bioelementos y biomoléculas

2° APUNTES DE CÁTEDRA BIOLOGÍA HUMANA
BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS
1- BIOELEMENTOS
Son los elementos químicos que forman parte de la materia viva. De los 119
(Ununpentio) elementos existentes en la tabla periódica, unos 92 estructuran la
materia pero de ellos sólo unos 27 estructuran la materia viva.
Según su importancia y abundancia se clasifican en:
A.- Elementos primarios: Corresponden al carbono, hidrógeno, oxígeno,
nitrógeno, fósforo y azufre. Representan más del 96% del peso de cualquier
organismo. Son elementos imprescindibles para la creación de moléculas orgánicas.
El C y el N poseen la misma afinidad para unirse al oxígeno o al hidrógeno, por
ello es que pasan con la misma facilidad del estado oxidado al reducido. Esto es de
gran importancia, debido a que los procesos de oxidación-reducción son la base de
muchos procesos químicos muy importantes y especialmente los relacionados con la
obtención de energía como la fotosíntesis y la respiración celular.
Por otro lado el C, H, O N P S son elementos de pequeña masa atómica y
tienen variabilidad de valencias, por lo que pueden formar entre sí enlaces covalentes
fuertes y estables. Gracias a esta característica es que se puede formar una gran
variedad de moléculas y de gran tamaño. Dentro de todos, el más destacado es el
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carbono, debido que este átomo es la base de la química orgánica y de la química de los
seres vivos.
Nombre
Oxígeno
Peso Total
65 -70%
Características y funciones
Carbono,
15 -20%
Es fundamental en la composición del protoplasma. La unión de varios
átomos da origen a múltiples moléculas orgánicas, como proteínas,
lípidos y Glúcidos.
Hidrógeno
10%
Participa en la formación de muchos compuestos, como ser el agua,
Glúcidos etc. Participa en el equilibrio ácido-base del organismo.
Nitrógeno
3%
Se encuentran en estado gaseoso en la atmósfera (78% del aire
inspirado). Es compuesto esencial de las proteínas animales y
vegetales. Está presente en el amoniaco y sales amoniacales
procedentes de la putrefacción de materia orgánica natural.
Fósforo
15
Es componente de los lípidos, forma parte de los ácidos nucleicos y
sus enlaces son utilizados en la obtención de energía (ATP).
Azufre
0,3%
Es insoluble en agua y se encuentra en las sustancias orgánicas, (dos
aminoácidos cisteína y metionina) constituye parte de la mayoría de
las proteínas.
Se encuentra en la atmósfera como gas (21% del aire inspirado).
Forma el agua, los óxidos, anhídridos, hidróxidos y compuestos
orgánicos
B.- Elementos secundarios: Sodio, potasio, calcio, magnesio, fierro, zinc y cloro.
Se encuentran en menor cantidad que los primarios y poseen carga eléctrica. Los
encontramos formando parte de todos los seres vivos, y en una proporción del 3,3% a
4,3%. No todos forman parte de los seres vivos. Forman parte de moléculas complejas
en las que colaboran con la configuración espacial por atracción o repulsión eléctrica
de sus cargas.
NOMBRES
CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONES
Magnesio
Forma parte de la molécula de clorofila, y en forma iónica actúa como catalizador,
junto con las enzimas , en muchas reacciones químicas del organismo
Calcio
Forma parte de los carbonatos de calcio de estructuras esqueléticas. En forma iónica
interviene en la contracción muscular, coagulación sanguínea y transmisión del impulso.
Sodio
Catión abundante en el medio extracelular; necesario para la conducción nerviosa y la
contracción muscular
Potasio
Catión más abundante en el interior de las células; necesario para la conducción
nerviosa y la contracción muscular
Cloro
Anión más frecuente; necesario para mantener el balance de agua en la sangre y fluido
intersticial
Fierro
El Hierro es una parte esencial de la hemoglobina: el agente colorante rojo de la
sangre que transporta el oxígeno a través de nuestros cuerpos.
Zinc
Es esencial para la salud humana. Cuando la gente absorbe muy poco Zinc pueden
presentar una pérdida del apetito, disminución de la sensibilidad, el sabor y el olor.
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C.- Elementos trazas (ETs): Son micro constituyente, se han aislado unos 60
elementos y de ellos sólo 14 pueden considerarse vestigiales, que aparecen en la
materia viva en proporciones inferiores al 0,1%. Actualmente la Organización Mundial
de la Salud (OMS 1996) considera los siguientes elementos como esenciales para la
salud humana: Cobre, Iodo, Cobalto, Molibdeno, Selenio, Fluor.
Un segundo grupo de elemento de elementos trazas son: Silicio, Manganeso,
Níquel, Vanadio y Estaño. Estos posibles ETs podrían presentar algún efecto
beneficioso, por ello están clasificados por la OMS como probablemente esencial para
la vida humana.
NOMBRES
Cobre
Iodo
Flúor
Cobalto
Molibdeno
Selenio
Silicio
Litio
Manganeso
Niquel
Vanadio
CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONES
favorece la absorción óptima de la vitamina C. Metabolismo de las proteínas.
Necesario para la síntesis de la tiroxina, hormona que interviene en el metabolismo.
Forma parte del esmalte dentario.
Forma parte de la vitamina B12, necesaria para la síntesis de hemoglobina
Forma parte de las enzimas vegetales que actúan en la reducción de los nitratos por
parte de las plantas
La ingesta de selenio a través de la comida es suficientemente como para satisfacer
las necesidades humanas; la escasez provoca problemas de corazón y musculo.
Proporciona resistencia al tejido conjuntivo, endurece tejidos vegetales en las
gramíneas
Actúa sobre neurotransmisor y la permeabilidad celular. En dosis adecuada previene
estados de depresiones.
Interviene en la fotolisis del agua, durante el proceso de fotosíntesis en las plantas.
Mantiene la presión sanguínea normal, aumenta la acción de la insulina, acción
antagónica con la adrenalina. Su déficit, riesgo de intolerancia a la glucosa, riesgo de
de ataques cardiacos y dificultad en la absorción del calcio.
Elemento esencial en algunos organismos. Existen algunos antecedentes sobre su
esencialidad, aunque existen compuestos de vanadio que imitan y potencian la
actividad de la insulina. Se encuentra en algunos enzimas en distintos seres vivos. Por
ejemplo, en las haloperoxidasas.
Bioelementos
Primarios
Secundarios
Elementos trazas
% en la materia viva
96%
3,9%
0,1%
Átomos
C, H, O, N, P
Ca, Na, K, Cl, I, Mg, Fe
Cu, Zn, Mn, Co, Mo, Ni, Si
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2º NIVEL MOLECULAR
La célula está formada por dos tipos de compuestos o moléculas:

Moléculas Inorgánicas:
-
Agua
Sales minerales
Algunos gases: O2, CO2, N2
 Moléculas Orgánicas:
-
Glúcidos
Lípidos
Proteínas
Ácidos Nucleicos
Enzimas
1.- Moléculas Inorgánicas: EL AGUA
En los seres vivos: El agua constituye más del 80% del peso de la materia, y
depende de la especie, edad y tejido.
Localización: En el extracelular se encuentra el 45% correspondiente al líquido
intersticial, cavidades específicas y conductos. En el intracelular se encuentra los
restantes 55%.
Estructura de la molécula de agua: Está formado por dos átomos de muy
diferente electronegatividad, el oxígeno e hidrogeno que forman un dipolo. El pequeño
tamaño del átomo de hidrogeno permite establecer enlaces débiles con las moléculas
contiguas (puentes de hidrogeno). Los puentes de hidrógeno entre moléculas tienen una
vida inferior a 10-9 segundos. Cada molécula de agua se une a otras cuatro (100ºC aún
se están formando puentes de hidrogeno).
El agua posee las siguientes propiedades:
Elevada capacidad disolución: Debido a la
elevada
constante
dieléctrica
electronegativas del O2.
y
a
las
Elevada tensión superficial: Debido a la
resistencia que ofrece la superficie a la
penetración (capilaridad y organismos que viven en la superficie del agua).
Elevado
calor
específico: calor necesaria para elevar un gramo 1 ºC,
(amortiguadora de temperatura). Es capaz de de captar gran cantidad de calor sin
aumentar mucho su temperatura, con lo cual confiere termo estabilidad a los seres
vivos.
Elevada conductividad: Facilita la distribución del calor por toda la masa de agua.
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Elevado calor de vaporización: Debido a que necesita mucho calor para pasar a
estado gaseoso ya que hay que romper muchos puentes de hidrogeno.
Funciones biológicas del agua:
 Vehículo de transporte de sustancias: debido a su poder disolvente
transporta sustancias de un punto a otro del organismo.

Medio de reacción: gracias al poder disolvente, la mayoría de las
biomoléculas están disueltas en agua y de ese modo reaccionan entre sí.

Reactivo químico: participa en las reacciones por su capacidad de disociarse
en iones H+ y OH-.

Agente regulador de la temperatura: por su alto calor específico hace
que sea un buen amortiguador de temperatura.
LAS SALES MINERALES
En los seres vivos: Constituyen el residuo sólido, las cenizas, de la materia tras su
completa calcinación. Aparecen precipitados (sólidos), disueltas (ionizadas), ligadas a
moléculas orgánicas.
Propiedades de las sales minerales: Sus propiedades son
 Precipita: Formando estructuras (esqueletos)
 Cofactores: En el funcionamiento de las enzimas, actuando en la parte no
proteica + proteínas = enzima.

Transmisión del impulso nervioso: Con la acción de la bomba sodio-potasio.
Transporta sodio y potasio a ambos lados de la membrana celular.

Contracción muscular: Dónde el calcio funciona como segundo mensajero
(acumulándose en el Retículo Endoplásmico Liso de las células musculares).

Coagulación sanguínea: Donde el calcio es necesario para que la protrombina
(proenzima) pase a trombina (enzima), y poder formar la fibrina a partir de
fibrinógeno.

Imprescindibles en moléculas muy importantes: En los ácidos nucleicos,
como es el caso del fósforo (P).

Regulación de los fenómenos osmóticos: Si dos sustancias se ponen de
diferentes concentraciones se separan por una membrana impermeable (solo
deja pasar el disolvente), únicamente pasará el disolvente de la menos
concentrada, o hipotónica, a la más concentrada, o hipertónica. Este proceso se
denomina ósmosis.
5

Regulación del pH: En los efectos amortiguadores o tampón que evitan el
cambio de pH constituidos por un ácido débil y una sal del mismo ácido.
2.- MOLÉCULAS ORGÁNICAS.
Son moléculas que se caracterizan por ser muy estables químicamente y por
tanto de difícil destrucción. Permanecen en el ecosistema años y algunas se van
acumulando en la cadena trófica.
A.- LOS GLÚCIDOS
Los Glúcidos son biomoléculas formadas básicamente por carbono, hidrógeno y
oxígeno, los Glúcidos (azucares) son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas y sus
unidades básicas son los monosacáridos. Los Glúcidos son uno de los nutrientes
contenidos en los alimentos. También son las sustancias orgánicas más abundantes en la
naturaleza. Son fuente de energía inmediata de los seres vivos. La condensación
covalente de monosacáridos permite obtener moléculas de mayor tamaño, los
oligosacáridos que están formados por 2-20 monosacáridos y los polisacáridos con más
de 20 monosacáridos que poseen una masa molecular de alrededor de millones de
daltons (macromoléculas). Se clasifican considerando el número de carbonos que tenga
su cadena principal como sigue:
1.-
Monosacáridos:
Los
monosacáridos
son
polihidroxialdehídos
o
polihidroxicetonas. De acuerdo a su naturaleza química del grupo carbonilo pueden
clasificarse en aldosas o cetosas y según el número de átomos de carbono en
triosas, tetrosas, pentosas, hexosas y heptosas. Una aldosa tiene un grupo
carbonilo en un extremo de la cadena carbonada. Si el carbonilo se encuentra en otra
posición, el monosacárido es una cetosa.
Los glúcidos con configuración D son los más abundantes en la naturaleza.
Las hexosas:
- monosacáridos de 6 C: La D-glucosa es la única aldosa comúnmente presente en la
naturaleza como monosacárido. Son solubles en agua, tienen sabor dulce, poseen color
blanquecino y son cristalizables. Está presente en la uva, en la miel, en la sangre. La
cantidad de azúcar en la sangre es lo que llamamos glicemia.
En solución acuosa los monosacáridos con cinco o más átomos de C en su cadena
se encuentran predominantemente en forma cíclica (en anillo). La ciclación ocurre,
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como consecuencia de un enlace covalente intramolecular entre el grupo carbonilo y el
oxígeno de un grupo OH.
Las pentosas:
- monosacáridos con 5 C: Las aldopentosas ribosa y 2-desoxi-ribosa son
componentes de los nucleótidos y los ácidos nucleicos. Observe que la molécula
representada tiene forma cíclica con 5 vértices.
- Los monosacáridos son agentes reductores: Los monosacáridos pueden ser
oxidados por agentes oxidantes suaves como Fe+3 o Cu+2. En estas reacciones el
carbonilo se oxida a ácido carboxílico. Esta propiedad es la base de la reacción de
Fehling, ensayo que se usa para determinar la presencia o no de glúcidos reductores.
2.- DISACARIDOS:
Los disacáridos contienen un enlace glucosídicos. Se forman por la unión de dos
monosacáridos a través de un enlace covalente: el enlace glucosídicos. El enlace
monocarbonílico, se establece entre el grupo carbonílico de uno de los monosacáridos
y un grupo alcohólico del otro monosacárido. Puede tener un extremo reductor.
Existen dos tipos de enlace entre un monosacárido y otras moléculas:
- el enlace N-glucosídico, que se forma entre un -OH y un compuesto aminado.
- el enlace O-glucosídicos, que se realiza entre dos -OH de dos monosacáridos.
Existen muchos disacáridos pero los más relevantes son sólo tres:
Maltosa: glucosa + glucosa. Azúcar de la
Malta
La maltosa por hidrólisis da dos moléculas de
glucosa. En este disacárido las glucosas están
unidas por enlace á 1- 4. La maltosa es un
glúcido reductor, ya que el C anomérico libre
(del segundo residuo de glucosa) puede oxidarse.

 Lactosa: galactosa + glucosa. Azúcar de la leche.
El disacárido lactosa da por hidrólisis galactosa y glucosa. Como se puede deducir
observando su fórmula, se trata de un azúcar reductor.
7
 Sacarosa: glucosa + fructosa. Azúcar de caña.
La sacarosa es un disacárido formado por glucosa y fructosa que se sintetiza en
plantas. Sus dos C anoméricos se encuentran formando el enlace glucosídico, por lo
tanto, no es un azúcar reductor. La sacarosa es el principal fotosintato translocado
al grano en cereales. En el maíz dulce, el contenido de sacarosa en el grano es 2 a 4
veces mayor durante el desarrollo del grano que en otros tipos de maíz.
3.- POLISACÁRIDOS: Son macro-moléculas que se forman por la unión de varios
monosacáridos. No son dulces y estas moléculas pueden ser hidrolizados totalmente
por ácido o enzimas y rendir monosacáridos.
 Almidón: Los almidones están formados por dos tipos de moléculas; la amilosa y
la Amilopectina. Constituye alrededor del 65% de la materia seca de los granos
de cereales y es muy abundante en tubérculos como la papa. La mayoría de los
almidones contienen de 20 a 30% de amilosa y de 70 a 80% de amilopectina y se
almacenan dentro de los cloroplastos, reserva a corto plazo, o en amiloplastos,
reserva a largo plazo, en forma de gránulos.
La amilosa está formada por 1000-4000 glucosas unidas por enlace 1-4 en
cadenas lineales que forman una hélice y la Amilopectina: enlace (1-6). El iodo se
ubica en el centro de la hélice que forma la amilosa y esa disposición es
responsable del color azul intenso de la reacción de Lugol.
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Amilosa
Amilopectina
Amilopectina

El glucógeno: Es una molécula ramificada que posee hasta 30000 unidades de
glucosa unidas por enlace glucosídicos 1-4 con ramificaciones 1-6. En los
mamíferos el glucógeno es acumulado en el citoplasma de células del hígado y del
músculo como reserva de energía. Si bien las moléculas son iguales
funcionalmente, el glucógeno hepático contribuye en el mantenimiento de la
glicemia (concentración de glucosa en sangre) mientras que el muscular es para
uso exclusivo del músculo.

La celulosa: Se considera como el compuesto más abundante del planeta, puesto
que es el principal componente estructural de la pared celular los vegetales. Es
un polímero de ß-glucosa no ramificado en donde las subunidades se unen
mediante enlaces glucosídicos ß (1--›4); debido a esto la molécula se presenta
como una lámina extendida constituida por cables moleculares rígidos sobre los
cuales no actúan las enzimas digestivas de los animales que consumen vegetales.
Así, que esta función la realizan las bacterias y los protozoarios que se
encuentran normalmente haciendo parte de la flora ruminal (en rumiantes) e
intestinal (de otros animales) que producen celulasa y para las cuales la celulosa
es alimento.
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No todos los polisacáridos que se encuentran en los organismos están formados
por unidades de glucosa. Algunos como la quitina, por ejemplo, es un polímero
estructural no ramificado del aminoazúcar N-acetil glucosamina, unido por enlaces
glucosídicos ß (1--›4) que hace parte del exoesqueleto de artrópodos y de las
paredes celulares de muchos hongos.
Los
mucopolisacáridos o glucosaminoglucanos: Son polímeros de
monosacáridos que poseen unidades de azúcares modificados como aminoazúcares,
azúcares sulfatados, azúcares ácidos y N-acetil derivados. Las cadenas de
carbohidratos de los glucosaminoglucanos existen como repeticiones de disacáridos en
los cuales uno de los dos azúcares es siempre la N-acetilglucosamina o Nacetilgalactosamina. Todos los glucosaminoglucanos con excepción del ácido hialurónico
tienen azúcares sulfatados, y la presencia de grandes cantidades de grupos carboxilo y
sulfato hacen de estos polímeros moléculas fuertemente ácidos. La mayoría de estos
compuestos se encuentran combinados con proteínas para formar proteoglucanos en la
matriz extracelular, especialmente el heparan sulfato que está en estrecha asociación
con el límite externo de la membrana plasmática.
Los glucosaminoglucanos son de aspecto amorfo, tan viscosos como las
secreciones mucosas, entre los más comunes se pueden citar: el ácido hialurónico, el
condroitín sulfato A, la heparina, el keratosulfato y el dermatán sulfato.
FUENTES ALIMENTARIAS DE GLUCIDOS
De Origen Vegetal:
Cereales y derivados
Tubérculos y legumbres
Verduras y hortalizas Frutas, azúcar y miel
De Origen Animal:
Productos lácteos
Glucógeno
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FUNCIONES DE LOS GLUCIDOS:
-
Se utilizan como sustrato energético para el caso de la glucosa, almidón, glucogeno
(fuente de energía inmediata)
Formación de estructuras celulares como la pared celular celulosa, quitina.
Permiten la mantener la actividad muscular, la temperatura corporal, el correcto
funcionamiento del intestino y la actividad neuronal.
Forman moléculas los antígenos, como son los aglutinógenos de los glóbulos rojos.
ENFERMEDADES RELACIONADAS CON LOS GLÚCIDOS:
Los carbohidratos pueden tener una influencia directa sobre las enfermedades
humanas modificando los procesos fisiológicos y metabólicos.
 Diabetes Mellitus, se le llama así por la característica dulce que da el nivel
elevado de glucosa a la orina y se reconocen dos principales formas de diabetes
mellitus: a.- La tipo I o dependientes de la insulina (insulino dependientes)
también conocida como diabetes juvenil. b.- La tipo II o no dependientes de la
insulina también conocida como diabetes adulta y que se presenta principalmente
en la edad adulta.
 Diabetes Gestacional, se presenta en las mujeres embarazadas y es un
padecimiento temporal. Se caracteriza por hambre y sed excesivos que resultan
inusuales durante el embarazo es común encontrar mujeres embarazadas.
 Diabetes Insípida. Este tipo de diabetes es poco frecuente y tiene que ver más
bien con un desequilibrio en la glándula pituitaria. Sus molestias son muy
similares a las presentadas en la diabetes mellitus.
B.- LOS LÍPIDOS
Son compuestos ternarios, que contienen C, H y poco O 2 aunque algunos
contienen P, N y S. Son insolubles en agua pero solubles en disolventes orgánicos y
poco densos. Funciones principales: depósito de energía a largo plazo (triglicéridos) y
componentes estructurales de las células (fosfolípidos y esteroles).
Según su complejidad podemos dividirlos en:
1.- Ácidos grasos: Son lípidos más simples y están constituidos básicamente por
una cadena de 12 a 20 átomos de carbono. Todos los ácidos grasos tienen un grupo
carboxilo (-COOH) en un extremo de la cadena. Pueden ser:
- Saturados: sin dobles enlaces en la cadena
- Insaturados: con uno o más dobles enlaces.
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Propiedades Físicas de los ácidos grasos







Anfipático: zona hidrófila e hidrófoba.
Punto de fusión. Depende de las fuerzas de Van der Waals entre moléculas, a
mayor número de instauraciones menor es el punto de fusión, cuantos más
carbonos (insaturados menor punto de fusión, saturados mayor punto de fusión).
Solubilidad. Poseen una cabeza hidrófila y una cola hidrófoba.
Monocapas: son películas superficiales sobre el agua
Micelas: son agrupaciones esféricas en las que la cabeza esta hacia el exterior y
la cola hacia el interior
Bicapas: son agrupaciones que separan dos medios acuosos.
Vesículas: se pierden la parte hidrofóbicas (cola), y se colocan de manera
esférica, pueden crear un compartimento acuoso separado.
2.- Los triglicéridos o grasas neutras: Son lípidos más complejos que surgen
de la unión de tres ácidos grasos y una molécula de alcohol (glicerol). Los triglicéridos
no son moléculas polares, son apolares. Esto hace que sean insolubles en agua.
Los glicéridos tienen función de reserva energética, ya que al oxidarse se
obtiene gran cantidad de energía. La oxidación de un gramo de acilglicerido
proporciona más del doble de energía que la oxidación de un gramo de glúcido. Cumple
una función de aislante térmico y amortiguador de golpes.
3.- Fosfolípidos: Son lípidos complejos que se originan al cambiar un ácido graso
por un grupo fosfato, en un triglicérido. El grupo fosfato, al poseer carga eléctrica,
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hace que esta molécula presente una zona polar. De esta forma los fosfolídos
presentan poseen un extremo polar y dos colas (ácidos grasos) apolares. Las zonas
polares de una molécula se denominan también hidrofílicas, pues tiene atracción por el
agua y siempre se orientan hacia ella; en cambio las zonas apolares son denominadas
hidrofóbicas, por tener fobia al agua.
4.- Derivados de los lípidos: Incluye cualquier lípido que no se clasifique en los
anteriores, como los esteroides, carotenoides, prostaglandinas y vitaminas liposolubles.
4.1.- Esteroides: Son derivados de las grasas que presentan semejanza
estructural con los terpenos o isoprenos (Fig. 1), su molécula presenta la estructura
básica del compuesto anillado ciclopentano-perhidrofenantreno (Fig.2) que
corresponde a un conjunto de cuatro anillos entrelazados; tres de los cuales contienen
seis átomos de carbono y el cuarto sólo tiene cinco. La longitud y estructura de las
cadenas caracteriza a cada uno de los esteroides. Los esteroides que tienen un grupo OH se denominan esteroles, el ejemplo más conocido es el colesterol el cual en ciertas
células animales llega a constituir más del 50% de los lípidos de membrana y es el más
pequeño y menos anfipático de ellos.
Figuras 1
Figura 2
13
4.2.- Colesterol: Son compuestos de
estructura
cíclica
carece
de
la
flexibilidad de las cadenas alifáticas, de
ello que su función sea la de mantener la
estabilidad de la membrana a pesar de
leves aumentos de temperatura. Las
membranas de las células vegetales
contienen otros tipos de esteroles. Solo
se halla en animales y se forma en el
hígado. Existen dos tipos de colesterol, denominados comúnmente como: “Colesterol
bueno” y “colesterol malo”:
- LDL (Lipoproteína de baja densidad): “colesterol
malo”, Debido a que LDL transporta el colesterol a las
arterias, un alto nivel de esta lipoproteína está asociado
con aterosclerosis, infarto de miocardio y apoplejía.
Algunos lo denominan "colesterol malo", este término o
clasificación debe ser cuidadosamente utilizado, puesto
que la LDL cumple una importante función en el
organismo. Sin embargo, su exceso si puede ser dañino,
provocando la aterosclerosis de las arterias. La LDL se
forma cuando las lipoproteínas VLDL pierden los
triglicéridos (ver triglicérido), y se hacen más pequeñas y más densas, conteniendo
altas proporciones de colesterol.
- HDL (Lipoproteínas de Alta Densidad): “colesterol bueno”, porque
transportan
el exceso de colesterol desde los tejidos hasta el hígado. Debido a que las HDL pueden
retirar el colesterol de las arterias, y transportarlo de vuelta al hígado para su
excreción, se le conoce como el colesterol bueno. Los
HDL
niveles altos de este tipo de colesterol, no implica
una amenaza para la salud cardiovascular del cuerpo
(en contraposición con el LDL o colesterol malo).
Los hombres suelen tener un nivel
notablemente inferior de HDL que las mujeres, por
lo mismo tienen un riesgo superior de enfermedades
del corazón. Estudios epidemiológicos recientes
muestran que altas concentraciones de HDL (mayor
a 60 mg/dL) tienen un carácter protector contra las
enfermedades cardiovasculares (cardiopatía, isquémica e infarto de miocardio). Y las
bajas concentraciones de HDL (por debajo de 35mg/dL) aumentan el riesgo de estas
enfermedades, especialmente para las mujeres.
14
4.3.- Carotenoides: Los carotenoides incluyen dos grupos principales, los carotenos y
las xantofilas. Los primeros son hidrocarburos puros, mientras que el segundo son
derivados que contienen oxígeno. Los carotenos son los más abundantes, se originan de
la polimerización de ocho moléculas de isopreno y forman un compuesto simétrico de
40 átomos de carbono el ß-caroteno, la ruptura oxidativa a nivel del carbono 20
produce dos unidades de vitamina A o retinol que en los individuos con células
fotorreceptoras origina un derivado fotosensible denominado retinol, su deficiencia
ocasiona la ceguera nocturna y daño en las membranas de las mucosas dando lugar a
piel descamada y epitelios sujetos a infección. Se clasifican con los lípidos por su
insolubilidad en agua y su consistencia aceitosa, se distribuyen ampliamente en la
naturaleza especialmente como pigmentos vegetales de color rojo y amarillo.
Las xantofilas juegan un papel importante en el proceso de fotosíntesis de las
plantas expuestas a intensidades altas de luz solar (desiertos), ya que les proporcionan
protección al captar las radiaciones de alta energía.
4.4.- Las prostaglandinas: Son hormonas derivadas de ácidos grasos
poliinsarturados de 20 carbonos con un anillo de cinco átomos de carbono en su
estructura. Se sintetizan y liberan en diferentes tejidos del cuerpo como la vesícula
seminal, los pulmones, el hígado y el aparato digestivo. Algunas prostaglandinas dilatan
las vías bronquiales, inhiben la secreción gástrica, incrementan la motilidad intestinal,
estimulan la contracción del útero, elevan o reducen la presión arterial. Las
sintetizadas en el centro termorregulador del hipotálamo provocan fiebre.
4.5.- Las vitaminas liposolubles: Además de la vitamina A vista anteriormente como
derivado del ß-caroteno se consideran lípidos derivados a las vitaminas E, D y K. La E y
la K, al igual que la vitamina A contienen polímeros de unidades de isopreno. La vitamina
E o alfa tocoferol inhibe la oxidación de los ácidos grasos insaturados y de la vitamina
A que forman las membranas celulares, se considera la vitamina de la fertilidad. Su
deficiencia generalmente produce anemia e impide el crecimiento normal.
La vitamina D o calciferol, promueve la absorción de calcio y fósforo en el
aparato digestivo; esencial para el crecimiento normal y el mantenimiento de los
huesos. Su deficiencia produce raquitismo en los niños y osteomalacia en los adultos.
Su fuente principal es el colesterol que por acción de los rayos ultravioleta origina una
molécula de Vitamina D.
La vitamina K o menadiona, la producen las bacterias intestinales y se
encuentra en el hígado. Es esencial para la coagulación de la sangre.
Como se sabe, las vitaminas son compuestos orgánicos que se necesitan en
cantidades muy pequeñas para mantener las funciones normales. Es por esta razón, que
los excesos en especial de las liposolubles A o D son dañinos. La sobredosis de vitamina
A ocasiona trastornos en la piel, retraso en el crecimiento de los niños, hipertrofia del
hígado y del bazo, e inflamaciones dolorosas de los huesos largos. El exceso de
15
vitamina D da lugar a pérdida de peso, eliminación de los minerales de los huesos y
calcificación de los tejidos blandos incluyendo el corazón y los vasos sanguíneos. Las
dosis muy altas de vitamina D en mujeres embarazadas se relacionan con ciertas
formas de retraso mental en los hijos.
FUNCIONES DE LOS LÍPIDOS
 Energética: Constituyen reservas energéticas utilizándose en las carencias de
carbohidratos. Cuando se oxidan producen el doble de energía (triglicéridos).
 Estructural: Algunos son constituyentes de las membranas biológicas (fluidez y
plasticidad). En el caso de los Fosfolípidos y colesterol.
 El colesterol es el precursor básico en la síntesis de las hormonas esteroidales.
 Biocatalizador: Favorece las reacciones químicas
 Cubiertas protectoras: Las ceras en los vegetales
 Aislante térmico: Los acilglicéridos
 Transportador de electrones: La ubiquinona o coenzima Q, participa en la cadena
respiratoria, en la membrana interna de las mitocondrias. Plastoquinona participa en
la fotosíntesis (fase luminosa), en los tilacoides de los cloroplastos.
 Agentes emulsionantes: Los ácidos biliares, al emulsionar las grasas
3.- PROTEÍNAS
Las proteínas son macromoléculas compuestas por carbono, hidrogeno, oxígeno,
nitrógeno, azufre y a veces fósforo. Según el grado de complejidad se pueden dividir
en:
1.- Aminoácidos: Las unidades estructurales de las
COOH Carboxilo
proteínas son los aminoácidos (aa). Están compuestos por un
|
grupo amino, grupo carboxilo y el residuo característico de H-C- R Radical
|
cada aminoácido. Existen aproximadamente 20 aminoácidos
NH2
Amino
distintos componiendo las proteínas. La unión química entre
aminoácidos en las proteínas se produce mediante un enlace peptídico.
Donde "R" representa la cadena lateral, específica para cada aminoácido. Ahora
bien, la estructura mostrada arriba es de un aminoácido no ionizado, por lo general los
aminoácidos se encuentran en forma ionizada.
Existen 80 aa, en la naturaleza, de ellos sólo 20 están descritos como necesarios
para los organismos vivos superiores. Ocho de los aminoácidos no pueden ser
sintetizado por nuestro organismo animal denominados esenciales y que deben ser
suministrados a través de la dieta. La carencia de estos aminoácidos en la dieta limita
el desarrollo del organismo, ya que no es posible reponer las células de los tejidos que
mueren o crear tejidos nuevos, en el caso del crecimiento. Estos aa son clasificados
según las propiedades de su cadena lateral:
16
1.Neutros polares,
hidrófilos o (polares):
Glicina
(Gly),
serina
(Ser), treonina (Thr),
cisteína (Cys), asparagina
(Asn), tirosina (Tyr) y
glutamina (Gln).
2.- Neutros no polares,
apolares o hidrófobos:
alanina (Ala), valina (Val),
leucina (Leu), isoleucina
(Ile), metionina (Met),
prolina (Pro), fenilalanina
(Phe) y triptófano (Trp).
- Con carga negativa, o ácidos: ácido aspártico (Asp) y ácido glutámico (Glu).
- Con carga positiva, o básicos: lisina (Lys), arginina (Arg) e histidina (His).
o Los aa ácidos esenciales son: Son aquellos que el organismo humano no puede
sintetizar. Esto implica que la única fuente de estos aminoácidos es la ingesta
directa a través de la dieta. Las rutas para la obtención de estos aminoácidos
esenciales suelen ser largas y energéticamente costosas. Cuando un alimento
contiene proteínas con todos los aminoácidos esenciales, se dice que son de alta o
17
de buena calidad. Algunos de estos alimentos son: la carne, los huevos, los lácteos y
vegetales como la espelta (trigo rustico del cual se hace la sémola, couscous) la
soja y la quinoa.
o Los aminoácidos no esenciales son: Los aminoácidos que pueden ser sintetizados
por el cuero a partir de otros aminoácidos existentes.
A m in o ác ido s es e n c iale s
A m in o ác ido s No
e s e n c ia le s
I s o le u cin a
A la n in a
L e u c in a
A rg in in a
L is in a
A s p a rg in a
M e t io n in a
Á c ido A sp a rt ico
F e n ila la nin a
C is t e n in a
T re o n in a
Á c ido G lu t ám ico
T rip to fa n o
G licin a
V a lin a
P ro lin a
H is t id in a ( e n niñ o s )
S e rin a
T iro sin a
H is t id in a ( e n a du lto s )
La histidina no es sintetizada en los niños pequeños, por lo
tanto es esencial en esta etapa, pero no para los adultos)
Funciones de los aminoácidos en el organismo:
- Forman parte de las proteínas
- Actúan como neurotransmisores o como precursores de neurotransmisores
(sustancias químicas que transportan información entre células nerviosas)
- Ayudan a minerales y vitaminas a cumplir correctamente su función
- Algunos son utilizados para aportar energía al tejido muscular
- Se los utiliza también para tratar traumas, infecciones y deficiencias de
minerales o vitaminas.
Fuentes de proteínas (Aminoácidos esenciales)
18
Alimentos y sus diferentes aportes en aminoácidos esenciales.
19
:
2.- Dipéptido: Los aminoácidos se unen uno al otro, vía los grupos alfa amino de un
aminoácido con el grupo alfa carboxilo de otro aminoácido. A esta unión se le denomina
enlace peptídico y al producto se le denomina dipéptido.
3.- Proteínas: La unión de muchos aminoácidos se le llama polipéptido. Las proteínas
están formadas por uno o más polipéptidos. En algunas ocasiones los polipéptidos están
formados por más de 100 uniones peptídicas, o sea, son largas cadenas integradas por
un número relativamente grande de aminoácidos.
A la secuencia en la cual están acomodados los aminoácidos en una cadena
peptídica se le denomina estructura primaria y se determina genéticamente.
CLASIFICACION Y ESTRUCTURA
La organización de una proteína viene definida por cuatro niveles estructurales
denominados: estructura primaria, estructura secundaria, estructura terciaria y
estructura cuaternaria. Cada una de estas estructuras informa de la disposición de la
anterior en el espacio.
1.- ESTRUCTURA PRIMARIA: La estructura primaria es la secuencia de aa. de la
proteína. Nos indica qué aa componen la cadena polipeptídica y el orden en que dichos
20
aa, se encuentran. La función de una proteína depende de su secuencia y de la forma
que ésta adopte.
2.- ESTRUCTURA SECUNDARIA: La
estructura secundaria es la disposición de
la secuencia de aminoácidos en el espacio. Los aa, a medida que van siendo enlazados
durante la síntesis de proteínas y gracias a la capacidad de giro de sus enlaces,
adquieren una disposición espacial estable, la estructura secundaria. Existen dos tipos
de estructura secundaria:
a.- La α-Hélice: Esta estructura se forma al enrollarse helicoidalmente sobre sí
misma la estructura primaria. Se debe a la formación de enlaces de hidrógeno entre el
-C=O de un aminoácido y el -NH- del cuarto aminoácido que le sigue.
Colágeno: orientación alfa-hélice
b.- La lámina Plegada: En esta disposición los aa no forman una hélice sino una cadena
en forma de zigzag, denominada disposición en lámina plegada. Presentan esta
estructura secundaria es la fibroína de la seda.
21
3.- ESTRUCTURA TERCIARIA
La estructura terciaria informa sobre la disposición de la estructura secundaria
de un polipéptido al plegarse sobre sí misma origina una conformación globular. En
definitiva, es la estructura primaria la que determina cuál será la secundaria y por
tanto la terciaria. Esta conformación globular facilita la solubilidad en agua y así la
realización de las funciones de transporte enzimático, hormonales, etc.
Esta
conformación
globular se mantiene estable
gracias a la existencia de
enlaces entre los radicales R de
los aminoácidos. Aparecen varios
tipos de enlaces:
 puente disulfuros entre los
radicales de aminoácidos
que tiene azufre.
 puentes de hidrógeno
 puentes eléctricos
 interacciones hidrófobas.
Secuencia de conformación de la proteína hemoglobina
4.- ESTRUCTURA CUATERNARIA: Esta estructura informa de la unión, mediante
enlaces débiles (no covalentes) de varias cadenas polipeptídicas con estructura
terciaria, para formar un complejo proteico. Cada una de estas cadenas polipeptídicas
recibe el nombre de protómero.
El número de protómeros varía desde dos como en la hexoquinasa, cuatro como
en la hemoglobina, o muchos como la cápside del virus de la poliomielitis, que consta de
60 unidades proteicas.
22
Estructura Cuaternaria de la hemoglobina.
Observe los grupos hem en cada dominio.
La asociación espontánea de las cadenas de polipéptido no se detiene en la
estructura cuaternaria hay ejemplos en los cuales varias enzimas se asocian para
realizar funciones en cooperación constituyendo complejos multienzimáticos que se
utilizan para catalizar secuencias de reacciones.
5.- Las Enzimas: En su función como enzimas, las proteínas hacen uso de su
propiedad de poder interaccionar, en forma específica, con muy diversas moléculas. A
las substancias que se transforman por medio de una reacción enzimática se les llaman
substratos. Los substratos reconocen un sitio específico en la superficie de la proteína
que se denomina sitio activo. Al unirse los sustratos a sus sitios activos en la proteína,
quedan orientados de tal manera que se favorece la ruptura y/o la formación de
determinadas uniones químicas, se estabilizan los estados de transición al mismo
tiempo que se reduce la energía de activación. Esto facilita la reacción e incrementa su
velocidad varios órdenes de magnitud. Las enzimas tienen una gran especificidad, por
ejemplo catalizan la transformación de sólo un substrato o grupo funcional, pudiendo
discriminar entre dos enantiomorfos.
Normalmente el nombre de una enzima se forma con el nombre de la reacción
que catalizar o el nombre del sustrato que transforman, terminando el nombre en
"asa". Existen seis grupos que se conocen, que se describen en la siguiente tabla, con
las funciones que cumplen y ejemplos de enzimas.
Las enzimas pueden actuar de dos formas: unas, fijándose mediante enlaces fuertes
(covalentes) al sustrato, de modo que se debiliten sus enlaces y que no haga falta tanta
energía para romperlos; y otras, atrayendo a las sustancias reaccionantes hacia su
superficie de modo que aumente la posibilidad de encuentro y que la reacción se
produzca más fácilmente.
Las enzimas, una vez que han realizado la transformación del sustrato o
sustratos en productos, se liberan rápidamente de ellos para permitir el acceso a
otros sustratos
23
Grupo
1. Oxidoreductasas
Acción
Catalizan reacciones de oxidorreducción. Tras la acción catalíca quedan
ejemplos
Dehidrogenasas
modificados en su grado de oxidación por lo que debe ser transformado antes de Aminooxidasa
volver a actuar de nuevo.
Diaminasas
Catalasas
2. Transferasas
Transfieren grupos activos (obtenidos de la ruptura de ciertas moléculas) a
Transaldolasas
otras sustancias receptoras. Suelen actuar en procesos de interconversiones de
Transcetolasas
azucares, de aminoácidos, etc.
3. Hidrolasas
Transaminasas
Verifican reacciones de hidrólisis con la consiguiente obtención de monómeros a
Glucosidasas
partir de polímeros. Suele ser de tipo digestivo, por lo que normalmente actúan
Lipasas
en primer lugar
Peptidasas
Esterasas
Fosfatasas
4. Isomerasas
Actúan sobre determinadas moléculas obteniendo de ellas sus isómeros de
Isomerasas de azúcar
función o de posición. Suelen actuar en procesos de interconversión.
Epimerasas
Mutasas
5. Liasas
6. Ligasas
Realizan la degradación o síntesis (entonces se llaman sintetasas) de los enlaces
Aldolasas
denominados fuertes sin ir acoplados a sustancias de alto valor energético.
Decarboxilasas
Realizan la degradación o síntesis de los enlaces fuertes mediante el
Carboxilasas
acoplamiento a sustancias ricas en energía como los nucleosidos del ATP
Peptidosintetasas
FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS
 Determinan forma y estructura de las células y dirigen casi todos los procesos
vitales.
 Función estructural de la célula, formando parte de las membranas, actúan como
receptores, facilitan el transporte de sustancias.
 Otras proteínas confieren elasticidad y resistencia a órganos y tejidos: El colágeno
del tejido conjuntivo fibroso, la elastina del tejido conjuntivo elástico, la queratina
de la epidermis.
 Función enzimática: Las más numerosas y especializadas. Actuando como
biocatalizadores de las reacciones químicas del metabolismo celular.
 Función hormonal: como la insulina y el glucagón (que regulan los niveles de glucosa
en sangre.
 Función reguladora: regulan la división celular a través de la ciclina.
 Función homeostática: mantienen el equilibrio osmótico, para mantener constante
el pH del medio interno.
 Función defensiva: a través de las inmunoglobulinas actúan como anticuerpos.
24



Función de transporte: Como la hemoglobina transporta oxígeno en los
vertebrados, mioglobina transporta oxígeno en los músculos, lipoproteínas
transportan lípidos por la sangre y el citocromos transportan electrones.
Función contráctil: la actina y la miosina constituyen las miofibrillas, para la
contracción muscular, la dineina está relacionada con el movimiento de cilios y
flagelos.
Función de reserva: la ovoalbúmina de la clara de huevo, y la hordeina de la cebada,
es reserva de aminoácidos para el desarrollo del embrión.
ENFERMEDADES RELACIONADAS CON LAS PROTEÍNAS
1.- Intolerancia al gluten: (Enfermedad Celiaca) Enfermedad autoinmune
caracterizada por una inflamación crónica de la parte proximal del intestino delgado
(Yeyuno), causada por la exposición a gliadina, proteína vegetal del trigo, llamada
gluten (cebada= hordeina, centeno= cecalina y avena= avenina). La celiaquía puede o no
presentar síntomas evidentes. Cuando los presenta, éstos pueden ser múltiples, unos
pocos o apenas uno solo.
TIPOS DE CELIAQUÍA
a.-Celiaquía clásica: Predominan los trastornos intestinales, es la más fácil de
detectar y constituye la punta del iceberg celíaco.
25
b.- Celiaquía silente: Sintomatología casi nula, pero tienen alterada la mucosa
yeyudenal (atrofia en las vellosidades). Presentan marcadores serológicos positivos y
HLA- DQ2/DQ8. (Cromosoma 6).
c.- Celiaquía latente: Los enfermos no tienen síntomas, se trata de personas con
predisposición genética. Pueden desarrollar la enfermedad de manera súbita. Esta
tipología es la más difícil de diagnosticar.
d.- Celiaquía potencial: Comprende a las personas que tienen predisposición genética
(familiares en 1º celíacos, presencia de anticuerpos específicos y HLA compatible),
presentan alteraciones inmunitarias pero las vellosidades de su intestino no
presentan alteraciones histológicas. Pueden o no desarrollar posteriormente la
enfermedad.
 La enzima tranglutaminasa tisular modifica la proteína y el sistema inmune del
individuo hace una reacción cruzada en contra del intestino delgado,
inflamándolo.
26
Pirámide alimentaria para celiacos
2.- Intolerancia a la Lactosa: La lactosa azúcar de la leche necesita para su
descomposición una enzima llamada lactasa.
3.- “Enfermedades del ciclo de la urea” “argininosuccinato liasa” (ASAL) falta o no
funciona bien.
27
4.- La Galactosemia: Es una enfermedad hereditaria causada por una deficiencia
enzimática, codificada por genes ubicados en los locus 9p13, 17q24 y 1p36.
Afecta el metabolismo de los Glúcidos, con la incapacidad de degradar la
galactosa y convertirla en glucosa.
28
6.- Ácidos nucleicos: Los ácidos nucleicos son las biomoléculas portadoras de la
información genética. Tienen una estructura polimérica, lineal, cuyos monómeros son
los nucleótidos. El grado de polimerización puede llegar a ser altísimo, con moléculas
constituidas por centenares de millones de nucleótidos en una sola estructura
covalente. De la misma manera que las proteínas son polímeros lineales aperiódicos de
aminoácidos, los ácidos nucleicos lo son de nucleótidos. Sabemos que los ácidos
nucleicos constituyen el depósito de información de todas las secuencias de
aminoácidos de todas las proteínas de la célula. Existe una correlación entre ambas
secuencias, lo que se expresa diciendo que ácidos nucleicos y proteínas son colineares;
la descripción de esta correlación es lo que llamamos Código Genético, establecido de
forma que a una secuencia de tres nucleótidos en un ácido nucleico corresponde un
aminoácido en una proteína.
Estas biomoléculas estructuralmente están formadas por una cadena de
subunidades de nucleótidos. Cada nucleótido se compone de un grupo fosfato, un
azúcar de 5 carbonos (ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN) y una base
nitrogenada. Las bases nitrogenadas diferencian los 5 nucleótidos que constituyen los
ácidos nucleicos.
Bases, Nucleósidos y Nucleótidos
La hidrólisis completa de un nucleótido da lugar a una mezcla equimolar de:
•Una Base nitrogenada heterocíclica, que puede ser de dos tipos: Purina o Pirimidina
•Una Pentosa, que puede ser Ribosa o bien 2-desoxirribosa
•Ortofosfato
Bases Nitrogenadas: Las bases nitrogenadas están compuestas por dos familias Las
pirimidinas y las purinas.
Nombre Común
Nombre Sistemático
29
1.- Pirimidinas
- Citosina
- Uracilo
- Timina
2.- Puricas
- Adenina
- Guanina
- Hipoxantina
- Xantina
2-oxo 4-amino pimidina
2,4 dioxo pirimidina
2,4 dioxo 5-metil pirimidina
6-amino purina
2-amino 6-oxo purina
6-oxo purina
2,6-dioxo purina
Nucleósidos: La unión de una base nitrogenada a una pentosa da lugar a los
compuestos llamados nucleósidos. La pentosa puede ser D-Ribosa (D-ribofuranosa), en
cuyo caso hablamos de Ribonucleósidos, o bien 2-D-Desoxirribosa (Ddesoxirribofuranosa), constituyendo los Desoxirribonucleósidos. La pentosa puede ser
D-Ribosa (D-ribofuranosa), en cuyo caso hablamos de Ribonucleósidos, o bien 2-DDesoxirribosa (D-desoxirribofuranosa), Desoxirribonucleósidos.
Nucleótidos: Cuando un ortofosfato se esterifica a alguno de los -OH de la pentosa
de un nucleósido, la estructura resultante se llama nucleótido.
a.- En los ribonucleósidos, el ortofosfato puede esterificarse en tres posiciones
distintas: 2', 3' y 5'. ejemplo con los monofosfatos de adenosina (AMP).
b.- Desoxinucleótidos, En lo que se refiere a los desoxinucleótidos, la diferencia es
que no pueden formarse en el carbono 2' porque no hay grupo –OH, por lo que sólo
puede haber 3' y 5'-desoxinucleótidos. Ejemplo los nucleótidos de las cuatro bases
que forman parte del DNA, la NADH y FAD.
Los polinucleotidos:
1.- Ácido desoxirribonucleíco (ADN)
Está formado por la unión de muchos desoxirribonucleótidos. La mayoría de las
moléculas de ADN poseen dos cadenas antiparalelas (una 5´-3´y la otra 3´-5´) unidas
entre sí mediante las bases nitrogenadas, por medio de puentes de hidrógeno.
30
La adenina enlaza con la timina, mediante dos puentes de hidrógeno, mientras que la
citosina enlaza con la guanina, mediante tres puentes de hidrógeno.
El ADN es la base molecular de almacenamiento de
información genética ubicado en el núcleo. Esta molécula
presenta diferentes estados estructurales como son:
a.- Estructura Primaria: Secuencia de una de las cadenas.
Donde se encuentra la información genética.
b.- Estructura Secundaria: En doble hélice (B). Permite
explicar el mecanismo de duplicación del ADN. (Watson y
Crick).
c.- Estructura Terciaria: Referida al almacenamiento del ADN en un volumen
reducido. Varía según se trate de unos organismos procariontes o eucariontes.
31
Estructuras terciaria y superior del ADN super enrollamiento
2.- Ácido ribonucleico, RNA, ARN: El ácido ribonucleico (RNA, ARN) cumple una
serie de importantísimas funciones en la célula:
 RNA mensajero (mRNA), que porta la información necesaria para el
establecimiento de una secuencia correcta de aminoácidos por parte de la
maquinaria de síntesis proteica
 A su vez, el mRNA deriva del transcrito primario o RNA nuclear heterogéneo
(HnRNA), que es el primer producto de la transcripción y sufre una serie de
modificaciones antes de convertirse en mRNA.
 RNAs nucleares pequeños (snRNA) o RNAs nucleolares pequeños (snoRNA), que
participan en la conversión de HnRNA en mRNA.
 RNA de transferencia (tRNA), al cual se unen los distintos aminoácidos, que
quedan así activados y aptos para integrarse en la biosíntesis de proteínas.
 RNA ribosómico (rRNA) que integra, junto con proteínas, la partícula conocida
como ribosoma.
 RNAs genómicos: en algunos virus, el RNA es el material genético. En ciertos casos,
este RNA se retrotranscribe a DNA mediante el proceso de transcripción inversa y
se integra en el genoma del huésped; es el caso de los retrovirus.
 RNAs enzimáticos, que constituyen las llamadas ribozimas, o moléculas de RNA con
funciones catalíticas, generalmente asociadas al procesado del propio RNA, y a las
que se están encontrando propiedades interesantísimas mediante el proceso de
Evolución in vitro.
32
DIFERENCIAS ENTRE ARN y ADN:
El ARN, es un polirribonucleótido que, a diferencia del ADN, no contiene ni
desoxirribosa ni timina, pero sí ribosa y la base nitrogenada uracilo. El ARN no forma
dobles cadenas, salvo en ciertos virus (por Ej. los reovirus, doble cadena). Lo que no
quita que su estructura espacial pueda ser en ciertos casos muy compleja.
ADN (Ácido desoxirribonucleico)
- Formadas por dos cadenas
- desoxirribosa
- Timina
- B. Púricas: Adenina y Guanina
- B. Pirimídicas: Timina y Citocina
- Se encuentra en el núcleo
- Lleva toda la información genética
ARN (ácido ribonucleico,)
- Formada por una cadena
- ribosa
- Uracilo
- B. púricas: Adenina y Guanina
- B. Pirimidicas: Uracilo y Citocina
- Núcleo y citoplasma
- Son específicos para cada aminoácido, por
lo general existe dos para cada aminoácido
CARACTERÍSTICAS ESTRUCTURALES DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS
La molécula de ADN como en la de ARN el esqueleto de la cadena está formado
por las pentosas y los fosfatos de manera alterna. Las bases nitrogenadas se unen a
los azúcares y se proyectan hacia fuera de la cadena. Los nucleótidos se unen
covalentemente a través de enlaces fosfodiester entre el azúcar de un nucleótido y el
fosfato del siguiente.
El enlace fosfodiester se refiere a las uniones formadas por la reacción entre
el grupo hidroxilo (-OH) del carbono 5 y 3 de la ribosa con el grupo fosfato.
Una característica muy importante de las bases nitrogenadas se ve reflejada en
la estructura de doble hélice del ADN, ya que las dos cadenas polinucleotídicas
permanecen juntas por la acción de puentes de hidrógeno que se forman entre bases
nitrogenadas complementarias.
33
Representación esquemática de la
cadena de la doble cadena de ADN.




La complementariedad entre las bases obedece a las siguientes razones:
Las purinas siempre se enfrentan a las pirimidicas. El emparejamiento entre los
dos anillos fusionados de una purina con el anillo sencillo de una pirimidica
aseguran dimensiones estables en la doble hélice de la molécula de ADN.
El tamaño molecular de las bases.
La ubicación de los extremos en donde se establecen los puentes de hidrógeno.
Las dos cadenas de ADN están en disposición antiparalelas, es decir que van en
direcciones opuestas y de esta manera se pueden mantener las hebras juntas.
3.- Asociaciones Ácido nucleico
El Nucleosoma: Es una estructura compleja que constituye
la unidad fundamental de la cromatina, que es la forma de
organización del DNA en los eucariotes. Los nucleosomas
están formados por un núcleo proteico constituído por un
octámero de histonas, proteínas fuertemente básicas y
muy conservadas filogenéticamente. El carácter básico
viene dado por su abundancia en residuos de lisina y
arginina, que al pH celular aparecen cargados positivamente
e interaccionan con la carga negativa de los fosfatos del
DNA. Las histonas que integran el nucleosoma son las siguientes:
1. Dos copias de Histona H2a En la que podemos ver
la abundancia de residuos de lisina y arginina: y su
estructura secundaria, formada exclusivamente por
alfa-hélices y giros beta:
2. Dos copias de Histona H2b, con sus residuos de
lisina y arginina: y su estructura secundaria:
3. Dos copias de Histona H3 , con sus residuos de
lisina y arginina: y su estructura secundaria:
4. Dos copias de Histona H4 , con sus residuos de
34
lisina y arginina: y su estructura secundaria:
Puede apreciarse que la estructura secundaria de las histonas abunda en el
motivo hélice-vuelta-hélice característico de las proteínas que interaccionan con el
DNA.
No está integrada en el nucleosoma la Histona H1, que interacciona con el DNA
linker o enlace entre dos nucleosomas sucesivos. Tiene también abundancia de lisina y
arginina: y su estructura secundaria difiere de las demás histonas en que presenta
también una lámina beta antiparalela:
Veamos ahora la estructura del Nucleosoma completo. El conjunto proteico del
nucleosoma es un octámero formado por:
 Dos moléculas de histona H2a
 Dos moléculas de histona H2b
 Dos moléculas de histona H3
 Dos moléculas de histona H4
Formación del Solenoide (papel
de la histona H1)
Organización del grado de compactación
del ADN
La replicación del DNA
35
La replicación del DNA comienza en una secuencia de nucleótidos particular en
el cromosoma: el origen de la replicación. Ocurre bidireccionalmente por medio de dos
horquillas de replicación que se mueven en direcciones opuestas. Las enzimas helicasas
desenrollan la doble hélice en cada horquilla de replicación y proteínas de unión a
cadena simple estabilizan las cadenas separadas. Otras enzimas, las topoisomerasas,
relajan el superenrollamiento de la hélice, ya que cortan las cadenas por delante de las
horquillas de replicación y luego las vuelven a unir.
Para que pueda comenzar la replicación se necesita una secuencia de cebador de
RNA-sinetizado por la enzima RNA-primasa, con sus bases correctamente apareadas
con la cadena molde. La adición de nucleótidos de DNA a la cadena es catalizada por
las DNA polimerasas. Estas enzimas sintetizan nuevas cadenas sólo en la dirección 5'
a 3', añadiendo nucleótidos uno a uno al extremo 3' de la cadena creciente.
La replicación de la cadena adelantada es continua, pero la replicación de la
cadena rezagada es discontinua. En la cadena rezagada, los fragmentos de Okazaki se
sintetizan en la dirección 5' a 3'. La enzima DNA ligasa une fragmentos de Okazaki
contiguos. En el proceso de replicación del DNA se pierden nucleótidos en los
extremos de las moléculas de DNA lineales. En algunas células eucarióticas, esta
pérdida es compensada por la actividad de la enzima telomerasa.
En el curso de la síntesis de DNA, la DNA polimerasa corrige los errores,
retrocediendo cuando es necesario para eliminar nucleótidos que no estén
correctamente apareados con la cadena molde. Otros errores en el DNA ocurren en
forma independiente del proceso de replicación y son usualmente reparados por
distintos
mecanismos.
Los
nucleótidos,
antes de ser
incorporados a
las
cadenas
crecientes de
DNA,
se
encuentran en
forma
de
trifosfatos. La
energía
requerida para
impulsar
la
replicación proviene de la eliminación de dos fosfatos "supernumerarios" y la
degradación del enlace P ~ P.
BIBLIOGRAFIA:
36
1.- De Robertis, E.D.P. y E.M.F. de Robertis, Biología Celular y Molecular. 2010.
2.- Alberts, B. y D. Bray “Molecular Biology of the cell” 2008
3.- Lehninger, A.L. “Principios de Bioquímica” Ed. Omega. 2009.
4.- Watson, J. D. Los ácidos nucleicos transmiten información genética. Biología Molecular del Gen (5ª
Ed.). Madrid: Médica Panamericana. 2006.
Link:
http://www.johnkyrk.com/DNAreplication.esp.html
Dra. Delia I. Laime C., Depto. de Biología, Facultad de Ciencias
37