moléculas biológicas preparado por: profesora sandra i. rodríguez universidad de puerto rico en...

Moléculas Biológicas

Preparado por:Profesora

Sandra I. Rodríguez

Universidad de Puerto Rico en HumacaoDepartamento de Biología

Bienvenido a tu módulo tutorial Moléculas Biológicas. Este módulo te será útil, ya que contiene información importante que te servirá de base para la comprensión de otros temas de mayor complejidad dentro del área de las ciencias. Antes de comenzar, asegúrate de que conozcas los nombres y símbolos de los elementos de la Tabla Periódica.

Te invito a que sigas el orden establecido en el menú y que utilices las instrucciones de navegación que se te indican.

¡Qué lo disfrutes!

Inicio

Pulsa los siguientes botones cuando desees:

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Instrucciones de Navegación

Una molécula biológica es una molécula orgánica, o sea, contiene átomos de carbono, ligados a átomos de hidrógeno. En adición, una molécula biológica puede contener otros átomos, como por ejemplo, oxígeno, nitrógeno y fósforo.

Existen varias categorías de moléculas biológicas o macromoléculas. Estas son los carbohidratos (hidratos de carbono), los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos.

Introducción

Estas macromoléculas se caracterizan por poseer conjuntos de elementos específicos a los cuales se les conoce como grupos funcionales.

A través de este módulo conocerás varios aspectos químicos de las moléculas biológicas y aprenderás la importancia de las mismas en tu vida y en las otras formas de vida.

Introducción

Identificar los grupos funcionales de cada una de las diferentes moléculas biológicas presentadas.

Relacionar las moléculas biológicas con los alimentos que las aportan.

Mencionar las funciones de las distintas moléculas biológicas.

Reconocer ejemplos de las moléculas biológicas.

Objetivos

GruposFunciona

les

¿Cómo se construye

una molécula biológica?

Carbohidratos

Lípidos

ProteínasÁcidosNucleicos

Menú

Pulsa en cada uno de los nombres para ver la estructura de los grupos funcionales. Observa detenidamente cada una de las figuras.

Hidroxilo

Carboxilo

Amino

Fosfato

Grupos Funcionales

Hidrógeno

1/9

Basándote en tu observación, contesta la siguiente pregunta, pulsando en una de las alternativas que se te brindan:

¿Qué es un grupo funcional?

a. Un átomob. Un conjunto de átomosc. Uno o un conjunto de átomos

Grupos Funcionales

Repasa

2/9

Repasa

En efecto, los grupos funcionales se componen de un átomo o un conjunto de átomos unidos a un esqueleto de carbonos. Estos caracterizan estructuralmente las moléculas biológicas y determinan su reactividad química. A continuación encontrarás información más detallada de cinco diferentes grupos funcionales.Pulsa sobre el grupo funcional señalado para encontrar más información.

HH

HH

NN

Grupos Funcionales

3/9

Observa esta figura, la cual representa una azúcar que se conoce como ribosa. Cada punta del pentágono sin identificar representa un carbono.

¿Cuántos grupos hidrógenos observas?

a. seis

b. nueve

c. diez

OO

OOOO

CC OOOO

HH

HH

HH HH HH

HH HH

HH

HH

HH

Ribosa

1. Hidrógeno (--H)

Grupos Funcionales

Recuerda que el grupo funcional está ligado al esqueleto de carbonos.Intenta otra vez.

4/9

Además del hidrógeno,

¿qué otro grupo funcional puedes identificar en esta

molécula de glicerol?Pulsa sobre la de alternativa

que consideres correcta.

Hidroxilo

Carboxilo

Amino

Fosfato

H

O

O

O

C

C

C

H

H

H

H

H

H

H

Glicerol

Grupos Funcionales

Intenta otra vez

5/9

Grupos Funcionales

2. Hidroxilo (--OH) La figura anterior, el glicerol, forma parte de los lípidos. Al igual que la ribosa, la molécula a tu izquierda, contiene grupos hidroxilos.Más adelante descubrirás cómo este grupo participa en un tipo de reacción química conocida como deshidratación.

OO

OO

CC OOOO

HH

HH

HH HH HH

HH

HH

HH

HH

OOHH

6/9

3. Carboxilo (--COOH)

Grupos Funcionales

¿Qué característica te ayudaría a recordar este grupo?Imagino que observaste que el carbono puede hacer enlaces dobles con otros átomos como el oxígeno.El grupo carboxilo le da carácter

acídico a la molécula que lo posee y participa en enlaces peptídicos, como verás más adelante.

HH

HH

NN

HH

R

CαCα

OO

CCOO HH

7/9

3. Amino (--NH2)

Grupos Funcionales

¿Qué elemento identificas diferente en este grupo?Correcto, el nitrógeno.

HH

HH

NN

HH

R

CαCα

OO

CCOO HH

Los grupos amino son característicos de las proteínas. Estos le proveen un carácter básico a la molécula y también participan en enlaces peptídicos.

8/9

5. Fosfato (--H2PO4) ¿Qué átomo caracteriza este grupo?Claro, el fósforo.Próximamente descubirásque este grupo da carácter acídico a la molécula y se encuentra en los ácidos nucleicos, enlazando nucleótidos. Es el grupo que carga la energía en la molécula de ATP.

OO

OOOO

CC OO

HH

HH

HH HH HH

HH HH

HH

HH

OO

HH

HH

OO

OO

OO PP

Grupos Funcionales

9/9

¿Qué deseas hacer?

¡Te felicito! Has completado la sección de los Grupos Funcionales.

A continuación la sección

¿Cómo se construye una molécula biológica?

¿Deseas continuar?

Sí No

Imagina la construcción de un edificio moderno de veinte pisos. El constructor tiene las siguientes alternativas:

b. Insertar paredes “preconstruidas”.

a. Construir el edificio bloque a bloque.

¿Cuál tú piensas sería la alternativa quetomaría el constructor?

Pulsa sobre la alternativa que consideres correcta.


Analiza otra vez.

1/7

De igual manera, para la célula sería una inversión muy grande de tiempo y energía, formar una molécula biológica

átomo a átomo. La célula tambiénutiliza “paredes

preconstruidas” para la construcción de sus propias macromoléculas. A estas “paredes preconstruidas” les llamamos subunidades o monómeros.


2/7

¿De dónde obtiene la célula estassubunidades o monómeros?

a. De los alimentos

b. Del agua

c. Del aire


Analiza otra vez.

3/7


Los alimentos que ingerimos contienen, entre otros, carbohidratos, proteínas y lípidos. Durante el proceso de digestión, las macromoléculas que contiene el alimento se rompen en sus subunidades más pequeñas (paredes preconstruidas).

4/7


carbohidratos

proteínas

lípidos

monosacáridos

amino ácidos

ácidos grasos

5/7

¿Cómo se construye una molécula biológica?La célula toma estas subunidades o monómeros y

sintetiza sus propias macromoléculas.

La célula agrupa los monómeros (subunidades) y producepolímeros (macromoléculas).

6/7

Cada molécula biológica tiene un monómero distinto:

Molécula Biológica

Monómero

Carbohidratos

Monosacáridos

Lípidos Ácidos Grasos y Glicerol

Proteínas Aminoácidos

Ácidos Nucleicos

Nucleótidos


7/7


¡Te felicito! Has completado la sección de


A continuación la sección de los

Carbohidratos.

¿Deseas continuar?

Sí No

Los carbohidratos son moléculas compuestas de átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno, en una proporción de 1C:2H:1O.

También se les conoce como hidratos de carbono, ya que de su fórmula (CH2O) se extrae que son compuestos de carbono, más agua.

Según observaste en la tabla, el monómero de un carbohidrato se conoce como monosacárido (mono=uno; sacárido=azúcar), o sea, una azúcar.

Carbohidratos

OOH

CH2OH

H

H

HH

HO OH

OH

Glucosa

OH

1/21

Ejemplos de monosacáridos:

Un monosacárido puede contener un esqueleto de tres a seis carbonos. Glucosa, el más común, posee seis. Cuando las azúcares se disuelven en agua, el esqueleto de carbonos se convierte en un anillo.

OOH

CH2OH

H

H

HH

HO OH

OH

Glucosa

OHCC CC CCCC CC CCH

O

O

H

HH H H

H

OOOO

H H H

H

H

Carbohidratos

2/21


OOH

CH2OH

H

H

HH

HO OH

OH

Glucosa

OH

OOH

CH2OH

H

H

OHHO

H H

OH

Galactosa

OH

Carbohidratos

3/21


Ribosa

H

OH

H

OHOH

H

HOCH2 OO

H

OO

CH2OH

H

H

HHO

HO

HOCH2

Fructosa

HO

Desoxirribosa

H

OH

H

HOH

H

HOCH2 OO

H

Carbohidratos

4/21

Observa y compara las azúcares de seis carbonos: glucosa y galactosa.

¿Qué las diferencia?

a. La posición de grupos hidroxilo.b. Glucosa tiene más grupos hidrógeno.c. La galactosa tiene más grupos hidroxilo.

Carbohidratos

Observa y analiza otra vez.

5/21

Observa y compara la ribosa con la desoxirribosa, las cuales son azúcares de cinco carbonos.

¿Cómo se diferencian?

a. La posición de grupos hidroxilo.b. La ribosa tiene más grupos hidroxilo.c. La desoxirribosa tiene menos

grupos hidrógeno.

Carbohidratos


6/21

¿Cómo se unen dos monómeros?Observa la siguiente reacción.

Lo que acabas de observar es una reacción de síntesis (formación) que se conoce como deshidratación. En esta reacción se remueve un átomo de hidrógeno de una azúcar, y un hidroxilo de otra para formar una molécula de agua. Entre las dos azúcares se forma un enlace que requiereenergía para formarse.

Lo que acabas de observar es una reacción de síntesis (formación) que se conoce como deshidratación. En esta reacción se remueve un átomo de hidrógeno de una azúcar, y un hidroxilo de otra para formar una molécula de agua. Entre las dos azúcares se forma un enlace que requiereenergía para formarse.

H OH

+O

Carbohidratos

7/21

¿Cómo se nombra a la unión de dos monómeros?

OPulsa aquí para más información.

Al unirse dos monómeros forman un disacárido, o sea, una azúcar de dos

unidades.

Al unirse dos monómeros forman un disacárido, o sea, una azúcar de dos

unidades.

Carbohidratos

8/21

¿Cómo se rompe un disacárido?Observa la siguiente reacción.

A esta reacción se le conoce como hidrólisis, o sea, rompimientoa través de la adición de agua.

A esta reacción se le conoce como hidrólisis, o sea, rompimientoa través de la adición de agua.

Carbohidratos

O

O

H H

9/21

Ejemplos de disacáridos:

Fructosa

CH2OH

OOH

CH2OH

H

H

HH

HO OH

OH

Glucosa

OH

OO

CH2OH

H

H

HHO

HO

HOCH2

HO+

OOH

CH2OH

H

H

HH

HO O

OH

OH

OO H

H

HHO

HOCH2

HO

Sucrosa

Carbohidratos

10/21


OOH

CH2OH

H

H

HH

HO OH

OH

Glucosa

OH

OOH

CH2OH

H

H

OHHO

H H

OH

Galactosa

OH+

OOH

CH2OH

H

H

HH

HO O

OH

OH

OOH

CH2OH

H

H

OHHO

H

OH

OH

Lactosa

Carbohidratos

11/21


OOH

CH2OH

H

H

HH

HO OH

OH

Glucosa

OH

OOH

CH2OH

H

H

HH

HO OH

OH

Glucosa

OH+

OOH

CH2OH

H

H

HH

HO O

OH

OH

OOH

CH2OH

H

H

HH

OH

OH

OH

Maltosa

Carbohidratos

12/21

Si a los monómeros de los carbohidratos les llamamos monosacáridos,

¿Cómo nombrarías el polímero de un carbohidrato?

a. polipéptido

b. polisacárido

c. fosfolípido

Carbohidratos


13/21

Ejemplos de polisacáridos:

H OH H OH H OH H OH

CH2OH CH2OH

O

OOH

H

H

HH

HO O

OH

OH

OOH

H

H

HH

OH

OH

HO OH

OOH

CH2OH

H

HH

OOH

OOH

CH2OH

H

HH

OOH

OOH

CH2OH

H

HH

OOH

OOH

CH2OH

H

HH

OH

Almidón

Carbohidratos

14/21

Carbohidratos

Ejemplos de polisacáridos encontrados en diferentes Reinos:

Glucógeno - Animal

Quitina - Hongos

Celulosa - Plantas

15/21

¿Sabías qué?¿Sabías qué?

La glucosa es la azúcar que encontramos en la sangre y es la subunidad de la mayoría de los polisacáridos.

La glucosa es la azúcar que encontramos en la sangre y es la subunidad de la mayoría de los polisacáridos.

La fructosa es la azúcar de las frutas, el sirope de maíz y la miel.La fructosa es la azúcar de las frutas, el sirope de maíz y la miel.

La ribosa y la desoxirribosa son las azúcares de los ácidos nucleicos.La ribosa y la desoxirribosa son las azúcares de los ácidos nucleicos.

Carbohidratos

16/21


Los disacáridos son almacenes de energía a corto tiempo, especialmente por las plantas.

Los disacáridos son almacenes de energía a corto tiempo, especialmente por las plantas.La sucrosa la encontramos en la caña de azúcar y es la misma que utilizamos para endulzar el café.

La sucrosa la encontramos en la caña de azúcar y es la misma que utilizamos para endulzar el café.

La lactosa es la azúcar de la leche.La lactosa es la azúcar de la leche.

La maltosa es el disacárido que se forma cuando la enzima amilasa salival digiere el almidón.

La maltosa es el disacárido que se forma cuando la enzima amilasa salival digiere el almidón.

Carbohidratos

17/21


Los polisacáridos son la fuente de energía y de carbono principal de muchos organismos.

Los polisacáridos son la fuente de energía y de carbono principal de muchos organismos.

El almidón es un almacén de glucosa en las plantas.El almidón es un almacén de glucosa en las plantas.

La forma de almacenaje de glucosa en animales es el glucógeno.La forma de almacenaje de glucosa en animales es el glucógeno.

Carbohidratos

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La celulosa solo puede ser digerida por ciertos organismos, como hongos, que se encuentran en el tracto digestivo de los animales.

La celulosa solo puede ser digerida por ciertos organismos, como hongos, que se encuentran en el tracto digestivo de los animales.

Carbohidratos

Los polisacáridos tienen funciones estructurales, como por ejemplo, la celulosa, forma gran parte de la pared celular de plantas y ovomicetos.

Los polisacáridos tienen funciones estructurales, como por ejemplo, la celulosa, forma gran parte de la pared celular de plantas y ovomicetos.

19/21


La quitina es parte del exoesqueleto de artrópodos y de la pared celular de los hongos .

La quitina es parte del exoesqueleto de artrópodos y de la pared celular de los hongos .La pared celular de las bacterias Gram- contiene un lipopolisacárido que es considerado como una endotoxina.

La pared celular de las bacterias Gram- contiene un lipopolisacárido que es considerado como una endotoxina.

Muchos otros polisacáridos se encuentran en la membrana plasmática, nuestros fluidos y hasta en la córnea del ojo humano.

Muchos otros polisacáridos se encuentran en la membrana plasmática, nuestros fluidos y hasta en la córnea del ojo humano.

Carbohidratos

20/21

Carbohidratos

Algunos alimentos nos aportan mayormente

carbohidratos.


carbohidratos. Panes

Pastas

Cereales

Arroz

Papas

21/21



los Carbohidratos.


Lípidos.

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Esta categoría de moléculas biológicas la componen moléculas no polares que contienen principalmente átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno.

¿Alguna vez has intentado mezclar agua y aceite? De seguro en más de una ocasión has notado que no puedes crear una mezcla homogénea con ambos y esta es una de las cualidades de los lípidos: son insolubles en agua e hidrofóbicos (que rechazan el agua).

Lípidos

1/20

Los lípidos a su vez son clasificados en tres diferentes grupos:

1. Aceites, grasas y ceras, los cuales se componen de átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno.

2. Fosfolípidos, los que, en adición al carbono, hidrógeno y oxígeno contienen fósforo y nitrógeno.

3. Esteroides, los cuales tienen forma de anillos de carbono.

Lípidos

2/20

Este grupo de lípidos contiene subunidades o monómeros conocidos como ácidos grasos, los cuales son cadenas largas de carbono e hidrógeno, ligadas a un grupo carboxilo.

Aceites, grasas y ceras.

Lípidos

CH2 CH2CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2CH2 CH2 CH3C

O

OH

Grupo carboxilo

Esqueleto de carbonos

3/20

Los aceites y las grasas se forman por reacciones de

deshidratación. Tres ácidos grasos se unen a una molécula de glicerol, una pequeña molécula de tres

carbonos, oxígeno e hidrógeno, para formar

un triglicérido.

Aceites, grasas

Lípidos

H

O

O

O

C

C

C

H

H

H

H

H

H

H

Glicerol

4/20

Reacción de deshidratación

Lípidos

Glicerol

+ Tres ácidos grasos

H

OCH

OCH

OC

H

H

H

H

H H

OH

OH

O

C

O

CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2CH2 CH2 CH2 CH3

C

O


C

O


Se remueven las moléculas de agua.

Pulsa en el rectángulo

Triglicérido

5/20

Triglicérido

Lípidos

H

H

OCH

OCH

OCH C

O

C

O

C

O




Porción proveniente del glicerol

Porción proveniente de los tres ácidos grasos

6/20

Las grasas son sólidas a temperatura ambiente. Esto se debe a que todos los átomos de carbono de los ácidos grasos están unidos por enlaces simples a átomos de hidrógenos. Este tipo de ácido graso se dice está saturado. Esto provoca que las cadenas de ácidos grasos estén muy unidas unas de otras. En la próxima diapositiva encontrarás un triglicérido con todos sus ácidos grasos saturados.

Grasas

Lípidos

7/20

Grasas

Lípidos

C

O


C

O

C

O



H

H

OCH

OCH

OCH

Triglicérido saturado

8/20

Aceites

Por otro lado, los aceites son líquidos a temperatura ambiente, ya que, algunos de los carbonos de los ácidos grasos hacen dobles enlaces entre sí, causando que las cadenas se doblen. A este tipo de ácido graso se le llama insaturado. A continuación verás un triglicérido conteniendo un ácido graso insaturado.

Lípidos

9/20

Aceites

Lípidos

C

O

C

O

C

O



H

H

OCH

OCH

OCH

CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH

CH

CH2CH2

CH2CH3

Triglicérido insaturado

10/20

Por otra parte, las ceras, las cuales son sólidas a temperatura ambiente, tienen una función más bien de protección. Luego de encerar tu auto, te darás cuenta de que el agua se “resbala” al tocar la carrocería. De igual manera, las ceras forman una capa impermeable en las hojas y tallos de las plantas. Los animales las utilizan con la misma función en el pelo y el exoesqueleto de los insectos. La colmena de las abejas también contiene ceras.

Ceras

FOTO

Lípidos

11/20

Este segundo grupo de lípidos se compone de tres partes:

a. Un grupo fosfato ligado a un grupo que contiene átomos de carbono, hidrógeno y nitrógeno.

b. Una molécula de glicerol. c. Dos ácidos grasos.

Fosfolípidos

Lípidos

12/20

Fosfolípidos

Lípidos

C

C



O

O

O

O

O

PCH2CH2N

CH3

CH3

H3C O

OH2

HC

CH2

O

C

Utilizando la diapositiva anterior, identifica todos los grupos.

13/20

Lípidos

Gran parte de la membrana celular de todos los organismos está formada por una bicapa de fosfolípidos. La porción proveniente del grupo fosfato es hidrofílica (ama el agua) y la porción que proviene del triglicérido es hidrofóbica (rechaza el agua). Esto permite que la membrana seleccione las sustancias que entran o salen de la célula.

Fosfolípidos

Hidrofílica

Hidrofóbica

14/20

Cuando lees la palabra esteroides, ¿qué viene a tu mente? Apuesto a que pensaste en un deportista. Pronto sabrás la relación.Los esteroides también son lípidos, pero, diferente a otros lípidos, éstos forman cadenas de cuatro anillos de carbono.

Esteroides

Lípidos

15/20

Ejemplos de Esteroides

Lípidos

HC

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

CH2

CH2

CH2

HC

HO

Colesterol

16/20

Ejemplos de Esteroides

Lípidos

Testosterona

CH3

CH3

OH

O

CH3

CH3

OH

HO

Estrógeno

17/20


Los lípidos son almacenes de energía. Piensa en un oso polar .Los lípidos son almacenes de energía. Piensa en un oso polar .

Las grasas sirven de aislantes para animales que viven en lugares muy fríos.Las grasas sirven de aislantes para animales que viven en lugares muy fríos.

El colesterol también es parte de nuestra membrana celular y se utiliza para sintetizar hormonas.

El colesterol también es parte de nuestra membrana celular y se utiliza para sintetizar hormonas.

Lípidos

Muchas vitaminas son macromoléculassolubles en lípidos.Muchas vitaminas son macromoléculassolubles en lípidos.

18/20


Las grasas son buenos amortiguadores de golpes.Las grasas son buenos amortiguadores de golpes.La testosterona y el estrógeno son hormonas lipídicas producidas por los testículos y ovarios respectivamente.

La testosterona y el estrógeno son hormonas lipídicas producidas por los testículos y ovarios respectivamente.Los esteroides anabólicos son lípidos sintéticos. Los deportistas los usan para aumentar la masa muscular. El consumo para estos propósitos es ilegal. Entre sus efectos secundarios están el cáncer y problemas del corazón.

Los esteroides anabólicos son lípidos sintéticos. Los deportistas los usan para aumentar la masa muscular. El consumo para estos propósitos es ilegal. Entre sus efectos secundarios están el cáncer y problemas del corazón.

Lípidos

19/20

Lípidos


lípidos.


lípidos. Mantequilla

Aceites

Maní

Manteca

Nueces

20/20



los Lípidos.

A continuación la sección de las

Proteínas.

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Sí No

Proteínas

Las proteínas son macromoléculas

con importantes y diversas funciones. Además de los átomos de carbono e hidrógeno que contienen todas las

macromoléculas, las proteínas pueden poseer nitrógeno, oxígeno y azufre. El monómero del que está construida una proteína se conoce como amino ácido. ¿Qué grupo funcional recuerdas al leer este nombre?

OO

CCHH

HH

NN

HH

R

CαCα

OO HH

1/16

Observa la siguiente molécula:

Pulsa en el nombre de cadagrupo funcional que identifiques.

a. amino

b. carboxilo

c. hidrógeno

d. fosfato

Proteínas

HH

HH

NN

HH

R

CαCα

OO

CCOO HH

2/16

Además de los grupos que identificaste, un amino

ácido puede contener un grupo

diferente denominado grupo R. Un organismo puede contener 20 diferentes amino ácidos. La diferencia estriba en la composición del grupo R. Es este grupo el que determina las características de cada amino ácido. Las siguientes figuras muestran dos diferentes amino ácidos: glicina y cisteína.

Proteínas

OO

CCHH

HH

NN

HH

R

CαCα

OO HH

3/16

Ejemplos de glicina y cisteína:

Proteínas

Compara

CC HHHH

SS HH

OO

CCHH

HH

NN

HH

CαCα

OO HH

HH

OO

CCHH

HH

NN

HH

CαCα

OO HH

Glicina

Cisteína

4/16

¿Cómo formamos una cadena de amino ácidos?

Proteínas

HH

OO

CCHH

HH

NN

HH

CαCα

Glicina

HH

CC HHHH

SS HH

OO

CCNN

HH

CαCα

OO HH

Cisteína

+OO HH HH

5/16

¿Cómo formamos una cadena de amino ácidos?

Proteínas

HH

OO

CCHH

HH

NN

HH

CαCα

HH

CC HHHH

SS HH

OO

CCNN

HH

CαCα

OO HH

Enlace peptídico

6/16

¿Notaste el tipo de reacción que liga dos amino ácidos? Por supuesto, deshidratación. La unión entre dos amino ácidos forma un péptido. Una proteína se compone de una cadena larga de amino ácidos que se unen entre sí por enlaces peptídicos. Llamamos polipéptido o proteína a una cadena que contiene 50 ó más amino ácidos. Cada proteína cuenta con distintos niveles de estructura. Estos serán estudiados a continuación.

Proteínas

7/16

1. Estructura primaria

Proteínas

cysval gly leu ile

La estructura primaria es la secuencia de amino ácidos.

Esta secuencia de amino ácidos es codificada por el ADN.

valina cisteína glicina leucina isoleucina

8/16

Pulsa en cada diamante.

Proteínas

2. Estructura secundaria

La cadena de amino ácidos forma una hélice, debido a que, entre los grupos carboxilo y amino de los mismos, se forman enlaces llamados puentes de hidrógeno. Este es el caso de la queratina, la proteína que forma el pelo.

Puente de hidrógeno

val

gly

cys

val

cys

val

leu

gly

leu

ileva

lcys

cys

gly

val

val

cys

val

leuval

cys

leu

leu

cys

9/16

Proteínas

2. Estructura secundaria

Por otra parte, en otras proteínas, las cadenas de amino ácidos se unen entre sí por puentes de hidrógeno formando una lámina plegada. Este es el caso de la seda. Esta estructura la podrás observar en la próxima figura.

10/16

Proteínas

Lámina plegada

cys

cysva

lleu

glyile

cys

valcy

s

cysva

lleu

glyile gly

leu

cys

cysva

lleu

glyile

cys

valcy

s

cysva

lleu

glyile gly

leu

cys

cysva

lleu

glyile

cys

valcy

s

cysva

lleu

glyile gly

leu

Puente de hidrógeno

11/16

Proteínas3. Estructura terciariaLa estructura secundaria adquiere una conformación espacial tridimensional. En el caso de que el medio en el que se encuentre sea uno acuoso, los amino ácidos hidrofóbicos permanecen en el interior de la estructura, mientras que los hidrofílicos se exponen. El diseño espacial está ligado a la función. Si la estructura se pierde, la proteína pierde su función.

leucys

leu ile

cys

ile

ile

gly

val

cys

gly

val

val

cys

valleu

val

cys

leu

leu

cys

12/16

Proteínas

3. Estructura cuaternariaLa proteína conocida como la hemoglobina, que se encuentra en nuestros eritrocitos, consta de cuatro cadenas de polipéptidos unidas por puentes de hidrógeno. Los círculos rojos representan los grupos “hemo”, donde es cargado el oxígeno que llega a nuestras células.

leucys

leu ile

cys

ile

ile

gly

val

leucys

leu ile

cys

ile

ile

gly

val

leucys

leu

ilecy

s ile

ile

gly

val

leucys

leuil

e

cys

ile

ile

gly

val

13/16


Proteínas

Las enzimas son proteínas que aceleran reacciones metabólicas, como por ejemplo, las enzimas digestivas, rompen las macromoléculas en sus subunidades.

Las enzimas son proteínas que aceleran reacciones metabólicas, como por ejemplo, las enzimas digestivas, rompen las macromoléculas en sus subunidades.La elastina y la queratina son proteínas estructurales de la piel y el pelo respectivamente.

La elastina y la queratina son proteínas estructurales de la piel y el pelo respectivamente.La hemoglobina es una proteína que se encuentra en los eritrocitos y transporta el oxígeno a las células.

La hemoglobina es una proteína que se encuentra en los eritrocitos y transporta el oxígeno a las células.

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Proteínas

La hormona insulina es una proteína.La hormona insulina es una proteína.

Los anticuerpos que desarrollamos ante un microorganismo patógeno son proteínas.

Los anticuerpos que desarrollamos ante un microorganismo patógeno son proteínas.Los tendones y ligamentos de nuestro cuerpo contienen una proteína que se conoce como el colágeno.

Los tendones y ligamentos de nuestro cuerpo contienen una proteína que se conoce como el colágeno.

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Proteínas


proteínas.


proteínas. Quesos

Leche

Pescado

Huevos

Carnes

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las Proteínas.


Ácidos Nucleicos.

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Acidos Nucleicos

¿Alguna vez te has preguntado por qué existe tanta diversidad de especies y por qué entre las especies también existen diferencias? La clave está en una molécula presente en todos los seres vivos: el ADN. Esta molécula es un ácido nucleico.Los ácidos nucleicos son macromoléculas formadas por un conjunto de subunidades o monómeros llamados nucleótidos. Un nucleótido consiste de un grupo fosfato (P), una azúcar (A) y una de cuatro bases nitrogenadas (B), siempre en el siguiente orden:

P A B

OO

NN

NN HH

OO

CC

HH

HHHH

HH

1/19

P = Grupo fosfato

HH

HH

OO

OO

OO

OO PP

Acidos Nucleicos

2/19

A = Azúcar

OO

OO

CC OOOO

HH

HH

HH HH HH

HH

HH

HH

HH

OOHH

Ribosa

OO

OO

OOOO

HH HH HH

HH

HH

HH

CC

HH

HH

HH

HH

Desoxirribosa

o

Acidos Nucleicos

3/19

Bases NitrogenadasB =

OO

NN

NN HH

OO

CC

HH

HHHH

HH

Timina Citosina

NN

NN

OO

HH

HHHH

HH

NN

Acidos Nucleicos

La timina, la citosina y el uracilo son pirimidinas.

OO

NN

NN HH

OO

HH

HH

Uracilo

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B =

Acidos Nucleicos

La guanina y la adenina son purinas.

Adenina

HH

HH

HHNN

HH

NN

NN

NN

NN

HHNN

Guanina

NN

NN

HH

HH

HHNNNN

OO

Bases Nitrogenadas

5/19

OO

OO

CC

HH

HH

HH HH HH

HH

HH

OOHH

1’

5’

4’

3’ 2’

HH

HH

OO

OO

OO

OO PP

P A B

Nucleótido

Acidos Nucleicos

HHNNNN

NN

HH

HH

HHNNNN

OO

La base (B) se une al carbono 1’ de la ribosa y el fosfato se une al

carbono 5’ de la ribosa.

La base (B) se une al carbono 1’ de la ribosa y el fosfato se une al

carbono 5’ de la ribosa.

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Acidos Nucleicos

OO

OO

CC

HH

HH

HH HH HH

HH

HH

OOHH

1’

5’

4’

3’ 2’

Adenina

HH

HH

HHNN

HH

NN

NN

NN

NNOO

OO

OO

OO PP OO

OO

OO

PPOO

OO

OO

PP

Ejemplos de nucleótidos:

Ribosa

Tres grupos fosfato

Trifosfato de adenosina (ATP)

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Ejemplos de ácidos nucleicos: Acido desoxirribonucleico

(ADN)En el ejemplo anterior, nota que el

ATP se compone de un nucleótido que contiene tres grupos fosfato, una azúcar, que es una ribosa y una base nitrogenada, adenina. En el

caso del ADN, éste se compone de dos hileras

de nucleótidos que se entrelazan formando una hélice. ¿Mucha información? Pues vayamos poco a poco.

Acidos Nucleicos

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Formemos primero una de las cadenas del ADN: Una cadena de ADN se compone de un conjunto de nucleótidos. Cada nucleótido tiene una azúcar, (desoxirribosa), un grupo fosfato y una de las cuatrobases nitrogenadas presentadas anteriormente.

Acidos Nucleicos

P A B

P A B

P A B

P A B

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P A B

Cómo formamos una cadena de nucleótidos

Acidos Nucleicos

1’4’

3’ 2’

PP5’

1’4’

PP5’

3’ 2’

1’4’

3’ 2’

PP5’

Un nucleótido se unecon otro a través de un enlaceentre el fosfato y el carbono 3’.

Un nucleótido se unecon otro a través de un enlaceentre el fosfato y el carbono 3’.

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Ahora coloquemos la segunda cadena de nucleótidos.Acidos Nucleicos

2’

1’

2’

4’

3’

PP5’

G 3’1’ 4’

PP5’

2’

1’ 4’

PP5’

3’

T

1’ 4’

PP5’

3’2’

C

A

A

1’4’

3’ 2’

PP5’

1’4’

PP5’

3’ 2’

1’4’

3’ 2’

PP5’

1’4’

PP5’

3’ 2’

T

C

G

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Acidos Nucleicos

Pulsa sobre todas las alternativas que consideres ciertassobre el ADN. De ser necesario, regresa a la plantilla anterior.

a.Una hilera va al derecho, mientras la otra va al

revés.b. Las bases nitrogenadas de ambas hileras se conectan mediante puentes de hidrógeno.

c. Las dos hileras están completamente alineadas una en frente de la otra.

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C

4’

1’4’5’

3’ 2’

1’3’ 2’

5’G

T

1’

C

3’

1’4’

5’

2’

C

1’2’ 3’

4’

5’

G

A

Si observas la figura a tu izquierda, verás que una molécula de ADN consta de dos hebras que se mantienen unidas a través de puentes de hidrógeno entre las basesnitrogenadas. Las bases se unen demanera específica: las adeninas con las timinas y las citosinas con las guaninas. Ambas hileras adquieren una conformación helicoidal, lo que ayuda a mantener las hebras unidas, ya que los puentes de hidrógeno que las unen son enlaces débiles y susceptibles a cambios en la célula.

Acidos Nucleicos

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C

Para identificar las hileras utilizamos la numeración que has estado observando en la desoxirribosa. Observa la parte inferior izquierda de esta figura. El carbono 3’ queda libre, por lo que se le menciona como el terminal 3’.

Ahora observa la parte superior izquierda de la figura. El carbono 5’ es el que queda expuesto, por lo que se le menciona como terminal 5’. ¿Qué notas en la otra hilera?

Acidos Nucleicos

4’

1’

5’4’

3’ 2’

1’

3’ 2’

5’G

T

3’

1’4’

5’

2’

C

1’2’ 3’

4’

5’

G

A

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Acidos Nucleicos

Exacto, van en direcciones contrarias, por tal razón se dice

que son antiparalelas.

Exacto, van en direcciones contrarias, por tal razón se dice

que son antiparalelas.

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C

4’

1’

5’4’

3’ 2’

1’

3’ 2’

5’G

T

3’

1’4’

5’

2’

C

1’2’ 3’

4’

5’

G

A

El ARN consiste de una sola hilera de nucleótidos. Al igual que el ADN contiene las bases adenina, guanina, y citosina, pero la timina es sustituida por el uracilo. Existen tres tipos de ARN con diferentes e importantes funciones dentro de la síntesis de proteínas. Estos son el ARN mensajero, el ARN ribosómico y el ARN de transferencia.

Acidos NucleicosEjemplos de ácidos nucleicos: Acido desoxirribonucleico (ARN)

1’4’

3’ 2’

PP5’

1’4’

3’ 2’

PP5’

1’4’

PP5’

3’ 2’

1’4’

PP5’

3’ 2’

G

A

C

U

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Acidos Nucleicos

No todos los nucleótidos forman parte de un ácido nucleico. No todos los nucleótidos forman parte de un ácido nucleico.

El ATP es un nucleótido portador de energía e interviene en muchas de las reacciones de nuestro cuerpo que requieren de la misma.

El ATP es un nucleótido portador de energía e interviene en muchas de las reacciones de nuestro cuerpo que requieren de la misma.Otro nucleótido, el AMP, es un mensajero químico intracelular.Otro nucleótido, el AMP, es un mensajero químico intracelular.

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Acidos Nucleicos

El ADN codifica información que dicta como serán todas nuestras características físicas y todas nuestras funciones.

El ADN codifica información que dicta como serán todas nuestras características físicas y todas nuestras funciones. Podemos encontrar el ADN en el núcleo, las mitocondrias y en los cloroplastos.Podemos encontrar el ADN en el núcleo, las mitocondrias y en los cloroplastos.

Aunque el ADN es el portador del código genético, la molécula que manifiesta las características es la proteína.

Aunque el ADN es el portador del código genético, la molécula que manifiesta las características es la proteína.

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Acidos Nucleicos

El ARN mensajero lleva la información codificada por el ADN del núcleo hacia el retículo endoplásmico rugoso, donde ocurre la síntesis de proteínas.

El ARN mensajero lleva la información codificada por el ADN del núcleo hacia el retículo endoplásmico rugoso, donde ocurre la síntesis de proteínas. El ARN ribosómico se une a ciertas proteínas para formar un ribosoma.El ARN ribosómico se une a ciertas proteínas para formar un ribosoma.

El ARN de transferencia carga los amino ácidos correspondientes para la formación de la proteína, según el código genético.

El ARN de transferencia carga los amino ácidos correspondientes para la formación de la proteína, según el código genético.

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Cierre

Te felicito, has concluido tu Módulo de Moléculas Biológicas. Espero que el mismo haya contribuido a ampliar tu conocimiento y a aclarar tus dudas. De ser necesario, regresa al mismo para que fortalezcas el aprendizaje.

Recuerda siempre que una buena alimentación es importante para la construcción de tus propias moléculas biológicas.

Créditos

Preparado por la Profesora Sandra I. Rodríguez, del Departamento de Biología.Para la realización de este Módulo utilicé el libro Biología, La vida en la Tierra, octava edición, Audersirk, Audesirk y Byers, capítulo 3.Agradezco la colaboración de mis compañeras de Departamento Deborah Parrilla, Melissa Colón y Noemí Soto. Parte de las figuras fueron creadas por Melissa Colón. Gracias por compartir sus conocimientos y amistad conmigo. Agradezco el entusiasmo, la ayuda y la camaradería de tres excelentes compañeros: Coralys, Juan Carlos y Kike del C-DATA.

moléculas biológicas preparado por: profesora sandra i. rodríguez universidad de puerto rico en...

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