BIOQUIMICA DE LAS MACROMOLECULAS Guillermo Alberto Quiñones Buila 02/2023 Universidad Nacional abierta y a distancia-UNAD Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y Medio ambiente Bioquímica Vegetal 1. A manera de introducción realice una descripción estructural y funcional de los principales constituyentes orgánicos de las células. Los principales constituyentes orgánicos se basan en átomos de carbono enlazados en serie entre ellos y añadiendo otros elementos como el hidrogeno, el nitrógeno azufre, etc. Estas agrupaciones forman cadenas complejas las cuales pueden ser lineales, ramificadas o cíclicas. Se ha comprobado que hay más de 30000 compuestos orgánicos diferentes en los sistemas vivientes, sin embargo, cinco grupos de ellas cumplen las principales funciones en los organismos, estos son los aminoácidos, lípidos, glúcidos, proteínas y ácidos nucleicos y representan cerca del 30% de la composición química de los seres vivos. 2. A.) Describa e incluya imágenes de las estructuras químicas del ácido ribonucleico (RNA), ácido desoxirribonucleico (DNA). B) Describa e incluya imágenes de la diferencia estructural entre ADN y ARN. El ADN está formado por dos cadenas largas que se enrollan entre sí en una espiral, en cambio el ARN está compuesto por una única cadena con estructura lineal y de menor longitud. Los ácidos nucleicos (ADN y ARN) tienen diferencias en las bases nitrogenadas presentes en su estructura, mientras el ADN está formado por A (adenina), T (timina), G (guanina) y C (citosina), el del ARN sustituye la T por U (uracilo). A nivel químico las dos moléculas son muy similares, pero el ARN tiene como azúcar a la ribosa y en el ADN el azúcar es la desoxirribosa, con un grupo hidroxilo (-OH) menos que el ARN en su molécula, haciendo la molécula de ADN menos reactiva y mucho más estable. 3. ¿Cómo podría llevarse a cabo de forma natural o artificial la mutación genética en plantas? Para inducir artificialmente cambios hereditarios en las plantas se utilizan agentes físicos o químicos. La radiación ionizante es un agente físico muy utilizado para tratar las semillas y otros materiales vegetales de cultivos a fin de generar mutaciones hereditarias. Las mutaciones pueden inducirse mediante mutágenos físicos y químicos (agentes que modifican el material genético de un organismo). Se usa irradiación para provocar cambios genéticos hereditarios ya sea de forma espontánea o inducida. Los mutágenos físicos suelen producir cambios cromosómicos y deleciones en el ADN de mayor envergadura, mientras que los mutágenos químicos suelen dar lugar a mutaciones puntuales. Los rayos gamma se han convertido en el agente mutagénico más frecuentemente utilizado en la mejora por inducción de mutaciones. Las semillas u otros propágulos vegetales (como el polen, las esporas o los esquejes) suelen exponerse durante unos segundos o unos minutos a una fuente de cobalto 60, o son irradiadas en máquinas de rayos X. También pueden irradiarse plantas enteras o plántulas, en invernaderos gamma o en campos gamma. Este proceso se llama irradiación crónica. Si el propio mecanismo de reparación de la célula no repara las mutaciones resultantes, se habrá generado una mutación hereditaria. La irradiación mediante haces de iones se ha revelado como un mutágeno excepcional y eficaz. Otros tipos de radiación mutagénica, como los rayos X, las partículas α y β, los neutrones rápidos o la luz ultravioleta. 4. Describa en párrafo de mínimo 10 renglones, un ejemplo de dos vegetales de interés ambiental, agrícola o agroforestal, donde pueda argumentar la existencia de mutación natural y artificial (planta con nombre vulgar y científico, interés de la planta, tipo de mutación, descripción de la mutación). Soya (Glycine max) es una leguminosa que se cultiva por sus semillas de contenido medio en ácidos grasos y alta presencia de proteínas, estas semillas son usadas para elaborar salsa de soya, de alto interés gastronómico. Además, de ellas se obtiene leche de soya y sus subproductos son usados para la alimentación humana, ganado y aves. La modificación genética de esta se ha realizado por medio de Agrobacterium Biobalistica con el objetivo de introducir el NPT II y GUS para mejorar la resistencia a la kanamicina. El frijol (Phaseolus vulgaris L.) es una especie nativa de América muy consumida en Colombia por su población inclusive en algunas regiones del país este hace parte de sus platos típicos. se modificó por Biobalistica con el objetivo de introducir el BAR, gen de que le provee resistencia a los herbicidas, BGMV resistencia al virus mosaico dorado y GUS, resistencia a la kanamicina. 5. Describa en detalle por lo menos 3 procesos generales y dos especificados de vegetales donde mencione la proteína, el organismo y el proceso que ejerce. 6. La estructura primaria es el orden específico en que los aminoácidos se unen para formar un péptido. Este orden está determinado por la secuencia del ADN del gen que codifica la síntesis de un péptido o proteína en particular. A) Defina aminoácido y péptido. Aminoácido: son moléculas orgánicas que contienen un grupo amino (NH 2) en uno de los extremos de la molécula y un grupo ácido carboxílico (COOH) en el otro extremo. Los aminoácidos son las unidades que forman a las proteínas, sin embargo, tanto estos como sus derivados participan en funciones celulares tan diversas como la transmisión nerviosa y la biosíntesis de porfirinas, purinas, pirimidinas y úrea. Péptido: es una cadena corta de aminoácidos, de 2 a 50, que están vinculados por enlaces peptídicos, que es la unión entre el extremo de amina y el otro de ácido carboxílico de dos aminoácidos, tienen funciones importantes en el sistema neuroendocrino como hormonas, factores que liberan hormonas, neuromoduladores o neurotransmisores. B) Los 20 aminoácidos proteicos son aquellos que están codificados en el genoma para la mayoría de los seres vivos. Incluya imágenes de la estructura química de cada uno de los 20 aminoácidos proteicos. Aminoácidos Alanina (Ala) Arginina (Arg) Asparagina (Asn) Acido aspártico (Asp) Cisteina (Cys) Glutamina (Gln) Estructura Ácido glutaminico (Glu) Glicina (Gly) Histidina (His) Isolucina (Ile) Leucina (Leu) Lisina (Lys) Metionina (Met) Fenilalanina (Phe) Prolina (Pro) Serina (Ser) Treolina (Thr) Triptófano (Trp) Tirosina (Tyr) Valina (Val) C) De acuerdo a la definición de estructura primaria de las proteínas, describa e incluya imágenes de un ejemplo. La estructura primaria de una proteína no es más que la secuencia de aminoácidos que la componen, o lo que es lo mismo, su disposición lineal. Se suele enunciar en una secuencia lineal de letras mayúsculas que representan cada uno de los aminoácidos que componen las proteínas, además describe la posición de los puentes de disulfuro y aclara cuál es el aminoácido N-terminal y cuál es el C-terminal. Estructura primaria de insulina 7. Los aminoácidos pueden cambiar sus propiedades de ionización, de acuerdo al pH en el que se encuentren. El grupo Radical R. varía para formar los 20 alfa-aminoácidos diferentes, la mayoría de los cuales son constituyentes proteicos. Desde su formación profesional ¿qué decisión tomaría para manejar el pH del suelo y mantener equilibrio de aminoácidos ácidos y básicos en las plantas? La decisión que tomaría seria manejar el suelo realizando un encalado para neutralizar de alguna manera la acidez del suelo, inicialmente se debe hacer un estudio para conocer el ritmo de acidificación o alcalización del suelo y el tipo de cal a aplicar 8. En la nutrición vegetal, los aminoácidos son sintetizados en las plantas por procesos de aminación y transaminación. ¿Describa estos dos procesos y mencione la importancia del nitrógeno, carbono, hidrógeno, oxigeno, azufre, agua, enzimas y fuente de energía para llevar a cabo estos procesos? En las reacciones de transaminación, el grupo a -amino de un aminoácido se transfiere reversiblemente a uno de tres a-oxoácidos diferentes (piruvato, oxalacetato, ex-oxoglutarato). Los productos son el a-oxoácido correspondiente del aminoácido y uno de los tres aminoácidos alanina, aspártico y glutámico respectivamente. Las reacciones catalizadas por las transaminasas son libremente reversibles y poseen una constante de equilibrio próxima a 1,0. En estas reacciones no se produce desaminación neta; sin embargo. ejercen la importante función de recoger los grupos amino de un amplio número de aminoácidos ( aJ menos l l distintos incluidos ramificados y aromáticos ), en la forma de un solo a -aminoácido, usualmente el ácido glutámico, aunque el ácido aspártico y la alanina ( según el organismo) también participan en el proceso de recogida. En organismos en que la alaninaminotransferasa domina en la recogida de grupos a -amino de otros aminoácidos, los grupos amino son transferidos posteriormente al a-oxoglutarato. gracias a la alanina-glutamato aminotransferasa (glutámico pirúvico transaminasa, GPT), que es específica para todos sus sustratos: en que la síntesis de aminoácidos procede de los a -oxoácidos correspondientes, NH4+ y NA OH + 1-f. Las reacciones de transaminación se utilizan. por tanto, en la síntesis y degradación de los aminoácidos no esenciales y en la degradación de los esenciales. 9. De acuerdo a su lectura, ¿qué entiende por estructura tridimensional de las proteínas? La estructura terciaria esta caracterizada por el enrollamiento de estructuras secundarias, dando formas tridimensionales geométricas muy complicadas que se mantienen unidos por fuertes enlaces de puentes de disulfuros entre dos cisteínas. cuando las proteínas alcanzan este tipo de estructuras adquieren una actividad biológica. 10. Incluya una representación gráfica complementada con información teórica de las estructuras primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria de las proteínas. Estructuras primarias Estructura secundaria Estructura terciaria Estructura cuaternaria Referencias Antonia Gutiérrez M., F. S. (2003). MEJORAMIENTO GENETICO VEGETAL IN VITRO . e-Gnosis. Carbonero, P. (s.f.). Metabolismo de aminoacidos. Universidad Politecnica de Madrid. Castellanos, J. Z. (s.f.). Acidez del Suelo y su Corrección. Hojas Técnicas de Fertilab. IAEA. (2023). www.iaea.org. Obtenido de https://www.iaea.org/es/temas/induccion-demutaciones#:~:text=Para%20inducir%20artificialmente%20cambios%20hereditarios,fi n%20de%20generar%20mutaciones%20hereditarias. Velez, J. C. (2006). PROTEÍNAS: REDEFINIENDO ALGUNOS CONCEPTOS. Scielo.
