DESAFÍO Nº 10 Profesor Mauricio Hernández Fonseca Biología 1 Medio Nombre del Estudiante : Curso : PROTEÍNAS Y ÁCIDOS NUCLEICOS TIMBRE PROTEÍNAS Las proteínas son macromoléculas de elevada masa molecular. Poseen gran importancia dentro del funcionamiento celular y biológico en general; participando casi en la totalidad de los procesos que competen a un organismo. Se componen de carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, algunas pueden tener azufre ymuy raramente fósforo. Las proteínas son específicas y capaces de ser desnaturalizadas. Lo primero hace mención a la función característica que posee cada proteína. Un ejemplo lo constituyen las enzimas, capaces de catalizar un proceso por tipo de enzima. Lo segundo, ocurre cuando la proteína es expuesta a condiciones diferentes de las que naturalmente tiene (alteraciones de ph, temperatura, presión, etc.) por lo que ellas cambian su conformación y su función se ve alterada o suprimida. Las proteínas son las encargadas de darle identidad a una célula. Cada célula es diferente a otra debido a la proteína que en ellas predomina. Sus funciones son: 1. Actuar como mecanismo de transporte del oxígeno en la forma de hemoglobina. Además transportan iones por medio de bombas intermebrana (bomba de sodio y potasio). 2. Los filamentos celulares, de naturaleza proteica, tales como actina y miosina son capaces de provocar movimiento y contracción muscular. 3. Cumplen un rol estructural. Las proteínas colágeno y elastina dan soporte mecánico a las células de los tejidos. La queratina está presente en el pelo, en las uñas, plumas, etc. 4. Las proteínas constituyen un mecanismo de defensa en la forma de anticuerpos. Los linfocitos B, parte del sistema inmunológico, son capaces de secretar inmunoglobulinas o anticuerpos de naturaleza proteica capaces de reconocer y combatir agentes patógenos tales como virus y bacterias. 5. Las proteínas permiten la generación y transmisión de señales. Existen en la membrana plasmática ciertas proteínas encargadas de captar señales del medio externo y emitir ese mensaje hacia el medio interno. Además, ciertas hormonas de naturaleza proteica actúan como señales químicas sobre células blanco. 6. Las proteínas catalizan reacciones químicas. Las enzimas, también de naturaleza proteica, permiten que las reacciones químicas se lleven a cabo dentro de los organismos en un tiempo adecuado que permita el desarrollo de la vida. Desde el punto de vista químico, las proteínas son polímeros. Se encuentran constituidas por unidades monoméricas llamadas aminoácidos. Los aminoácidos se unen unos a otros por medio de enlaces covalentes llamados enlaces peptídicos.
Aminoácidos Químicamente se constituyen de un grupo amino (-NH 2 ) de carácter básico y un grupo carboxilo (-COOH) de carácter ácido unidos ambos a un átomo central de carbono. Un hidrógeno y un grupo radical variable se encuentran unidos también al átomo central de carbono. Como segundo criterio de clasificación, se puede considerar a un aminoácido como esencial o no esencial. Un aminoácido es esencial cuando éste debe ser incorporado al organismo a través de la ingesta de ciertos alimentos que posean dichos aminoácidos. Por otra parte, un aminoácido es considerado como no esencial cuando no se requiere que éste ingrese al organismo por una vía exógena, ya que se sintetiza a nivel endógeno. Dos aminoácidos son capaces de establecer uniones entre sí del tipo covalente formando un dipéptido. El grupo OH- de un aminoácido se une al hidrógeno lateral de otro aminoácido formándose una molécula de agua (reacción de condensación).la formación de la molécula de agua permite el enlace entre carbono y nitrógeno de los aminoácidos, constituyéndose el dipéptido. Si se unen tres aminoácidos la molécula resultante recibe el nombre de tripéptido. Tres o más aminoácidos forman oligopéptidos. Un polipéptido se encuentra constituido por 200 a 300 aminoácidos. Superada esa cantidad se habla de proteína como tal. Las proteínas son capaces de establecer diversos de organización según su estructura característica. Se reconocen así: 1. Estructura Primaria: Se define estructura primaria de una proteína a su secuencia lineal de aminoácidos. Se hace relación al orden en el cual se ubica un aminoácido, uno después del otro, conformando la proteína. 2. Estructura Secundaria: Corresponde al plegamiento en forma helicoidal o laminar de la cadena, que se forman debido a la interacción entre aminoácidos no adyacentes. La estructura secundaria denota una conformación tridimensional sostenida por la participación de enlaces de hidrógeno entre los plegamientos. Las imágenes muestran la estructura secundaria de una proteína que puede ser alfa - helicoidal (izquierda) o beta - laminar (superior) 2
3. Estructura Terciaria: Corresponde a la forma tridimensional, generalmente globular de una proteína, cuya estructura secundaria se ha plegado sobre sí misma, nuevamente debido a la interacción entre aminoácidos no adyacentes. ÁCIDOS NUCLEICOS 4.Estructura Cuaternaria: Una proteína posee estructura cuaternaria siempre que conste de más de una cadena polipeptídica, cada una con su estructura terciaria, las que se ordenan o enlazan entre sí formando una gran proteína. Los ácidos nucleicos corresponden a macromoléculas cuya estructura está conformada por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo. Las unidades monoméricas de los ácidos nucleicos son los nucleótidos. En general, los ácidos nucleicos, permiten el almacenamiento y la expresión de la información genética contenida en los seres vivos. Los nucleótidos se componen de un grupo fosfato, un azúcar de cinco carbonos (pentosa) y una base nitrogenada. Existen dos ácidos nucleicos: ADN y ARN. Los nucleótidos se pueden encontrar unidos entre sí dando lugar a ácidos nucleicos o libres en las células participando de diversos procesos metabólicos. Los nucleótidos clasificados como libres, poseen al menos dos funciones elementales: 1. Transportar energía, fundamentalmente por medio del sistema ATP/ADP. Es sabido que el ATP es la principal forma energética en la célula. El ATP se forma a partir del AMP, requiriéndose dos grupos fosfatos adicionales. 2. Los nucleótidos libres pueden actuar como coenzimas, participando junto a enzimas en la transferencia de un grupo de átomos de una sustancia a otra. Las más comunes son las derivadas de la nicotinamida adenina dinucleótido (NAD y NADP), los derivados de la flavina (FMN y FAD) y la coenzima A (CoA). Ácido desoxirribonucleico (ADN) El ADN está formado por la unión de desoxirribonucleótidos mediante enlaces fosfodiéster. Su función principal es ser la molécula de almacenaje de la información genética o material hereditario celular. El ADN se puede encontrar en forma de cadena sencilla desnuda o como doble hélice. La estructura del ADN como doble hélice fue dilucidada en 1953 por Watson y Crick, estableciendo: 3
La molécula de ADN está formada por 2 hebras complementarias que se enrollan sobre un eje hacia la derecha (sentido dextógiro) formando una hélice. Las hebras crecen en sentido contrario, es decir, son antiparalelas. Una hebra va en sentido 5 a 3 y la otra 3 a 5. Las bases nitrogenadas que componen la molécula de ADN son 4: adenina, citosina, guanina y timina. Ellas se ubican al interior de la hélice. Las bases nitrogenadas de una hebra se unen con las bases nitrogenadas de la hebra antiparalela por medio de enlaces de hidrógeno. Adenina con timina se unen mediante un doble enlace de hidrógeno y citosina con guanina lo hacen mediante un triple enlace. Ácido Ribonucleico (ARN) Corresponde a un ácido nucleico unicatenaria(de una sola cadena o hebra) de carácter polimérico formado por monómeros llamados ribonucleótidos. Los ribonucleótidos se unen entre sí mediante enlaces fosfodiéster. El ARN está constituido por una azúcar distinta al ADN. Mientras el primero se constituye con ribosa, el segundo lo hace con desoxirribosa. Otra diferencia sustancial es el cambio de la base nitrogenada timina, presente sólo en el ADN, por uracilo presente sólo en el ARN. La función principal del ARN es servir como intermediario de la información que lleva el ADN en forma de genes y la proteína final codificada por esos genes. Actividad 1 1. Seleccione de los roles listados el que no corresponda al de una proteína. A. Estructural. B. Enzimático. C. Energética a corto plazo D. Defensivo. E. Contráctil. 2. Los aminoácidos esenciales son aquellos que A. deben consumirse en exceso. B. se pueden unir por enlaces peptídicos. C. sólo son sintetizados por los heterótrofos. D. poseen más de un grupo amino en su estructura. E. no pueden ser sintetizados por células humanas. 3. Cuáles de los siguientes grupos químicos participan en la formación del enlace peptídico? A. H y NH2 B. R y NH2 C. R y COOH D. COOH y NH2 E. COOH y COOH 4. Cuántas moléculas de agua se necesitan para hidrolizar un tetrapéptido? A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 E. 5 5. Al cocer un huevo en agua hirviendo la clara se endurece y se pone blanca, esto significa que la ovoalbúmina experimentó un proceso de A. hidrólisis. B. coagulación. C. polimerización D. desnaturalización. E. síntesis por deshidratación 6. Un nucleótido I. contiene una base nitrogenada. II. es la unidad estructural de los ácidos nucleicos. III. contiene la información genética del organismo. A. Sólo I B. Sólo II C. Sólo I y II D. Sólo I y III E. I, II y III 4
7. Qué base nitrogenada no posee el ARN? A. Citosina. B. Uracilo. C. Timina. D. Adenina. E. Guanina. 8. La molécula encargada de portar la información hereditaria de un organismo es: A. ADN. B. ARN. C. ATP. D. AMP. E. Ninguna de las anteriores. 9. Respecto de la molécula de ADN de una célula es incorrecto afirmar que A. es monocatenaria. B. el nucleótido es la unidad estructural del ADN. C. entre citosina y guanina se forman tres puentes de hidrógeno. D. las bases nitrogenadas se unen entre sí por puentes de hidrógeno. E. adenina y timina se unen a través de un doble puente de hidrógeno. 10. Para la siguiente secuencia de ADN: 3 -ATC GGA TAG-5, determine la hebracomplementaria A. 3 -TAG CCT ATC-5 B. 3 -TAG GGA TAC-5 C. 5 -TAG CCT ATC-3 D. 5 -AAG CCT ATC-3 E. 5 -UAG GGT AUC-3 Actividad 2: A modo de resumen sobre biomoléculas orgánicas y utilizando como apoyo la información de la siguiente tabla contesta las preguntas que aparecerán más adelante. Clase de molécula Elementos componentes Descripción Cómo reconocerlos Función principal en los sistemas vivos Carbohidratos C, H, O En general su fórmula aproximada es (CH 2 O) n Contar los átomos de C, H y O 1. Monosacáridos (azúcares sencillos), que son principalmente moléculas de cinco carbonos (pentosas), como la ribosa, o de seis carbonos (hexosas), como la glucosa y fructosa 2. Disacáridos, que son dos monosacáridos unidos por un enlace glucosídico, como la maltosa y la sacarosa 3. Polisacáridos, que se componen de muchos azúcares unidos por enlaces glucosídicos, como el glucógeno y la celulosa Lípidos C, H, O Contienen menos O que los carbohidratos en relación con el C y el H 1. Grasas neutras. Combinación de glicerol con una a tres moléculas de ácidos grasos: Monoglicéridos, 1 ácido graso Buscar formas cíclicas, de pentágono o hexágono Contar las unidades de azúcar Contar las unidades de azúcar Buscar el grupo glicerol en un extremo de la molécula: Fuente de energía celular; constituyente de otros compuestos Componentes de otros compuestos, forma de azúcar de transporte en vegetales Forma de almacenamiento de energía (glucógeno en animales, almidón en vegetales); componente estructural de la pared celular de plantas Fuente de energía celular y forma de almacenamiento de energía En multicelulares, pueden funcionar como aislante térmico 5
Diglicéridos, 2 ácidos grasos Triglicéridos, 3 ácidos grasos Si los ácidos grasos poseen enlaces dobles entre átomos de carbono (C==C), se dice que están insaturados; de lo contrario, están saturados 2. Fosfolípidos. Se componen de un grupo glicerol unido a uno o dos ácidos grasos y a una base orgánica que contiene fósforo Buscar el glicerol y la cadena lateral que contiene fósforo y nitrógeno Componente de membranas celulares 3. Esteroides. Moléculas complejas que contienen átomos de carbono dispuestos en cuatro anillos entrelazados (tres ciclohexanos y un ciclopentano) Buscar 4 anillos enlazados: Algunos son hormonas, otros son colesterol, sales biliares y vitamina D; componentes de membranas celulares 4. Carotenoides. Pigmentos anaranjados y amarillos, que consisten en unidades de isopreno Buscar unidades isopreno El retinal (importante en la fotorrecepción) y la vitamina A se forman a partir de carotenoides Proteínas C, H, O, N y por lo común, S Uno o más polipéptidos (cadenas de aminoácidos) enrollados o plegados en formas características para cada proteína Buscar unidades de aminoácidos unidas por enlaces C N (enlace peptídico) Estructural: citoesqueleto, ribosomas y membranas. Enzimática: transformaciones químicas, síntesis de nuevas moléculas, ruptura de moléculas, durante la digestión y procesamiento de energía. Transporte: en la sangre (hemoglobina) y a través de membranas en la célula. Defensa: anticuerpos. Hormonal: señales entre células en el organismo. Receptora de señales Ácidos nucleicos C, H, O, N, P El esqueleto se compone de grupos pentosa y fosfato alternados, de los cuales se proyectan las bases nitrogenadas. ADN: azúcar desoxirribosa y bases (A, T, C y G); ARN: azúcar ribosa y bases (A, U, G, y C). Cada subunidad molecular, llamada nucleótido, consiste en una pentosa, un grupo fosfato y una base nitrogenada Existen nucleótidos que no estructuran ácidos nucleicos, sino que tienen 3 grupos fosfatos, ricos en energía: el ATP Buscar un esqueleto de pentosa fosfato. El ADN forma una doble hélice Almacenamiento, transmisión y expresión de la información genética Control de la síntesis y la secuencia de todas las proteínas, enviando un mensaje desde el núcleo al citoplasma (ARN) Para el caso del ATP, funciona como la moneda de intercambio de la energía celular 6
a. Los siguientes esquemas muestran varios aspectos de la organización de las moléculas orgánicas. Tu tarea es poder describir (Enlaces, tipo de moléculas, clasificación y función) cada uno de los esquemas Molécula 1 Nombre de la molécula Descripción Función Molécula orgánica al cual pertenece Número de ácidos grasos insaturados Tipo de molécula que es el glicerol 2 Molécula orgánica al cual pertenece Sub grupo al cual pertenece la molécula formada Función Nombre del enlace formado 3 Nombre de la unidad estructural Nombre del enlace que se establece entre unidades Molécula orgánica al cual pertenece Nivel al cual pertenece la estructura 4 Nombre de la estructura Clasificación de su base nitrogenada Molécula orgánica al cual pertenece 7
b. Identifica el grupo al que corresponden las siguientes moléculas orgánicas: B. C. A. D. 8