la temperatura
corporal y favorecen la eliminación de sustancias en el riñón.
4.2. FUNCIONES DE LOS LÍPIDOS
Los lípidos desempeñan en los seres vivos importantes funciones entre los que destacan:
➢ FUNCIÓN ENERGÉTICA. Las grasas representan para los seres vivos una fuente de energía,
recurren a ella cuando no poseen suficientes cantidades de carbohidratos, su oxidación proporciona
mayor cantidad de energía que éstos. El exceso de grasas es almacenado como sustancia de reserva
(semillas, tejido adiposo…)
➢ FUNCIÓN ESTRUCUTRAL. Muchos lípidos como los fosfolípidos, los glucolípidos y esteroides
como el colesterol forman parte de estructuras de los organismos como las membranas biolológicas.
➢ FUNCIÓN PROTECTORA Y AISLANTE. Las ceras, por su consistencia e insolubilidad en agua,
protegen e impermeabilizan hojas, tallos y frutos en las plantas. En los animales, las ceras producidas
en las glándulas sebáceas y conducto auditivo, desempeñan el mismo papel. Las grasas depositadas
bajo la piel de los animales constituyen un importante aislante térmico.
➢ FUNCIÓN DIGESTIVA. Los ácidos biliares producen la emulsión de las grasas posibilitando la
acción de enzimas digestivas para su posterior asimilación por el organismo.
➢ FUNCIÓN REGULADORA. Muchas hormonas y algunas vitaminas son de naturaleza lipídica:
esteroides.
5. PROTEÍNAS
5.1. INTRODUCCIÓN
Las proteínas son biomoléculas orgánicas formadas siempre por átomos de C, H, O y N, pueden llevar,
además, S, P, Fe, Cu y Mg entre otros. Son las biomoléculas que mayor número de funciones realizan. Se
forman por la unión de aminoácidos mediante enlace peptídico. La diversidad de las proteínas se debe tanto
al número y tipo de aminoácidos como al orden de éstos en la cadena, establecidos en último término por el
código genético.
Según el número de aminoácidos se clasifican en:
• Oligopéptidos: si tienen menos de 12 aminoácidos.
• Polipéptidos: si tienen más de 12 y menos de 60 aminoácidos.
• Proteínas: si tienen más de 60 aminoácidos.
Las proteínas son sustancias específicas, es decir, cada especie animal o vegetal sintetiza sus propias
proteínas, diferentes de las de otras especies; incluso dentro de una misma especie hay diferencias
significativas entre las proteínas de sus distintos individuos. Los carbohidratos y los lípidos son sustancias
comunes a todos los seres vivos. Las proteínas pueden ser solubles o no según el tipo de aminoácidos que la
constituyan. La estructura de la proteína depende frecuentemente del pH y de la temperatura de la disolución
en la que se encuentre; cuando cambian estas condiciones, puede cambiar la estructura de la proteína, a este
cambio se le denomina desnaturalización; si el proceso es reversible se llama renaturalización.
5.2. LOS AMINOÁCIDOS
Las proteínas se descomponen por hidrólisis originando sustancias sencillas llamadas aminoácidos,
siendo, por lo tanto, los componentes fundamentales de las proteínas. En la constitución de las proteínas
entran únicamente veinte aminoácidos diferentes, la diferencia entre las proteínas existentes estriba en el
Acceso Ciclos Formativos de Grado Superior: BIOLOGÍA: TEMA 1 Página 13
número de aminoácidos de cada clase que forman la biomolécula y en
el orden en el que se disponen en la misma, de ahí el elevadísimo
número de proteínas diferentes existentes y su especificidad.
Químicamente los aminoácidos se caracterizan por tener un grupo
funcional amino (-NH2) y un grupo carboxilo ácido (-COOH) unidos a
un átomo de carbono, por lo tanto es un carbono asimétrico, por lo
que presentan isomería espacial; todos los aminoácidos proteicos son
L. R es un radical que varía según el aminoácido de que se trate; puede ser lineal o cíclica, contener átomos
de S o N, pude presentar otro grupo amino o carboxilo, etc. Así tenemos aminoácidos no polares, cuando R
es no polar, y polares, cuando sí; éstos a su vez se dividen en polares sin carga y polares con carga que
puede ser positiva o negativa. Como veremos más a delante, la estructura de las proteínas va a depender
también de la naturaleza de los grupos R, pero no solamente de su polaridad, sino también de su carga, su
tamaño y de cómo interaccionan con el medio acuoso y entre sí.
Los aminoácidos son sólidos, cristalinos, con alto punto de fusión, solubles en agua y con
comportamiento anfótero (actúan como ácidos y como bases). Dependiendo del pH del medio (ácido si es
bajo, básico si es alto), los aminoácidos pueden estar ionizados, es decir, presentan carga eléctrica. Según el
radical del aminoácido pueden ser apolares, polares sin carga, polares con carga positiva y polares con carga
negativa.
5.3. EL ENLACE PEPTÍDICO
Los péptidos y las proteínas se forman por la
unión de aminoácidos mediante el enlace
peptídico. Es un enlace covalente formado por el
grupo carboxilo de un aminoácido y el amino del
siguiente y con la producción de una molécula de
agua. Es un enlace rígido, haciendo que los
elementos unidos se encuentren en el mismo
plano, lo que condiciona la forma de los péptidos
o proteínas formados por este enlace.
Esta unión se puede repetir indefinidamente
formando tripéptidos, y en general polipéptidos y
proteínas.
Estas cadenas son zigzgueantes presentando
ramificaciones laterales (las correspondientes a cada aminoácido que la forman); en uno de los extremos de
esta cadena hay un grupo amino y en el otro un grupo carboxilo.
5.4. CLASIFICACIÓN DE LAS PROTEÍNAS
Las proteínas, en función de su composición, se clasifican en dos grupos: holoproteínas y
heteroproteínas.
Las holoproteínas están constituidas únicamente por aminoácidos; entre las más importantes se
encuentran las albúminas, las globulinas, las escleroproteínas (tejidos de sostén como el colágeno, la
queratina) y las histonas (asociadas a los ácidos nucleicos). Entre las holoproteínas destacan dos tipos en
función de su estructura predominante: fibrosas y globulares. Las proteínas fibrosas son insolubles en agua
y muy resistente a la tracción (colágeno, queratina, elastina…); las globulares tiene forma más o menos
esférica y son solubles en disoluciones acuosas y salinas (albúminas, globulinas, histonas…).
Las heteroproteínas, están formadas por una proteína (grupo proteico) y por una sustancia no proteica
(grupo prostético); según la naturaleza del grupo prostético se clasifican a su vez en glucoproteicos (con
un carbohidrato como la glucosa, como la mucina y las inmunoglobulinas), lipoproteicos (con un ácido
graso), cromoproteicos (el grupo prostético es un pigmento derivado de la porfirina como la hemoglobina,
la clorofila o los citocromos) y los nucleoproteicos (un ácido nucleico).
Acceso Ciclos Formativos de Grado Superior: BIOLOGÍA: TEMA 1 Página 14
5.5. ESTRUCUTRA DE LAS PROTEÍNAS
La estructura de una proteína viene determinada por la secuencia de aminoácidos que forman su cadena
polipeptídica y por la disposición de éstas en el espacio. En las proteínas se distinguen cuatro niveles
estructurales que se denominan: estructura primaria, estructura secundaria, estructura terciaria y
estructura cuaternaria.
5.5.1. Estructura primaria
Es la secuencia de aminoácidos en las cadenas polipeptídicas de una determinada proteína, es decir, qué
aminoácidos la componen y qué orden se encuentran. Los aminoácidos forman una cadena en zigzag,
situando sus radicales a uno y otro lado de la misma.
El análisis de la estructura primaria de un gran número de proteínas ha permitido descubrir el hecho de
que las proteínas con funciones similares tienen una estructura primaria muy parecida, así por ejemplo, las
hemoglobinas de diferentes especies de animales difieren muy poco en sus estructuras primarias.
5.5.2. Estructura secundaria
La secuencia de aminoácidos enlazados mediante el enlace peptídico va
a permitir solamente ciertas posiciones en torno al carbono α. Por otra
parte, la distinta naturaleza de los grupos R va a provocar interacciones
entre ellos (atracción, repulsión, tamaño) y con el medio acuoso en el que
se encuentran. Debido a todo esto se van a formar una serie de estructuras
repetitivas llamadas estructuras
secundarias, y forma más o menos
rígidas de unirse entre ellas. Se
conocen tres tipos de estructuras
secundarias: la α-hélice, la lámina β y
la hélice del colágeno.
En la configuración α-hélice la
cadena peptídica se dispone a modo de
tirabuzón debido a la rotación que
experimenta el carbono unido al grupo
amino, carboxilo y al radical, de tal
manera que quedan enfrentados los grupos -NH y los –CO de vueltas
consecutivas de la hélice, formándose entre ellos enlaces del tipo puente
de hidrógeno que proporcionan estabilidad a la configuración.
La configuración β está formada por dos o más cadenas
polipeptídicas dispuestas paralelamente de manera que los grupos –CO
y –NH, correspondientes a cadenas enfrentados, estableciéndose entre ellos puentes de hidrógeno que
mantienen unidas las distintas cadenas que forman esta estructura. Las cadenas se disponen en un plano
plegado en zigzag, por lo que a esta configuración también se la denomina
cadena plegada.
El colágeno tiene una configuración helicoidal especial, se estructura
secundaria la forman tres hélices enrolladas a modo de una cuerda de tres
cabos.
5.5.3. Estructura terciaria
Se presenta cuando la estructura secundaria sufre plegamientos, a modo de un ovillo apelotonado,
originándose una configuración espacial dependiendo de la estructura de los niveles de organización
inferiores. Puede ser una conformación redondeada y compacta, adquiriendo un aspecto globular, o puede
ser una estructura fibrosa y alargada. La conformación espacial de la proteína condiciona su función
biológica.
Acceso Ciclos Formativos de Grado Superior: BIOLOGÍA: TEMA 1 Página 15
La estructura terciaria se forma por la interacción de la
secundaria con el medio en el que se encuentra, es decir, en el medio
interno del ser vivo en el que se encuentra. El pH, la temperatura o la
salinidad afectan a la forma de replegarse. Una vez formada, la proteína
necesita gozar de cierta estabilidad para que ligeros cambios del medio
no afecten a su forma, y por lo tanto a su funcionamiento. Estas fuerzas
estabilizantes consisten en uniones más o menos fuertes que se
establecen entre unos átomos de la cadena y otros que por el
plegamiento quedan cerca de ellos, independientemente de lo cerca o
lejos que queden en la secuencia primaria. Entre los enlaces destacan
los puentes de hidrógeno (entre grupos polares), las fuerzas de van der
Waals (entre grupos apolares en el interior de la molécula lejos del agua
del medio), fuerzas electrostáticas (entre grupos cargados, siendo de atracción o repulsión) y puentes
disulfuro (enlaces muy fuertes, covalente, que se dan entre grupos –SH de cisteínas próximas).
5.5.4. Estructura cuaternaria
Se presenta en proteínas formadas por dos o más cadenas
polipeptídicas asociadas, como por ejemplo la hemoglobina, constituida
por la unión de cuatro globinas y cuatro grupos hemo. Gran número de
enlaces débiles como puentes de hidrógeno, puentes bisulfuro o
hidrofóbicos dan estabilidad a la estructura cuaternaria.
5.5.5. Estructura de algunas proteínas
A continuación, en las figuras siguientes, se muestran las estructuras de proteínas muy conocidas,
observando la gran diferencia de estructura entre unas y otras.
5.6. FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS
Las proteínas tienen tres propiedades principales que las caracteriza y que es dependiente de la secuencia
de los aminoácidos y del medio en el que se encuentra, son la solubilidad, la especificidad y la
desnaturalización. Debido a su tamaño, las proteínas no se encuentran en una disolución pura, sino que
forman dispersiones coloidales. Las proteínas poseen un altísimo nivel de especificidad, no solo entre
diferentes especies, sino también entre individuos de una misma especie y entre órganos de un mismo
individuo; esto es debido a la forma en que se codifican las proteínas. La función de las proteínas depende
de la estructura y su mantenimiento, si se pierde (se rompen los enlaces que la estabilizan) pierde su forma y
se dice que se ha desnaturalizado; ésta puede ser reversible sino se superan ciertos márgenes, por lo que se
puede renaturalizar, pero sobrepasados la desnaturalización es irreversible 8ejemplo clara del huevo,
ovoalbúmina).
Las proteínas son las sustancias químicas fundamentales de los seres vivos ya que intervienen
activamente en la mayoría de los procesos vitales. Entre las numerosas funciones que desempeñan las
proteínas en los organismos destacan:
➢ FUNCIÓN ESTRUCTURAL. Las proteínas forman parte de la gran mayoría de las estructuras de
Acceso Ciclos Formativos de Grado Superior: BIOLOGÍA: TEMA 1 Página 16
los seres vivos tanto a nivel celular como a nivel de los tejidos. Forman estructuras capaces de
soportar gran tensión continuada, como el tendón, el armazón proteico del hueso o un cartílago.
También pueden soportar tensión de forma intermitente, como la elastina de la piel o el pulmón.
➢ MOVIMIENTO Y CONTRACCIÓN. La actina y la miosina forman estructuras que producen el
movimiento en los músculos de los animales.
➢ TRANSPORTE. Algunas proteínas poseen función trasportadora de algunas sustancias como el
oxígeno, lípidos o electrones. Por ejemplo la hemoglobina
➢ RESERVA ENERGÉTICA. Proteínas grandes, sirven para acumular y producir energía.
➢ FUNCIÓN HOMEOSTÁTICA. Consiste en regular las constantes del medio interno, tales como el
pH o cantidad de agua.
➢ FUNCIÓN DEFENSIVA. Las inmunoglobulinas son proteínas producidas por los linfocitos B, e
implicadas en la defensa del organismo.
➢ FUNCIÓN HORMONAL. Existen proteínas que funcionan como mensajeros de señales
hormonales, generando una respuesta en los órganos blanco.
➢ FUNCIÓN ENZIMÁTICA. Las enzimas funcionan como biocatalizadores, ya que controlan y
aceleran las reacciones metabólicas.
5.7. BIOCATALIZADORES: ENZIMAS Y VITAMINAS
Un catalizador es una sustancia que activa, acelera o retarda una reacción química quedando inalterable
al final de la reacción. Los biocatalizadores regulan y coordinan las funciones que realizan los seres vivos.
Entre ellos se encuentran las enzimas, las hormonas y las vitaminas.
5.7.1. Enzimas
Son biocatalizadores que cada organismo elabora, con una acción concreta (especificidad para una
acción determinada) y que se necesitan en muy poca cantidad para transformar gran cantidad de sustancias,
permaneciendo ellas inalteradas. Son de naturaleza proteica.
Las enzimas actúan sobre unas sustancias que se llaman sustratos, las cuales se convierten en otras
diferentes llamadas denominadas productos. Casi todos los procesos en los seres vivos necesitan enzimas
para que ocurran a una velocidad significativa.
Debido a que las enzimas son extremadamente selectivas con sus sustratos, el conjunto de enzimas en
una célula determina el tipo de metabolismo que tiene. La actividad de las enzimas puede ser afectada por
otras moléculas; los inhibidores enzimáticos son moléculas que disminuyen o impiden la actividad, los
activadores enzimáticos la incrementan. Además, necesitan condiciones determinadas de temperatura, pH y
concentración de enzima y sustrato para su acción.
Muchas enzimas son utilizadas comercialmente e industrialmente para la síntesis de numerosas
sustancias, tales como antibióticos, alimentos o otros fármacos.
La enzima se combina con el
sustrato formando un complejo
con él mediante una unión
específica en un lugar de la
enzima llamado centro activo; en
dicho centro ocurre la reacción
correspondiente en el sustrato
transformándolo en productos,
finalmente la enzima se separa de
ellos volviendo a su estado
Acceso Ciclos Formativos de Grado Superior: BIOLOGÍA: TEMA 1 Página 17
natural. El fundamento de la acción de las enzimas está en que disminuye la energía necesaria para iniciar
las reacciones.
El nombre de una enzima suele derivarse del sustrato o de la reacción química que cataliza, con la
palabra terminada en -asa. Así tenemos la lactasa, nombre que proviene de su sustrato (lactosa), o la ADN
polimerasa, que polimeriza el ADN formando las hebras. Existe una nomenclatura desarrollada más
específica basada en números denominados números EC. A lo largo del curso veremos diferentes enzimas.
5.7.2. Cofactores
Algunas enzimas no precisan ningún componente adicional para mostrar una actividad total. Sin
embargo, otras requieren la unión de moléculas no proteicas denominadas cofactores para ejercer su
actividad. Estos pueden ser:
• Inorgánicos: como los iones metálicos o complejos ferrosulfurosos
• Orgánicos: pueden ser a su vez grupos prostéticos, que se unen fuertemente a la enzima, o
coenzimas, que se liberan del centro activo de la enzima durante la reacción. El NADH, el ATP (los
veremos más adelante) y las vitaminas son ejemplos de coenzimas.
Las enzimas que requieren de cofactor, pero no lo tienen unido son denominadas apoenzimas o
apoproteínas. Una apoenzima junto a su cofactor se denomina holoenzima (la forma activa).
5.7.3. Inhibidores
Los inhibidores son moléculas que regulan la actividad enzimática. Pueden ser reversibles o
irreversibles. Estos últimos se unen covalentemente a la enzima sin posibilidad de revertir la modificación,
siendo útiles en farmacología.
Los reversibles se unen de forma no definitiva a la enzima, pueden ser:
• Inhibición competitiva. El inhibidor y el sustrato se unen por el centro activo de la enzima, por lo que
compiten por el mismo.
• Inhibición no competitiva. El inhibidor se une
a una zona de la enzima diferente del centro
activo, el grado de inhibición depende de la
concentración del inhibidor.
En muchos organismos, los inhibidores pueden
actuar como parte de un mecanismo de
retroalimentación. Si una enzima produce una
sustancia en demasiada cantidad, esta misma
sustancia puede actuar como inhibidor de la misma al
inicio de la ruta que la produce.
Dado que los inhibidores modulan la función de
las enzimas, pueden ser utilizados como fármacos.
5.7.4. Vitaminas
Las vitaminas son compuestos imprescindibles que son necesarios ingerir en la dieta para el correcto
funcionamiento fisiológico. Las vitaminas son precursores de algunos cofactores de enzimas.
Tanto el exceso (hipervitaminosis) como el defecto (hipovitaminosis) de las mismas puede producir
enfermedades.
Se clasifican en:
• Liposolibles: solubles en lípidos, son la A, D, K y E. Se almacenan en hígado y tejidos grasos, por lo
que no son necesarias tomarlas diariamente. Su consumo en grandes dosis puede ser tóxico.
• Hidrosolubles: solubles en agua, las 8 del complejo B y la vitamina C. No se almacenan en el
organismo (la B12 sí), el exceso se excreta por orina, lo que hace que la ingesta debe ser diaria.
Acceso Ciclos Formativos de Grado Superior: BIOLOGÍA: TEMA 1 Página 18
6. ÁCIDOS NUCLEICOS Son sustancias de enorme importancia biológica ya que son los portadores y ejecutores de la
información genética de cada ser vivo, es decir, las instrucciones que conducen a que cada organismo
presente unos caracteres propios y comunes a su especie; esta información se transmite de los progenitores a
su descendencia e indica cómo ha de ser cada biomolécula de individuo y en qué momento debe sintetizarse.
Químicamente los ácidos nucleicos son polímeros formados por la unión de numerosísimas unidas
llamadas nucleótidos, haciendo una analogía con las proteínas, los nucleótidos serían los aminoácidos de los
ácidos nucleicos. Estas sustancias fueron descubiertas en el núcleo de las células y presentan carácter ácido,
de ahí su nombre. En su composición únicamente interviene átomos de C, H, O, N y P. Únicamente solo
existen 5 nucleótidos diferentes (si bien cada tipo de ácido nucleico utiliza solamente 4) y la diferencia de
cada uno de ellos se diferencia del de los demás en una parte llamada base nitrogenada. Así como la
diferencia entre proteínas dependía de la secuencia de aminoácidos, los ácidos nucleicos se diferencian por
la secuencia de nucleótidos.
6.1. NUCLEÓTIDOS Y NUCLEÓSIDOS
Los nucleósidos se forman por la unión de una pentosa (ribosa
o desoxirribosa) con una base nitrogenada (el carbono 1’ del azúcar
con el nitrógeno de la base). Existen cinco bases nitrogenadas, dos
púricas (adenina y la guanina) y tres pirimídicas (citosina, timina y
uracilo).
Los nucleótidos se forman por la unión entre un
nucleósido y una molécula de ácido fosfórico mediante
un enlace tipo
éster con el
carbono 5’ de la
ribosa. Un
nucleótido se
enlaza con el
siguiente por
medio de un
enlace éster entre
el fosfato en posición 5’ del azúcar con el carbono 3’ del
siguiente nucleótido.
Existen nucleótidos que no forman parte de los ácidos nucleicos, sino que tiene actividad como
moléculas individuales. Entre ellos se encuentran:
▪ ATP (adenosín trifosfato) Formado por ribosa, adenina y tres grupos fosfatos. Su función es la del
transporte energético en todos los seres vivos.
▪ NAD+, FAD+ y NADP+ Implicadas en el transporte de electrones.
▪ AMPC (cíclico). Funciona como segundo mensajero dentro de la célula.
6.2. ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN)
El ADN es la molécula en la que se almacena la información genética, que es el conjunto de
instrucciones necesarias para construir un organismo y que funcione, siendo, además, la forma de preservar
esta información para la siguiente generación. Esta secuencia se mantiene constante en todas las células de
un individuo a lo largo de toda su vida. La composición de bases es más parecida entre los diferentes
individuos cuanto más emparentados están, y lo mismo se puede decir de las especies: especies
evolutivamente próximas tendrán más ADN en común.
Acceso Ciclos Formativos de Grado Superior: BIOLOGÍA: TEMA 1 Página 19
Químicamente el ADN es un polímero de desoxirribonucleótidos de A, G, C y T. La unión de los
nucleótidos se produce entre el ÓH del carbono 3’ de la desoxirribosa y un –OH del ácido fosfórico del
nucleótido siguiente, dicho enlace ocurre mediante un enlace fosfodiéster (-O-P-O-).
El ADN son largas cadenas lineales de nucleótidos, la secuencia de los nucleótidos (bases nitrogenadas)
indica la información genética o mensaje biológico. Cada tres bases forman un triplete o codón que informa
de la síntesis de un aminoácido.
En la mayor parte de los seres vivos
el ADN presenta una estructura
secundaria o de doble hélice que fue
descubierta por Watson y Crick, tras los
experimentos de Chargaff y los datos de
difracción de Rayos X de Rosalin
Franklin. En la hélice aparecen dos
cadenas antiparalelas (sentido 5-3 y 3-
5) y complementarias de ADN
enfrentadas, de tal manera que la A se
enfrenta siempre a una T uniéndose por
puentes de hidrógeno dobles, y la G se
enfrenta a la C uniéndose por puentes
de hidrógeno triples. Se cumple que el
número de A es el mismo que de T y el
de G que de C. Dentro de la hélice las
bases (relativamente hidrofóbicas)
quedan al interior de la misma y el
esqueleto pentosa-fosfato hacia el
exterior. El arrollamiento es dextrógiro (hacia la derecha)
El hecho de que las dos cadenas sean complementarias hace que cualquiera de ellas pueda servir de
molde para la otra, lo que será la base del funcionamiento de la genética molecular.
El ADN en células procarióticas (bacterias) es una única molécula muy grande en doble hélice, pero sin
extremos libres, con forma circular. En estas células la molécula se superenrolla compactando la molécula y
que recibe el nombre de cromosoma.
El ADN en células eucariotas es algo más complejo, está formado por un número de cromosomas
variables, aunque fijo dentro de una especie, y muchos más grandes que los procariotas. Cada uno de ellos
está asociado a un tipo de proteínas llamadas histonas sobre las que se enrolla
para formar la cromatina.
Aunque el ADN más frecuente es el bicatenario lineal o circular, existe
algún caso de ADN monocatenario y lineal o circular, aunque los ejemplos se
reducen a algún tipo de virus.
6.3. ÁCIDO RIBONUCLEICO (ARN)
El ARN es un polímero de ribonucleótidos del tipo A, G, C y U unidos
mediante enlace fosfodiéster entre el –OH de la ribosa y el –OH del fosfórico
del nucleótido siguiente. Casi siempre está formado por una única cadena.
En las células se pueden encontrar distintos tipos de ARN:
• ARNt o de transferencia. Se encuentra libre en el citoplasma. Su
función es la del transporte de aminoácidos libres en el citoplasma hasta los
ribosomas. Es diferente a los demás, consta de una secuencia corta de entre 65
Acceso Ciclos Formativos de Grado Superior: BIOLOGÍA: TEMA 1 Página 20
y 110 nucleótidos con una configuración característica que le dan un aspecto de un trébol con tres
brazos. Cada brazo tiene una función en la síntesis de proteínas, destacando el brazo anticodón que
tiene la secuencia complementaria del ARNm y que trasportará el aminoácido específico.
• ARNm o mensajero. Es una cadena lineal y su
función es como intermediario en el traslado de la
información genética del ADN en el núcleo hasta el
citoplasma.
• ARNr o ribosómico. Se une a proteínas para formar
los ribosomas, que es el orgánulo donde se van a
sintetizar las proteínas.
• ARNn o nucleolar. Solo se encuentra en el nucléolo,
presenta mucha variedad de tamaños y es el precursor de los ARNr.
El fin común de los ARN es la síntesis de proteínas, el proceso en eucariotas se inicia por la
transcripción de un fragmento de ADN que contiene la información necesaria y se forma un ARNm; este
mensajero sale del núcleo y se dirige al ribosoma, al que se ancla mediante el ARNr que forma parte de este
orgánulo. Allí, irán entrando los distintos ARNt cargados con el aminoácido concreto para la secuencia de
bases de ARNm. Poco a poco, la secuencia de bases se va traduciendo a una secuencia de aminoácidos que
se van enlazando lo que acaba dando lugar a una proteína.
ADN ARN COMPOSICIÓN Ácido fosfórico
Desoxirribosa
Bases nitrogenadas
-Adenina
-Guanina
-Citosina
-Timina
Ácido fosfórico
Ribosa
Bases nitrogenadas
-Adenina
-Guanina
-Citosina
-Uracilo
ESTRUCTURA Doble hélice con dos cadenas
antiparalelas
Una única cadena de nucleótidos
LOCALIZACIÓN Núcleo celular Núcleo y citoplasma celular
FUNCIONES Portador de la información
genética para la síntesis de
proteínas
Transferir la información genética
y ejecutar las instrucciones que
contiene.
top related