GUÍA BIO II - Liceo Manuel Barros Borgoño

Liceo Manuel Barros Borgoño
Dpto. de Biología
Curso: 1º medio
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UNIDAD 1: LA CÉLULA, UNIDAD ESTRUCTURAL DE LOS SERES VIVOS.
TEMA 2: BIOMOLÉCULAS ORGÁNICAS II.
1. ÁCIDOS NUCLEICOS.
1.1 Composición y estructura. Estas biomoléculas están formadas por átomos de carbono,
hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo (C, H, O, N, P). Los ladrillos de construcción de los ácidos
nucleicos corresponden a los monómeros llamados NUCLEÓTIDOS (Figura 1). Los nucleótidos
están formados por 3 componentes:



una AZÚCAR PENTOSA, un monosacárido formado por 5 átomos de carbono;
un GRUPO FOSFATO, molécula con carga negativa formada por átomos de P y O. El grupo
fosfato le confiere carga negativa al nucleótido y, en consecuencia, a los ácidos nucleicos; y
una BASE NITROGENADA, molécula formada por átomos de C, H, O y N.
Figura 1.
nucleótido
Estructura
de
un
Existen dos tipos de bases nitrogenadas: las que tienen un doble anillo reciben el nombre de
purinas, cuyos representantes son las adenina (A) y la guanina (G); en tanto las bases
nitrogenadas de anillo simple se llaman pirimidinas, dentro de las cuales se encuentran la
citocina (C), el uracilo (U; sólo se encuentra en el ARN) y la timina (T; sólo se encuentra en el
ADN). La estructura química de cada una de ellas se detalla en la siguiente figura:
Los nucleótidos se unen entre sí mediante ENLACES FOSFODIÉSTER, formando largas cadenas
de nucleótidos que reciben el nombre de POLINUCLEÓTIDOS (Figura 2 ). El componente del
nucleótido que participa en la formación de dicho enlace es el grupo fosfato.
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Figura 2. La figura muestra 4
nucleótidos unidos entre sí.
Observe
que
estos
se
encuentran unidos por enlaces
fosfodiéster. Decenas a miles
de nucleótidos forman a los
polinucleótidos,
también
llamados ácidos nucleicos.
1.2 Tipos. Existen 2 tipos de ácidos nucleicos: el ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido
ribonucleico).
Desde un punto de vista estructural, estos ácidos nucleicos se diferencian en tres aspectos:
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

La azúcar presente en el nucleótido que forma parte del ADN corresponde a la pentosa
desoxirribosa, en tanto, la azúcar pentosa presente en el ARN es la ribosa. Los nucleótidos
que presentan desoxirribosa se llaman desoxirribonucleótidos y forman parte del ADN,
mientras que los nucleótidos que contienen ribosa se denominan ribonucleótidos y forman al
ARN.
Adicionalmente, el ADN se caracteriza porque su estructura está organizada a partir de dos
polinucleótidos (también llamados hebras o cadenas), los que se entrelazan, generando una
estructura semejante a una escalera de caracol, en donde las bases nitrogenadas de las 2
cadenas interactúan mediante fuerzas atractivas que las mantienen unidas. Estas fuerzas
reciben el nombre de puentes de hidrógeno. La adenina siempre se une con la timina a
través de dos puentes de hidrógeno y la citocina se une con la guanina mediante tres
puentes de hidrógeno.
Por su parte, la estructura del ARN corresponde a sólo un polinucleótido. A continuación se
presenta un dibujo esquemático que muestra esta última diferencia:
Finalmente, la base nitrogenada exclusiva del ADN es la timina (T), mientas que en el ARN
lo es el uracilo (U). La A, C y G son comunes a ambos tipos de ácidos nucleicos.
1.3 Funciones. El ADN almacena, transmite y expresa la información genética de las células. Esta
información controla toda la actividad celular, debido a que es la base para la síntesis de proteínas.
El ARN, por su parte, permite la expresión de dicha información al participar de forma directa en la
síntesis de proteínas (Figura 3). Las proteínas, por su parte, ejecutan las instrucciones de la
información contenida en el ADN (son los “obreros de la célula).
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Figura 3. La información
contenida en el ADN es
copiada y llevada por una
molécula de ARNm hacia el
citoplasma, en donde es
captada por un ribosoma, el
cual comienza a formar una
proteína a partir de la
información
proporcionada
por el ARNm.
1.4 Comportamiento respecto al agua: son hidrofílicos y solubles en agua.
ACTIVIDAD 1. Comprendiendo las ideas principales.
1. Completa las siguientes oraciones.
a) Los carbohidratos están formados por átomos de _____________.
b) El nombre de los monómeros de los ácidos nucleicos recibe el nombre de _________________.
c) El nombre del polímero de los ácidos nucleicos recibe el nombre de ______________________.
d) Los monómeros de los ácidos nucleicos se unen mediante un enlace denominado ___________.
e) La función del ADN es _________________________________________________________.
f) La función del ARN es __________________________________________________________.
g) Los ácidos nucleicos poseen carga ________________.
h) Los ácidos nucleicos son _______________ y solubles en agua.
2. Contesta si las siguientes aseveraciones son verdaderas o falsas. Justifica las falsas.
1.
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3.
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10.
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Un nucleótido está formado por un grupo fosfato, una azúcar de 6 carbonos y una
base nitrogenada.
En un nucleótido, el grupo fosfato se une directamente a la base nitrogenada.
El grupo fosfato de los nucleótidos es el único componente (de los 3) que presenta un
átomo de fósforo.
Los nucleótidos se unen mediante enlaces peptídicos.
Los ácidos nucleicos corresponden a cadenas de nucleótidos unidos entre sí.
El ADN se diferencia del ARN en que éste último está formado por dos polinucleótidos.
La azúcar presente en el ADN es la ribosa.
El ARN se encarga transportar hacia el citoplasma la información contenida en el ADN.
El ADN es capaz de controlar toda la actividad celular, gracias a que posee las
instrucciones necesarias para la síntesis de todas las proteínas de una célula.
Las proteínas son sintetizadas por los ribosomas al interior del núcleo.
3. Responde las siguientes preguntas.
1. Dibuja un nucleótido, indicando sus 3 componentes.
4
2. ¿Qué componente del nucleótido participa en la unión de un nucleótido con otro?
_______________________________________________________________________________
3. En el ADN los dos polinucleótidos se mantienen unidos por fuerzas llamadas puentes de
hidrógeno. ¿Entre que estructuras del nucleótidos se establecen estas fuerzas?
_______________________________________________________________________________
4. Desde un punto de vista químico, ¿Qué es el ADN?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
5. Indica 2 diferencias ente el ADN y el ARN.
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_______________________________________________________________________________
6. ¿En qué organelo de la célula se fabrican las proteínas? ¿Qué biomolécula tiene la información
para ello? ¿Qué biomolécula permite la expresión de esa información?
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_______________________________________________________________________________
7. ¿Qué biomolécula lleva la información contenida en el ADN hacia el citoplasma para la
fabricación de proteínas?
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2. PROTEÍNAS.
2.1 Composición y estructura. Las proteínas están formadas por átomos de carbono, hidrógeno,
oxígeno, nitrógeno y azufre (C, H, O, N, S). Estos átomos se unen entre sí, formando moléculas
llamadas AMINOÁCIDOS, que representan los bloques de construcción de las proteínas, es decir,
corresponden a los monómeros de estas biomoléculas. Existen 20 aminoácidos diferentes, sin
embargo, todos ellos presentan la misma estructura básica que se muestra a continuación:
En la figura anterior, se observa un átomo de carbono central, al cual se une un grupo amino (NH2), un grupo ácido carboxílico (-COOH), un átomo de hidrógeno y el grupo R (letra que
simboliza al resto de la molécula). Este grupo R es variable y determina la identidad del
aminoácido. Así por ejemplo, los aminoácidos glicina, alanina y valina tienen la misma estructura
básica, diferenciándose sólo en el grupo R, tal como lo muestra la siguiente figura:
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Es importante mencionar que de los 20 aminoácidos, sólo 2 de ellos presentan un átomo de azufre
en su estructura (la metionina y la cisteína).
Además, de esos 20 aminoácidos, sólo 10 de ellos son fabricados por el organismo. Los otros 10
restantes deben ser incorporados en la dieta y reciben el nombre de aminoácidos esenciales. Es
de vital importancia suministrar este tipo de aminoácidos en la dieta de los niños, ya que la falta de
éstos limita el desarrollo de los organismos, impidiendo la renovación y producción de tejidos
nuevos, como ocurre en el crecimiento.
Los aminoácidos se unen entre sí a través de ENLACES PEPTÍDICOS. Los enlaces peptídicos se
establecen entre el grupo ácido carboxílico de un aminoácido y el grupo amino del aminoácido
siguiente. Los enlaces peptídicos forman una larga cadena de aminoácidos llamada POLIPÉPTIDO
(Figura 4), en consecuencia, el polipéptido corresponde al polímero de estas biomoléculas.
Figura 4. La imagen muestra un esquema simplificado de un polipéptido, en donde cada óvalo representa un
aminoácido unido al siguiente a través de un enlace peptídico. Los polipéptidos suelen estar formados por
decenas de aminoácidos, formando grandes macromoléculas.
Los
polipéptidos
se
pliegan,
formando
una
estructura
tridimensional llamada PROTEÍNA (Figura 5). La estructura
tridimensional que adopta una proteína le permite cumplir una
función específica.
La estructura tridimensional de una proteína está determinada, a
su vez, por el número, tipo y secuencia de aminoácidos que forman
a dicha proteína. Los 20 tipos de aminoácidos pueden ordenarse en
cualquier secuencia y estar repetidos varias veces en una mima
proteína, de manera que la diversidad de proteínas posibles en los
organismos vivientes es prácticamente infinita.
Existen ciertos factores que provocan que la proteína pierda su
forma normal, lo que tiene como consecuencia la pérdida de su
función. A este fenómeno se le conoce con el nombre de
DESNATURALIZACIÓN (Figura 6) y sucede, por ejemplo,
cuando una proteína es sometida a elevadas temperaturas.
Figura 5. La imagen muestra una
representación simplificada de un
polipéptido que se ha plegado para
originar una proteína con una forma
tridimensional específica.
Figura 6. Cuando las proteínas
son sometidas a ciertos factores,
tal como elevadas temperaturas,
estas biomoléculas pierden su
forma y, en consecuencia, su
función.
2.2 Funciones. Las proteínas son de primordial importancia para la vida de las células. Son las
biomoléculas orgánicas más abundantes, representando más del 50% del peso seco de la célula.
Constituyen las unidades básicas que estructuran la arquitectura celular y regulan todas las
actividades que se llevan a cabo en ella. A continuación se presenta una tabla que resume algunas
de sus funciones.
6
FUNCIÓN
Estructural
Transporte
sustancias
de
Defensa
del
organismo
Regulación
de
las
actividades
de un organismo.
Movimiento
Aceleran
reacciones
químicas
EJEMPLOS
La proteína queratina es un componente estructural de pelos y uñas; otras
proteínas también forman parte de componentes celulares, como los
ribosomas y la membrana plasmática.
La proteína de los glóbulos rojos se denomina hemoglobina y tiene la
importante función de transportar el oxígeno; otras proteínas presentes en la
membrana celular se encargan del transporte de sustancias a través de ella.
Los anticuerpos son proteínas que combaten microorganismos que causan
infecciones, como las bacterias o los virus.
La insulina, una hormona secretada por el páncreas, se encarga de la
regulación de la glucosa en la sangre.
La actina y miosina son proteínas contráctiles que se encuentran en el interior
de los músculos y que se encargan de la contracción muscular y, por lo tanto,
del movimiento.
Las proteínas que aceleran la ocurrencia de las reacciones químicas en la
célula reciben el nombre de enzimas. Un ejemplo de ello es la catalasa que
se encuentra en los peroxisomas, la cual es la responsable de que el agua
oxigenada se descomponga rápidamente en agua y oxígeno.
2.3 Comportamiento respecto al agua. Las proteínas pueden ser hidrofílicas, hidrofóbicas o
anfipáticas. Por otra parte, pueden ser solubles o insolubles en agua.
ACTIVIDAD 2. Comprendiendo las ideas principales.
1. Completa las siguientes oraciones.
a) Las proteínas están formados por átomos de _____________.
b) El nombre de los monómeros de las proteínas recibe el nombre de _________________.
c) El nombre del polímero de las proteínas recibe el nombre de ______________________.
d) Los monómeros de las proteínas se unen mediante un enlace denominado ______________.
2. Contesta si las siguientes aseveraciones son verdaderas o falsas. Justifica las falsas.
1.
2.
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15.
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Los aminoácidos son los componentes estructurales de las proteínas.
Los aminoácidos presentan un grupo amino y un grupo ácido carboxílico.
Los 20 aminoácidos que existen tienen la misma estructura básica, diferenciándose
sólo en el grupo R.
Todos los aminoácidos están formados por átomos de C, H, O, N y S.
Las proteínas resultan del plegamiento de los polipéptidos.
La función de las proteínas no depende su forma tridimensional.
La desnaturalización es el proceso mediante el cual el polipéptido se pliega para
originar a una proteína.
La hemoglobina es una proteína que provoca el desplazamiento de los glóbulos rojos
por la sangre.
Un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de una reacción química.
Los catalizadores presentes en las células reciben el nombre de queratina.
Algunas proteínas que se encuentran en la membrana celular ayudan al intercambio
de sustancia entre la célula y su ambiente.
Los anticuerpos son proteínas que permiten defendernos de las infecciones.
Las proteínas tienen función estructural, ya que forman estructuras corporales como
el pelo y las uñas.
Los espermatozoides se desplazan gracias a las proteínas que se encuentran en su
interior.
Algunas hormonas (sustancias que regulan algunas funciones corporales) son
proteínas, como la insulina o la hormona del crecimiento.
De todas las biomoléculas orgánicas, las proteínas son las que cumplen una mayor
diversidad de funciones.
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3. Responde las siguientes preguntas.
1. ¿Cuál de las biomoléculas orgánicas es la más abundante?
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2. ¿Qué alimentos son ricos en proteínas? (indica al menos 3).
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3. ¿Qué diferencia existe entre un polipéptido y una proteína?
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4. La clara de huevo es rica en proteínas. Cuando se fríe cambia su consistencia debido a que el
calor modifica su estructura química. ¿Cómo se llama este fenómeno?
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5. ¿Qué son los aminoácidos esenciales?
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