Juegodebiomoleculasapure

JUEGO DE BIOQUÍMICA: APRENDIENDO LA ESTRUCTURA DE LAS BIOMOLÉCULAS

Bernardo Chataing

ISOMERISMO • • • •

Isomerismo estructural Isomerismo posicional Isomerismo funcional Estereoisomerismo: – A. Isomerismo geométrico – B. Isomerismo óptico

isomerismo estructural CH3 H3C

CH3 n-PENTANO

H3C

CH3 H3C ISOPENTANO

CH3

CICLOPENTANO

CH3 CH3 CH3

NEOPENTANO

METIL CICLOBUTANO

CH3 ETIL CICLOPROPANO

Isomerismo posicional OH

CH3

HO 1

2

3

4

1-BUTANOL

H3C

1

CH3 2

3

2-BUTANOL

4

Isomerismo funcional H3C

H3C

OH

ALCOHOL ETÍLICO

Y

O H3C

CH3

ACETONA

Y

H

PROPIONALDEHIDO

O

H3C

CH3

DIMETIL ÉTER

O

H3C

O

O OH

ACIDO ACÉTICO

H Y

O

CH3

METIL FORMATO

Estereoisomerismo • isomerismo geométrico

CH3

CH3

CH3

H3C cis H

Cl

H

H

H

Cl

H

Cl

Cl

H3C

CH3

H

H3C

H

CH3

H

isomerismo óptico H

HO

OCH3 CH3

ISOMERISMO ÓPTICO O

O

NH2

*

H

OH H

HO

*

HO

*

H H3C

H OH

D-GLICERALDEHÍDO Y L-GLICERALDEHÍDO;

NH2 OH

*

HO

CH3

H

H O

O

D-AMINOÁCIDO

Y

L-AMINOÁCIDO

H

H

O

OH

HO

D- (+) GLICERALDEHIDO

HO

O

H

OH H3C

D-(-) ACIDO LACTICO

O

OH

H

OH

HO

H

HO

O

D

HO

O

HO H

O

OH

H

HO

H

OH

HO

H

OH

L

O

HO

MESO

O

LOS MONOSACÁRIDOS • Los monosacáridos, de acuerdo al grupo funcional, pueden ser clasificados como • aldosas o cetosas, dependiendo de si el grupo funcional es un aldehído o una cetona, respectivamente. • Los monosacáridos más simples son el gliceraldehído (aldosa) y la dihidroxiacetona (cetosa). • Dependiendo del número de átomos de carbono que constituyen la estructura del monosacárido, estos pueden clasificarse en triosas (3), tetrosas (4), pentosas (5), hexosas (6), etc.

MONOSACÁRIDOS DERIVADOS D-ALDOSA DEL GLICERALDEHÍDO CHO H-C-OH CH2OH D-gliceraldehido O

O H H

D-eritrosa

HO H

OH OH

OH

D-alosa

HO H H H

O

O

H H H O OH OH H OH H

OH H OH OH

OH

OH

D-altrosa

H H OH OH

D-xilosa O

O HO HO H H

HO HO H

OH H OH OH

D-arabinosa

O OH OH OH OH

H HO H

H OH OH OH

OH

D-ribosa

H H H H

HO H H

O

O

O

O OH OH OH

D-treosa

OH

OH

H H H

H OH

H H OH OH OH

H H HO H

OH OH H OH OH

D-lixosa O

HO H HO H

H OH H OH OH

O H HO HO H

OH H H OH OH

O HO HO HO H

H H H OH OH

D-glucosa D-manosa D-gulosa D-idosa D-galactosa D-talosa

MONOSACÁRIDOS DERIVADOS D-CETOSAS DE DIHIDROXIACETONA CH2OH C=O CH2OH

Dihidroxiacetona CH2OH C=O H-C-OH CH2OH

D-eritrulosa OH

OH

O H H

O

OH OH

HO H

H OH

OH

OH

D-ribulosa OH

OH OH OH OH OH

D-sicosa

OH O

O H H H

D-xilulosa

HO H H

H OH OH OH

D-fructosa

OH O

H HO H

OH H OH OH

D-sorbosa

O HO HO H

H H OH OH

D-tagatosa

PIRANO Y FURANO

O Pirano

O Furano

CH2 OH

CH2OH OH

C=O

CH2OH

OH

HO-C-H H-C-OH

HO- CH2

=O

CH2OH

O

OH OH OH

OH

-D-fructofuranosa

H-C-OH CH2 OH D-fructosa O=C-H H-C-OH HO-C-H H-C-OH H-C-OH

CH2OH

CH2OH

O

OH C=O

OH OH OH

H

OH OH

CH2OH D-glucosa

D-glucopiranosa

OH OH

http://www.um.es/molecula/gluci02.htm Estructura cíclica. Los grupos aldehídos o cetonas pueden reaccionar con un hidroxilo de la misma molécula convirtiéndola en anillo.

Estructura cíclica. Los grupos aldehídos o cetonas pueden reaccionar con un hidroxilo de la misma molécula convirtiéndola en anillo.

Si el aldehído reacciona con el -OH se forma un hemiacetal, y un hemicetal si es la cetona la que produce dicha reacción. En todo caso hablamos de enlaces intra moleculares. El anillo puede ser pentagonal o furanósico (por su semejanza al furano), o hexagonal o piranóxico (por su semejanza al pirano). Una fructosa ciclada será una fructofuranosa y una glucopiranosa será el caso de la glucosa. Las formas cíclicas pueden ser representadas dándole un sentido tridimensional de acuerdo con la formulación de Haworth.

Formas anoméricas. En las formas cíclicas aparece un nuevo carbono asimétrico o anómero (el que antes tenia el aldehído o cetona). Los anómeros serán si el -OH de este nuevo carbono asimétrico queda hacia abajo y si lo hace hacia arriba en la forma cíclica.

∀ α-D-glucopiranosa •

• β-D-glucopiranosa

Al no ser plano el anillo de piranosa, puede adoptar dos conformaciones en el espacio. La forma "cis" o de nave y la "trans" o silla de montar.

a

CH2OH

H

e a

e e

HO

O

H

HO

e

H

H

CH2OH

HO

OH OH

O

H

H

HO

H

OH OH H

H

e a

a

D-glucosa

Piranosa

D-glucosa CH 2 OH

CH 2 OH

e a

O e

a

H

O H

H OH

H

HO

a

e a

OH H

OH

H

O OH

H OH

H

H

OH

HO

H

e

e a

H O

O e

a

a e Furanosa

e

CH2OH

CH2OH

a

H

OH

O

OH

CH2OH

OH

H

CH2OH

O

OH

H

H

forma forma H

CH 2 OH O CH OH 2 H OH

HO

OH H

H

CH 2 OH O OH H OH

HO H

CH2OH

FORMAS CICLICAS DE LOS MONOSACARIDOS a

CH2OH

H

e a

e e

HO

O

H

HO

e

H

H

CH2OH

HO

OH OH

O

H

H

HO

H

OH OH H

H

e a

a

D-glucosa

Piranosa

D-glucosa CH 2 OH

CH 2 OH

e a

O e

a

H

O H

H OH

H

H

OH

HO

a

e a

OH

H

O H OH

H

H

OH

HO

OH

H

e

e a

H O

e

CH2OH

CH2OH

H

OH

e

O a

a e Furanosa

a

O

OH

CH2OH

OH

H

CH2OH

O

OH

H

H

forma forma H

CH 2 OH O CH OH 2 H OH

HO

OH H

H

CH 2 OH O OH H OH

HO H

CH2OH

LOS DISACÁRIDOS

• Como su nombre lo indica, los disacáridos resultan de la condensación de dos monosacáridos, los cuales se une a través de un enlace de tipo éter o glicosídico, que se produce cuando los dos monosacáridos reaccionan con la pérdida de una molécula de agua:

H HO HO

H2O

OH H

H

H

O

H OH

D-glucosa

H + OH

OH

HO HO

H

H H

H OH

+

D-glucosa

O

HO H OH

HO

H HO

OH H

H

O H

HO

H OH

H OH

O D-maltosa: D-glucopiranosa- (1 D-glucopiranosa

H

H

4)-

O H OH

Son oligosacáridos formados por dos monosacáridos. Son solubles en agua, dulces y cristalizables. Pueden hidrolizarse y ser reductores cuando el carbono anomérico de alguno de sus componentes no está implicado en el enlace entre los dos monosacáridos. La capacidad reductora de los glúcidos se debe a que el grupo aldehído o cetona puede oxidarse dando un ácido

Los disacáridos se nombran como si fuesen monosacáridos sustituidos. Por ejemplo, el disacárido (1): OH

4

6

H

HO HO

5 H

H

6

4

O OH

1 H O

Manosa

5 H

HO

3

3 H 2 H

OH H

H OH

O H

2

OH

(1)

Glucosa

OH

H

HO

O H OH OH

HO

H 1 O

H Manosa

H

H 1

2

H 3

OH 4 H HO H O 5 H 6 OH

Glucosa (dibujada en forma invertida)

(2)

Una notación abreviada es utilizar el nombre del azúcar, colocando las primeras tres letras, excepto para la glucosa (G), colocar p para piranosa y f para furanosa, indicar los carbonos involucrados en el enlace entre las unidades e indicar el tipo de enlace entre las mismas (α o β). El azúcar (1) es: DManp-α-(1--> 4)-D-Gp. El oligomero (3), encontrado en glicoproteínas animales es: Nana-α-(2--> 3)Gal-ß-(1--> 4)-GlcNAc.

OH H

OH

H

OH O

O

OH

2

H3C

O

OH O

H

HO

HO

OH

NH

4

H

H

1 3

H

O OH

4 OH

O

OH

O

NH

NH2

O

NANA (ácido N-acetil neuramínico)

Gal (galactosa)

GlcNAc (N-acetil glusosamina)

(3)

LOS AMINOÁCIDOS • Las proteínas son polímeros lineales de aminoácidos. Los aminoácidos que forman las proteínas en la mayoría de los organismos vivos son α-L-aminoácidos aún cuando algunos α-D-aminoácidos se han encontrado en ciertos antibióticos como Gramicidina S producido por Bacillus brevis y Surfactina producido por Bacillus subtilus.

LAS PROPIEDADES ÓPTICAS DE LOS AMINOÁCIDOS

Con la excepción de Glicina (R=H), los α-aminoácidos tienen al menos un átomo de carbono asimétrico (El carbono α), por lo cual son ópticamente activos (pueden tener formas enantioméricas). En los polipéptidos naturales, los 20 aminoácidos tienen la configuración L en el átomo de carbono, por lo cual son α-L-aminoácidos. La configuración L indica la configuración absoluta con respecto a la relación del aminoácido con L o D gliceraldehído:

En términos de la notación de CahnIngold-Preslow, un α-L-aminoácido tiene una configuración sinister (S)

Los 20 aminoácidos más comunes en la naturaleza son ilustrados en la Tabla y clasificados como polares o no polares. Los primeros a su vez son subdivididos en neutros, ácidos o básicos dependiendo del proceder químico como electrolitos en solución. Estos aminoácidos comunes en los seres vivos consisten de un grupo amino, un grupo carboxílico, un átomo de hidrógeno y un grupo distintivo R unidos a un átomo de carbono α. El grupo R es referido como una cadena lateral y es el grupo que le da su carácter distintivo, tanto físico como químico, al aminoácido.

Estructura de un α −L o D-aminoácido

a-D-aminoácido

α-L-aminoácido

β-D-aminoácido

AMINOÁCIDOS COMUNES EN LOS SISTEMAS BIOLÓGICOS

CADENA LATERAL NO POLAR

O H2N

CADENA LATERAL

O

H N

POLAR NEUTRA

OH

TRIPTOFANO (Trp) W

CADENA LATERAL

CADENA LATERAL

POLAR NEUTRA

CARGADA NEGATIVAMENTE

O

NH2

(ACIDICOS)

HO

ALANINA (Ala) A

OH

OH O

SERINA (Ser) S

OH HO

VALINA (Val) V

O

OH

O

HO

NH2

O

NH2

ACIDO ASPARTICO (Asp) D

CH3 O

NH2

O

HO

NH2

CH3 O H3C

NH2

NH PROLINA (Pro) P

O H3C

OH

TREONINA (Thr) T

H3C

NH2

O

OH CH3 NH2

HS

ACIDO GLUTAMICO (Glu) E CADENA LATERAL

OH

LEUCINA (Leu) L

CARGADA POSITIVAMENTE

NH2

CH3 O

(BASICOS)

CISTEINA (Cys) C

O

H3C

OH NH2

NH2

OH

HISTIDINA (His) H

O

O

NH2

NH2

OH HN

NH2

METIONINA (Met) M

NH2

N

NH2

ASPARAGINA (Asn) N

S

OH

OH O

O

O

H N

H2N

ISOLEUCINA (Ile) I

H3C

OH

OH

OH

GLICINA(Gly) G

O

NH

GLUTAMINA (Gln) Q

FENILALANINA (Phe) F

ARGININA (Arg) R

OH

OH NH2

HO TIROSINA (Tyr) Y

NH2

OH NH2

O

O

O

O H2N LISINA (Lys) K

OH NH2

Estos aminoácidos se unen entre sí mediante un enlace de amida o peptídico entre el grupo αcarboxilo de un aminoácido y el grupo α-amino del proximo aminoácido

H 2O O

O H2N

+ OH

O

NH2 OH

H2N O

H2N

O N H

NH2 OH O

• El polímero lineal formado —con una secuencia que se comienza a nombrar a partir del grupo amino terminal y finaliza en el extremo carboxilo — recibe el nombre de péptido si la secuencia es corta y polipéptido para una secuencia larga. El nombre de proteína es reservado para un polipéptido que es específicamente determinado en la naturaleza (y por consiguiente presenta una función biológica específica).

POLIPÉPTIDO R1 O

H R3

O

H2N-CH-C-N-CH-C-N-CH-C-N-CH-COOH H R2 O N-Terminal Inicio de la cadena

H R4 C-terminal final de la cadena

ESTRUCTURA DE UN POLIPEPTIDO

AMINOÁCIDOS NO COMUNES O

H N

OH

O

NH2

HO

H2N

O

OH NH2

HO

 ALANINA

4-HIDROXI L-PROLINA

ORNITINE

I HO

O

OH

O

O

H N

OH NH2

3-IODO TIROSINA

ACIDO PIROGLUTAMICO

O H3C

O OH

NH2 NORLEUCINA

H3C

OH NH2 NORVALINA

LOS AMINOÁCIDOS COMO ELECTROLITOS. •

En el interior celular los aminoácidos predominan en forma de ion dipolar o zwitterion (del alemán ion híbrido). En la forma dipolar el grupo carboxilo se encuentra disociado (-COO-) y el grupo amino protonado (-N+H3), pero la carga de la molécula es neutra. Un zwitterion puede actuar como un ácido o como una base cediendo o aceptando protones. La protonación o desprotonación de los grupo amino y carboxilo depende del pH. Para la glicina el pKa para el grupo carboxilo y amino es respectivamente 2,3 y 9,6. esto significa que a pH inferiores a 2,3 los grupos carboxilo y amino estarán protonados, la carga neta de la molécula será positiva. A pH entre 2,3 y 9,6 el grupo carboxilo esta desprotonado y el grupo amino protonado, siendo la carga neta del aminoácido cero. A pH superiores a 9,6 ambos grupos estarán desprotonados, siendo la carga neta negativa.

A. AMINOACIDO NO POLAR H3C

O

O

O H3C

OH N+H3

H3 C

O-

NH2

N+H3

pH=1

predominante a pH=7 (AAo)

(AA+)

O-

predominante a pH=11 (AA-)

AMINOACIDO ACIDICO: Asp O

O

HO

O OH

O

HO

O O-

N+H3

-

N+H3 pH=3

pH=1 +

O

N+H3

pH= 6-7

o

( AA )

O

( AA- )

( AA )

O

O O-

-

O

NH2 pH=11 (AA-2 )

AMINOACIDO BASICO: Lys O

O H3N+

OH

H3N+

ON+H3

+

N H3 pH=1

pH= 5-7 (AA+)

(AA+2) O

O

H2 N

ONH2 pH=11 (AA-)

O-

H3N+ pH= 9-10 (AAo)

ONH2

Curva de titulación del ácido aspártico

Curva de titulación de lisina

LOS LÍPIDOS •

Los principales componentes del alimento que ingerimos son proteínas, grasas y ácidos grasos, hidratos de carbono y fibra. Todos estos elementos son digeridos en el estómago y después pasan a los intestinos, donde los nutrientes son absorbidos y el resto se elimina. En esta revisión, nos queremos concentrar en lo que sucede con las grasas y ácidos grasos.

•

La mayoría de las grasa dietética consiste en triglicéridos (compuestos de glicerol -un alcohol de 3 carbonos-- más 3 ácidos grasos de cadena larga de diferente longitud. En un individuo de tamaño medio y actividad normal, una dieta sana ha de contener unas 2.000 calorías al día, de las cuales el 30% pueden ser de grasa; esto representa un aporte diario de unos 66g de triglicéridos y aproximadamente 250mg de colesterol.

•

Sin embargo, el cuerpo tiene que tener en cuenta que no siempre se dispone de alimento y que el contenido en grasa de la dieta no es constante. Además, los triglicéridos que necesita el organismo no proceden directamente de fuentes dietéticas, sino que es necesario procesar el alimento ingerido para suministrarlos. Por tanto el aparato digestivo de los mamíferos ha desarrollado a lo largo de la evolución mecanismos para asegurar un suministro de moléculas de triglicérido fiables y fácilmente disponibles para afrontar sus necesidades metabólicas.

• •

Qué es un lípido Denominamos lípidos a un conjunto muy heterogéneo de biomoléculas cuya característica distintiva aunque no exclusiva ni general es la insolubilidad en agua, siendo por el contrario, solubles en disolventes orgánicos (benceno, cloroformo, éter, hexano, etc.). Están constituidas básicamente por tres elementos: carbono (C), hidrógeno (H) y oxígeno (O); en menor grado aparecen también en ellos nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S).

•

Los lípidos pueden encontrarse unidos covalentemente con otras biomoléculas como en el caso de los glicolípidos (presentes en las membranas biológicas). También son numerosas las asociaciones no covalentes de los lípidos con otras biomoléculas, como en el caso de las lipoproteínas y de las estructuras de membrana.

•

Una característica básica de los lípidos, y de la que derivan sus principales propiedades biológicas es la hidrofobicidad. La baja solubilidad de los lipídos se debe a que su estructura química es fundamentalmente hidrocarbonada (alifática, alicíclica o aromática), con gran cantidad de enlaces C-H y C-C (Figura de la izquierda). La naturaleza de estos enlaces es 100% covalente y su momento dipolar es mínimo. El agua, al ser una molécula muy polar, con gran facilidad para formar puentes de hidrógeno, no es capaz de interaccionar con estas moléculas. En presencia de moléculas lipídicas, el agua adopta en torno a ellas una estructura muy ordenada que maximiza las interacciones entre las propias moléculas de agua, forzando a la molécula hidrofóbica al interior de una estructura en forma de jaula, que también reduce la movilidad del lípido. Todo ello supone una configuración de baja entropía, que resulta energéticamente desfavorable. Esta disminución de entropía es mínima si las moléculas lipídicas se agregan entre sí, e interaccionan mediante fuerzas de corto alcance, como las fuerzas de Van der Waals. Este fenómeno recibe el nombre de efecto hidrofóbico (Figuras inferiores).

• • •

Dispersión de lípidos en medio acuoso Agregación de lípidos en medio acuoso

Constituyentes importantes de la alimentación (aceites, manteca, yema de huevo), representan una importante fuente de energía y de almacenamiento, funcionan como aislantes térmicos, componentes estructurales de membranas biológicas, son precursores de hormonas (sexuales, corticales), ácidos biliares, vitaminas etc.

FUNCIONES DE LOS LÍPIDOS Componentes estructurales de membranas

Enviados a los tejidos como un aislante

Hormonas y vitaminas

Oxidados para producir energía

Sintetizados en otros lípidos

Lípidos Almacenados para energía

Rodeando un órgano para su protección

Convertidos en tejido nervioso y del cerebro

Mensajeros intracelulares (Inositol 1,4,5,-trifosfato y Diacilglicerol)

LOS ÁCIDOS GRASOS •

Son ácidos carboxílicos de cadena larga, suelen tener nº par de carbonos (14 a 22), los más abundantes tienen 16 y 18 carbonos. Estructura y características de los Los ácidos ácidos grasos grasos son saturados cuando no poseen enlaces dobles, son flexibles y sólidos a temperatura ambiente. Los Insaturados o poliinsaturados si en la cadena hay dobles o triples enlaces, rígidos a nivel del doble enlace siendo líquidos aceitosos. Propiedades físicas. A)Solubilidad. Son moléculas bipolares o anfipáticas (del griego amphi, doble). La cabeza de la molécula es polar o iónica y, por tanto, hidrófila (-COOH). La cadena es apolar o hidrófoba (grupos -CH2- y -CH3 terminal).

•

B) Punto de fusión. En los saturados, el punto de fusión aumenta debido al nº de carbonos, mostrando tendencia a establecer enlaces de Van der Waals entre las cadenas carbonadas.

•

•

Los Insaturados tienen menos interacciones de este tipo debido al codo de su cadena

•

Propiedades químicas. A) Esterificación. El ácido graso se une a un alcohol por enlace covalente formando un ester y liberando una molécula de agua.

•

•

•

B) Saponificación. Reaccionan los álcalis o bases dando lugar a una sal de ácido graso que se denomina jabón. El aporte de jabones favorece la solubilidad y la formación de micelas de ácidos grasos.

Ácidos grasos saturados O ACIDO LAÚRICO C12:0 H3C

ACIDO DODECANOICO

OH O

ACIDO MIRISTICO C14:0 H3C

OH

ACIDO TETRADECANOICO

OH ACIDO PALMITICO C16:0 H3C

ACIDO HEXADECANOICO

O

O H3C

OH

ACIDO MARGARICO C17:0 ACIDO HEPTADECANOICO

O

OH ACIDO ESTEARICO C18:0

H3C

ACIDO OCTADECANOICO

O

H3C

OH ACIDO ARAQUIDICO C20:0 ACIDO EICOSANOICO O

H3C

OH ACIDO BEHENICO C22:0 O

ACIDO DECOSANOICO ACIDO LIGNOCERICO C24:0 OH

CH3

ACIDO TETRACOSANOICO

ACIDOS GRASOS INSATURADOS ACIDO PALMITOLEICO C16:19

ACIDO ELAIDICO C18:1 9 trans

ACIDO LINOLEICO C18:29,12

   OCTADECADIENOICO ACIDO cis HEXADECENOICO ACIDO trans  OCTADECENOICO ACIDOcis,cis   

OH

OH

O

O

OH

O

CH3 CH3

H

H

H H H

H H

H

H3C

O

H OH H H

H

ACIDO LINOLENICO H

CH3

C18:3 9,12,15

ACIDO todo cis- OCTADECATRIENOICO

H

Distribución espcial de ácidos grasos saturados e insaturados ACIDO LAÚRICO C12:0

ACIDO ELAIDICO C18:1 9 trans

ACIDO DODECANOICO

ACIDO trans OCTADECENOICO O

OH

ACIDO PALMITOLEICO C16:19

OH

ACIDO cis HEXADECENOICO

O

ACIDO LINOLEICO C18:2 OH

9,12

ACIDOcis,cis OCTADECADIENOICO

O OH O

CH3

H H CH3

H

CH3

H

H

H H H

HO 3C

H OH H H

H

ACIDO LINOLENICO H

CH3

C18:3

9,12,15

ACIDO todo cis- OCTADECATRIENOICO

H

Acilglicéridos, grasa simples o neutras

•

Son lípidos simples formados por glicerol esterificado por uno, dos, o tres ácidos grasos, en cuyo caso: monoacilglicérido, diacilglicérido o triacilglicérido respectivamente

O

3 H2O

OH

OH

R

O

+ 3 ácidos grasos (R-COOH)

1

O

R

2

O OH

O

GLICEROL

R O

TRIACILGLICEROL G

I

O

=

L

O

O

=

C E

O

R

L

C-R2 O

=

O

- C-R1

O

C-R3

3

•

Clasificación. Atendiendo a la temperatura de fusión se clasifican en: A) Aceites. Si los ácidos grasos son Insaturados o de cadena corta o ambas cosas a la vez, la molécula resultante es líquida a temperatura ambiente y se denomina aceite. Se encuentra en las plantas oleaginosas: el fruto del olivo es rico en ácido oleico (monoinsaturado), las semillas del girasol, maíz, soja etc. son ricos en poliinsaturados como el linoleico, algunas plantas que viven en aguas frías contienen linolénico y eicosapentanoico, que también se acumulan en las grasas de los pescados azules que se alimentan de ellas como el salmón. B) Mantecas. Son grasas semisólidas a temperatura ambiente. La fluidez de esta depende de su contenido en ácidos Insaturados y esto último relacionado a la alimentación. Los animales que son alimentados con grasas insaturadas, generan grasas más fluidas y de mayor aprecio en alimentación. (Seria el caso de un cerdo alimentado con bellotas) C) Sebos. Son grasas sólidas a temperatura ambiente, como las de cabra o buey. Están formadas por ácidos grasos saturados y cadena larga. http://www.um.es/molecula/lipi02.htm

•

Se diferencian uno del otro por que a temperatura ambiente los aceites son líquidos oleosos, esta característica está dada por que son triglicéridos no saturados, mientras que las grasas presentan ácidos grasos saturados. Ambos sirven de depósito de reserva de energía para células animales (grasas) y en vegetales (aceites). Estos compuestos son altamente energéticos, aproximadamente 9,3 kilocalorías por gramo. Cuando un organismo recibe energía asimilable en exceso, este puede almacenarla en forma de grasa, que podrá ser reutilizada posteriormente en la producción de energía, cuando el organismo lo necesite. En general, la grasa es almacenada en los adipocitos (células que forman el tejido adiposo) donde puede movilizarse para obtener energía cuando el ingreso calórico es menor que el gasto de calorías. Esta capa es utilizada en determinados animales como aislante térmico, como por ejemplo en mamíferos marino

FOSFOLIPIDOS

O

=

G

O - C-R1

I

O

C

O C-R2

=

L

E R O

O

FOSFATO - ALCOHOL

L FOSFOGLICÉRIDO o FOSFOLÍPIDO

ESFINGOLIPIDOS H

NH2

H3C OH

H

OH

ESFINGOSINA O

Ácido graso H

R1

HN

H3C HO H

O

ESFINGOMIELINA

O P

HO O

+

N

Fosfatidilcolina

H3C

CH3

Ácido graso H

CH3

O R1

HN

H3C HO H

CERÁMIDA

OH

O

Ácido graso H

R1

HN

H3C OH

H

O

CEREBRÓSIDO (GLUCOLÍPIDO)

R1 R1= GLUCOSA O GALACTOSA

Ácido graso H

O R1

HN

H3C H

GANGLIÓSIDO

OH

O R1

R1= VARIOS AZÚCARES X

PROSTANGLANDINAS O 9

8

7

6

5

4

3

2

1

OH 10

CH3 11

12

13

14

15

16

17

18

ÁCIDO PROSTANOÍCO

19

20

O

8

7

6

5

4

3

2

1

COOH

10

12

14

16

18

20 CH 3

11

H

OH

OH

PG E2 O

8

7

12

6

5

14

4

3

1 COOH

2

16

18

20

CH3

11

OH

H OH PG E1

O 8

7

6

5

4

3

2

1

COOH 12

16 17 18

14

20

11

CH3

OH

H

OH PG E3

OH

8

7

6

5

4

3

2

1

COOH CH3

11

OH

H

OH

PG F1

OH 8

7

6

5

4

3

2

1

COOH CH3 11

H

OH OH

8

7

6

OH 5

4

PG F2 3

2

1

COOH CH3

11

OH

H

OH PG F3

TERPENOIDES CH3 CH3

HO

H2C

CH3

H

CH2

H

CH3

O

CH3

CH3 CH3  -TOCOFEROL ( VITAMINA E)

ISOPRENO

CH3

O

CH3

CH3

CH3 VITAMINA K1

O

H

CH3

CH3 H

CH3 CH3

CH3

CH3 O O

CH3

CH3

COENZIMA Q

O CH3

FITOL

OH

CH3 CH3

H O

n CH3 CH3

CH3

CH3 OH

CH3

VITAMINA A o RETINOL

LOS TERPENOIDES

CH3

CH3

CAROTENOIDES CH3

CH3

CH3 H3C

CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

 - CAROTENO CH3 CH3

CH3

CH3 OH

CH3 VITAMINA A

CAROTENOIDES

CH3

ESTEROIDES 21

3

20 22 24 17 23 26 H 11 12 13 19 25 1 16 10 9 8 27 14 15 H 7H

H

4 5 6

2

HO

CH3 CH3

C

10

A

HO

H

B 5

6

COLESTEROL

D

CH3

CH3 CH3

H D

C 3A

HO

HB

H

H COLESTEROL

HO

HO HO

FITOSTEROL

ESTIGMASTEROL

 SITOSTEROL

N

N

H HO

HO

HO AZASTEROL

 ERGOSTEROL

HO

HO

HO

22,23-DIHIDROESTIGMASTEROL

LANOSTEROL

DESMESTEROL

DESMOSTEROL

LA ESTRUCTURA DE UN NUCLEÓTIDO • Las dos clases de ácidos nucléicos, ARN y ADN, son polímeros lineales de nucleótidos. • Un nucleótido está formado por 3 componentes: • Una base de tipo purina o pirimidina, unida a través de uno de sus nitrógenos (1 o 9), mediante un enlace Nglucosídico a • Un azúcar cíclico de 5 átomos de carbono (La combinación de una base y un azúcar se denomina nucleósido). El azúcar es la ribosa o la deoxi-ribosa para el ARN o ADN, respectivamente, y • Un grupo fosfato esterificado al carbono de la posición 5’del azúcar

4 3

N

2

N1

5

1

6

2

8

N

9

PURINA

NH2

HN

NH2

N

NH

O

TIMINA (T)

N

N NH

NH

N

CITOSINA (C)

ADENINA (A)

O

O

HN O

NH

4

3

O CH3

N

5

N

PIRIMIDINA

O

7

6

N

HN NH

H2N

NH

N

GUANINA (G)

URACILO (U)

O

O N

HN O

NH

NH

HIPOXANTINA (H)

NH2

NH2

HO

O P O OH

N

O

N

N

N N

HO

N OH P O 5' O O

OH

BASE

N9 

FOSFATO 4'

AZUCAR

1' 3'

OH

NH

N

XANTINA (X)

N

N

HN

OH

2'

NUCLEOSIDO NUCLEOTIDO

Los nucleótidos existen también en formas activas, tipo di- y trifosfato, en las cuales uno o dos grupos fosfato están unidos al nucleósido por enlaces de anhídrido fosfórico o enlaces de tipo pirofosfato. El primer grupo fosfato (α) está unido por un enlace de tipo éster, pero los otros dos grupos fosfato (β y γ) lo están por enlaces fosfoanhidrido altamente energéticos que liberan energía al hidrolizarse. NH2

NH2

N

N

N

N

N O

O HO P O OH

N

N

N

O

HO P O P O

O

OH

O

OH

OH OH

OH OH ADENOSINA MONOFOSFATO (AMP)

ADENOSINA DIFOSFATO (ADP)

NH2 N

N

O

OH

OH

N

O

HO P O P O P O OH

N

N N

O

NH2

O O

ADENOSINA TRIFOSFATO (ATP)

O

O

HO P O P O P O OH

OH OH

N

N

OH

OH

O

OH DEOXIADENOSINA TRIFOSFATO (dATP)

En cada una de las dos clases principales de ácidos nucléicos existen sólo 4 tipos de nucleótidos. Estos se distinguen por sus bases constituyentes: Adenina(A), Guanina(G), Timina(T) y Citosina(C) en los ADN. Así, ADN contiene Timina y ARN urácilo. En cuanto a los azúcares, ARN contiene ribosa y ADN, deoxi-ribosa. A continuación se indica la nomenclatura utilizada para nombrar cada base, nucleósido y nucleótido :

Purinas

Pirimidina s

BASES

RIBONUCLEOSID O

DEOXI RIBONUCLEOSIDO

RIBONUCLEO TIDO

DEOXI RIBONUCLEOTID O

adenin a

adenosina

deoxiadenosina

adenilato

deoxiadenilato

guanin a

guanosina

deoxiguanosina

guanilato

deoxiguanilato

Timina

deoxitimidina

Citosin a

citidina

Uracilo

uridina

deoxicitidina

deoxitimidilato

citidilato

uridilato

deoxicitidilato

LA DOBLE HÉLICE DE ADN (HÉLICE B) •

La doble hélice de ADN de tipo B (Watson-Crick) presenta las siguientes características:

•

1. Las columnas vertebrales azúcar-fosfato de las dos cadenas forman una hélice que gira a la derecha (dextrógiras), con las mismas dimensiones de cada hélice y un eje de hélice común. El diámetro de la hélice es de 20 A. La hélice presenta dos surcos, uno profundo y otro superficial. 2. Las columnas vertebrales de azúcar-fosfato de las dos cadenas están conectadas por enlaces de puente de hidrógeno entre las bases, cuyos planos superficiales son perpendiculares al eje de la hélice. Las bases están en el interior y la columna vertebral en la parte externa. Los planos de dos pares de bases vecinos están separados 3.4 A. Hay 10 pares de bases dentro de cada paso de rosca de la hélice, de tal manera que cada par de bases está rotado 36° en relación con su par vecino y cada paso completo de rosca tiene una longitud de 34 A. 3. El apilamiento de las bases, a pesar de las interacciones hidrofóbicas entre sus superficies planas aromáticas estabiliza la estructura helicoidal frente a la fuerza electrostática de repulsión que existe entre los grupos fosfóricos cargados negativamente. 4. Las cadenas son antiparalelas. Desde el punto de vista químico están dispuestas en direcciones opuestas, es decir, que la estructura P-5’ azúcar 3’-P se opone a la estructura P-3’ azúcar 5’-P. Cuando las cadenas se trazan desde el extremo 5’ al 3’ (5’ --> 3’), la dirección es ascendente en una hélice y descendente en la otra. La hélice 5’ → 3’ se denomina la cadena codificadora (+) y la hélice 3’ → 5’ se denomina el templado (-) ya que la misma es el templado para la transcripción del ARNm.

•

•

•

5´-GCG GCG ACG CGC AGT TAA TCC CAC AGC CGC CAG TTC CGC TGG CGG CAT TTT- 3´ ADN (+) 3- CGC CGC TGC GCG TCA ATT AGG GTG TCG GCG GTC AAG GCG ACC GCC GTA AAA -5´ ADN (-) 5´-GCG GCG ACG CGC AGU UAA UCC CAC AGC CGC CAG UUC CGC UGG CGG CAU UUU- 3´ ARNm ADN (+): cadena codificadora ADN (-): cadena templado ARNm: ARN mensajero

•

•

•

•

5. Los únicos pares de bases que permite esta estructura son AT y G-C. Todos los pares de bases tienen la misma forma y tamaño. Los enlaces glucosídicos tienen las mismas posiciones y orientaciones en estos pares. 6. Un importante elemento de simetría de la hélice es un doble eje de rotación que pasa a través del plano de cada par de bases y relaciona los enlaces glucosídicos N-C. La rotación de un par de bases 180° permite a los grupos correspondientes, el azúcar y el fosfato de las dos cadenas antiparalelas, tener la misma conformación. Debido a que los 4 pares de bases encajan igualmente bien, es posible una secuencia cualquiera dentro de la cadena, y la doble hélice sigue teniendo un diámetro uniforme en toda su longitud (Figura 20). Las dobles hélices antiparalelas pueden formarse también entre una cadena de ADN y ARN. Estos son híbridos ADN-ARN

• Una significativa consecuencia de esta estructura es que cualquier secuencia de bases es tolerada dentro de una determinada cadena. ADNs de idéntica composición pueden tener diferentes secuencias de bases. Sin embargo, una vez dada la secuencia y orientación de una cadena, el apareamiento de bases se ajusta a las reglas y el antiparalelismo determina la secuencia y orientación de la cadena complementaria. • La consecuencia más importante del modelo duplex para la estructura de ADN es la introducción del concepto de complementaridad, el cual proporciona una explicación para una replicación precisa de una cadena muy larga .

REFERENCIAS

JUEGO DE CARTAS • •

• • • • • • • •

I. CARBOHIDRATOS El número de cartas es de 45 repartidas en la forma siguiente: – 18 aldosas – 10 cetosas – 6 piranosas – 4 furanossas – 5 disacáridos y – 2 comodines Se reparten las cartas en un número igual para cada participante Gana el que obtenga mayor puntaje Cada aldosa equivale a 2 puntos y reunir 3 aldosas: 7 puntos Cada cetosa equivale a 3 puntos y reunir 3 cetosas: 9 puntos Cada piranosa vale 3 puntos y 2 piranosas: 7 puntos Cada furanosa vale 4 puntos y 2 furanosas: 9 puntos Cada disacárido vale 5 puntos si es α y 4 si es β disacáridos: 20 puntos El comodín puede servir como una tercera carta vale de acuerdo a lo que se reuna: si son aldosas: 2 puntos; cetosas: 3 puntos, etc

•

Se puede reunir un grupo de carbohidratos con las cartas repartidas. El valor de la carta depende del carbohidrato:

• – – – – – – – –

• • • • •

un monosacárido tipo aldosa: 2 punto un monosacárido tipo cetosa: 3 puntos una piranosa: 3 puntos una furanosa: 4 puntos una furanosa o una piranosa α o β: 1 punto Un disacárido con enlace α 5 puntos y con enlace β 4 puntos. Una piranosa o una furanosa α o β: 1 punto Se pueden obtener puntos adicionales por:

Escribir la estructura del isómero óptico: 1 punto Determinar la forma cíclica: 3 puntos Determinar si es R o S: 1 punto Construir un disacáridos α o β con dos monosacáridos: 2 puntos Determinar en que polisacáridos es común hallar disacáridos constituídos por monosacáridos diferentes: 2 puntos

II. AMINOACIDOS •

• • • • • • •

El número de cartas es de 28 repartidas en la forma siguiente: – 20 aminoácidos comunes – 7 aminoácidos modificados – 1 comodín – El juego consiste en completar de las 4 cartas repartidas que al menos 3 de ellas sean de los aminoácidos. El valor de las cartas depende del aminoácido: – aminoácidos con grupo sulfidrílo : 4 puntos cada uno – aminoácidos con grupos carboxilo como cadena lateral: 3 puntos cada uno – aminoácidos con grupo amino lateral: 2 puntos cada uno – aminoácidos con grupo anillo aromático y no polares:1 punto cada uno – histidina: 5 puntos f. el comodín es equivalente a cualquier aminoácido y vale 1 punto. Escribir la estructura de cada uno de los isómeros ópticos de los aminoácidos: 1 punto adicional. Escribir la estructura de un enlace peptídico: 2 puntos por cada enlace peptídico Determinar el aminoácido sin isomería óptica: 1 punto adicional Determinar el pKa aproximado de cada aminoácido: 1 punto adicional. Determinar el punto isoeléctrico de un aminoácido: 1 punto Determinar la migración de un aminoácido en electroforesis de papel a cada pH: 1 punto cada uno.

III. LIPIDOS •

También se pueden completar de las 10 cartas repartidas, al menos 5, con lípidos. El valor de la cartas depende del lípido: – – – – – – –

• • • • •

un ácido graso 1 punto un triglicérido 2 puntos un fosfolípido 3 puntos un esfingolípido 4 puntos un esteroide 2 puntos un carotenoide 2 puntos un terpenoide 1 punto

Escribir con los ácidos grasos la estructura de un triglicérido 2 puntos adicionales escribir la estructura de un fosfolípido 3 puntos escribir la estructura de un esfingolípido 3 puntos nombrar el ácido graso con su nomenclatura abreviada, incluyendo dobles enlaces, y especificando si es cis o trans 1 punto Determinar si el lípido es antipático : 1 punto

IV. PURINAS, PIRIMIDINAS, NUCLEOSIDOS Y NUCLEOTIDOS • • • • • • • • • •

Al igual que en los casos anteriores se asigna un puntaje a las cartas Una base púrica o pirimídica: 1 punto un nucleósido 2 puntos un nucleótido 3 puntos la unión de dos nucleótidos 4 puntos determinar si es un deoxiribonucleotido o ribonucleótido 2 puntos establecer los puentes de hidrógeno entre 2 nucleótidos 2 puntos determinar si es un nucleótido de ARN o ADN 2 puntos Determinar el tipo de ácido nucleíco 2 puntos Construir una hélice 3 puntos

V. VITAMINAS • • •

Organizar las vitaminas: 1 punto cada uno Determinar las vitaminas hidrosolubles: 2 puntos c/u Determinar las vitaminas hiposolubles: 2 puntos c/u

MATERIAL • AMINOACIDOS Y PEPTIDOS

O H3C

NH2

OH

HN

NH

A rg in in e (A r g )

OH

HS

OH

NH2 OH

A s p a rtic A c id (A sp )

HO

O OH

H2N

OH

NH2

G lu ta m ic A c id (G lu )

OH NH2

C y s te in e (C y s )

O

O

O

NH2

NH2

NH2

A s p a ra g in e (A s n )

O

O HO

H2N O

A la n in e (A la )

O

O OH

NH2

NH2

O

O

G lu ta m in e (G ln )

H N N

G ly c in e (G ly )

O OH NH2

H is tid in e (H is )

O

CH3 O H3 C

H3C

OH

O

OH

Is o le u c in e (Ile )

L y s in e (L y s )

L e u c in e (L e u )

O S

O OH

OH

NH2

NH2

M e th io n in e (M e t)

P h e n y la la n in e (P h e )

O HO

O

H N

OH

P ro lin e (P r o )

CH3 O OH

NH2

O

HO

OH

OH

NH2

NH2

NH

T ry p to p h a n (T r p )

S e rin e (S e r )

T h re o n in e (T h r )

O

CH3 O

OH HO

OH NH2

CH3 NH2

NH2

H3C

H2N

NH2

H3C

O OH

NH2

H3C

OH NH2

T y ro s in e (T y r ) V a lin e (V a l)

A m in o b u ty ric A c id

AMINOÁCIDOS NO COMUNES O

H N

OH

O

NH2

HO

H2N

O

OH NH2

HO

β − ALANINA

4-HIDROXI L-PROLINA

ORNITINE

I HO

O

OH

O

O

H N

OH NH2

3-IODO TIROSINA

ACIDO PIROGLUTAMICO

O H3C

O OH

NH2 NORLEUCINA

H3C

OH NH2 NORVALINA

OH

OH

HO

O

O

OH OH

OH

O

OH

OH

O

OH

OH

O

OH

OH

OH

4-O-α-D-glucopiranosil -D-Glucosa

HO

P

OH

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

α− Glucosa-1-fosfa to

OH

D-alosa

O

OH O OH

H O

+

HO

HO O

Glucosa-6-Fosfato

O

O OH

OH

OH OH

HO

O

H H

OH

H OH

O OH

β−D-GLUCOSA

HO

HO

OH

O

OH

α−D-glucosa

OH

HO

OH

OH

OH

OH

OH

OH

SACÁRIDOS

O P

O

OH

H

H

OH

OH OH

H H OH

4-O-β-D-galactopirano sil-D-glucosa

O

OH

H

H

OH

OH H

O H

4-O-β-glucopiranosil-Dglucosa

HO

H

H

OH

H

OH

H

OH

OH

D-altrosa

O

O H

H

OH

H

OH

O

OH

HO

H

HO

H

H

H

OH

HO

OH

OH

H

H

OH

H

OH

OH

D-eritrosa

D-galactosa

H

OH

H

OH

H

H

OH

H

OH

D-glucosa

O

O

HO

OH

HO H

OH

H

O

HO

H

H

OH

HO

OH

H

H

OH

OH

OH

D-arabinosa

D-gulosa

O

O

D-idosa

OH O

HO

H

HO

H

H

OH

OH

D-lisosa

HO

H

HO

H

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

H

OH

OH

D-manosa

OH

D-sicosa

O

OH

OH O

H

OH

H

OH

H

H

OH

HO

O

OH H

H

OH

HO

H

HO

H

H

OH

OH

OH OH

D-ribosa

D-sorbosa

O

O

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

HO

H

H

OH

D-tagatosa

H

O

HO H

H OH

OH

OH OH

D-tagatosa

OH

D-talosa

O

H HO H

OH H OH

OH

D-treosa

O

OH O

H HO H

OH H

H

OH

OH

H

OH

OH

D-xilosa D-fructosa

OH

D-ribulosa

OH O

H HO

H

H

CH 2 OH OH H OH

HO

OH

HOH2C HO

OH

O CHOH H

H

H

H OH

OH

α-D -A ra b in o fu ra n o s e

OH

H

α-D -G a la c to fu ra n o s e

D-xilulosa

CH2OH

CH2OH

HOHC HO

H

H OH

O H

α-D -M a n n o fu ra n o s e

CH2OH O H

OH

H

HO

H H

OH

β -D -G lu c o p y ra n o s e

H OH

H

O H OH

HO

CH2OH OH

OH

H

α-D -R ib o fu ra n o s e

α-D -F ru c to fu ra n o s e

OH H

OH

H H

HO

H

H

CH2OH O

H HO

HOH2C

CH2OH

HO H

H

H OH

O

HO OH H

H

OH H OH

O

H CH2OH

β-D -G a la c to p y ra n o s e

α-D -F ru c to fu ra n o s e

HO

HO

OH

O

O OH

H O

OH

HO

HO

OH OH

OH

O OH

O

OH

OH

H

HO

HO O OH

O

OH

OH

OH

OH

OH

OH

O

O OH

OH

AZUCAR DE MALTA

Lactosa

MALTOSA

OH

OH O

H H

H

OH OH H O

H H OH

H

H

HO

OH

O

OH

H H O OH

H O

OH H

H H

OH

OH

H

AZUCAR LECHE

CELOBIOSA

HO O

O OH

H O

O HO

O

OH OH

OH O

OH OH

4-O-β-D-galactopirano sil-D-glucosa

OH

H

H

OH

O

OH

H

H

OH

O H

β-celobiosa

OH

H OH

LA

HO

HO

OH

DE

OH OH

Sacarosa

O

OH

OH

OH

OH

OH

HO

O

H

OH

OH

OH H

OH

H

HO

O

OH

H

O

OH

O

H

HO

OH

OH

H

H

OH

OH

D-gliceraldehido

LÍPIDOS

Dihidroxiacetona

D-tagatosa

HO

OH

CH3

O

O

OH

O

H3C

H

H CH3

ácido lauroleico

H

H

H

H

ácido linoleico

HO

ácido oleico

HO O

O

H3C

H3C

HO O

H

OH

H

H H

H

ácido palmitoleíco

H

H

ácido-9,12 linoleico

H3C

ácido ricinoleico

FOSFOLÍPIDOS Y SUS GRUPOS SUSTITUYENTES O

O

O R2

R1

O

O

R2

O O

R1 O

O

R3

OH

O

O

P O

TRIGLICÉRIDO O TRIACILGLICEROL

O

X

X

SUSTITUYENTES

FOSFATIDATO (DIACIL GLICEROL 3-FOSFATO

H O

SERINA

OH

HO NH2

CH3

COLINA

N

HO

+

CH3

H3C

ETANOLAMINA

NH2

HO

OH

OH

GLICEROL OH

OH

OH OH

INOSITOL OH OH OH

FOSFOLÍPIDOS Y SUS GRUPOS SUSTITUYENTES O O R2

R1 O

O OH

O

P O

O

X

X

SUSTITUYENTES

FOSFATIDATO (DIACIL GLICEROL 3-FOSFATO

H O

SERINA

OH

HO NH2

CH3

COLINA

N

HO

+

CH3

H 3C

ETANOLAMINA

NH 2

HO

OH

OH

GLICEROL OH

OH

OH OH

INOSITOL OH OH OH

NH2

HO

H3C

OH H

CH3

OHH3C

CH3

H

O

H3C

H3C

CH3

CH3 CH3

H3C

H3C CH3

esfingosina

β-caroteno

ACIDO PROSTANOICO

R R

O

N

R

NH

P

O OH

HO

O

R=GLUCOSA o O GALACTOSA

R

R= VARIOS AZUCARES X

R

ácido graso

NH

HO

CH3

OH

O

fosfatidilcolina

NH OH

ácido graso

H3C

H 3C

CEREBROSIDO (GLUCOLIPIDO)

O

+

CH3

O

O

NH

O

ácido graso

CH3

ácido graso

O R

OH

CH3

CERAMIDA

GANGLIOSIDO CH3

ESFINGOMIELINA

CH3 HO

H

CH3

H

CH3

O

CH3

CH3

CH3

CH3 CH3

α-TOCOFEROL ( VITAMINA E)

OH

CH3 CH2

CH3

H2C

FITOL

CH3

Isopreno

H CH3

CH3 CH

3

H O

O

VITAMINA K1

CH3 O O

CH3

CH3

O CH3 O COENZIMA Q

H

n

OH

VITAMINA RETINOL

A

o