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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.


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.


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).


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.


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


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.


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


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


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


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.


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.


▪ 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


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).


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.


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


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


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.


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.


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


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.

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