Mono quimica II

Biomoléculas – Quimica II.

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BIOMOLECULAS ORGÁNICAS E INORGÁNICAS

Los compuestos químicos de la materia viva reciben el nombre de biomoléculas.

Antiguamente se les llamaba también principios inmediatos, pero esta

denominación ha caído en desuso. Las biomoléculas se clasifican en orgánicas e

inorgánicas según sean o no compuestos del carbono. Biomoléculas orgánicas Son

sintetizadas solamente por los seres vivos y tienen una estructura a base de carbono.

Están constituidas principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, y con

frecuencia están también presentes nitrógeno, fósforo y azufre; otros elementos son

a veces incorporados pero en mucha menor proporción.

En el siguiente cuadro se muestran los distintos tipos de biomoléculas.

1. CARBOHIDRATOS O GLÚCIDOS – AZUCARES

Los glúcidos (impropiamente llamados hidratos de carbono o carbohidratos) son

la fuente de energía primaria que utilizan los seres vivos para realizar sus

funciones vitales; la glucosa está al principio de una de las rutas metabólicas

productoras de energía más antigua, la glucólisis, usada en todos los niveles

evolutivos, desde las bacterias a los vertebrados. Muchos organismos,

especialmente los de estirpe vegetal (algas, plantas) almacenan sus reservas en

forma de almidón. Algunos glúcidos forman importantes estructuras

esqueléticas, como la celulosa, constituyente de la pared celular vegetal, o la

quitina, que forma la cutícula de los artrópodos


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Se recomienda que el 60% del total de la dieta diaria sean carbohidratos,

principalmente para mantener los procesos vitales del organismo.

Los carbohidratos aportan 4 kilocalorías por gramo de peso consumido. Para una

dieta de 1,500 kilocalorías se deben consumir 900 kilocalorías ó 225 gramos de

carbohidratos, preferentemente provenientes de frutas y verduras. Es importante

variar la comida y saberla combinar. La falta de carbohidratos causa una mala

nutrición.

1.1 Funciones en el organismo

Las funciones que los glúcidos cumplen en el organismo son, energéticas, de

ahorro de proteínas, regulan el metabolismo de las grasas y estructural.

Energéticamente, los carbohidratos aportan 4 KCal (kilocalorías) por

gramo de peso seco. Esto es, sin considerar el contenido de agua que

pueda tener el alimento en el cual se encuentra el carbohidrato. Cubiertas

las necesidades energéticas, una pequeña parte se almacena en el hígado

y músculos como glucógeno (normalmente no más de 0,5% del peso del

individuo), el resto se transforma en grasas y se acumula en el organismo

como tejido adiposo.

Se suele recomendar que mínimamente se efectúe una ingesta diaria de

100 gramos de hidratos de carbono para mantener los procesos

metabólicos.

Ahorro de proteínas: Si el aporte de carbohidratos es insuficiente, se

utilizarán las proteínas para fines energéticos, relegando su función

plástica.

Regulación del metabolismo de las grasas: En caso de ingestión

deficiente de carbohidratos, las grasas se metabolizan anormalmente

acumulándose en el organismo cuerpos cetónicos, que son productos

intermedios de este metabolismo provocando así problemas (cetosis).

Estructuralmente, los carbohidratos constituyen una porción pequeña

del peso y estructura del organismo, pero de cualquier manera, no debe

http://www.zonadiet.com/alimentacion/calorias.htm

http://www.zonadiet.com/nutricion/agua.htm

http://www.zonadiet.com/nutricion/agua.htm

http://www.zonadiet.com/nutricion/necesidad.htm

http://www.zonadiet.com/nutricion/proteina.htm

http://www.zonadiet.com/nutricion/hidratos.htm


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excluirse esta función de la lista, por mínimo que sea su indispensable

aporte.

1.2 Clasificación de los hidratos de carbono:

1.2.1 Carbohidratos simples:

Son azúcares de rápida absorción ya que por su tamaño pueden empezarse

a digerir desde la saliva; éstos generan la inmediata secreción de insulina.

Son aquellos que saben más dulces.

Los hidratos de carbono simples son los monosacáridos, entre los

cuales podemos mencionar a la glucosa y la fructosa que son los

responsables del sabor dulce de muchos frutos.

Con estos azúcares sencillos se debe tener cuidado ya que tienen atractivo

sabor y el organismo los absorbe rápidamente. Su absorción induce a que

nuestro organismo secrete la hormona insulina que estimula el apetito y

favorece los depósitos de grasa.

Se encuentran en azúcares refinadas, miel, mermeladas, jaleas, golosinas,

leche, hortalizas y frutas. Aportan calorías y poco valor nutritivo, además

aumento fácil de peso, por lo que su consumo debe ser moderado.

Carbohidratos simples se clasifican en:

Los Monosacáridos: azúcares que no pueden ser hidrolizados a otros

más simples.

Aquellos incapaces de hidrolizarse en carbonos más simples.

Se subdividen en:

• Triosas (C3H6O3)

Glicerosa/Gliceraldehido

Dihidroxiacetona

• Tetrosas (C4H8O4)

Eritrosa

Eritrulosa

• Pentosas (C5H10O5)

Ribosa


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Ribulosa

• Hexosas (C6H12O6)

Glucosa

Fructuosa

• Heptosas (C7H14O7)

Octosas (C8H16O8)

Aldosas o Cetosas

Pentosas de Importancia fisiológica

Azúcar Fuente Importancia Bioquímica Importancia Clínica

D-ribosa Ácidos Nucleídos Elementos estructurales de los ácidos

nucleídos como: ATP, NAD, NADP,

flovoproteinas. Los fosfatos de ribosa

son intermediarios en la vía del fosfato

de pentosa

D-ribulosa Se forman en los

procesos metábolicos

El fosfato de ribulosa es intermediario

en la vía del fosfato de pentosa

D-

arabinosa

Goma arábiga. Gomas

de ciruela y de cereza

Constituyente de la glucoproteinas

D-cilosa Gomas de madera,

proteoglucanos,

glucosaminoglucanos

Constituyente de la glucoproteinas

D-loxosa Musculo cardiaco Constituyente de una lixoflavina,

aislada del muscula cardiaco humano

L-xilulosa Intermediario en la vía de ácido urónico Se encuentra en la orina,

en la pentosuria esencial


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Los Oligosacáridos: polímeros de varios monosacáridos (de 2 a 10

generalmente)

oligo-. (Del gr. ὀλιγο-, poco). elem. compos. Significa 'poco' o

'insuficiente'.

sacárido. (Del lat. Sacchărum) azúcar

Son carbohidratos formados por escaso número de monosacáridos.

Producto resultante de hidrolisis parcial de polisacáridos, como la

maltosa y la maltotriosa.

Los Disacaridos, Son los oligosacáridos más abundantes, formados

por dos monosacáridos, iguales o distintos. Los disacáridos pueden

seguir uniéndose a otros monosacáridos por medio de enlaces

glicosídicos.

Hexosas de Importancia Fisiológica

Azúcar Fuente Importancia Bioquímica Importancia Clínica

D-glucosa Jugos de fruta. Hidrólisis

del almidón, caña de

azúcar, maltosa y lactosa

Constituyente el “azúcar” del cuerpo.

Es el azúcar que transporta la sangre y

el que principalmente utilizan los

tejidos

En la Diabetes Mellitus se

presenta en la orina

(glucosuria) debido al

aumento de la glucosa

sanguínea (hiperglucemia)

D-fructuosa Jugos de frutos. Miel de

abejas, hidrólisis de la caña

de azúcar y de la insulina

(proveniente de la

alcachofa de Jerusalén)

En el hígado puede convertirse en

glucosa y usarse como está en el

cuerpo

La intolerancia hereditaria

a la fructuosa da lugar a la

acumulación de esta y la

hipoglucemia

D-galactosa Hidrólisis de la lactosa En el hígado puede transformase en

glucosa y metabolizarse como tal. Se

sintetiza en la glándula mamaria para

constituir la lactosa de la leche. Es un

constituyente de los glucolípidos y las

glucoproteínas

La insuficiencia de su

metabolismo produce

galactosemia y cataratas.

D-manosa Hidrólisis del maná y

gomas vegetales

Es un constituyente de muchas

glucoproteínas


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Trisacáridos , ETC.

Límite: Se ha establecido un límite de 20 unidades para definir a los

oligosacáridos, en adelante se les mencionará como polisacáridos.

1.2.2 Carbohidratos complejos:

Son de absorción más lenta, y actúan más como energía de reserva.

Los hidratos de carbono complejos son los polisacáridos; formas

complejas de múltiples moléculas. Entre ellos se encuentran la celulosa

que forma la pared y el sostén de los vegetales; el almidón presente en

tubérculos como la patata y el glucógeno en los músculos e hígado de

animales.

El organismo utiliza la energía proveniente de los carbohidratos complejos

de a poco, por eso son de lenta absorción.

Se encuentran en cereales, legumbres, harinas, pan, pastas, arroz, papa,

elote, camote, tortillas y todos los derivados de los granos. Maíz, cebada,

centeno, avena, pastas, etc

• Polisacáridos: están formados por la unión de más de 20 monosacáridos

simples.

• Función de reserva: almidón, glucógeno y dextranos.

• Función estructural: celulosa y xilanos.

Carbohidratos complejos se clasifican en:

• Función biológica

– Polisacáridos de reserva

– Polisacáridos estructurales

• Según su composición

– Homopolisacáridos

– Heteropolisacáridos

http://www.zonadiet.com/nutricion/bioquimica.htm#polisacaridos


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Los polisacáridos de reserva,

• Los polisacáridos de reserva representan una forma de almacenar

azúcares.

• La principal molécula proveedora de energía para las células de los

seres vivos es la glucosa.

• Su almacenamiento como molécula libre, dado que es una molécula

pequeña y muy soluble, daría lugar a severos problemas osmóticos y de

viscosidad, incompatibles con la vida celular.

• Los organismos mantienen entonces sólo mínimas cantidades, y muy

controladas, de glucosa libre, prefiriendo almacenarla como polímero.

• Polisacáridos de reserva pueden ser: el almidón y el glucógeno.

Los polisacáridos estructurales.

• Se trata de glúcidos que participan en la construcción de estructuras

orgánicas. Los más importantes son los que constituyen la parte

principal de la pared celular de plantas, hongos y otros organismos

eucarióticos.

• En estos se encuentra la celulosa y la quitina.

Los homopolisacáridos,

• Los polisacáridos que son polímeros de un solo monosacárido se

denominan homopolisacáridos.

Almidón

Glucógeno

Quitina

Celulosa

Inulina

Los heteropolisacaridos,

• Los que contienen más de una clase de monosacáridos se denominan

Heteropolisacáridos

• Los heteropolisacáridos resultan de la polimerización de 2 o mais

monosacáridos elementales que contienen generalmente una

hexosamina, que puede contener o no grupos sulfato, y una molécula


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de ácido urónico, lo cual confiere al polisacárido un carácter ácido que

les hace comportarse como polianiones. Es así tenemos al ácido

hialuronico, condroitina y heparina.

2. Lípidos

Los lípidos saponificables cumplen dos funciones primordiales para las células;

por una parte, son los fosfolípidos que forman el esqueleto de las membranas

celulares (bicapalipídica); por otra, los triglicérido son el principal almacén que

tienen los huevos de energíade los animales. Los lípidos insaponificables, como

los isoprenoides y los esteroides, desempeñan funciones reguladoras, como:

(colesterol, hormonassexuales, prostaglandinas).

2.1 IMPORTANCIA BIOLÓGICA

Los lípidos son biomoléculas orgánicas de distribución prácticamente

universal en los seres vivos y que desempeñan en ellos numerosas funciones

biológicas, como son:

a)-Los lípidos constituyen el material fundamental de todas las membranas

celulares y subcelulares, en las que aportan la bicapa de fosfolípidos,

arreglados con las cabezas polares hacia fuera y las colas no polares hacia

dentro.

b)-Los lípidos forman la mayor reserva de energía de los organismos, que

en el caso del organismo humano normal, son suficientes para mantener el

gasto energético diario durante la inanición por un período cercano a los 50

días; mientras que el glucógeno corporal alcanza solamente para cerca de

16 horas y las proteínas corporales que teóricamente aportarían casi la

misma energía que las grasas, son demasiado importantes para permitir su

degradación masiva.


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c)-Las grasas funcionan como aislante térmico muy efectivo para proteger

a los organismos del frío ambiental, por lo que los animales de las zonas

frías del planeta se protegen con una gruesa capa de grasa bajo la piel y

también las grasas sirven de un amortiguador mecánico efectivo, que

protege los órganos internos como el corazón y el riñón.

d)-Los lípidos funcionan como hormonas de gran relevancia para la

fisiología humana, por ejemplo las hormonas esteroideas, las

prostaglandinas y segundos mensajeros hormonales, como el inositol-

trifosfato y también como las vitaminas liposolubles A,D, E y K que forman

parte de los lípidos asociados.

e)-Los lípidos tienen una función nutricional importante y figuran en la dieta

tipo aportando alrededor del 30 % de las kilocalorías de la dieta y como

fuente de los ácidos grasos indispensables: Linoléico, linolénico y

araquidónico.

2.2 FUNCIONES DE LOS LÍPIDOS:

1. Función de reserva. Los lípidos son la principal reserva energética del

organismo. Un gramo de grasa produce 9.4 kilocalorías en las reacciones

metabólicas de oxidación (los glúcidos sólo producen 4,1 kcal/gr). La gran


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cantidad de energía se debe a la oxidación de los ácidos grasos en las

mitocondrias.

2. Función estructural. Forman las bicapas lipídicas de las membranas

citoplasmáticas y de los orgánulos celulares. Cumplen esta función los

fosfolípidos, los glucolípidos, el colesterol, etc. En los órganos, recubren

estructuras y les dan consistencia, (ceras). Otros tienen función de

protección térmica, (acilglicéridos, en animales de climas fríos).

Finalmente, protección mecánica, como la de los tejidos adiposos que

están situados en la planta del pie y en la palma de la mano del hombre.

3. Función biocatalizadora. Los biocatalizadores son sustancias que

posibilitan o favorecen las reacciones químicas que se producen en los

seres vivos. Cumplen esta función las vitaminas lipídicas, las hormonas

esteroideas y las prostaglandinas.

4. Función transportadora. El transporte de los lípidos desde el intestino

hasta su lugar de utilización o hasta el tejido adiposo, donde se almacenan,

se realiza mediante la emulsión de los lípidos gracias a los ácidos biliares

y las lipoproteínas, asociaciones de proteínas específicas con

triacilglicéridos, colesterol, fosfolípidos etc., que permiten su transporte

por la sangre y la linfa.

2.3 CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS

LÍPIDOS SAPONIFICABLES

a. Lípidos simples

i. Acilglicéridos

ii. Ceras

b. Lípidos complejos

i. Fosfolípidos

ii. Glucolípidos

iii. Lipoproteínas

LÍPIDOS INSAPONIFICABLES

i. Terpenos

ii. Esteroides


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iii. Prostaglandinas

Otra clasificación según página:

http://laguna.fmedic.unam.mx/~3dmolvis/lipido/index.html

ÁCIDOS GRASOS

• Los ácidos grasos son moléculas formadas por una larga cadena

hidrocarbonada de tipo lineal.

• Cuentan con un número par de átomos de carbono (entre 4 y 24).

• Tienen en un extremo un grupo carboxilo (-COOH).

• En la naturaleza es muy raro encontrarlos en estados libre.

• Están formando parte de los lípidos y se obtienen a partir de ellos

mediante la ruptura por hidrólisis.

Se conocen unos 70 ácidos grasos que se pueden clasificar en dos grupos:

1. Ácidos grasos saturados

2. Ácidos grasos insaturados

Los ácidos grasos saturados sólo tienen enlaces simples entre los átomos

de carbono (mirístico (14C);el palmítico (16C) y el esteárico (18C)) .


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Los ácidos grasos insaturados tienen uno (monoinsaturados) o varios

enlaces dobles (poliinsaturados).

• Sus moléculas presentan codos dónde aparece un doble enlace.

• Esto provoca variaciones en sus propiedades como el punto de fusión

(cuanto mas larga es la cadena y más saturada, mayor es el punto de

fusión). (oléico (18C, un doble enlace) y el linoleíco (18C y dos dobles

enlaces)).

Los ácidos grasos esenciales son ácidos grasos poliinsaturados, que no

pueden ser sintetizados por los animales y deben tomarse en la dieta.

• El cuerpo humano es capaz de producir todos los ácidos grasos que

necesita, excepto dos: el ácido linoléico, un ácido graso omega-6, y el

ácido alfa-linolénico (ALA), un ácido graso omega-3, que deben

ingerirse a través de la alimentación.

• Se denominan, en conjunto, vitamina F (aunque no son una verdadera

vitamina).

• Son mas abundantes que los saturados, tanto en animales como en

vegetales, pero especialmente en estos últimos.

Propiedades químicas de los ácidos grasos.

Los ácidos grasos se comportan como ácidos moderadamente fuertes, lo

que les permite realizar reacciones de esterificación, saponificación y

autooxidación.

En la esterificación, un ácido graso se une a un alcohol mediante un enlace

covalente, formando un éster y liberándose una molécula de agua.

Mediante hidrólisis (hirviendo con ácidos o bases), el éster se rompe y da

lugar de nuevo al ácido graso y al alcohol.


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La saponificación es una reacción típica de los ácidos grasos, en la cual

reaccionan con bases (NaOH o KOH) y dan lugar a una sal de ácido

graso, que se denomina jabón.

Las moléculas de jabón presentan simultáneamente una zona lipófila o

hidrófoba, que rehúye el contacto con el agua, y una zona hidrófila o

polar, que tiende a contactar con ella. Esto se denomina comportamiento

anfipático.

Propiedades físicas de los ácidos grasos

1. solubilidad

2. punto de fusión.

La solubilidad, Los ácidos de 4 o 6 carbonos son solubles en agua, pero a

partir de 8 carbonos son prácticamente insolubles en ella.

Esto se debe a que su grupo carboxilo (—COOH) se ioniza muy poco y

por tanto su polo hidrófilo es muy débil. Cuanto más larga es la cadena


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hidrocarbonada, que es lipófila, más insolubles son en agua y más solubles

son en disolventes apolares.

El punto de fusión. Depende de la longitud de la cadena y del número de

dobles enlaces. Los ácidos grasos se agrupan por los enlaces de Van der

Waals entre las cadenas hidrocarbonadas

Si forman un sólido, para fundirlo hay que romper esos enlaces y separar

así sus moléculas.

En los ácidos grasos saturados, cuanto mayor es el número de

carbonos, más enlaces hay que romper, más energía calorífica se ha de

gastar y, por tanto, más alto es su punto de fusión.

En los ácidos grasos insaturados, la presencia de dobles y triples

enlaces forma codos en las cadenas, y hace que sea más difícil la

formación de enlaces de Van der Waals entre ellas y en consecuencia

sus puntos de fusión son mucho más bajos que en un ácido graso

saturado de peso molecular parecido

2.3.1 LÍPIDOS CON ÁCIDOS GRASOS O SAPONIFICABLES

• Los lípidos saponificables son aquellos que contienen ácidos

grasos.

• Todos los lípidos saponificables son esteres de ácidos grasos y un

alcohol o un aminoalcohol.

• Pertenecen a este grupo los lípidos simples u hololípidos y los

lípidos complejos o heterolípidos.

LIPIDOS SIMPLES

Son lípidos saponificables en cuya composición química solo

intervienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Comprenden dos

grupos de lípidos:

1. Acilglicéridos

2. Ceras


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ACILGLICÉRIDOS

Son lípidos simples formados por la esterificación de una dos o

tres moléculas de ácidos grasos con una molécula de glicerina

(propanotriol).

También reciben el nombre de glicéridos o grasas simples.

Según el número de ácidos grasos que forman la molécula, se

distinguen:

1. Monoacilglicéridos

2. Diacilglicéridos

3. Triacilglicéridos

Si un acilglicérido presenta como mínimo un ácido graso

insaturado, es líquido y recibe el nombre de aceite (el aceite de

oliva es un éster de tres ácidos oleicos con una glicerina).

Si todos los ácidos grasos son saturados, el acilglicérido es sólido

y recibe el nombre de sebo (la grasa de buey, de caballo o de cabra).

Si el acilglicérido es semisólido, recibe el nombre de manteca,

como la grasa de cerdo. En los animales de sangre fría y en los

vegetales hay aceites, y en los animales de sangre caliente hay

sebos o mantecas.

Los acilglicéridos son moléculas insolubles en agua, sobre la

que flotan debido a su baja densidad.

Los triacilglicéridos carecen de polaridad, (también se

denominan grasas neutras).

Sólo los monoacilglicéridos y los diacilglicéridos poseen una

débil polaridad debida a los radicales hidroxilo que dejan libres

en la glicerina.

Los acilglicéridos frente a bases dan lugar a reacciones de

saponificación en la que se producen moléculas de jabón.

Las grasas son sustancias de reserva alimenticia (energética)

en el organismo. En los animales se almacenan en los


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adipocitos (células adiposas) del tejido adiposo. Su

combustión metabólica produce 9,4 kilocalorías por gramo.

CERAS

Se obtienen por esterificación de un ácido graso con un alcohol

monovalente de cadena larga (peso molecular elevado).

Tienen un fuerte carácter hidrófobo y forman laminas

impermeables que protegen muchos tejidos y formaciones

dérmicas de animales y vegetales (cera de las abejas, grasa de la

lana, cerumen del oído..)

LÍPIDOS COMPLEJOS

Son lípidos saponificables en cuya estructura molecular, además

de carbono, hidrógeno y oxígeno, hay también nitrógeno,

fósforo, azufre o un glúcido.

Los lípidos complejos son las principales moléculas

constitutivas de la doble capa lipídica de las membranas

citoplasmáticas, por lo que también se los denomina lípidos de

membrana.

Al igual que los jabones, estos lípidos tienen un comportamiento

anfipático. En contacto con el agua, los lípidos complejos se

disponen formando bicapas, en las que las zonas lipófílas

quedan en la parte interior y las zonas hidrófilas en la exterior,

enfrentadas a las moléculas de agua.

Los lípidos complejos se dividen en dos grupos los fosfolípidos

y los glucolípidos.


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Fosfolípidos.

Son lípidos complejos caracterizados por presentar un ácido

ortofosfórico en su zona polar.

Son las moléculas mas abundantes de la membrana citoplasmática.

Se dividen en dos grupos:

fosfoglicéridos

Esfingolípidos

Fosfoglicéridos, Están formados por la esterificación de un ácido

fosfatídico con un alcohol o un aminoalcohol.

El ácido fosfatídico es el fosfolípido más sencillo, es una molécula

formada por la unión por un enlace éster de un grupo fosfato con el

carbono 3 de la glicerina. Los carbonos 1 y 2 están esterificados con

dos ácidos grasos uno saturado y otro insaturado.

El resto de los fosfoglicéridos tiene por lo menos un grupo alcohol o

amino unido al ácido fosfatídico.

Los fosfoglicéridos más abundantes son la fosfatidilserina, la lecitina

o fosfatidilcolina y la fosfatidiletanolamina, (abundantes en las

membranas de las células eucariotas)

Los fosfoesfíngolípidos

Están formados por la unión de un aminoalcohol insaturado

(esfingosina) y un ácido graso saturado o monoinsaturados de

cadena larga. Este conjunto se denomina ceramida, al que se une un

grupo fosfato y una molécula polar que es la que va a diferenciar los

distintos tipos de esfingolípidos.

El fosfoesfingolípido más abundante es la esfingomielina, (muy

abundante en las vainas de mielina de las neuronas). El radical R es

una molécula de ác. fosfórico esterificada con colina


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Glucolípidos.

Son lípidos complejos formados por la unión de una ceramida y un

glúcido. No tienen fosfato y en lugar de un alcohol, presentan un

glúcido.

Forman parte de las membranas celulares, especialmente las

neuronas del cerebro.

También se encuentran asociados a glucoproteínas formando el

glucacálix de las membranas.

Los glucolípidos pueden dividirse en dos grupos:

1. cerebrósidos

2. gangliósidos.

Los cerebrósidos son moléculas en las que a la ceramida se une una

cadena glucídica que puede tener entre uno y quince monosacáridos.

Son abundantes en el cerebro y en el sistema nervioso.

Los gangliósidos, son moléculas en las que la ceramida se une a un

oligosacárido complejo en el que siempre aparece el ácido siálico.

Los glucolípidos se sitúan en la cara externa de la membrana celular,

en donde realizan una función de relación. Algunos gangliósidos

actúan como receptores de membrana de toxinas (la causante del

cólera) y de ciertos virus, permitiendo su entrada en la célula.

Otros tiene que ver con la especificidad del grupo sanguíneo, o con

la recepción del impulso nervioso a través de la sinapsis.

Lipoproteínas.

Son asociaciones de lípidos y proteínas cuya fracción proteica es

específica.

Tienen dos funciones: participan en los sistemas de membranas y

actúan como sistemas de transporte por el plasma sanguíneo.

Las lipoproteínas de transporte han adquirido mucha importancia por

su influencia en el metabolismo del colesterol.

Se clasifican en función de su densidad.

1. Quilomicrones:


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2. VLDL (Very Low Density Lipoproteins)

3. LDL (Low Density Lipoproteins)

4. HDL (High Density Lipoproteins)

2.3.2 LÍPIDOS INSAPONIFICABLES

Terpenos o isoprenoides

Esteroides

Prostaglandinas

• Se caracterizan por que no tienen ácidos grasos en la estructura.

• En las células aparecen en menor cantidad que los otros tipos de

lípidos.

• Algunos que son sustancias biológicamente muy activas como

hormonas y vitaminas.

Terpenos o Isoprenoides

Los terpenos o isoprenoides son moléculas lineales o cíclicas formadas

por la polimerización del isopreno o 2-metil-l,3-butadieno


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La clasificación de los terpenos se basa en el número de moléculas de

isopreno que contienen.

1. Entre los monoterpenos, algunas esencias vegetales como el mentol

de la menta, el limoneno del limón y el geraniol del geranio. Son

compuestos con aroma característico y en general, volátiles.

2. De los diterpenos, el fítol, alcohol que forma parte de la clorofila, y

las vitaminas A, E (tocoferoles) y K.

Los tocoferoles son poderosos agentes antioxidantes, y previenen las

reacciones de peroxidación de lípidos característica del fenómeno de

enranciamiento.

El enranciamiento está ligado a procesos como el envejecimiento o

el tristemente famoso síndrome tóxico provocado por aceite de colza

desnaturalizado.

Uno de los tocoferoles más abundantes es el α-tocoferol, que en ratas

evita la esterilidad, y por eso se le llama vitamina E.

3. Entre los tetraterpenos, destacan los carotenoides, que son

pigmentos fotosintéticos.

• Se dividen en carotenos (color rojo) y xantofilas (color amarillo).

• Los carotenoides son precursores de la vitamina A. Estos

compuestos presentan en su estructura muchos dobles enlaces

limoneno

geraniol


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conjugados, lo que hace que los electrones estén muy deslocalizados

y sean fácilmente excitables. De ahí su función como pigmentos

fotosintéticos.

4. Entre los politerpenos, el caucho, que se obtiene del árbol Hevea

brasiliensis. El caucho es un polímero formado por miles de

moléculas de isopreno, dispuestas de forma lineal.

ESTEROIDES

Los esteroides comprenden dos grandes grupos de sustancias, derivados

de la molecula ciclopentano perhidrofenantreno: los esteroles y las

hormonas esteroideas.

Esteroles. Son esteroides que poseen un grupo hidroxilo unido al

carbono 3 y una cadena alifática en el carbono 17. Los esteróles son el

grupo más numeroso de los esteroides. Los principales esteróles son el

colesterol, los ácidos biliares, las vitaminas D y el estradiol.

El colesterol forma parte estructural de las membranas de las células

de los animales, a las que confiere estabilidad debido a que disminuye

la movilidad de las moléculas de fosfolípidos, ya que se sitúa entre los

fosfolípidos y fija a estas moléculas.


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El colesterol se une mediante su grupo polar con las zonas hidrófilas de

los fosfolípidos contiguos, mientras que el resto de su molécula

interacciona con las zonas lipófilas de estas moléculas.

El colesterol es muy abundante en el organismo, y es la molécula base

que sirve para la síntesis de casi todos los esteroides.

Los ácidos biliares son un grupo de moléculas producidas en el hígado

a partir del colesterol, y de las que derivan las sales biliares, que se

encargan de la emulsión de las grasas en el intestino, lo que favorece la

acción de las lipasas y su posterior absorción intestinal. Como el acido

taurocolico.

El grupo de las vitaminas D esta formado por un conjunto de esteroles

que regulan el metabolismo del calcio y fósforo y su absorción

intestinal. Cada vitamina D proviene de un esterol diferente. La síntesis

de estas vitaminas es inducida en la piel por los rayos ultravioleta. Su

carencia origina raquitismo en los niños y osteomalacia en los adultos.

El estradiol es un derivado del colesterol, es la hormona encargada de

regular la aparición de los caracteres sexuales secundarios femeninos y

de controlar el ciclo ovárico.

Hormonas esteroideas. Derivan del colesterol, y son hidrofóbicas (por

eso pueden atravesar fácilmente las membranas). Se caracterizan por la

presencia de un átomo de oxígeno unido al carbono 3 mediante un doble

enlace.


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PROSTAGLANDINAS

Las prostaglandinas son lípidos cuya molécula básica es el prostanoato

constituido por 20 carbonos que forman un anillo ciclopentano y dos

cadenas alifáticas. Su nombre procede de su descubrimiento en el

líquido seminal y en la próstata, aunque existe en gran cantidad de

tejidos, tanto masculinos como femeninos.

Este grupo de sustancias se sintetizan a partir de los ácidos grasos

insaturados que forman parte de los fosfolípidos de las membranas

celulares. Las prostaglandinas se sintetizan continuamente y actúan de

forma local.

Las funciones de las prostaglandinas en el organismo son muy diversas.

1. La producción de las sustancias que regulan la coagulación de la

sangre y el cierre de las heridas;

2. La sensibilización de los receptores del dolor y la iniciación de la

vasodilatación de los capilares, lo que origina la inflamación después

de los golpes, heridas o infecciones;

3. La aparición de fiebre como defensa en las infecciones, la

disminución de la presión sanguínea al favorecer la eliminación de

sustancias en el riñón;


24

4. La reducción de la secreción de jugos gástricos, facilitando la

curación de las úlceras de estómago,

La regulación del aparato reproductor femenino y la iniciación del parto

El ácido salicílico (del Salix, sauce) inhibe la síntesis de las

prostaglandinas y de ahí su efecto analgésico.

3. PROTEÍNAS

Las proteínas son macromoléculas formadas por cadenas lineales de

aminoácidos. La proteínas y su clasificación físico-química, importancia

proteínas simples (holoproteidos), que por hidrólisis dan solo aminoácidos o sus

derivados; proteínas conjugadas (heteroproteidos), que por hidrólisis dan

aminoácidos acompañados de sustancias diversas, y proteínas derivadas,

sustancias formadas por desnaturalización y desdoblamiento de las anteriores.

Son biopolímeros, están formadas por gran número de unidades estructurales

simples repetitivas (monómeros).

Por hidrólisis, las moléculas de proteína se dividen en numerosos compuestos

relativamente simples, de masa molecular pequeña, que son las unidades

fundamentales constituyentes de la macromolécula.

3.1 AMINOÁCIDOS:

- Un aminoácido (AA) es una molécula orgánica con un grupo amino (-NH2) y

un grupo carboxilo (-COOH).

- Los más estudiados son los que forman parte de las proteínas.

- La mayoría de las proteínas contienen, en proporciones diferentes, distintas

cantidades de sólo 20 AA (se conocen alrededor de 300).

- El tipo de AA, el orden en que se unen, y su relación espacial establecen la

estructura tridimencional y las propiedades bis de las proteínas.

Aminoácidos presentes en las proteínas


25

3.1.1 CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A SU POLARIDAD

APOLARES: son aquellos AA que su cadena lateral no tiene carga.

Alifáticos, en este caso su cadena lateral carece de enlaces dobles

conjugados.

APOLARES AROMATICOS: su cadena lateral tiene enlaces conjugados.

Son responsables de la absorbancia a 280nm, típica de las proteínas. Las

nubes π de los anillos aromáticos pueden actuar como aceptores de


26

puentes de hidrógeno o formar interacciones con grupos cargados

positivamente.

POLARES: son aquellos AA que en su cadena lateral tienen grupos

polares.

Sin carga. Son aminoácidos que carecen de carga, en principio, pero tienen

posibilidades de tener asimetría en la distribución de las cargas, por la

presencia de un átomo de O ó N.

POLARES: son aquellos AA que en su cadena lateral tienen grupos polares.

AA básicos

Con carga positiva: Son aminoácidos con un grupo básico extra en su cadena

lateral.

POLARES: son aquellos AA que en su cadena lateral tienen grupos polares.

AA ácidos

Con carga negativa: Son amino cidos con un grupo ácido extra en su cadena

lateral.


27


28

-Son los AA que deben ser consumidos en cantidades adecuadas a través de

los alimentos, ya que ni el ser humano ni los animales superiores pueden

sintetizarlos.

-Son críticos para el crecimiento infantil y para conservar la salud en los

adultos (reparación).

-Los AA que pueden ser sintetizados por el organismo se conocen como AA

no esenciales.

3.1.2 Punto isoeléctrico de un AA

El punto isoeléctrico es el valor de pH al que un aminoácido presenta una

carga neta igual al cero.

3.2 PROTEINAS

Son polímeros lineales construidos a partir de monómeros conocidos como

aminoácidos.

Tienen una amplia gama de grupos funcionales, lo que les permite reaccionar

de muchas maneras, lo que a su vez se traduce en múltiples funciones.

Las proteínas, presentes en todas las celulas, constituyen

aproximadamente la mitad del peso seco del cuerpo.

Pueden proporcionar apoyo mecánico (forman músculos y tendones).

Transportan y almacenan otras moléculas (hemoglobina, lipoproteínas).


29

Transmiten impulsos nerviosos, controlan el crecimiento y la diferenciación

celular.

Catalizan reacciones biológicas (enzimas).

3.2.1. ESTRUCTURA

ESTRUCTURA PRIMARIA DE LAS PROTEÍNAS

La secuencia de aminoácidos de una proteína se conoce como “estructura

primaria”.

Cada proteína tiene una secuencia única y definida de aminoácidos.

Cuando las cadenas polipeptidicas contienen menos de 50 residuos, se

habla de oligopeptido.

Cuando las cadenas polipeptidicas contienen 50 residuos o más, se habla

de proteinas.

Se conocen proteinas con más de 100 000 residuos, aunque la mayoria de

las proteinas contienen entre 50 y 2000 residuos.

Péptidos y Proteínas

Los peptidos y las proteinas se forman por la unión de aminoácidos,

mediante un enlace llamado enlace peptídico.

Enlace peptídico

Este enlace se establece entre el grupo carboxilo

(-COOH) del primer aminoácido y el grupo amino

(-NH2) del segundo aminoácido. La caracteristica principal de este enlace

es que no permite el giro de los elementos unidos por el y además es muy

estable.

Polipéptidos: cadena de aminoácidos unidos por un enlace peptídico. Las

cadenas polipeptídicas son flexibles aunque su conformación tiene

restricciones


30

ESTRUCTURA SECUNDARIA DE PROTEÍNAS

La flexibilidad que tienen las cadenas polipeptídicas permiten que se

“doblen”.

Al doblarse, los residuos de diferentes partes de la cadena pueden

interactuar unos con otros a través de puentes de hidrógeno.

La “forma” que adopta la cadena polipeptídica se conoce como “estructura

secundaria”.

Existen dos conformaciones (formas) principales favorecidas por la

flexibilidad y la formación de las hojas

Resumen

-Las proteinas están compuestas por distintas proporciones de 20 AA.

-Los AA esenciales deben ser ingeridos en la dieta.

-Los AA pueden tener distinta carga electrica.

-A su pH isoelectrico el AA tiene una carga neta cero.

-Clasificación de acuerdo a su polaridad:

-Apolares: alifáticos y aromáticos.

-Polar: no cargados y cargados (ácidos y básicos).

-Polimeros de aminoácidos: enlace peptidico.

-Peptidos y protei as: e tructura primaria y secundaria.

Los PÉPTIDOS cumplen diversas funciones

-Hormonas peptídicas: se pueden suministrar para corregir deficiencias.

Ejemplo: la insulina (disminuye los niveles de glucosa en sangre)

-Oxitocina: molecula del amor, conducta maternal y paternal, trabajo

de parto y bajada de la leche. (9 residuos)

-Vasopresina: c la reabsorción de agua y concentra la orina.

Aumenta la pr sión arterial. (9 residuos)

Bradiquinina: (9 residuos), inhibe la inflamación de los tejidos.

-Glucagón: (29 residuos), aumenta la glicemia (metab. del glucógeno)

-Edulcorante: Aspartame (2 residuos): NutraSweet

-Antibióticos: Valinomicina (12 residuos), gramicidina (10 residuos).


31

ESTRUCTURA TERCIARIA DE LAS PROTEÍNAS

La estructura terciaria corresponde a la distribución

tridimensional de todos los átomos y define la forma de la proteína.

La forma de las proteínas está definida fundamentalmente por

dos factores: por las interacciones intermoleculares entre los grupos R de

las cadenas laterales y por intermoleculares con el medio en el cual se

encuentra la proteína

ESTRUCTURA CUATERNARIA DE LAS PROTEÍNAS

A menudo, varias cadenas polipeptídicas iguales o diferentes se agregan

(unen entre si) formando una proteína más grande.

La agregación ocurre a través de interacciones entre las cadenas laterales

de un polipéptido con otro(s)

Cada cadena se conoce como “subunidad”

Si una proteína tiene dos o más subunidades se dice que presenta estructura

cuaternaria

La primera proteina rica que su estructura fue dilucidada fue la

hemoglobina. Contiene 4 cadenas polipeptidicas y 4 grupos proste- ticos

heme. Por lo t nto, e un hetero-tetrámero.

Resumen niveles estructurales de las proteínas


32

Resumen estructura y función de proteínas

La estructura tridimensional de una proteína está determinada por su

secuencia de aminoácidos.

La función de una proteína depende de su estructura.

Cada proteína tiene una estructura única.

Estructura Terciaria de las proteínas son no covalentes (puentes de

hidrógeno).

El arreglo espacial de átomos en una proteína se llama conformación.

3.2.2 CLASIFICACIÓN POR SU FORMA

PROTEÍNAS FIBROSAS:

-Son insolubles en agua.

-Predomina un tipo de estructura secundaria.

-Abundan en estructuras que dan soporte, forma y protección externa a los

vertebrados.

-Ej: Colágenos, Elastinas, Queratinas, Miosinas.

-queratina: presente en al piel, pelo, uñas. La estructura cuaternaria

(dos cadenas) está estabilizada por puentes disulfuro.

Colágeno: compone el tejido conectivo como tendones, cartílago, la

matriz orgánica de los huesos y la córnea del ojo, las fibras son flexibles

pero con una gran resistencia a la tracción.

Aminoácidos presentes en el colágeno:

Alanina 11% Prolina 21%

La gelatina (verdadera, no sucedáneo) deriva del colágeno y tienen valor

nutricional porque no contiene aminoácidos esenciales para la dieta

humana.

PROTEÍNAS GLOBULARES:

-Son solubles en agua.

-Presentan varios tipos de estructuras secundarias.


33

- Presente en la mayoría de las enzimas y proteínas reguladoras de

metabolismo.

-Ej: albúmi a, mioglobina, hemoglobina, inmunoglobulinas.

Mioglobina: Fue la primera proteína globular cuya estructura fue

dilucidada en los años 50. Es una pequeña proteína que une oxígeno en las

células musculares. Esta formada por una cadena polipeptídica que tiene

un grupo prostético heme (hierro más protoporfirina).

ALBUMINA: es sintetizada por el higado y es la proteina más abundante

del plasma sanguineo. Cumple funciones de transporte y regulación

osmótica.

La albumina es un buen transp rtador de lipidos y moleculas hidrofóbicas

en el plasma sanguíneo

3.3 FUNCIONES DE LAS PROTEINAS:


34

4. ÁCIDOS NUCLEICOS

Los ácidos nucleicos son biomoléculas muy grandes. El peso molecular de estos

polímeros es muy elevado: en el caso del hombre, es de 3,6 X 1012, que equivale

a 5,6 X 109 pares de nucleótidos.

Fueron aisladas por primera vez por Miescher en 1870, a partir del núcleo de las

células del pus; su nombre se origina del hecho de que la primera vez que se

identificaron se observó que eran ácidos, además de que fueron identificados por

primera vez en el núcleo celular.

F. Miescher

• Estudia la composición química del pus: encuentra una fracción precipitable

por ácido diluído que denomina Nucleína.

• Encuentra un material parecido a la nucleína en la esperma de salmón, y lo

fracciona en un componente proteico (protamina) y un componente que

contiene fosforo, de carácter ácido, que Altmann denomina ácido nucleico.

• Estudios posteriores a Miescher demuestran la existencia de dos tipos de ácido

nucleico: uno abundante en la levadura, que recibe el nombre de ácido

zimonucleico y otro, abundante en el timo, llamado ácido timonucleico.

• Posteriormente se comprueba que en la composición del llamado zimonucleico

entra la ribosa, y por eso pasa a llamarse ácido ribonucleico (RNA, ARN),

mientras que el timonucleico contiene desoxirribosa, por lo que pasa a

llamarse ácido desoxirribonucleico (DNA, ADN)

Experimentos de Griffith

En 1928, Friedrich Griffith utilizó dos cepas de bacterias Streptococus

pneumoniae (cepa S: smooth), cuyas colonias eran de superficie lisa y producían

la muerte de ratones. Usó también una cepa R no encapsulada (rough), cuyas

colonias tienen una superficie rugosa y que no mataban a los ratones.

Observaciones de Griffith:

• La cepa S producía infección letal en los ratones de su laboratorio y los de la

cepa R, no lo hacían.

• Las cepas S muertas por calor son también inofensivas, excepto cuando se

las mezcla con cepa R vivas.

• En este último caso, se puede producir una infección fatal y en los ratones

infectados se encuentran células vivas con cápsulas características de la cepa

S.


35

• Este experimento permite inferir que algún factor de la cepa S muerta pasa a

las cepas R vivas y las transforma en cepas infecciosas letales.

• Griffith no supo cual era ese factor.

Experimento de Avery (1944)

El neumococo tipo R (rough, rugoso) (colonias a la izda.) puede ser

transformado en neumococo tipo S (smooth, liso) (colonias a la dcha.) por el

DNA del neumococo S. Esta transformación se transmite a la descendencia.

• En los años 40, Oswald Avery, Colin MacLeod, y Maclyn McCarty

revisaron el experimento de Griffith y concluyeron que el factor de

transformación era el ADN.

• Oswald Avery repitiendo el trabajo de Griffith con el agregado de una enzima

que destruía el ADN, demostró que el factor de transformación era el ADN.

• Cuando Avery agregaba esta enzima, no observaba la transformación

obtenida por Griffith.

• Concluyó que el material hereditario era ADN y no una proteína.

• Su evidencia era fuerte pero no totalmente concluyente, para esa época el

"candidato principal" para ser el material hereditario eran una proteína.

Experimentos de Hershey y Chase

• En 1952, Hershey y Chase estaban estudiando el ciclo de vida del

bacteriófago T2. Dado que el T2 está compuesto casi completamente de ADN

y proteína, el objetivo era determinar el destino del ADN y la proteína durante

la infección. Para ello, hicieron crecer células infectadas por T2 en presencia

de isótopos radiactivos (S35 y P32).

Cuando se hacían crecer células infectadas por T2 en presencia de S35, se

producían virusT2 con proteína marcada.

Similarmente, cuando las células infectadas con T2 se hacían crecer en

presencia de P32, el virus contenía ADN marcado.

• Los investigadores encontraron que casi toda la proteína radiactiva

permanecía fuera de la célula infectada y que podía ser eliminada sin que se

interrumpiera la infección, mientras que el ADN del fago entraba en la célula

infectada.

• Dado que los genes de T2 pueden controlar la maquinaria de una célula

infectada, dedicándola a producir nuevos bacteriófagos T2, se deduce que si

es el ADN del fago, y no su proteína, lo que entra al hospedador, el ADN

debe llevar información genética.


36

4.1. CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS ÁCIDOS

NUCLEICOS

• En las células se encuentran dos variedades de ácidos nucleicos:

– el ácido desoxirribonucleico (ADN).

– el ácido ribonucleico (ARN)

• El ADN forma genes, el material hereditario de las células, y contiene

instrucciones para la producción de todas las proteínas que el

organismo necesita.

• El ARN está asociado a la transmisión de la información genética

desde el núcleo hacia el citoplasma, donde tiene lugar la síntesis de

proteínas, proceso al cual está estrechamente relacionado. Hay varios

tipos de ARN, los tres más importantes:

– ARN mensajero (ARNm),

– ARN de transferencia (ARNt)

– ARN ribosómico (ARNr),

• En las células eucariotas, el ADN se encuentra principalmente en el

núcleo, pero también en las mitocondrias y en los cloroplastos.

• El ADN de las mitocondrias y de los cloroplastos es similar al de las

células procariotas.

• El ADN nuclear está asociado a proteínas, las llamadas

nucleoproteínas. Estas, básicamente, son histonas. También hay una

pequeña cantidad de un grupo heterogéneo de proteínas, llamadas

proteínas no histónicas.

• El ADN de las mitocondrias y de los cloroplastos es similar al de las

células procariotas.

• Durante mucho tiempo se creyó que el ADN procariota no estaba

asociado a proteínas (ADN desnudo) y que estaba disperso en el

citoplasma.

• En la actualidad, se ha observado que está asociado a proteínas no

histónicas, formando una condensación llamada nucleoide, que, a

diferencia del núcleo, carece de envoltura.

• También en los virus se han observado proteínas básicas asociadas al

ADN.


37

NUCLEÓTIDOS: SUBUNIDADES DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

Los ácidos nucleicos son biopolímeros donde los monómeros son los

nucleótidos, unidades moleculares que constan de:

a. un azúcar de cinco carbonos, -D-ribosa en el ARN o -D-desoxirribosa

en el ADN

b. un grupo fosfato (ácido fosfórico).

c. una base nitrogenada, o una purina de doble anillo o una pirimidina de

anillo simple.

Los ácidos nucleicos están formados por cadenas de nucleótidos, unidos por

enlaces covalentes entre la molécula de azúcar de un nucleótido (el carbono 3´

de la ribosa o de la desoxirribosa) y la molécula de fosfato del siguiente

nucleótido que a su vez está unido al carbono 5´ de la pentosa.

Estos enlaces son llamados uniones o puentes fosfodiéster, porque el fosfato está

unido por una unión éster fosfato al azúcar del nucleótido y por otra unión

equivalente al azúcar del nucleótido que lo precede.

Las moléculas de ADN son considerablemente más grandes que las de ARN,

pero además poseen una estructura doble, ya que están constituidas por dos

cadenas que son complementarias entre sí.


38

Las dos cadenas se enfrentan por las bases, que se mantienen unidas por la

existencia de puentes de hidrógeno.

La complementariedad proviene de que siempre una base púrica (de mayor

dimensión) se enfrenta con una base pirimídinica y que el acoplamiento siempre

enfrenta a A con T y a G con C.

Este hecho es fundamental para permitir la duplicación (“replicación”) del ADN,

ya que cada una de las cadenas sirve de molde para que se produzca la cadena

complementaria respectiva.

NUCLEÓTIDOS NO NUCLEICOS

• Son nucleótidos que no forman parte de los ácidos nucleicos.

• Se encuentran libres en las células.

• Pueden actuar como:

• Reguladores metabólicos (aportando energía)

• Activadores de enzimas

• Coenzimas

Nucleótidos de adenina

ADP –ATP

• Son moléculas transportadoras de energía

• Los fosfatos se unen mediante enlaces ricos en energía.

• En las reacciones que se libera energía (exergónicas) se forma ATP a partir

de ADP.

• En las reacciones que se necesita energía (endergónicas) se hidroliza el ATP

y da ADP y ácido fosfórico

• También pueden actuar en estos procesos nucleótidos de guanina (GTP –

GDP)


39

AMP cíclico - AMPc

• Se forma a partir de ATP en el interior celular por la acción de la adenilato

ciclasa.

• El enzima actúa por la unión a la membrana celular de determinadas

moléculas (hormonas…).

• La formación del AMPc activa enzimas que actúan en reacciones

metabólicas

• Se le conoce también como segundo mensajero (las hormonas son los

primeros mensajeros

Nucleótidos coenzimáticos

• Una coenzima es una molécula no proteica que interviene en reacciones

enzimáticas.

• No son específicas de un tipo de sustrato

• Los más importantes son:

Nucleótidos de flavina – FAD y FMN

Son coenzimas de deshidrogenasas (catalizan reacciones redox)

Nucleótidos de piridina – NAD y NADP

Son coenzimas de deshidrogenasas (catalizan reacciones redox) el NAD en la

respiración celular y el NADP en la fotosíntesis.

Coenzima A


40

• Es un derivado del ADP. Interviene en procesos metabolicos como

transportador de grupos acilo (R-CO-) procedentes de ácidos orgánicos.

• El acetil CoA, un derivado de la CoA con gran importancia en el

metabolismo celular.

4.2. CLASIFICACION DE LOS ACIDOS NUCLEICOS

Se clasifican en ADN y ARN

4.2.1 ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO - ADN

Almacena y transmite la información genética. Dirige el proceso de

síntesis de proteínas. Constituye el material genético y forma los genes,

que son las unidades funcionales de los cromosomas. ARN: Ejecuta

ESTRUCTURA DEL ADN

En el ADN se distinguen los tres niveles estructurales:

1. La estructura primaria o secuencia de nucleótidos.

2. La estructura secundaria o doble hélice.


41

3. La estructura terciaria o ADN superenrollado: torsión de la doble

hélice sobre sí misma.

Para conseguir que el ADN quepa dentro del núcleo, se encuentra muy

empaquetado, y aún más cuando se condensa para formar un

cromosoma.

Estructura primaria del ADN (secuencia de nucleótidos)

• Es la secuencia de nucleótidos de una sola cadena.

• Se pueden distinguir en ella un esqueleto de pentosas y fosfatos y

una secuencia de bases nitrogenadas.

• El número de hebras diferentes de ADN que se puede formar

combinando las cuatro bases nitrogenadas -adenina, guanina, citosina y

timina-, es muy elevado.

• Los análisis químicos han demostrado que el porcentaje de

guanina, citosina, adenina y timina es el mismo para todos los

individuos de una misma especie. Este hecho se debe a que las

características son muy similares dentro de la especie.

Estructura secundaria del ADN (doble hélice)

La estructura secundaria del ADN es la disposición espacial en doble

hélice de dos cadenas de polinucleótidos, con las bases nitrogenadas

enfrentadas y unidas mediante puentes de hidrógeno.

Las cadenas del ADN son complementarias, no iguales, Por lo tanto, la

secuencia de cada cadena es diferente.

El enrollamiento plectonímico implica que, para separar las dos hebras,

hay que girar una respecto a la otra.

En la estructura secundaria del ADN, los grupos hidrófobos de las bases

se disponen hacia el interior de la molécula, estableciendo interacciones

hidrófobas entre grupos lipófilos, que colaboran con los puentes de

hidrógeno en dar estabilidad a la macromolécula.

Las pentosas y los fosfato (carga negativa) quedan en el exterior. Debido

a la ionización, los ácidos nucleicos tienen carácter ácido. Las bases de

ambas hebras están en el interior y unidas por los puentes de hidrógeno.

Características de la doble hélice

• Dos cadenas polinucleótidas unidas entre sí


42

• Antiparalelas

• Complementarias

• Estabilizadas por puentes de hidrógeno entre bases nitrogenadas

• Enrolladas en espiral alrededor de un eje imaginario

• Esqueleto azúcar fosfato hacia fuera –

• Planos de las bases perpendiculares al eje y paralelos entre sí

• Enrollamiento plectonémico

• Gira en sentido dextrógiro (reloj)

• 10 pares de nucleótidos por vuelta (3,4 nm)

• Diámetro .- 2 nm

Desnaturalización – renaturalización del ADN

La doble hélice de ADN en estado natural es muy estable; pero, si se

calienta, cuando la temperatura llega aproximadamente a 100°C, las dos

hebras de la doble hélice se separan, se produce la desnaturalización del

ADN.

Si posteriormente se mantiene el ADN desnaturalizado a 65°C, las dos

hebras vuelven a unirse.

Esta restauración de la doble hélice es lo que se llama renaturalización

y es lo que permite la hibridación si se parte de hebras de distintos ADN

La temperatura a la cual permanece desnaturalizado un 50% del ADN se

llama temperatura de fusión (Tm) y depende de la cantidad de pares

guanina-citosina que haya en la cadena. Si este número es elevado, Tm

será elevada, puesto que hay que romper un mayor número de enlaces de

hidrógeno y se necesitará mayor energía para hacerlo.


43

Las técnicas de desnaturalización y renaturalización permiten hibridar

cadenas de ADN de distintos organismos.

El porcentaje de hibridación dará una idea de la relación entre los dos

organismos y es una técnica muy útil en la diagnosis de enfermedades o

en medicina forense.

Modelos de doble hélice del ADN

En la actualidad se conocen tres tipos de estructura en doble hélice del

ADN: las formas B, A y Z

• La forma B (descrita por Watson y Crick). Es una hélice dextrógira

con las bases complementarias situadas en planos horizontales, de

manera que el eje de la molécula atraviesa dichos planos por su centro.

La forma B es la forma más corriente.

• Modelos de doble hélice del ADN: forma A

• La forma A también es dextrógira, pero las bases complementarias

se encuentran en planos inclinados y une el eje de la molécula que

atraviesa dichos planos por puntos desplazados del centro.

• Esta forma aparece cuando se deseca la forma A.

• No se ha encontrado en condiciones fisiológicas.

• Es más ancha y corta que la forma B.

• Contiene 11 pares de bases por vuelta (10 en la forma B)

Modelos de doble hélice del ADN: forma Z

• La forma Z es levógira, y tiene un enrollamiento irregular que

provoca una configuración en zigzag, a la que hace referencia su nombre.

• Esta estructura aparece en regiones del ADN donde se alternan

muchas citosinas y guaninas.

• Se piensa que la forma Z constituye señales para las proteínas

reguladoras de la expresión del mensaje genético.

• Más larga y estrecha que la forma B.

• Contiene 12 pares de bases


44

FUNCIÓN BIOLÓGICA DEL ADN

El ADN es la molécula almacén de la información genética y contiene

todas las instrucciones necesarias para construir todas las moléculas del

cuerpo de un ser vivo. Para ello tiene que ser capaz de realizar copias de

si mismo (replicarse) mediante un proceso basado en la

complementariedad de las bases.

En cuanto a su longitud, el ADN mide 1,7 µ en el virus del polioma;

1,36 mm en Escherichia coli; 11,2 cm en cada célula de Drosophila;

0,57 m en el erizo de mar; 0,93 m en el gallo; 1,89 m en el perro, 2,36

m en el hombre (sumando el ADN de los 46 cromosomas), etc.

La longitud del ADN no siempre guarda relación con la complejidad

del organismo. Muchas especies tienen mucho más ADN que el

necesario para codificar su estructura y fisiología. Esto ha dado lugar a

numerosas hipótesis sobre las funciones de ese ADN supernumerario.

4.2.2 EL ÁCIDO RIBONUCLEICO - ARN

El ácido ribonucleico o ARN está constituido por nucleótidos de ribosa,

con las bases adenina, guanina, citosina y uracilo. No tiene timina como

el ADN.

Estos ribonucleótidos se unen entre ellos mediante enlaces fosfodiéster

en sentido 5 '3', al igual que en el ADN.

El ARN es casi siempre monocatenario, excepto en los reovirus que es

bicatenario.


45

Se ha observado la existencia de ARN con función biocatalizadora

(ribozimas), por lo que se ha sugerido que, en el origen de la vida, los

ARN pudieron ser las primeras moléculas capaces de auto duplicarse.

Después, sería el ADN el encargado de guardar la información genética,

ya que su cadena es más estable.

Participan en el procesado del RNA transcrito primario y en la formación

de enlace peptídico en la síntesis de proteínas.

El ARN se encuentra en muchos tipos de virus y en las células procariotas

y eucariotas. En éstas hay de cinco a diez veces más ARN que ADN.

Los ARN se clasifican en:

1. ARN bicatenario (en los reovirus)

2. ARN monocatenario:

a. ARN de transferencia (ARNt)

b. ARN mensajero (ARNm)

c. ARN ribosómico (ARNr)

d. ARN nucleolar (ARNn)

El hecho de que las células que fabrican grandes cantidades de proteínas

sean ricas en ARN fue una de las pistas para desvelar la transmisión de

la información genética.


46

EL ARN DE TRANSFERENCIA (ARNt).

• Tiene entre 70 y 90 nucleótidos y se encuentra disperso en el

citoplasma.

• Hay unos cincuenta tipos de ARNt.

• Constituye el 15% del ARN de la célula.

• Su función es transportar aminoácidos específicos hasta los

ribosomas, donde, según la secuencia especificada en un ARN

mensajero (transcrita, a su vez, del ADN), se sintetizan las proteínas.

• Las diferencias entre los ARNt son debidas fundamentalmente a una

secuencia de tres bases nitrogenadas, denominada anticodón.

• Entre los nucleótidos que forman los ARNT, además de A, G, C y U,

aparecen otros que llevan bases metiladas, como la dihidrouridina

(UH2 ), la ribotimidina (T), la inosina (I), la metilguanosina (GMe),

etcétera, que constituyen el 10 % de los ribonucleótidos totales del

ARNt.

• El ARNt es monocatenario, pero presenta zonas con estructura

secundaria en doble hélice, y zonas con estructura primaria o lineal,

que forman asas o bucles, lo que confiere a la molécula una forma de

hoja de trébol.

• En ella se distingue:

Brazo D: Unión con el enzima que cataliza la unión a los aminoácidos.

Brazo T: Lleva timina

Brazo A (del anticodón).

Extermo 3’: aceptor de aminoácidos

Extremo 5’: Siempre lleva guanina y un grupo fosfórico libre.

En realidad la molécula está mucho más replegada, adoptando una

estructura terciaria en forma de L.

EL ARN MENSAJERO (ARNm)

• Es monocatenario, básicamente lineal, y con un peso molecular que

oscila entre 200.000 y 1.000.000.


47

• Su función es transmitir la información contenida en el ADN y llevarla

hasta los ribosomas, para que en ellos se sinteticen las proteínas a partir

de los aminoácidos que aportan los ARNt.

• El ARNm tiene una estructura diferente en procariotas y en eucariotas.

El ARNm eucariótico

• Presenta algunas zonas (pocas) en doble hélice, por complementariedad

de bases entre distintos segmentos, y zonas lineales que dan lugar a los

llamados lazos en herradura.

• El ARNm eucariótico se forma a partir del transcrito primario (pre-

ARNm), también llamado ARN heterogéneo nuclear (ARNhn), nombre

que hace referencia a la variabilidad de su tamaño.

• Posee una serie de segmentos con información, denominados exones,

alternados con otros sin información denominados intrones, que luego

son suprimidos y no aparecen en el ARNm.

• Este proceso se denomina maduración y se produce en el núcleo.

El filamento de ARN se puede enrollar sobre sí mismo mediante la

formación de pares de bases en algunas secciones de la molécula,

formando las denominadas estructura secundarias del ARN

Estructura del ARNm eucariótico

• El ARNm eucariótico posee en su extremo 5' una guanosina trifosfato

invertida y metilada en el nitrógeno 7 (m7 Gppp).

• Esta molécula, que recibe el nombre de caperuza, bloquea la acción

de enzimas exonucleasas que pueden destruir el ARNm, y constituye

la señal de inicio en la síntesis de proteínas.

• A continuación, hay un segmento sin información, seguido de otro

segmento con información que suele empezar con la secuencia AUG.

• En el extremo 3' o extremo final posee de 150 a 200 nucleótidos de

adenina, lo que se denomina «cola» de poli-A. Es un estabilizador

frente a las exonucleasas.

• Entre la síntesis y la degradación del ARNm no transcurren más que

unos cuantos minutos, para evitar una superproducción de proteínas.

• El ARNm eucariótico es monocistrónico, es decir, sólo contiene

información para una cadena polipeptídica.


48

Estructura del ARNm de procariotas

El ARNm procariótico no adopta la estructura del ARN eucariótico.

No presenta exones e intrones

Carece de caperuza (empieza con un nucleótido trifosfato no invertido,

por ejemplo: pppG-...) y de cola de poli-A,

Es policistrónico, es decir, contiene informaciones separadas para

distintas proteínas.

• El sector comprendido entre el extremo 5’ y el codón de inicio se

denomina Líder (no lleva información).

• La secuencia comprendida entre el codón sin sentido y el extremo 3’

del ARNm se denomina extremo Trailer y tampoco lleva

información.

• Los ARNm Policistrónicos presentan secuencias de longitud variable

que separan las regiones codificantes o Cistrones, estas se denominan

regiones espaciadoras, usualmente de 10 pb. de longitud.

• Cada Cistrón posee un codón de inicio y uno sin sentido (finalización).

EL ARN RIBOSÓMICO (ARNr)

• Es el ARN que constituye, en parte, los ribosomas. Este tipo de ARN

representa el 60% del peso de dichos orgánulos.

• El ARNr presenta segmentos lineales y segmentos en doble hélice.

• El ARNr está asociado con las proteínas ribosómicas (más de 70),

formando una estructura relacionada con la síntesis de proteínas (da

alojamiento al ARNm y a los ARNt, portadores de los aminoácidos

que formarán las proteínas durante dicho proceso).

• El peso molecular del ARNr oscila entre 500.000 y 1.700.000.

• En general, el peso de los ARNr y de los ribosomas se suele expresar

según el coeficiente de sedimentación (s) de Svedberg. Las células


49

procariotas presentan ribosomas de 70 S, menor peso que los de las

células eucariotas, de 80 S

EL ARN NUCLEOLAR (ARNn).

• Es un ARN que se encuentra constituyendo, en parte, el nucléolo.

• Se origina a partir de diferentes segmentos de ADN, uno de los

cuales se denomina región organizadora nucleolar (NOR).

• A partir de este ADN, se forma en el nucléolo un ARN de 45 S.

Este ARN nucleolar se asocia a proteínas, procedentes del

citoplasma, muchas de las cuales son las que conformarán los

ribosomas.

• Posteriormente, la partícula de ribonucleoproteína se escinde en

tres ARN.

• A continuación se añade un ARN de 5 S, también asociado a

proteínas, sintetizado fuera del nucléolo, es decir, en el

nucleoplasma, a partir de otro segmento de ADN.

• A partir de todos ellos se forman las dos subunidades ribosómicas,

una de 40 S y otra de 60 S, que atraviesan la envoltura nuclear y se

unen en el citoplasma, dando lugar a un ribosoma de 80 S.

EL ARN PEQUEÑO NUCLEAR (ARNpn)

• Existe un quinto tipo de ARN, el ARN pequeño nuclear (ARNpn),

denominación que hace referencia a su pequeño tamaño y a su

presencia en el núcleo de las células eucariotas.

• También se le denomina ARN-U por su elevado contenido en uridina.

• El ARNpn se une a ciertas proteínas del núcleo formando las

ribonucleoproteínas nucleares (RNPpn), y así actúa realizando el

proceso de eliminación de intrones (maduración del ARNm), gracias

a que posee secuencias complementarias a las de los extremos de los

intrones (secuencias de nucleótidos no codificantes).

FUNCIONES DE LOS ÁCIDOS RIBONUCLEICOS

Las funciones de los ARN pueden resumirse en tres:

1. Transmisión de la información genética desde el ADN a los

ribosomas. Las enzimas ARN-polimerasas a partir de un gen de


50

ADN, es decir, una secuencia de nucleótidos de ADN con

información sobre una proteína, sintetizan, mediante la

complementariedad de las bases, un ARN mensajero, proceso

denominado transcripción. Luego, este ARNm llegará hasta los

ribosomas. El ADN es utilizado únicamente como almacén de

información genética.

2. Conversión de la secuencia de ribonucleótidos de ARNm en una

secuencia de aminoácidos. Este proceso se denomina traducción y

se realiza en los ribosomas. En él intervienen, además del ARNm, el

ARNr de los ribosomas y el ARNt que transportan los aminoácidos.

3. Almacenamiento de la información genética. Algunos virus

carecen de ADN y, por ello, contienen su información biológica en

forma de ARN. Por ejemplo, el virus de la gripe, el de la polio, el de

la inmunodeficiencia humana, los reovirus (que poseen ARN

bicatenario), etc

Diferencias entre DNA y RNA


51

5. BIOMOLÉCULAS INORGÁNICAS

5.1 EL AGUA

El agua es un compuesto químico muy estable, formado por átomos de

hidrogeno y oxígeno, de formula H2O. El agua es inodora, insípida e incolora,

y su enorme presencia en la Tierra (el 71% de ésta se encuentra cubierta de

agua) determina en buena parte la existencia de vida en nuestro planeta. El agua

es la única sustancia que existe a temperaturas ordinarias en los tres estados de

la materia. Existe en estado sólido como hielo, encontrándose en los glaciares

y casquetes polares, y en forma de nieve, granizo y escarcha. Como líquido se

halla en las nubes de lluvia formadas por gotas de agua, en forma de rocío en

la vegetación, y en océanos, mares, lagos, ríos, etc. Como gas, o vapor de agua,

existe en forma de niebla, vapor y nubes.

Además, el átomo de oxígeno atrae hacia sí los electrones del enlace covalente.

Esto hace que la molécula presente un exceso de carga negativa en las

proximidades del átomo de oxígeno y un exceso de carga positiva en los átomos

de hidrógeno. Por lo tanto, cada molécula de agua es un dipolo eléctrico.

Los enlaces involucrados en la formacion del agua son de tipo covalente y en

la union de moleculas entre si el enlace es de tipo puente de hidrogeno

IONIZACIÓN y pH

Parte de las moléculas (10-7 moles por litro de agua) están disociadas en iones

H+ e iones OH-. (hidroxilo)

En el agua pura (neutra) la concentración de protones es de 10-7 moles por

litro lo que nos indica que su pH=7. Por lo tanto: es una sustancia neutra

http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B1_BIOQUIMICA/t12_AGUA/diapositivas/Diapositiva05.JPG

http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B1_BIOQUIMICA/t12_AGUA/diapositivas/Diapositiva32.GIF


52

IMPORTANCIA DEL AGUA PARA LOS SERES VIVOS

• El agua es el líquido más abundante de la corteza.

• El agua es el componente más abundante en los medios orgánicos, los seres

vivos contienen por término medio un 70% de agua.

• Se encuentra tanto dentro de la celula como fuera de ella.

Contenido en agua de diferentes órganos

Cerebro.................85%

Sangre..................79%

Músculo ..............75%

Hígado..................70%

Cartílago....... ......55%

Huesos..................22%

Dientes..................10%


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Propiedades

• El agua no es un simple medio ni una mera fase inerte, es un líquido muy

reaccionable.

• Interviene en muchas reacciones químicas, bien como reactivo o como

producto de la reacción

• Es esencial para las reacciones bioquímicas de los seres vivos

• Por ello no es posible la vida en ausencia de agua

• Masa molecular.......... 18 da

• Punto de fusión......... 0ºC (a 1 atm)

• Punto de ebullición .... 100ºC (a 1 atm)

• Densidad (a 4ºC)........ 1g/cm3

• Densidad (a 0ºC).......... 0'97g/cm3

Punto de ebullición elevado (100 C): debido a que en estado líquido las

moléculas de agua se unen entre sí por puentes de H, a causa de la elevada

electronegatividad del O. Coexisten las moléculas unidas por puentes de H y

las libres.

*Punto de fusión elevado (0 °C).

*Calor de vaporización elevado (539'5 cal/g): evita la evaporación masiva y

la consiguiente deshidratación de los organismos vivos.

*Calor de fusión elevado (79'7 cal/g): dificulta la congelación y los los

trastornos biológicos que ésta traería consigo.

*Calor específico elevado (1 cal/g C): hace que el agua actúe como tampón

o regulador de la temperatura en los seres vivos.

*Elevada tensión superficial.

*Menor densidad del hielo que del agua líquida: en el hielo, cada átomo de O

se rodea tetraédricamente de 4 de H: de dos le separa una distancia de 1'00 A,

y de los otros dos una de 1'76 A. Por eso, entre los O hay una distancia de 2'76

A


54

FUNCIONES BIOLOGICAS DEL AGUA

Disolvente.

• Se conoce al agua como el disolvente universal. En realidad es el disolvente

más universal de las sustancias nutritivas, tanto orgánicas como

inorgánicas. Así actúa como vehículo para dichas sustancias.

• La naturaleza bipolar del agua hace de ella el disolvente ideal para los

compuestos iónicos ,así como para las sustancias no iónicas pero con

polaridad molecular (es el caso de azucares, alcoholes, aldehídos, etc).

• Las sustancias no solubles (algunas proteínas y polisacáridos, y las grasas)

forman dispersiones coloidales con el agua.

Reactivo

• Todas las reacciones metabólicas se realizan en presencia de agua. Pero

además ella actúa como reactivo químico (como ácido o como base, como

oxidante o como reductor).

• C3H8 + 5 O2 === 3 CO2 + 4 H2O + CALOR

• NaOH + HCl === NaCl + H2O

• NH3 + HCl === NH4Cl + H2O

• CO2 + H2O=== {CH2O} + O2

Estructural

Por su elevada tensión superficial provoca cambios en el citoplasma:

deformaciones y movimientos protoplasmáticos que se dan en las células; y

mantiene el volumen y la forma celular.

Mecánica-amortiguadora

Su reducida viscosidad favorece el desplazamiento de órganos lubricados por

líquidos ricos en agua (en músculos y articulaciones).

Termorregulador

• Tiene el agua un importante papel como agente regulador de la

temperatura en los seres vivos por:


55

• Su elevado calor específico que la convierte en amortiguador de los

bruscos cambios térmicos.

• su gran conductividad térmica, por la que distribuye las temperaturas en

los seres vivos.

• su calor de vaporización elevado que frena la elevación de la temperatura

corporal.

Transporte

• El transporte de nutrientes y de otras sustancias en la materia viva se

desarrolla a través del agua:

• Difusión: de gases y de moléculas sólidas por el citoplasma celular.

• Intercambio gaseoso: en aparatos respiratorios adaptados al agua

(branquias) y en aparatos aéreos (pulmones y tráqueas) que deben

permanecer húmedos para desarrollar su función.

• Circulación: por sistemas circulatorios, abiertos o cerrados, que transportan

sustancias a distintas partes del organismo gracias al agua.

• Excreción: del N formando parte de moléculas (ác. úrico, urea y amoniaco)

cuya toxicidad queda remitida al encontrarse disueltas en agua.


56

5.2 LAS SALES MINERALES

Sales minerales precipitadas: función principalmente esquelética

Carbonato cálcico

Fosfato cálcico

Sales minerales disueltas: Cationes y Aniones

Regulación de los procesos osmóticos y del volumen celular

Funciones específicas

Na+, K+ y Cl- (transmisión del impulso nervioso)

I- (hormona tiroidea).

Cu+, Zn+ y Mn2+ ( cofactores enzimáticos)

Fe2+ (hemoglobina)

Mg2+ (clorofila )

Ca2+ (contracción muscular y en la coagulación de la

sangre)

Funciones de las sales precipitadas

La principal función es formar estructuras de protección o sostén.

Carbonato de calcio

• Caparazones de protozoos marinos.

• Esqueletos externos y conchas.

• Espinas.

• Huesos y dientes


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Funciones de las sales en disolución


58

6. CONCLUSIONES:

Las biomoléculas son muy importantes por ser esenciales en todo organismo

viviente.

La proporción correcta de las biomoléculas (Agua, Sales Minerales, Proteínas,

Carbohidratos, Lípidos y Ácidos Nucleicos) hacen posible el equilibrio

orgánico, de lo contrario se produciría fallos en nuestro sistema.

Desde el punto de vista nutritivo un plato de nuestros alimentos seria completo

cuando aporta todos los principios inmediatos orgánicos necesarios.


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7. ANEXOS:


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8. BIBLIGRAFIA:

http://es.slideshare.net/guestf89b90c/biomoleculas-1981095

http://www.aula21.net/nutricion/proteinas.htm

http://cosmolinux.no-

ip.org/recursos_aula/BIO1erBAT/Les_molecules_de_la_vida/Composicio_qu

imica/Bioelements_ECIR.pdf

http://www.bionova.org.es/biocast/documentos/tema03.pdf

http://laguna.fmedic.unam.mx/~3dmolvis/proteina/index.html

http://es.slideshare.net/guestf89b90c/biomoleculas-1981095

http://cosmolinux.no-ip.org/recursos_aula/BIO1erBAT/Les_molecules_de_la_vida/Composicio_quimica/Bioelements_ECIR.pdf



http://www.bionova.org.es/biocast/documentos/tema03.pdf

http://laguna.fmedic.unam.mx/~3dmolvis/proteina/index.html

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