0. INTRODUCCION

0. INTRODUCCION
Bioelementos: Elementos que componen los seres vivos. Según su abundancia (NO su importancia) se
clasifican en:
• Bioelementos primarios: C O H N P S
♦ Carbono: Es el más importante, está presente en todas las moléculas de los ss. vv. por
una serie de caracterÃ−sticas que lo hacen muy peculiar
◊ Valencia 4: Gran versatilidad para unirse a otros elementos
◊ Enlaces lo suficientemente resistentes para no romperse cuando no deben y lo
suficientemente débiles para romperse cuando se necesita.
• Bioelementos secundarios: Mg Cl Na K Cl
• Oligoelementos
♦ Esenciales en todos los seres vivos: Fe Mn Cu Zn Co
◊ Hierro: Hemoglobina: Transporte de oxÃ−geno
♦ No esenciales en todos los seres vivos: I F Li…
◊ Yodo: Tiroxina: Desarrollo
◊ Fluor: Esmalte dental
◊ Litio: Estabilizador del ánimo
Biomoléculas: Moléculas que componen los seres vivos. Pueden clasificarse en:
• Inorgánicas: No son exclusivas de los ss. vv.
♦ Sales minerales
♦ Agua
• Orgánicas: Exclusivas de los ss. vv.
♦ Hidratos de carbono (C H O)
♦ LÃ−pidos (C H O P S)
♦ ProteÃ−nas (C H O N S)
♦ Ócidos nucleicos (C H O N)
1. BIOMOLECULAS INORGANICAS
• AGUA
El agua es una sustancia fundamental para la vida, y sin ella ésta no podrÃ−a existir. Lo que hace tan
peculiar es su carácter bipolar, por el cual los hidrógenos presentan carga positiva y el oxÃ−geno carga
negativa. Esto le permite unirse mediante puentes de hidrógeno a otras cuatro moléculas de agua,
presentando asÃ− una estructura reticular, o bien a otras moléculas. De esta caracterÃ−stica del agua se
desprenden todas sus propiedades:
• Acción disolvente. Se dice que es el disolvente universal lo que le permite actuar como un seno
donde se producen todas las reacciones quÃ−micas y ser el vehÃ−culo de entrada y salida de
sustancias a la célula. Según se disuelvan o no es agua, las sustancias pueden ser:
♦ Hidrófilas: Se disuelven en agua
♦ Hidrófobas: No se disuelven en agua
♦ Antipáticas: Sustancias que presentas regiones hidrófilas y regiones hidrófobas
Esta acción disolvente es responsable de dos importantes funciones del agua
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♦ Es el seno donde transcurren la mayorÃ−a de las reacciones del metabolismo
♦ Es el vehÃ−culo de entrada y salida de sustancias
• Elevada fuerza de cohesión: Las moléculas de agua están fuertemente unidas entre sÃ− por
puentes de hidrógeno, formando una estructura rÃ−gida
♦ Esqueleto hidrostático de algunos gusanos
♦ Turgescencia de las plantas
• Elevada fuerza de adhesión: Las moléculas de agua son fuertemente atraÃ−das por moléculas
de sustancias diferentes.
• Gran calor especÃ−fico: El agua puede absorber grandes cantidades de calor sin aumentar apenas su
temperatura
• Elevado calor latente de vaporización: Se necesita mucha energÃ−a para evaporar un gramo de
agua (a 20º C, 540 calorias)
• Estructura ligera del hielo: El agua se contrae al enfriarla hasta alcanzar los 4º C. A partir de este
momento se dilata hasta transformase en hielo. Al ser éste menos denso que el agua la primera
parte que se congela de estanques, rÃ−os… es la superficie, lo que sirve de abrigo a los seres que
viven bajo ella.
• SALES MINERALES
Según su solubilidad se clasifican en:
• Sales minerales insolubles en agua
♦ Se encuentran como tales sales
♦ Función estructural. Se encuentran en:
◊ Tejidos óseos (huesos y caparazones)
◊ Pared de celulosa de células vegetales
◊ Otolitos del oÃ−do interno (permiten mantener el equilibrio)
• Sales minerales solubles en agua
♦ Se encuentran disociadas en iones
♦ Intervienen en procesos de fisiologÃ−a celular
◊ Función catalÃ−tica: Actúan como factores coenzimáticos, haciendo posible la
activación catalÃ−tica de las enzimas
◊ Función osmótica: Intervienen en procesos relacionados con la distribución de
agua en compartimentos intra y extracelulares
◊ Función tamponadora: Mantiene constante el pH
• Ã SMOSIS
à smosis: Tipo de difusión pasiva caracterizada por el paso de agua a través de una membrana
semipermeable desde la solución más diluida a la más concentrada
Presión osmótica: Presión que serÃ−a necesario aplicar para detener el flujo de agua a través de la
membrana semipermeable.
Según las concentraciones relativas entre la célula y el exterior, pueden darse diversas situaciones. La
célula tiende siempre a las condiciones isotónicas. Si estás condiciones varÃ−an se activan diferentes
sistemas para volver a las isotónicas.
• C. Célula > C. Exterior: Célula hipertónica respecto al exterior
♦ Soluciones posibles
◊ Expulsar soluto: No es posible debido a la membrana
◊ Absorber disolvente
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♦ Si no se soluciona: Plasmólisis (crenación en los eritrocitos)
• C. Célula = C. Exterior: Condiciones isotónicas
• C. Célula < C. Exterior: Célula hipotónica respecto al exterior
♦ Soluciones teóricas
◊ Expulsar disolvente
◊ Absorber soluto: No es posible debido a la membrana
♦ Si no se soluciona: Turgescencia (hemólisis en los eritrocitos)
1.4. ESCALA PH
El agua tiende a disociarse en sus dos iones componentes:
Producto iónico del agua: La concentración de iones OH- por la concentración de iones H+ en el agua
pura es igual a 10-14
Cada medio tiene un pH determinado, que, aunque puede variar, tiene que estar comprendido entre unos
lÃ−mites. Cuando por cualquier circunstancia este pH se altera, entran en juego las sustancias buffer o
tampón
2. GLUCIDOS
2.1. CLASIFICACIÃ N
• Osas o monosacáridos: Monómeros de los glúcidos. Entre 3 y 9 carbonos.
♦ Aldosas: Si el grupo funcional es aldehÃ−do
♦ Cetosas: Si el grupo funcional es cetona
• à sidos: Están formados por la unión de varios monosacáridos.
♦ Holósidos: Están compuestos únicamente de sustancias glucÃ−dicas
◊ Oligosacáridos: De 2 a 10 monosacáridos
◊ Polisacáridos: Más de 10 monosacáridos
⋅ Homopolisacáridos: Un solo tipo de monosacárido.
• Ramificados: Dos tipos de enlaces
• No ramificados: Un tipo de enlace
⋅ Heteropolisacárido: Dos o más tipos de monosacáridos.
♦ Glucoconjugados: En su composición intervienen sustancias glucÃ−dicas y no glucÃ−dicas
◊ GlucolÃ−pidos: Glúcido + LÃ−pido
◊ GlocoproteÃ−nas: ProteÃ−na + Glúcido
2.2. CARACTERÃ STICAS
• Bioelementos: C, H, O
• Fórmula general: Cn(H2O)n
• Nombres: Hidratos de carbono, glúcidos, azucares, carbohidratos.
• Grupos funcionales:
♦ Todos: Alcohol (C-OH)
◊ Primarios: En los carbonos de los extremos
◊ Secundarios: En los carbonos del medio
♦ Aldosas: AldehÃ−do (C-HO)
♦ Cetosas: Cetona (C-O)
◊ Consideraremos que se encuentra siempre en el segundo C
• Enlaces:
♦ Enlace O-GlucosÃ−dico: Se da entre dos monosacáridos. Se establece entre el OH
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hemiacetálico del primer monosacárido y un OH cualquiera del segundo monosacárido.
En el proceso se desprende una molécula de agua. Este enlace da lugar a los ósidos, de los
cuales se pueden volver a obtener los monosacáridos que los componen mediante
hidrólisis.
♦ Enlace hemiacetálico: Es un enlace intramolecular que se produce al reaccionar el C del
grupo funcional con el OH secundario más alejado de éste. Se da en los monosacáridos
de cinco o más átomos que adquieren asÃ− forma cÃ−clica.
• Carácter reductor: Todos los monosacáridos tienen carácter reductor debido al grupo aldehÃ−do
o cetona. A los oligosacáridos el carácter reductor se lo dan los OH hemiacetálicos, por lo que si
todos ellos se han empleado en el enlace O-GlucosÃ−dico no será reductor. Los polisacáridos no
tienen carácter reductor o tienen carácter reductor despreciable, debido a que el número de OH
hemiacetálicos es muy pequeño en comparación con el resto de la molécula. Para conocer si
un azúcar es reductor o no, se utiliza la reacción de Fehling.
• Sabor dulce (solo los monosacáridos)
• Solubilidad
♦ Los monosacáridos y oligosacáridos son solubles en agua
♦ Los polisacáridos no se disuelven en agua pero están rodeados de muchas moléculas de
agua. Esto es porque tienen muchos OH que les permiten establecer muchos puentes de H con
moléculas de H2O
• Peso molecular
♦ Monosacáridos: Bajo
♦ Oligosacáridos: Medio-Bajo
♦ Polisacáridos: Elevado
2.3. ISOMERÃ AS
Carbono asimétrico: Aquel que tiene sus cuatro valencias unidas a cuatro radicales diferentes. Como radical
se considera el resto de la molécula, no solamente el átomo siguiente. Estos carbonos son los que dan
lugar a los distintos isómeros. Se representa con un asterisco en la esquina superior derecha del C.
Actividad óptica: Propiedad de los monosacáridos de desviar un rayo de luz polarizada.
• Estereoisómeros: Dos monosacáridos son estereoisómeros cuando se diferencian únicamente en
la posición del OH secundario más alejado del grupo funcional. Si se encuentra a la izquierda es un
estereoisómero L; si a la derecha, D
• Diastereosiómeros: Dos monosacáridos son diastereoisómeros cuando se diferencian en la
posición de algunos de los OH secundarios, excepto la del más alejado del grupo funcional..
• EpÃ−meros: Dos monosacáridos son epÃ−meros cuando se diferencian únicamente en la
posición de un OH secundario que no sea el más alejado del grupo funcional.
• Enantiómeros: Dos monosacáridos son enantiómeros cuando son imágenes especulares uno del
otro.
• Anómeros: Dos monosacáridos son anómeros cuando se diferencian en la posición del OH
hemiacetálico una vez ciclados. Si se encuentra abajo se denomina  si se encuentra arriba,

• Isómeros ópticos: Dos monosacáridos son isómeros ópticos cuando son iguales excepto por la
dirección a la que se desvÃ−a un rayo de luz polarizada cuando incide sobre el plano del
carbohidrato. Si se desvÃ−a hacia la izquierda se denomina levógiro (-); si lo hace hacia la derecha,
dextrogiro (+).
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2.4. NOMENCLATURA
• ï“¡ o ï“¢: Indica el tipo de anómero (sólo en los cÃ−clos)
• D o L: Indica el tipo de estereoisómero
• - o + : Indica el tipo de isómero óptico.
• Aldo o ceto: Indica el grupo funcional
• Nombre del monosacárido: Indica el tipo de diastereoisómero (se suprime aldo, ceto)
• Piran o furan: Indica el número de átomos del anillo: 5 ó 6 (sólo en los cÃ−clicos)
• Osa: Indica que se trata de un monosacárido
2.5. CICLACIÃ N
Nos centraremos en la ciclación de la glucosa. Hay dos métodos para ciclar monosacáridos:
• Según la proyección de Haworth
♦ Se escribe el monosacárido según la proyección de Fischer
♦ Se numeran los carbonos (de arriba abajo)
♦ Se “tumba” el monosacárido de manera que el carbono 1 quede a la derecha
♦ Se va girando la molécula considerando los átomos de C como visagras que se pueden
doblar. Se trata de formar algo parecido a un hexágono (o pentágono)
♦ Se gira una posición en sentido antihorario todos los radicales del penúltimo carbono (C5
en la glucosa)
♦ Se establece un enlace entre el H del OH del penúltimo carbono y el O del carbono del
grupo funcional
♦ Se establece un enlace entre el O del penúltimo carbono y el O del carbono del grupo
funcional
• Según la proyección de Fischer.
♦ Se escribe el monosacárido según la proyección de Fischer
♦ El H del OH secundario más alejado del grupo funcional reacciona con el O del grupo
funcional
♦ Como el O y el C no tienen ahora todas sus valencias ocupadas se establece un enlace
intramolecular entre los dos: Se cicla la molécula
♦ Como resultado del proceso aparece un nuevo OH llamado hemiacetálico y un nuevo
carbono asimétrico llamado anomérico
2.6. GLÃ CIDOS DE INTERÃ S BIOLÃ GICO
• Monosacáridos (hexosas)
♦ Glucosa:
◊ Se la conoce como azúcar de la uva
◊ Se obtiene en la fotosÃ−ntesis
◊ Combustible metabólico: Da energÃ−a mediante oxidación
◊ Forma parte del glucógeno, el almidón, la celulosa…
♦ Galactosa: Forma parte de la lactosa
♦ Manosa: La presentan bacterias, algas, hongos.
♦ Fructosa
◊ Se haya en las frutas
◊ Forma parte de la sacarosa
◊ Nutriente de los espermatozoides
• Oligosacáridos (disacáridos)
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♦ Lactosa
◊ Galactosa (1- 4) Glucosa
◊ Azúcar de la leche
◊ Produce intolerancia en algunas personas
♦ Sacarosa
◊ Glucosa (1- 2) Fructosa
◊ Azúcar común
◊ No es reductor
♦ Maltosa
◊ Glucosa (1- 4) Glucosa (ï“¡)
◊ Se obtiene por hidrólisis del almidón
♦ Celobiosa
◊ Glucosa (1- 4) Glucosa (ï“¢)
◊ Se obtiene por hidrólisis del almidón
• Polisacáridos (Homopolisacáridos)
♦ Almidón
◊ ï“¡-D-Glucosa
◊ Función de reserva
◊ Presente sólo en los vegetales
◊ Se almacena en los amiloplastos
◊ Presente en tubérculos, semillas…
◊ Se hidroliza dando lugar a maltosa con la ayuda de la enzima amilasa y después las
maltosas se hidrolizan dando lugar a glucosas con la ayuda de la enzima maltasa
◊ Tiene dos partes
⋅ Amilosa: No ramificada (1- 4)
⋅ Amilopectina: Ramificada (1- 4) y (1- 6)
♦ Celulosa
◊ ï“¢-D-Glucosa
◊ Función estructural: Forman la pared celular de los vegetales
⋅ Molécula, haz, microfibrilla, lámina, pared celular.
⋅ En las células jóvenes la pared sólo presenta celulosa, pero según
envejecen se van impregnando de minerales, ceras, súber…
◊ Exclusivo de vegetales
◊ Materia prima de la industria maderera, textil, farmacéutica, papelera…
♦ Glucógeno
◊ ï“¡ï…−D-Glucosa
◊ Función de reserva
◊ Exclusivo de animales
◊ Está muy ramificado
◊ Se almacena en el hÃ−gado y los músculos
♦ Quitina
◊ Función estructural
◊ Componente de la pared celular de los hongos y el exoesqueleto de los artrópodos.
2.7. FUNCIONES
• Función energética
♦ Monosacáridos: Glucosa, fructosa, galactosa. Proporcionan energÃ−a mediante la
respiración celular. La que se suele oxidar es la glucosal
♦ Disacáridos: Sacarosa, lactosa. Reservas de energÃ−a de rápida utilización
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♦ Homopolisacáridos: Almidón, glucógeno. Reserva de grandes cantidades de glucosa.
• Función estructural
♦ Monosacáridos: Ribosa, desoxirribosa. Son pentosas cÃ−clicas que forman parte de los
ácidos nucleicos.
♦ Homopolisacáridos: Celulosa, quitina. Forman la pared de algunas células
• Otras funciones
♦ Heteropolisacáridos: Heparina: Sustancia anticoagulante de la sangre.
• FÃ RMULAS
3. LIPIDOS
Los lÃ−pidos son principios inmediatos de origen orgánico formados por C, H, O y P, S. Son un grupo muy
heterogéneo, tanto en su estructura como en su función, pero todos comparten su total o parcial
insolubilidad en disolventes acuosos.
3.1. CLASIFICACIÃ N
• LÃ−pidos saponificables: Aquéllos que presentan enlaces éster
♦ Ócidos grasos: Ócidos carboxÃ−licos
◊ Saturados: Sólo enlaces simples
◊ Insaturados: Algún enlace múltiple
⋅ Monoinsaturados: Un solo enlace múltiple
⋅ Poliinsaturados: Varios enlaces múltiples
♦ Grasas: Tres á. grasos unidos a la glicerina
◊ Aceites: Grasas lÃ−quidas (á. grasos insaturados y de cadena corta)
◊ Mantecas: Grasas semisólidas
◊ Sebos: Grasas sólidas (á. grasos saturados y de cadena larga)
♦ LÃ−pidos complejos o de membrana: Forman parte de las membranas cél.
◊ GlicerolÃ−pidos: Glicerina + 2 A.G. + Otro componente
⋅ GliceroglucolÃ−pidos: Componente: Alcohol
⋅ GlicerofosfolÃ−pidos: Componente: Ó. Fosfórico + (Alcohol)
◊ EsfingolÃ−pidos: Esfingosina + A.G. + Otro componente
⋅ EsfingoglucolÃ−pidos: Componente: Glúcido
• Cerebrósidos: Monosacárido
• Gangliósidos: Cadena oligosacárida
⋅ EsfingofosfolÃ−pidos: Componente: Ó. Fosfórico + (Alcohol)
♦ Ceras: Ócido graso + Alcohol de cadena larga
• LÃ−pidos insaponificables: Aquéllos que no presentan enlaces éster
♦ Terpenos: Derivados del isopreno
◊ Monoterpenos: Dos isoprenos
◊ Diterpenos: Cuatro isoprenos
◊ Tetraterpenos: Ocho isoprenos
◊ Politerpenos: Miles de isoprenos
♦ Esteroides: Derivan del anillo del ciclopentanoperhidrofenantreno
◊ Sales biliares
◊ Hormonas esteroideas
◊ Esteroles
3.2. ÓCIDOS GRASOS
Ócido graso: Ócido orgánico de cadena larga formado por un número par de átomos de carbono.
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Pueden dividirse en:
• Ócidos grasos saturados: Sólo presentan enlaces simples
• Ócidos grasos insaturados: Presentan algún enlace múltiple
♦ Ócidos grasos monoinsaturados: Presentan un enlace múltiple
♦ Ócidos grasos poliinsaturados: Presentan más de un enlace múltiple.
Ócidos grasos esenciales: Hay tres ácidos poliinsaturados que los humanos no pueden sintetizar, y por eso
debemos ingerirlos en la dieta. También se les llama precursores de la vitamina F.
Propiedades
• FÃ−sicas
♦ Carácter antipático
◊ Región polar e hidrófila: Grupo ácido
◊ Región apolar e hidrófoba: Cadena alifática
♦ Punto de fusión
◊ Cadena larga y saturado: Alto
◊ Cadena corta e insaturado: Bajo
• QuÃ−micas
♦ Capacidad para formar enlaces éster
Enlace éster: Enlace que se lleva a cabo entre un alcohol y un ácido para dar lugar a un éster y a una
molécula de agua, formada por el OH del alcohol y el H del ácido.
Para volver a obtener el alcohol y el ácido a partir del éster se realiza un proceso de hidrólisis.
Si en vez de emplear agua, se rompe el éster con un hidróxido, se obtiene un alcohol y un jabón. à ste
es el uso que se da a los ácidos grasos industrialmente
Nomenclatura: Para nombrar sistemáticamente los ácidos grasos se emplea una fórmula compuesta de
varios números:
Nº de carbonos : Nº de dobles enlaces Ï Nº del carbono que experimenta el doble enlace
3.3. GRASAS
Las grasas son moléculas resultantes de la esterificación de un polialcohol de cadena corta llamado
glicerina con tres ácidos grasos.
Reacción de esterificación: Reacción en la que se forma un enlace éster y se pierde una molécula de
agua formada por el OH del alcohol y el H del ácido
Nomenclatura: Cuando el ácido graso es siempre el mismo la grasa se nombra: Prefijo que indica el
número de aa.gg. (normalmente tri-) + Nombre del ácido graso + Sufijo -ina para indicar que se trata de
una grasa.
Cuando hay distintos ácidos grasos, la grasa tiene nombre propio.
Aunque las grasas realmente son todos los glicéridos, en realidad se suele llamar grasas propiamente dichas
a los triglicéridos.
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Funciones
• Función energética: Mucha más energÃ−a que los glúcidos
• Aislante térmico
• Almohadilla protectora.
Clasificación
• Sebos: Grasas sólidas. Están formadas por ácidos grasos saturados y de cadena larga, por lo que
se establecen fuertes interacciones entre ellos. Son grasas animales
• Mantecas: Grasas semisólidas.
• Aceites. Grasas lÃ−quidas. Están formadas por ácidos grasos insaturados y de cadena corta, por lo
que no se establecen interacciones entre ellos. Son grasas vegetales.
Reacciones
La hidrólisis de las grasas la realizan las lipasas en el duodeno.
Se puede obtener jabones de las grasas mediante reacciones de saponificación.
3.4. LÃ PIDOS DE MEMBRANA
Los lÃ−pidos de membrana o lÃ−pidos complejos están compuestos por sustancias lipÃ−dicas (ácigos
grasos) y otras sustancias no lipÃ−dicas. Son constituyentes de las membranas biológicas.
GlicerolÃ−pidos: Están compuestos por una molécula de glicerina a la que se unen dos ácidos grasos a
los dos primeros OH y otro componente que se une al tercer OH. El ácido graso de la posición α suele ser
saturado, mientras que el de la posición β suele ser insaturado.
• GlicerogloculÃ−pidos: Están compuestos por una molécula a la que se unen dos ácidos grasos y
un glúcido
• GlicerofosfolÃ−pidos: Están compuestos por una molécula a la que se unen dos ácidos grasos y
un ácido fosfórico. A su vez, el ácido fosfórico puede unirse a un alcohol. Se nombran con
fosfatidil + nombre del alcohol añadido
• Glicerina + Ócido fosfórico = A
• A + 2 Ócidos grasos = B = Ócido fosfatÃ−dico
• B + Otro alcohol = C (Si es una colina: Fosfatidil colina: Lecitinas)
EsfingolÃ−pidos: Son derivados de la ceramida
Ceramida: Molécula resultante de la unión, mediante enlace amida, de una molécula de ácido
graso con un alcohol llamado esfingosina.
♦ EsfingoglucolÃ−pidos: Están formados por la ceramida y un glúcido. Dependiendo de la
naturaleza del glúcido, pueden ser:
♦ Cerebrósidos: El glúcido es un monosacárido
♦ Gangliósidos: El glúcido es un oligosacárido
♦ EsfingofosfolÃ−pidos: Están formados por la ceramida y el ácido fosfórico, al que a su
vez puede unÃ−rsele un alcohol.
• Ceramida + Ócido fosfórico = A
• A + Alcohol = B = Esfingomielinas (vainas de las neuronas)
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3.5. CERAS
Ceras: Compuestos resultantes de la unión mediante enlace éster de un ácido graso con un
alcohol de cadena larga.
Funciones:
♦ Lanolina: Grasa de la lana
♦ Cerumen: Protege de polvo y microorganismos
♦ Impermeabilizantes de frutas, hojas y plantas.
♦ Cera de abeja
♦ Aceite de espermaceti (esperma de cachalote)
3.6. TERPENOS
Terpenos: Conjunto de sustancias muy variadas resultantes de la polimerización del isopreno.
Según la cantidad de moléculas de isopreno distinguimos:
♦ Monoterpenos (2): Esencias vegetales (mentol)
♦ Diterpenos (4): Vitaminas
♦ Tetraterpenos (8): Pigmentos fotosintéticos
♦ Politerpenos: Caucho
3.7. ESTEROIDES
Esteroides: Moléculas que derivan del anillo de ciclopentanoperhidrofenanterno
♦ Sales biliares: Emulsionan las grasas en el duodeno
♦ Hormonas esteroideas:
◊ Corteza suprarrenal: Cortisol, aldosterona
◊ Hormonas sexuales: Testosterona, estrógenos
♦ Esteroles: Colesterol:
◊ Precursor de casi todo el resto de esteroides
◊ Confiere resistencia a la membrana plasmática
◊ Su exceso puede acumularse en las paredes de los vasos sanguÃ−neos, disminuyendo
su capacidad y provocando arteriosclerosis.
7.8. FUNCIONES
♦ Función energética
◊ Ócidos grasos: Se oxidan en las mitocondrias proporcionando más energÃ−a que
cualquier otra molécula
◊ Grasas: Almacén de ácidos grasos
♦ Función estructural
◊ Ceras: Recubren superficies
◊ GliceroglucolÃ−pidos: Membranas bacterianas
◊ GlicerofosfolÃ−pidos: Membrana celular
◊ EsfingofosfolÃ−pidos: Vainas de mielina
◊ EsfingoglucolÃ−pidos: Glucocálix
◊ Colesterol: Da rigidez a la membrana plasmática
♦ Función vitamÃ−nica
◊ Terpenos
◊ Esteroides
♦ Función hormonal
◊ Hormonas esteroideas.
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4. PROTEINAS
4.1. CLASIFICACIÃ N
♦ HoloproteÃ−nas: Formadas sólo por aminoácidos
◊ ProteÃ−nas globulares: Forma esférica, solubles en agua
⋅ Albúminas
⋅ Globulinas
⋅ Histonas
◊ ProteÃ−nas fibrosas: Forma de hilo, insolubles en agua
♦ HeteroproteÃ−nas: Están formadas por cadenas peptÃ−dicas (grupo proteico) y sustancias
no proteicas (grupo prostético)
◊ GlucoproteÃ−nas: Grupo prostético = Glúcido
◊ LipoproteÃ−nas: Grupo prostético = LÃ−pido
◊ CromoproteÃ−nas: Grupo prostético = Sustancia coloreada
◊ FosfoproteÃ−nas: Grupo prostético = Ócido fosfórico
4.2. AMINOÓCIDOS
ProteÃ−nas: Principios inmediatos de origen orgánico formados por C O H N y a veces S. Están
compuestas exclusivamente por 20 piezas distintas llamadas aminoácidos
AMINOÓCIDOS Pà PTIDOS PROTEà NAS
Aminoácido: Molécula biológica formada por un grupo amina, un grupo metileno, un grupo
ácido y un radical.
Las proteÃ−nas se diferencias en el tipo, número y orden de los 20 aminoácidos que las componen.
Los aminoácidos se unen entre sÃ− mediante un enlace peptÃ−dico que se lleva a cabo con el OH
del grupo ácido del primer aminoácido y un H del grupo amina del aminoácido siguiente.
♦ De los 20 aminoácidos sólo podemos sintetizar 10, los otros 10 los debemos incorporar en
la dieta y se llaman aminoácidos esenciales
♦ El carbono alfa de los aminoácidos es asimétrico (excepto el de la Gly) lo que hace que
los aminoácidos presenten:
◊ IsomerÃ−a óptica
◊ EstereoisomerÃ−a: Todos los aminoácidos proteicos son L
♦ Los aminoácidos son sustancias anfóteras: se pueden comportar tanto como bases como
ácidos (en un pH neutro)
4.3. NIVELES DE ORGANIZACIÃ N ESTRUCTURAL
Estructura primaria
Los aminoácidos se unen entre sÃ− mediante enlaces peptÃ−dicos dando lugar a una estructura
lineal. Con esta estructura aun no pueden desempeñar su función.
Tienen que darse dos condiciones para que se de el enlace peptÃ−dico:
♦ Los cuatro átomos que entran a formar parte del enlace peptÃ−dico deben encontrarse en el
mismo plano.
♦ El O del CO y el H del NH deben encontrarse uno respecto del otro en posición trans (es
decir el O arriba y el H abajo o viceversa, para que no se molesten. Lo contrario serÃ−a la
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posición cys)
Estructura secundaria
Las proteÃ−nas alcanzan la estructura secundaria cuando la estructura primaria se repliega sobre si
misma. Hay dos tipos de estructura secundaria:
♦ Hélice alfa: La estructura primaria se enrolla sobre si misma en forma de tirabuzón
♦ Lámina beta o lámina plegada: La estructura primaria se pliega sobre si misma en forma
de láminas antiparalelas. Las zonas donde cambia de dirección se llaman codos o giros
beta.
Los enlaces que estabilizan la estructura secundaria son puentes de hidrógeno que se establecen
entre el O del CO de un enlace peptÃ−dico y el H del NH de otro enlace peptÃ−dico que queden
enfrentados.
En la hélice alfa los enlaces peptÃ−dicos se quedan enfrentados cada 3,6 aminoácidos. Es una
estructura muy estable pues todos los enlaces peptÃ−dicos participan en la formación de los puentes
de hidrógeno. La lámina beta sólo se da cuando no se puede dar la hélice alfa por:
♦ Radicales demasiado largos
♦ Radicales cargados.
Una misma proteÃ−na puede presentar hélices alfas y láminas betas en lugares distintos. Con la
estructura secundaria, la proteÃ−na aún no puede desempeñar su función.
Estructura terciaria
Las proteÃ−nas alcanzan la estructura terciaria cuando la estructura secundaria se repliega sobre sÃ−
misma. Hay dos tipos básicos de estructura terciaria:
♦ Globular:
◊ Se da cuando la estructura secundaria se pliega en forma de ovillo
◊ Forma esferoidal compacta
◊ Son solubles en agua
♦ Fibrosas
◊ Se da cuando la estructura secundaria se aprieta un poco más
◊ Estructura más simple, longitudinal
◊ Insolubles en agua: Cuando se encuentran en ambientes acuosos se orientan hacia el
interior, si están en ambientes lipÃ−dicos se orientan hacia el exterior.
Los enlaces que estabilizan la estructura terciaria son:
♦ Enlaces disulfuro
♦ Puntes de hidrógeno
♦ Fuerzas de Van der Waals
Dominio estructural: Fragmentos de hélice alfa o lámina beta que aparecen idénticos en varias
proteÃ−nas
Las proteÃ−nas que sólo tienen una cadena peptÃ−dico pueden desempeñar su función con
estructura terciaria, pero las que tienen más de una deben alcanzar la cuaternaria.
Estructura cuaternaria
Las proteÃ−nas alcanzan la estructura cuaternaria cuando se unen varias cadenas peptÃ−dicas con
estructura terciaria. Cada cadena se llama protómero, si una proteÃ−na tiene dos protómeros se
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llama dÃ−mero; si tres trÃ−mero; si cuatro, tetrámero…
Los enlaces que estabilizan la estructura cuaternaria son:
♦ Enlaces disulfuro
♦ Puentes de hidrógeno
♦ Fuerzas de Van der Waals
En las proteÃ−nas fibrosas, las estructuras terciarias se van enrollando entre si dando lugar una
fibrilla de mayor diámetro (p.ej. queratina)
4.4. PROPIEDADES
♦ Especificidad: Las proteÃ−nas deben tener una forma y una estructura muy determinadas
para poder desempeñar su función. La forma de la proteÃ−na depende en último
término de la secuencia de aminoácidos.
♦ Solubilidad:
◊ Globulares: Solubles
◊ Fibrosas: Insolubles
♦ Desnaturalización: Pérdida de las estructuras que permiten a la proteÃ−na desempeñar
su función. Una proteÃ−na se desnaturaliza cuando cambian las condiciones necesarias para
que se establezca su configuración especÃ−fica. Las desnaturalizaciones pueden ser:
◊ Reversibles: Condiciones leves, poco tiempo
◊ Irreversibles: Condiciones graves, mucho tiempo
4.5. FUNCIONES BIOLÃ GICAS
♦ Función de reserva: Se da sobre todo en el embrión. Ovoalbúmina, caseÃ−na.
♦ Función estructural:
◊ GlucoproteÃ−nas: Membrana celular
◊ Histonas: ADN
◊ Colágeno: Tejido conjuntivo
◊ Elastina: Pared de los vasos sanguÃ−neos
◊ Queratina: Uñas, pelos, plumas
◊ FibroÃ−na: Tela de araña
♦ Función hormonal: Insulina, glucagón, hormona del crecimiento…
♦ Función defensiva
◊ Trombina y fibrinógeno: Forman coágulos para impedir hemorragias
◊ Mucinas: Presentes en las mucosas
◊ Inmunoglobulinas: Anticuerpos
♦ Función de transporte
◊ Hemoglobina: Transporte de oxÃ−geno
◊ Citocromos: Transporte de electrones en la cadena respiratoria.
◊ LipoproteÃ−nas: Transporte de grasas
♦ Función contráctil
◊ Miosina: Movimiento de los músculos
◊ DineÃ−na: Movimiento de cilios y flagelos
♦ Función enzimática
4.6. ENZIMAS
Enzimas: Biocatalizadores de las reacciones quÃ−micas de los seres vivos (metabolismo,
digestión…).
♦ Intervienen en concentraciones muy bajas
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♦ Se recuperan tras desempeñar su función
♦ Aceleran las reacciones uniéndose al reactivo (sustrato) y convirtiéndolo en producto
♦ Son altamente especÃ−ficas: Sobre un sustrato determinado sólo puede actuar una enzima
determinada y no otra
♦ La zona a la que se une el sustrato se denomina superficie activa
Nomenclatura y clasificación
Las enzimas se pueden nombrar con el nombre del sustrato sobre el que actúan más el sufijo asa:
También pueden nombrarse con el nombre de la reacción que catalizan más el sufijo asa:
♦ Oxidorreductasas: Reacciones redox (obtención de energÃ−a, respiración)
♦ Transferasas: Catalizan reacciones en que se transfieren grupos funcionales
♦ Hidrolasas: Reacciones de hidrólisis
♦ Liasas: Reacciones en las que se añaden grupos funcionales a moléculas de doble enlace
♦ Isomerasas: Reacciones de isomerización
♦ Ligasas: Reacciones de sÃ−ntesis (requieren energÃ−a en forma de ATP)
Factores que afectan a la actividad enzimática
♦ Temperatura: En el caso del ser humano la temperatura óptima está siempre alrededor de
los 36º C. Hay que tener en cuenta tres puntos:
◊ Punto más elevado: Tiene la máxima actividad y la temperatura óptima: aquella
con la que se alcanza la máxima actividad enzimática.
◊ Punto de mayor temperatura: La actividad enzimática es nula, debido a que la
enzima se desnaturaliza. Es un estado generalmente irreversible
◊ Punto de menor temperatura: Actividad enzimática nula debido a que la enzima se
congela, pero es una situación reversible, ya que la enzima se recupera si se le
suministra calor
♦ Acidez: La acidez óptima es distinta en cada lugar del organismo y para cada reacción
♦ Inhibidores: Sustancias que impiden o empeoran la eficacia de la enzima. Pueden ser:
◊ Reversibles: Se puede recuperar la función de la enzima
⋅ Inhibición competitiva: El inhibidor es una sustancia parecida al sustrato y
que compite con el para unirse a la enzima. Se puede solucionar aumentado
la cantidad de sustrato.
⋅ Inhibición no competitva: El inhibidor se une a la enzima por otro lugar que
no es la superficie activa. La acción puede llevarse a cabo pero más
lentamente
◊ Irreversibles (venenos): No se puede recuperar la función de la enzima
♦ Alosterismo: Propiedad que presentan las enzimas que pueden cambiar de estado activo a
inactivo según tengan o no que desempeñar su función Se activan debido a que una parte
del sustrato (ligando) se une a la enzima por un lugar distinto al centro activo (centro
regulador). Provoca asÃ− que la enzima adquiera su forma funcional quedando activada.
Cuando se ha generado la cantidad de producto necesaria, el producto se une a la enzima y la
desactiva: inhibición por producto o efecto feedback
Cofactores
Holoenzima: Enzima que tiene un parte petÃ−dica y otra no peptÃ−dico
♦ Apoenzima: Región peptÃ−dica de una holoenzima
♦ Cofactor: Región no peptÃ−dico de una holoenzima. Puede ser:
◊ Coenzima: Si se une con un enlace débil a la apoenzima
◊ Grupo prostético: Si se une con enlaces fuertes a la apoenzima
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Cinética enzimática
Estudio de la velocidad con la que transcurren las reacciones catalizadas por enzimas.
La actividad enzimática se expresa como la cantidad de moléculas de sustrato que cada
molécula de enzima es capaz de transformar en la unidad de tiempo o como la cantidad de
moléculas de un producto que es capaz de producir una molécula de enzima por unidad de
tiempo.
A medida que aumenta la concentración de sustrato aumenta la velocidad de reacción, hasta una
determinado momento en el que aunque se añada más sustrato, la velocidad permanece invariable:
Se dice que se ha alcanzado la velocidad máxima
La concentración de sustrato a la que se alcanza la mitad de la velocidad máxima se llama
constante de Michaelis: KM Cuanto menor sea esta constante más eficaz será la reacción, pues
se necesitará menos sustrato para alcanzar la mitad de la velocidad máxima.
El mecanismo de acción de las enzimas consiste en acelerar las reacciones quÃ−micas
disminuyendo su energÃ−a de activación.
5. ACIDOS NUCLEICOS
5.1. NUCLEÃ TIDOS
Los ácidos nucleicos son biopolÃ−meros formados por subunidades estructurales más pequeñas
o monómeros denominadas nucleótidos. Los nucleótidos se componen de:
♦ Nucleósido
◊ Pentosa
◊ Base nitrogenada
♦ Ócido fosfórico.
Los nucleósidos resultan de la unión mediante un enlace N-GlucosÃ−dico de una pentosa (ribosa o
desoxirribosa) y una base nitrogenada.
Se nombran con el nombre del aminoácido acabado en -osina. Si tienen desoxirribosa se añade el
prefijo desoxiLos nucleótidos resultan de la unión mediante enlace éster de una molécula de ácido
fosfórico con el OH del carbono 5' de la pentosa de un nucleósido.
Se nombran añadiendo -5'-monofosfato al nombre del nucleósido del que proceden.
Son compuestos equimoleculares, ya que presentan la misma cantidad de cada uno de sus
componentes.
♦ Componentes de un nucleótido:
◊ Ócido fosfórico
◊ Azucar (pentosa)
⋅ Ribosa (ARN)
⋅ Desoxirribosa (ADN)
◊ Base nitrogenada
⋅ Púrica
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• Adenina
• Guanina
⋅ PirimidÃ−nica
• Citosina
• Timina (Sólo con desoxirribosa)
• Uracilo (Sólo con ribosa)
Nomenclatura
Los ribonucleósidos se formulan con el nombre del aminoácido del que proceden seguido de la
terminación -osina o -idina.
Los desoxirribonucleósidos se formulan con el nombre del aminoácido del que proceden
añadiendo el prefijo desoxi- y la terminación -osina o -idina.
Los nucleótidos se nombran mediante el nombre del nucleósido del que proceden seguido de
-5'-monofosfato. Se pueden abreviar mediante tres letras: una para indicar la base nitrogenada (A C T
G), y otras dos para indicar que se le ha añadido un fosfato (M P). Además se le añade una d al
principio si es un desoxirribonucleótido.
A
G
C
U
Ribosa
Nucleósido Nucleótido
Adenosina-5'-monofosfato
Adenosina
(AMP)
Guanosina-5'-monofosfato
Guanosina
(GMP)
Citidina-5'-monofosfato
Citidina
(CMP)
Uridina-5'-monofosfato
Uridina
(UMP)
Desoxirribosa
Nucleósido
Desoxiadenosina
Desoxiguanosina
Desoxicitidina
Â
Nucleótido
Desoxiadenosina-5'-monofosfato
(dAMP)
Desoxiguanosina-5'-monofosfato
(dGMP)
Desoxicitidina-5'-monofosfato
(dCMP)
Â
Desoxitimidina-5'-monofosfato
(dTMP)
Si se van añadiendo ácidos fosfóricos se cambiarÃ−a el monofosfato por difosfato, trifosfato…
(AMP, ADP, ATP…)
T
Â
Â
Desoxitimidina
Derivados de los nucleótidos
Los nucleótidos pueden unirse a otros grupos dando lugar a distintas combinaciones de gran
interés biológico:
♦ Nucleótidos polifosfatados: Su ácido fosfórico presenta enlaces anhidro ricos en
energÃ−a con otros grupos fosfato. Son muy utilizados como moneda de energÃ−a en el
metabolismo celular, sobre todo el ATP.
♦ Nucleótidos cÃ−clicos: Se forman al formar el ácido fosfórico un segundo enlace éster
con el OH de posición 3'. Actúan como segundos mensajeros entre moléculas
extracelulares portadoras de información y el interior de la celula.
♦ Nucleótidos no nucleicos: El ácido fosfórico se une a otro ácido fosfórico de otro
nucleótido o de una sustancia cualquiera. Actúan como coenzimas, como por ejemplo la
coenzima A (panteteÃ−na + AMP)
♦ Ócidos nucleicos: El OH de la posición 3' de un nucleótido se une al P de la posición 5'
de otro nucleótido (este proceso se repite indefinidamente). A continuación estudiaremos
dos clases de ácido nucleico: ADN y ARN
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5.2. ÓCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO (ADN)
Localización: Núcleo de la célula
SÃ−ntesis: A partir de otro ADN (replicación)
Función: Contiene la información genética (genoma) en el orden de los nucleótidos.
Estructura primaria
La estructura primaria está compuesta por una cadena de desoxirribonucleótidos unidos de tal
forma que el OH de la posición 3' de un nucleótido se une al ácido fosfórico de la posición 5'
del nucleótido siguiente. Se forman asÃ− dos extremos distintos: el 5' cuyo nucleótido tiene el
ácido fosfórico libre y el 3' cuyo nucleótido tiene el OH libre.
La información genética dependerá de esta estructura primaria, pues está contenida en el
número, el tipo y el orden de los nucleótidos del ADN.
Estructura secundaria
El ADN adopta una forma final de doble hélice dextrógira. Es por lo tanto una molécula
bicatenaria y sus dos cadenas son antiparalelas (es decir que tienen los extremos 3' y 5' una arriba y
otra abajo o viceversa)
Se dice que la molécula de ADN tiene forma de escalera de mano en la que:
♦ Los azucares y los fosfóricos son los palos laterales
♦ Las bases nitrogenadas quedan enfrentadas y son los peldaños.
Los enlaces que estabilizan la estructura secundaria son puentes de hidrógeno entre las bases que
quedan enfrentadas. Se cumple que siempre enfrente de una A va una T (doble enlace) y enfrente de
una C una G (triple enlace). Por eso se dice que ambas cadenas son complementarias, y a partir de una
se puede sintetizar la otra.
SÃ−ntesis de ADN
El proceso de sÃ−ntesis de ADN se denomina replicación o autoduplicación. ExistÃ−an dos
teorÃ−as acerca de este proceso pero la segunda hoy está comprobado que es falsa.
♦ TeorÃ−a semiconservativa: Correcta
◊ Se separan las dos cadenas
◊ Cada cadena va a una de las células hijas y allÃ− es capaz de sintetizar a su
complementaria
♦ TeorÃ−a conservativa: Incorrecta
◊ Todo el ADN de la madre va a una de las células hijas
◊ La otra célula hija se vale de un intermediario distinto a los ácidos nucleicos para
sintetizar el ADN.
La validez de la teorÃ−a semiconservativa se comprobó mediante un experimento con la bacteria
Escherichia Coli.
Organización del ADN
Célula procariota: El ADN se encuentra en un solo cromosoma que se pliega en una
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superhélice con forma de ochos dando lugar a una serie de bucles.
Célula eucariota: El ADN puede encontrarse en forma de cromatina si la célula está en fase de
crecimiento o en forma de cromosomas si la célula está dividiéndose. El grado de
compactación es mucho mayor que el de las procariotas, y aparecen toda una serie de estructuras
cada una de ellas más plegada que la anterior:
♦ Nucleosoma: Octámero de histonas enrollado por dos vueltas de ADN
♦ Collar de perlas: Conjunto de nucleosomas unidos por segmentos de ADN
♦ Solenoide: Se forma al plegarse el collar de perlas sobre si mismo y alrededor de histonas H1
♦ Fibra cromatÃ−nica: Nivel de empaquetamiento de la cromatina
♦ Bucle radial: Plegamiento de la fibra cromatÃ−nica
♦ Rosetón: Conjunto de cinco bucles radiales.
♦ Espiral de rosetones: Rosetones dispuestos en forma de hélice
♦ Cromosoma: Nivel de empaquetamiento durante la mitosis.
5.3. ÓCIDO RIBONUCLEICO (ARN)
Localización: Núcleo y citoplasma
SÃ−ntesis: A partir del ADN (transcripción)
Función: SÃ−ntesis de proteÃ−nas (traducción)
Estructura
El ARN, a diferencia del ADN, es monocatenario y, generalmente, sólo tiene una estructura
primaria. Esta es muy similar a la del ADN pero en vez de utilizar desoxirribonucleótidos utiliza
ribonucleótidos y en vez de timina, uracilo.
El ARN es menos estable que el ADN (porque el OH extra hace que se hidrolice más fácilmente) y
por eso no guarda la información genética, sino que “solo” la transmite al citoplasma para hacer
posible la sÃ−ntesis de proteÃ−nas.
Tipos de ARN
Dependiendo de la función que desempeñen en la sÃ−ntesis de proteÃ−nas encontramos tres tipos
de ARN:
♦ Ócido ribonucleico mensajero (ARNm): Se sintetiza a partir de un trozo de una cadena de
ADN que contiene la información necesaria para sintetizar una proteÃ−na. Después
transporta esta información al citoplasma, donde se irá formando la proteÃ−na en los
ribosomas.
♦ Ócido ribonucleico ribosómico (ARNr): Forma parte de los ribosomas y les dotan de su
estructura acanalada que permite la sÃ−ntesis de proteÃ−nas
♦ Ócido ribonucleico de transferencia (ARNt): Transporta los aminoácidos hasta el
ribosoma, donde serán incorporados a la cadena peptÃ−dica en formación. Tiene forma de
trébol.
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