Taller
Macromoléculas
EL EXPERIMENTO DE STANLEY MILLER (II)
En experimentos posteriores se han utilizado atmósferas que contienen CO
2,
soluciones acuosas con ácido cianhídrico (HCN) y ácido fórmico (HCNO) y energía
de rayos X, rayos γ, ultrasonido y/o radiación α y β y se han podido obtener hasta
10 aminoácidos, 4 bases nitrogenadas, ácidos tricarboxílicos, ácidos grasos de
hasta 10 carbonos y polisacáridos lineales y ramificados que contienen pentosas
y hexosas
ACTIVIDAD CATALITICA DEL RNA
Hace algunos años se determinó que una molécula de RNA, la cual puede plegarse y adoptar estructuras secundarias (dominios tipo horquilla) y terciarias (dominios espaciales) es capaz de promover su propia síntesis y el corte de su secuencia de manera dirigida (actividad catalítica del RNA).
Además, existen RNAs como los tRNAs capaces de “cargar” aminoácidos por lo que también los RNAs pueden promover la síntesis de proteínas.
aa
tRNA cargado con aminoácido
aa
EL AGUA EN LAS CELULAS
El principal componente de todas las células es el agua (70% del peso total)
por lo que es el solvente universal con el que tienen que interactuar todas
las biomoléculas (proteínas, ácidos nucleicos, azúcares y lípidos)
EL AGUA Y LA UNION PUENTE HIDROGENO
FORMACION DE PUNTES DE HIDROGENO DEL
AGUA CON DISTINTOS GRUPOS ORGANICOS
MOLECULAS POLARES, APOLARES Y AMFIPATICAS
Síntesis de macromoléculas
Condensación e hidrólisis
condensacion H2O
CARBOHIDRATOS
CARBOHIDRATOS
Funciones generales:
• Energía: La oxidación de los carbohidratos es la principal ruta de obtención de energía en la mayoría de las células.
• Estructural: Polímeros insolubles de carbohidratos actúan como elementos estructurales y de protección en las paredes celulares de
Carbohidratos
elementos estructurales y de protección en las paredes celulares de bacterias y plantas, y en los tejidos conjuntivos y envolturas celulares animales.
• Información: Polímeros de carbohidratos, unidos covalentemente a
proteínas o lípidos, actúan como señales que determinan la
localización intracelular o el destino metabólico de éstos.
CLASIFICACION POR NUMERO DE SUBUNIDADES
MONOSACARIDOS: azúcares simples de una sola subunidad. En la naturaleza los más comunes son la glucosa, la galactosa y la manosa OLIGOSACARIDOS: cadenas de 2 a 100 unidades de azúcares. En la OLIGOSACARIDOS: cadenas de 2 a 100 unidades de azúcares. En la naturaleza los más comunes son los disacáridos, como la sacarosa
POLISACARIDOS: cadenas de cientos hasta miles de unidades de
azúcares que pueden ser lineales o ramificadas. En la naturaleza los
más comunes son la celulosa y el almidón
LA UNIDAD MINIMA DE UN AZUCAR
Los azúcares son esencialmente polihidroxialdehidos y polihidroxicetonas
D-ALDOSAS Y D-CETOSAS
Carbohidratos
Fórmula general; (CH
2O)n, glucosa; C
6H
12O
6En solución adquieren conformación cíclica
Enlace glucosídico
• 2 monosacáridos unidos
• maltosa (glucosa a 1,4 glucosa),
• lactosa (galactosa b1,4 glucosa) y
• sacarosa (glucosa a 1, 2 fructosa, en el
dibujo)
Disacáridos Carbohidratos
Maltosa (glucosa-glucosa) Lactosa (galactosa-glucosa)
Glucosa-fructosa
ESTRUCTURA DE POLISACARIDOS
Los polisacáridos no tiene un peso molecular definido (a diferencia de las proteínas que son decodificadas desde de un RNAm) porque dependen de la actividad de las enzimas que los sintetizan, las cuales son reguladas post-trancripcionalmente (por fosforilación, en general). Cada tipo de unión O- glicosídica es realizada por una enzima específica.
Polisacáridos
LIPIDOS
LIPIDOS
Los lípidos poseen estructuras químicas diversas, y su característica común es su insolubilidad en agua.
Funciones generales:
Energía: En muchos organismos las grasas y aceites son las formas principales de almacenamiento energético.
Lípidos
almacenamiento energético.
Estructural: Componen las membranas biológicas.
Comunicación: Algunas hormonas y mensajeros intracelulares.
Catalítica: Algunos son co-factores enzimáticos de reacciones químicas en la
célula.
Ácidos grasos
Hidrofóbica
Lípidos
Ácido graso saturado
Ácido graso
insaturado
Saturado C 4:0
Lípidos
Insaturado
Los ácidos grasos insaturados aportan más fluidez a la membrana.
C 16:1 n-7
NOMENCLATURA
El carbono 1 de la cadena hidrocarbonada es el ácido carboxílico. La mayoría de los ácidos grasos naturales tienen entre 12 y 22 carbonos, presenta entre2 y 4 insaturaciones muchas veces en posición 9, 12 y 15 y estos dobles enlacesnunca están conjugados
Para nombrar un ácido graso se indica primero el número de carbonos de la cadena hidrocarbonada, seguido de dos puntos (:) y el número de dobles enlaces, luego entre paréntesis se agrega una delta (Δ) y en
1
dobles enlaces, luego entre paréntesis se agrega una delta (Δ) y en superíndice la posición de los carbonos que presentan los dobles enlaces ej. Los ácido linoleico y linolénico de membrana de células vegetales corresponden a C18:2 (Δ9,12) y C18:3 (Δ 9, 12, 15), respectivamente. Elácido araquidónico (AA) de la membrana de células animales corresponde a C20:4 (Δ 5, 8, 11, 14). Este ácido graso no es sintetizado por células animales sino que se obtiene de la dieta. El AA se acumulan en aceites de pescado pero son primariamente sintetizados pormicroalgas marinas
•saturados
• insaturados
“ Grasas saturadas: formadas mayoritariamente por ácidos grasos saturados. Aparecen por ejemplo en el tocino, en el sebo, en las mantecas de cacao o de cacahuete, etc. Este tipo de grasas es sólida a temperatura ambiente
Grasas insaturadas: formadas principalmente por ácidos grasos insaturados como el oleico o el palmitoleico. Son líquidas a temperatura ambiente y comúnmente se les conoce como aceites. Pueden ser por ejemplo el aceite de oliva, de girasol, de maíz.
Las grasas insaturadas pueden subdividirse en:
Grasas trans: Se obtienen a partir de la hidrogenación de los aceites vegetales, por lo cual pasan de ser insaturadas a saturadas, y a poseer la forma espacial de trans, son altamente aterogénicas y pueden contribuir a elevar los niveles de lipoproteínas LDL y los triglicéridos, haciendo descender peligrosamente los niveles de lipoproteínas HDL.
Triglicéridos
Fosfolípidos
LOS LIPIDOS DE MEMBRANA
LOS FOSFOLIPIDOS MAS ABUNDANTES EN LA MEMBRANA
En las membranas de células animales, los principales fosfolípidos (más del 50%) son la
fosfatidilcolina (PC), fosfatidiletanolamina (PE), fofatidilserina (PS) y la esfingomielina (SM). Sólo
la PS tiene carga negativa en la región polar y los otros son neutros a pH=7.0. El fosfatidilinositol
es un fosfolípido de membrana más escaso pero tiene gran importancia en la transducción de
señales del medio externo hacia el interno de la célula.
Formación de bicapas lipídicas
Lípidos
Estructuras de fosfolípidos Lípidos
Micela Liposoma
Bicapa de fosfolípidos
LOS ANTIGENOS SANGUINEOS
GLICO-ESFINGOLIPIDOS
GLICO-ESFINGOLIPIDOS
EL COLESTEROL Y LOS ESTEROLES
Los esteroles son todos derivados del colesterol el cual es sintetizado por condensación de unidades de isopreno. El
colesterol es una molécula planar que se intercala entre los fosfolípidos aumentando la rigidez de la membrana y
dismuyendo su fluidez
HORMONAS ESTEROIDALES
VITAMINA D
La vitamina D regula el metabolismo del calcio y fosfato en animales. El primer paso en la vía de síntesis de la vitamina D es la transformación del colesterol en colecalciferol a nivel de la piel y requiere la luz UV del sol. Luego, el y requiere la luz UV del sol. Luego, el colecalciferol debe sufrir dos hidroxilaciones, una en el hígado y otra en el riñón para originar el 1,25 dihidroxi-colcalciferol que es la vitamina D activa.
Vitamina D3 activa es 1,25 dihidroxicolecalciferol
ÁCIDOS NUCLEICOS
ÁCIDOS NUCLEICOS
Nucleótidos y ácidos nucleicos
Funciones generales:
- Energética: Es la moneda energética (ATPADPAMP) en las transacciones metabólicas (catabolismo, anabolismo).
- Catáliticos: Son componentes estructurales de una gran variedad de cofactores enzimáticos e intermediarios metabólicos (NADH, FADH
2).
- Información: Constituyen un vínculo escencial en la respuesta de las células a hormonas
y a otros estímulos extracelulares. Por último, pero ciertamente no menos importante, son
los constituyentes de los ácidos nucleicos: ácido desoxirribonulceico (DNA) y ácido
ribonucleico (RNA), que son los depositos moleculares de la información genética.
O N
N N
N N H 2
C H 2 O
-O P O
-
Los ácidos nucleícos:
Secuencia de
Ácidos nucleicos
O N
O H O H
O -
H
H H
P e n t o s a B a s e
N u c l e ó s i d o F o s f a t o
N u c l e ó t i d o
Secuencia de Nucleótidos Almacenamiento y
Expresión de la
información genética
Pentosas Ácidos nucleicos
Acido ribonucleico (RNA)
Acido desoxirribonucleico (DNA)
Ribosa 2- Desoxiribosa
Los nucleótidos estan unidos covalentemente a través de enlaces fosfodiéster
Ácidos nucleicos
Grupo hidroxilo en 5´ está unido al hidroxilo 3´ del
nucleótido siguiente a través
del enlace fosfodiéster.
A G C T
Hombre, H.sapiens 0.29 0.18 0.18 0.31
Composición en bases del DNA en algunas especies
Ácidos nucleicos
Hombre, H.sapiens 0.29 0.18 0.18 0.31
Bovino, Bos taurus 0.26 0.24 0.23 0.27
Levadura, S.cerevisiae 0.30 0.18 0.15 0.29
Mycobacterium sp. 0.12 0.28 0.26 0.11
Puentes de hidrógeno
Figura 3: Estructura molecular básica del ADN.
Estructura helicoidal del DNA
- Estabilizada por puentes de hidrógeno.
- La distancia entre dos bases nitrogenadas es de 3.5 A°
nitrogenadas es de 3.5 A°
- Cada vuelta tiene 10 bases nitrogenadas
- El tamaño de cada vuelta es de 34 A°
Estructura del DNA
- Doble hebra antiparalela:
3
´ 5
´3´ 5´
- Ambas cadenas están unidas a través de puentes de hidrógeno que se forman entre las bases nitrogenadas.
- Adenina y Timina se unen por 2 puentes de hidrógeno
- Citosina y Guanina se unen por 3
puentes de hidrógeno.
Estructura del RNA mensajero
Ácidos nucleicos
Estructura y tipos de
Estructura y tipos de ARNs ARNs
Estructura ARN
Comparaci
Comparació ón entre ADN y ARN n entre ADN y ARN
Ácidos nucleicos
PROTEINAS
PROTEINAS
ESTRUCTURA GENERAL DE LOS AMINOACIDOS
Los 20 aminoácidos de las proteínas son α-aminoácidos ya que tienen el grupo amino y el carboxílico en el carbono α
El grupo R o cadena lateral es lo que los diferencia y les otorga las propiedades fisicoquímicas (tamaño, carga y solubilidad). Los carbonos de la cadena lateral son designados por las letras griegas ß, γ, δ y ε
la cadena lateral son designados por las letras griegas ß, γ, δ y ε
Aminoácidos
Proteínas
Enlace Peptídico
Proteínas
Proteínas
• Covalente simple
• De desprende una molécula de agua
• Los aá se unen a CH y forman glicoproteínas.
Estructura primaria
Estructura secundaria:
Proteínas
Alfa hélice Hoja beta plegada
c) Estructura Terciaria
• Permite a la proteína formar su estructura nativa =>
funcional.
• Estabilizada por puentes de H, interacción hidrofóbica y puentes disulfuro.
Proteínas
puentes disulfuro.
• Presentan dominios (polipéptido que se conserva)
Estructura cuaternaria: unión de dos o más polipéptidos
ESTRUCTURAS TERCIARIAS Y DOMINIOS FUNCIONALES
DENATURACION DE PROTEINAS
Denaturacion con agente caotrópico como la
urea permite renaturación Agentes desnaturantes que no permiten
renaturación
Macromoléculas
Polímero Monómero Ej. Monómero Ejj. polímero Enlace principal función
