MADRID / SEPTIEMBRE 11. LOGSE / BIOLOGIA / BIOMOLECULAS / OPCION B/ EJERCICIO 4 OPCION B 4.- Referente a las biomoléculas: a) Indique a qué tipo de biomolécula pertenece el colesterol, y explique por qué es insaponificable (0,5 puntos). b) Indique la localización del colesterol en la célula y explique brevemente su función biológica (0,5 puntos). c) Una de las vitaminas está relacionada químicamente con la molécula de colesterol. Indique cuál es dicha vitamina y qué enfermedad se produce por su carencia (0,5 puntos). d) Enumere otros dos tipos de moléculas de esteroides derivadas del colesterol, indicando su función biológica (0,5 puntos). a) El colesterol es un lípido insaponificable por no contener ac. grasos. Deriva del esterano o ciclopentanoperhidrofeneantreno. Contiene esta estructura fundamental diferenciándose en las diversas cadenas laterales y grupos funcionales sustituyentes y las posiciones en que se encuentran. b) Forma parte de las mbnas cels de animales manteniendo su fluidez, impide la rigidez al no dejar que las colas hidrofobas de los fosfolípidos se unan y cristalicen. También es precursor de hormonas sexuales, ac. biliares y Vit. D(antirraquítica). c) La vitamina D que interviene en la fijación del calcio en los huesos, cu carencia produce en los niños raquitismo y en los adultos osteopenia y en mayor grado osteoporosis d) Hormonas sexuales: Son las resposables del desarrollo de los caracteres sexuales secundarios y del inicio de la madurez sexual lo que implica fertilidad Ácidos biliares: Interviene en la digestión de las grasas que se produce en el dudodeno porque las emulsionan permitiendo de este modo que las enzimas lipasa que contienen los jugos pancreáticos y los intestinales puedan degradar las grasas. No contienen enzimas digestivas sólo emulsionan las grasas (la emulsión es una falsa dispolución que fuerza en este caso a las grasas a permanecer en el seno del agua) MADRID / SEPTIEMBRE 11. LOGSE / BIOLOGIA / BIOMOLECULAS / OPCION A/ EJERCICIO 4 OPCION B 4.- Acerca de las propiedades de los fosfolípidos: a) Describa las características fundamentales de dichas moléculas, y señale las diferencias con las moléculas que constituyen las grasas (0,5 puntos). b) Explique cómo se establece la interacción de los fosfolípidos con el agua, y mencione dos ejemplos de las posibles estructuras en que se organizan (0,5 puntos). c) Explique brevemente cuál es la función de los fosfolípidos en la célula, indicando con qué otros tipos de compuestos tienen que interaccionar para ejercer dicha función (1 punto). a) Los Fosfolípidos son lípidos saponificables constituidos por la glicerina esterificada en el C3 por un grupo fosfato ( glicerol –3-Fosfato) y en los C1 y 2 esterificada por ácidos grasos. Generalmente el ac. graso unido al C1 es saturado y el unido al C” insaturado. El más sencillo es el ac. fosfatídico en el que los ac. grasos son el esteárico y el oléico. En la mayoría el grupofosfato está también unido mediante enlace ester a grupo polar que puede ser un aminoalcohol o polialchol. Son moléculas anfipáticas con una cabeza polar hidrófila (grupo fosfato y sus sustituyentes) y una cola apolar (ac. grasos). El caracter anfipático de los fosfolípidos les hace idóneos como constituyentes de las mbnas celulares Las grasas son lípidos saponificables formados por glicerina esterificada por tres acidos grasos; se les denomina triacilglicéridos. Por tanto la diferencia de composición química es que en el caso de las grasas todos los carbonos de la glicerina se esterifican con ácidos grasos y en los fosfolípidos el carbono 3 está esterificado con un grupo fosfato que a su vez se une por enlace ester a un grupo polar b) c) El caracter anfipático de los fosfolípidos les hace idóneos como constituyentes de las mbnas celulares En las membranas celulares interaccionan con proteínas cuya localización dentro de la bicapa de fosfolípidos puede ser periférica o trasnmembrana MADRID / JUNIO 10. LOGSE / BIOLOGIA / BIOMOLECULAS / OPCION B/ EJERCICIO 5 OPCION B 5.- Con referencia a los lípidos: a) Describa brevemente cuáles son las propiedades químicas de los ácidos grasos (0,5 puntos). b) El esquema que se muestra representa con fórmulas generales como se desarrolla una importante reacción de las grasas. Indique los nombres de los compuestos reaccionantes (señalados como 1 y 2) y el del producto final de la reacción, señalado como 3. ¿Cómo se denomina esta reacción? (1 punto). c) Grasas y ceras. Indique cuáles son las funciones que realizan estos dos tipos de lípidos, y señale un ejemplo de cada unos de ellos (0,5 puntos). a) Son ácidos orgánicos monocarboxílicos de fórmula CH3-(CH2)n-COOH, siendo n un nº siempre par que oscila entre 10 y 22. Forman parte de los lípidos saponificables por medio de enlace ester. Los ac. grasos son “saturados” cuando no poseen dobles enlaces. Son moléculas flexibles y sólidas a Tª ambiente. Su punto de fusión aumenta con el nº de C. Los más abundantes son el palmítico (16C) presente en las grasas animales y el esteárico (18C). Los ac. grasos son “insaturados” si en su cadena hay uno o más dobles enlaces (poliinsaturados). Son rígidos a nivel de doble enlace y líquidos aceitosos a Tª ambiente. El ac. oléico (18C) es moniinsaturado , se encuentra en el aceite de oliva.Los ac. linoléico (18C y 2 =), linolénico (18C y 3 =) y araquidónico (20C y 4=) son poliinsaturados y son esenciales para los mamíferos porque son necesarios para el desarrollo y no pueden sintetizarlos por lo que tienen que tomarlos en la dieta. Propiedades físico –químicas 1.Son anfipáticos o bipolares es decir poseen una zona polar formada por el grupo carboxilo de caracter hidrófilo y que se denomina “cabeza”; y una zona apolar constituida por la cadena carbonada que es hidrófoba y se denomina “cola”. Esto hace que en medio acuoso puedan formar monocapas, bicapas o micelas. 2.Reaccionan con los alcoholes formando esteres. CH3-(CH2)14-COOH + OH-CH3 CH3-(CH2)14-COO- CH3 + H2O Ácido palmítico metanol Palmitato de metilo agua 3.Se hidrolizan en presencia de álcalis (saponificación) formando sales de sodio o potasio que se denominan jabones. CH3-(CH2)14-COOH + NaOH CH3-(CH2)14-COO-Na + H2O Ácido palmítico Hidroxido sódico Palmitato de sodio agua 4.El grado de insaturación y la longitud de la cadena determinan el punto de fusión. Este aumenta con la longitud de la cadena ya que se producen interacciones de Van der Waals entre cadenas semejantes (a mayor nº de C más interacciones). La presencia de dobles enlaces origina rigidez en la cadena (codos) que además de acortarlas reducen el nº de interacciones con otras cadenas , lo que disminuye el punto de fusión. a) 1: ácido graso saturado de 16 carbonos es el “Ácidopalmítico” 2: Es el propano triol o glicerina 3: Triacilglicérido en este caso de origen animal es una grasa sólida La reacción es una esterificación c) Las funciones de las grasas son: 1.Reserva energética. Un gramo de grasa aporta 9 kcal frente a un gramo de glucosa que aporta 3,7 kcal. El almidón y el glocógeno son fuentes de energía directa por su rápida movilización al ser solubles en agua. Las grasas se almacen para ser utilizadas a medio o largo plazo (animales hibernantes). 2.Aislante térmico Los animales homeotermos que viven en climas fríos acumulan grasa bajo su piel que los aisla de las bajas Tª Un ejemplo de grasa animal son los sebos Las funciones de las ceras debido a que los dos extremos de la cadena tienen carácter hidrófobo sus funciones en los seres vivos son impermeabilizante y protectora. Un ejemplo es la cera de las abejas MADRID / JUNIO 10. LOGSE / BIOLOGIA / BIOMOLECULAS / OPCION B/ EJERCICIO 1 OPCION B 1.- Con relacion a los lipidos: a) Nombre un tipo de lípido con función estructural. Indique su localización celular (0,5 puntos). b) Nombre un lípido con función hormonal. Escriba la glándula hormonal que lo segrega (0,5 puntos). c) Nombre un ejemplo de lípido con función energética o de reserva. Indique su localización en un ser vivo (0,5 puntos). d) Nombre un ejemplo de lípido con función vitamínica. Indique un proceso biológico en el que intervenga (0,5 puntos). a)Los fosfolípidos. Forman parte de las membranas celulares constituyendo una doble capa entre la que se encuentran insertas las proteínas b) Las hormonas esteroideas (testosterona, estrógenos y progesterona) son esteroides que son lípidos no saponificables. Estas hormonas las segregan las glándulas sexuales, los ovarios en la mujer, los testículos en el hombre c)Los triacilglicéridos o grasas. Se localizan en el tejido adiposo de los animales (sebos) y en en frutos o semillas en vegetales (aceites) d) Todas las vitaminas liposolubles que son las vitaminas A, D, E, K. La vitamina K se denomina antihemorrágica porque interviene en la transformación de el fibrinógeno (proteina inactiva en la sangre) en fibrina (proteína activa que es fibrilar y tapona las aperturas de los vasos sanguíneos) MADRID / JUNIO 09. LOGSE / BIOLOGIA / BIOMOLECULAS / OPCION B/ EJERCICIO 1 OPCION B 1.- Las grasas son moléculas orgánicas presentes en todos los seres vivos con una gran heterogeneidad de funciones. a) Indique la composición química de un triacilglicérido de origen vegetal y explique su formación (1 punto). b) La obtención del jabón se basa en una reacción en la que intervienen algunos lípidos; explique esta reacción e indique cómo se denomina. Justifique si el aceite de oliva empleado en la cocina podría utilizarse para la obtención de jabón (1 punto). a) Los triacilglicéridos son lípidos saponificables también denominados grasas. Si son de origen vegetal se denominan aceites porque a temperatura ambientes son líquidos. Los triacilglicéridos están constituidos por la glicerina unida por enlace ester con tres ácidos grasos. Si es vegetal los ácidos grasos serán insaturados, es decir tendrán todos al menos undoble enlace b) La reacción se denomina saponificación. Los ácidos grasos se hidrolizan en presencia de álcalis (saponificación) formando sales de sodio o potasio que se denominan jabones. CH3-(CH2)14-COOH + NaOH CH3-(CH2)14-COO-Na + H2O Ácido palmítico Hidroxido sódico Palmitato de sodio agua El aceite de oliva si se puede utilizar para formar jabón. Se romperían los enlaces esteres entre la glicerina y los çacidos grasos y la base p. e. sosa se uniría por saponificación a cada uno de los 3 ácidos grasos para formar sales orgánicas , es decir jabón MADRID / SEPTIEMBRE 07. LOGSE / BIOLOGIA / BIOMOLECULAS / OPCION A/ EJERCICIO 1 OPCIONA 1.- Todos los seres vivos presentan lípidos en su composición. a) ¿Qué es un lípido? Según su estructura molecular, cite los tipos de lípidos y explique las diferencias entre ellos (1 punto). b) Indique a qué tipo de lípido de los respondidos en el apartado anterior, pertenecen los fosfolípidos y describa su composición química (0,5 puntos). c) ¿Por qué los fosfolípidos son moléculas anfipáticas? Razone la respuesta (0,5 puntos). Solución: a) Los lípidos constituyen un grupo de biomoléculas muy heterogéneo.Son insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos (eter, benceno...) y de baja densidad. Los “Ácidos grasos” ( que rara vez se encuentran en estado libre) forman parte de la mayoría de los lípidos, por esta razón se utilizan para clasificarlos: SIMPLES -ACILGLICÉRIDOS LÍPIDOS HOLOLÍPIDOS SAPONIFICABLES COMPLEJOS Con ac. grasos ESFINGOLÍPIDOS -CÉRIDOS -FOSFOLÍPIDOS HETEROLÍPIDOS - LÍPIDOS ESTEROIDES NO SAPONIFICABLES ISOPRENOIDES O TERPENOS Sin ac. grasos PROSTAGLANDINAS b)Pertenecen a los lípidos saponoficables complejosn o heterolípidos. Están constituidos por la glicerina esterificada en el C3 por un grupo fosfato ( glicerol –3-Fosfato) y en los C1 y 2 esterificada por ácidos grasos. Generalmente el ac. graso unido al C1 es saturado y el unido al C” insaturado. El más sencillo es el ac. fosfatídico en el que los ac. grasos son el esteárico y el oléico. En la mayoría el grupofosfato está también unido mediante enlace ester a grupo polar que puede ser un aminoalcohol o polialchol. c) Son moléculas anfipáticas con una cabeza polar hidrófila (grupo fosfato y sus sustituyentes) y una cola apolar (ac. grasos). El caracter anfipático de los fosfolípidos les hace idóneos como constituyentes de las mbnas celulares MADRID / JUNIO 06. LOGSE / BIOLOGIA / BIOMOLECULAS / OPCION B / EJERCICIO 1 OPCION B 1.- Los lípidos son componentes esenciales de las membranas celulares: a) Indique dos lípidos que se encuentren en ellas (0,5 puntos). b) Indique cuál es la polaridad de estas moléculas y explique su repercusión en la formación de la membrana (1 punto). c) Los lípidos de membrana pueden asociarse a otras biomoléculas, indique a cuáles y señale su localización en la membrana (0,5 puntos). Solución: a)Fosfolípidos y Colesterol b)Son anfipáticos o bipolares es decir poseen una zona polar formada por el grupo carboxilo de caracter hidrófilo y que se denomina “cabeza”; y una zona apolar constituida por la cadena carbonada que es hidrófoba y se denomina “cola”. Esto hace que en medio acuoso puedan formar monocapas, bicapas o micelas, lo que les hace aptos para formar membranas celulares (doble capa lipídica) dejando expuesta las cabezas hacia el medio acuoso interno o externo y las colas hidrófobas hacia el interior c)Se asocian a glúcidos normalmente oligosacáridos unidos SIEMPRE en la cara externa o hemimembrana externa, tal y como se muestra en el dibujo MADRID / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / BIOLOGIA / BIOMOLECULAS / OPCION A / EJERCICIO 1 OPCION A 1. Los triacilglicéridos o grasas son utilizados en la alimentación humana. a) Explique su composición química (0,5 puntos). b) Explique la diferencia, desde el punto de vista químico, entre los aceites (grasas líquidas a temperatura ambiente) y los sebos (grasa sólidas a temperatura ambiente) (0,5 puntos). c) Explique en qué consiste la saponificación (0,5 puntos). d) Mencione dos grupos de lípidos insaponificables (0,5 puntos). Solución: a) Los triglicéridos son lípidos saponificables que están compuestos por una molécula de glicerina que se encuentra esterificada con tres ácidos grasos. El enlace éster tiene lugar entre el grupo hidroxilo (-OH) de un alcohol, en este caso es la glicerina, y el grupo carboxilo (- COOH) de un ácido graso. También reciben el nombre de grasas neutras porque no tienen carga eléctrica. Los triglicéridos son moléculas apolares y prácticamente insolubles en agua debido a que los grupos hidroxilo (-OH) de la glicerina, que son polares, están unidos mediante enlaces éster a los grupos carboxilo (-COOH) de los ácidos grasos. Los triglicéridos suponen la reserva energética tanto en animales como en vegetales. Se acumulan en vacuolas en las células vegetales y en mamíferos en una células especiales denominadas adipocitos. Otra importante función, es actuar como aislantes térmicos y almacén de alimento. b) Los triglicéridos que son sólidos a temperatura ambiente, se les conoce generalmente como “grasas o sebos” y los ácidos grasos que los constituyen son saturados (no poseen dobles enlaces en su molécula) y de cadena larga, por tanto, de punto de fusión elevado. Por el contrario, los triglicéridos cuyos ácidos grasos son insaturados son líquidos y se les denomina “aceites”. Por hidrogenación los ácidos grasos insaturados pierden los dobles enlaces pasando el triglicérido al estado sólido. Esta propiedad es aprovechada en la industria para fabricar mantequillas a partir de aceites. c) La principal diferencia entre los lípidos saponificables y los insaponificables estriba en que los primeros contienen ácidos grasos en su estructura molecular, mientras que los lípidos insaponificables carecen de ellos. Los ácidos grasos tienen un comportamiento de ácidos moderadamente fuertes, que les permite realizar reacciones de esterificación y de saponificación. - La esterificación es la reacción química que se produce entre un ácido graso y un alcohol, con formación de un éster y una molécula de agua. Mediante hidrólisis los ésteres se rompen liberando el ácido graso y el alcohol - La saponificación es una reacción típica de los ácidos grasos en la cual reaccionan con álcalis o bases obteniéndose una sal del ácido graso, denominada jabón. gua d) Los lípidos insaponificables no pueden realizar la reacción de saponificación ya que carecen de ácidos grasos en su estructura molecular, es decir, carecen de enlaces ésteres que producen jabones por hidrólisis alcalina. Los lípidos insaponificables se clasifican en esteroides, terpenos y prostaglandinas. Entre los esteroides destacan los esteroles, que incluyen numerosas moléculas de interés biológico, tales como el colesterol. MADRID / JUNIO 00. LOGSE / BIOLOGIA / BIOMOLECULAS / OPCION A / EJERCICIO 1 OPCION A 1. Los lípidos constituyen un grupo de biomoléculas estructural y funcionalmente muy heterogéneo. a) Describa la estructura general de dos tipos diferentes de lípidos (1 punto). b) Indique cuatro funciones que desempeñan los lípidos en el organismo (1 punto). Solución: a) La clasificación de los lípidos es problemática debido a la diversidad de características que presentan. En determinadas ocasiones se clasifican según su estructura molecular, dividiéndose en tres grupos: ácidos grasos, lípidos saponificables y lípidos insaponificables. - Los triglicéridos son lípidos saponificables que están compuestos por una molécula de glicerina que se encuentra esterificada con tres ácidos grasos. El enlace éster tiene lugar entre el grupo hidroxilo (-OH) de un alcohol, en este caso es la glicerina, y el grupo carboxilo (-COOH) de un ácido graso. Los triglicéridos son moléculas apolares y prácticamente insolubles en agua debido a que los grupos hidroxilo (-OH) de la glicerina, que son polares, están unidos mediante enlaces éster a los grupos carboxilo (-COOH) de los ácidos grasos. Los triglicéridos suponen la reserva energética tanto en animales como en vegetales. - Los fosfoglicéridos o fosfolípidos son lípidos saponificables y son los principales componentes de las membranas biológicas. Químicamente están compuestos por una molécula de glicerina que se encuentra unida mediante enlaces éster a dos ácidos grasos a través de los carbonos 1 y 2, y mediante un enlace fosfodiéster a un grupo fosfato por el carbono 3. Además, el grupo fosfato forma otro enlace éster con una molécula polar que puede ser un aminoacohol o un polialcohol Los fosfolípidos son moléculas anfipáticas, es decir, poseen una zona polar hidrofílica constituida por el grupo fosfato y los diferentes sustituyentes polares que se encuentran unidos a él, y otra zona apolar hidrofóbica formada por los ácidos grasos esterificados a la glicerina. b) Los lípidos se encuentran en los seres vivos como componentes estructurales de las membranas celulares, en las cubiertas protectoras de muchos microorganismos, como formas de almacenamiento y transporte de combustible metabólico y están también relacionados con la especificidad y la inmunidad de los tejidos. MADRID / JUNIO 99 LOGSE / BIOLOGÍA / BIOMOLÉCULAS / OPCIÓN A / Nº 1 1.- Los fosfoglicéridos son lípidos complejos que poseen un comportamiento anfipático. a) Explique su composición química y haga referencia al tipo de enlaces entre sus componentes (1 punto). b) ¿En qué estructura celular se localizan de manera mayoritaria los fosfoglicéridos?. Explique el “comportamiento anfipático” y su importancia en la organización de esa estructura? (1 punto). Solución: a) Los fosfoglicéridos o fosfolípidos son lípidos saponificables y son los principales componentes de las membranas biológicas. Químicamente están compuestos por una molécula de glicerina que se encuentra unida mediante enlaces éster a dos ácidos grasos a través de los carbonos 1 y 2, y mediante un enlace fosfodiéster a un grupo fosfato por el carbono 3. Además, el grupo fosfato forma otro enlace éster con una molécula polar que puede ser un aminoacohol o un polialcohol. El ácido fosfatídico es el fosfolípido más sencillo: la glicerina se esterifica en el carbono 1 con el ácido esteárico (ácido graso saturado) y en el carbono 2 con el ácido oleico (ácido graso insaturado), el carbono 3 se encuentra esterificado con un grupo fosfato que no se encuentra sustituido con ninguna molécula polar. Todos los fosfoglicéridos derivan del ácido fosfatídico. b) Los fosfolípidos son moléculas anfipáticas, es decir, poseen una zona polar hidrofílica constituida por el grupo fosfato y los diferentes sustituyentes polares que se encuentran unidos a él, y otra zona apolar hidrofóbica formada por los ácidos grasos esterificados a la glicerina. Cuando los fosfolípidos se encuentran en un medio acuoso, debido a su carácter anfipático, se asocian formando unas estructuras denominadas micelas y bicapas. En ellas, los fosfolípidos se disponen orientando su parte o zona polar hacia las moléculas de agua estableciendo puentes de hidrógeno, y alejando del agua las zonas apolares, interaccionando unas con otras mediante fuerzas de Van der Waals y ocultándolas dentro de la estructura. La naturaleza anfipática los de los fosfolípidos les proporciona un papel fundamental en la formación de las membranas biológicas, tanto de las células procariotas como de las eucariotas. La membrana celular está constituida por una bicapa lípidica en la que se encuentran embebidas proteínas. En las bicapas, las cadenas hidrofóbicas se orientan hacia el interior, mientras que las cabezas polares están en contacto con el medio acuoso existente a ambos lados de la membrana. Son estructuras que separan dos medios acuosos. MADRID / JUNIO 98. COU / BIOLOGÍA / BIOMOLÉCULAS / OPCIÓN A/ N.º 1 1.- Explicar la función biológica de los siguientes compuestos: a) Carotenos y clorofilas. b) Queratinas e histonas. Solución: a) Los carotenos y las clorofilas son pigmentos que pertenecen al grupo de los tetraterpenos, es decir, son derivados del isopreno. Se caracterizan por poseer una larga cadena de dobles enlaces conjugados, con lo que los electrones están deslocalizados. Son responsables de la coloración de muchos vegetales e intervienen en la fotosíntesis. La absorción o captación de la luz solar es un proceso clave en la fase luminosa de la fotosíntesis y es llevada a cabo por los pigmentos fotosintéticos (clorofilas y los carotenos). Estos pigmentos junto a proteínas específicas se encuentran agrupados formando los llamados fotosistemas, que aparecen ubicados en las membranas tilacoidales de los cloroplastos. Todos los pigmentos del fotosistema son capaces de absorber luz, pero sólo uno es capaz de convertir la energía luminosa en eléctrica, es el denominado centro de reacción, que está formado por una molécula de clorofila a y una proteína específica. El resto de los pigmentos se denominan colectores o antena del fotosistema y su función es transformar la energía del fotón en la que es capaz de absorber el centro de reacción. Si un fotón choca con un electrón de un átomo perteneciente a una molécula de pigmento fotosintético, este electrón capta la energía del fotón y salta a órbitas más alejadas del núcleo, pudiendo llegar a perderse dejando ionizado al átomo. La molécula que contiene este átomo queda asimismo oxidada y busca con avidez electrones, que le son proporcionados por el agua mediante la fotolisis de esta molécula. Por lo tanto, la absorción de la luz por el centro de reacción hace que la clorofila existente en éste libere un electrón, que viajará a lo largo de una cadena de transporte de electrones hasta alcanzar el NADP+. Entonces, el centro de reacción queda ionizado, por lo que se necesita un electrón que será aportado por el H2O. b) Las queratinas y las histonas son biomoléculas proteicas. - Las queratinas son proteínas de estructura filamentosa e insolubles en medios salinos. Son propias de los animales en los que forman parte de la piel y de los derivados biológicos del ectodermo (pelo, lana, plumas, uñas, cuernos, queratinas. - Las histonas son proteínas de estructura globular y solubles, tienen carácter básico. Se asocian al ADN mediante enlaces iónicos en el núcleo de las células eucariotas, formando así los cromosomas de las mismas, a los que sirven como elementos estructurales y puede que como represores de algunos segmentos específicos de ADN evitando su transcripción, aunque esta última función no está suficientemente comprobada.