Biología

Biología
ITMNIII1B2
TEMA: 2
Proteínas, enzimas y ácidos nucleicos
DESARROLLO DEL TEMA
PROTEÍNAS
(SOLUTO BIOLÓGICO MÁS ABUNDANTE)
I. IMPORTANCIA BIOLÓGICA
D.Hormonal
• Insulina: proteína que disminuye la concentracción
de glucosa en la sangre, evitando la DIABETES.
A. Estructural y flexibilidad
Colágeno
Sangre
Proteínas
123
Glucógeno (90%)
Elastina
Glucosa
E. Enzimáticas
Tendón
• Reacciones bioquímicas:
B. Inmunológica
A+B
C + D 30 horas
Sustratos
Linfocito
B
Hígado
Insulina
(Proteína)
Anticuerpos o Inmunoglobulinas (Ig)
(Proteínas)
Enzimas
(proteínas)
A+B
Productos
C+D
Sustratos
Biocatalizadores Productos
Ag
Célula
Plasmática
Antígeno
cuerpo extraño al
organismo como
virus, bacterias, etc.
II.DEFINICIÓN
Son biomoléculas orgánicas cuaternarias (C, H, O, N,),
siendo el "N" el biolemento característico.
Químicamente
Se define como polímero de aminoácidos (monómero).
C. Motilidad
Hígado
Enlace Peptídico
Monómero
aa
Actina, Miosina
Integral Turno Mañana Regular 2014-III /Biología
aa
aa
aa
aa
aa
1444444444444442444444444444443
Polímero
Aminoácido
Tema 2
1
Proteínas,
enzimas
y ácidosynucleicos
Ciencia Histórica
- Hominización
Prehistoria
III.AMINOÁCIDO (aa)
Conjugadas: formados por aminoácidos y además
presenta otros componentes denominados GRUPO
PROTÉTICOS.
A.Estructura
Enlace Peptídico
aa
aa
aa
aa
aa
Hemoglobina
aa
aa
H
R
N
C
H
Grupo Amino
(L)
C





O
OH
Grupo Carboxilo
aa
aa
Fe
14444444444444444244444444444444443
Polímero
H
Insulina
aa
Glucoproteína
aa
aa
aa
aa
aa
(Ácido)
14444444444244444444443
aa
Lipoproteína
JKL-
J R = H ⇒ Glicina N
K R = –CH ⇒ Alanina O
P
3
L
aa
Glucosa
Grupo Prostético
Bioelementos J
Glúcidos
K
Lípidos, etc L
Aminoácido (aa)
aa
Zn
aa
aa
Lípidos
aa
aa
Aminoácido (aa)
J - Asimétricos
N
K - Anfóteros: Ácido y Base O
K - Zwitterion: Equilibrio O
L
P
B. Por su forma
Fibrosas: presentan forma de fibra (alargada) y
son insolubles en el agua.
– Colágeno: Matriz del tejido conjuntivo.
B. Tipos
En la naturaleza existen más de 50 tipos pero
en los vivos hay 20 tipos de las cuales 10 son
esenciales, porque no lo podemos sintetizar y que
necesariamente lo tenemos que ingerir en la dieta,
Arginina, fenilalanina, Histina, Isolucina, Leucina,
Lisina, metionina, Treonina, Triptófano y Valina.
IV.PÉPTIDOS
– Queratina: Piel, pelo, uña, cuernos, plumas.
– Elastina: Tendones y vasos sanguíneos.
– Fibroina: Seda, tela de araña.
– Fibrina: Coágulos sanguíneos.
Proteína
Fibrosa
Son moléculas constituidas por dos o más aminoácidos
unidas por enlaces peptídicos
Fibra
Colágena
Elástica
Reticular
Enlace Peptídico
aa
1
aa
1
aa
1
aa
1
aa
100
aa
101
aa
n
1444442444443
Oligopéptido
144444444444424444444444443
Polipéptido
1444444444444444442444444444444444443
Proteína
M > 10,000
V.CLASIFICACIÓN
Existen diversos criterios para clasificar a las proteínas,
entre ellos hacemos mención de los más comunes:
Simples: cuando están formados, constituidas
solo por aminoácidos.
aa
aa
aa
J
K
L
Globulares: presentan forma globular (esférica)
y son solubles en el agua.
– Anticuerpos: Defensa del organismo,reacciones
contra el antígeno.
– Enzimas: Catalizan las reacciones bioquímicas
acelerándolos.
– Histonas : Constituyentes de la cromatina.
– Interferones: Proteínas antivirales.
– Hemoglobina: Transporta el oxigeno (O2).
A. Por su composición
aa
JKL-





-
Albuminas
Histonas
Tubulinas
Queratinas
Colágenos
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H2O
Proteína
Globular
Tema 2
2
Proteínas,
enzimas
y ácidos ynucleicos
Ciencia Histórica
- Hominización
Prehistoria
ENZIMAS
(Fermentos)
Termina: ... asa
I. IMPORTANCIA BIOLÓGICA
ANAB
Enzimas
(Aceleran)
SMO
BOLI
CATA
Nota: La sustancia
sobre la cual actúa
la enzima se llama
S U S T R ATO y l a
sustancia o sustancias
producidas por acción
enzimática se llaman
PRODUCTOS.
DESECHO
SMO
Nutriente
CATA
BOLI
• Algunas de las enzimas se
utilizan en el diagnóstico de
tumores cancerígenos, como
la FOSFATASA ÁCIDA (enzima)
en el diagnóstico de tumores
cancerígenos a la próstata.
MO
BOLIS
OLIS
MO
CATA
• Facilitan la transformación
química de las sustancias.
Célula
II. ENERGÍA DE ACTIVACIÓN (Ea)
Toda reacción bioquímica (anabólica y catabólica) requieren para iniciarse que el sustrato supere cierta barrera de energía
llamada ENERGÍA DE ACTIVACIÓN, la que se define como la mínima cantidad de energía que debemos suministrar a un
sustrato para transformarlo en productos.
* Rx Bioquímica
C+D
14243
Productos
A+B
14243
Sustratos
Energía libre
E° (kcal)
: 30 horas
Estado de transición
NO
CATALIZADA
E1
A+B
C+D
A+B
C+D
Avance de la reacción
ENZIMA
A+B
C+D
14243
14243 : 6 horas
Sustratos (Biocatalizador) Productos
E° (kcal)
Energía libre
No catalizado
E1 > E2
CATALIZADA
(Enzima)
A+B
E2
C+D
Avance de la reacción
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Tema 2
3
Proteínas,
enzimas
y ácidosynucleicos
Ciencia Histórica
- Hominización
Prehistoria
III.DEFINICIÓN
S
Las enzimas son biomoléculas orgánicas de naturaleza
proteica (son proteínas), que intervienen en las reacciones
bioquímicas REDUCIENDO SUSTANCIALMENTE LA
ENERGÍA DE ACTIVACIÓN del sustrato sobre el cual
actúa; y como consecuencia de ellos:
Cuerpo
S
Se reduce enormemente la energía a gastarse durante
el proceso.
Se reduce sustancialmente el tiempo que dura el
proceso.
E
Centro o
Sitio Activo
IV.ESTRUCTURA ENZIMÁTICA
E. Reutilizables
Son proteínas que presentan:
S
Aminoácidos
de Fijación
Complementario con
el Sustrato
Terminada la reacción no se degrada, cataliza
nuevamente otra reacción.
A. Cuerpo
Formado por aminoácidos ESTRUCTURALES.
B. Centro o citio activo
Es el lugar de la enzima donde se une el sustrato y
presenta un grupo de Aminoácidos que son de dos
tipos:
1. Aminoácidos de Fijación: reconocen o identifican
al sustrato y forma con el sustrato enlaces débiles
(puentes de hidrógenos).
2. Aminoácidos Catalíticos: transforman el sustrato
en productos.
VI. MODO DE ACCIÓN ENZIMÁTICA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA)
Comprende las siguientes fases:
1. Reconocimiento del sustrato
La enzima reconoce al sustrato a travéz de su
aminoácido de fijación.
S
S
Cuerpo

 Centro o
 Sitio Activo
Aminoácidos 
Catalíticos

Aminoácidos
de Fijación
Aminoacidos
Estructurales
E
ENZIMA
E
Aminoácidos de Fijación
(Reconociendo)
S
2. Fijación o acoplamiento
Los aminoácidos de fijación forman con el sustrato
enlaces de Hidrógeno, formándose el complejo
ENZIMASUSTRATO.
V.DEFINICIÓN
A. Son Proteínas
Están formadas por aminoácidos.
S
B. Son Biocatalizadores
Aceleran las reacciones bioquímicas, sin que las
estructuras molecular de la enzima se altere, luego
se recuperan al final de la reacción.
C. Actúan en pequeñas cantidades
La s e nz ima s so n e f i c ien t es e n c a n t id ad e s
infinitesimales.
D. Son extremadamente Específicos
Una enzima actúa sobre un determinado sustrato y
no sobre cualquier sustrato.
Enlaces Débiles
(Puentes de Hidrógenos, fuerza
Van de Waals, etc.)
E
3. Acción catalíticos
Los aminoácidos cataliticos. Transforman el sustrato
en productos.
4. L iberación de produtos
La enzima libera a los productos y queda libre para
catalizar otra reacción (Reutilizables).
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Tema 2
4
Proteínas,
enzimas
y ácidos ynucleicos
Ciencia Histórica
- Hominización
Prehistoria
Aminoácido
Catalítico
P
P
E
E+S
ES
EP
E+P
VII.COFACTORES
Un cofactor es una sustancia no proteica que activa a la apoenzima, para convertirse en holoenzima.





Cofactor
(Activador)
Inorgánicos: Mg++, Mn++, Cu++, Zn++, Cl–, Na+, K+, etc.
Orgánicos: También son llamados COENZIMAS, generalmente
son vitaminas del complejo B: B (tiamina), B (ribofalvina) y
nicotinamida (NAD)
S
E
E
S
Apoenzima
(Enzima inactiva)
Holenzima
(Enzima activa)
ÁCIDOS NUCLEICOS
I. IMPORTANCIA BIOLÓGICA
• Bajo la forma de un CÓDIGO GENÉTICO los ácidos
Nucleicos, guardan o almacenan la INFORMACIÓN
genética, responsable de los rasgos biológicos o
caracteres de cada especie.
• Gobiernan y dirigen la síntesis de proteínas.
• Es el medio de comunicación entre las generaciones
de células.
INFORMACIONAL
II.DEFINICIÓN
Biomoléculas orgánicas (C–C) pentanarias (C, H, O, N y P)
de elevado peso molecular que almacenan y transmiten
la información genética a los descendientes.
Químicamente se definen como POLÍMEROS de NUCLEÓTIDOS unidos a través de enlaces fosfodiester. El Nucleótido es
su MONÓMERO.
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Tema 2
5
Proteínas,
enzimas
y ácidosynucleicos
Ciencia Histórica
- Hominización
Prehistoria
ENLACE
FOSFODIESTER
MONÓMERO
N
N
N
N
N
14444444444444244444444444443
POLÍMERO
Azúcar Fosfato
Base
Nitrogenada
NUCLEÓTIDO
III.NUCLEÓTIDO
Es la molécula fundamental en la estructura y función de
los ácidos nucleicos.
3.Base Nitrogenada (Estructura cíclica
compuesta: C, H, O y N)
• Púrica Purina: (Mayor)
(Compuesta de dos Anillos)
A.Estructura
- Adenina (A)
1. Fosfato
Proviene del ácido fosfórico (H3PO4) y le da la
característica ÁCIDA a la molécula.
OH
P
O
NH2
C
N
OH
OH
O
OH
P
O–
C
CH
<>
P
HN
C
N
OH
ÁCIDO FOSFÓRICO
H
- Guanina (G)
2. Azúcar (Pentosa: c5)
NH2
• Ribosa: azúcar del ARN
5'CH
OH
2OH
1'
4'
H
C
ARN
O
OH
1'
4'
H
H
OH
C
N
H2N
N
• Primidínica o Pirimidina: (Menor)
(Compuesta de un Anillo)
OH
2OH
H
3'
C
H
- Citosina (C)
• Desoxirribosa: azúcar del ADN
5'CH
ARN
ADN
CH
H
2'
OH
Presente en:
N
C
HN
Presente en:
H
H
3'
ARN
ADN
N
FOSFATO
O
Presente en:
N
NH2
Presente en:
C
N
ADN
H
2'
H
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C
O
Presente en:
CH
CH
ARN
ADN
N
H
Tema 2
6
Proteínas,
enzimas
y ácidos ynucleicos
Ciencia Histórica
- Hominización
Prehistoria
- Timina (T)
- Uracilo (U)
O
O
CH3
C
C
HN
C
C
Presente solo en:
C
CH
N
O
C
HN
ADN
Presente solo en:
ARN
CH
N
C
N
H
IV. FORMACIÓN DEL ÁCIDO NUCLEICO (POLIMERIZACIÓN)
Es la unión secuencial de los nucleótidos por medio de enlaces fosfodiester, formándose así largas cadenas de los Ácidos
Nucleicos (ARN y ADN).
La polimerización ocurre en sentido de 5' a 3'
Enlace fosfodiester
N
N
N
N
N
N
144444444444424444444444443
5'
Polímero
N
OH
P
N
5'
5'
N
N
N
O
3'
O
5'
P
3'
N
N
N
N
N
N
N
N
O
N
N
N
3'
O
5'
P
N
N
O
3'
O
P
N
N
N
Ácidos
Nucleicos
N
N
N
5'
O
Ribonucleótido
(Nucleótido)
N
3'
N
N
N
3' N
144444444444424444444444443
ARN
N
N
Desoxirribonucleótido
(Nucleótido)
3'
V. ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLÉICO (ADN
O DNA)
A.Características generales
1.Estructura
Dos cadenas ANTIPARALELAS de Dexorribonucleótidos.
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N
5'
14444444244444443
ADN
2.Bases nitrogenadas empleadas
Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y Timina
(T).
3.Leyes de Chargaff
En una molécula de ADN la concentración de
adenina es igual a la de Timina y la de Citosina
igual a la de Guanina. Por lo tanto hay PARES DE
BASES COMPLEMENTARIAS:
Tema 2
7
Proteínas,
enzimas
y ácidosynucleicos
Ciencia Histórica
- Hominización
Prehistoria
Puentes de Hidrógeno
por la secuencia de bases) y los procesos de
replicación, conservación y traducción de la
información genética.
A = T y G ≡ C
Las dos cadenas se mantienen unidas por PUENTES
DE HIDRÓGENO (enlaces débiles) entre sus bases.
5'
3'
A
Adenina
G
Guanina
A
T
A
T
G
C
C
G
T
A
3'
• La cantidad de DNA por célula, en todos los
animales de una misma especie es siempre la
misma.
V. ÁCIDO RIBONUCLÉICO (ARN Ó RNA)
A. Características generales
1.Formado
Una sola cadena de Ribonucleótidos (Nucleótidos).
2.Bases nitrogenadas
Son: Adenina (A), Guanina (G), Citosina (C) y
Uracilo (U).
B. Tipos de ARN
1.ARN ribosómico (ARNr)
5'
• Forma: globular.
• Función: forma parte de la estructura de los
RIBOSOMAS que participan en la síntesis de
proteínas.
T
Timina
C
Citosina
Desoxirribosa
Fosfato
RIBOFORINA
(Proteína)
ARN ribosómico
4.1953. Modelo a – doble hélice
RIBOSOMA
(subunidad)
2.ARN mensajero (ARNm)
• Forma: lineal.
• Función: llevar la información genética del ADN
(GEN) que está en el Núcleo al Citoplasma, para
la síntesis de proteínas.
3'
• Las cadenas tiene torsión tridimensional que da
a la molécula la conformación de doble hélice.
5'
• El modelo de doble hélice fue propuesto por
James Watson y Francis Crick en 1953, basados
en el estudio de cristales de DNA mediante
la técnica de difracción de rayos X. Watson y
Crick obtuvieron el Premio Nobel de Medicina y
Fisiología en 1962.
• E l m o d e l o d e " d o b l e h é l i c e " e x p l i c a
satisfactoriamente el código genético (dado
Integral Turno Mañana Regular 2014-III /Biología
AU U
GUA
GU A
A UG
3.ARN transferencia (ARNt)
• Forma: hoja de Trébol.
• Función: transfiere los Aminoácidos de distintos
puntos del citoplasma hacia los ribosomas,
para las síntesis de proteínas. Los aa se unen
3’ porque tienen OH.
Tema 2
8
Proteínas,
enzimas
y ácidos ynucleicos
Ciencia Histórica
- Hominización
Prehistoria
5'
Extremo 3'
Asa 3
Extremo aceptor
para el aminoácido
3'
P
Extremo 5'
Asa 3
Asa 1
Asa 1
Nucleótidos
modificado
Asa 2
Asa 2
144424443
Anticodón
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1444442444443
Anticodón
Tema 2
9