1.- AGUA
Anuncio
BIOQUÍMICA 1.- AGUA 1.1.- METABOLISMO DE AGUA Y LOS ELECTROLITOS Objetivo específico.- Comprender la importancia del agua y electrolitos en el organismo. Agua corporal total El agua comprende el 50% al 70% del peso corporal total. El valor real para individuos sanos es bastante estable y está en función de distintas variables, incluidas las masas de tejidos y edad. Las grasas tienen poca, agua de modo que los individuos esbeltos tienen una proporción de agua sobre el peso corporal total mayor que los obesos. El porcentaje de agua es más bajo en mujeres y se correlacionan con su mas abundante tejido adiposo subcutáneo. Intercambio de agua El individuo normal consume de 2 a 2.5 litros de agua al día; por lo regular ingiere 1.5 y el resto proviene de alimentos sólidos sea como parte de éstos o como un producto de su oxidación. Las pérdidas diarias de agua incluyen 250 ml. en las heces, 800 a 1.500 ml. en la orina y casi 600 ml. de pérdidas insensibles. Las pérdidas insensibles de agua ocurren a través del tracto intestinal, los pulmones, la piel, y los riñones y aumentan con el metabolismo, hiperventilación y fiebre. En el organismo, el agua se mantiene razonablemente en equilibrio constante a pesar de las fluctuaciones de las ingestas y de las pérdidas Constituyente de los líquidos Electrolitos: Los líquidos orgánicos se hallan formados por agua y las sustancias en ellas disueltas tales como glucosa, urea, creatinina Catión: carga + Anión: carga – Los electrolitos son sustancias que se disocian en las soluciones; átomos con carga eléctrica se denominan IONES Un electrolito se disuelve en agua, condiciona la corriente eléctrica Uno de los síntomas más característicos del ejercicio físico es el sudor y éste no es más que una forma de perder agua corporal, la cantidad de agua que se llega a perder puede ser suficiente e importante como para llegar a la deshidratación, si no se recupera correctamente. Por tanto la reposición de líquidos debe ser unas de las primeras preocupaciones de los preparadores físicos y de los deportistas. Q.F.B. Dinora Bernal Iribe 15 BIOQUÍMICA Existe la creencia cada día más en entredicho, que aconseja beber líquidos con alto contenido salino, para aumentar el rendimiento, lo que no parece ser una determinación correcta. Si se sabe que la sudoración supone pérdida de agua y de diferentes elementos como: cloro, sodio, potasio, calcio, magnesio etc, por lo tanto la reposición hídrica no puede consistir en reponer agua y sal, además debe introducir el resto de electrolitos cuya participación dentro de la actividad deportiva está bastante definida: Potasio Función muscular, Almacenamiento de glucógeno Equilibrio hídrico Sodio Equilibrio hídrico, Activación enzimática Calcio Activación de nervios y músculos, Contracción muscular Magnesio Activación enzimática, metabolismo de proteinas, función muscular Fósforo Formación de ATP La importancia de los minerales obliga a ser muy cuidadoso con objeto de asegurar necesidades mínimas motivo por el que es muy importante respetar las (Recomendaciones Dietéticas Aconsejadas). También se recomienda que se use la cantidad suficiente a través de una dieta sana, equilibrada y mixta adecuada y evitar que se utilicen compuestos tipo “ suplemento vitamínico” 1.2 ASPECTOS BIOLÓGICOS DE LA PRESION OSMÓTICA Objetivo específico: Comprender los fenómenos de ósmosis y presión osmótica en los líquidos corporales Presión osmótica: Es la fuerza que lleva al agua desde una solución de menor concentración a través de una membrana selectiva hacia la solución de mayor concentración. La presión osmótica está producida por la tendencia de las moléculas de agua al pasar por la membrana para igualar la concentración de moléculas de agua en ambos lados. Una solución de azúcar más concentrada tendría presión osmótica mayor, y “ atraería” el agua hasta un nivel de igualación de concentración. Q.F.B. Dinora Bernal Iribe 16 BIOQUÍMICA Cuando las soluciones de ambos lados de una membrana selectiva permeable se hallan en igual concentración se denomina ISOTÓNICA ó ISOOSMÓTICA Si una solución se encuentra en menor concentración decimos que es HIPOTÓNICA. Una solución que contenga una mayor concentración de solutos que otra se denomina solución HIPERTÓNICA que la otra 1. Si el organismo ha perdido más electrolitos que líquidos, tal como sucede en la diarrea, el líquido extracelular contendrá menos electrolitos que el líquido intercelular. 2. Los procesos de ósmosis y difusión, son procesos pasivos puesto que no requieren liberación de energía. 3. La energía para el transporte activo está dado por los procesos metabólicos de las células. 4. La diálisis y la ósmosis son dos casos particulares de difusión. La difusión es el término general para definir el movimiento de moléculas de una región de alta concentración a otra mas baja, por efecto de la energía cinética de las moléculas. 5. La diálisis es la difusión de partículas de soluto. 6. La ósmosis es la difusión de partículas de solvente. 1.3 PROPIEDADES Y FUNCIONES DEL AGUA Objetivo específico: Comprender las propiedades únicas del agua tanto física como químicamente a través de su estructura El agua La vida se apoya en su comportamiento anormal El agua, una molécula simple y extraña, puede ser considerada como el líquido de la vida. Es la sustancia más abundante en la biosfera, dónde la encontramos en sus tres estados y es además el componente mayoritario de los seres vivos, pues entre el 65 y el 95% del peso de de la mayor parte de las formas vivas es agua. El agua fue además el soporte donde surgió la vida. Molécula con un extraño comportamiento que la convierten en una sustancia diferente a la mayoría de los líquidos, posee una manifiesta reaccionabilidad y posee unas extraordinarias propiedades físicas y químicas que van a ser responsables de su importancia biológica. Q.F.B. Dinora Bernal Iribe 17 BIOQUÍMICA 1.3.1 Estructura del agua La molécula de agua está formada por dos átomos de H 2 unidos a un átomo de O2 por medio de dos enlaces covalentes. Con un ángulo de aproximadamente de 104'5:, entre los dos hidrógenos, la desigualdad de las electronegatividades entre hidrógeno y oxígeno, hace que la molécula del agua sea altamente polar por ejemplo: El oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno y atrae con más fuerza a los electrones de cada enlace. Molécula de agua altamente polar __ = densidad + H + 104.5º H El resultado es que la molécula de agua presenta una distribución asimétrica de sus electrones, lo que la convierte en una molécula polar, alrededor del oxígeno se concentra una densidad de carga negativa , mientras que los núcleos de hidrógeno quedan desprovistos parcialmente de sus electrones y manifiestan, por tanto, una densidad de carga positiva. Debido a la alta polaridad de la molécula de agua surgen como resultado atracciones intermoleculares fuertes entre moléculas adyacentes de agua, por lo tanto cuando dos moléculas de agua se aproximan mucho se establece una atracción electrostática entre la densidad parcial positiva del hidrógeno de una molécula de agua y la densidad parcial negativa situada sobre el átomo de oxígeno de la otra molécula de agua a este tipo de unión electrostática se llama enlace por puente de hidrógeno. El puente de hidrógeno no está limitado solamente a las moléculas de agua, tiende a formarse entre cualquier átomo electronegativo, como el oxígeno y el nitrógeno, por ejemplo las moléculas gigantes de las proteínas tienden a estabilizarse por puentes de hidrógeno. Q.F.B. Dinora Bernal Iribe 18 BIOQUÍMICA Ejemplos de puentes de hidrógeno de importancia Biológica Entre un grupo hidroxilo Entre un grupo carbonilo Entre dos y el agua y el agua polipeptídicas cadenas 1.3.2 Propiedades del agua a) Acción disolvente El agua es el líquido que más sustancias disuelve, por eso decimos que es el disolvente universal. Por ejemplo el cloruro de sodio que se mantiene unido mediante fuertes atracciones electrostáticas entre iones positivos y negativos, se necesita de una energía considerable para separar unos de otros, sin embargo el agua disuelve al cloruro de sodio cristalizado gracias a las fuertes atracciones electostáticas entre los dipolos del agua y los iones de Na+ y Cl- que forman los iones hidratados muy estables y superan con ello la tendencia de atraerse mutuamente. Ejemplo de cómo el agua disocia los iones de Na + y Cl – Q.F.B. Dinora Bernal Iribe 19 BIOQUÍMICA b) INTERACCION CON SUSTANCIAS HIDROFOBICAS Las interacciones hidrofóbicas ( repelen agua) se forman entre sustancias no polares cuando están presentes en un medio como el agua, un ejemplo sencillo es del ácido oleico, que es un ácido graso de cadena larga, con un grupo carboxilo y una larga cola hidrocarbonada que es no polar e insoluble en agua por lo que se dispersa en ella mediante la formación de micelas, en donde los grupos carboxilos negativamente cargados quedan expuestos a la fase acuosa y los grupos no polares permanecen ocultos dentro de la estructura micelar. ej; ácido oléico molécula anfipática símbolos cadena hidrocarbonada grupo carboxilo MICELA: Aglomeración esférica con un centro no polar formando pequeñas esférulas de lípidos las cadenas no polares se ocultan en el agua mientras que los grupos carboxilos se hayan expuestos, logrando así la disolución c) ELEVADO CALOR DE VAPORIZACIÓN El agua posee un punto de fusión, un punto de ebullición y el calor de vaporización mas elevados que la mayor parte de los líquidos. Debido a su alto calor de vaporización ( 540 cal. por gramo) un organismo puede gastar gran cantidad de calor con la vaporización de pequeñas cantidades de agua, como también un organismo puede absorber gran cantidad de calor sin un cambio en su temperatura interna. de ese modo ambas propiedades contribuyen al mantenimiento de una temperatura constante. 1.3.3 Funciones biológicas del agua Déficit de Agua Déficit de potasio(K) debido a diarreas, colitis ulcerosas y quemaduras Q.F.B. Dinora Bernal Iribe -Se pierde Sodio, cloro -Depresión del sistema Nervioso Central -Depresión de la actividad gastrointestinal -Reducción del volumen de Sangre -Aumento en la temperatura -Los impulsos activadores no pueden ser transmitidos a los nervios o músculos (calambres) -Depresión Neuromuscular -Depresión Gastrointestinal 20 BIOQUÍMICA -Los músculos se tornan blandos a) Equilibrio Ácido Base El equilibrio ácido base en un organismo esta determinado por la concentración de iones hidrógeno ( pH) pH : H+ pH : H+ OH OH BASE : (alcalino) es un receptor de hodrogenion, entonces formara iones hidroxilo (OH) Los líquidos extracelulares son ligeramente alcalinos Desequilibrio ácido base pH ácido = Sistema nervioso central se deprime pH alcalino = Sobreestimulación del SNC (cosquilleo en los dedos de las manos y de los pies hasta las convulsiones) NOTA: es difícil determinar el pH intracelular. b) Mecanismo de defensa 1.-Sistema Buffer= es comparado a una esponja química ya que embebece el exceso de H+ liberado. En la figura se señala el pH de algunas soluciones. En general hay que decir que la vida se desarrolla a valores de pH próximos a la neutralidad. Los organismos vivos no soportan variaciones del pH mayores de unas décimas de unidad y por eso han desarrollado a lo largo de la evolución Q.F.B. Dinora Bernal Iribe 21 BIOQUÍMICA sistemas de tampón o buffer, que mantienen el pH constante mediante mecanismos homeostáticos. Los sistemas tampón consisten en un par ácidobase conjugada que actúan como dador y aceptor de protones respectivamente. El tampón bicarbonato es común en los líquidos intercelulares, mantiene el pH en valores próximos a 7,4, gracias al equilibrio entre el ión bicarbonato y el ácido carbónico, que a su vez se disocia en dióxido de carbono y agua: Si aumenta la concentración de hidrogeniones en el medio por cualquier proceso químico, el equilibrio se desplaza a la derecha y se elimina al exterior el exceso de CO2 producido. Si por el contrario disminuye la concentración de hidrogeniones del medio, el equilibrio se desplaza a la izquierda, para lo cual se toma CO2 del medio exterior. 1.4 DISTRIBUCION DEL AGUA EN EL ORGANISMO OBJETIVO ESPECÍFICO: El alumno conocerá como se distribuye el agua en el organismo VOLUMEN SANGUINEO TOTAL : 5-6 L PLASMA 55% HEMATIES 45% LIQ.INTERSTICIAL (10.5 L) Liq. Cefalorraquídeo Liq. Intraocular Liq. Cavidades: Pericárdico, Pleural, Peritoneal PLASMA Q.F.B. Dinora Bernal Iribe 22 BIOQUÍMICA 1.5 EFECTOS DE LAS SOLUCIONES ISOTÓNICAS E HIPOTÓNICAS EN LOS GLÓBULOS ROJOS OBJETIVO ESPECÍFICO: Entender como se comportan las soluciones en los glóbulos rojos La membrana plasmática de la célula puede considerarse como semipermeable, y por ello las células deben permanecer en equilibrio osmótico con los líquidos que las bañan. Cuando las concentraciones de los fluidos extracelulares e intracelulares es igual ambas disoluciones son isotónicas. Si los líquidos extracelulares aumentan su concentración de solutos se hacer hipertónicos respecto a la célula, y ésta pierde agua, se deshidrata y mueren (plamólisis). Y si por el contrario los medios extracelulares se diluyen, se hacen hipotónicos respecto a la célula, el agua tiende a entrar y las células se hinchan, se vuelven turgentes ( turgescencia ), llegando incluso a estallar. 1.6 IONES EXTRACELULARES OBJETIVO ESPECÍFICO: Aprender la importancia extracelulares en el organismo y función de los iones PRINCIPAL CATION: PRINCIPALES ANIONES: Cl, EN EL PLASMA: PROTEINAS El sodio es el factor principal de la osmolaridad del líquido extracelular. Na HCO3 Hiponatremia La hiponatremia sintomática aguda, valores menores de 130 meq/l, se caracteriza clínicamente por signos de hipertensión intracraneal y de edema celular excesivo en los tejidos. La hipertensión quizás sea inducida por la presión intracraneal aumentada, dado que Q.F.B. Dinora Bernal Iribe 23 BIOQUÍMICA la presión sanguínea se normaliza con la administración de solución salina hipertónica. Es de importancia especial en pacientes con hiponatremia la aparición de insuficiencia renal oligúrica Hipernatremia Las mucosas están secas y adherentes. La temperatura corporal por lo general aumenta. Las enfermedades que causan alteraciones agudas significativas de la natremia, por lo general provocan cambios simultáneos del volumen extracelular. SIGNOS Y SINTOMAS DE CONCENTRACION OSMOLAR Tipos de signos LOS CAMBIOS Hiponatremia (Intoxicación acuosa) AGUDOS EN Hipernatremia (Déficit acuoso) Moderada Grave Moderada Grave Nerviosos centrales Calambres musculares Hiperreflexia tendinosa Hipertensión intracraneal (Fase compensada) Convulsiones Hipertensión intracraneal (Fase descompensada) Inquietud Debilidad Cardiovasculares Cambios de la presión sanguínea y el pulso Taquicardia secundarios a hipertensión intracraneal Hipotensión (si es grave) Hísticos Salivación, lagrimación y diarrea La piel conserva la huella digital Renales Oliguria que progresa a anuria Oliguria Metabólicos Ninguno Fiebre Q.F.B. Dinora Bernal Iribe LA Delirios Conducta maníaca acuosa Disminución de la salivación y lagrimación Mucosas secas, adherentes Edema y enrojecimiento linguales Rubor cutáneo 24 BIOQUÍMICA Práctica No________ “EL CICLO DEL AGUA” MATERIAL: · · · · . 1 vaso o frasco de 500 ml 1 matraz bola o frasco de cuello alargado de 500 ml 280 ml de agua 3 cubos de hielo Mechero, tripié, maya de asbesto PROCEDIMIENTO: Simule algunos de los fenómenos que intervienen en el ciclo del agua armando el siguiente dispositivo: 1. 2. 3. 4. Vierta en el vaso 30 ml de agua Colóquelo sobre una fuente de calor hasta que hierva el agua Vierta en el matraz bola o frasco 250 ml de agua y agréguele 3 cubos de hielo. Coloque la base del matraz o frasco sobre el vaso. ¿ Qué fenómenos del ciclo del agua puede observar ? 5. Explique en qué consiste cada uno de los fenómenos observados y por qué se producen en su dispositivo. ¿ Qué tipo de precipitación observa en su dispositivo ? ¿ Qué se necesitaría para que fuera en forma de nieve ? En la naturaleza, ¿ de dónde proviene la energía que produce la evaporación ? En la naturaleza, ¿ en dónde ocurre la condensación ? ¿ Cómo se llama el fenómeno mediante el cual se forman las nubes ? ¿ Por qué nieva en las montañas a pesar de que algunas de ellas se encuentran en zonas tropicales ? EXPLICACION: Se llama CICLO DEL AGUA al recorrido que hace esta sustancia de la tierra a la atmósfera y de ésta a la tierra; en una parte de este recorrido el agua llega a los seres vivos. En el ciclo del agua se observan varios fenómenos: EVAPORACION, o sea, el paso del estado líquido al gaseoso; CONDENSACION, que es la transformación del vapor de agua en pequeñas gotas; PRECIPITACION, o sea, la caída en forma de lluvia, nieve o granizo, escurrimiento y filtración en las capas permeables de la corteza terrestre. La parte del recorrido en la que tiene contacto el agua con los seres vivos, sobre todo con el ser humano, el ciclo se ve afectado o influido negativamente por causa de la contaminación. Q.F.B. Dinora Bernal Iribe 25 BIOQUÍMICA Práctica No________ DIFUSION Y OSMOSIS “EL AGUA ENTRA Y SALE DE LAS CELULAS” MATERIAL: · · · · · · · 2 zanahorias Pelapapas o sacabocados Solución de azúcar (sacarosa) al 10 % Solución salina al 10 % 1 tubo de vidrio corto y delgado 1 trozo de corcho en forma de disco Vaselina o plastilina PROCEDIMIENTO: 1. Tome las zanahorias y perfórelas en la parte superior central con un sacabocados de aproximadamente ¾ de su longitud. 2. Llene la cavidad de una con la solución de azúcar al 10 % y la otra con la solución de sal al 10 % . 3. Introduzca el pedazo de tubo de vidrio delgado en el corcho y colóquelos en el hueco hecho en la zanahoria ajustando perfectamente. 4. La solución debe subir un poco en el tubo. Para evitar escapes de la solución, cubra las uniones con vaselina. 5. Cada 15 minutos, registre los cambios observados y explique el proceso. ¿ Por qué asciende la solución en el tubo que se coloca sobre la zanahoria ? ¿ De dónde proviene el agua ? EXPLICACION: DIFUSION es el movimiento de partículas de una región donde se encuentran en mayor concentración, a una de menor concentración. Esto da por resultado la distribución uniforme de partículas. Cuando usted agrega una gota de tinta a un recipiente con agua, ¿ qué observa ?. La membrana celular es diferencialmente permeable, ya que permite únicamente el paso de algunas sustancias a través de ella. El paso de agua a través de una membrana de permeabilidad selectiva, de una región de menor concentración a una de mayor concentración de solutos se denomina OSMOSIS. Si colocamos células (por ejem: glóbulos rojos) en agua (solución hipotónica) , éstas como resultado de la semipermeabilidad de su membrana comenzarán a hincharse, a esto se le llama TURGENCIA; el agua pasa al interior y aunado al aumento progresivo de la presión interior, excede la resistencia natural de la membrana celular, causando su rompimiento. En cambio, si las células son colocadas en una solución de sal o sacarosa concentrada (solución hipertónica) , las células se contraerán como resultado del movimiento del agua del interior de la célula al exterior, y a esto se le llama PLASMOLISIS. Nombre del alumno:____________________________Fecha:___________ Revisado:____________ Q.F.B. Dinora Bernal Iribe 26 BIOQUÍMICA Práctica No________ “OSMOSIS EN PAPAS” MATERIAL: · · · · · · · · 1 papa grande 1 cuchillo 1 pelapapas 2 vasos de vidrio medianos 1 plato hondo Solución de sal Agua suficiente 1 cucharada de azúcar PROCEDIMIENTO: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Pele la papa y córtela por la mitad. Forme un hueco a una de las mitades de papa con la ayuda del pelapapas. Deposite una cucharada de azúcar en el hueco de la papa. Coloque la papa en el plato hondo y agregue agua suficiente para que cubra la papa, pero cuidando que no la rebase. Después de 15 minutos, observe lo que sucede. De la otra mitad de papa, corte dos rebanadas aproximadamente del mismo tamaño y coloque cada una de ellas en un vaso. Agregue a uno de los vasos 200 ml de agua y al otro 200 ml de la solución salina. Después de 15 minutos, tome cada rebanada de papa entre sus dedos pulgar e índice y trate de doblarlas. ¿ Qué sucede ? EXPLICACION: Cuando se coloca azúcar en el hueco de la papa, después de transcurridos 20 minutos esta se disuelve y se vuelve miel, debido a que las células de la papa sueltan agua para igualar concentraciones, fluyendo esta de menor a mayor concentración de soluto. Cuando sumergimos la papa durante un tiempo en agua, esta se hace mas dura ya que las células de papa se inflaman debido a la entrada de agua por Osmosis, que va de menor a mayor concentración, por lo tanto aquí la papa absorbe el agua. En cambio, en solución salina ocurre lo contrario: la papa aumenta su flexibilidad soltando agua, la cual fluye hacia fuera de las células. Nombre del alumno:________________________________Fecha:________ Revisado:____________ Q.F.B. Dinora Bernal Iribe 27 BIOQUÍMICA Práctica No________ “ PURIFICACION DEL AGUA ” MATERIAL: · · · · · · · · 1 jeringa de 40 ml 1 trozo de algodón 1 vaso Carbón en polvo Arena Grava Cloro Agua contaminada PROCEDIMIENTO: 1. Antes de realizar la actividad, pregunte a sus alumnos cómo harían ellos para purificar el agua, qué elementos utilizarían y cómo verificarían que esa agua ya es apta para beber. 2. Enseguida agregue unas gotas de solución de cloro al agua contaminada. ¿ Para qué se agrega el cloro ? 3. Sujete en forma vertical la jeringa e introduzca un poco de algodón humedecido con agua, cuidando que quede justo en el orificio de salida de la jeringa (puede ayudarse con la punta de un lápiz). 4. Adicione carbón en polvo hasta la marca de 10 ml. ¿ Para qué se adiciona el carbón? 5. Ponga arena hasta la línea de 30 ml. ¿ Cómo funciona la arena ? 6. Agregue grava hasta la marca de 40 ml. ¿ Cuál es la finalidad de colocar la grava ? 7. Coloque un vaso abajo de la jeringa y vacíe el agua contaminada dentro de la jeringa para empezar la filtración. 8. Observe las características del agua filtrada y compare con el agua contaminada. ¿Huele?, ¿Está turbia?, ¿Se puede beber?, ¿Si no ponemos el filtro de carbón en la jeringa, cómo hubiera salido al agua?. 9. Visite con sus alumnos una planta potabilizadora y purificadora de agua. EXPLICACION: En el proceso de purificación de agua, el filtro de carbón absorbe los malos olores y al cloro en exceso (por lo que es necesario llevar a cabo la cloración antes de pasar el agua por el carbón). El cloro añadido elimina los microorganismos, y los filtros de arena y grava retienen partículas sólidas que pueda contener el agua. Nombre del alumno:__________________________________Fecha:________ Revisado:____________ Q.F.B. Dinora Bernal Iribe 28 BIOQUÍMICA UNIDAD No 2 CARBOHIDRATOS Objetivo específico.- Comprender la importancia de los carbohidratos en el organismo y fuera de el 2.1 CONCEPTO DE GLÚCIDOS Los glúcidos son biomoléculas formadas básicamente por carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O). Los átomos de carbono están unidos a grupos alcohólicos (-OH), llamados también radicales hidroxilo y a radicales hidrógeno (H). En todos los glúcidos siempre hay un grupo carbonilo, es decir, un carbono unido a un oxígeno mediante un doble enlace (C=O). El grupo carbonilo puede ser un grupo aldehído(-CHO), o un grupo cetónico (-CO-). Así pues, los glúcidos pueden definirse como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. El primer glúcido es el más pequeño que existe, tiene 3 átomos de carbono solamente, es además una aldosa porque posee un grupo aldehído (CHO ); el segundo ejemplo correspondería a una cetosa, por tener un grupo cetona (C=O ) 2.2 MONOSACARIDOS Los monosacáridos son glúcidos sencillos, constituídos sólo por una cadena. Se nombran añadiendo la terminación -osa al número de carbonos. Q.F.B. Dinora Bernal Iribe 29 BIOQUÍMICA Por ejemplo, en el dibujo están representados una triosa, una tetrosa, una pentosa y una hexosa. 1. Las triosas , son abundantes en el interior de la célula, ya que son metabolitos intermediarios de la degradación de la glucosa Las pentosas, son glúcidos de 5 carbonos y entre ellos se encuentran: Ribosa y Desoxirribosa , que forman parte de los ácidos nucléicos 2. y la ribulosa que desempeña un importante papel en la fotosíntesis, debido a que a ella se fija el CO2 atmosférico y de esta manera se incorpora el carbono al ciclo de la materia viva. 3. Las hexosas , son glúcidos con 6 átomos de carbono. Entre ellas tienen interés en biología, la glucosa y galactosa entre las aldohexosas y la fructosa entre las cetohexosas. En disolución acuosa, los monosacáridos se cierran formando unos anillos de 5 ó 6 lados , furanos y piranos, respectivamente. Aquí está representada la fórmula lineal y cíclica de la fructosa, formando un anillo de cinco lados que corresponde al furano Al cerrarse la molécula el grupo -OH, puede ocupar dos posiciones, respecto al grupo -CH2OH del C5. Son dos nuevos isómeros, denominados trans) y beta (en posición cis) anómeros alfa (en posición Estas fórmulas representan a la glucosa en su forma lineal y cíclica, en este caso el anillo formado tiene 6 lados y corresponde al esqueleto pirano. Es el glúcido más abundante, llamado azúcar de uva; en la sangre se encuentra en concentraciones de un gramo por litro Al polimerizarse da lugar a polisacáridos con función energética (almidón y glucógeno) o con fución estructural, como la celulosa de las plantas. Q.F.B. Dinora Bernal Iribe 30 BIOQUÍMICA 2.2.1 CICLACIÓN DE MONOSACÁRIDOS En este esquema puede apreciarse como se cierra la molécula de un monosacárido, en este caso una hexosa. El grupo carbonilo del C 1 queda próximo al C5 y entre ellos reaccionan sus radicales en una reacción intramolecular entre un grupo aldehido (el del C1) y un grupo alcohol (el del C5), Ambos carbonos quedarán unidos mediante un átomo de oxígeno. El C 1 se denomina Carbono anomérico y posee un grupo -OH y según la posición de este grupo, se originan dos anómeros (alfa y beta). El estudio de la ciclación fue realizado por Haworth y se conoce con el nombre de proyección de Haworth En este espacio se realizaran algunos ejercicios de monosacáridos de forma abierta a forma cerrada, con la explicación y las que te indique el instructor: Q.F.B. Dinora Bernal Iribe 31 BIOQUÍMICA D- TETROSAS D-TRIOSA CHO I HCOH I CH2 OH GLICERALDEHIDO CHO I HOCH I HCOH I CH2 OH D-TREOSA CHO I HCOH I HCOH I CH2 OH D-ERITROSA D- PENTOSAS CHO I HOCH I HOCH I HCOH I CH2 OH D-LIXOSA CHO I HCOH I HOCH I HCOH I CH2 OH D-XILOSA CHO I HOCH I HCOH I HCOH I CH2 OH D-ARABINOSA CHO I HCOH I HCOH I HCOH I CH2 OH D-RIBOSA D- HEXOSAS CHO CHO CHO I I I HOCH HCOH HOCH I I I HOCH HOCH HCOH I I I HOCH HOCH HOCH I I I HCOH HCOH HCOH I I I CH2 OH CH2 OH CH2 OH D-TALOSA D-GALACTOSA D-IDOSA ALOSA TRIOSA CH2 OH I C=O I CH2 OH DIHIDROXICETONA D- PENTOSAS D-HEXOSAS Q.F.B. Dinora Bernal Iribe CHO I HCOH I HCOH I HOCH I HCOH I CH2 OH D-GULOSA CHO I HOCH I HOCH I HCOH I HCOH I CH2 OH D-MANOSA CHO CHO CHO I I I HCOH HOCH HCOH I I I HOCH HCOH HCOH I I I HCOH HCOH HCOH I I I HCOH HCOH HCOH I I I CH2 OH CH2 OH CH2 OH D-GLUCOSA D-ALTROSA D- D- TETROSAS CH2 OH I C=O I HCOH I CH2 OH D-ERITRULOSA CH2 OH I C=O I HOCH I HCOH I CH2 OH D-XILULOSA CH2 OH I C=O I HOCH I HOCH I HCOH I CH2 OH D-TAGATOSA CH2 OH I C=O I HCOH I HCOH I CH2 OH D-RIBULOSA CH2 OH CH2 OH I I C=O C=O I I HCOH HOCH I I HOCH HCOH I I HCOH HCOH I I CH2 OH CH2 OH D-SORBOSA D-FRUCTOSA CH2 OH I C=O I HCOH I HCOH I HCOH I CH2 OH D-SICOSA 32 BIOQUÍMICA 2.3 DISACÁRIDOS Los disacáridos están formados por la unión de dos monosacáridos, los cuales son sustancias cristalinas de sabor dulce y solubles en agua, a la unión entre dos monosacáridos se le llama unión glucocídica, las mas importantes son: (alfa) 1–4 1–6 B 1–4 (beta) y B1–6 Alfa o beta significa la conformación del hidroxilo del carbono anomérico, el primer número significa el carbono del primer monosacárido y el segundo número significa el carbono del hidroxilo con el cual formará la unión. Los disacáridos mas importantes son : MALTOSA LACTOSA SACAROSA Los enlaces glucocídicos se rompen gracias a unas enzimas específicas en nuestro organismo que son maltasa para maltosa, sacarasa para sacarosa y lactasa para lactosa. MALTOSA LACTOSA glucosa + glucosa en unión Alfa 1-4 galactosa + glucosa en unión Beta 1-4 La maltosa se encuentra en los cereales, la enzima que rompe esta unión es la enzima maltasa La lactosa se encuentra en la leche de los mamíferos y es hidrolizada por la enzima lactasa SACAROSA Glucosa + fructosa en unión alfa1 - beta 2 Es llamada también sucrosa es el disacárido mas abundante en la naturaleza se extrae del azúcar de caña y se hidroliza por medio de la enzima sacarasa Q.F.B. Dinora Bernal Iribe 33 BIOQUÍMICA 2.4 POLISACÁRIDOS Los polisacáridos están formados por la unión monosacáridos, (puede variar entre 11 y varios miles) de muchos mediante enlace O-glucosídico,similar al visto en disacáridos, con pérdida de una molécula de agua por cada enlace. Tienen pesos moleculares muy elevados, no poseen poder reductor y pueden desempeñar funciones de reserva energética o función estructural. Los polisacáridos que tienen función de reserva energética presentan enlace a-glucosídico y son : a) Almidón Es el polisacárido de reserva propio de los vegetales, y está integrado por dos tipos de polímeros: o la amilosa, formada por unidades de maltosa, unidas mediante enlaces a(1-4). Presenta estructura helicoidal. o la amilopectina, formada también por unidades de maltosas unidas mediante enlaces a(1-4), con ramificaciones en posición a(1-6). Polímeros que forman el almidón AMILOSA AMILOPECTINA Tanto a la amilosa como a la amilopectina se hidrolizan con la enzima AMILASA que se encuentra en los jugos gástricos y en la saliva. a) Glucógeno Es el polisacárido propio de los animales. Se encuentra abundantemente el hígado y en los músculos. Molécula muy similar a abundancia de ramificaciones. Q.F.B. Dinora Bernal Iribe la amilopectina; pero con mayor 34 BIOQUÍMICA GLUCÓGENO Entre los polisacáridos estructurales, destaca la celulosa, es predominantemente vegetal ya que forma la pared celular de la célula vegetal constituyendo la parte fibrosa de las plantas. Esta pared constituye un estuche en el que queda encerrada la célula, que persiste tras la muerte de ésta. La celulosa está constituida por unidades de b-glucosa, y la peculiaridad del enlace b (beta) hace a la celulosa inatacable por las enzimas digestivas humanas, solo unos cuantos animales herbívoros debido a sus bacterias gastrointestinales pueden metabolizarla ya se carece de la enzima celulasa que por ello, este polisacárido no tiene interés alimentario para el hombre. Sin embargo la celulosa tiene una gran importancia industrial ya que a través de procesos químicos se puede convertir en telas de algodón lino, papel, películas fotográficas etc,. CELULOSA Q.F.B. Dinora Bernal Iribe 35 BIOQUÍMICA EJERCICIO: Q.F.B. Dinora Bernal Iribe 36 BIOQUÍMICA Práctica No______ IDENTIFICACIÓN DE GLÚCIDOS Materiales: Muestras de glúcidos: o glucosa o maltosa o lactosa o sacarosa o almidón. 5 tubos de ensayo, gradilla, vaso para calentar de 200 ml. mechero, tripié, malla, agitador, 2 pipetas de 5 ó 10 mil espátula Reactivo de Fehling A y Fehling B 1. Reacción de Fehling: o Tomar la muestra que se quiera analizar (normalmente una cantidad de 3 ml.) o Añadir 1 ml. de Fehling A y 1 ml. de Fehling B. El líquido del tubo de ensayo adquirirá un fuerte color azul. o Calentar el tubo al baño María o directamente en un mechero de Laboratorio. o La reacción será positiva si la muestra se vuelve de color rojo-ladrillo. o La reacción será negativa si la muestra queda azul, o cambia a un tono azulverdoso. Q.F.B. Dinora Bernal Iribe 37 BIOQÍMICA Fundamento: Se basa en el carácter reductor de los monosacáridos y de la mayoría de los disacáridos (excepto la sacarosa). Si el glúcido que se investiga es reductor, se oxidará dando lugar a la reducción del sulfato de cobre (II), de color azul, a óxido de cobre (I), de color rojoanaranjado. Nombre del alumno:_____________________________________________ Revisado:____________________________Fecha:____________________ Práctica No_____ CARBOHIDRATOS Los carbohidratos son compuestos orgánicos de importancia vital para los seres vivos, ya que son la fuente principal de energía. Son llamados también glúcidos o azúcares, ya que la mayoría de éstos compuestos se caracterizan por su sabor dulce. Se les puede encontrar principalmente en alimentos de origen vegetal como las frutas y verduras. Para su identificación se utiliza un reactivo químico conocido como reactivo de Benedict, el cual es de color azul debido a la presencia de iones de cobre que contiene disueltos en solución. si se pone en contacto el reactivo de Benedict con un azúcar y se somete a calentamiento en baño maría por 5 minutos, se presenta cambio de color azul a rojo ladrillo, éste cambio nos indica que la muestra tiene carbohidratos. Problema: ¿Cómo demostrarías experimentalmente que una de las muestras es ligth? _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ Resultados:____________________________________________________ Escribe la clasificación de los carbohidratos:__________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Nombre del alumno:_____________________________________________ Revisado:____________________________Fecha:____________________ Q.F.B Dinora Bernal Iribe 38 BIOQÍMICA Práctica No_____ CARBOHIDRATOS (POLISACÁRIDOS) "ESCRITURA MÁGICA" MATERIAL: 1 recipiente de plástico 1 vaso de precipitado de 50 ml 1 hoja de papel blanca 1 pincel o cotonete 1 limón Solución de yodo (lugol) Agua PROCEDIMIENTO: Vierta en un recipiente de plástico 1/2 taza de agua. Agregue 10 gotas de lugol al agua y agita. Obtenga el jugo de un limón en un vaso de precipitado de 5 ml. Escriba un mensaje con el jugo de limón en una hoja de papel blanca, ayudándose con pincel. Deje secar el jugo que permanece en el papel. Cuando la hoja esté completamente seca sumérjala en la solución de yodo preparada al inicio ¿Qué fue lo que ocurrió? EXPLICACIÓN: Las hojas de papel están hechas de celulosa. La celulosa al igual que el almidón es un polisacárido, y aunque tienen diferente configuración, son muy similares, por lo que ambos en presencia de yodo tienen la característica de tomar un color azul violeta muy similar. Nombre del alumno:_____________________________________________ Revisado:____________________________Fecha:____________________ Q.F.B Dinora Bernal Iribe 39 BIOQÍMICA Práctica No______ “ALMIDONES ALMACENADOS EN LA FOTOSÍNTESIS” MATERIAL: · Hojas frescas de árbol · 1 recipiente · Almidón en polvo · Agua caliente · Tintura de yodo · Alcohol · Agua fría PROCEDIMIENTO: 1. En media cucharada de almidón agregue unas gotas de tintura de yodo. ¿ Qué sucede ?, ¿ Qué color aparece ? . Esto funciona como “Control” para comparar los resultados del experimento siguiente. 2. Sumerja la hoja de árbol en agua muy caliente durante 10 minutos. 3. Saque la hoja del agua y sumérjala en alcohol durante 30 minutos. 4. Enseguida lave la hoja con agua fría. 5. Añada unas gotas de tintura de yodo encima de la hoja. 6. Observe los cambios que presenta la hoja. 7. Explique lo que pasa al sumergir la hoja en agua caliente. ¿Qué le sucede a la hoja al sumergirla en alcohol? ¿Qué pasa con la tintura de yodo al colocarla sobre la hoja? ¿Qué pasó con el almidón presente en la hoja? EXPLICACIÓN: Parte de los azúcares que se producen durante la fotosíntesis se almacenan en forma de almidón en las células de las plantas. La presencia de almidón es un indicador de que ha ocurrido la fotosíntesis. El agua caliente que se utiliza durante la práctica nos ayuda a detener el proceso de la fotosíntesis y el alcohol ayuda a eliminar la clorofila. El yodo nos indica la ausencia de almidón al eliminar el proceso de la fotosíntesis y la pérdida de la clorofila. Nombre del alumno:_____________________________________________ Revisado:____________________________Fecha:____________________ Q.F.B Dinora Bernal Iribe 40 BIOQÍMICA 3.- AMINOÁCIDOS Objetivo Específico.- Conocer la composición de los aminoácidos para comprender la composición estructural de las proteínas 3.1 AMINOÁCIDOS Son sustancias cristalinas, casi siempre de sabor dulce; tienen carácter ácido como propiedad básica y actividad óptica; químicamente son ácidos carbónicos con, por lo menos, un grupo amino por molécula, 20 aminoácidos diferentes son los componentes esenciales de las proteínas. Aparte de éstos, se conocen otros que son componentes de las paredes celulares. Las plantas pueden sintetizar todos los aminoácidos, nuestro cuerpo solo sintetiza 16, aminoácidos, éstos, que el cuerpo sintetiza reciclando las células muertas a partir del conducto intestinal y catabolizando las proteínas dentro del propio cuerpo. Los aminoácidos son las unidades elementales constitutivas de las moléculas denominadas Proteínas. Son pues, y en un muy elemental, los "ladrillos" con los cuales el organismo reconstituye permanentemente sus proteínas específicas consumidas por la sola acción de vivir. Los alimentos que ingerimos nos proveen proteínas. Pero tales proteínas no se absorben normalmente en tal constitución sino que, luego de su desdoblamiento ("hidrólisis" o rotura), causado por el proceso de digestión, atraviesan la pared intestinal en forma de aminoácidos y cadenas cortas de péptidos, según lo que se denomina " circulación entero hepática". Esas sustancias se incorporan inicialmente al torrente sanguíneo y, desde allí, son distribuídas hacia los tejidos que las necesitan para formar las proteínas, consumidas durante el ciclo vital. 3.1.1 ESTRUCTURA QUÍMICA Los aminoácidos en la naturaleza que entran en la composición de las proteínas son 20 distintos todos tienen en común un grupo amino (NH2 ) y un grupo ácido (-COOH) de donde se deriva el nombre y lo que define al nombre específico es la cadena lateral “R”, la forma de escribir los aminoácidos es la siguiente: NH2 R-CH-COOH COOH NH2-CH-COOH R NH2-CH R R = CADENA LATERAL Q.F.B Dinora Bernal Iribe 41 BIOQÍMICA 3.1.2 CLASIFICACIÓN Q.F.B Dinora Bernal Iribe DE AMINOÁCIDOS 42 BIOQÍMICA 3.1.3 FUNCIÓN DE ALGUNOS AMINOÁCIDOS DE IMPORTANCIA BIOLÓGICA Asparagina: Función: Interviene específicamente en los procesos metabólicos del Sistema Nervioso Central (SNC). Acido Aspártico: Función: Es muy importante para la desintoxicación del Hígado y su correcto funcionamiento. El ácido L- Aspártico se combina con otros aminoácidos formando moléculas capases de absorber toxinas del torrente sanguíneo. Cisteina: Función: Junto con la L- cistina, la L- Cisteina está implicada en la desintoxicación, principalmente como antagonista de los radicales libres. También contribuye a mantener la salud de los cabellos por su elevado contenido de azufre. Glutamina: Función: Nutriente cerebral e interviene específicamente en la utilización de la glucosa por el cerebro. Acido Glutáminico: Función: Tiene gran importancia en el funcionamiento del Sistema Nervioso Central y actúa como estimulante del sistema inmunologico. Glicina: Función: En combinación con muchos otros aminoácidos, es un componente de numerosos tejidos del organismo. Histidina: Función: En combinación con la hormona de crecimiento (HGH) y algunos aminoácidos asociados, contribuyen al crecimiento y reparación de los tejidos con un papel específicamente relacionado con el sistema cardio-vascular. Serina: Función: Junto con algunos aminoácidos mencionados, interviene en la desintoxicación del organismo, crecimiento muscular, y metabolismo de grasas y ácidos grasos. Tirosina: Función: Es un neurotransmisor directo y puede ser muy eficaz en el tratamiento de la depresión, en combinación con otros aminoácidos necesarios. Treonina: Función: Junto con la con la L-Metionina y el ácido L- Aspártico ayuda al hígado en sus funciones generales de desintoxicación. Valina: Función: Estimula el crecimiento y reparación de los tejidos, el mantenimiento de diversos sistemas y balance de nitrógeno. Q.F.B Dinora Bernal Iribe 43 BIOQÍMICA 4.- PROTEÍNAS Objetivo específico.- Describir la estructura química de las proteínas, su clasificación de acuerdo a su función. 4.1 PROTEÍNAS Las proteínas representan el grupo de sustancias químicas de mayor importancia en la estructura y la fisiología celular, forman la masa principal de las células y de todos los tejidos. 4.1.1 ESTRUCTURA QUÍMICA DE LAS PROTEÍNAS Las proteínas están compuestas por carbono, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, azufre y en pequeñas proporciones fósforo zinc, hierro y cobalto. Las proteínas están formadas por la unión de aminoácidos, que en pequeñas proporciones se denominan como PÉPTIDOS. Un péptido consiste en dos o mas aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos que se forman cuando los grupos amino y carboxilos de los aminoácidos se combinan para formarlos, los aminoácidos constituyentes se denominan residuos de aminoácidos, (mas de 10 se designa como polipéptido) FORMACIÓN DE ENLACES PEPTÍDICOS: El enlace peptídico se forma entre el grupo carboxílico de un aminoácido y el grupo amino del siguiente aminoácido e involucra la eliminación de una molécula de agua. ej: H O H I II ---------------- I -H2O NH2 – C - C- OH H-N- C - COOH I ---------------- I R R H O H I II I NH2 – C – C - NH – C- COOH I I R R ESCRITURA DE LA FÓRMULA ESTRUCTURAL DE UN POLIPÉPTIDO Para grabar en mente es útil imaginar una serpiente de cascabel que se mueve de izquierda a derecha, el grupo carboxilo representa sus dientes y el grupo amino su cascabel. 1.- Dibuja un trazo en zig-zag 2.- Inserta los carbonos, los grupos carboxilos y amino. Q.F.B Dinora Bernal Iribe 44 BIOQÍMICA 3.- Añada los grupos R, los oxígenos y los átomos de hidrógenos necesarios Las estructuras peptídicas siempre se escriben con el grupo amino a la izquierda y con el grupo carboxilo a la derecha ej: Fórmula estructural de un tripéptido: ALANINA – CISTEÍNA – VALINA O H H II I I NH2 H C C N COOH I I C N CH2 C C I I I II I CH3 H SH O CH CH3 NH2 H I C I CH3 O II C H I C I CH2 I CH N I H CH3 ALANINA CH3 LEUCINA H I N C II O CH3 CH2 I CH CH CH I CH -OH I CH3 TREONINA N I H COOH FENILALANINA Ejercicio.- Realizar el siguiente pentapéptido en zig – zag : Hil – Cis – Lis – Ile – Ala a) ESTRUCTURA PRIMARIA DE LAS PROTEÍNAS Es la secuencia de aminoácidos , o sea, que aminoácidos hay y en que orden están. ej: Val – Ser – Fen – Ile – Met – Val – Ser – Fen – Ile – Met – Val – Ser – Fen – Ile Q.F.B Dinora Bernal Iribe 45 BIOQÍMICA Ser – Val – Met – Ile – Fen – Ser – Val – Met – Ile – Fen – Ser – Val – Met b) ESTRUCTURA SECUNDARIA DE LAS PROTEÍNAS Se refiere a la disposición espacial de la columna vertebral de los polipéptidos específico de cada aminoácido, estudiaremos dos tipos de arreglo: La hélice alfa ( ) y la hélice beta ( B ). Estos arreglos espaciales se estabilizan en mayor proporción por PUENTES DE HIDRÓGENO entre los nitrógenos y oxígenos de distintas partes de la misma cadena o entre las distintas cadenas. La estructura de la hélice alfa se presenta en forma variable en las proteínas; algunas como la hemoglobina y la mioglobina, la muestran en un 90% de su cadena peptídica, la forma beta es muy común en las proteínas estructurales. En la hélice alfa de la columna vertebral la cadena gira sobre un eje para dar una estructura helicoidal, los puentes de hidrógeno se establecen entre átomos de la misma cadena y son paralelas al eje principal, cuando se forman varias vueltas la estructura total se asemeja a una escalera de caracol. Existe una variante en la que dos o mas cadenas de hélice alfa se empacan y enrollan una en otras llegando a formar verdaderos cables. Q.F.B Dinora Bernal Iribe 46 BIOQÍMICA La llamada forma BETA es una conformación simple formada por dos o mas cadenas polipeptídicas paralelas que corren en el mismo sentido o en direcciones opuestas, y se adosan estrechamente por medio de PUENTES DE HIDRÓGENO, en esta conformación se observa una estructura laminar y plegada a manera de acordeón. Las queratinas del pelo y la fibroína de la seda tienen una conformación BETA. Ejemplo de configuración beta de las polipeptídicas en las proteínas Fibrosas. esquema corresponde a la disposición de láminas de arreglo paralelo, la forma real una lámina que se dobla en zig- zag. Las punteadas corresponden a los puentes de hidrógeno. cadenas El varias es la de zonas c) ESTRUCTURA TERCIARIA DE LAS PROTEÍNAS Se considera como tal al arreglo tridimensional de las proteínas en general, las proteínas forman repliegues de orientación irregular y compleja que sin embargo son muy específicas y fijas para un determinado orden de aminoácidos, la seroalbúmina bobina contiene unos 590 aminoácidos constituidos en una sola cadena, si toda ella estuviera como hélice alfa, su longitud sería demasiado, sin embargo esto no ocurre así debido a unos plegamientos que forma la cadena, la existencia de 17 puentes de disulfuro, es otro hecho que señala la presencia de plegamientos en su molécula. Las distintas posibilidades de uniones para formar plegamientos de las cadenas son las siguientes. a) b) c) d) e) Uniones de tipo de atracción electrostática Uniones de tipo puentes de hidrógeno Interacción de cadenas no polares Fuerzas de Vander – Walls Puentes de disulfuro ( - S – S -) Q.F.B Dinora Bernal Iribe 47 BIOQÍMICA Esquema de una molécula de mioglobina, se incluye el sitio donde se acomoda el grupo HEM; los segmentos de la cadena con dispocición de hélice alfa se muestran con trazos gruesos. La mioglobina es una pequeña proteína globular, abundante en los músculos de ciertos mamíferos. d) ESTRUCTURA CUATERNARIA DE LAS PROTEÍNAS Por estructura cuaternaria se entiende el agrupamiento de las cadenas polipeptídicas para formar proteínas mas complejas; por ejemplo la enzima fosforilasa contiene 4 subunidades idénticas cada una de ellas es inactiva, pero en el momento en que se reúnen las cuatro adquieren una actividad completa. El primer ejemplo en el que se conoció con detalle la estructura cuaternaria de una proteína fue el ya señalado de la hemoglobina del humano adulto, los grupos R de la periferia de las cadenas alfa interaccionan ampliamente con los grupos R de las cadenas beta. Q.F.B Dinora Bernal Iribe 48 BIOQÍMICA 4.1.2 CLASIFICACIÓN Y FUNCIONES Las proteínas son polipéptidos de peso molecular elevado, teniendo la siguiente clasificación: 1.- Por su tamaño en: a) Chicas ( menos de 50 aminoácidos) b) Medianas ( de 51 a 1000 aminoácidos) c) Grandes ( de 1001 a mas ) 2.- Por su composición: a) Simples ( si por hidrólisis dan exclusivamente aminoácidos) b) Conjugadas ( si además de aminoácidos están incluidas otras sustancias) ej; glucoproteinas, lipoproteínas, nucleoproteinas, nucleoproteinas, metaloproteinas etc. 3.- Por su solubilidad: a) Fibrosas ( son insolubles en agua ) b) Globulares ( son solubles en agua ) 4.- Por su función: a) Transporte ( las globulinas de la sangre ) b) Protección ( por medio de los anticuerpos ) c) Hormonas ( insulina hormona del crecimiento etc.,) d) Enzimáticas ( catalizan las reacciones ) DESNATURALIZACIÓN DE UNA PROTEÍNA Cada proteína posee una conformación en la que es estable y activa en condiciones biológicas de temperaturas y pH. La desnaturalización de una proteína es la destrucción de la estructura nativa de la misma con la correspondiente pérdida de la actividad biológica sin que se afecte la estructura primaria. ej: calor o ácidos Enzima activa inactiva ó desnaturalizada La actividad biológica de una proteína es destruida por la exposición de ácidos ó bases fuertes, calor, detergentes metales pesados (Ag, Pb, Hg ) solventes orgánicos etc. Q.F.B Dinora Bernal Iribe 49 BIOQÍMICA FUNCIONES Y EJEMPLOS DE PROTEINAS glucoproteínas que forman parte de las membranas. histonas que forman parte de los cromosomas colágeno, del tejido conjuntivo fibroso. elastina, del tejido conjuntivo elástico. queratina de la epidermis. Estructural Enzimatica Son las más numerosas y especializadas. Actúan como biocatalizadores de las reacciones químicas y puedes verlas y estudiarlas con detalle aquí. Hormonal Insulina y glucagon Hormona del crecimiento Calcitonina Hormonas tropas Defensiva Inmunoglobulina Trombina y fibrinógeno Transporte Hemoglobina Hemocianina Citocromos Reserva Ovoalbúmina, de la clara de huevo Gliadina, del grano de trigo Lactoalbúmina, de la leche Q.F.B Dinora Bernal Iribe 50 BIOQÍMICA Práctica No_______ “PROTEÍNAS” COAGULACIÓN DE PROTEÌNAS Las proteínas, debido al gran tamaño de sus moléculas, forman con el agua soluciones coloidales. Estas soluciones pueden precipitar con formación de coágulos al ser calentadas a temperaturas superiores a los 70: C o al ser tratadas con soluciones salinas, ácidos, alcohol, etc. La coagulación de las proteínas es un proceso irreversible y se debe a su desnaturalización por los agentes indicados, que al actuar sobre la proteina la desordenan por la destrucción de su estructura terciaria y cuaternaria . TÉCNICA Para ver la coagulación de las proteínas se puede utilizar clara de huevo, para conseguir más volumen puede prepararse para toda la clase una dilución de clara de huevo en agua, de forma que quede una mezcla aún espesa. 1. Colocar en un tubo de ensayo una pequeña cantidad de clara de huevo. 2. Añadir 5 gotas de ácido acético y calentar el tubo a la llama del mechero. Práctica No______ "¡QUÉ DESNATURALIZADO!" MATERIAL: 3 vasos de precipitado de 50 ml 1 huevo 20 ml de alcohol etílico 10 ml de agua Q.F.B Dinora Bernal Iribe 51 BIOQÍMICA PROCEDIMIENTO: Coloque en un vaso de precipitado de 50 ml, 10 ml de Alcohol etílico y agregue la misma cantidad de agua. En otro vaso de precipitado de 50 ml vierta Alcohol etílico igual que el caso anterior, pero en vez de agua agregue la clara de un huevo ¿Qué observa? ¿De acuerdo a lo que observó en cuál de los puntos de este experimento hubo un cambio químico? EXPLICACIÓN: Un cambio químico involucra la desaparición de una o más sustancias puras y la aparición de una o más sustancias nuevas. La clara del huevo en presencia de Alcohol etílico sufre un cambio químico, ya que su estructura química se ve alterada. Dicho cambio se le llama desnaturalización y es debido a la presencia de proteínas en la clara de huevo. Existen diversos agentes que ocasionan la desnaturalización de proteínas además del alcohol, por ejemplo los ácidos y el calor. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: __________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Nombre del alumno:_______________________________________________ Firma del maestro:____________________________Fecha:_______________ 5 ENZIMAS Objetivo específico.- Describir la clasificación de enzimas de acuerdo a la unión internacional de Bioquímica. 5.1 ENZIMAS Son proteínas especializadas en la catálisis de las reacciones biológicas, producidas por células vivas e indispensables para que las reacciones químicas puedan efectuarse dentro de los organismos. Las enzimas son conocidas debido a su extraordinaria especificidad, es decir, hay una enzima deferente para cada reacción. 5.1.1 CLASIFICACIÓN Las enzimas se clasifican en seis clases, las cuales identifican la reacción que catalizan en: 1. Oxidorreductasas: Reacciones de óxido-reducción, o sea, tranferencia de hidrógenos de un sustrato que se oxida a un aceptor que se reduce. 2. Tranferasas: transferencias de grupos funcionales de una sustancia a otra ( aldehidos, cetonas etc.) 3. Hidrolasas: hidrólisis de sustancias, o sea, enzimas que rompen hidroliticamente uniones C – O, C – N, C – C y otros. 4. Liasas: ruptura de moléculas dejando dobles enlaces Q.F.B Dinora Bernal Iribe 52 BIOQÍMICA 5. Isomerasas: interconversión de isómeros. 6. Ligasas: Enzimas que catalizan la formación de enlaces uniendo moléculas. 5.1.2 COMPONENTES DEL SISTEMA ENZIMÁTICO COFACTORES Estructuralmente las enzimas poseen una parte proteica que hace de esqueleto de sostén del proceso y una parte no proteica –cofactores- que es la porción catalítica propiamente dicha. El complejo enzima-coenzima recibe el nombre de holoenzima. Los cofactores estimulan la acción de la enzima, no inhiben. El complejo enzima-cofactor – holoenzima- es activo. Cuando se separa el cofactor, la proteína restante, inactiva catalicamente, se llama apoenzima (elemento cortador). Cuando la coenzima se halla íntimamente unida a la apoenzima recibe el nombre de grupo prostético. Los cofactores pueden ser: Iones metálicos: forman las metaloenzimas. Generalmente el ión ya posee por sí mismo acción catalítica, que se ve notablemente incrementada por la apoenzima. Ej.: catalasa. Orgánicos. Los cofactores son estables al calor mientras que las enzimas pierden su actividad. SUSTRATO Es la molécula – o moléculas – sobre la cual la enzima ejerce su acción catalítica. SITIO ACTIVO Es el sitio de la enzima sonde se fija el sustrato. En el sitio activo intervienen unos pocos a.a. de la enzima.: Algunos pueden ser contínuos en la cadena primaria. También hay a.a. alejados en la cadena primaria que se acercan merced al intrincado plegamiento de la estructura terciaria. A.a. de distintas cadenas de polipéptidos. El sitio activo no solo tiene forma 3D complementaria del sustrato, sino que también posee una serie complementaria de áreas con carga eléctrica, hidrofóbicas e hidrofílicas. El sitio activo no solo reconoce al sustrato y la acopla, sino que también lo orienta en una determinada dirección. 5.1.3 CINÉTICA DE REACCIONES ENZIMÁTICAS Las reacciones enzimáticas presentan una característica que no la tienen las reacciones no enzimáticas: la saturación con el sustrato. A una concentración de sustrato baja la velocidad inicial de la reacción es aproximadamente lineal de primer orden, proporcional a la concentración de sustrato. Q.F.B Dinora Bernal Iribe 53 BIOQÍMICA Sin embargo a medida que la concentración de sustrato aumenta, la velocidad de reacción disminuye y deja de ser proporcional a la concentración de sustrato: en esta zona el orden de reacción es mixto. Si aumentamos de nuevo la concentración de sustrato, la reacción llega a ser casi independiente de la concentración del sustrato y se aproxima a una velocidad constante. Se dice entonces que la enzima se halla saturada con su sustrato. Práctica No______ ENZIMAS OBJETIVO: 1. Poner de manifiesto la presencia de la enzima catalasa en tejidos animales y vegetales. 2. Comprobar la acción de la temperatura sobre la actividad de las enzimas. 3. Comprobar la acción hidrolítica de la amilasa. MATERIAL: Gradilla Pipetas Soluciones de Fehling Trocitos de hígado Tubos de ensayo Agua oxigenada Baño María Trocitos de tomate Mechero Solución de lugol Agua oxigenada Almidón a) RECONOCIMIENTO DE LA CATALASA La catalasa es una enzima que se encuentra en las células de los tejidos animales y vegetales La función de esta enzima en los tejidos es necesaria porque durante el metabolimo celular, se forma una molécula tóxica que es el peróxido de hidrógeno, H2O2 (agua oxigenada). Esta enzima, la catalasa, lo descompone en agua y oxígeno, por lo que se soluciona el problema. La reacción de la catalasa sobre el H2O2, es la siguiente: Reacción A La existencia de catalasa en los tejidos animales, se aprovecha para utilizar el agua oxigenada como desinfectante cuando se echa sobre una herida. Como muchas de las bacterias patógenas son anaerobias (no pueden vivir con oxígeno), mueren con el desprendimiento de oxígeno que se produce cuando la catalasa de los tejidos actúa sobre el agua oxigenada. Q.F.B Dinora Bernal Iribe 54 BIOQÍMICA En esta primera experiencia vamos a demostrar su existencia. 1. Colocar en un tubo de ensayo unos trocitos de hígado. 2. Añadir 5 mililitros de agua oxigenada. 3. Se observará un intenso burbujeo debido al desprendimiento de oxígeno. Figura 1 (Observa la reacción A) Figura 1 En esta fotografía puede verse el resultado de la reacción. Se debe repetir esta experiencia con muestras de distintos tejidos animales y vegetales. Puede ser interesante ir observando la mayor o menor actividad, según el tejido con el que se realice la experiencia. b) DESNATURALIZACIÓN DE LA CATALASA Mediante esta experiencia, vamos a ver una propiedad fundamental de proteinas, que es la desnaturalización. Ya que la catalasa químicamente es una proteina, podemos desnaturalizarla al someterla a altas temperaturas. Puedes recordarlo en la práctica de proteinas. Al perder la estructura terciaria, perderá también la función y como consecuencia su función catalítica, por lo que no podrá descomponer el agua oxigenada y no se observará ningún tipo de reacción cuando hagamos la experiencia anterior con muestras de tejidos hervidos. Q.F.B Dinora Bernal Iribe 55 BIOQÍMICA 1. Colocar en un tubo de ensayo varios trocitos de hígado. 2. Añadir agua para hervir la muestra. Hervir durante unos minutos. 3. Después de este tiempo, retirar el agua sobrante. 4. Añadir el agua oxigenada. 5. Observar el resultado. Figura 2 Figura 2 c) HIDRÓLISIS DEL ALMIDÓN Mediante esta experiencia, vamos a ver la actividad de otra enzima, la amilasa o ptialina, presente en la saliva. Esta enzima actúa sobre el polisacárido almidón, hidrolizando el enlace Oglicosídico, por lo que el almidón se terminará por transformar en unidades de glucosa. Es importante que recuerdes las reacciones características de glúcidos para comprender esta experiencia. Puedes repasar aquí, las reacciones que nos sirven para identificar polisacáridos (almidón) y las que nos permiten identificar monosacáridos (glucosa) PROCEDIMIENTO: 1. Poner en una gradilla cuatro tubos de ensayo, numerados del 1 al 4. 2. Añadir en cada tubo 5 mililitros de una solución diluida de almidón. 3. A los tubos 3 y 4 añadir una pequeña cantidad de saliva. Figura 3 Para ayudarte y formar más saliva, piensa en un limón o en algo que te apetezca mucho comer... Así favoreces que formes más saliva. Q.F.B Dinora Bernal Iribe 56 BIOQÍMICA Figura 3 En el tubo 1, haz la Reacción de Fehling. Figura 4 En el tubo 2, realiza la Reacción de Lugol. Figura 5 Los resultados son los esperados para un polisacárido como el almidón. Figura 4 Figura 7 Figura 5 Figura 8 Figura 6 Los tubos 3 y 4 que contienen el almidón, al que le hemos hechado la saliva, ponerlos en un vaso de precipitados al baño maría controlando la temperatura del agua para que no hierva, ya que lo que intentamos es que la enzima de la saliva trabaje a unos 37º C. Dejarlo unos 15’ Figura 6 A continuación realizar las siguientes reacciones: En el tubo número 3, realizar la Reacción de Fehling. Figura 7. En el tubo número 4, realizar la Prueba del Lugol. Figura 8 El resultado positivo obtenido en el tubo de ensayo 3, nos dice que no hay ya almidón, porque la amilasa de la saliva ha hidrolizado el almidón transformándolo en glucosa, por eso la reacción de Fehling es ahora positiva. De una manera similar, podemos interpretar el resultado del tubo de ensayo 4, ahora nos da la reacción de polisacáridos negativa, ya que el almidón( polisacárido) se ha hidrolizado. Q.F.B Dinora Bernal Iribe 57 BIOQÍMICA Fotografía 1 Fotografía 2 En la fotografía número 1,vemos a Ana, echando la saliva en el tubo que contenía la muestra de almidón. Y bastante trabajo le costó... por el ataque de risa que pasó... Eso de verse en Internet de esta manera no la hacía muy feliz. En la fotografía número 2, vemos el tubo después de hacerle la Prueba de Fehling, y como podeis ver, no hay duda de que la saliva de Ana tiene bastante amilasa, a juzgar por los resultados. Practica No_____ TEMA (S): METABOLISMO “ENZIMAS EN ACCION” MATERIAL: · 1 trozo de hígado de pollo o res · 50 mL de agua oxigenada (peróxido de hidrógeno) · 1 frasco de vidrio con tapa · 1 palillo de madera · Cerillos PROCEDIMIENTO: Observe la acción de la enzima CATALASA, presente en los alimentos, sobre el peróxido de hidrógeno: 1.- Vierta el agua oxigenada sin diluir en el frasco de vidrio, añada el hígado y cierre el frasco perfectamente con la tapa. ¿Qué sucede con el hígado?, ¿A qué se debe la formación de burbujas? 2.- Después de 3 minutos, encienda el palillo con los cerillos y apáguelo. 3.-Inmediatamente introduzca dentro del frasco el palillo con el punto de ignición generado. ¿Qué observa? ¿Cómo sabemos cuál es el gas que se está desprendiendo? ¿Cómo evita la catalasa la destrucción de las células? ¿Podría existir la vida sin las enzimas?, ¿Por qué? ¿Qué otro material podría utilizar en este experimento en lugar del hígado? Q.F.B Dinora Bernal Iribe 58 BIOQÍMICA EXPLICACION: Las células producen en su interior miles de enzimas, como la catalasa la cual actúa sobre el peróxido de hidrógeno, sustancia que se produce como resultado de algunas reacciones químicas celulares. El peróxido de hidrógeno es una sustancia muy tóxica que puede destruir rápidamente a la célula; sin embargo, esto no ocurre porque la catalasa desdobla el peróxido de hidrógeno en oxígeno y agua. Su efectividad es tal que una sola molécula de catalasa es capaz de desdoblar 5 millones de moléculas de peróxido de hidrógeno en un minuto a 0 ºC de temperatura. La enzima CATALASA del hígado al tener contacto con el peróxido de hidrógeno, rompe la molécula liberando oxígeno; durante la reacción salen burbujas a la superficie pero la tapa del frasco impide que estas salgan quedando el gas dentro. Al introducir el palillo en el frasco, éste arde porque hay una gran cantidad de oxígeno dentro del frasco, mucho más que en el exterior del mismo. La sustancia sobre la cuál actúa la enzima se llama sustrato, en este caso el peróxido de hidrógeno es el sustrato de la enzima catalasa. VI ÁCIDOS NUCLÉICOS Objetivo Específico.- Describir la estructura y las propiedades básicas de los ácidos nucleicos así como definir las etapas de la síntesis del DNA y las propiedades y funciones de los diferentes tipos de RNA. 6.1 ADN Y ARN Los ácidos nucleicos llevan a cabo el control de todos los procesos Bioquímicos en la células, proceso útil para el crecimiento, desarrollo y mantenimiento de los organismos vivos, así como todos los procesos hereditarios ya que vienen siendo la sustancia fundamental de los genes en los cromosomas. Los ácidos nucleicos son grandes moléculas formadas por la repetición de una molécula unidad que es el nucleótido. Pero a su vez, el nucleótido es una molécula compuesta por tres: 1. Una pentosa o ribosa o desoxirribosa 2. Ácido fosfórico H3PO4 Q.F.B Dinora Bernal Iribe 59 BIOQÍMICA 3. Una base nitrogenada, que puede ser una de estas cinco o adenina o guanina o citosina o timina o uracilo Base – azúcar Fosfato Nucleótido Base – azúcar Fosfato Base – azúcar Fosfato Base – azúcar Las bases nitrogenadas pueden ser púricas o pirimidínicas, púricas si contienen el núcleo purina y pirimidínicas si contienen el núcleo pirimidina. Pirimidina purina Dibujos: Las bases que forman la estructura de los ácidos nucléicos son: ADENINA y GUANINA PÚRICAS; como CITOSINA, TIMINA y URACILO como PIRIMIDÍNICAS. Q.F.B Dinora Bernal Iribe 60 BIOQÍMICA El DNA se encuentra exclusivamente en el núcleo de las células, mientras que el RNA un poco se encuentra en el núcleo, pero la mayoría se encuentra en el citoplasma y un 85% del citoplásmico se encuentran en los ribosomas. 6.1.1 ESTRUCTURAS DEL ADN La molécula de ADN está constituida por dos largas cadenas de nucleótidos unidas entre sí formando una doble hélice. Las dos cadenas de nucleótidos que constituyen una molécula de ADN, se mantienen unidas entre sí porque se forman enlaces entre las bases nitrogenadas de ambas cadenas que quedan enfrentadas. La unión de las bases se realiza mediante puentes de hidrógeno, y este apareamiento está condicionado químicamente de forma que la adenina (A) sólo se puede unir con la Timina (T) y la Guanina (G) con la Citosina (C). (A – t ), (T – A ), (G – C), (C – G) La estructura de un determinado ADN está definida por la "secuencia" de las bases nitrogenadas en la cadena de nucleótidos, residiendo precisamente en esta secuencia de bases la información genética del ADN. El orden en el que aparecen las cuatro bases a lo largo de una cadena en el ADN es, por tanto, crítico para la célula, ya que este orden es el que constituye las instrucciones del programa genético de los organismos. Conocer esta secuencia de bases, es decir, secuenciar un ADN equivale a descifrar su mensaje genético. Q.F.B Dinora Bernal Iribe 61 BIOQÍMICA La estructura en doble hélice del ADN, con el apareamiento de bases limitado ( A –T ; G – C ), implica que el orden o secuencia de bases de una de las cadenas delimita automáticamente el orden de la otra, por eso se dice que las cadenas son complementarias. Una vez conocida la secuencia de las bases de una cadena, se deduce inmediatamente la secuencia de bases de la complementaria. 6.1.2 SÍNTESIS DEL ADN Es la capacidad que tiene el ADN de hacer copias o réplicas de su molécula. Este proceso es fundamental para la transferencia de la información genética de generación en generación. Las moléculas se replican de un modo semiconservativo. La doble hélice se separa y cada una de las cadenas sirve de molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria. El resultado final son dos moléculas idénticas a la original Q.F.B Dinora Bernal Iribe 62 BIOQÍMICA 6.1.3 ESTRUCTURA Y CLASIFICACIÓN DEL ARN Es una estructura de una sola cadena, (a diferencia del DNA que tiene dos) la cual esta formada de ácido fosfórico, las bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina y uracilo, tiene además una azúcar pentosa que es la ribosa. Existen tres tipos principales de RNA: RNA m (mensajero).- Se encarga de llevar la información para la síntesis de proteínas RNA t (traductor).- Se encarga de traducir el mensaje o la información y transporta aminoácidos para la síntesis de proteínas. los RNA r (ribosomal).- Se encuentra formando parte de los ribosomas. SÍNTESIS DEL ARN El proceso de síntesis de ARN o TRANSCRIPCIÓN, consiste en hacer una copia complementaria de un trozo de ADN. El ARN se diferencia estructuralmente del ADN en el azúcar, que es la ribosa y en una base, el uracilo, que reemplaza a la timina. Además el ARN es una cadena sencilla. En una primera etapa, una enzima, la ARN – polimerasa se asocia a una región del ADN, denominada promotor, la enzima pasa de una configuración cerrada a abierta, y desenrolla una vuelta de hélice, permitiendo la polimerización del ARN a partir de una de las hebras de ADN que se utiliza como patrón. La ARN – polimerasa, se desplaza por la hebra patrón, insertando nucleótidos de ARN, siguiendo la complementariedad de bases. Secuencia de ADN: 3'... TACGCT...5' Secuencia de ARNm: 5'...UAGCGA...3' Q.F.B Dinora Bernal Iribe 63 BIOQÍMICA Cuando se ha copiado toda la hebra, al final del proceso , la cadena de ARN queda libre y el ADN se cierra de nuevo, por apareamiento de sus cadenas complementarias. De esta forma, las instrucciones genéticas copiadas o transcritas al ARN están listas para salir al citoplasma. El ADN, por tanto, es la "copia maestra" de la información genética, que permanece en "reserva" dentro del núcleo. El ARN, en cambio, es la "copia de trabajo" de la información genética. Este ARN que lleva las instrucciones para la síntesis de proteínas se denomina ARN mensajero 6.1.4 SÍNTESIS DE PROTEINAS El ARN mensajero es el que lleva la información para la síntesis de proteínas, es decir, determina el orden en que se unirán los aminoácidos. Esta información está codificada en forma de tripletes, cada tres bases constituyen un codón que determina un aminoácido. Las reglas de correspondencia entre codones y aminoácidos constituyen el código genético. CODIGO GENETICO:- Es un triplete de bases nitrogenads que juntos codifican para la sintesis de proteinas Q.F.B Dinora Bernal Iribe 64 BIOQÍMICA Práctica No______ EXTRACCIÓN DE ADN OBJETIVO: El objetivo fundamental de esta práctica es utilizar unas sencillas técnicas para poder extraer el ADN de un tejido animal y por el aspecto que presenta, confirmar su estructura fibrilar. 1. A partir de la longitud enorme de las fibras también se confirma que en el núcleo el ADN se encuentra replegado. MATERIAL: Hígadito de pollo Varilla de vidrio Mortero Vasos de precipitado Pipeta Probeta Alcohol de 96° Cloruro sódico 2M SDS Arena Trocito de tela para filtrar TECNICA: Q.F.B Dinora Bernal Iribe 65 BIOQÍMICA 1. Triturar medio higadito de pollo en un mortero. Añadir arena para que al triturar se puedan romper las membranas de y queden los núcleos sueltos. FIGURA 1 2. Añadir al triturado, 50 centímetros cúbicos de agua. Remover hasta hacer una especie de papilla o puré. FIGURA 2 FIGURA 1 FIGURA 2 3. Filtrar varias veces sobre una tela para separar los restos de tejidos que hayan quedado por romper. FIGURA 3 4. Medir el volumen del filtrado con una probeta. FIGURA 4 FIGURA 3 FIGURA 4 5. Añadir al filtrado un volumen igual de cloruro sódico 2M. Con esto conseguimos producir el estallido de los núcleos para que queden libres las fibras de cromatina. FIGURA 5 6. A continuación se añade 1 centímetro cúbico de SDS. (Nota: Si no se dispone de este producto puede sustituirse por un detergente de vajillas, tipo Mistol o similar. Yo uso Q.F.B Dinora Bernal Iribe 66 BIOQÍMICA mistol y me va bien). La acción de este detergente es formar un complejo con las proteinas y separarlas del ADN. Así nos quedará el ADN libre de las proteinas que tiene asociadas. FIGURA 6 FIGURA 5 FIGURA 6 7. Añadir mediante una pipeta 50 centrímetros cúbicos de alcohol de 96:. Hay que hacerlo de forma que el alcohol resbale por las paredes del vaso y se formen dos capas. En la interfase, precipita el ADN. FIGURA 7 8. Introducir una varilla de vidrio e ir removiendo en la misma dirección. En la fotografía número 9 se indica con mayor precisión las capas. Sobre la varilla se van adhiriendo unas fibras blancas, visibles a simple vista, que son el resultado de la agrupación de muchas fibras de ADN. FIGURA 8 FIGURA 7 Q.F.B Dinora Bernal Iribe FIGURA 8 67 BIOQÍMICA Esta práctica puede completarse con una tinción específica de ADN. Tenemos que tomar una muestra de las fibras que se van depositando sobre la varilla de vidrio y depositarlas sobre un porta. Teñir durante unos minutos con un colorante básico. Observar al microscopio. FIGURA 9 OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES :_______________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________ Nombre del alumno:________________________________________________ Revisado:_________________________________Fecha__________________ Q.F.B Dinora Bernal Iribe 68 BIOQÍMICA UNIDAD No 7 LIPIDOS Objetivo específico.- Describir la clasificación, la estructura química de los lípidos, así como la estructura química de los ácidos grasos saturados e insaturados y de las sustancias asociadas a los lípidos. 7.1 LÍPIDOS Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas básicamente por carbono e hidrógeno y generalmente también oxígeno; pero en porcentajes mucho más bajos. Además pueden contener también fósforo, nitrógeno y azufre . Es un grupo de sustancias muy heterogéneas que sólo tienen en común estas dos características: Son insolubles en agua Son solubles en disolventes orgánicos, como éter, cloroformo, benceno, etc. 7.1.1 CLASIFICACION: Los lípidos se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su composición ácidos grasos (Lípidos saponificables) o no lo posean (Lípidos insaponificables ). LÍPIDOS SAPONIFICABLES A. Simples 1. Acidos grasos 2. Acilglicéridos (triglicéridos) 3. B. Céridos Complejos 1. Fosfolípidos 2. Glucolípidos LÍPIDOS INSAPONIFICABLES 1. Terpenos 2. Esteroides 3. Prostaglandinas 7.1.2 ESTRUCTURA QUÍMICA LÍPIDOS SAPONIFICABLES A. LÍPIDOS SIMPLES 1. ACIDOS GRASOS: Son los lípidos mas sencillos, son ácidos orgánicos con una larga cola hidrocarbonada y se encuentran en muy pequeña cantidad en forma libre en células y tejidos y se clasifican en: Q.F.B Dinora Bernal Iribe 69 BIOQÍMICA a) Ácidos grasos saturados .- Donde no existen dobles enlaces ejemplo: Ácido Mirístico (14 carbonos), Ácido Palmítico (16 carbonos), Ácido Esteárico (18 carbonos) Ácido Mirístico CH3 – CH2 – CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2 – COOH Ácido Palmítico CH3 – CH2 – CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2– CH2 – COOH Ácido Esteárico CH3 – (CH2)16– COOH b) Ácidos grasos insaturados.- Tienen dobles ligaduras ejemplo: Ácido oleico (18C y doble ligadura en C9 ), Ácido Linoléico (18C dobles ligaduras en C9 y C12 ), Ácido Linolénico (18C dobles ligaduras en C9 y C12 y C15) Hacer estructuras: 2. TRIGLICÉRIDOS: Son grasas de origen animal y vegetal, los hay sólidos y líquidos (aceites) las grasas son incoloras e insolubles en agua, en los animales se encuentran en el tejido adiposo, y en los vegetales en frutas y semillas. Los triglicéridos están compuestos por una molécula de glicerol y tres ácidos grasos. Los ácidos grasos pueden ser los tres iguales, dos iguales y uno distinto o los tres distintos. Si los tres ácidos grasos son iguales se utiliza el prefijo tri y el nombre del acido graso con terminación INA Ejemplo: tripalmitina, triestearina. Si son dos iguales y uno distinto, se menciona primero el distinto con terminación IL y se termina la palabra con el nombre del otro ácido graso con terminación ICO. Ejemplo: Palmitil dioléico. Si los tres son distintos se tiene que especificar nomre y posiciones no importa el orden en que se mencionen, terminando el ultimo en INA y los dos primeros en IL Ejemplo: 1- palmitil –2 - oleil –3 –estearina , ó 3- estearil- i-palmitil- 2- oleina Q.F.B Dinora Bernal Iribe 70 BIOQÍMICA ejercicio: 3. CERAS Las ceras son ésteres de ácidos grasos de cadena larga, con alcoholes también de cadena larga. En general son sólidas y totalmente insolubles en agua. Todas las funciones que realizan están relacionadas con su impermeabilidad al agua y con su consistencia firme. Así las plumas, el pelo , la piel, las hojas, frutos, están cubiertas de una capa cérea protectora. Una de las ceras más conocidas es la que segregan las abejas para confeccionar su panal. LÍPIDOS COMPLEJOS Son lípidos saponificables en cuya estructura molecular además de carbono, hidrógeno y oxígeno, hay también nitrógeno,fósforo, azufre o un glúcido. Son las principales moléculas constitutivas de la doble capa lipídica de la membrana, por lo que también se llaman lípidos de membrana. Son tammbién moléculas anfipáticas. 1. FOSFOLIPIDOS Son lípidos que se encuentran como componentes de las membranas celulares y estan compuestas por: GLICEROL, DOS ACIDOS GRASOS, ACIDO FOSFORICO, BASE NITROGENADA(que pueden se colina , etanolamina, serina) Q.F.B Dinora Bernal Iribe 71 BIOQÍMICA Si tienen la base nitrogenada colina será una LECITINA (se extrae de la yema de huevo o del aceite de soya) y si tienen la base nitrogenada etanolamina o serina será una CEFALINA 2 GLUCOLÍPIDOS Son lípidos complejos que se caracterizan por poseer un glúcido. Se encuentran formando parte de las bicapas lipídicas de las membranas de todas las células, especialmente de las neuronas. Se sitúan en la cara externa de la membrana celular, en donde realizan una función de relación celular, siendo receptores de moléculas externas que darán lugar a respuestas celulares. LÍPIDOS INSAPONIFICABLES 1 TERPENOS Son moléculas lineales o cíclicas que cumplen funciones muy variadas, entre los que se pueden citar: Esencias vegetales como el mentol, el geraniol, limoneno, alcanfor, eucaliptol, vainillina. Vitaminas, como la vit.A, vit. E, vit.K. Pigmentos vegetales, como la carotina y la xantofila 2 ESTEROIDES Los esteroides son lípidos que derivan del esterano. Comprenden dos grandes grupos de sustancias: Esteroles: Como el colesterol y las vitaminas D. Hormonas esteroideas: Como las hormonas suprarrenales y las hormonas sexuales. COLESTEROL El colesterol forma parte estructural de las membranas a las que confiere estabilidad. Es la molécula base que sirve para la síntesis de casi todos los esteroides (La acumulación de colesterol en las arterias da lugar a la arterioesclerosis) CORTISONA Q.F.B Dinora Bernal Iribe 72 BIOQÍMICA Entre las hormonas suprarrenales se encuentra la cortisona, que actúa en el metabolismo de los glúcidos, regulando la síntesis de glucógeno. Entre las hormonas sexuales se encuentran la progesterona que prepara los órganos sexuales femeninos para la gestación y la testosterona responsable de los caracteres sexuales masculinos. 3 PROSTAGLANDINAS Las funciones son diversas. Entre destaca la producción de sustancias regulan la coagulación de la sangre de las heridas; la aparición de la como defensa de las infecciones; la reducción de la secreción de jugos gástricos. Funcionan como hormonas locales. ellas que y cierre fiebre FUNCIONES DE LOS LÍPIDOS Función de reserva. Son la principal reserva energética del organismo. Un gramo de grasa produce 9'4 kilocalorías en las reacciones metabólicas de oxidación, mientras que proteínas y glúcidos sólo producen 4'1 kilocaloría/gr. Función estructural. Forman las bicapas lipídicas de las membranas. Recubren órganos y le dan consistencia, o protegen mecánicamente como el tejido adiposo de piés y manos. Función biocatalizadora. En este papel los lípidos favorecen o facilitan las reacciones químicas que se producen en los seres vivos. Cumplen esta función las vitaminas lipídicas, las hormonas esteroideas y las prostaglandinas. Función transportadora. El tranporte de lípidos desde el intestino hasta su lugar de destino se raliza mediante su emulsión gracias a los ácidos biliares y a los proteolípidos. Q.F.B Dinora Bernal Iribe 73 BIOQÍMICA REACCIÓN DE SAPONIFICACIÓN Saponificación. Es una reacción típica de los ácidos grasos, en la cual reaccionan con álcalis y dan lugar a una sal de ácido graso, que se denomina jabón.Las moléculas de jabón presentan simultáneamente una zona lipófila o hifrófoba, que rehuye el contacto con el agua, y una zona hidrófila o polar, que se orienta hacia ella, lo que se denomina comportamiento anfipático. Práctica No_________ LÍPIDOS, REACCIÓN SAPONIFICACIÓN DE “EL COCO LIMPIADOR” MATERIAL: 8 ml de solución saturada de cloruro de sodio 3 vasos de precipitado de 250 ml 1 agitador 8 ml de Hidróxido de sodio al 50% 10 ml de vinagre Aceite de coco PROCEDIMIENTO: En el vaso de precipitado agregue el aceite de coco. Agregar poco a poco el hidróxido de sodio, agitando continuamente. Después se agrega la solución de Cloruro de Sodio, posteriormente se deja reposar en vinagre para eliminar el exceso de Hidróxido de sodio y ¡listo! EXPLICACIÓN: La preparación de jabón es una de las más antiguas reacciones químicas de las que se tiene noticias; probablemente la segunda, después de la fermentación del mosto para obtener vino. Fue conocido por los Griegos y Romanos, se han encontrado restos de una fábrica de jabón, entre las ruinas de Pompeya, quienes seguramente lo usaron como cosmético. Durante siglos, la elaboración de jabón fue una tarea principalmente casera en la que se empleaban Q.F.B Dinora Bernal Iribe 74 BIOQÍMICA como materias primas cenizas vegetales y grasas animales o vegetales. El proceso industrial difiere un poco del casero: las cenizas se sustituyen por hidróxido de sodio o potasio. La combinación de uno u otro hidróxido con diferentes grasas como pueden ser, cebo, aceite de oliva, de palma, de coco, etc. Producen diferentes tipos de jabones según el uso a que se destinan. La reacción entre una grasa y un álcali –conocidos por reacción de saponificación – produce, además de jabón, glicerina, que también se aprovecha. Reacción química: Grasa + álcali jabón + glicerina Nombre del alumno:_____________________________________________ Revisado:____________________________Fecha:___________________ Q.F.B Dinora Bernal Iribe 75 BIOQÍMICA ÍNDICE TEMAS PÁGINA UNIDAD No 1 AGUA.......................................................................................1 1.1 METABOLISMO DE AGUA Y LOS ELECTROLITOS...............................1 1.2 ASPECTOS BIOLÓGICOS DE LA PRESIÓN OSMÓTICA.......................2 1.3 PROPIEDADES Y FUNCIONES DEL AGUA............................................3 1.3.1 ESTRUCTURA DEL AGUA.......................................................................4 1.3.2 PROPIEDADES DEL AGUA......................................................................5 1.3.3 FUNCIONES BIOLÓGICAS DEL AGUA....................................................6 1.4 DISTRIBUCIÓN DEL AGUA EN EL ORGANISMO....................................8 1.5 EFECTO DE LAS SOLUCIONES ISOTÓNICAS E HIPOTÓNICAS EN LOS GLÓBULOS ROJOS....................................................................8 1.6 IONES EXTRACELULARES......................................................................9 PRÁCTICA “EL CICLO DEL AGUA”.................................................................10 PRÁCTICA “DIFUSIÓN Y ÓSMOSIS”..............................................................11 PRÁCTICA “ÓSMOSIS EN PAPAS”.................................................................12 PRÁCTICA “PURIFICACIÓN DEL AGUA”........................................................14 UNIDAD No 2 CARBOHIDRATOS.................................................................15 2.1 CONCEPTO DE GLÚCIDOS....................................................................15 2.2 MONOSACÁRIDOS..................................................................................15 2.2.1 CICLACIÓN DE MONOSACÁRIDOS........................................................17 2.3 DISACÁRIDOS...........................................................................................19 2.4 POLISACÁRIDOS.......................................................................................20 PRÁCTICA “IDENTIFICACIÓN DE GLÚCIDOS”................................................22 PRÁCTICA “CARBOHIDRATOS”.......................................................................23 PRÁCTICA “POLISACÁRIDOS”.........................................................................24 PRÁCTICA “ALMIDONES ALMACENADOS EN LA FOTOSÍNTESIS...............25 UNIDAD No 3 AMINOÁCIDOS.......................................................................26 3.1 AMINOÁCIDOS..........................................................................................26 3.1.1 ESTRUCTURA QUÍMICA.........................................................................26 3.1.2 CLASIFICACIÓN DE AMINOÁCIDOS................................................... .27 3.1.3 FUNCIÓN DE ALGUNOS AMINOÁCIDOS DE IMPORTANCIA BILÓGICA ................................................................28 UNIDAD No 4 PROTEÍNAS..............................................................................29 4.1 PROTEÍNAS............................................................................................29 4.1.1 ESTRUCTURA QUÍMICA DE LAS PROTEÍNAS.....................................29 4.1.2 CLASIFICACIÓN Y FUNCIONES............................................................34 PRÁCTICA “QUE DESNATURALIZADO”..........................................................36 PRÁCTICA “PROTEÍNAS”..................................................................................37 Q.F.B Dinora Bernal Iribe 76 BIOQÍMICA UNIDAD No 5 ENZIMAS..............................................................................40 5.1 ENZIMAS....................................................................................................40 5.1.1 CLASIFICACIÓN....................................................................................40 5.1.2 COMPONENTES DEL SISTEMA ENZIMÁTICO....................................40 5.1.3 CINÉTICA DE REACCIONES ENZIMÁTICAS........................................41 PRÁCTICA “ENZIMAS”....................................................................................41 PRÁCTICA “ENZIMAS EN ACCIÓN................................................................46 UNIDAD No 6 ÁCIDOS NUCLEICOS ............................................................48 6.1 ADN Y ARN............................................................................................48 6.1.1 ESTRUCTURA DEL ADN.....................................................................49 6.1.2 SÍNTESIS DEL ADN..............................................................................51 6.1.3 ESTRUCTURA Y CLASIFICACIÓN DEL ARN......................................51 6.1.4 SÍNTESIS DE PROTEÍNAS...................................................................53 PRÁCTICA “EXTRACCIÓN DEL ADN..........................................................54 UNIDAD No 7 LÍPIDOS...................................................................................58 7.1 LÍPIDOS.....................................................................................................58 7.1.1 CLASIFICACIÓN DE LOS LÍPIDOS.........................................................58 7.1.2 ESTRUCTURA QUÍMICA.........................................................................58 PRÁCTICA “REACCIÓN DE SAPONIFICACIÓN”..............................................64 Q.F.B Dinora Bernal Iribe 77
