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UNIDAD
1LECCIÓN
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: ¿De qué está hecha la célula? Biomoléculas orgánicas Concepto clave: Las moléculas a base de carbono son fundamentales para la vida.
Libro guía páginas 41–49
Los átomos de carbono tienen propiedades únicas de enlace. La mayoría de las moléculas que componen a los seres vivos se basan en los átomos de carbono. La estructura del átomo de carbono le permite formar hasta cuatro enlaces covalentes. El Carbono se puede unir a otros átomos de Carbono o a diferentes átomos. Tal como lo ilustra la figura siguiente, las moléculas que tienen como base al carbono tienen tres estructuras básicas: cadenas lineales, cadenas ramificadas y anillos. CADENAS A BASE DE CARBONO Y ANILLOS
Cadena lineal
H H C
H
H C H
H C H
H C C
H
CH3
H CH3 CH2 CH CH2 CH3
CH
CH C OH
Cadena ramificada Anillo O CH C
CH
C O
CH3
Una estructura simplificada también puede ser mostrada así:
CH3 CH2 CH2 CH CH2
Cada línea representa a un enlace covalente. Cada letra representa un átomo. Nótese que hay cuatro enlaces para cada átomo de carbono (C). Cuando el carbono (C) se une al hidrógeno (H) a veces no se traza una línea para representar al enlace, pero éste sigue ahí.
Piensa en una cadena formada por eslabones conectados mediante enlaces. Cada eslabón es una subunidad componente de una cadena más grande. Muchas moléculas a base de carbono tienen subunidades que constituyen una molécula más grande. Cada subunidad se llama monómero. Cuando los monómeros están unidos entre sí, forman moléculas llamadas polímeros. Un polímero es una molécula grande hecha de muchos monómeros unidos. Un polímero también se puede llamar macromolécula. Macro significa "grande", por lo que una macromolécula es una molécula grande. Los monómeros que constituyen un polímero pueden ser todos del mismo tipo o pueden ser monómeros diferentes, dependiendo del tipo de macromolécula. Esta animación ilustra la formación de enlaces entre los monómeros para formar polímeros. http://www.bionova.org.es/animbio/anim/macromolbonds.swf
¿Cómo se relacionan los polímeros con los monómeros?
VOCABULARIO VISUAL Cada molécula pequeña es una subunidad llamada monómero.
mono-‐=uno poli-‐=muchos
monómero
polímero Un polímero es una molécula que contiene muchos monómeros unidos por enlaces.
GAtoledo, Depto. de Cs. SFC, 2015 1
En los seres vivos se encuentran cuatro principales tipos de moléculas formadas por carbono. http://www.bionova.org.es/animbio/anim/macromol/ingmcmolintr.swf Todos los organismos están hechos de cuatro tipos de moléculas formadas por carbono: carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.
Carbohidratos https://www.wisc-‐online.com/learn/natural-‐science/life-‐science/ap13104/biomolecules-‐the-‐carbohydrates
La glucosa es un azúcar de seis carbonos. La glucosa a menudo se representa por un hexágono, una figura de seis lados. Cada punto en el hexágono representa un carbono, excepto el punto que tiene una O, para el oxígeno.
Tanto las Frutas como cereales contienen grandes cantidades de. Los carbohidratos son moléculas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Los azúcares y almidones son dos tipos de carbohidratos. Estos carbohidratos pueden ser descompuestos en las células para producir energía y realizar trabajo celular que requieran ATP. Ciertos carbohidratos son parte de la estructura celular de las plantas. Los hidratos de carbono más básicos son los azúcares simples. Muchos azúcares simples tienen cinco o seis átomos de carbono. La fructosa y la glucosa son azúcares que tienen seis átomos de carbono. El azúcar que se utiliza en la cocina se compone de dos moléculas de azúcares simples unidas entre sí. Muchas moléculas de glucosa unidas entre sí forman polímeros tales como el almidón y la celulosa. Estos polímeros son llamados polisacáridos. Los almidones son carbohidratos producidos por las plantas. El almidón se puede analizar como una fuente de energía por las células vegetales y animales. La celulosa también es sintetizada por las plantas. La celulosa constituye las paredes celulares, la cubierta exterior dura de las células vegetales. Las fibras de verduras, como el apio, son de celulosa. La estructura de las moléculas de almidón es diferente de la estructura de las moléculas de celulosa. Las estructura diferente de cada molécula le confiere propiedades diferentes.
ESTRUCTURA DE LOS CARBOHIDRATOS Polímero (Almidón)
monómero El almidón es un polímero de monómeros de glucosa que a menudo tiene una estructura ramificada.
Polímero (celulosa) monómero La celulosa es un polímero de
monómeros de glucosa que tiene una estructura recta, rígida.
2 GAToledo, Depto. de Cs. SFC, 2015
VOCABULARIO Poli-‐ significa “muchos.” Sacárido significa “azúcar. ” polisacárido es un polímero hecho de muchos azúcares.
Proteínas Las Proteínas son las más variadas de las moléculas orgánicas presentes en los seres vivos. Hay muchos tipos deferentes de proteínas. Participan en muchas funciones corporales diferentes, incluyendo entre estas al movimiento, digestión, visión, transporte de Oxígeno por los eritrocitos.(En la pág. 49 del libro guía están resumidas las funciones de las proteínas)
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Lípidos https://www.wisc-‐online.com/learn/natural-‐science/life-‐science/ap13204/biomolecules-‐-‐the-‐lipids Los lípidos son moléculas que incluyen grasas, aceites y colesterol. Los lípidos son moléculas no polares, por lo que no se disuelven en agua. Al igual que los hidratos de carbono, la mayoría de los lípidos están hechos de átomos de carbono, oxígeno e hidrógeno. Algunos lípidos son descompuestos en las células para liberar su energía y utilizarla en trabajo celular. Otros lípidos forman parte de la estructura celular Las grasas y lípidos almacenan grandes cantidades de energía en los organismos. Las grasas animales se encuentran en alimentos como la carne y la mantequilla. Las grasas vegetales se encuentran en las nueces y los aceites, como el aceite de oliva o aceite de maní. Las grasas y lípidos están hechas de moléculas llamadas ácidos grasos. Los ácidos grasos son cadenas de átomos de carbono unidos a átomos de hidrógeno. En muchos lípidos, las cadenas de ácidos grasos están unidos en un extremo a otra molécula llamada glicerol. STRUCTURE Debido a la forma de las cadenas de ácidos grasos, algunas grasas son líquidos a temperatura ambiente, como el aceite de oliva mientras que otras grasas son sólidas, como la mantequilla. Todas las membranas celulares se hacen principalmente de otro tipo de lípido, llamado fosfolípido. Un fosfolípido tiene glicerol, dos "colas", de ácidos grasos y un grupo fosfato que constituye la "cabeza" de la molécula.
Un fosfolípido tiene "colas" no polares de ácidos grasos y una "cabeza" polar que contiene un grupo fosfato.
ÁCIDO GRASO O CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2
HO CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3
C
El grupo fosfato incluye a átomos de fósforo y oxígeno. Esta parte de la molécula es polar, por lo que es atraído por el agua. El extremo de ácido graso de la molécula es no polar y no es atraído al agua. El colesterol es un lípido con una estructura anillada. Aunque el colesterol es un riesgo para la salud, tu cuerpo necesita una cierta cantidad de colesterol para funcionar. El colesterol es parte de las membranas celulares. El colesterol es también una parte importante de las hormonas esteroides. Los esteroides a base de colesterol ayudan a tu cuerpo a responder al estrés y también controlan el desarrollo sexual y el sistema reproductivo.
ESTRUCTURA DE UN FOSFOLÍPIDO Fosfolípido PO-4
Cabeza Colas
La mantequilla Está hecha de ácidos grasos saturados.
Una proteína es un polímero hecho de monómeros llamados aminoácidos. Los aminoácidos son moléculas que contienen carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y, a veces, azufre . Los organismos utilizan 20 aminoácidos diferentes para construir distintos tipos de proteínas. Tu cuerpo puede producir 12 de los aminoácidos que necesitas. Los otros 8 aminoácidos provienen de los alimentos que consumes, como la carne, las legumbres y los frutos secos. Observa la figura de la derecha para que conozcas al aminoácido serina. Todos los aminoácidos tienen una estructura común, que consiste en un átomo de carbono -‐el carbono alfa-‐ unido a un grupo carboxilo (-‐COOH), un grupo amino (NH2) y un átomo de H. La parte diferente se llama el grupo lateral, o grupo R. Los aminoácidos se unen entre sí para formar proteínas. https://www.wisc-‐online.com/learn/natural-‐science/chemistry/bic007/peptide-‐bond-‐formation
AMINOÁCIDOS Y ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS Todos los aminoácidos tienen un átomo de carbono unido a un átomo de hidrógeno, un grupo amino (NH2) y un grupo carboxilo (-‐COOH). Los diferentes aminoácidos tienen diferentes grupos laterales (R).
H N
H
R C H
C OH
O
Monómero (aminoácido) O C N
H
R C H
O C N
H
Esta parte es diferente en cada monómero aminoácido. Grupo R
OH
H N
H
CH2 C H
C OH
O
Esta parte es la que tienen en común cada monómero aminoácido.
Polímero (proteína)
Enlaces peptídicos Enlace peptídico Los enlaces peptídicos se forman entre el grupo amino de un aminoácido y el grupo carboxilo del otro aminoácido.
Un polipéptido es una cadena de aminoácidos (app. 10-‐100 aminoácidos) ordenados con precisión, unidos por enlaces peptídicos. Una proteína está hecha de uno o más polipéptidos.
Las diferencias entre las proteínas depende del número y el orden de los aminoácidos en su estructura primaria. La función de una proteína deriva del orden específico de los aminoácidos, lo cual afecta a la forma de la proteína. Los grupos laterales de cada aminoácido pueden interactuar unos con otros y afectar a la forma de la proteína. Por ejemplo, se pueden formar puentes de hidrógeno entre diferentes grupos laterales. La hemoglobina es la proteína presente en el interior de los eritrocitos y su función es transportar oxígeno. La hemoglobina está compuesta 4 polipéptidos de dos tipos diferentes, con un total de 574 aminoácidos. Los enlaces de hidrógeno ayudan a formar la estructura de esta proteína. Si llegara a cambiar sólo uno de los aminoácidos en la estructura primaria de la hemoglobina, la estructura de la proteína cambiaría de una manera tal, que impediría a la proteína funcionar correctamente. Un cambio en un solo nucleótido (mutación con cambio de sentido), ubicado en la posición 20 del gen que codifica para el polipéptido de la cadena Beta de la hemoglobina, causa la anemia falciforme.
Ácidos Nucleicos
Hay dos tipos generales de ácidos nucleicos: el ADN y el ARN. Los ácidos nucleicos son polímeros que se componen de monómeros llamados nucleótidos. Un nucleótido está formado por un azúcar pentosa, un grupo fosfato y una molécula que contiene nitrógeno llamada base nitrogenada. Los ácidos nucleicos contienen las instrucciones para construir las proteínas.
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Típicamente, los eritrocitos tienen la forma de un platillo bicóncavo (izquierda). Un cambio en un solo aminoácido en la hemoglobina puede causar que las células tengan forma de hoz, característica de la anemia falciforme.
Los ácidos nucleicos son diferentes a las otras tres macromoléculas que estudiarás en esta guía. Los hidratos de carbono, los lípidos y las proteínas tienen muchas estructuras y funciones diferentes. Los ácidos nucleicos almacenan y transmiten información genética, la cual codifica para proteínas. ¿Cuáles son las 4 tipos de macromoléculas de los seres vivos? 2.3
Chequeo de Vocabulario
proteína amino ácido lípido acido nucleico
Márcalo Vuelve a leer del documento y destaca cada oración que tenga una palabra del vocabulario en negritas.
monómero polímero carbohidrato ácido graso
1. Nombra cuatro tipos de Macromoléculas
2. Una proteína está hecha de monómeros llamados
3. La cadena carbonada que forma parte de un lípido es un
4. Un azúcar de 6 carbonos es un ejemplo de un otras moléculas para formar un
.
. que puede unirse con tales como el almidón y la celulosa.
2.3 Visión global
1. ¿Cuáles son las tres diferentes formas o estructures de las moléculas cuya base es el carbono?
2. Completa la siguiente tabla.
MONÓMERO POLÍMERO EJEMPLO FUNCIÓN
Glucosa
Proteína
DNA
3. ¿Qué es un fosfolípido?
4. Algunas veces los seres vivos han sido llamados “Formas de vida basadas en el carbono ” Piensas que es una buena manera para describir la vida? Explica tu respuesta._____________________________________________________________________________
Depto. de Cs., SFC, 2015 5
VISIÓN GLOBAL
.
Desnaturalización de las proteínas http://www.bionova.org.es/animbio/anim/proteodesnat.swf 6
5. Explica Observa los siguientes modelos y analiza cuál será la estructura de organización de los lípidos al estar en contacto con el agua. Explica tu respuesta.______________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ Animación sobre estructura de las proteínas http://www.bionova.org.es/animbio/anim/proteconfor.swf
6.Compara ¿Cuál es la diferencia entre las conformaciones proteicas alfa hélice y hoja plegada beta? ___________________________________________________________________________________________________________________________________________
7.Investiga ¿Qué es Desnaturalización de las proteínas?_____________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________8.¿Hay algún cambio en la estructura primaria cuando la proteína se desnaturaliza? __________________________________________________________________________________________________________________