colegio de bachilleres plantel 14 milpa alta … · el comportamiento de los alcoholes con respecto...
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COLEGIO DE BACHILLERES PLANTEL 14 MILPA ALTA
ldquoFIDENCIO VILLANUEVA ROJASrdquo
Guiacutea de estudio para presentar el examen de recuperacioacuten
de
QUIacuteMICA DEL CARBONO
Plan de estudios 2014
Clave 518
Nombre del alumno
___________________________________________
Matriacutecula
NOMENCLATURA QUIMICA ORGAacuteNICA El sistema para nombrar actualmente los compuestos orgaacutenicos NOMENCLATURA QUIMICA ORGAacuteNICA El sistema para nombrar actualmente los compuestos orgaacutenicos conocido como Sistema IUPAC se basa en una serie de reglas muy sencillas que permiten nombrar cualquier compuesto orgaacutenico a partir de su foacutermula desarrollada o viceversa Esta es la nomenclatura sistemaacutetica Ademaacutes existe la nomenclatura vulgar que era el nombre por el que se conociacutean inicialmente muchas moleacuteculas orgaacutenicas (como pe aacutecido aceacutetico formaldehiacutedo estireno colesterol etc) y que hoy diacutea estaacute aceptada El nombre sistemaacutetico estaacute formado por un prefijo que indica el nuacutemero de aacutetomos de Carbono que contiene la moleacutecula y un sufijo que indica la clase de compuesto Orgaacutenico de que se trata Algunos de los prefijos maacutes utilizados son Tabla I Nordm at C Prefijo Nordm at C Prefijo 1 met- 6 hex- 2 et- 7 hept- 3 prop- 8 oct- 4 but- 9 non- 5 pent- 10 dec- A continuacioacuten vamos a ver como se nombran las distintas familias de compuestos Orgaacutenicos que se conocen En aquellos casos en los que se conozca el nombre vulgar se incluiraacute al lado del nombre sistemaacutetico HIDROCARBUROS Son aquellos compuestos orgaacutenicos que contienen uacutenicamente C e H en su moleacutecula Existen dos grupos principales de hidrocarburos los alifaacuteticos y los aromaacuteticos cada uno de los cuales se subdividen a su vez en varias clases de compuestos middot Alifaacuteticos Dentro de este grupo estaacuten los alcanos alquenos alquinos y cicloalcanos middot Aromaacuteticos Existen dos clases de compuestos los monociacuteclicos o mononucleares que contienen soacutelo un nuacutecleo benceacutenico y los policiacuteclicos o polinucleares que contienen dos o maacutes nuacutecleos benceacutenicos umlAlcanos Responden a la foacutermula general CnH2n+2 Son hidrocarburos aciacuteclicos (no tienen ciclos en su cadena) saturados (tienen el maacuteximo nuacutemero de hidroacutegenos posible) - Alcanos de cadena lineal - Se nombran utilizando uno de los prefijos de la Tabla I seguido del sufijo -ano Ejemplos CH4 metano CH3 - CH3 propano CH3 - (CH2)4 - CH3 hexano - Alcanos de cadena ramificada - Para nombrar estos compuestos hay que seguir los siguientes pasos
1ordm Buscar la cadena hidrocarbonada maacutes larga Esta seraacute la cadenaprincipal Si hay maacutes de una cadena con la misma longitud se elige como principal aquella que tiene mayor nuacutemero de cadenas laterales 2ordm Se numeran los aacutetomos de carbono de la cadena principal comenzando por el extremo maacutes proacuteximo a la ramificacioacuten de tal forma que los carbonos con ramificaciones tengan el nuacutemero maacutes bajo posible 3ordm Se nombran las cadenas laterales indicando su posicioacuten en la cadena principal con un nuacutemero que precede al nombre de la cadena lateraleacuteste se obtiene sustituyendo el prefijo -ano por -il Si hay dos o maacutes cadenas iguales se utilizan los prefijos di- tri- tetra Tanto los nuacutemeros como estos prefijos se separan del nombre mediante guiones 4ordm Por uacuteltimo se nombra la cadena principal Ejemplos Ejemplos CH3 CH CH2 CH2 CH CH2 CH3
CH3 CH2 CH3
5-etil-2-metilheptano
CH3 CH2 CH2 CH2 CH CH2 CH2 -- CH2- CH3
CH3 CH3 CH2 CH3
5-etil-34-dimetilnonano - Radicales de alcanos - Se obtienen al perder un hidroacutegeno unido a un aacutetomo de carbono (grupo alquilo R -) Se nombran sustituyendo el sufijo -ano por -ilo Ejemplos CH3 - metilo CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - butilo CH3 - (CH2)4 - CH2 - hexilo Algunos radicales monosustituidos se conocen por su nombre vulgar isopropilo umlCicloalcanos Se les llama tambieacuten hidrocarburos aliciacuteclicos Responden a la foacutermula general CnH2n Se nombran anteponiendo el prefijo ciclo- al nombre del alcano de igual nuacutemero de aacutetomos de carbono Ejemplos Ciclopropano Ciclobutano
Alquenos y alquinos Son los hidrocarburos insaturados que tienen doble enlace
carbono - carbono (alquenos) o triple enlace carbono - carbono (alquinos) Responden a las foacutermulas generales q (CnH2n) Alquenos q (CnH2n -2) Alquinos Nomenclatura Las reglas de la IUPAC para nombrar alquenos y alquinos son
semejantes a las de los alcanos pero se deben adicionar algunas reglas para nombrar y localizar los enlaces muacuteltiples 1 Para designar un doble enlace carbono-carbono se utiliza la terminacioacuten -eno Cuando existen maacutes de un doble enlace la terminacioacuten cambia a -dieno -trieno y asiacute sucesivamente 2 Para designar un triple enlace se utiliza la terminacioacuten -ino (-diino para dos triples enlaces y asiacute sucesivamente) Los compuestos que tienen un doble y un triple enlace se llaman -eninos 3 Se selecciona la cadena maacutes larga que incluya ambos carbonos del doble enlace Si hay ramificaciones se toma como cadena principal la cadena maacutes larga de las que contienen el doble enlace 4 Numerar la cadena a partir del extremo maacutes cercano al enlace muacuteltiple de forma que los aacutetomos de carbono de dicho enlace tengan los nuacutemeros maacutes pequentildeos posibles Si el enlace muacuteltiple es equidistante a ambos extremos de la cadena la numeracioacuten empieza a partir del extremo maacutes cercano a la primera ramificacioacuten 5 Indicar la posicioacuten del enlace muacuteltiple mediante el nuacutemero del primer carbono de dicho enlace 6 Si se encuentran presentes maacutes de un enlace muacuteltiple numerar a partir del extremo maacutes cercano al primer enlace muacuteltiple Si un doble y un triple enlace se encuentran equidistantes a los extremos de la cadena el doble enlace recibiraacute el nuacutemero maacutes pequentildeo Ejemplos CH2 = CH2 eteno (etileno) CH2 = CH - CH3 propeno (propileno) CH - CH etino (acetileno) CH - C - CH3 propino A partir de cuatro carbonos es necesario poner un nuacutemero para localizar la posicioacuten del enlace doble o triple Ejemplos CH2 = CH - CH2 - CH3 1-buteno CH3 - CH = CH - CH3 2-buteno CH ordm C - CH2 - CH3 1-butino CH3 - C ordm C - CH3 2-butino
Nomenclatura de Grupos Funcionales Un grupo funcional es un aacutetomo o grupo de aacutetomos que identifica a una clase de compuestos orgaacutenicos
Es una estructura que se caracteriza por una conectividad y composicioacuten especiacutefica de cadenas de
hidroacutegeno y carbono que forman hidrocarburos que se dividen compuestos aromaacuteticos (grupo arilo)
alcoholes aldehiacutedos cetonas carboxiacutelicos eacuteteres aminas esteres y amidas
ALCOHOLES
Los alcoholes son compuestos orgaacutenicos que contienen un grupo hidroacutexilo (-OH) como grupo funcional que determina las propiedades caracteriacutesticas de esta familia Las variaciones en la estructura del grupo alquilo pueden afectar a la velocidad de ciertas reacciones del alcohol y llegaran a tener aplicaciones diferentes Para nombrar un alcohol se utiliza el sufijo ndashol derivado de la palabra alcohol Foacutermula general R-OH Propiedades fiacutesicas de los alcoholes Las propiedades fiacutesicas de los alcoholes estaacuten relacionados con el grupo -OH que es muy polar y es capaz de establecer puentes de hidroacutegeno con sus moleacuteculas esto hace que el punto de ebullicioacuten de los alcoholes sea mucho maacutes elevado que los de otros hidrocarburos con igual peso molecular El comportamiento de los alcoholes con respecto a su solubilidad tambieacuten refleja su tendencia a formar puentes de hidroacutegeno Asiacute los alcoholes inferiores son miscibles en el agua
EacuteTERES Los eacuteteres estaacuten formulados por dos grupos alquilo enlazados a un aacutetomo de oxigeno La formula general de los eacuteteres es R-O-R (el siacutembolo RI representa otro grupo alquilo igual o diferente al primero) Para nombrar los eacuteteres normalmente se nombran los grupos alquilo seguido de la palabra eacuteter
Propiedades fiacutesicas de los eacuteteres
Los eacuteteres presentan unos puntos de ebullicioacuten inferiores a los alcoholes aunque su solubilidad en agua es similar Dada su importante estabilidad en medios baacutesicos se emplean como disolventes inertes en numerosas reacciones
EacuteSTERES O || El grupo funcional eacutester ―C―O― se produce por la reaccioacuten de un alcohol con un aacutecido carboxiacutelico R―COOH + Racute―OH rarr R―COO―Racute + H2O Aacutecido carboxiacutelico alcohol eacutester agua Los eacutesteres son sustancias orgaacutenicas que se encuentran en muchos productos naturales tanto de origen animal como vegetal En general los eacutesteres tienen olores agradables y son los causantes de los aromas de frutas flores aceites esenciales Industrialmente los eacutesteres son demandados como aditivos de alimentos para mejorar el aroma y el sabor Propiedades fiacutesicas de los eacutesteres No pueda formar enlaces puente de hidroacutegeno entre moleacuteculas de eacutesteres lo que los hace maacutes volaacutetiles que un aacutecido o alcohol de similar peso molecular Muchos eacutesteres tienen un aroma caracteriacutestico lo que hace que se utilicen ampliamente como sabores y fragancias artificiales Por ejemplo
butanoato de metilo olor a Pintildea
salicilato de metilo (aceite de siempre verde o menta) olor de las pomadas
octanoato de heptilo olor a frambuesa
etanoato de pentilo olor a plaacutetano
pentanoato de pentilo olor a manzana ALDEHIacuteDOS Y CENTONAS O | El grupo carbonilo ― C=O es el grupo funcional de los aldehiacutedos y cetonas CETONAS
Una cetona tiene dos grupos alquilo enlazados al grupo carbonilo
Propiedades fiacutesicas de aldehiacutedos y cetonas El punto de ebullicioacuten de los aldehiacutedos y cetonas son mayores que el de los alcanos del mismo peso molecular pero menores que el de los alcoholes y aacutecidos carboxiacutelicos comparables Esto se debe a la formacioacuten de dipolos y a la ausencia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno intramoleculares en eacutestos compuestos AacuteCIDOS CARBOXIacuteLICOS Los aacutecidos carboxiacutelicos contienen el grupo carboxilo ndashCOOH (RCO2H) El grupo carboxilo es una combinacioacuten formal del grupo carboxilo y un grupo hidroxilo pero esta combinacioacuten tiene propiedades diferentes a las de las cetonas y alcoholes Los nombres sistemaacuteticos para los aacutecidos carboxiacutelicos utilizan la palabra aacutecido y el sufijo -oico pero los nombres comunes de origen histoacuterico se utilizan con mucha frecuencia El aacutecido foacutelico inicialmente se aisloacute de las hormigas (genero formica) el aacutecido aceacutetico encontrado en el vinagre recibe el nombre de la palabra latina acetun (agrio) el aacutecido butiacuterico da el fuerte aroma a la mantequilla rancia
Propiedades fiacutesicas de los aacutecidos carboxiacutelicos
Sus estructuras hacen suponer que los aacutecidos carboxiacutelicos son moleacuteculas polares y al igual que los alcoholes pueden formar puentes de hidroacutegeno entre siacute y con otros tipos de moleacuteculas Por consiguiente los aacutecidos carboxiacutelicos se comportan de forma similar a los alcoholes en cuanto a sus solubilidades los primeros son miscibles con agua el aacutecido de cinco carbonos es parcialmente soluble y los superiores son virtualmente insolubles No cabe duda de que la solubilidad en agua se debe a los puentes de hidroacutegeno entre el aacutecido carboxiacutelico y el agua
AMINAS El nitroacutegeno es otro elemento que a menudo se encuentra en los grupos funcionales de los compuestos orgaacutenicos Los compuestos orgaacutenicos nitrogenados maacutes frecuentes son las aminas las amidas Las aminas son derivados alquilados del amoniaco Como el amoniaco las aminas son baacutesicas Debido a su basicidad (alcalinidad) algunas aminas complejas de origen natural a las denominadas alcaloides Las aminas maacutes sencillas se nombran indicando primero los grupos alquilo enlazados al nitroacutegeno y antildeadiendo al final la palabra amina
Sentildeala el nombre correcto para compuestos
1
a) propilo
b) butano
c) propano
2
a) 4-penteno
b) 3-penteno
c) 2-penteno
3
a) 6-metil-3-propil-14-heptadiiacuteno
b) 2-metil-5-propil-36-heptadiino
c) 3-propil-6-metil-14-heptadiiacuteno
4
a) pentaciclano
b) ciclopentaacutegono
c) ciclopentano
5
a) m-dimetilbenceno
b) 12-dimetilbenceno
c) p-xileno
6
a) 2-cloro-2-penteno
b) 1-cloro-2-penteno
c) 4-cloro-3-penteno
7
a) 12-ciclohexanodiol
b) 12-bencenodiol
c) 12-ciclohexanol
8
a) 2-etil-1-metilfenol
b) 2-etil-3-metilfenol
c) 3-metil-2-etilfenol
9
a) etoxibenceno
b) etil fenil eacuteter
c) fenoxietano
10
a) 3-fenil-5-pentinal
b) 3-fenil-1-pentinal
c) 3-fenil-4-pentinal
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) dimetil acetona
b) propanal
c) propanona
2
a) aacutecido propanodioico
b) aacutecido aceacutetico
c) aacutecido propanoico
3
a) etanoato de etilo
b) metanoato de metilo
c) etanoato de metilo
4
a) metiltriamina
b) trimetilamina
c) propilamina
5
a) NN-dimetilbutanamida
b) N-dimetilbutanamida
c) dimetilbutanamida
6
a) 3-nitro-2-propeno
b) 1-nitro-1-propeno
c) 3-nitro-1-propeno
7
a) 2-butenonitrilo
b) 1-propenonitrilo
c) 2-propenonitrilo
8
a) pentaacutegono
b) pentano
c) pentilo
9
10
a) 1-pentin-3-eno
b) 3-penten-1-ino
c) 2-penten-4-ino
a) 3-etil-24-pentadieno
b) 3-etenil-2-penteno
c) 3-etil-13-pentadieno
1
a) ciclopropano
b) ciclobutano
c) ciclocuadrado
2
a) clorobenceno
b) clorociclohexano
c) cloroformo
3
a) metano de fluor
b) fluorometano
c) fluoroetano
4
a) 5-hexin-3-en-1-ol
b) 3-hexen-1-in-6-ol
c) 3-hexen-5-in-1-ol
5
a) 2-etil-5-metilbencenol
b) 1-etil-4-metilbencenol
c) 1-etil-4-metil-2-bencenol
6
a) propenoxiisopropano
b) isopropil 1-propenil eacuteter
c) 1-propenil isopropil eacuteter
7
a) 3-pentendiol
b) 3-pentendial
c) 2-pentendial
8
a) 4-metil-25-hexanodiona
b) 3-metil-25-hexanodiona
c) 4-metil-24-hexanodiona
9
a) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido laacutectico
b) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido aceacutetico
c) aacutecido 2-hidroxietanoico o aacutecido laacutectico
10
a) 1-butenoato de 1-propino
b) 1-butenoato de 2-propino
c) 3-butenoato de 2-propino
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
10
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
10
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Reacciones Quiacutemicas (sustitucioacuten Adicioacuten y Eliminacioacuten)
BLOQUE II Carbohidratos
(monosacaacuteridos enlace glucosiacutedico) Los carbohidratos son moleacuteculas formadas por carbono hidroacutegeno y oxiacutegeno (C H O) e incluyen algunas de las moleacuteculas maacutes relevantes en la vida de los organismos como son la glucosa que es universalmente utilizada por las ceacutelulas para la obtencioacuten de energiacutea metaboacutelica el glucoacutegeno contenido en el hiacutegado y el muacutesculo que forma la reserva de energiacutea maacutes faacutecilmente accesible para las ceacutelulas del organismo y la ribosa y desoxirribosa que forman parte de la estructura quiacutemica de los aacutecidos nucleicos
Desde el punto de vista quiacutemico los carbohidratos son polihidroxi aldehiacutedos o cetonas y sus poliacutemeros y existen en tres categoriacuteas principales distinguibles por el nuacutemero de unidades de azuacutecar que los forman monosacaacuteridos oligosacaacuteridos y polisacaacuteridos Los polisacaacuteridos liberan a la hidroacutelisis centenares o millares de monosacaacuteridos mientras que los oligosacaacuteridos producen de dos a l0 monosacaacuteridos y los monosacaacuteridos mismos son las unidades miacutenimas de los carbohidratos que ya no se pueden hidrolizar Se les llama carbohidratos debido a que su estructura quiacutemica semeja formas hidratadas del carbono y se representan con la foacutermula Cn (H2O)n Los carbohidratos tienen diversas funciones en el organismo destacan su papel como combustible metaboacutelico (1 g de carbohidrato produce 4 Kilocaloriacuteas) como precursores en la biosiacutentesis de aacutecidos grasos y algunos aminoaacutecidos y como constituyentes de moleacuteculas complejas importantes glucoliacutepidos glucoproteiacutenas nucleoacutetidos y aacutecidos nucleicos
Monosacaacuteridos
Hay dos familias de monosacaacuteridos las ALDOSAS y las CETOSAS Las aldosas y cetosas maacutes abundantes en la naturaleza tienen entre 3 y seis aacutetomos de carbono Normalmente las cetosas se denominan insertando la siacutelaba ul en el nombre de la aldosa correspondiente Ejemplo Aldosas ----gt Cetosas Ribosa ----gt Ribulosa Eritrosa ----gt Eritrulosa
Oligosacaacuteridos
De los oligosacaacuteridos importantes en bioquiacutemica los maacutes relevantes son los disacaacuteridos y entre
eacutestos se hallan maltosa sacarosa lactosa y celobiosa que pueden diferenciarse observando al
tipo de monosacaacuteridos que los forman y el enlace glucosiacutedico que los une
Maltosa = glucosa + glucosa
enlace alfa 1-4
En las siguientes estructuras sentildeala encerrando el enlace glucosidico
Liacutepidos (esterificacioacuten)
Son un grupo de sustancias heterogeacuteneas que tienen como caracteriacutestica principal el ser
hidrofoacutebicas (insolubles en agua) pero solubles en solventes orgaacutenicos no polares como eacuteter
bencina alcohol benceno y cloroformo Son untuosos tacto (resbaladizos) tienen brillo graso
y menor densidad que el agua por lo que flotan en ella
Son una fuente importante de energiacutea por lo que son indispensables en la dieta En los
paiacuteses en viacuteas de desarrollo las grasas aportan entre un 8 y 10 del consumo energeacutetico total
la OMS recomienda entre un 20 ndash 25 del total de ingesta mientras que en algunos paiacuteses
industrializados llega a ser hasta 36 Ordinariamente los liacutepidos reciben de forma incorrecta
el nombre de grasas ya que las grasas son soacutelo un tipo de liacutepidos procedentes de animales
Los maacutes abundantes son las grasas que puede ser de origen animal o vegetal
ESTRUCTURA
Los liacutepidos son un conjunto de moleacuteculas orgaacutenicas la mayoriacutea biomoleacuteculas compuestas
principalmente por carbono (C) e hidroacutegeno (H) y en menor medida oxiacutegeno (O) aunque tambieacuten
pueden contener foacutesforo (P) azufre (S) y nitroacutegeno (N)
Tienen caraacutecter anfipaacutetico ya que los aacutecidos grasos tienen dos zonas diferentes el grupo
carboxilo es polar y la zona de la cadena hidrocarbonada es no polar que tiende a establecer
enlaces de Van der Waals con otras cadenas semejantes El tamantildeo de la cadena saturada es el
responsable de la insolubilidad en agua de estas moleacuteculas en un medio acuoso tienden a
dispersarse en forma de laacuteminas o micelas (monocapa o bicapa) de modo que constituyen
emulsiones Aquiacute las zonas polares establecen los puentes de hidroacutegeno con el agua y los no
polares se alejan de esta La zona polar es zona hidroacutefila o lipoacutefoba (soluble en agua) y la zona
no polar es la zona lipoacutefila o hidroacutefoba (repele el agua)
CLASIFICACIOacuteN
Resulta difiacutecil definirlos quiacutemicamente ya que forman un grupo muy heterogeacuteneo
Los liacutepidos se clasifican en tres grupos atendiendo a su composicioacuten quiacutemica
1 Con aacutecidos grasos denominados liacutepidos saponificables (formacioacuten de jaboacuten) a su vez pueden
ser A) Simples integrados solo por C H y O Se incluyen los propios aacutecidos grasos acilgliceacuteridos
y ceacuteridos B) Complejos ademaacutes de C H y O contienen aacutetomos de P N o S Se les suele llamar
liacutepidos de membrana ya que forman parte esencial de las membranas celulares Aquiacute se incluyen
los fosfoliacutepidos y glucoliacutepidos
2 Liacutepidos no saponificables No sufren de hidroacutelisis alcalina ya que carecen de aacutecidos grasos
en su moleacutecula Son los isoprenoides esteroides y prostaglandinas
3 Liacutepidos conjugados liacutepidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias
SAPONIFICABLES SIMPLES Aacutecidos grasos
Los aacutecidos grasos en estado libre son muy raros en la naturaleza la inmensa mayoriacutea se
encuentran formando parte de otros liacutepidos de los que se obtienen por hidroacutelisis aacutecida o
enzimaacutetica de los liacutepidos saponificables Quiacutemicamente son cadenas hidrocarbonadas de nuacutemero
variable de aacutetomos de carbono en cuyo extremo hay un grupo carboxiacutelico Pueden ser saturados
cuando todos los carbonos tienen sus valencias ocupadas por hidroacutegeno y a temperatura ambiente
tienen consistencia de grasa soacutelida como la manteca de cerdo en este tipo de moleacutecula es mayor
el nuacutemero de enlaces de Van del Waals que hay que romper y el punto de fusioacuten es maacutes alto
Los aacutecidos grasos insaturados y poliinsaturados presentan respectivamente uno o varios dobles
enlaces entre los carbonos la presencia de los dobles enlaces reduce el punto de fusioacuten ya que
los enlaces de Van der Waals son escasos Por tanto los dobles enlaces a temperatura ambiente
son faacutecilmente identificables ya que su punto de fusioacuten es menor que en el resto de los aacutecidos
grasos daacutendoles una consistencia liacutequida como el aceite de oliva En la siguiente tabla se pueden
observar los puntos de fusioacuten de algunos aacutecidos grasos En ella se advierte que en los aacutecidos
grasos saturados mientras mayor sea el nuacutemero de carbonos mayor es su punto de fusioacuten es
decir son soacutelidos a temperatura ambiente en cambio algunos aacutecidos grasos insaturados tienen
puntos de fusioacuten negativos lo que indica que son liacutequidos a tempertura ambiente y algunos auacuten
congelados siguen siendo liacutequidos
Por comodidad la cadena hidrocarbonada de los aacutecidos grasos se representa
como una simple liacutenea de zigzag mientras que la cadena de los aacutecidos grasos
insaturados al tener dobles enlaces adoptan en el espacio las apariciones
diferentes vueltas o codos en el zigzag
Proteiacutenas (peptiacutedico puentes de hidrogeno) Las proteiacutenas son biomoleacuteculas formadas baacutesicamente por carbono hidroacutegeno oxiacutegeno y nitroacutegeno Pueden ademaacutes contener azufre y en algunos tipos de proteiacutenas foacutesforo hierro magnesio y cobre entre otros elementos Pueden considerarse poliacutemeros de unas pequentildeas moleacuteculas que reciben el nombre de aminoaacutecidos y seriacutean por tanto los monoacutemeros unidad Los aminoaacutecidos estaacuten unidos mediante enlaces peptiacutedicos La unioacuten de un bajo nuacutemero de aminoaacutecidos da lugar a un peacuteptido si el nuacutemero de aminoaacutecidos que forma la moleacutecula no es mayor de 10 se denomina oligopeacuteptido si es superior a 10 se llama polipeacuteptido y si el nuacutemero es superior a 50 aminoaacutecidos se habla ya de proteiacutena Por tanto las proteiacutenas son cadenas de aminoaacutecidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones Las proteiacutenas estaacuten codificadas en el material geneacutetico de cada organismo donde se especifica su secuencia de aminoaacutecidos y luego son sintetizadas por los ribosomas Las proteiacutenas desempentildean un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoleacuteculas maacutes versaacutetiles y maacutes diversas Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes entre ellas funciones estructurales enzimaacuteticas transportadora
Aminoaacutecidos Son las unidades baacutesicas que forman las proteiacutenas Su denominacioacuten responde a la composicioacuten quiacutemica general que presentan en la que un grupo amino (-NH2) y
otro carboxilo o aacutecido (-COOH) se unen a un carbono (-C-) Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un aacutetomo de hidroacutegeno (-H) y con un grupo quiacutemico variable al que se denomina radical (-R)
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
NOMENCLATURA QUIMICA ORGAacuteNICA El sistema para nombrar actualmente los compuestos orgaacutenicos NOMENCLATURA QUIMICA ORGAacuteNICA El sistema para nombrar actualmente los compuestos orgaacutenicos conocido como Sistema IUPAC se basa en una serie de reglas muy sencillas que permiten nombrar cualquier compuesto orgaacutenico a partir de su foacutermula desarrollada o viceversa Esta es la nomenclatura sistemaacutetica Ademaacutes existe la nomenclatura vulgar que era el nombre por el que se conociacutean inicialmente muchas moleacuteculas orgaacutenicas (como pe aacutecido aceacutetico formaldehiacutedo estireno colesterol etc) y que hoy diacutea estaacute aceptada El nombre sistemaacutetico estaacute formado por un prefijo que indica el nuacutemero de aacutetomos de Carbono que contiene la moleacutecula y un sufijo que indica la clase de compuesto Orgaacutenico de que se trata Algunos de los prefijos maacutes utilizados son Tabla I Nordm at C Prefijo Nordm at C Prefijo 1 met- 6 hex- 2 et- 7 hept- 3 prop- 8 oct- 4 but- 9 non- 5 pent- 10 dec- A continuacioacuten vamos a ver como se nombran las distintas familias de compuestos Orgaacutenicos que se conocen En aquellos casos en los que se conozca el nombre vulgar se incluiraacute al lado del nombre sistemaacutetico HIDROCARBUROS Son aquellos compuestos orgaacutenicos que contienen uacutenicamente C e H en su moleacutecula Existen dos grupos principales de hidrocarburos los alifaacuteticos y los aromaacuteticos cada uno de los cuales se subdividen a su vez en varias clases de compuestos middot Alifaacuteticos Dentro de este grupo estaacuten los alcanos alquenos alquinos y cicloalcanos middot Aromaacuteticos Existen dos clases de compuestos los monociacuteclicos o mononucleares que contienen soacutelo un nuacutecleo benceacutenico y los policiacuteclicos o polinucleares que contienen dos o maacutes nuacutecleos benceacutenicos umlAlcanos Responden a la foacutermula general CnH2n+2 Son hidrocarburos aciacuteclicos (no tienen ciclos en su cadena) saturados (tienen el maacuteximo nuacutemero de hidroacutegenos posible) - Alcanos de cadena lineal - Se nombran utilizando uno de los prefijos de la Tabla I seguido del sufijo -ano Ejemplos CH4 metano CH3 - CH3 propano CH3 - (CH2)4 - CH3 hexano - Alcanos de cadena ramificada - Para nombrar estos compuestos hay que seguir los siguientes pasos
1ordm Buscar la cadena hidrocarbonada maacutes larga Esta seraacute la cadenaprincipal Si hay maacutes de una cadena con la misma longitud se elige como principal aquella que tiene mayor nuacutemero de cadenas laterales 2ordm Se numeran los aacutetomos de carbono de la cadena principal comenzando por el extremo maacutes proacuteximo a la ramificacioacuten de tal forma que los carbonos con ramificaciones tengan el nuacutemero maacutes bajo posible 3ordm Se nombran las cadenas laterales indicando su posicioacuten en la cadena principal con un nuacutemero que precede al nombre de la cadena lateraleacuteste se obtiene sustituyendo el prefijo -ano por -il Si hay dos o maacutes cadenas iguales se utilizan los prefijos di- tri- tetra Tanto los nuacutemeros como estos prefijos se separan del nombre mediante guiones 4ordm Por uacuteltimo se nombra la cadena principal Ejemplos Ejemplos CH3 CH CH2 CH2 CH CH2 CH3
CH3 CH2 CH3
5-etil-2-metilheptano
CH3 CH2 CH2 CH2 CH CH2 CH2 -- CH2- CH3
CH3 CH3 CH2 CH3
5-etil-34-dimetilnonano - Radicales de alcanos - Se obtienen al perder un hidroacutegeno unido a un aacutetomo de carbono (grupo alquilo R -) Se nombran sustituyendo el sufijo -ano por -ilo Ejemplos CH3 - metilo CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - butilo CH3 - (CH2)4 - CH2 - hexilo Algunos radicales monosustituidos se conocen por su nombre vulgar isopropilo umlCicloalcanos Se les llama tambieacuten hidrocarburos aliciacuteclicos Responden a la foacutermula general CnH2n Se nombran anteponiendo el prefijo ciclo- al nombre del alcano de igual nuacutemero de aacutetomos de carbono Ejemplos Ciclopropano Ciclobutano
Alquenos y alquinos Son los hidrocarburos insaturados que tienen doble enlace
carbono - carbono (alquenos) o triple enlace carbono - carbono (alquinos) Responden a las foacutermulas generales q (CnH2n) Alquenos q (CnH2n -2) Alquinos Nomenclatura Las reglas de la IUPAC para nombrar alquenos y alquinos son
semejantes a las de los alcanos pero se deben adicionar algunas reglas para nombrar y localizar los enlaces muacuteltiples 1 Para designar un doble enlace carbono-carbono se utiliza la terminacioacuten -eno Cuando existen maacutes de un doble enlace la terminacioacuten cambia a -dieno -trieno y asiacute sucesivamente 2 Para designar un triple enlace se utiliza la terminacioacuten -ino (-diino para dos triples enlaces y asiacute sucesivamente) Los compuestos que tienen un doble y un triple enlace se llaman -eninos 3 Se selecciona la cadena maacutes larga que incluya ambos carbonos del doble enlace Si hay ramificaciones se toma como cadena principal la cadena maacutes larga de las que contienen el doble enlace 4 Numerar la cadena a partir del extremo maacutes cercano al enlace muacuteltiple de forma que los aacutetomos de carbono de dicho enlace tengan los nuacutemeros maacutes pequentildeos posibles Si el enlace muacuteltiple es equidistante a ambos extremos de la cadena la numeracioacuten empieza a partir del extremo maacutes cercano a la primera ramificacioacuten 5 Indicar la posicioacuten del enlace muacuteltiple mediante el nuacutemero del primer carbono de dicho enlace 6 Si se encuentran presentes maacutes de un enlace muacuteltiple numerar a partir del extremo maacutes cercano al primer enlace muacuteltiple Si un doble y un triple enlace se encuentran equidistantes a los extremos de la cadena el doble enlace recibiraacute el nuacutemero maacutes pequentildeo Ejemplos CH2 = CH2 eteno (etileno) CH2 = CH - CH3 propeno (propileno) CH - CH etino (acetileno) CH - C - CH3 propino A partir de cuatro carbonos es necesario poner un nuacutemero para localizar la posicioacuten del enlace doble o triple Ejemplos CH2 = CH - CH2 - CH3 1-buteno CH3 - CH = CH - CH3 2-buteno CH ordm C - CH2 - CH3 1-butino CH3 - C ordm C - CH3 2-butino
Nomenclatura de Grupos Funcionales Un grupo funcional es un aacutetomo o grupo de aacutetomos que identifica a una clase de compuestos orgaacutenicos
Es una estructura que se caracteriza por una conectividad y composicioacuten especiacutefica de cadenas de
hidroacutegeno y carbono que forman hidrocarburos que se dividen compuestos aromaacuteticos (grupo arilo)
alcoholes aldehiacutedos cetonas carboxiacutelicos eacuteteres aminas esteres y amidas
ALCOHOLES
Los alcoholes son compuestos orgaacutenicos que contienen un grupo hidroacutexilo (-OH) como grupo funcional que determina las propiedades caracteriacutesticas de esta familia Las variaciones en la estructura del grupo alquilo pueden afectar a la velocidad de ciertas reacciones del alcohol y llegaran a tener aplicaciones diferentes Para nombrar un alcohol se utiliza el sufijo ndashol derivado de la palabra alcohol Foacutermula general R-OH Propiedades fiacutesicas de los alcoholes Las propiedades fiacutesicas de los alcoholes estaacuten relacionados con el grupo -OH que es muy polar y es capaz de establecer puentes de hidroacutegeno con sus moleacuteculas esto hace que el punto de ebullicioacuten de los alcoholes sea mucho maacutes elevado que los de otros hidrocarburos con igual peso molecular El comportamiento de los alcoholes con respecto a su solubilidad tambieacuten refleja su tendencia a formar puentes de hidroacutegeno Asiacute los alcoholes inferiores son miscibles en el agua
EacuteTERES Los eacuteteres estaacuten formulados por dos grupos alquilo enlazados a un aacutetomo de oxigeno La formula general de los eacuteteres es R-O-R (el siacutembolo RI representa otro grupo alquilo igual o diferente al primero) Para nombrar los eacuteteres normalmente se nombran los grupos alquilo seguido de la palabra eacuteter
Propiedades fiacutesicas de los eacuteteres
Los eacuteteres presentan unos puntos de ebullicioacuten inferiores a los alcoholes aunque su solubilidad en agua es similar Dada su importante estabilidad en medios baacutesicos se emplean como disolventes inertes en numerosas reacciones
EacuteSTERES O || El grupo funcional eacutester ―C―O― se produce por la reaccioacuten de un alcohol con un aacutecido carboxiacutelico R―COOH + Racute―OH rarr R―COO―Racute + H2O Aacutecido carboxiacutelico alcohol eacutester agua Los eacutesteres son sustancias orgaacutenicas que se encuentran en muchos productos naturales tanto de origen animal como vegetal En general los eacutesteres tienen olores agradables y son los causantes de los aromas de frutas flores aceites esenciales Industrialmente los eacutesteres son demandados como aditivos de alimentos para mejorar el aroma y el sabor Propiedades fiacutesicas de los eacutesteres No pueda formar enlaces puente de hidroacutegeno entre moleacuteculas de eacutesteres lo que los hace maacutes volaacutetiles que un aacutecido o alcohol de similar peso molecular Muchos eacutesteres tienen un aroma caracteriacutestico lo que hace que se utilicen ampliamente como sabores y fragancias artificiales Por ejemplo
butanoato de metilo olor a Pintildea
salicilato de metilo (aceite de siempre verde o menta) olor de las pomadas
octanoato de heptilo olor a frambuesa
etanoato de pentilo olor a plaacutetano
pentanoato de pentilo olor a manzana ALDEHIacuteDOS Y CENTONAS O | El grupo carbonilo ― C=O es el grupo funcional de los aldehiacutedos y cetonas CETONAS
Una cetona tiene dos grupos alquilo enlazados al grupo carbonilo
Propiedades fiacutesicas de aldehiacutedos y cetonas El punto de ebullicioacuten de los aldehiacutedos y cetonas son mayores que el de los alcanos del mismo peso molecular pero menores que el de los alcoholes y aacutecidos carboxiacutelicos comparables Esto se debe a la formacioacuten de dipolos y a la ausencia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno intramoleculares en eacutestos compuestos AacuteCIDOS CARBOXIacuteLICOS Los aacutecidos carboxiacutelicos contienen el grupo carboxilo ndashCOOH (RCO2H) El grupo carboxilo es una combinacioacuten formal del grupo carboxilo y un grupo hidroxilo pero esta combinacioacuten tiene propiedades diferentes a las de las cetonas y alcoholes Los nombres sistemaacuteticos para los aacutecidos carboxiacutelicos utilizan la palabra aacutecido y el sufijo -oico pero los nombres comunes de origen histoacuterico se utilizan con mucha frecuencia El aacutecido foacutelico inicialmente se aisloacute de las hormigas (genero formica) el aacutecido aceacutetico encontrado en el vinagre recibe el nombre de la palabra latina acetun (agrio) el aacutecido butiacuterico da el fuerte aroma a la mantequilla rancia
Propiedades fiacutesicas de los aacutecidos carboxiacutelicos
Sus estructuras hacen suponer que los aacutecidos carboxiacutelicos son moleacuteculas polares y al igual que los alcoholes pueden formar puentes de hidroacutegeno entre siacute y con otros tipos de moleacuteculas Por consiguiente los aacutecidos carboxiacutelicos se comportan de forma similar a los alcoholes en cuanto a sus solubilidades los primeros son miscibles con agua el aacutecido de cinco carbonos es parcialmente soluble y los superiores son virtualmente insolubles No cabe duda de que la solubilidad en agua se debe a los puentes de hidroacutegeno entre el aacutecido carboxiacutelico y el agua
AMINAS El nitroacutegeno es otro elemento que a menudo se encuentra en los grupos funcionales de los compuestos orgaacutenicos Los compuestos orgaacutenicos nitrogenados maacutes frecuentes son las aminas las amidas Las aminas son derivados alquilados del amoniaco Como el amoniaco las aminas son baacutesicas Debido a su basicidad (alcalinidad) algunas aminas complejas de origen natural a las denominadas alcaloides Las aminas maacutes sencillas se nombran indicando primero los grupos alquilo enlazados al nitroacutegeno y antildeadiendo al final la palabra amina
Sentildeala el nombre correcto para compuestos
1
a) propilo
b) butano
c) propano
2
a) 4-penteno
b) 3-penteno
c) 2-penteno
3
a) 6-metil-3-propil-14-heptadiiacuteno
b) 2-metil-5-propil-36-heptadiino
c) 3-propil-6-metil-14-heptadiiacuteno
4
a) pentaciclano
b) ciclopentaacutegono
c) ciclopentano
5
a) m-dimetilbenceno
b) 12-dimetilbenceno
c) p-xileno
6
a) 2-cloro-2-penteno
b) 1-cloro-2-penteno
c) 4-cloro-3-penteno
7
a) 12-ciclohexanodiol
b) 12-bencenodiol
c) 12-ciclohexanol
8
a) 2-etil-1-metilfenol
b) 2-etil-3-metilfenol
c) 3-metil-2-etilfenol
9
a) etoxibenceno
b) etil fenil eacuteter
c) fenoxietano
10
a) 3-fenil-5-pentinal
b) 3-fenil-1-pentinal
c) 3-fenil-4-pentinal
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) dimetil acetona
b) propanal
c) propanona
2
a) aacutecido propanodioico
b) aacutecido aceacutetico
c) aacutecido propanoico
3
a) etanoato de etilo
b) metanoato de metilo
c) etanoato de metilo
4
a) metiltriamina
b) trimetilamina
c) propilamina
5
a) NN-dimetilbutanamida
b) N-dimetilbutanamida
c) dimetilbutanamida
6
a) 3-nitro-2-propeno
b) 1-nitro-1-propeno
c) 3-nitro-1-propeno
7
a) 2-butenonitrilo
b) 1-propenonitrilo
c) 2-propenonitrilo
8
a) pentaacutegono
b) pentano
c) pentilo
9
10
a) 1-pentin-3-eno
b) 3-penten-1-ino
c) 2-penten-4-ino
a) 3-etil-24-pentadieno
b) 3-etenil-2-penteno
c) 3-etil-13-pentadieno
1
a) ciclopropano
b) ciclobutano
c) ciclocuadrado
2
a) clorobenceno
b) clorociclohexano
c) cloroformo
3
a) metano de fluor
b) fluorometano
c) fluoroetano
4
a) 5-hexin-3-en-1-ol
b) 3-hexen-1-in-6-ol
c) 3-hexen-5-in-1-ol
5
a) 2-etil-5-metilbencenol
b) 1-etil-4-metilbencenol
c) 1-etil-4-metil-2-bencenol
6
a) propenoxiisopropano
b) isopropil 1-propenil eacuteter
c) 1-propenil isopropil eacuteter
7
a) 3-pentendiol
b) 3-pentendial
c) 2-pentendial
8
a) 4-metil-25-hexanodiona
b) 3-metil-25-hexanodiona
c) 4-metil-24-hexanodiona
9
a) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido laacutectico
b) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido aceacutetico
c) aacutecido 2-hidroxietanoico o aacutecido laacutectico
10
a) 1-butenoato de 1-propino
b) 1-butenoato de 2-propino
c) 3-butenoato de 2-propino
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
10
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
10
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Reacciones Quiacutemicas (sustitucioacuten Adicioacuten y Eliminacioacuten)
BLOQUE II Carbohidratos
(monosacaacuteridos enlace glucosiacutedico) Los carbohidratos son moleacuteculas formadas por carbono hidroacutegeno y oxiacutegeno (C H O) e incluyen algunas de las moleacuteculas maacutes relevantes en la vida de los organismos como son la glucosa que es universalmente utilizada por las ceacutelulas para la obtencioacuten de energiacutea metaboacutelica el glucoacutegeno contenido en el hiacutegado y el muacutesculo que forma la reserva de energiacutea maacutes faacutecilmente accesible para las ceacutelulas del organismo y la ribosa y desoxirribosa que forman parte de la estructura quiacutemica de los aacutecidos nucleicos
Desde el punto de vista quiacutemico los carbohidratos son polihidroxi aldehiacutedos o cetonas y sus poliacutemeros y existen en tres categoriacuteas principales distinguibles por el nuacutemero de unidades de azuacutecar que los forman monosacaacuteridos oligosacaacuteridos y polisacaacuteridos Los polisacaacuteridos liberan a la hidroacutelisis centenares o millares de monosacaacuteridos mientras que los oligosacaacuteridos producen de dos a l0 monosacaacuteridos y los monosacaacuteridos mismos son las unidades miacutenimas de los carbohidratos que ya no se pueden hidrolizar Se les llama carbohidratos debido a que su estructura quiacutemica semeja formas hidratadas del carbono y se representan con la foacutermula Cn (H2O)n Los carbohidratos tienen diversas funciones en el organismo destacan su papel como combustible metaboacutelico (1 g de carbohidrato produce 4 Kilocaloriacuteas) como precursores en la biosiacutentesis de aacutecidos grasos y algunos aminoaacutecidos y como constituyentes de moleacuteculas complejas importantes glucoliacutepidos glucoproteiacutenas nucleoacutetidos y aacutecidos nucleicos
Monosacaacuteridos
Hay dos familias de monosacaacuteridos las ALDOSAS y las CETOSAS Las aldosas y cetosas maacutes abundantes en la naturaleza tienen entre 3 y seis aacutetomos de carbono Normalmente las cetosas se denominan insertando la siacutelaba ul en el nombre de la aldosa correspondiente Ejemplo Aldosas ----gt Cetosas Ribosa ----gt Ribulosa Eritrosa ----gt Eritrulosa
Oligosacaacuteridos
De los oligosacaacuteridos importantes en bioquiacutemica los maacutes relevantes son los disacaacuteridos y entre
eacutestos se hallan maltosa sacarosa lactosa y celobiosa que pueden diferenciarse observando al
tipo de monosacaacuteridos que los forman y el enlace glucosiacutedico que los une
Maltosa = glucosa + glucosa
enlace alfa 1-4
En las siguientes estructuras sentildeala encerrando el enlace glucosidico
Liacutepidos (esterificacioacuten)
Son un grupo de sustancias heterogeacuteneas que tienen como caracteriacutestica principal el ser
hidrofoacutebicas (insolubles en agua) pero solubles en solventes orgaacutenicos no polares como eacuteter
bencina alcohol benceno y cloroformo Son untuosos tacto (resbaladizos) tienen brillo graso
y menor densidad que el agua por lo que flotan en ella
Son una fuente importante de energiacutea por lo que son indispensables en la dieta En los
paiacuteses en viacuteas de desarrollo las grasas aportan entre un 8 y 10 del consumo energeacutetico total
la OMS recomienda entre un 20 ndash 25 del total de ingesta mientras que en algunos paiacuteses
industrializados llega a ser hasta 36 Ordinariamente los liacutepidos reciben de forma incorrecta
el nombre de grasas ya que las grasas son soacutelo un tipo de liacutepidos procedentes de animales
Los maacutes abundantes son las grasas que puede ser de origen animal o vegetal
ESTRUCTURA
Los liacutepidos son un conjunto de moleacuteculas orgaacutenicas la mayoriacutea biomoleacuteculas compuestas
principalmente por carbono (C) e hidroacutegeno (H) y en menor medida oxiacutegeno (O) aunque tambieacuten
pueden contener foacutesforo (P) azufre (S) y nitroacutegeno (N)
Tienen caraacutecter anfipaacutetico ya que los aacutecidos grasos tienen dos zonas diferentes el grupo
carboxilo es polar y la zona de la cadena hidrocarbonada es no polar que tiende a establecer
enlaces de Van der Waals con otras cadenas semejantes El tamantildeo de la cadena saturada es el
responsable de la insolubilidad en agua de estas moleacuteculas en un medio acuoso tienden a
dispersarse en forma de laacuteminas o micelas (monocapa o bicapa) de modo que constituyen
emulsiones Aquiacute las zonas polares establecen los puentes de hidroacutegeno con el agua y los no
polares se alejan de esta La zona polar es zona hidroacutefila o lipoacutefoba (soluble en agua) y la zona
no polar es la zona lipoacutefila o hidroacutefoba (repele el agua)
CLASIFICACIOacuteN
Resulta difiacutecil definirlos quiacutemicamente ya que forman un grupo muy heterogeacuteneo
Los liacutepidos se clasifican en tres grupos atendiendo a su composicioacuten quiacutemica
1 Con aacutecidos grasos denominados liacutepidos saponificables (formacioacuten de jaboacuten) a su vez pueden
ser A) Simples integrados solo por C H y O Se incluyen los propios aacutecidos grasos acilgliceacuteridos
y ceacuteridos B) Complejos ademaacutes de C H y O contienen aacutetomos de P N o S Se les suele llamar
liacutepidos de membrana ya que forman parte esencial de las membranas celulares Aquiacute se incluyen
los fosfoliacutepidos y glucoliacutepidos
2 Liacutepidos no saponificables No sufren de hidroacutelisis alcalina ya que carecen de aacutecidos grasos
en su moleacutecula Son los isoprenoides esteroides y prostaglandinas
3 Liacutepidos conjugados liacutepidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias
SAPONIFICABLES SIMPLES Aacutecidos grasos
Los aacutecidos grasos en estado libre son muy raros en la naturaleza la inmensa mayoriacutea se
encuentran formando parte de otros liacutepidos de los que se obtienen por hidroacutelisis aacutecida o
enzimaacutetica de los liacutepidos saponificables Quiacutemicamente son cadenas hidrocarbonadas de nuacutemero
variable de aacutetomos de carbono en cuyo extremo hay un grupo carboxiacutelico Pueden ser saturados
cuando todos los carbonos tienen sus valencias ocupadas por hidroacutegeno y a temperatura ambiente
tienen consistencia de grasa soacutelida como la manteca de cerdo en este tipo de moleacutecula es mayor
el nuacutemero de enlaces de Van del Waals que hay que romper y el punto de fusioacuten es maacutes alto
Los aacutecidos grasos insaturados y poliinsaturados presentan respectivamente uno o varios dobles
enlaces entre los carbonos la presencia de los dobles enlaces reduce el punto de fusioacuten ya que
los enlaces de Van der Waals son escasos Por tanto los dobles enlaces a temperatura ambiente
son faacutecilmente identificables ya que su punto de fusioacuten es menor que en el resto de los aacutecidos
grasos daacutendoles una consistencia liacutequida como el aceite de oliva En la siguiente tabla se pueden
observar los puntos de fusioacuten de algunos aacutecidos grasos En ella se advierte que en los aacutecidos
grasos saturados mientras mayor sea el nuacutemero de carbonos mayor es su punto de fusioacuten es
decir son soacutelidos a temperatura ambiente en cambio algunos aacutecidos grasos insaturados tienen
puntos de fusioacuten negativos lo que indica que son liacutequidos a tempertura ambiente y algunos auacuten
congelados siguen siendo liacutequidos
Por comodidad la cadena hidrocarbonada de los aacutecidos grasos se representa
como una simple liacutenea de zigzag mientras que la cadena de los aacutecidos grasos
insaturados al tener dobles enlaces adoptan en el espacio las apariciones
diferentes vueltas o codos en el zigzag
Proteiacutenas (peptiacutedico puentes de hidrogeno) Las proteiacutenas son biomoleacuteculas formadas baacutesicamente por carbono hidroacutegeno oxiacutegeno y nitroacutegeno Pueden ademaacutes contener azufre y en algunos tipos de proteiacutenas foacutesforo hierro magnesio y cobre entre otros elementos Pueden considerarse poliacutemeros de unas pequentildeas moleacuteculas que reciben el nombre de aminoaacutecidos y seriacutean por tanto los monoacutemeros unidad Los aminoaacutecidos estaacuten unidos mediante enlaces peptiacutedicos La unioacuten de un bajo nuacutemero de aminoaacutecidos da lugar a un peacuteptido si el nuacutemero de aminoaacutecidos que forma la moleacutecula no es mayor de 10 se denomina oligopeacuteptido si es superior a 10 se llama polipeacuteptido y si el nuacutemero es superior a 50 aminoaacutecidos se habla ya de proteiacutena Por tanto las proteiacutenas son cadenas de aminoaacutecidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones Las proteiacutenas estaacuten codificadas en el material geneacutetico de cada organismo donde se especifica su secuencia de aminoaacutecidos y luego son sintetizadas por los ribosomas Las proteiacutenas desempentildean un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoleacuteculas maacutes versaacutetiles y maacutes diversas Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes entre ellas funciones estructurales enzimaacuteticas transportadora
Aminoaacutecidos Son las unidades baacutesicas que forman las proteiacutenas Su denominacioacuten responde a la composicioacuten quiacutemica general que presentan en la que un grupo amino (-NH2) y
otro carboxilo o aacutecido (-COOH) se unen a un carbono (-C-) Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un aacutetomo de hidroacutegeno (-H) y con un grupo quiacutemico variable al que se denomina radical (-R)
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
1ordm Buscar la cadena hidrocarbonada maacutes larga Esta seraacute la cadenaprincipal Si hay maacutes de una cadena con la misma longitud se elige como principal aquella que tiene mayor nuacutemero de cadenas laterales 2ordm Se numeran los aacutetomos de carbono de la cadena principal comenzando por el extremo maacutes proacuteximo a la ramificacioacuten de tal forma que los carbonos con ramificaciones tengan el nuacutemero maacutes bajo posible 3ordm Se nombran las cadenas laterales indicando su posicioacuten en la cadena principal con un nuacutemero que precede al nombre de la cadena lateraleacuteste se obtiene sustituyendo el prefijo -ano por -il Si hay dos o maacutes cadenas iguales se utilizan los prefijos di- tri- tetra Tanto los nuacutemeros como estos prefijos se separan del nombre mediante guiones 4ordm Por uacuteltimo se nombra la cadena principal Ejemplos Ejemplos CH3 CH CH2 CH2 CH CH2 CH3
CH3 CH2 CH3
5-etil-2-metilheptano
CH3 CH2 CH2 CH2 CH CH2 CH2 -- CH2- CH3
CH3 CH3 CH2 CH3
5-etil-34-dimetilnonano - Radicales de alcanos - Se obtienen al perder un hidroacutegeno unido a un aacutetomo de carbono (grupo alquilo R -) Se nombran sustituyendo el sufijo -ano por -ilo Ejemplos CH3 - metilo CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - butilo CH3 - (CH2)4 - CH2 - hexilo Algunos radicales monosustituidos se conocen por su nombre vulgar isopropilo umlCicloalcanos Se les llama tambieacuten hidrocarburos aliciacuteclicos Responden a la foacutermula general CnH2n Se nombran anteponiendo el prefijo ciclo- al nombre del alcano de igual nuacutemero de aacutetomos de carbono Ejemplos Ciclopropano Ciclobutano
Alquenos y alquinos Son los hidrocarburos insaturados que tienen doble enlace
carbono - carbono (alquenos) o triple enlace carbono - carbono (alquinos) Responden a las foacutermulas generales q (CnH2n) Alquenos q (CnH2n -2) Alquinos Nomenclatura Las reglas de la IUPAC para nombrar alquenos y alquinos son
semejantes a las de los alcanos pero se deben adicionar algunas reglas para nombrar y localizar los enlaces muacuteltiples 1 Para designar un doble enlace carbono-carbono se utiliza la terminacioacuten -eno Cuando existen maacutes de un doble enlace la terminacioacuten cambia a -dieno -trieno y asiacute sucesivamente 2 Para designar un triple enlace se utiliza la terminacioacuten -ino (-diino para dos triples enlaces y asiacute sucesivamente) Los compuestos que tienen un doble y un triple enlace se llaman -eninos 3 Se selecciona la cadena maacutes larga que incluya ambos carbonos del doble enlace Si hay ramificaciones se toma como cadena principal la cadena maacutes larga de las que contienen el doble enlace 4 Numerar la cadena a partir del extremo maacutes cercano al enlace muacuteltiple de forma que los aacutetomos de carbono de dicho enlace tengan los nuacutemeros maacutes pequentildeos posibles Si el enlace muacuteltiple es equidistante a ambos extremos de la cadena la numeracioacuten empieza a partir del extremo maacutes cercano a la primera ramificacioacuten 5 Indicar la posicioacuten del enlace muacuteltiple mediante el nuacutemero del primer carbono de dicho enlace 6 Si se encuentran presentes maacutes de un enlace muacuteltiple numerar a partir del extremo maacutes cercano al primer enlace muacuteltiple Si un doble y un triple enlace se encuentran equidistantes a los extremos de la cadena el doble enlace recibiraacute el nuacutemero maacutes pequentildeo Ejemplos CH2 = CH2 eteno (etileno) CH2 = CH - CH3 propeno (propileno) CH - CH etino (acetileno) CH - C - CH3 propino A partir de cuatro carbonos es necesario poner un nuacutemero para localizar la posicioacuten del enlace doble o triple Ejemplos CH2 = CH - CH2 - CH3 1-buteno CH3 - CH = CH - CH3 2-buteno CH ordm C - CH2 - CH3 1-butino CH3 - C ordm C - CH3 2-butino
Nomenclatura de Grupos Funcionales Un grupo funcional es un aacutetomo o grupo de aacutetomos que identifica a una clase de compuestos orgaacutenicos
Es una estructura que se caracteriza por una conectividad y composicioacuten especiacutefica de cadenas de
hidroacutegeno y carbono que forman hidrocarburos que se dividen compuestos aromaacuteticos (grupo arilo)
alcoholes aldehiacutedos cetonas carboxiacutelicos eacuteteres aminas esteres y amidas
ALCOHOLES
Los alcoholes son compuestos orgaacutenicos que contienen un grupo hidroacutexilo (-OH) como grupo funcional que determina las propiedades caracteriacutesticas de esta familia Las variaciones en la estructura del grupo alquilo pueden afectar a la velocidad de ciertas reacciones del alcohol y llegaran a tener aplicaciones diferentes Para nombrar un alcohol se utiliza el sufijo ndashol derivado de la palabra alcohol Foacutermula general R-OH Propiedades fiacutesicas de los alcoholes Las propiedades fiacutesicas de los alcoholes estaacuten relacionados con el grupo -OH que es muy polar y es capaz de establecer puentes de hidroacutegeno con sus moleacuteculas esto hace que el punto de ebullicioacuten de los alcoholes sea mucho maacutes elevado que los de otros hidrocarburos con igual peso molecular El comportamiento de los alcoholes con respecto a su solubilidad tambieacuten refleja su tendencia a formar puentes de hidroacutegeno Asiacute los alcoholes inferiores son miscibles en el agua
EacuteTERES Los eacuteteres estaacuten formulados por dos grupos alquilo enlazados a un aacutetomo de oxigeno La formula general de los eacuteteres es R-O-R (el siacutembolo RI representa otro grupo alquilo igual o diferente al primero) Para nombrar los eacuteteres normalmente se nombran los grupos alquilo seguido de la palabra eacuteter
Propiedades fiacutesicas de los eacuteteres
Los eacuteteres presentan unos puntos de ebullicioacuten inferiores a los alcoholes aunque su solubilidad en agua es similar Dada su importante estabilidad en medios baacutesicos se emplean como disolventes inertes en numerosas reacciones
EacuteSTERES O || El grupo funcional eacutester ―C―O― se produce por la reaccioacuten de un alcohol con un aacutecido carboxiacutelico R―COOH + Racute―OH rarr R―COO―Racute + H2O Aacutecido carboxiacutelico alcohol eacutester agua Los eacutesteres son sustancias orgaacutenicas que se encuentran en muchos productos naturales tanto de origen animal como vegetal En general los eacutesteres tienen olores agradables y son los causantes de los aromas de frutas flores aceites esenciales Industrialmente los eacutesteres son demandados como aditivos de alimentos para mejorar el aroma y el sabor Propiedades fiacutesicas de los eacutesteres No pueda formar enlaces puente de hidroacutegeno entre moleacuteculas de eacutesteres lo que los hace maacutes volaacutetiles que un aacutecido o alcohol de similar peso molecular Muchos eacutesteres tienen un aroma caracteriacutestico lo que hace que se utilicen ampliamente como sabores y fragancias artificiales Por ejemplo
butanoato de metilo olor a Pintildea
salicilato de metilo (aceite de siempre verde o menta) olor de las pomadas
octanoato de heptilo olor a frambuesa
etanoato de pentilo olor a plaacutetano
pentanoato de pentilo olor a manzana ALDEHIacuteDOS Y CENTONAS O | El grupo carbonilo ― C=O es el grupo funcional de los aldehiacutedos y cetonas CETONAS
Una cetona tiene dos grupos alquilo enlazados al grupo carbonilo
Propiedades fiacutesicas de aldehiacutedos y cetonas El punto de ebullicioacuten de los aldehiacutedos y cetonas son mayores que el de los alcanos del mismo peso molecular pero menores que el de los alcoholes y aacutecidos carboxiacutelicos comparables Esto se debe a la formacioacuten de dipolos y a la ausencia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno intramoleculares en eacutestos compuestos AacuteCIDOS CARBOXIacuteLICOS Los aacutecidos carboxiacutelicos contienen el grupo carboxilo ndashCOOH (RCO2H) El grupo carboxilo es una combinacioacuten formal del grupo carboxilo y un grupo hidroxilo pero esta combinacioacuten tiene propiedades diferentes a las de las cetonas y alcoholes Los nombres sistemaacuteticos para los aacutecidos carboxiacutelicos utilizan la palabra aacutecido y el sufijo -oico pero los nombres comunes de origen histoacuterico se utilizan con mucha frecuencia El aacutecido foacutelico inicialmente se aisloacute de las hormigas (genero formica) el aacutecido aceacutetico encontrado en el vinagre recibe el nombre de la palabra latina acetun (agrio) el aacutecido butiacuterico da el fuerte aroma a la mantequilla rancia
Propiedades fiacutesicas de los aacutecidos carboxiacutelicos
Sus estructuras hacen suponer que los aacutecidos carboxiacutelicos son moleacuteculas polares y al igual que los alcoholes pueden formar puentes de hidroacutegeno entre siacute y con otros tipos de moleacuteculas Por consiguiente los aacutecidos carboxiacutelicos se comportan de forma similar a los alcoholes en cuanto a sus solubilidades los primeros son miscibles con agua el aacutecido de cinco carbonos es parcialmente soluble y los superiores son virtualmente insolubles No cabe duda de que la solubilidad en agua se debe a los puentes de hidroacutegeno entre el aacutecido carboxiacutelico y el agua
AMINAS El nitroacutegeno es otro elemento que a menudo se encuentra en los grupos funcionales de los compuestos orgaacutenicos Los compuestos orgaacutenicos nitrogenados maacutes frecuentes son las aminas las amidas Las aminas son derivados alquilados del amoniaco Como el amoniaco las aminas son baacutesicas Debido a su basicidad (alcalinidad) algunas aminas complejas de origen natural a las denominadas alcaloides Las aminas maacutes sencillas se nombran indicando primero los grupos alquilo enlazados al nitroacutegeno y antildeadiendo al final la palabra amina
Sentildeala el nombre correcto para compuestos
1
a) propilo
b) butano
c) propano
2
a) 4-penteno
b) 3-penteno
c) 2-penteno
3
a) 6-metil-3-propil-14-heptadiiacuteno
b) 2-metil-5-propil-36-heptadiino
c) 3-propil-6-metil-14-heptadiiacuteno
4
a) pentaciclano
b) ciclopentaacutegono
c) ciclopentano
5
a) m-dimetilbenceno
b) 12-dimetilbenceno
c) p-xileno
6
a) 2-cloro-2-penteno
b) 1-cloro-2-penteno
c) 4-cloro-3-penteno
7
a) 12-ciclohexanodiol
b) 12-bencenodiol
c) 12-ciclohexanol
8
a) 2-etil-1-metilfenol
b) 2-etil-3-metilfenol
c) 3-metil-2-etilfenol
9
a) etoxibenceno
b) etil fenil eacuteter
c) fenoxietano
10
a) 3-fenil-5-pentinal
b) 3-fenil-1-pentinal
c) 3-fenil-4-pentinal
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) dimetil acetona
b) propanal
c) propanona
2
a) aacutecido propanodioico
b) aacutecido aceacutetico
c) aacutecido propanoico
3
a) etanoato de etilo
b) metanoato de metilo
c) etanoato de metilo
4
a) metiltriamina
b) trimetilamina
c) propilamina
5
a) NN-dimetilbutanamida
b) N-dimetilbutanamida
c) dimetilbutanamida
6
a) 3-nitro-2-propeno
b) 1-nitro-1-propeno
c) 3-nitro-1-propeno
7
a) 2-butenonitrilo
b) 1-propenonitrilo
c) 2-propenonitrilo
8
a) pentaacutegono
b) pentano
c) pentilo
9
10
a) 1-pentin-3-eno
b) 3-penten-1-ino
c) 2-penten-4-ino
a) 3-etil-24-pentadieno
b) 3-etenil-2-penteno
c) 3-etil-13-pentadieno
1
a) ciclopropano
b) ciclobutano
c) ciclocuadrado
2
a) clorobenceno
b) clorociclohexano
c) cloroformo
3
a) metano de fluor
b) fluorometano
c) fluoroetano
4
a) 5-hexin-3-en-1-ol
b) 3-hexen-1-in-6-ol
c) 3-hexen-5-in-1-ol
5
a) 2-etil-5-metilbencenol
b) 1-etil-4-metilbencenol
c) 1-etil-4-metil-2-bencenol
6
a) propenoxiisopropano
b) isopropil 1-propenil eacuteter
c) 1-propenil isopropil eacuteter
7
a) 3-pentendiol
b) 3-pentendial
c) 2-pentendial
8
a) 4-metil-25-hexanodiona
b) 3-metil-25-hexanodiona
c) 4-metil-24-hexanodiona
9
a) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido laacutectico
b) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido aceacutetico
c) aacutecido 2-hidroxietanoico o aacutecido laacutectico
10
a) 1-butenoato de 1-propino
b) 1-butenoato de 2-propino
c) 3-butenoato de 2-propino
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
10
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
10
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Reacciones Quiacutemicas (sustitucioacuten Adicioacuten y Eliminacioacuten)
BLOQUE II Carbohidratos
(monosacaacuteridos enlace glucosiacutedico) Los carbohidratos son moleacuteculas formadas por carbono hidroacutegeno y oxiacutegeno (C H O) e incluyen algunas de las moleacuteculas maacutes relevantes en la vida de los organismos como son la glucosa que es universalmente utilizada por las ceacutelulas para la obtencioacuten de energiacutea metaboacutelica el glucoacutegeno contenido en el hiacutegado y el muacutesculo que forma la reserva de energiacutea maacutes faacutecilmente accesible para las ceacutelulas del organismo y la ribosa y desoxirribosa que forman parte de la estructura quiacutemica de los aacutecidos nucleicos
Desde el punto de vista quiacutemico los carbohidratos son polihidroxi aldehiacutedos o cetonas y sus poliacutemeros y existen en tres categoriacuteas principales distinguibles por el nuacutemero de unidades de azuacutecar que los forman monosacaacuteridos oligosacaacuteridos y polisacaacuteridos Los polisacaacuteridos liberan a la hidroacutelisis centenares o millares de monosacaacuteridos mientras que los oligosacaacuteridos producen de dos a l0 monosacaacuteridos y los monosacaacuteridos mismos son las unidades miacutenimas de los carbohidratos que ya no se pueden hidrolizar Se les llama carbohidratos debido a que su estructura quiacutemica semeja formas hidratadas del carbono y se representan con la foacutermula Cn (H2O)n Los carbohidratos tienen diversas funciones en el organismo destacan su papel como combustible metaboacutelico (1 g de carbohidrato produce 4 Kilocaloriacuteas) como precursores en la biosiacutentesis de aacutecidos grasos y algunos aminoaacutecidos y como constituyentes de moleacuteculas complejas importantes glucoliacutepidos glucoproteiacutenas nucleoacutetidos y aacutecidos nucleicos
Monosacaacuteridos
Hay dos familias de monosacaacuteridos las ALDOSAS y las CETOSAS Las aldosas y cetosas maacutes abundantes en la naturaleza tienen entre 3 y seis aacutetomos de carbono Normalmente las cetosas se denominan insertando la siacutelaba ul en el nombre de la aldosa correspondiente Ejemplo Aldosas ----gt Cetosas Ribosa ----gt Ribulosa Eritrosa ----gt Eritrulosa
Oligosacaacuteridos
De los oligosacaacuteridos importantes en bioquiacutemica los maacutes relevantes son los disacaacuteridos y entre
eacutestos se hallan maltosa sacarosa lactosa y celobiosa que pueden diferenciarse observando al
tipo de monosacaacuteridos que los forman y el enlace glucosiacutedico que los une
Maltosa = glucosa + glucosa
enlace alfa 1-4
En las siguientes estructuras sentildeala encerrando el enlace glucosidico
Liacutepidos (esterificacioacuten)
Son un grupo de sustancias heterogeacuteneas que tienen como caracteriacutestica principal el ser
hidrofoacutebicas (insolubles en agua) pero solubles en solventes orgaacutenicos no polares como eacuteter
bencina alcohol benceno y cloroformo Son untuosos tacto (resbaladizos) tienen brillo graso
y menor densidad que el agua por lo que flotan en ella
Son una fuente importante de energiacutea por lo que son indispensables en la dieta En los
paiacuteses en viacuteas de desarrollo las grasas aportan entre un 8 y 10 del consumo energeacutetico total
la OMS recomienda entre un 20 ndash 25 del total de ingesta mientras que en algunos paiacuteses
industrializados llega a ser hasta 36 Ordinariamente los liacutepidos reciben de forma incorrecta
el nombre de grasas ya que las grasas son soacutelo un tipo de liacutepidos procedentes de animales
Los maacutes abundantes son las grasas que puede ser de origen animal o vegetal
ESTRUCTURA
Los liacutepidos son un conjunto de moleacuteculas orgaacutenicas la mayoriacutea biomoleacuteculas compuestas
principalmente por carbono (C) e hidroacutegeno (H) y en menor medida oxiacutegeno (O) aunque tambieacuten
pueden contener foacutesforo (P) azufre (S) y nitroacutegeno (N)
Tienen caraacutecter anfipaacutetico ya que los aacutecidos grasos tienen dos zonas diferentes el grupo
carboxilo es polar y la zona de la cadena hidrocarbonada es no polar que tiende a establecer
enlaces de Van der Waals con otras cadenas semejantes El tamantildeo de la cadena saturada es el
responsable de la insolubilidad en agua de estas moleacuteculas en un medio acuoso tienden a
dispersarse en forma de laacuteminas o micelas (monocapa o bicapa) de modo que constituyen
emulsiones Aquiacute las zonas polares establecen los puentes de hidroacutegeno con el agua y los no
polares se alejan de esta La zona polar es zona hidroacutefila o lipoacutefoba (soluble en agua) y la zona
no polar es la zona lipoacutefila o hidroacutefoba (repele el agua)
CLASIFICACIOacuteN
Resulta difiacutecil definirlos quiacutemicamente ya que forman un grupo muy heterogeacuteneo
Los liacutepidos se clasifican en tres grupos atendiendo a su composicioacuten quiacutemica
1 Con aacutecidos grasos denominados liacutepidos saponificables (formacioacuten de jaboacuten) a su vez pueden
ser A) Simples integrados solo por C H y O Se incluyen los propios aacutecidos grasos acilgliceacuteridos
y ceacuteridos B) Complejos ademaacutes de C H y O contienen aacutetomos de P N o S Se les suele llamar
liacutepidos de membrana ya que forman parte esencial de las membranas celulares Aquiacute se incluyen
los fosfoliacutepidos y glucoliacutepidos
2 Liacutepidos no saponificables No sufren de hidroacutelisis alcalina ya que carecen de aacutecidos grasos
en su moleacutecula Son los isoprenoides esteroides y prostaglandinas
3 Liacutepidos conjugados liacutepidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias
SAPONIFICABLES SIMPLES Aacutecidos grasos
Los aacutecidos grasos en estado libre son muy raros en la naturaleza la inmensa mayoriacutea se
encuentran formando parte de otros liacutepidos de los que se obtienen por hidroacutelisis aacutecida o
enzimaacutetica de los liacutepidos saponificables Quiacutemicamente son cadenas hidrocarbonadas de nuacutemero
variable de aacutetomos de carbono en cuyo extremo hay un grupo carboxiacutelico Pueden ser saturados
cuando todos los carbonos tienen sus valencias ocupadas por hidroacutegeno y a temperatura ambiente
tienen consistencia de grasa soacutelida como la manteca de cerdo en este tipo de moleacutecula es mayor
el nuacutemero de enlaces de Van del Waals que hay que romper y el punto de fusioacuten es maacutes alto
Los aacutecidos grasos insaturados y poliinsaturados presentan respectivamente uno o varios dobles
enlaces entre los carbonos la presencia de los dobles enlaces reduce el punto de fusioacuten ya que
los enlaces de Van der Waals son escasos Por tanto los dobles enlaces a temperatura ambiente
son faacutecilmente identificables ya que su punto de fusioacuten es menor que en el resto de los aacutecidos
grasos daacutendoles una consistencia liacutequida como el aceite de oliva En la siguiente tabla se pueden
observar los puntos de fusioacuten de algunos aacutecidos grasos En ella se advierte que en los aacutecidos
grasos saturados mientras mayor sea el nuacutemero de carbonos mayor es su punto de fusioacuten es
decir son soacutelidos a temperatura ambiente en cambio algunos aacutecidos grasos insaturados tienen
puntos de fusioacuten negativos lo que indica que son liacutequidos a tempertura ambiente y algunos auacuten
congelados siguen siendo liacutequidos
Por comodidad la cadena hidrocarbonada de los aacutecidos grasos se representa
como una simple liacutenea de zigzag mientras que la cadena de los aacutecidos grasos
insaturados al tener dobles enlaces adoptan en el espacio las apariciones
diferentes vueltas o codos en el zigzag
Proteiacutenas (peptiacutedico puentes de hidrogeno) Las proteiacutenas son biomoleacuteculas formadas baacutesicamente por carbono hidroacutegeno oxiacutegeno y nitroacutegeno Pueden ademaacutes contener azufre y en algunos tipos de proteiacutenas foacutesforo hierro magnesio y cobre entre otros elementos Pueden considerarse poliacutemeros de unas pequentildeas moleacuteculas que reciben el nombre de aminoaacutecidos y seriacutean por tanto los monoacutemeros unidad Los aminoaacutecidos estaacuten unidos mediante enlaces peptiacutedicos La unioacuten de un bajo nuacutemero de aminoaacutecidos da lugar a un peacuteptido si el nuacutemero de aminoaacutecidos que forma la moleacutecula no es mayor de 10 se denomina oligopeacuteptido si es superior a 10 se llama polipeacuteptido y si el nuacutemero es superior a 50 aminoaacutecidos se habla ya de proteiacutena Por tanto las proteiacutenas son cadenas de aminoaacutecidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones Las proteiacutenas estaacuten codificadas en el material geneacutetico de cada organismo donde se especifica su secuencia de aminoaacutecidos y luego son sintetizadas por los ribosomas Las proteiacutenas desempentildean un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoleacuteculas maacutes versaacutetiles y maacutes diversas Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes entre ellas funciones estructurales enzimaacuteticas transportadora
Aminoaacutecidos Son las unidades baacutesicas que forman las proteiacutenas Su denominacioacuten responde a la composicioacuten quiacutemica general que presentan en la que un grupo amino (-NH2) y
otro carboxilo o aacutecido (-COOH) se unen a un carbono (-C-) Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un aacutetomo de hidroacutegeno (-H) y con un grupo quiacutemico variable al que se denomina radical (-R)
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
semejantes a las de los alcanos pero se deben adicionar algunas reglas para nombrar y localizar los enlaces muacuteltiples 1 Para designar un doble enlace carbono-carbono se utiliza la terminacioacuten -eno Cuando existen maacutes de un doble enlace la terminacioacuten cambia a -dieno -trieno y asiacute sucesivamente 2 Para designar un triple enlace se utiliza la terminacioacuten -ino (-diino para dos triples enlaces y asiacute sucesivamente) Los compuestos que tienen un doble y un triple enlace se llaman -eninos 3 Se selecciona la cadena maacutes larga que incluya ambos carbonos del doble enlace Si hay ramificaciones se toma como cadena principal la cadena maacutes larga de las que contienen el doble enlace 4 Numerar la cadena a partir del extremo maacutes cercano al enlace muacuteltiple de forma que los aacutetomos de carbono de dicho enlace tengan los nuacutemeros maacutes pequentildeos posibles Si el enlace muacuteltiple es equidistante a ambos extremos de la cadena la numeracioacuten empieza a partir del extremo maacutes cercano a la primera ramificacioacuten 5 Indicar la posicioacuten del enlace muacuteltiple mediante el nuacutemero del primer carbono de dicho enlace 6 Si se encuentran presentes maacutes de un enlace muacuteltiple numerar a partir del extremo maacutes cercano al primer enlace muacuteltiple Si un doble y un triple enlace se encuentran equidistantes a los extremos de la cadena el doble enlace recibiraacute el nuacutemero maacutes pequentildeo Ejemplos CH2 = CH2 eteno (etileno) CH2 = CH - CH3 propeno (propileno) CH - CH etino (acetileno) CH - C - CH3 propino A partir de cuatro carbonos es necesario poner un nuacutemero para localizar la posicioacuten del enlace doble o triple Ejemplos CH2 = CH - CH2 - CH3 1-buteno CH3 - CH = CH - CH3 2-buteno CH ordm C - CH2 - CH3 1-butino CH3 - C ordm C - CH3 2-butino
Nomenclatura de Grupos Funcionales Un grupo funcional es un aacutetomo o grupo de aacutetomos que identifica a una clase de compuestos orgaacutenicos
Es una estructura que se caracteriza por una conectividad y composicioacuten especiacutefica de cadenas de
hidroacutegeno y carbono que forman hidrocarburos que se dividen compuestos aromaacuteticos (grupo arilo)
alcoholes aldehiacutedos cetonas carboxiacutelicos eacuteteres aminas esteres y amidas
ALCOHOLES
Los alcoholes son compuestos orgaacutenicos que contienen un grupo hidroacutexilo (-OH) como grupo funcional que determina las propiedades caracteriacutesticas de esta familia Las variaciones en la estructura del grupo alquilo pueden afectar a la velocidad de ciertas reacciones del alcohol y llegaran a tener aplicaciones diferentes Para nombrar un alcohol se utiliza el sufijo ndashol derivado de la palabra alcohol Foacutermula general R-OH Propiedades fiacutesicas de los alcoholes Las propiedades fiacutesicas de los alcoholes estaacuten relacionados con el grupo -OH que es muy polar y es capaz de establecer puentes de hidroacutegeno con sus moleacuteculas esto hace que el punto de ebullicioacuten de los alcoholes sea mucho maacutes elevado que los de otros hidrocarburos con igual peso molecular El comportamiento de los alcoholes con respecto a su solubilidad tambieacuten refleja su tendencia a formar puentes de hidroacutegeno Asiacute los alcoholes inferiores son miscibles en el agua
EacuteTERES Los eacuteteres estaacuten formulados por dos grupos alquilo enlazados a un aacutetomo de oxigeno La formula general de los eacuteteres es R-O-R (el siacutembolo RI representa otro grupo alquilo igual o diferente al primero) Para nombrar los eacuteteres normalmente se nombran los grupos alquilo seguido de la palabra eacuteter
Propiedades fiacutesicas de los eacuteteres
Los eacuteteres presentan unos puntos de ebullicioacuten inferiores a los alcoholes aunque su solubilidad en agua es similar Dada su importante estabilidad en medios baacutesicos se emplean como disolventes inertes en numerosas reacciones
EacuteSTERES O || El grupo funcional eacutester ―C―O― se produce por la reaccioacuten de un alcohol con un aacutecido carboxiacutelico R―COOH + Racute―OH rarr R―COO―Racute + H2O Aacutecido carboxiacutelico alcohol eacutester agua Los eacutesteres son sustancias orgaacutenicas que se encuentran en muchos productos naturales tanto de origen animal como vegetal En general los eacutesteres tienen olores agradables y son los causantes de los aromas de frutas flores aceites esenciales Industrialmente los eacutesteres son demandados como aditivos de alimentos para mejorar el aroma y el sabor Propiedades fiacutesicas de los eacutesteres No pueda formar enlaces puente de hidroacutegeno entre moleacuteculas de eacutesteres lo que los hace maacutes volaacutetiles que un aacutecido o alcohol de similar peso molecular Muchos eacutesteres tienen un aroma caracteriacutestico lo que hace que se utilicen ampliamente como sabores y fragancias artificiales Por ejemplo
butanoato de metilo olor a Pintildea
salicilato de metilo (aceite de siempre verde o menta) olor de las pomadas
octanoato de heptilo olor a frambuesa
etanoato de pentilo olor a plaacutetano
pentanoato de pentilo olor a manzana ALDEHIacuteDOS Y CENTONAS O | El grupo carbonilo ― C=O es el grupo funcional de los aldehiacutedos y cetonas CETONAS
Una cetona tiene dos grupos alquilo enlazados al grupo carbonilo
Propiedades fiacutesicas de aldehiacutedos y cetonas El punto de ebullicioacuten de los aldehiacutedos y cetonas son mayores que el de los alcanos del mismo peso molecular pero menores que el de los alcoholes y aacutecidos carboxiacutelicos comparables Esto se debe a la formacioacuten de dipolos y a la ausencia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno intramoleculares en eacutestos compuestos AacuteCIDOS CARBOXIacuteLICOS Los aacutecidos carboxiacutelicos contienen el grupo carboxilo ndashCOOH (RCO2H) El grupo carboxilo es una combinacioacuten formal del grupo carboxilo y un grupo hidroxilo pero esta combinacioacuten tiene propiedades diferentes a las de las cetonas y alcoholes Los nombres sistemaacuteticos para los aacutecidos carboxiacutelicos utilizan la palabra aacutecido y el sufijo -oico pero los nombres comunes de origen histoacuterico se utilizan con mucha frecuencia El aacutecido foacutelico inicialmente se aisloacute de las hormigas (genero formica) el aacutecido aceacutetico encontrado en el vinagre recibe el nombre de la palabra latina acetun (agrio) el aacutecido butiacuterico da el fuerte aroma a la mantequilla rancia
Propiedades fiacutesicas de los aacutecidos carboxiacutelicos
Sus estructuras hacen suponer que los aacutecidos carboxiacutelicos son moleacuteculas polares y al igual que los alcoholes pueden formar puentes de hidroacutegeno entre siacute y con otros tipos de moleacuteculas Por consiguiente los aacutecidos carboxiacutelicos se comportan de forma similar a los alcoholes en cuanto a sus solubilidades los primeros son miscibles con agua el aacutecido de cinco carbonos es parcialmente soluble y los superiores son virtualmente insolubles No cabe duda de que la solubilidad en agua se debe a los puentes de hidroacutegeno entre el aacutecido carboxiacutelico y el agua
AMINAS El nitroacutegeno es otro elemento que a menudo se encuentra en los grupos funcionales de los compuestos orgaacutenicos Los compuestos orgaacutenicos nitrogenados maacutes frecuentes son las aminas las amidas Las aminas son derivados alquilados del amoniaco Como el amoniaco las aminas son baacutesicas Debido a su basicidad (alcalinidad) algunas aminas complejas de origen natural a las denominadas alcaloides Las aminas maacutes sencillas se nombran indicando primero los grupos alquilo enlazados al nitroacutegeno y antildeadiendo al final la palabra amina
Sentildeala el nombre correcto para compuestos
1
a) propilo
b) butano
c) propano
2
a) 4-penteno
b) 3-penteno
c) 2-penteno
3
a) 6-metil-3-propil-14-heptadiiacuteno
b) 2-metil-5-propil-36-heptadiino
c) 3-propil-6-metil-14-heptadiiacuteno
4
a) pentaciclano
b) ciclopentaacutegono
c) ciclopentano
5
a) m-dimetilbenceno
b) 12-dimetilbenceno
c) p-xileno
6
a) 2-cloro-2-penteno
b) 1-cloro-2-penteno
c) 4-cloro-3-penteno
7
a) 12-ciclohexanodiol
b) 12-bencenodiol
c) 12-ciclohexanol
8
a) 2-etil-1-metilfenol
b) 2-etil-3-metilfenol
c) 3-metil-2-etilfenol
9
a) etoxibenceno
b) etil fenil eacuteter
c) fenoxietano
10
a) 3-fenil-5-pentinal
b) 3-fenil-1-pentinal
c) 3-fenil-4-pentinal
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) dimetil acetona
b) propanal
c) propanona
2
a) aacutecido propanodioico
b) aacutecido aceacutetico
c) aacutecido propanoico
3
a) etanoato de etilo
b) metanoato de metilo
c) etanoato de metilo
4
a) metiltriamina
b) trimetilamina
c) propilamina
5
a) NN-dimetilbutanamida
b) N-dimetilbutanamida
c) dimetilbutanamida
6
a) 3-nitro-2-propeno
b) 1-nitro-1-propeno
c) 3-nitro-1-propeno
7
a) 2-butenonitrilo
b) 1-propenonitrilo
c) 2-propenonitrilo
8
a) pentaacutegono
b) pentano
c) pentilo
9
10
a) 1-pentin-3-eno
b) 3-penten-1-ino
c) 2-penten-4-ino
a) 3-etil-24-pentadieno
b) 3-etenil-2-penteno
c) 3-etil-13-pentadieno
1
a) ciclopropano
b) ciclobutano
c) ciclocuadrado
2
a) clorobenceno
b) clorociclohexano
c) cloroformo
3
a) metano de fluor
b) fluorometano
c) fluoroetano
4
a) 5-hexin-3-en-1-ol
b) 3-hexen-1-in-6-ol
c) 3-hexen-5-in-1-ol
5
a) 2-etil-5-metilbencenol
b) 1-etil-4-metilbencenol
c) 1-etil-4-metil-2-bencenol
6
a) propenoxiisopropano
b) isopropil 1-propenil eacuteter
c) 1-propenil isopropil eacuteter
7
a) 3-pentendiol
b) 3-pentendial
c) 2-pentendial
8
a) 4-metil-25-hexanodiona
b) 3-metil-25-hexanodiona
c) 4-metil-24-hexanodiona
9
a) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido laacutectico
b) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido aceacutetico
c) aacutecido 2-hidroxietanoico o aacutecido laacutectico
10
a) 1-butenoato de 1-propino
b) 1-butenoato de 2-propino
c) 3-butenoato de 2-propino
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
10
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
10
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Reacciones Quiacutemicas (sustitucioacuten Adicioacuten y Eliminacioacuten)
BLOQUE II Carbohidratos
(monosacaacuteridos enlace glucosiacutedico) Los carbohidratos son moleacuteculas formadas por carbono hidroacutegeno y oxiacutegeno (C H O) e incluyen algunas de las moleacuteculas maacutes relevantes en la vida de los organismos como son la glucosa que es universalmente utilizada por las ceacutelulas para la obtencioacuten de energiacutea metaboacutelica el glucoacutegeno contenido en el hiacutegado y el muacutesculo que forma la reserva de energiacutea maacutes faacutecilmente accesible para las ceacutelulas del organismo y la ribosa y desoxirribosa que forman parte de la estructura quiacutemica de los aacutecidos nucleicos
Desde el punto de vista quiacutemico los carbohidratos son polihidroxi aldehiacutedos o cetonas y sus poliacutemeros y existen en tres categoriacuteas principales distinguibles por el nuacutemero de unidades de azuacutecar que los forman monosacaacuteridos oligosacaacuteridos y polisacaacuteridos Los polisacaacuteridos liberan a la hidroacutelisis centenares o millares de monosacaacuteridos mientras que los oligosacaacuteridos producen de dos a l0 monosacaacuteridos y los monosacaacuteridos mismos son las unidades miacutenimas de los carbohidratos que ya no se pueden hidrolizar Se les llama carbohidratos debido a que su estructura quiacutemica semeja formas hidratadas del carbono y se representan con la foacutermula Cn (H2O)n Los carbohidratos tienen diversas funciones en el organismo destacan su papel como combustible metaboacutelico (1 g de carbohidrato produce 4 Kilocaloriacuteas) como precursores en la biosiacutentesis de aacutecidos grasos y algunos aminoaacutecidos y como constituyentes de moleacuteculas complejas importantes glucoliacutepidos glucoproteiacutenas nucleoacutetidos y aacutecidos nucleicos
Monosacaacuteridos
Hay dos familias de monosacaacuteridos las ALDOSAS y las CETOSAS Las aldosas y cetosas maacutes abundantes en la naturaleza tienen entre 3 y seis aacutetomos de carbono Normalmente las cetosas se denominan insertando la siacutelaba ul en el nombre de la aldosa correspondiente Ejemplo Aldosas ----gt Cetosas Ribosa ----gt Ribulosa Eritrosa ----gt Eritrulosa
Oligosacaacuteridos
De los oligosacaacuteridos importantes en bioquiacutemica los maacutes relevantes son los disacaacuteridos y entre
eacutestos se hallan maltosa sacarosa lactosa y celobiosa que pueden diferenciarse observando al
tipo de monosacaacuteridos que los forman y el enlace glucosiacutedico que los une
Maltosa = glucosa + glucosa
enlace alfa 1-4
En las siguientes estructuras sentildeala encerrando el enlace glucosidico
Liacutepidos (esterificacioacuten)
Son un grupo de sustancias heterogeacuteneas que tienen como caracteriacutestica principal el ser
hidrofoacutebicas (insolubles en agua) pero solubles en solventes orgaacutenicos no polares como eacuteter
bencina alcohol benceno y cloroformo Son untuosos tacto (resbaladizos) tienen brillo graso
y menor densidad que el agua por lo que flotan en ella
Son una fuente importante de energiacutea por lo que son indispensables en la dieta En los
paiacuteses en viacuteas de desarrollo las grasas aportan entre un 8 y 10 del consumo energeacutetico total
la OMS recomienda entre un 20 ndash 25 del total de ingesta mientras que en algunos paiacuteses
industrializados llega a ser hasta 36 Ordinariamente los liacutepidos reciben de forma incorrecta
el nombre de grasas ya que las grasas son soacutelo un tipo de liacutepidos procedentes de animales
Los maacutes abundantes son las grasas que puede ser de origen animal o vegetal
ESTRUCTURA
Los liacutepidos son un conjunto de moleacuteculas orgaacutenicas la mayoriacutea biomoleacuteculas compuestas
principalmente por carbono (C) e hidroacutegeno (H) y en menor medida oxiacutegeno (O) aunque tambieacuten
pueden contener foacutesforo (P) azufre (S) y nitroacutegeno (N)
Tienen caraacutecter anfipaacutetico ya que los aacutecidos grasos tienen dos zonas diferentes el grupo
carboxilo es polar y la zona de la cadena hidrocarbonada es no polar que tiende a establecer
enlaces de Van der Waals con otras cadenas semejantes El tamantildeo de la cadena saturada es el
responsable de la insolubilidad en agua de estas moleacuteculas en un medio acuoso tienden a
dispersarse en forma de laacuteminas o micelas (monocapa o bicapa) de modo que constituyen
emulsiones Aquiacute las zonas polares establecen los puentes de hidroacutegeno con el agua y los no
polares se alejan de esta La zona polar es zona hidroacutefila o lipoacutefoba (soluble en agua) y la zona
no polar es la zona lipoacutefila o hidroacutefoba (repele el agua)
CLASIFICACIOacuteN
Resulta difiacutecil definirlos quiacutemicamente ya que forman un grupo muy heterogeacuteneo
Los liacutepidos se clasifican en tres grupos atendiendo a su composicioacuten quiacutemica
1 Con aacutecidos grasos denominados liacutepidos saponificables (formacioacuten de jaboacuten) a su vez pueden
ser A) Simples integrados solo por C H y O Se incluyen los propios aacutecidos grasos acilgliceacuteridos
y ceacuteridos B) Complejos ademaacutes de C H y O contienen aacutetomos de P N o S Se les suele llamar
liacutepidos de membrana ya que forman parte esencial de las membranas celulares Aquiacute se incluyen
los fosfoliacutepidos y glucoliacutepidos
2 Liacutepidos no saponificables No sufren de hidroacutelisis alcalina ya que carecen de aacutecidos grasos
en su moleacutecula Son los isoprenoides esteroides y prostaglandinas
3 Liacutepidos conjugados liacutepidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias
SAPONIFICABLES SIMPLES Aacutecidos grasos
Los aacutecidos grasos en estado libre son muy raros en la naturaleza la inmensa mayoriacutea se
encuentran formando parte de otros liacutepidos de los que se obtienen por hidroacutelisis aacutecida o
enzimaacutetica de los liacutepidos saponificables Quiacutemicamente son cadenas hidrocarbonadas de nuacutemero
variable de aacutetomos de carbono en cuyo extremo hay un grupo carboxiacutelico Pueden ser saturados
cuando todos los carbonos tienen sus valencias ocupadas por hidroacutegeno y a temperatura ambiente
tienen consistencia de grasa soacutelida como la manteca de cerdo en este tipo de moleacutecula es mayor
el nuacutemero de enlaces de Van del Waals que hay que romper y el punto de fusioacuten es maacutes alto
Los aacutecidos grasos insaturados y poliinsaturados presentan respectivamente uno o varios dobles
enlaces entre los carbonos la presencia de los dobles enlaces reduce el punto de fusioacuten ya que
los enlaces de Van der Waals son escasos Por tanto los dobles enlaces a temperatura ambiente
son faacutecilmente identificables ya que su punto de fusioacuten es menor que en el resto de los aacutecidos
grasos daacutendoles una consistencia liacutequida como el aceite de oliva En la siguiente tabla se pueden
observar los puntos de fusioacuten de algunos aacutecidos grasos En ella se advierte que en los aacutecidos
grasos saturados mientras mayor sea el nuacutemero de carbonos mayor es su punto de fusioacuten es
decir son soacutelidos a temperatura ambiente en cambio algunos aacutecidos grasos insaturados tienen
puntos de fusioacuten negativos lo que indica que son liacutequidos a tempertura ambiente y algunos auacuten
congelados siguen siendo liacutequidos
Por comodidad la cadena hidrocarbonada de los aacutecidos grasos se representa
como una simple liacutenea de zigzag mientras que la cadena de los aacutecidos grasos
insaturados al tener dobles enlaces adoptan en el espacio las apariciones
diferentes vueltas o codos en el zigzag
Proteiacutenas (peptiacutedico puentes de hidrogeno) Las proteiacutenas son biomoleacuteculas formadas baacutesicamente por carbono hidroacutegeno oxiacutegeno y nitroacutegeno Pueden ademaacutes contener azufre y en algunos tipos de proteiacutenas foacutesforo hierro magnesio y cobre entre otros elementos Pueden considerarse poliacutemeros de unas pequentildeas moleacuteculas que reciben el nombre de aminoaacutecidos y seriacutean por tanto los monoacutemeros unidad Los aminoaacutecidos estaacuten unidos mediante enlaces peptiacutedicos La unioacuten de un bajo nuacutemero de aminoaacutecidos da lugar a un peacuteptido si el nuacutemero de aminoaacutecidos que forma la moleacutecula no es mayor de 10 se denomina oligopeacuteptido si es superior a 10 se llama polipeacuteptido y si el nuacutemero es superior a 50 aminoaacutecidos se habla ya de proteiacutena Por tanto las proteiacutenas son cadenas de aminoaacutecidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones Las proteiacutenas estaacuten codificadas en el material geneacutetico de cada organismo donde se especifica su secuencia de aminoaacutecidos y luego son sintetizadas por los ribosomas Las proteiacutenas desempentildean un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoleacuteculas maacutes versaacutetiles y maacutes diversas Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes entre ellas funciones estructurales enzimaacuteticas transportadora
Aminoaacutecidos Son las unidades baacutesicas que forman las proteiacutenas Su denominacioacuten responde a la composicioacuten quiacutemica general que presentan en la que un grupo amino (-NH2) y
otro carboxilo o aacutecido (-COOH) se unen a un carbono (-C-) Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un aacutetomo de hidroacutegeno (-H) y con un grupo quiacutemico variable al que se denomina radical (-R)
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
Nomenclatura de Grupos Funcionales Un grupo funcional es un aacutetomo o grupo de aacutetomos que identifica a una clase de compuestos orgaacutenicos
Es una estructura que se caracteriza por una conectividad y composicioacuten especiacutefica de cadenas de
hidroacutegeno y carbono que forman hidrocarburos que se dividen compuestos aromaacuteticos (grupo arilo)
alcoholes aldehiacutedos cetonas carboxiacutelicos eacuteteres aminas esteres y amidas
ALCOHOLES
Los alcoholes son compuestos orgaacutenicos que contienen un grupo hidroacutexilo (-OH) como grupo funcional que determina las propiedades caracteriacutesticas de esta familia Las variaciones en la estructura del grupo alquilo pueden afectar a la velocidad de ciertas reacciones del alcohol y llegaran a tener aplicaciones diferentes Para nombrar un alcohol se utiliza el sufijo ndashol derivado de la palabra alcohol Foacutermula general R-OH Propiedades fiacutesicas de los alcoholes Las propiedades fiacutesicas de los alcoholes estaacuten relacionados con el grupo -OH que es muy polar y es capaz de establecer puentes de hidroacutegeno con sus moleacuteculas esto hace que el punto de ebullicioacuten de los alcoholes sea mucho maacutes elevado que los de otros hidrocarburos con igual peso molecular El comportamiento de los alcoholes con respecto a su solubilidad tambieacuten refleja su tendencia a formar puentes de hidroacutegeno Asiacute los alcoholes inferiores son miscibles en el agua
EacuteTERES Los eacuteteres estaacuten formulados por dos grupos alquilo enlazados a un aacutetomo de oxigeno La formula general de los eacuteteres es R-O-R (el siacutembolo RI representa otro grupo alquilo igual o diferente al primero) Para nombrar los eacuteteres normalmente se nombran los grupos alquilo seguido de la palabra eacuteter
Propiedades fiacutesicas de los eacuteteres
Los eacuteteres presentan unos puntos de ebullicioacuten inferiores a los alcoholes aunque su solubilidad en agua es similar Dada su importante estabilidad en medios baacutesicos se emplean como disolventes inertes en numerosas reacciones
EacuteSTERES O || El grupo funcional eacutester ―C―O― se produce por la reaccioacuten de un alcohol con un aacutecido carboxiacutelico R―COOH + Racute―OH rarr R―COO―Racute + H2O Aacutecido carboxiacutelico alcohol eacutester agua Los eacutesteres son sustancias orgaacutenicas que se encuentran en muchos productos naturales tanto de origen animal como vegetal En general los eacutesteres tienen olores agradables y son los causantes de los aromas de frutas flores aceites esenciales Industrialmente los eacutesteres son demandados como aditivos de alimentos para mejorar el aroma y el sabor Propiedades fiacutesicas de los eacutesteres No pueda formar enlaces puente de hidroacutegeno entre moleacuteculas de eacutesteres lo que los hace maacutes volaacutetiles que un aacutecido o alcohol de similar peso molecular Muchos eacutesteres tienen un aroma caracteriacutestico lo que hace que se utilicen ampliamente como sabores y fragancias artificiales Por ejemplo
butanoato de metilo olor a Pintildea
salicilato de metilo (aceite de siempre verde o menta) olor de las pomadas
octanoato de heptilo olor a frambuesa
etanoato de pentilo olor a plaacutetano
pentanoato de pentilo olor a manzana ALDEHIacuteDOS Y CENTONAS O | El grupo carbonilo ― C=O es el grupo funcional de los aldehiacutedos y cetonas CETONAS
Una cetona tiene dos grupos alquilo enlazados al grupo carbonilo
Propiedades fiacutesicas de aldehiacutedos y cetonas El punto de ebullicioacuten de los aldehiacutedos y cetonas son mayores que el de los alcanos del mismo peso molecular pero menores que el de los alcoholes y aacutecidos carboxiacutelicos comparables Esto se debe a la formacioacuten de dipolos y a la ausencia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno intramoleculares en eacutestos compuestos AacuteCIDOS CARBOXIacuteLICOS Los aacutecidos carboxiacutelicos contienen el grupo carboxilo ndashCOOH (RCO2H) El grupo carboxilo es una combinacioacuten formal del grupo carboxilo y un grupo hidroxilo pero esta combinacioacuten tiene propiedades diferentes a las de las cetonas y alcoholes Los nombres sistemaacuteticos para los aacutecidos carboxiacutelicos utilizan la palabra aacutecido y el sufijo -oico pero los nombres comunes de origen histoacuterico se utilizan con mucha frecuencia El aacutecido foacutelico inicialmente se aisloacute de las hormigas (genero formica) el aacutecido aceacutetico encontrado en el vinagre recibe el nombre de la palabra latina acetun (agrio) el aacutecido butiacuterico da el fuerte aroma a la mantequilla rancia
Propiedades fiacutesicas de los aacutecidos carboxiacutelicos
Sus estructuras hacen suponer que los aacutecidos carboxiacutelicos son moleacuteculas polares y al igual que los alcoholes pueden formar puentes de hidroacutegeno entre siacute y con otros tipos de moleacuteculas Por consiguiente los aacutecidos carboxiacutelicos se comportan de forma similar a los alcoholes en cuanto a sus solubilidades los primeros son miscibles con agua el aacutecido de cinco carbonos es parcialmente soluble y los superiores son virtualmente insolubles No cabe duda de que la solubilidad en agua se debe a los puentes de hidroacutegeno entre el aacutecido carboxiacutelico y el agua
AMINAS El nitroacutegeno es otro elemento que a menudo se encuentra en los grupos funcionales de los compuestos orgaacutenicos Los compuestos orgaacutenicos nitrogenados maacutes frecuentes son las aminas las amidas Las aminas son derivados alquilados del amoniaco Como el amoniaco las aminas son baacutesicas Debido a su basicidad (alcalinidad) algunas aminas complejas de origen natural a las denominadas alcaloides Las aminas maacutes sencillas se nombran indicando primero los grupos alquilo enlazados al nitroacutegeno y antildeadiendo al final la palabra amina
Sentildeala el nombre correcto para compuestos
1
a) propilo
b) butano
c) propano
2
a) 4-penteno
b) 3-penteno
c) 2-penteno
3
a) 6-metil-3-propil-14-heptadiiacuteno
b) 2-metil-5-propil-36-heptadiino
c) 3-propil-6-metil-14-heptadiiacuteno
4
a) pentaciclano
b) ciclopentaacutegono
c) ciclopentano
5
a) m-dimetilbenceno
b) 12-dimetilbenceno
c) p-xileno
6
a) 2-cloro-2-penteno
b) 1-cloro-2-penteno
c) 4-cloro-3-penteno
7
a) 12-ciclohexanodiol
b) 12-bencenodiol
c) 12-ciclohexanol
8
a) 2-etil-1-metilfenol
b) 2-etil-3-metilfenol
c) 3-metil-2-etilfenol
9
a) etoxibenceno
b) etil fenil eacuteter
c) fenoxietano
10
a) 3-fenil-5-pentinal
b) 3-fenil-1-pentinal
c) 3-fenil-4-pentinal
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) dimetil acetona
b) propanal
c) propanona
2
a) aacutecido propanodioico
b) aacutecido aceacutetico
c) aacutecido propanoico
3
a) etanoato de etilo
b) metanoato de metilo
c) etanoato de metilo
4
a) metiltriamina
b) trimetilamina
c) propilamina
5
a) NN-dimetilbutanamida
b) N-dimetilbutanamida
c) dimetilbutanamida
6
a) 3-nitro-2-propeno
b) 1-nitro-1-propeno
c) 3-nitro-1-propeno
7
a) 2-butenonitrilo
b) 1-propenonitrilo
c) 2-propenonitrilo
8
a) pentaacutegono
b) pentano
c) pentilo
9
10
a) 1-pentin-3-eno
b) 3-penten-1-ino
c) 2-penten-4-ino
a) 3-etil-24-pentadieno
b) 3-etenil-2-penteno
c) 3-etil-13-pentadieno
1
a) ciclopropano
b) ciclobutano
c) ciclocuadrado
2
a) clorobenceno
b) clorociclohexano
c) cloroformo
3
a) metano de fluor
b) fluorometano
c) fluoroetano
4
a) 5-hexin-3-en-1-ol
b) 3-hexen-1-in-6-ol
c) 3-hexen-5-in-1-ol
5
a) 2-etil-5-metilbencenol
b) 1-etil-4-metilbencenol
c) 1-etil-4-metil-2-bencenol
6
a) propenoxiisopropano
b) isopropil 1-propenil eacuteter
c) 1-propenil isopropil eacuteter
7
a) 3-pentendiol
b) 3-pentendial
c) 2-pentendial
8
a) 4-metil-25-hexanodiona
b) 3-metil-25-hexanodiona
c) 4-metil-24-hexanodiona
9
a) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido laacutectico
b) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido aceacutetico
c) aacutecido 2-hidroxietanoico o aacutecido laacutectico
10
a) 1-butenoato de 1-propino
b) 1-butenoato de 2-propino
c) 3-butenoato de 2-propino
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
10
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
10
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Reacciones Quiacutemicas (sustitucioacuten Adicioacuten y Eliminacioacuten)
BLOQUE II Carbohidratos
(monosacaacuteridos enlace glucosiacutedico) Los carbohidratos son moleacuteculas formadas por carbono hidroacutegeno y oxiacutegeno (C H O) e incluyen algunas de las moleacuteculas maacutes relevantes en la vida de los organismos como son la glucosa que es universalmente utilizada por las ceacutelulas para la obtencioacuten de energiacutea metaboacutelica el glucoacutegeno contenido en el hiacutegado y el muacutesculo que forma la reserva de energiacutea maacutes faacutecilmente accesible para las ceacutelulas del organismo y la ribosa y desoxirribosa que forman parte de la estructura quiacutemica de los aacutecidos nucleicos
Desde el punto de vista quiacutemico los carbohidratos son polihidroxi aldehiacutedos o cetonas y sus poliacutemeros y existen en tres categoriacuteas principales distinguibles por el nuacutemero de unidades de azuacutecar que los forman monosacaacuteridos oligosacaacuteridos y polisacaacuteridos Los polisacaacuteridos liberan a la hidroacutelisis centenares o millares de monosacaacuteridos mientras que los oligosacaacuteridos producen de dos a l0 monosacaacuteridos y los monosacaacuteridos mismos son las unidades miacutenimas de los carbohidratos que ya no se pueden hidrolizar Se les llama carbohidratos debido a que su estructura quiacutemica semeja formas hidratadas del carbono y se representan con la foacutermula Cn (H2O)n Los carbohidratos tienen diversas funciones en el organismo destacan su papel como combustible metaboacutelico (1 g de carbohidrato produce 4 Kilocaloriacuteas) como precursores en la biosiacutentesis de aacutecidos grasos y algunos aminoaacutecidos y como constituyentes de moleacuteculas complejas importantes glucoliacutepidos glucoproteiacutenas nucleoacutetidos y aacutecidos nucleicos
Monosacaacuteridos
Hay dos familias de monosacaacuteridos las ALDOSAS y las CETOSAS Las aldosas y cetosas maacutes abundantes en la naturaleza tienen entre 3 y seis aacutetomos de carbono Normalmente las cetosas se denominan insertando la siacutelaba ul en el nombre de la aldosa correspondiente Ejemplo Aldosas ----gt Cetosas Ribosa ----gt Ribulosa Eritrosa ----gt Eritrulosa
Oligosacaacuteridos
De los oligosacaacuteridos importantes en bioquiacutemica los maacutes relevantes son los disacaacuteridos y entre
eacutestos se hallan maltosa sacarosa lactosa y celobiosa que pueden diferenciarse observando al
tipo de monosacaacuteridos que los forman y el enlace glucosiacutedico que los une
Maltosa = glucosa + glucosa
enlace alfa 1-4
En las siguientes estructuras sentildeala encerrando el enlace glucosidico
Liacutepidos (esterificacioacuten)
Son un grupo de sustancias heterogeacuteneas que tienen como caracteriacutestica principal el ser
hidrofoacutebicas (insolubles en agua) pero solubles en solventes orgaacutenicos no polares como eacuteter
bencina alcohol benceno y cloroformo Son untuosos tacto (resbaladizos) tienen brillo graso
y menor densidad que el agua por lo que flotan en ella
Son una fuente importante de energiacutea por lo que son indispensables en la dieta En los
paiacuteses en viacuteas de desarrollo las grasas aportan entre un 8 y 10 del consumo energeacutetico total
la OMS recomienda entre un 20 ndash 25 del total de ingesta mientras que en algunos paiacuteses
industrializados llega a ser hasta 36 Ordinariamente los liacutepidos reciben de forma incorrecta
el nombre de grasas ya que las grasas son soacutelo un tipo de liacutepidos procedentes de animales
Los maacutes abundantes son las grasas que puede ser de origen animal o vegetal
ESTRUCTURA
Los liacutepidos son un conjunto de moleacuteculas orgaacutenicas la mayoriacutea biomoleacuteculas compuestas
principalmente por carbono (C) e hidroacutegeno (H) y en menor medida oxiacutegeno (O) aunque tambieacuten
pueden contener foacutesforo (P) azufre (S) y nitroacutegeno (N)
Tienen caraacutecter anfipaacutetico ya que los aacutecidos grasos tienen dos zonas diferentes el grupo
carboxilo es polar y la zona de la cadena hidrocarbonada es no polar que tiende a establecer
enlaces de Van der Waals con otras cadenas semejantes El tamantildeo de la cadena saturada es el
responsable de la insolubilidad en agua de estas moleacuteculas en un medio acuoso tienden a
dispersarse en forma de laacuteminas o micelas (monocapa o bicapa) de modo que constituyen
emulsiones Aquiacute las zonas polares establecen los puentes de hidroacutegeno con el agua y los no
polares se alejan de esta La zona polar es zona hidroacutefila o lipoacutefoba (soluble en agua) y la zona
no polar es la zona lipoacutefila o hidroacutefoba (repele el agua)
CLASIFICACIOacuteN
Resulta difiacutecil definirlos quiacutemicamente ya que forman un grupo muy heterogeacuteneo
Los liacutepidos se clasifican en tres grupos atendiendo a su composicioacuten quiacutemica
1 Con aacutecidos grasos denominados liacutepidos saponificables (formacioacuten de jaboacuten) a su vez pueden
ser A) Simples integrados solo por C H y O Se incluyen los propios aacutecidos grasos acilgliceacuteridos
y ceacuteridos B) Complejos ademaacutes de C H y O contienen aacutetomos de P N o S Se les suele llamar
liacutepidos de membrana ya que forman parte esencial de las membranas celulares Aquiacute se incluyen
los fosfoliacutepidos y glucoliacutepidos
2 Liacutepidos no saponificables No sufren de hidroacutelisis alcalina ya que carecen de aacutecidos grasos
en su moleacutecula Son los isoprenoides esteroides y prostaglandinas
3 Liacutepidos conjugados liacutepidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias
SAPONIFICABLES SIMPLES Aacutecidos grasos
Los aacutecidos grasos en estado libre son muy raros en la naturaleza la inmensa mayoriacutea se
encuentran formando parte de otros liacutepidos de los que se obtienen por hidroacutelisis aacutecida o
enzimaacutetica de los liacutepidos saponificables Quiacutemicamente son cadenas hidrocarbonadas de nuacutemero
variable de aacutetomos de carbono en cuyo extremo hay un grupo carboxiacutelico Pueden ser saturados
cuando todos los carbonos tienen sus valencias ocupadas por hidroacutegeno y a temperatura ambiente
tienen consistencia de grasa soacutelida como la manteca de cerdo en este tipo de moleacutecula es mayor
el nuacutemero de enlaces de Van del Waals que hay que romper y el punto de fusioacuten es maacutes alto
Los aacutecidos grasos insaturados y poliinsaturados presentan respectivamente uno o varios dobles
enlaces entre los carbonos la presencia de los dobles enlaces reduce el punto de fusioacuten ya que
los enlaces de Van der Waals son escasos Por tanto los dobles enlaces a temperatura ambiente
son faacutecilmente identificables ya que su punto de fusioacuten es menor que en el resto de los aacutecidos
grasos daacutendoles una consistencia liacutequida como el aceite de oliva En la siguiente tabla se pueden
observar los puntos de fusioacuten de algunos aacutecidos grasos En ella se advierte que en los aacutecidos
grasos saturados mientras mayor sea el nuacutemero de carbonos mayor es su punto de fusioacuten es
decir son soacutelidos a temperatura ambiente en cambio algunos aacutecidos grasos insaturados tienen
puntos de fusioacuten negativos lo que indica que son liacutequidos a tempertura ambiente y algunos auacuten
congelados siguen siendo liacutequidos
Por comodidad la cadena hidrocarbonada de los aacutecidos grasos se representa
como una simple liacutenea de zigzag mientras que la cadena de los aacutecidos grasos
insaturados al tener dobles enlaces adoptan en el espacio las apariciones
diferentes vueltas o codos en el zigzag
Proteiacutenas (peptiacutedico puentes de hidrogeno) Las proteiacutenas son biomoleacuteculas formadas baacutesicamente por carbono hidroacutegeno oxiacutegeno y nitroacutegeno Pueden ademaacutes contener azufre y en algunos tipos de proteiacutenas foacutesforo hierro magnesio y cobre entre otros elementos Pueden considerarse poliacutemeros de unas pequentildeas moleacuteculas que reciben el nombre de aminoaacutecidos y seriacutean por tanto los monoacutemeros unidad Los aminoaacutecidos estaacuten unidos mediante enlaces peptiacutedicos La unioacuten de un bajo nuacutemero de aminoaacutecidos da lugar a un peacuteptido si el nuacutemero de aminoaacutecidos que forma la moleacutecula no es mayor de 10 se denomina oligopeacuteptido si es superior a 10 se llama polipeacuteptido y si el nuacutemero es superior a 50 aminoaacutecidos se habla ya de proteiacutena Por tanto las proteiacutenas son cadenas de aminoaacutecidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones Las proteiacutenas estaacuten codificadas en el material geneacutetico de cada organismo donde se especifica su secuencia de aminoaacutecidos y luego son sintetizadas por los ribosomas Las proteiacutenas desempentildean un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoleacuteculas maacutes versaacutetiles y maacutes diversas Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes entre ellas funciones estructurales enzimaacuteticas transportadora
Aminoaacutecidos Son las unidades baacutesicas que forman las proteiacutenas Su denominacioacuten responde a la composicioacuten quiacutemica general que presentan en la que un grupo amino (-NH2) y
otro carboxilo o aacutecido (-COOH) se unen a un carbono (-C-) Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un aacutetomo de hidroacutegeno (-H) y con un grupo quiacutemico variable al que se denomina radical (-R)
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
ALCOHOLES
Los alcoholes son compuestos orgaacutenicos que contienen un grupo hidroacutexilo (-OH) como grupo funcional que determina las propiedades caracteriacutesticas de esta familia Las variaciones en la estructura del grupo alquilo pueden afectar a la velocidad de ciertas reacciones del alcohol y llegaran a tener aplicaciones diferentes Para nombrar un alcohol se utiliza el sufijo ndashol derivado de la palabra alcohol Foacutermula general R-OH Propiedades fiacutesicas de los alcoholes Las propiedades fiacutesicas de los alcoholes estaacuten relacionados con el grupo -OH que es muy polar y es capaz de establecer puentes de hidroacutegeno con sus moleacuteculas esto hace que el punto de ebullicioacuten de los alcoholes sea mucho maacutes elevado que los de otros hidrocarburos con igual peso molecular El comportamiento de los alcoholes con respecto a su solubilidad tambieacuten refleja su tendencia a formar puentes de hidroacutegeno Asiacute los alcoholes inferiores son miscibles en el agua
EacuteTERES Los eacuteteres estaacuten formulados por dos grupos alquilo enlazados a un aacutetomo de oxigeno La formula general de los eacuteteres es R-O-R (el siacutembolo RI representa otro grupo alquilo igual o diferente al primero) Para nombrar los eacuteteres normalmente se nombran los grupos alquilo seguido de la palabra eacuteter
Propiedades fiacutesicas de los eacuteteres
Los eacuteteres presentan unos puntos de ebullicioacuten inferiores a los alcoholes aunque su solubilidad en agua es similar Dada su importante estabilidad en medios baacutesicos se emplean como disolventes inertes en numerosas reacciones
EacuteSTERES O || El grupo funcional eacutester ―C―O― se produce por la reaccioacuten de un alcohol con un aacutecido carboxiacutelico R―COOH + Racute―OH rarr R―COO―Racute + H2O Aacutecido carboxiacutelico alcohol eacutester agua Los eacutesteres son sustancias orgaacutenicas que se encuentran en muchos productos naturales tanto de origen animal como vegetal En general los eacutesteres tienen olores agradables y son los causantes de los aromas de frutas flores aceites esenciales Industrialmente los eacutesteres son demandados como aditivos de alimentos para mejorar el aroma y el sabor Propiedades fiacutesicas de los eacutesteres No pueda formar enlaces puente de hidroacutegeno entre moleacuteculas de eacutesteres lo que los hace maacutes volaacutetiles que un aacutecido o alcohol de similar peso molecular Muchos eacutesteres tienen un aroma caracteriacutestico lo que hace que se utilicen ampliamente como sabores y fragancias artificiales Por ejemplo
butanoato de metilo olor a Pintildea
salicilato de metilo (aceite de siempre verde o menta) olor de las pomadas
octanoato de heptilo olor a frambuesa
etanoato de pentilo olor a plaacutetano
pentanoato de pentilo olor a manzana ALDEHIacuteDOS Y CENTONAS O | El grupo carbonilo ― C=O es el grupo funcional de los aldehiacutedos y cetonas CETONAS
Una cetona tiene dos grupos alquilo enlazados al grupo carbonilo
Propiedades fiacutesicas de aldehiacutedos y cetonas El punto de ebullicioacuten de los aldehiacutedos y cetonas son mayores que el de los alcanos del mismo peso molecular pero menores que el de los alcoholes y aacutecidos carboxiacutelicos comparables Esto se debe a la formacioacuten de dipolos y a la ausencia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno intramoleculares en eacutestos compuestos AacuteCIDOS CARBOXIacuteLICOS Los aacutecidos carboxiacutelicos contienen el grupo carboxilo ndashCOOH (RCO2H) El grupo carboxilo es una combinacioacuten formal del grupo carboxilo y un grupo hidroxilo pero esta combinacioacuten tiene propiedades diferentes a las de las cetonas y alcoholes Los nombres sistemaacuteticos para los aacutecidos carboxiacutelicos utilizan la palabra aacutecido y el sufijo -oico pero los nombres comunes de origen histoacuterico se utilizan con mucha frecuencia El aacutecido foacutelico inicialmente se aisloacute de las hormigas (genero formica) el aacutecido aceacutetico encontrado en el vinagre recibe el nombre de la palabra latina acetun (agrio) el aacutecido butiacuterico da el fuerte aroma a la mantequilla rancia
Propiedades fiacutesicas de los aacutecidos carboxiacutelicos
Sus estructuras hacen suponer que los aacutecidos carboxiacutelicos son moleacuteculas polares y al igual que los alcoholes pueden formar puentes de hidroacutegeno entre siacute y con otros tipos de moleacuteculas Por consiguiente los aacutecidos carboxiacutelicos se comportan de forma similar a los alcoholes en cuanto a sus solubilidades los primeros son miscibles con agua el aacutecido de cinco carbonos es parcialmente soluble y los superiores son virtualmente insolubles No cabe duda de que la solubilidad en agua se debe a los puentes de hidroacutegeno entre el aacutecido carboxiacutelico y el agua
AMINAS El nitroacutegeno es otro elemento que a menudo se encuentra en los grupos funcionales de los compuestos orgaacutenicos Los compuestos orgaacutenicos nitrogenados maacutes frecuentes son las aminas las amidas Las aminas son derivados alquilados del amoniaco Como el amoniaco las aminas son baacutesicas Debido a su basicidad (alcalinidad) algunas aminas complejas de origen natural a las denominadas alcaloides Las aminas maacutes sencillas se nombran indicando primero los grupos alquilo enlazados al nitroacutegeno y antildeadiendo al final la palabra amina
Sentildeala el nombre correcto para compuestos
1
a) propilo
b) butano
c) propano
2
a) 4-penteno
b) 3-penteno
c) 2-penteno
3
a) 6-metil-3-propil-14-heptadiiacuteno
b) 2-metil-5-propil-36-heptadiino
c) 3-propil-6-metil-14-heptadiiacuteno
4
a) pentaciclano
b) ciclopentaacutegono
c) ciclopentano
5
a) m-dimetilbenceno
b) 12-dimetilbenceno
c) p-xileno
6
a) 2-cloro-2-penteno
b) 1-cloro-2-penteno
c) 4-cloro-3-penteno
7
a) 12-ciclohexanodiol
b) 12-bencenodiol
c) 12-ciclohexanol
8
a) 2-etil-1-metilfenol
b) 2-etil-3-metilfenol
c) 3-metil-2-etilfenol
9
a) etoxibenceno
b) etil fenil eacuteter
c) fenoxietano
10
a) 3-fenil-5-pentinal
b) 3-fenil-1-pentinal
c) 3-fenil-4-pentinal
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) dimetil acetona
b) propanal
c) propanona
2
a) aacutecido propanodioico
b) aacutecido aceacutetico
c) aacutecido propanoico
3
a) etanoato de etilo
b) metanoato de metilo
c) etanoato de metilo
4
a) metiltriamina
b) trimetilamina
c) propilamina
5
a) NN-dimetilbutanamida
b) N-dimetilbutanamida
c) dimetilbutanamida
6
a) 3-nitro-2-propeno
b) 1-nitro-1-propeno
c) 3-nitro-1-propeno
7
a) 2-butenonitrilo
b) 1-propenonitrilo
c) 2-propenonitrilo
8
a) pentaacutegono
b) pentano
c) pentilo
9
10
a) 1-pentin-3-eno
b) 3-penten-1-ino
c) 2-penten-4-ino
a) 3-etil-24-pentadieno
b) 3-etenil-2-penteno
c) 3-etil-13-pentadieno
1
a) ciclopropano
b) ciclobutano
c) ciclocuadrado
2
a) clorobenceno
b) clorociclohexano
c) cloroformo
3
a) metano de fluor
b) fluorometano
c) fluoroetano
4
a) 5-hexin-3-en-1-ol
b) 3-hexen-1-in-6-ol
c) 3-hexen-5-in-1-ol
5
a) 2-etil-5-metilbencenol
b) 1-etil-4-metilbencenol
c) 1-etil-4-metil-2-bencenol
6
a) propenoxiisopropano
b) isopropil 1-propenil eacuteter
c) 1-propenil isopropil eacuteter
7
a) 3-pentendiol
b) 3-pentendial
c) 2-pentendial
8
a) 4-metil-25-hexanodiona
b) 3-metil-25-hexanodiona
c) 4-metil-24-hexanodiona
9
a) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido laacutectico
b) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido aceacutetico
c) aacutecido 2-hidroxietanoico o aacutecido laacutectico
10
a) 1-butenoato de 1-propino
b) 1-butenoato de 2-propino
c) 3-butenoato de 2-propino
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
10
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
10
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Reacciones Quiacutemicas (sustitucioacuten Adicioacuten y Eliminacioacuten)
BLOQUE II Carbohidratos
(monosacaacuteridos enlace glucosiacutedico) Los carbohidratos son moleacuteculas formadas por carbono hidroacutegeno y oxiacutegeno (C H O) e incluyen algunas de las moleacuteculas maacutes relevantes en la vida de los organismos como son la glucosa que es universalmente utilizada por las ceacutelulas para la obtencioacuten de energiacutea metaboacutelica el glucoacutegeno contenido en el hiacutegado y el muacutesculo que forma la reserva de energiacutea maacutes faacutecilmente accesible para las ceacutelulas del organismo y la ribosa y desoxirribosa que forman parte de la estructura quiacutemica de los aacutecidos nucleicos
Desde el punto de vista quiacutemico los carbohidratos son polihidroxi aldehiacutedos o cetonas y sus poliacutemeros y existen en tres categoriacuteas principales distinguibles por el nuacutemero de unidades de azuacutecar que los forman monosacaacuteridos oligosacaacuteridos y polisacaacuteridos Los polisacaacuteridos liberan a la hidroacutelisis centenares o millares de monosacaacuteridos mientras que los oligosacaacuteridos producen de dos a l0 monosacaacuteridos y los monosacaacuteridos mismos son las unidades miacutenimas de los carbohidratos que ya no se pueden hidrolizar Se les llama carbohidratos debido a que su estructura quiacutemica semeja formas hidratadas del carbono y se representan con la foacutermula Cn (H2O)n Los carbohidratos tienen diversas funciones en el organismo destacan su papel como combustible metaboacutelico (1 g de carbohidrato produce 4 Kilocaloriacuteas) como precursores en la biosiacutentesis de aacutecidos grasos y algunos aminoaacutecidos y como constituyentes de moleacuteculas complejas importantes glucoliacutepidos glucoproteiacutenas nucleoacutetidos y aacutecidos nucleicos
Monosacaacuteridos
Hay dos familias de monosacaacuteridos las ALDOSAS y las CETOSAS Las aldosas y cetosas maacutes abundantes en la naturaleza tienen entre 3 y seis aacutetomos de carbono Normalmente las cetosas se denominan insertando la siacutelaba ul en el nombre de la aldosa correspondiente Ejemplo Aldosas ----gt Cetosas Ribosa ----gt Ribulosa Eritrosa ----gt Eritrulosa
Oligosacaacuteridos
De los oligosacaacuteridos importantes en bioquiacutemica los maacutes relevantes son los disacaacuteridos y entre
eacutestos se hallan maltosa sacarosa lactosa y celobiosa que pueden diferenciarse observando al
tipo de monosacaacuteridos que los forman y el enlace glucosiacutedico que los une
Maltosa = glucosa + glucosa
enlace alfa 1-4
En las siguientes estructuras sentildeala encerrando el enlace glucosidico
Liacutepidos (esterificacioacuten)
Son un grupo de sustancias heterogeacuteneas que tienen como caracteriacutestica principal el ser
hidrofoacutebicas (insolubles en agua) pero solubles en solventes orgaacutenicos no polares como eacuteter
bencina alcohol benceno y cloroformo Son untuosos tacto (resbaladizos) tienen brillo graso
y menor densidad que el agua por lo que flotan en ella
Son una fuente importante de energiacutea por lo que son indispensables en la dieta En los
paiacuteses en viacuteas de desarrollo las grasas aportan entre un 8 y 10 del consumo energeacutetico total
la OMS recomienda entre un 20 ndash 25 del total de ingesta mientras que en algunos paiacuteses
industrializados llega a ser hasta 36 Ordinariamente los liacutepidos reciben de forma incorrecta
el nombre de grasas ya que las grasas son soacutelo un tipo de liacutepidos procedentes de animales
Los maacutes abundantes son las grasas que puede ser de origen animal o vegetal
ESTRUCTURA
Los liacutepidos son un conjunto de moleacuteculas orgaacutenicas la mayoriacutea biomoleacuteculas compuestas
principalmente por carbono (C) e hidroacutegeno (H) y en menor medida oxiacutegeno (O) aunque tambieacuten
pueden contener foacutesforo (P) azufre (S) y nitroacutegeno (N)
Tienen caraacutecter anfipaacutetico ya que los aacutecidos grasos tienen dos zonas diferentes el grupo
carboxilo es polar y la zona de la cadena hidrocarbonada es no polar que tiende a establecer
enlaces de Van der Waals con otras cadenas semejantes El tamantildeo de la cadena saturada es el
responsable de la insolubilidad en agua de estas moleacuteculas en un medio acuoso tienden a
dispersarse en forma de laacuteminas o micelas (monocapa o bicapa) de modo que constituyen
emulsiones Aquiacute las zonas polares establecen los puentes de hidroacutegeno con el agua y los no
polares se alejan de esta La zona polar es zona hidroacutefila o lipoacutefoba (soluble en agua) y la zona
no polar es la zona lipoacutefila o hidroacutefoba (repele el agua)
CLASIFICACIOacuteN
Resulta difiacutecil definirlos quiacutemicamente ya que forman un grupo muy heterogeacuteneo
Los liacutepidos se clasifican en tres grupos atendiendo a su composicioacuten quiacutemica
1 Con aacutecidos grasos denominados liacutepidos saponificables (formacioacuten de jaboacuten) a su vez pueden
ser A) Simples integrados solo por C H y O Se incluyen los propios aacutecidos grasos acilgliceacuteridos
y ceacuteridos B) Complejos ademaacutes de C H y O contienen aacutetomos de P N o S Se les suele llamar
liacutepidos de membrana ya que forman parte esencial de las membranas celulares Aquiacute se incluyen
los fosfoliacutepidos y glucoliacutepidos
2 Liacutepidos no saponificables No sufren de hidroacutelisis alcalina ya que carecen de aacutecidos grasos
en su moleacutecula Son los isoprenoides esteroides y prostaglandinas
3 Liacutepidos conjugados liacutepidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias
SAPONIFICABLES SIMPLES Aacutecidos grasos
Los aacutecidos grasos en estado libre son muy raros en la naturaleza la inmensa mayoriacutea se
encuentran formando parte de otros liacutepidos de los que se obtienen por hidroacutelisis aacutecida o
enzimaacutetica de los liacutepidos saponificables Quiacutemicamente son cadenas hidrocarbonadas de nuacutemero
variable de aacutetomos de carbono en cuyo extremo hay un grupo carboxiacutelico Pueden ser saturados
cuando todos los carbonos tienen sus valencias ocupadas por hidroacutegeno y a temperatura ambiente
tienen consistencia de grasa soacutelida como la manteca de cerdo en este tipo de moleacutecula es mayor
el nuacutemero de enlaces de Van del Waals que hay que romper y el punto de fusioacuten es maacutes alto
Los aacutecidos grasos insaturados y poliinsaturados presentan respectivamente uno o varios dobles
enlaces entre los carbonos la presencia de los dobles enlaces reduce el punto de fusioacuten ya que
los enlaces de Van der Waals son escasos Por tanto los dobles enlaces a temperatura ambiente
son faacutecilmente identificables ya que su punto de fusioacuten es menor que en el resto de los aacutecidos
grasos daacutendoles una consistencia liacutequida como el aceite de oliva En la siguiente tabla se pueden
observar los puntos de fusioacuten de algunos aacutecidos grasos En ella se advierte que en los aacutecidos
grasos saturados mientras mayor sea el nuacutemero de carbonos mayor es su punto de fusioacuten es
decir son soacutelidos a temperatura ambiente en cambio algunos aacutecidos grasos insaturados tienen
puntos de fusioacuten negativos lo que indica que son liacutequidos a tempertura ambiente y algunos auacuten
congelados siguen siendo liacutequidos
Por comodidad la cadena hidrocarbonada de los aacutecidos grasos se representa
como una simple liacutenea de zigzag mientras que la cadena de los aacutecidos grasos
insaturados al tener dobles enlaces adoptan en el espacio las apariciones
diferentes vueltas o codos en el zigzag
Proteiacutenas (peptiacutedico puentes de hidrogeno) Las proteiacutenas son biomoleacuteculas formadas baacutesicamente por carbono hidroacutegeno oxiacutegeno y nitroacutegeno Pueden ademaacutes contener azufre y en algunos tipos de proteiacutenas foacutesforo hierro magnesio y cobre entre otros elementos Pueden considerarse poliacutemeros de unas pequentildeas moleacuteculas que reciben el nombre de aminoaacutecidos y seriacutean por tanto los monoacutemeros unidad Los aminoaacutecidos estaacuten unidos mediante enlaces peptiacutedicos La unioacuten de un bajo nuacutemero de aminoaacutecidos da lugar a un peacuteptido si el nuacutemero de aminoaacutecidos que forma la moleacutecula no es mayor de 10 se denomina oligopeacuteptido si es superior a 10 se llama polipeacuteptido y si el nuacutemero es superior a 50 aminoaacutecidos se habla ya de proteiacutena Por tanto las proteiacutenas son cadenas de aminoaacutecidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones Las proteiacutenas estaacuten codificadas en el material geneacutetico de cada organismo donde se especifica su secuencia de aminoaacutecidos y luego son sintetizadas por los ribosomas Las proteiacutenas desempentildean un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoleacuteculas maacutes versaacutetiles y maacutes diversas Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes entre ellas funciones estructurales enzimaacuteticas transportadora
Aminoaacutecidos Son las unidades baacutesicas que forman las proteiacutenas Su denominacioacuten responde a la composicioacuten quiacutemica general que presentan en la que un grupo amino (-NH2) y
otro carboxilo o aacutecido (-COOH) se unen a un carbono (-C-) Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un aacutetomo de hidroacutegeno (-H) y con un grupo quiacutemico variable al que se denomina radical (-R)
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
Propiedades fiacutesicas de los eacuteteres
Los eacuteteres presentan unos puntos de ebullicioacuten inferiores a los alcoholes aunque su solubilidad en agua es similar Dada su importante estabilidad en medios baacutesicos se emplean como disolventes inertes en numerosas reacciones
EacuteSTERES O || El grupo funcional eacutester ―C―O― se produce por la reaccioacuten de un alcohol con un aacutecido carboxiacutelico R―COOH + Racute―OH rarr R―COO―Racute + H2O Aacutecido carboxiacutelico alcohol eacutester agua Los eacutesteres son sustancias orgaacutenicas que se encuentran en muchos productos naturales tanto de origen animal como vegetal En general los eacutesteres tienen olores agradables y son los causantes de los aromas de frutas flores aceites esenciales Industrialmente los eacutesteres son demandados como aditivos de alimentos para mejorar el aroma y el sabor Propiedades fiacutesicas de los eacutesteres No pueda formar enlaces puente de hidroacutegeno entre moleacuteculas de eacutesteres lo que los hace maacutes volaacutetiles que un aacutecido o alcohol de similar peso molecular Muchos eacutesteres tienen un aroma caracteriacutestico lo que hace que se utilicen ampliamente como sabores y fragancias artificiales Por ejemplo
butanoato de metilo olor a Pintildea
salicilato de metilo (aceite de siempre verde o menta) olor de las pomadas
octanoato de heptilo olor a frambuesa
etanoato de pentilo olor a plaacutetano
pentanoato de pentilo olor a manzana ALDEHIacuteDOS Y CENTONAS O | El grupo carbonilo ― C=O es el grupo funcional de los aldehiacutedos y cetonas CETONAS
Una cetona tiene dos grupos alquilo enlazados al grupo carbonilo
Propiedades fiacutesicas de aldehiacutedos y cetonas El punto de ebullicioacuten de los aldehiacutedos y cetonas son mayores que el de los alcanos del mismo peso molecular pero menores que el de los alcoholes y aacutecidos carboxiacutelicos comparables Esto se debe a la formacioacuten de dipolos y a la ausencia de formacioacuten de puentes de hidroacutegeno intramoleculares en eacutestos compuestos AacuteCIDOS CARBOXIacuteLICOS Los aacutecidos carboxiacutelicos contienen el grupo carboxilo ndashCOOH (RCO2H) El grupo carboxilo es una combinacioacuten formal del grupo carboxilo y un grupo hidroxilo pero esta combinacioacuten tiene propiedades diferentes a las de las cetonas y alcoholes Los nombres sistemaacuteticos para los aacutecidos carboxiacutelicos utilizan la palabra aacutecido y el sufijo -oico pero los nombres comunes de origen histoacuterico se utilizan con mucha frecuencia El aacutecido foacutelico inicialmente se aisloacute de las hormigas (genero formica) el aacutecido aceacutetico encontrado en el vinagre recibe el nombre de la palabra latina acetun (agrio) el aacutecido butiacuterico da el fuerte aroma a la mantequilla rancia
Propiedades fiacutesicas de los aacutecidos carboxiacutelicos
Sus estructuras hacen suponer que los aacutecidos carboxiacutelicos son moleacuteculas polares y al igual que los alcoholes pueden formar puentes de hidroacutegeno entre siacute y con otros tipos de moleacuteculas Por consiguiente los aacutecidos carboxiacutelicos se comportan de forma similar a los alcoholes en cuanto a sus solubilidades los primeros son miscibles con agua el aacutecido de cinco carbonos es parcialmente soluble y los superiores son virtualmente insolubles No cabe duda de que la solubilidad en agua se debe a los puentes de hidroacutegeno entre el aacutecido carboxiacutelico y el agua
AMINAS El nitroacutegeno es otro elemento que a menudo se encuentra en los grupos funcionales de los compuestos orgaacutenicos Los compuestos orgaacutenicos nitrogenados maacutes frecuentes son las aminas las amidas Las aminas son derivados alquilados del amoniaco Como el amoniaco las aminas son baacutesicas Debido a su basicidad (alcalinidad) algunas aminas complejas de origen natural a las denominadas alcaloides Las aminas maacutes sencillas se nombran indicando primero los grupos alquilo enlazados al nitroacutegeno y antildeadiendo al final la palabra amina
Sentildeala el nombre correcto para compuestos
1
a) propilo
b) butano
c) propano
2
a) 4-penteno
b) 3-penteno
c) 2-penteno
3
a) 6-metil-3-propil-14-heptadiiacuteno
b) 2-metil-5-propil-36-heptadiino
c) 3-propil-6-metil-14-heptadiiacuteno
4
a) pentaciclano
b) ciclopentaacutegono
c) ciclopentano
5
a) m-dimetilbenceno
b) 12-dimetilbenceno
c) p-xileno
6
a) 2-cloro-2-penteno
b) 1-cloro-2-penteno
c) 4-cloro-3-penteno
7
a) 12-ciclohexanodiol
b) 12-bencenodiol
c) 12-ciclohexanol
8
a) 2-etil-1-metilfenol
b) 2-etil-3-metilfenol
c) 3-metil-2-etilfenol
9
a) etoxibenceno
b) etil fenil eacuteter
c) fenoxietano
10
a) 3-fenil-5-pentinal
b) 3-fenil-1-pentinal
c) 3-fenil-4-pentinal
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) dimetil acetona
b) propanal
c) propanona
2
a) aacutecido propanodioico
b) aacutecido aceacutetico
c) aacutecido propanoico
3
a) etanoato de etilo
b) metanoato de metilo
c) etanoato de metilo
4
a) metiltriamina
b) trimetilamina
c) propilamina
5
a) NN-dimetilbutanamida
b) N-dimetilbutanamida
c) dimetilbutanamida
6
a) 3-nitro-2-propeno
b) 1-nitro-1-propeno
c) 3-nitro-1-propeno
7
a) 2-butenonitrilo
b) 1-propenonitrilo
c) 2-propenonitrilo
8
a) pentaacutegono
b) pentano
c) pentilo
9
10
a) 1-pentin-3-eno
b) 3-penten-1-ino
c) 2-penten-4-ino
a) 3-etil-24-pentadieno
b) 3-etenil-2-penteno
c) 3-etil-13-pentadieno
1
a) ciclopropano
b) ciclobutano
c) ciclocuadrado
2
a) clorobenceno
b) clorociclohexano
c) cloroformo
3
a) metano de fluor
b) fluorometano
c) fluoroetano
4
a) 5-hexin-3-en-1-ol
b) 3-hexen-1-in-6-ol
c) 3-hexen-5-in-1-ol
5
a) 2-etil-5-metilbencenol
b) 1-etil-4-metilbencenol
c) 1-etil-4-metil-2-bencenol
6
a) propenoxiisopropano
b) isopropil 1-propenil eacuteter
c) 1-propenil isopropil eacuteter
7
a) 3-pentendiol
b) 3-pentendial
c) 2-pentendial
8
a) 4-metil-25-hexanodiona
b) 3-metil-25-hexanodiona
c) 4-metil-24-hexanodiona
9
a) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido laacutectico
b) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido aceacutetico
c) aacutecido 2-hidroxietanoico o aacutecido laacutectico
10
a) 1-butenoato de 1-propino
b) 1-butenoato de 2-propino
c) 3-butenoato de 2-propino
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
10
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
10
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Reacciones Quiacutemicas (sustitucioacuten Adicioacuten y Eliminacioacuten)
BLOQUE II Carbohidratos
(monosacaacuteridos enlace glucosiacutedico) Los carbohidratos son moleacuteculas formadas por carbono hidroacutegeno y oxiacutegeno (C H O) e incluyen algunas de las moleacuteculas maacutes relevantes en la vida de los organismos como son la glucosa que es universalmente utilizada por las ceacutelulas para la obtencioacuten de energiacutea metaboacutelica el glucoacutegeno contenido en el hiacutegado y el muacutesculo que forma la reserva de energiacutea maacutes faacutecilmente accesible para las ceacutelulas del organismo y la ribosa y desoxirribosa que forman parte de la estructura quiacutemica de los aacutecidos nucleicos
Desde el punto de vista quiacutemico los carbohidratos son polihidroxi aldehiacutedos o cetonas y sus poliacutemeros y existen en tres categoriacuteas principales distinguibles por el nuacutemero de unidades de azuacutecar que los forman monosacaacuteridos oligosacaacuteridos y polisacaacuteridos Los polisacaacuteridos liberan a la hidroacutelisis centenares o millares de monosacaacuteridos mientras que los oligosacaacuteridos producen de dos a l0 monosacaacuteridos y los monosacaacuteridos mismos son las unidades miacutenimas de los carbohidratos que ya no se pueden hidrolizar Se les llama carbohidratos debido a que su estructura quiacutemica semeja formas hidratadas del carbono y se representan con la foacutermula Cn (H2O)n Los carbohidratos tienen diversas funciones en el organismo destacan su papel como combustible metaboacutelico (1 g de carbohidrato produce 4 Kilocaloriacuteas) como precursores en la biosiacutentesis de aacutecidos grasos y algunos aminoaacutecidos y como constituyentes de moleacuteculas complejas importantes glucoliacutepidos glucoproteiacutenas nucleoacutetidos y aacutecidos nucleicos
Monosacaacuteridos
Hay dos familias de monosacaacuteridos las ALDOSAS y las CETOSAS Las aldosas y cetosas maacutes abundantes en la naturaleza tienen entre 3 y seis aacutetomos de carbono Normalmente las cetosas se denominan insertando la siacutelaba ul en el nombre de la aldosa correspondiente Ejemplo Aldosas ----gt Cetosas Ribosa ----gt Ribulosa Eritrosa ----gt Eritrulosa
Oligosacaacuteridos
De los oligosacaacuteridos importantes en bioquiacutemica los maacutes relevantes son los disacaacuteridos y entre
eacutestos se hallan maltosa sacarosa lactosa y celobiosa que pueden diferenciarse observando al
tipo de monosacaacuteridos que los forman y el enlace glucosiacutedico que los une
Maltosa = glucosa + glucosa
enlace alfa 1-4
En las siguientes estructuras sentildeala encerrando el enlace glucosidico
Liacutepidos (esterificacioacuten)
Son un grupo de sustancias heterogeacuteneas que tienen como caracteriacutestica principal el ser
hidrofoacutebicas (insolubles en agua) pero solubles en solventes orgaacutenicos no polares como eacuteter
bencina alcohol benceno y cloroformo Son untuosos tacto (resbaladizos) tienen brillo graso
y menor densidad que el agua por lo que flotan en ella
Son una fuente importante de energiacutea por lo que son indispensables en la dieta En los
paiacuteses en viacuteas de desarrollo las grasas aportan entre un 8 y 10 del consumo energeacutetico total
la OMS recomienda entre un 20 ndash 25 del total de ingesta mientras que en algunos paiacuteses
industrializados llega a ser hasta 36 Ordinariamente los liacutepidos reciben de forma incorrecta
el nombre de grasas ya que las grasas son soacutelo un tipo de liacutepidos procedentes de animales
Los maacutes abundantes son las grasas que puede ser de origen animal o vegetal
ESTRUCTURA
Los liacutepidos son un conjunto de moleacuteculas orgaacutenicas la mayoriacutea biomoleacuteculas compuestas
principalmente por carbono (C) e hidroacutegeno (H) y en menor medida oxiacutegeno (O) aunque tambieacuten
pueden contener foacutesforo (P) azufre (S) y nitroacutegeno (N)
Tienen caraacutecter anfipaacutetico ya que los aacutecidos grasos tienen dos zonas diferentes el grupo
carboxilo es polar y la zona de la cadena hidrocarbonada es no polar que tiende a establecer
enlaces de Van der Waals con otras cadenas semejantes El tamantildeo de la cadena saturada es el
responsable de la insolubilidad en agua de estas moleacuteculas en un medio acuoso tienden a
dispersarse en forma de laacuteminas o micelas (monocapa o bicapa) de modo que constituyen
emulsiones Aquiacute las zonas polares establecen los puentes de hidroacutegeno con el agua y los no
polares se alejan de esta La zona polar es zona hidroacutefila o lipoacutefoba (soluble en agua) y la zona
no polar es la zona lipoacutefila o hidroacutefoba (repele el agua)
CLASIFICACIOacuteN
Resulta difiacutecil definirlos quiacutemicamente ya que forman un grupo muy heterogeacuteneo
Los liacutepidos se clasifican en tres grupos atendiendo a su composicioacuten quiacutemica
1 Con aacutecidos grasos denominados liacutepidos saponificables (formacioacuten de jaboacuten) a su vez pueden
ser A) Simples integrados solo por C H y O Se incluyen los propios aacutecidos grasos acilgliceacuteridos
y ceacuteridos B) Complejos ademaacutes de C H y O contienen aacutetomos de P N o S Se les suele llamar
liacutepidos de membrana ya que forman parte esencial de las membranas celulares Aquiacute se incluyen
los fosfoliacutepidos y glucoliacutepidos
2 Liacutepidos no saponificables No sufren de hidroacutelisis alcalina ya que carecen de aacutecidos grasos
en su moleacutecula Son los isoprenoides esteroides y prostaglandinas
3 Liacutepidos conjugados liacutepidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias
SAPONIFICABLES SIMPLES Aacutecidos grasos
Los aacutecidos grasos en estado libre son muy raros en la naturaleza la inmensa mayoriacutea se
encuentran formando parte de otros liacutepidos de los que se obtienen por hidroacutelisis aacutecida o
enzimaacutetica de los liacutepidos saponificables Quiacutemicamente son cadenas hidrocarbonadas de nuacutemero
variable de aacutetomos de carbono en cuyo extremo hay un grupo carboxiacutelico Pueden ser saturados
cuando todos los carbonos tienen sus valencias ocupadas por hidroacutegeno y a temperatura ambiente
tienen consistencia de grasa soacutelida como la manteca de cerdo en este tipo de moleacutecula es mayor
el nuacutemero de enlaces de Van del Waals que hay que romper y el punto de fusioacuten es maacutes alto
Los aacutecidos grasos insaturados y poliinsaturados presentan respectivamente uno o varios dobles
enlaces entre los carbonos la presencia de los dobles enlaces reduce el punto de fusioacuten ya que
los enlaces de Van der Waals son escasos Por tanto los dobles enlaces a temperatura ambiente
son faacutecilmente identificables ya que su punto de fusioacuten es menor que en el resto de los aacutecidos
grasos daacutendoles una consistencia liacutequida como el aceite de oliva En la siguiente tabla se pueden
observar los puntos de fusioacuten de algunos aacutecidos grasos En ella se advierte que en los aacutecidos
grasos saturados mientras mayor sea el nuacutemero de carbonos mayor es su punto de fusioacuten es
decir son soacutelidos a temperatura ambiente en cambio algunos aacutecidos grasos insaturados tienen
puntos de fusioacuten negativos lo que indica que son liacutequidos a tempertura ambiente y algunos auacuten
congelados siguen siendo liacutequidos
Por comodidad la cadena hidrocarbonada de los aacutecidos grasos se representa
como una simple liacutenea de zigzag mientras que la cadena de los aacutecidos grasos
insaturados al tener dobles enlaces adoptan en el espacio las apariciones
diferentes vueltas o codos en el zigzag
Proteiacutenas (peptiacutedico puentes de hidrogeno) Las proteiacutenas son biomoleacuteculas formadas baacutesicamente por carbono hidroacutegeno oxiacutegeno y nitroacutegeno Pueden ademaacutes contener azufre y en algunos tipos de proteiacutenas foacutesforo hierro magnesio y cobre entre otros elementos Pueden considerarse poliacutemeros de unas pequentildeas moleacuteculas que reciben el nombre de aminoaacutecidos y seriacutean por tanto los monoacutemeros unidad Los aminoaacutecidos estaacuten unidos mediante enlaces peptiacutedicos La unioacuten de un bajo nuacutemero de aminoaacutecidos da lugar a un peacuteptido si el nuacutemero de aminoaacutecidos que forma la moleacutecula no es mayor de 10 se denomina oligopeacuteptido si es superior a 10 se llama polipeacuteptido y si el nuacutemero es superior a 50 aminoaacutecidos se habla ya de proteiacutena Por tanto las proteiacutenas son cadenas de aminoaacutecidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones Las proteiacutenas estaacuten codificadas en el material geneacutetico de cada organismo donde se especifica su secuencia de aminoaacutecidos y luego son sintetizadas por los ribosomas Las proteiacutenas desempentildean un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoleacuteculas maacutes versaacutetiles y maacutes diversas Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes entre ellas funciones estructurales enzimaacuteticas transportadora
Aminoaacutecidos Son las unidades baacutesicas que forman las proteiacutenas Su denominacioacuten responde a la composicioacuten quiacutemica general que presentan en la que un grupo amino (-NH2) y
otro carboxilo o aacutecido (-COOH) se unen a un carbono (-C-) Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un aacutetomo de hidroacutegeno (-H) y con un grupo quiacutemico variable al que se denomina radical (-R)
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
Sus estructuras hacen suponer que los aacutecidos carboxiacutelicos son moleacuteculas polares y al igual que los alcoholes pueden formar puentes de hidroacutegeno entre siacute y con otros tipos de moleacuteculas Por consiguiente los aacutecidos carboxiacutelicos se comportan de forma similar a los alcoholes en cuanto a sus solubilidades los primeros son miscibles con agua el aacutecido de cinco carbonos es parcialmente soluble y los superiores son virtualmente insolubles No cabe duda de que la solubilidad en agua se debe a los puentes de hidroacutegeno entre el aacutecido carboxiacutelico y el agua
AMINAS El nitroacutegeno es otro elemento que a menudo se encuentra en los grupos funcionales de los compuestos orgaacutenicos Los compuestos orgaacutenicos nitrogenados maacutes frecuentes son las aminas las amidas Las aminas son derivados alquilados del amoniaco Como el amoniaco las aminas son baacutesicas Debido a su basicidad (alcalinidad) algunas aminas complejas de origen natural a las denominadas alcaloides Las aminas maacutes sencillas se nombran indicando primero los grupos alquilo enlazados al nitroacutegeno y antildeadiendo al final la palabra amina
Sentildeala el nombre correcto para compuestos
1
a) propilo
b) butano
c) propano
2
a) 4-penteno
b) 3-penteno
c) 2-penteno
3
a) 6-metil-3-propil-14-heptadiiacuteno
b) 2-metil-5-propil-36-heptadiino
c) 3-propil-6-metil-14-heptadiiacuteno
4
a) pentaciclano
b) ciclopentaacutegono
c) ciclopentano
5
a) m-dimetilbenceno
b) 12-dimetilbenceno
c) p-xileno
6
a) 2-cloro-2-penteno
b) 1-cloro-2-penteno
c) 4-cloro-3-penteno
7
a) 12-ciclohexanodiol
b) 12-bencenodiol
c) 12-ciclohexanol
8
a) 2-etil-1-metilfenol
b) 2-etil-3-metilfenol
c) 3-metil-2-etilfenol
9
a) etoxibenceno
b) etil fenil eacuteter
c) fenoxietano
10
a) 3-fenil-5-pentinal
b) 3-fenil-1-pentinal
c) 3-fenil-4-pentinal
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) dimetil acetona
b) propanal
c) propanona
2
a) aacutecido propanodioico
b) aacutecido aceacutetico
c) aacutecido propanoico
3
a) etanoato de etilo
b) metanoato de metilo
c) etanoato de metilo
4
a) metiltriamina
b) trimetilamina
c) propilamina
5
a) NN-dimetilbutanamida
b) N-dimetilbutanamida
c) dimetilbutanamida
6
a) 3-nitro-2-propeno
b) 1-nitro-1-propeno
c) 3-nitro-1-propeno
7
a) 2-butenonitrilo
b) 1-propenonitrilo
c) 2-propenonitrilo
8
a) pentaacutegono
b) pentano
c) pentilo
9
10
a) 1-pentin-3-eno
b) 3-penten-1-ino
c) 2-penten-4-ino
a) 3-etil-24-pentadieno
b) 3-etenil-2-penteno
c) 3-etil-13-pentadieno
1
a) ciclopropano
b) ciclobutano
c) ciclocuadrado
2
a) clorobenceno
b) clorociclohexano
c) cloroformo
3
a) metano de fluor
b) fluorometano
c) fluoroetano
4
a) 5-hexin-3-en-1-ol
b) 3-hexen-1-in-6-ol
c) 3-hexen-5-in-1-ol
5
a) 2-etil-5-metilbencenol
b) 1-etil-4-metilbencenol
c) 1-etil-4-metil-2-bencenol
6
a) propenoxiisopropano
b) isopropil 1-propenil eacuteter
c) 1-propenil isopropil eacuteter
7
a) 3-pentendiol
b) 3-pentendial
c) 2-pentendial
8
a) 4-metil-25-hexanodiona
b) 3-metil-25-hexanodiona
c) 4-metil-24-hexanodiona
9
a) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido laacutectico
b) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido aceacutetico
c) aacutecido 2-hidroxietanoico o aacutecido laacutectico
10
a) 1-butenoato de 1-propino
b) 1-butenoato de 2-propino
c) 3-butenoato de 2-propino
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
10
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
10
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Reacciones Quiacutemicas (sustitucioacuten Adicioacuten y Eliminacioacuten)
BLOQUE II Carbohidratos
(monosacaacuteridos enlace glucosiacutedico) Los carbohidratos son moleacuteculas formadas por carbono hidroacutegeno y oxiacutegeno (C H O) e incluyen algunas de las moleacuteculas maacutes relevantes en la vida de los organismos como son la glucosa que es universalmente utilizada por las ceacutelulas para la obtencioacuten de energiacutea metaboacutelica el glucoacutegeno contenido en el hiacutegado y el muacutesculo que forma la reserva de energiacutea maacutes faacutecilmente accesible para las ceacutelulas del organismo y la ribosa y desoxirribosa que forman parte de la estructura quiacutemica de los aacutecidos nucleicos
Desde el punto de vista quiacutemico los carbohidratos son polihidroxi aldehiacutedos o cetonas y sus poliacutemeros y existen en tres categoriacuteas principales distinguibles por el nuacutemero de unidades de azuacutecar que los forman monosacaacuteridos oligosacaacuteridos y polisacaacuteridos Los polisacaacuteridos liberan a la hidroacutelisis centenares o millares de monosacaacuteridos mientras que los oligosacaacuteridos producen de dos a l0 monosacaacuteridos y los monosacaacuteridos mismos son las unidades miacutenimas de los carbohidratos que ya no se pueden hidrolizar Se les llama carbohidratos debido a que su estructura quiacutemica semeja formas hidratadas del carbono y se representan con la foacutermula Cn (H2O)n Los carbohidratos tienen diversas funciones en el organismo destacan su papel como combustible metaboacutelico (1 g de carbohidrato produce 4 Kilocaloriacuteas) como precursores en la biosiacutentesis de aacutecidos grasos y algunos aminoaacutecidos y como constituyentes de moleacuteculas complejas importantes glucoliacutepidos glucoproteiacutenas nucleoacutetidos y aacutecidos nucleicos
Monosacaacuteridos
Hay dos familias de monosacaacuteridos las ALDOSAS y las CETOSAS Las aldosas y cetosas maacutes abundantes en la naturaleza tienen entre 3 y seis aacutetomos de carbono Normalmente las cetosas se denominan insertando la siacutelaba ul en el nombre de la aldosa correspondiente Ejemplo Aldosas ----gt Cetosas Ribosa ----gt Ribulosa Eritrosa ----gt Eritrulosa
Oligosacaacuteridos
De los oligosacaacuteridos importantes en bioquiacutemica los maacutes relevantes son los disacaacuteridos y entre
eacutestos se hallan maltosa sacarosa lactosa y celobiosa que pueden diferenciarse observando al
tipo de monosacaacuteridos que los forman y el enlace glucosiacutedico que los une
Maltosa = glucosa + glucosa
enlace alfa 1-4
En las siguientes estructuras sentildeala encerrando el enlace glucosidico
Liacutepidos (esterificacioacuten)
Son un grupo de sustancias heterogeacuteneas que tienen como caracteriacutestica principal el ser
hidrofoacutebicas (insolubles en agua) pero solubles en solventes orgaacutenicos no polares como eacuteter
bencina alcohol benceno y cloroformo Son untuosos tacto (resbaladizos) tienen brillo graso
y menor densidad que el agua por lo que flotan en ella
Son una fuente importante de energiacutea por lo que son indispensables en la dieta En los
paiacuteses en viacuteas de desarrollo las grasas aportan entre un 8 y 10 del consumo energeacutetico total
la OMS recomienda entre un 20 ndash 25 del total de ingesta mientras que en algunos paiacuteses
industrializados llega a ser hasta 36 Ordinariamente los liacutepidos reciben de forma incorrecta
el nombre de grasas ya que las grasas son soacutelo un tipo de liacutepidos procedentes de animales
Los maacutes abundantes son las grasas que puede ser de origen animal o vegetal
ESTRUCTURA
Los liacutepidos son un conjunto de moleacuteculas orgaacutenicas la mayoriacutea biomoleacuteculas compuestas
principalmente por carbono (C) e hidroacutegeno (H) y en menor medida oxiacutegeno (O) aunque tambieacuten
pueden contener foacutesforo (P) azufre (S) y nitroacutegeno (N)
Tienen caraacutecter anfipaacutetico ya que los aacutecidos grasos tienen dos zonas diferentes el grupo
carboxilo es polar y la zona de la cadena hidrocarbonada es no polar que tiende a establecer
enlaces de Van der Waals con otras cadenas semejantes El tamantildeo de la cadena saturada es el
responsable de la insolubilidad en agua de estas moleacuteculas en un medio acuoso tienden a
dispersarse en forma de laacuteminas o micelas (monocapa o bicapa) de modo que constituyen
emulsiones Aquiacute las zonas polares establecen los puentes de hidroacutegeno con el agua y los no
polares se alejan de esta La zona polar es zona hidroacutefila o lipoacutefoba (soluble en agua) y la zona
no polar es la zona lipoacutefila o hidroacutefoba (repele el agua)
CLASIFICACIOacuteN
Resulta difiacutecil definirlos quiacutemicamente ya que forman un grupo muy heterogeacuteneo
Los liacutepidos se clasifican en tres grupos atendiendo a su composicioacuten quiacutemica
1 Con aacutecidos grasos denominados liacutepidos saponificables (formacioacuten de jaboacuten) a su vez pueden
ser A) Simples integrados solo por C H y O Se incluyen los propios aacutecidos grasos acilgliceacuteridos
y ceacuteridos B) Complejos ademaacutes de C H y O contienen aacutetomos de P N o S Se les suele llamar
liacutepidos de membrana ya que forman parte esencial de las membranas celulares Aquiacute se incluyen
los fosfoliacutepidos y glucoliacutepidos
2 Liacutepidos no saponificables No sufren de hidroacutelisis alcalina ya que carecen de aacutecidos grasos
en su moleacutecula Son los isoprenoides esteroides y prostaglandinas
3 Liacutepidos conjugados liacutepidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias
SAPONIFICABLES SIMPLES Aacutecidos grasos
Los aacutecidos grasos en estado libre son muy raros en la naturaleza la inmensa mayoriacutea se
encuentran formando parte de otros liacutepidos de los que se obtienen por hidroacutelisis aacutecida o
enzimaacutetica de los liacutepidos saponificables Quiacutemicamente son cadenas hidrocarbonadas de nuacutemero
variable de aacutetomos de carbono en cuyo extremo hay un grupo carboxiacutelico Pueden ser saturados
cuando todos los carbonos tienen sus valencias ocupadas por hidroacutegeno y a temperatura ambiente
tienen consistencia de grasa soacutelida como la manteca de cerdo en este tipo de moleacutecula es mayor
el nuacutemero de enlaces de Van del Waals que hay que romper y el punto de fusioacuten es maacutes alto
Los aacutecidos grasos insaturados y poliinsaturados presentan respectivamente uno o varios dobles
enlaces entre los carbonos la presencia de los dobles enlaces reduce el punto de fusioacuten ya que
los enlaces de Van der Waals son escasos Por tanto los dobles enlaces a temperatura ambiente
son faacutecilmente identificables ya que su punto de fusioacuten es menor que en el resto de los aacutecidos
grasos daacutendoles una consistencia liacutequida como el aceite de oliva En la siguiente tabla se pueden
observar los puntos de fusioacuten de algunos aacutecidos grasos En ella se advierte que en los aacutecidos
grasos saturados mientras mayor sea el nuacutemero de carbonos mayor es su punto de fusioacuten es
decir son soacutelidos a temperatura ambiente en cambio algunos aacutecidos grasos insaturados tienen
puntos de fusioacuten negativos lo que indica que son liacutequidos a tempertura ambiente y algunos auacuten
congelados siguen siendo liacutequidos
Por comodidad la cadena hidrocarbonada de los aacutecidos grasos se representa
como una simple liacutenea de zigzag mientras que la cadena de los aacutecidos grasos
insaturados al tener dobles enlaces adoptan en el espacio las apariciones
diferentes vueltas o codos en el zigzag
Proteiacutenas (peptiacutedico puentes de hidrogeno) Las proteiacutenas son biomoleacuteculas formadas baacutesicamente por carbono hidroacutegeno oxiacutegeno y nitroacutegeno Pueden ademaacutes contener azufre y en algunos tipos de proteiacutenas foacutesforo hierro magnesio y cobre entre otros elementos Pueden considerarse poliacutemeros de unas pequentildeas moleacuteculas que reciben el nombre de aminoaacutecidos y seriacutean por tanto los monoacutemeros unidad Los aminoaacutecidos estaacuten unidos mediante enlaces peptiacutedicos La unioacuten de un bajo nuacutemero de aminoaacutecidos da lugar a un peacuteptido si el nuacutemero de aminoaacutecidos que forma la moleacutecula no es mayor de 10 se denomina oligopeacuteptido si es superior a 10 se llama polipeacuteptido y si el nuacutemero es superior a 50 aminoaacutecidos se habla ya de proteiacutena Por tanto las proteiacutenas son cadenas de aminoaacutecidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones Las proteiacutenas estaacuten codificadas en el material geneacutetico de cada organismo donde se especifica su secuencia de aminoaacutecidos y luego son sintetizadas por los ribosomas Las proteiacutenas desempentildean un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoleacuteculas maacutes versaacutetiles y maacutes diversas Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes entre ellas funciones estructurales enzimaacuteticas transportadora
Aminoaacutecidos Son las unidades baacutesicas que forman las proteiacutenas Su denominacioacuten responde a la composicioacuten quiacutemica general que presentan en la que un grupo amino (-NH2) y
otro carboxilo o aacutecido (-COOH) se unen a un carbono (-C-) Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un aacutetomo de hidroacutegeno (-H) y con un grupo quiacutemico variable al que se denomina radical (-R)
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
5
a) m-dimetilbenceno
b) 12-dimetilbenceno
c) p-xileno
6
a) 2-cloro-2-penteno
b) 1-cloro-2-penteno
c) 4-cloro-3-penteno
7
a) 12-ciclohexanodiol
b) 12-bencenodiol
c) 12-ciclohexanol
8
a) 2-etil-1-metilfenol
b) 2-etil-3-metilfenol
c) 3-metil-2-etilfenol
9
a) etoxibenceno
b) etil fenil eacuteter
c) fenoxietano
10
a) 3-fenil-5-pentinal
b) 3-fenil-1-pentinal
c) 3-fenil-4-pentinal
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) dimetil acetona
b) propanal
c) propanona
2
a) aacutecido propanodioico
b) aacutecido aceacutetico
c) aacutecido propanoico
3
a) etanoato de etilo
b) metanoato de metilo
c) etanoato de metilo
4
a) metiltriamina
b) trimetilamina
c) propilamina
5
a) NN-dimetilbutanamida
b) N-dimetilbutanamida
c) dimetilbutanamida
6
a) 3-nitro-2-propeno
b) 1-nitro-1-propeno
c) 3-nitro-1-propeno
7
a) 2-butenonitrilo
b) 1-propenonitrilo
c) 2-propenonitrilo
8
a) pentaacutegono
b) pentano
c) pentilo
9
10
a) 1-pentin-3-eno
b) 3-penten-1-ino
c) 2-penten-4-ino
a) 3-etil-24-pentadieno
b) 3-etenil-2-penteno
c) 3-etil-13-pentadieno
1
a) ciclopropano
b) ciclobutano
c) ciclocuadrado
2
a) clorobenceno
b) clorociclohexano
c) cloroformo
3
a) metano de fluor
b) fluorometano
c) fluoroetano
4
a) 5-hexin-3-en-1-ol
b) 3-hexen-1-in-6-ol
c) 3-hexen-5-in-1-ol
5
a) 2-etil-5-metilbencenol
b) 1-etil-4-metilbencenol
c) 1-etil-4-metil-2-bencenol
6
a) propenoxiisopropano
b) isopropil 1-propenil eacuteter
c) 1-propenil isopropil eacuteter
7
a) 3-pentendiol
b) 3-pentendial
c) 2-pentendial
8
a) 4-metil-25-hexanodiona
b) 3-metil-25-hexanodiona
c) 4-metil-24-hexanodiona
9
a) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido laacutectico
b) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido aceacutetico
c) aacutecido 2-hidroxietanoico o aacutecido laacutectico
10
a) 1-butenoato de 1-propino
b) 1-butenoato de 2-propino
c) 3-butenoato de 2-propino
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
10
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
10
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Reacciones Quiacutemicas (sustitucioacuten Adicioacuten y Eliminacioacuten)
BLOQUE II Carbohidratos
(monosacaacuteridos enlace glucosiacutedico) Los carbohidratos son moleacuteculas formadas por carbono hidroacutegeno y oxiacutegeno (C H O) e incluyen algunas de las moleacuteculas maacutes relevantes en la vida de los organismos como son la glucosa que es universalmente utilizada por las ceacutelulas para la obtencioacuten de energiacutea metaboacutelica el glucoacutegeno contenido en el hiacutegado y el muacutesculo que forma la reserva de energiacutea maacutes faacutecilmente accesible para las ceacutelulas del organismo y la ribosa y desoxirribosa que forman parte de la estructura quiacutemica de los aacutecidos nucleicos
Desde el punto de vista quiacutemico los carbohidratos son polihidroxi aldehiacutedos o cetonas y sus poliacutemeros y existen en tres categoriacuteas principales distinguibles por el nuacutemero de unidades de azuacutecar que los forman monosacaacuteridos oligosacaacuteridos y polisacaacuteridos Los polisacaacuteridos liberan a la hidroacutelisis centenares o millares de monosacaacuteridos mientras que los oligosacaacuteridos producen de dos a l0 monosacaacuteridos y los monosacaacuteridos mismos son las unidades miacutenimas de los carbohidratos que ya no se pueden hidrolizar Se les llama carbohidratos debido a que su estructura quiacutemica semeja formas hidratadas del carbono y se representan con la foacutermula Cn (H2O)n Los carbohidratos tienen diversas funciones en el organismo destacan su papel como combustible metaboacutelico (1 g de carbohidrato produce 4 Kilocaloriacuteas) como precursores en la biosiacutentesis de aacutecidos grasos y algunos aminoaacutecidos y como constituyentes de moleacuteculas complejas importantes glucoliacutepidos glucoproteiacutenas nucleoacutetidos y aacutecidos nucleicos
Monosacaacuteridos
Hay dos familias de monosacaacuteridos las ALDOSAS y las CETOSAS Las aldosas y cetosas maacutes abundantes en la naturaleza tienen entre 3 y seis aacutetomos de carbono Normalmente las cetosas se denominan insertando la siacutelaba ul en el nombre de la aldosa correspondiente Ejemplo Aldosas ----gt Cetosas Ribosa ----gt Ribulosa Eritrosa ----gt Eritrulosa
Oligosacaacuteridos
De los oligosacaacuteridos importantes en bioquiacutemica los maacutes relevantes son los disacaacuteridos y entre
eacutestos se hallan maltosa sacarosa lactosa y celobiosa que pueden diferenciarse observando al
tipo de monosacaacuteridos que los forman y el enlace glucosiacutedico que los une
Maltosa = glucosa + glucosa
enlace alfa 1-4
En las siguientes estructuras sentildeala encerrando el enlace glucosidico
Liacutepidos (esterificacioacuten)
Son un grupo de sustancias heterogeacuteneas que tienen como caracteriacutestica principal el ser
hidrofoacutebicas (insolubles en agua) pero solubles en solventes orgaacutenicos no polares como eacuteter
bencina alcohol benceno y cloroformo Son untuosos tacto (resbaladizos) tienen brillo graso
y menor densidad que el agua por lo que flotan en ella
Son una fuente importante de energiacutea por lo que son indispensables en la dieta En los
paiacuteses en viacuteas de desarrollo las grasas aportan entre un 8 y 10 del consumo energeacutetico total
la OMS recomienda entre un 20 ndash 25 del total de ingesta mientras que en algunos paiacuteses
industrializados llega a ser hasta 36 Ordinariamente los liacutepidos reciben de forma incorrecta
el nombre de grasas ya que las grasas son soacutelo un tipo de liacutepidos procedentes de animales
Los maacutes abundantes son las grasas que puede ser de origen animal o vegetal
ESTRUCTURA
Los liacutepidos son un conjunto de moleacuteculas orgaacutenicas la mayoriacutea biomoleacuteculas compuestas
principalmente por carbono (C) e hidroacutegeno (H) y en menor medida oxiacutegeno (O) aunque tambieacuten
pueden contener foacutesforo (P) azufre (S) y nitroacutegeno (N)
Tienen caraacutecter anfipaacutetico ya que los aacutecidos grasos tienen dos zonas diferentes el grupo
carboxilo es polar y la zona de la cadena hidrocarbonada es no polar que tiende a establecer
enlaces de Van der Waals con otras cadenas semejantes El tamantildeo de la cadena saturada es el
responsable de la insolubilidad en agua de estas moleacuteculas en un medio acuoso tienden a
dispersarse en forma de laacuteminas o micelas (monocapa o bicapa) de modo que constituyen
emulsiones Aquiacute las zonas polares establecen los puentes de hidroacutegeno con el agua y los no
polares se alejan de esta La zona polar es zona hidroacutefila o lipoacutefoba (soluble en agua) y la zona
no polar es la zona lipoacutefila o hidroacutefoba (repele el agua)
CLASIFICACIOacuteN
Resulta difiacutecil definirlos quiacutemicamente ya que forman un grupo muy heterogeacuteneo
Los liacutepidos se clasifican en tres grupos atendiendo a su composicioacuten quiacutemica
1 Con aacutecidos grasos denominados liacutepidos saponificables (formacioacuten de jaboacuten) a su vez pueden
ser A) Simples integrados solo por C H y O Se incluyen los propios aacutecidos grasos acilgliceacuteridos
y ceacuteridos B) Complejos ademaacutes de C H y O contienen aacutetomos de P N o S Se les suele llamar
liacutepidos de membrana ya que forman parte esencial de las membranas celulares Aquiacute se incluyen
los fosfoliacutepidos y glucoliacutepidos
2 Liacutepidos no saponificables No sufren de hidroacutelisis alcalina ya que carecen de aacutecidos grasos
en su moleacutecula Son los isoprenoides esteroides y prostaglandinas
3 Liacutepidos conjugados liacutepidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias
SAPONIFICABLES SIMPLES Aacutecidos grasos
Los aacutecidos grasos en estado libre son muy raros en la naturaleza la inmensa mayoriacutea se
encuentran formando parte de otros liacutepidos de los que se obtienen por hidroacutelisis aacutecida o
enzimaacutetica de los liacutepidos saponificables Quiacutemicamente son cadenas hidrocarbonadas de nuacutemero
variable de aacutetomos de carbono en cuyo extremo hay un grupo carboxiacutelico Pueden ser saturados
cuando todos los carbonos tienen sus valencias ocupadas por hidroacutegeno y a temperatura ambiente
tienen consistencia de grasa soacutelida como la manteca de cerdo en este tipo de moleacutecula es mayor
el nuacutemero de enlaces de Van del Waals que hay que romper y el punto de fusioacuten es maacutes alto
Los aacutecidos grasos insaturados y poliinsaturados presentan respectivamente uno o varios dobles
enlaces entre los carbonos la presencia de los dobles enlaces reduce el punto de fusioacuten ya que
los enlaces de Van der Waals son escasos Por tanto los dobles enlaces a temperatura ambiente
son faacutecilmente identificables ya que su punto de fusioacuten es menor que en el resto de los aacutecidos
grasos daacutendoles una consistencia liacutequida como el aceite de oliva En la siguiente tabla se pueden
observar los puntos de fusioacuten de algunos aacutecidos grasos En ella se advierte que en los aacutecidos
grasos saturados mientras mayor sea el nuacutemero de carbonos mayor es su punto de fusioacuten es
decir son soacutelidos a temperatura ambiente en cambio algunos aacutecidos grasos insaturados tienen
puntos de fusioacuten negativos lo que indica que son liacutequidos a tempertura ambiente y algunos auacuten
congelados siguen siendo liacutequidos
Por comodidad la cadena hidrocarbonada de los aacutecidos grasos se representa
como una simple liacutenea de zigzag mientras que la cadena de los aacutecidos grasos
insaturados al tener dobles enlaces adoptan en el espacio las apariciones
diferentes vueltas o codos en el zigzag
Proteiacutenas (peptiacutedico puentes de hidrogeno) Las proteiacutenas son biomoleacuteculas formadas baacutesicamente por carbono hidroacutegeno oxiacutegeno y nitroacutegeno Pueden ademaacutes contener azufre y en algunos tipos de proteiacutenas foacutesforo hierro magnesio y cobre entre otros elementos Pueden considerarse poliacutemeros de unas pequentildeas moleacuteculas que reciben el nombre de aminoaacutecidos y seriacutean por tanto los monoacutemeros unidad Los aminoaacutecidos estaacuten unidos mediante enlaces peptiacutedicos La unioacuten de un bajo nuacutemero de aminoaacutecidos da lugar a un peacuteptido si el nuacutemero de aminoaacutecidos que forma la moleacutecula no es mayor de 10 se denomina oligopeacuteptido si es superior a 10 se llama polipeacuteptido y si el nuacutemero es superior a 50 aminoaacutecidos se habla ya de proteiacutena Por tanto las proteiacutenas son cadenas de aminoaacutecidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones Las proteiacutenas estaacuten codificadas en el material geneacutetico de cada organismo donde se especifica su secuencia de aminoaacutecidos y luego son sintetizadas por los ribosomas Las proteiacutenas desempentildean un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoleacuteculas maacutes versaacutetiles y maacutes diversas Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes entre ellas funciones estructurales enzimaacuteticas transportadora
Aminoaacutecidos Son las unidades baacutesicas que forman las proteiacutenas Su denominacioacuten responde a la composicioacuten quiacutemica general que presentan en la que un grupo amino (-NH2) y
otro carboxilo o aacutecido (-COOH) se unen a un carbono (-C-) Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un aacutetomo de hidroacutegeno (-H) y con un grupo quiacutemico variable al que se denomina radical (-R)
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
1
a) dimetil acetona
b) propanal
c) propanona
2
a) aacutecido propanodioico
b) aacutecido aceacutetico
c) aacutecido propanoico
3
a) etanoato de etilo
b) metanoato de metilo
c) etanoato de metilo
4
a) metiltriamina
b) trimetilamina
c) propilamina
5
a) NN-dimetilbutanamida
b) N-dimetilbutanamida
c) dimetilbutanamida
6
a) 3-nitro-2-propeno
b) 1-nitro-1-propeno
c) 3-nitro-1-propeno
7
a) 2-butenonitrilo
b) 1-propenonitrilo
c) 2-propenonitrilo
8
a) pentaacutegono
b) pentano
c) pentilo
9
10
a) 1-pentin-3-eno
b) 3-penten-1-ino
c) 2-penten-4-ino
a) 3-etil-24-pentadieno
b) 3-etenil-2-penteno
c) 3-etil-13-pentadieno
1
a) ciclopropano
b) ciclobutano
c) ciclocuadrado
2
a) clorobenceno
b) clorociclohexano
c) cloroformo
3
a) metano de fluor
b) fluorometano
c) fluoroetano
4
a) 5-hexin-3-en-1-ol
b) 3-hexen-1-in-6-ol
c) 3-hexen-5-in-1-ol
5
a) 2-etil-5-metilbencenol
b) 1-etil-4-metilbencenol
c) 1-etil-4-metil-2-bencenol
6
a) propenoxiisopropano
b) isopropil 1-propenil eacuteter
c) 1-propenil isopropil eacuteter
7
a) 3-pentendiol
b) 3-pentendial
c) 2-pentendial
8
a) 4-metil-25-hexanodiona
b) 3-metil-25-hexanodiona
c) 4-metil-24-hexanodiona
9
a) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido laacutectico
b) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido aceacutetico
c) aacutecido 2-hidroxietanoico o aacutecido laacutectico
10
a) 1-butenoato de 1-propino
b) 1-butenoato de 2-propino
c) 3-butenoato de 2-propino
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
10
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
10
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Reacciones Quiacutemicas (sustitucioacuten Adicioacuten y Eliminacioacuten)
BLOQUE II Carbohidratos
(monosacaacuteridos enlace glucosiacutedico) Los carbohidratos son moleacuteculas formadas por carbono hidroacutegeno y oxiacutegeno (C H O) e incluyen algunas de las moleacuteculas maacutes relevantes en la vida de los organismos como son la glucosa que es universalmente utilizada por las ceacutelulas para la obtencioacuten de energiacutea metaboacutelica el glucoacutegeno contenido en el hiacutegado y el muacutesculo que forma la reserva de energiacutea maacutes faacutecilmente accesible para las ceacutelulas del organismo y la ribosa y desoxirribosa que forman parte de la estructura quiacutemica de los aacutecidos nucleicos
Desde el punto de vista quiacutemico los carbohidratos son polihidroxi aldehiacutedos o cetonas y sus poliacutemeros y existen en tres categoriacuteas principales distinguibles por el nuacutemero de unidades de azuacutecar que los forman monosacaacuteridos oligosacaacuteridos y polisacaacuteridos Los polisacaacuteridos liberan a la hidroacutelisis centenares o millares de monosacaacuteridos mientras que los oligosacaacuteridos producen de dos a l0 monosacaacuteridos y los monosacaacuteridos mismos son las unidades miacutenimas de los carbohidratos que ya no se pueden hidrolizar Se les llama carbohidratos debido a que su estructura quiacutemica semeja formas hidratadas del carbono y se representan con la foacutermula Cn (H2O)n Los carbohidratos tienen diversas funciones en el organismo destacan su papel como combustible metaboacutelico (1 g de carbohidrato produce 4 Kilocaloriacuteas) como precursores en la biosiacutentesis de aacutecidos grasos y algunos aminoaacutecidos y como constituyentes de moleacuteculas complejas importantes glucoliacutepidos glucoproteiacutenas nucleoacutetidos y aacutecidos nucleicos
Monosacaacuteridos
Hay dos familias de monosacaacuteridos las ALDOSAS y las CETOSAS Las aldosas y cetosas maacutes abundantes en la naturaleza tienen entre 3 y seis aacutetomos de carbono Normalmente las cetosas se denominan insertando la siacutelaba ul en el nombre de la aldosa correspondiente Ejemplo Aldosas ----gt Cetosas Ribosa ----gt Ribulosa Eritrosa ----gt Eritrulosa
Oligosacaacuteridos
De los oligosacaacuteridos importantes en bioquiacutemica los maacutes relevantes son los disacaacuteridos y entre
eacutestos se hallan maltosa sacarosa lactosa y celobiosa que pueden diferenciarse observando al
tipo de monosacaacuteridos que los forman y el enlace glucosiacutedico que los une
Maltosa = glucosa + glucosa
enlace alfa 1-4
En las siguientes estructuras sentildeala encerrando el enlace glucosidico
Liacutepidos (esterificacioacuten)
Son un grupo de sustancias heterogeacuteneas que tienen como caracteriacutestica principal el ser
hidrofoacutebicas (insolubles en agua) pero solubles en solventes orgaacutenicos no polares como eacuteter
bencina alcohol benceno y cloroformo Son untuosos tacto (resbaladizos) tienen brillo graso
y menor densidad que el agua por lo que flotan en ella
Son una fuente importante de energiacutea por lo que son indispensables en la dieta En los
paiacuteses en viacuteas de desarrollo las grasas aportan entre un 8 y 10 del consumo energeacutetico total
la OMS recomienda entre un 20 ndash 25 del total de ingesta mientras que en algunos paiacuteses
industrializados llega a ser hasta 36 Ordinariamente los liacutepidos reciben de forma incorrecta
el nombre de grasas ya que las grasas son soacutelo un tipo de liacutepidos procedentes de animales
Los maacutes abundantes son las grasas que puede ser de origen animal o vegetal
ESTRUCTURA
Los liacutepidos son un conjunto de moleacuteculas orgaacutenicas la mayoriacutea biomoleacuteculas compuestas
principalmente por carbono (C) e hidroacutegeno (H) y en menor medida oxiacutegeno (O) aunque tambieacuten
pueden contener foacutesforo (P) azufre (S) y nitroacutegeno (N)
Tienen caraacutecter anfipaacutetico ya que los aacutecidos grasos tienen dos zonas diferentes el grupo
carboxilo es polar y la zona de la cadena hidrocarbonada es no polar que tiende a establecer
enlaces de Van der Waals con otras cadenas semejantes El tamantildeo de la cadena saturada es el
responsable de la insolubilidad en agua de estas moleacuteculas en un medio acuoso tienden a
dispersarse en forma de laacuteminas o micelas (monocapa o bicapa) de modo que constituyen
emulsiones Aquiacute las zonas polares establecen los puentes de hidroacutegeno con el agua y los no
polares se alejan de esta La zona polar es zona hidroacutefila o lipoacutefoba (soluble en agua) y la zona
no polar es la zona lipoacutefila o hidroacutefoba (repele el agua)
CLASIFICACIOacuteN
Resulta difiacutecil definirlos quiacutemicamente ya que forman un grupo muy heterogeacuteneo
Los liacutepidos se clasifican en tres grupos atendiendo a su composicioacuten quiacutemica
1 Con aacutecidos grasos denominados liacutepidos saponificables (formacioacuten de jaboacuten) a su vez pueden
ser A) Simples integrados solo por C H y O Se incluyen los propios aacutecidos grasos acilgliceacuteridos
y ceacuteridos B) Complejos ademaacutes de C H y O contienen aacutetomos de P N o S Se les suele llamar
liacutepidos de membrana ya que forman parte esencial de las membranas celulares Aquiacute se incluyen
los fosfoliacutepidos y glucoliacutepidos
2 Liacutepidos no saponificables No sufren de hidroacutelisis alcalina ya que carecen de aacutecidos grasos
en su moleacutecula Son los isoprenoides esteroides y prostaglandinas
3 Liacutepidos conjugados liacutepidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias
SAPONIFICABLES SIMPLES Aacutecidos grasos
Los aacutecidos grasos en estado libre son muy raros en la naturaleza la inmensa mayoriacutea se
encuentran formando parte de otros liacutepidos de los que se obtienen por hidroacutelisis aacutecida o
enzimaacutetica de los liacutepidos saponificables Quiacutemicamente son cadenas hidrocarbonadas de nuacutemero
variable de aacutetomos de carbono en cuyo extremo hay un grupo carboxiacutelico Pueden ser saturados
cuando todos los carbonos tienen sus valencias ocupadas por hidroacutegeno y a temperatura ambiente
tienen consistencia de grasa soacutelida como la manteca de cerdo en este tipo de moleacutecula es mayor
el nuacutemero de enlaces de Van del Waals que hay que romper y el punto de fusioacuten es maacutes alto
Los aacutecidos grasos insaturados y poliinsaturados presentan respectivamente uno o varios dobles
enlaces entre los carbonos la presencia de los dobles enlaces reduce el punto de fusioacuten ya que
los enlaces de Van der Waals son escasos Por tanto los dobles enlaces a temperatura ambiente
son faacutecilmente identificables ya que su punto de fusioacuten es menor que en el resto de los aacutecidos
grasos daacutendoles una consistencia liacutequida como el aceite de oliva En la siguiente tabla se pueden
observar los puntos de fusioacuten de algunos aacutecidos grasos En ella se advierte que en los aacutecidos
grasos saturados mientras mayor sea el nuacutemero de carbonos mayor es su punto de fusioacuten es
decir son soacutelidos a temperatura ambiente en cambio algunos aacutecidos grasos insaturados tienen
puntos de fusioacuten negativos lo que indica que son liacutequidos a tempertura ambiente y algunos auacuten
congelados siguen siendo liacutequidos
Por comodidad la cadena hidrocarbonada de los aacutecidos grasos se representa
como una simple liacutenea de zigzag mientras que la cadena de los aacutecidos grasos
insaturados al tener dobles enlaces adoptan en el espacio las apariciones
diferentes vueltas o codos en el zigzag
Proteiacutenas (peptiacutedico puentes de hidrogeno) Las proteiacutenas son biomoleacuteculas formadas baacutesicamente por carbono hidroacutegeno oxiacutegeno y nitroacutegeno Pueden ademaacutes contener azufre y en algunos tipos de proteiacutenas foacutesforo hierro magnesio y cobre entre otros elementos Pueden considerarse poliacutemeros de unas pequentildeas moleacuteculas que reciben el nombre de aminoaacutecidos y seriacutean por tanto los monoacutemeros unidad Los aminoaacutecidos estaacuten unidos mediante enlaces peptiacutedicos La unioacuten de un bajo nuacutemero de aminoaacutecidos da lugar a un peacuteptido si el nuacutemero de aminoaacutecidos que forma la moleacutecula no es mayor de 10 se denomina oligopeacuteptido si es superior a 10 se llama polipeacuteptido y si el nuacutemero es superior a 50 aminoaacutecidos se habla ya de proteiacutena Por tanto las proteiacutenas son cadenas de aminoaacutecidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones Las proteiacutenas estaacuten codificadas en el material geneacutetico de cada organismo donde se especifica su secuencia de aminoaacutecidos y luego son sintetizadas por los ribosomas Las proteiacutenas desempentildean un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoleacuteculas maacutes versaacutetiles y maacutes diversas Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes entre ellas funciones estructurales enzimaacuteticas transportadora
Aminoaacutecidos Son las unidades baacutesicas que forman las proteiacutenas Su denominacioacuten responde a la composicioacuten quiacutemica general que presentan en la que un grupo amino (-NH2) y
otro carboxilo o aacutecido (-COOH) se unen a un carbono (-C-) Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un aacutetomo de hidroacutegeno (-H) y con un grupo quiacutemico variable al que se denomina radical (-R)
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
a) 3-etil-24-pentadieno
b) 3-etenil-2-penteno
c) 3-etil-13-pentadieno
1
a) ciclopropano
b) ciclobutano
c) ciclocuadrado
2
a) clorobenceno
b) clorociclohexano
c) cloroformo
3
a) metano de fluor
b) fluorometano
c) fluoroetano
4
a) 5-hexin-3-en-1-ol
b) 3-hexen-1-in-6-ol
c) 3-hexen-5-in-1-ol
5
a) 2-etil-5-metilbencenol
b) 1-etil-4-metilbencenol
c) 1-etil-4-metil-2-bencenol
6
a) propenoxiisopropano
b) isopropil 1-propenil eacuteter
c) 1-propenil isopropil eacuteter
7
a) 3-pentendiol
b) 3-pentendial
c) 2-pentendial
8
a) 4-metil-25-hexanodiona
b) 3-metil-25-hexanodiona
c) 4-metil-24-hexanodiona
9
a) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido laacutectico
b) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido aceacutetico
c) aacutecido 2-hidroxietanoico o aacutecido laacutectico
10
a) 1-butenoato de 1-propino
b) 1-butenoato de 2-propino
c) 3-butenoato de 2-propino
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
10
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
10
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Reacciones Quiacutemicas (sustitucioacuten Adicioacuten y Eliminacioacuten)
BLOQUE II Carbohidratos
(monosacaacuteridos enlace glucosiacutedico) Los carbohidratos son moleacuteculas formadas por carbono hidroacutegeno y oxiacutegeno (C H O) e incluyen algunas de las moleacuteculas maacutes relevantes en la vida de los organismos como son la glucosa que es universalmente utilizada por las ceacutelulas para la obtencioacuten de energiacutea metaboacutelica el glucoacutegeno contenido en el hiacutegado y el muacutesculo que forma la reserva de energiacutea maacutes faacutecilmente accesible para las ceacutelulas del organismo y la ribosa y desoxirribosa que forman parte de la estructura quiacutemica de los aacutecidos nucleicos
Desde el punto de vista quiacutemico los carbohidratos son polihidroxi aldehiacutedos o cetonas y sus poliacutemeros y existen en tres categoriacuteas principales distinguibles por el nuacutemero de unidades de azuacutecar que los forman monosacaacuteridos oligosacaacuteridos y polisacaacuteridos Los polisacaacuteridos liberan a la hidroacutelisis centenares o millares de monosacaacuteridos mientras que los oligosacaacuteridos producen de dos a l0 monosacaacuteridos y los monosacaacuteridos mismos son las unidades miacutenimas de los carbohidratos que ya no se pueden hidrolizar Se les llama carbohidratos debido a que su estructura quiacutemica semeja formas hidratadas del carbono y se representan con la foacutermula Cn (H2O)n Los carbohidratos tienen diversas funciones en el organismo destacan su papel como combustible metaboacutelico (1 g de carbohidrato produce 4 Kilocaloriacuteas) como precursores en la biosiacutentesis de aacutecidos grasos y algunos aminoaacutecidos y como constituyentes de moleacuteculas complejas importantes glucoliacutepidos glucoproteiacutenas nucleoacutetidos y aacutecidos nucleicos
Monosacaacuteridos
Hay dos familias de monosacaacuteridos las ALDOSAS y las CETOSAS Las aldosas y cetosas maacutes abundantes en la naturaleza tienen entre 3 y seis aacutetomos de carbono Normalmente las cetosas se denominan insertando la siacutelaba ul en el nombre de la aldosa correspondiente Ejemplo Aldosas ----gt Cetosas Ribosa ----gt Ribulosa Eritrosa ----gt Eritrulosa
Oligosacaacuteridos
De los oligosacaacuteridos importantes en bioquiacutemica los maacutes relevantes son los disacaacuteridos y entre
eacutestos se hallan maltosa sacarosa lactosa y celobiosa que pueden diferenciarse observando al
tipo de monosacaacuteridos que los forman y el enlace glucosiacutedico que los une
Maltosa = glucosa + glucosa
enlace alfa 1-4
En las siguientes estructuras sentildeala encerrando el enlace glucosidico
Liacutepidos (esterificacioacuten)
Son un grupo de sustancias heterogeacuteneas que tienen como caracteriacutestica principal el ser
hidrofoacutebicas (insolubles en agua) pero solubles en solventes orgaacutenicos no polares como eacuteter
bencina alcohol benceno y cloroformo Son untuosos tacto (resbaladizos) tienen brillo graso
y menor densidad que el agua por lo que flotan en ella
Son una fuente importante de energiacutea por lo que son indispensables en la dieta En los
paiacuteses en viacuteas de desarrollo las grasas aportan entre un 8 y 10 del consumo energeacutetico total
la OMS recomienda entre un 20 ndash 25 del total de ingesta mientras que en algunos paiacuteses
industrializados llega a ser hasta 36 Ordinariamente los liacutepidos reciben de forma incorrecta
el nombre de grasas ya que las grasas son soacutelo un tipo de liacutepidos procedentes de animales
Los maacutes abundantes son las grasas que puede ser de origen animal o vegetal
ESTRUCTURA
Los liacutepidos son un conjunto de moleacuteculas orgaacutenicas la mayoriacutea biomoleacuteculas compuestas
principalmente por carbono (C) e hidroacutegeno (H) y en menor medida oxiacutegeno (O) aunque tambieacuten
pueden contener foacutesforo (P) azufre (S) y nitroacutegeno (N)
Tienen caraacutecter anfipaacutetico ya que los aacutecidos grasos tienen dos zonas diferentes el grupo
carboxilo es polar y la zona de la cadena hidrocarbonada es no polar que tiende a establecer
enlaces de Van der Waals con otras cadenas semejantes El tamantildeo de la cadena saturada es el
responsable de la insolubilidad en agua de estas moleacuteculas en un medio acuoso tienden a
dispersarse en forma de laacuteminas o micelas (monocapa o bicapa) de modo que constituyen
emulsiones Aquiacute las zonas polares establecen los puentes de hidroacutegeno con el agua y los no
polares se alejan de esta La zona polar es zona hidroacutefila o lipoacutefoba (soluble en agua) y la zona
no polar es la zona lipoacutefila o hidroacutefoba (repele el agua)
CLASIFICACIOacuteN
Resulta difiacutecil definirlos quiacutemicamente ya que forman un grupo muy heterogeacuteneo
Los liacutepidos se clasifican en tres grupos atendiendo a su composicioacuten quiacutemica
1 Con aacutecidos grasos denominados liacutepidos saponificables (formacioacuten de jaboacuten) a su vez pueden
ser A) Simples integrados solo por C H y O Se incluyen los propios aacutecidos grasos acilgliceacuteridos
y ceacuteridos B) Complejos ademaacutes de C H y O contienen aacutetomos de P N o S Se les suele llamar
liacutepidos de membrana ya que forman parte esencial de las membranas celulares Aquiacute se incluyen
los fosfoliacutepidos y glucoliacutepidos
2 Liacutepidos no saponificables No sufren de hidroacutelisis alcalina ya que carecen de aacutecidos grasos
en su moleacutecula Son los isoprenoides esteroides y prostaglandinas
3 Liacutepidos conjugados liacutepidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias
SAPONIFICABLES SIMPLES Aacutecidos grasos
Los aacutecidos grasos en estado libre son muy raros en la naturaleza la inmensa mayoriacutea se
encuentran formando parte de otros liacutepidos de los que se obtienen por hidroacutelisis aacutecida o
enzimaacutetica de los liacutepidos saponificables Quiacutemicamente son cadenas hidrocarbonadas de nuacutemero
variable de aacutetomos de carbono en cuyo extremo hay un grupo carboxiacutelico Pueden ser saturados
cuando todos los carbonos tienen sus valencias ocupadas por hidroacutegeno y a temperatura ambiente
tienen consistencia de grasa soacutelida como la manteca de cerdo en este tipo de moleacutecula es mayor
el nuacutemero de enlaces de Van del Waals que hay que romper y el punto de fusioacuten es maacutes alto
Los aacutecidos grasos insaturados y poliinsaturados presentan respectivamente uno o varios dobles
enlaces entre los carbonos la presencia de los dobles enlaces reduce el punto de fusioacuten ya que
los enlaces de Van der Waals son escasos Por tanto los dobles enlaces a temperatura ambiente
son faacutecilmente identificables ya que su punto de fusioacuten es menor que en el resto de los aacutecidos
grasos daacutendoles una consistencia liacutequida como el aceite de oliva En la siguiente tabla se pueden
observar los puntos de fusioacuten de algunos aacutecidos grasos En ella se advierte que en los aacutecidos
grasos saturados mientras mayor sea el nuacutemero de carbonos mayor es su punto de fusioacuten es
decir son soacutelidos a temperatura ambiente en cambio algunos aacutecidos grasos insaturados tienen
puntos de fusioacuten negativos lo que indica que son liacutequidos a tempertura ambiente y algunos auacuten
congelados siguen siendo liacutequidos
Por comodidad la cadena hidrocarbonada de los aacutecidos grasos se representa
como una simple liacutenea de zigzag mientras que la cadena de los aacutecidos grasos
insaturados al tener dobles enlaces adoptan en el espacio las apariciones
diferentes vueltas o codos en el zigzag
Proteiacutenas (peptiacutedico puentes de hidrogeno) Las proteiacutenas son biomoleacuteculas formadas baacutesicamente por carbono hidroacutegeno oxiacutegeno y nitroacutegeno Pueden ademaacutes contener azufre y en algunos tipos de proteiacutenas foacutesforo hierro magnesio y cobre entre otros elementos Pueden considerarse poliacutemeros de unas pequentildeas moleacuteculas que reciben el nombre de aminoaacutecidos y seriacutean por tanto los monoacutemeros unidad Los aminoaacutecidos estaacuten unidos mediante enlaces peptiacutedicos La unioacuten de un bajo nuacutemero de aminoaacutecidos da lugar a un peacuteptido si el nuacutemero de aminoaacutecidos que forma la moleacutecula no es mayor de 10 se denomina oligopeacuteptido si es superior a 10 se llama polipeacuteptido y si el nuacutemero es superior a 50 aminoaacutecidos se habla ya de proteiacutena Por tanto las proteiacutenas son cadenas de aminoaacutecidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones Las proteiacutenas estaacuten codificadas en el material geneacutetico de cada organismo donde se especifica su secuencia de aminoaacutecidos y luego son sintetizadas por los ribosomas Las proteiacutenas desempentildean un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoleacuteculas maacutes versaacutetiles y maacutes diversas Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes entre ellas funciones estructurales enzimaacuteticas transportadora
Aminoaacutecidos Son las unidades baacutesicas que forman las proteiacutenas Su denominacioacuten responde a la composicioacuten quiacutemica general que presentan en la que un grupo amino (-NH2) y
otro carboxilo o aacutecido (-COOH) se unen a un carbono (-C-) Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un aacutetomo de hidroacutegeno (-H) y con un grupo quiacutemico variable al que se denomina radical (-R)
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
a) 4-metil-25-hexanodiona
b) 3-metil-25-hexanodiona
c) 4-metil-24-hexanodiona
9
a) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido laacutectico
b) aacutecido 2-hidroxipropanoico o aacutecido aceacutetico
c) aacutecido 2-hidroxietanoico o aacutecido laacutectico
10
a) 1-butenoato de 1-propino
b) 1-butenoato de 2-propino
c) 3-butenoato de 2-propino
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
10
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
10
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Reacciones Quiacutemicas (sustitucioacuten Adicioacuten y Eliminacioacuten)
BLOQUE II Carbohidratos
(monosacaacuteridos enlace glucosiacutedico) Los carbohidratos son moleacuteculas formadas por carbono hidroacutegeno y oxiacutegeno (C H O) e incluyen algunas de las moleacuteculas maacutes relevantes en la vida de los organismos como son la glucosa que es universalmente utilizada por las ceacutelulas para la obtencioacuten de energiacutea metaboacutelica el glucoacutegeno contenido en el hiacutegado y el muacutesculo que forma la reserva de energiacutea maacutes faacutecilmente accesible para las ceacutelulas del organismo y la ribosa y desoxirribosa que forman parte de la estructura quiacutemica de los aacutecidos nucleicos
Desde el punto de vista quiacutemico los carbohidratos son polihidroxi aldehiacutedos o cetonas y sus poliacutemeros y existen en tres categoriacuteas principales distinguibles por el nuacutemero de unidades de azuacutecar que los forman monosacaacuteridos oligosacaacuteridos y polisacaacuteridos Los polisacaacuteridos liberan a la hidroacutelisis centenares o millares de monosacaacuteridos mientras que los oligosacaacuteridos producen de dos a l0 monosacaacuteridos y los monosacaacuteridos mismos son las unidades miacutenimas de los carbohidratos que ya no se pueden hidrolizar Se les llama carbohidratos debido a que su estructura quiacutemica semeja formas hidratadas del carbono y se representan con la foacutermula Cn (H2O)n Los carbohidratos tienen diversas funciones en el organismo destacan su papel como combustible metaboacutelico (1 g de carbohidrato produce 4 Kilocaloriacuteas) como precursores en la biosiacutentesis de aacutecidos grasos y algunos aminoaacutecidos y como constituyentes de moleacuteculas complejas importantes glucoliacutepidos glucoproteiacutenas nucleoacutetidos y aacutecidos nucleicos
Monosacaacuteridos
Hay dos familias de monosacaacuteridos las ALDOSAS y las CETOSAS Las aldosas y cetosas maacutes abundantes en la naturaleza tienen entre 3 y seis aacutetomos de carbono Normalmente las cetosas se denominan insertando la siacutelaba ul en el nombre de la aldosa correspondiente Ejemplo Aldosas ----gt Cetosas Ribosa ----gt Ribulosa Eritrosa ----gt Eritrulosa
Oligosacaacuteridos
De los oligosacaacuteridos importantes en bioquiacutemica los maacutes relevantes son los disacaacuteridos y entre
eacutestos se hallan maltosa sacarosa lactosa y celobiosa que pueden diferenciarse observando al
tipo de monosacaacuteridos que los forman y el enlace glucosiacutedico que los une
Maltosa = glucosa + glucosa
enlace alfa 1-4
En las siguientes estructuras sentildeala encerrando el enlace glucosidico
Liacutepidos (esterificacioacuten)
Son un grupo de sustancias heterogeacuteneas que tienen como caracteriacutestica principal el ser
hidrofoacutebicas (insolubles en agua) pero solubles en solventes orgaacutenicos no polares como eacuteter
bencina alcohol benceno y cloroformo Son untuosos tacto (resbaladizos) tienen brillo graso
y menor densidad que el agua por lo que flotan en ella
Son una fuente importante de energiacutea por lo que son indispensables en la dieta En los
paiacuteses en viacuteas de desarrollo las grasas aportan entre un 8 y 10 del consumo energeacutetico total
la OMS recomienda entre un 20 ndash 25 del total de ingesta mientras que en algunos paiacuteses
industrializados llega a ser hasta 36 Ordinariamente los liacutepidos reciben de forma incorrecta
el nombre de grasas ya que las grasas son soacutelo un tipo de liacutepidos procedentes de animales
Los maacutes abundantes son las grasas que puede ser de origen animal o vegetal
ESTRUCTURA
Los liacutepidos son un conjunto de moleacuteculas orgaacutenicas la mayoriacutea biomoleacuteculas compuestas
principalmente por carbono (C) e hidroacutegeno (H) y en menor medida oxiacutegeno (O) aunque tambieacuten
pueden contener foacutesforo (P) azufre (S) y nitroacutegeno (N)
Tienen caraacutecter anfipaacutetico ya que los aacutecidos grasos tienen dos zonas diferentes el grupo
carboxilo es polar y la zona de la cadena hidrocarbonada es no polar que tiende a establecer
enlaces de Van der Waals con otras cadenas semejantes El tamantildeo de la cadena saturada es el
responsable de la insolubilidad en agua de estas moleacuteculas en un medio acuoso tienden a
dispersarse en forma de laacuteminas o micelas (monocapa o bicapa) de modo que constituyen
emulsiones Aquiacute las zonas polares establecen los puentes de hidroacutegeno con el agua y los no
polares se alejan de esta La zona polar es zona hidroacutefila o lipoacutefoba (soluble en agua) y la zona
no polar es la zona lipoacutefila o hidroacutefoba (repele el agua)
CLASIFICACIOacuteN
Resulta difiacutecil definirlos quiacutemicamente ya que forman un grupo muy heterogeacuteneo
Los liacutepidos se clasifican en tres grupos atendiendo a su composicioacuten quiacutemica
1 Con aacutecidos grasos denominados liacutepidos saponificables (formacioacuten de jaboacuten) a su vez pueden
ser A) Simples integrados solo por C H y O Se incluyen los propios aacutecidos grasos acilgliceacuteridos
y ceacuteridos B) Complejos ademaacutes de C H y O contienen aacutetomos de P N o S Se les suele llamar
liacutepidos de membrana ya que forman parte esencial de las membranas celulares Aquiacute se incluyen
los fosfoliacutepidos y glucoliacutepidos
2 Liacutepidos no saponificables No sufren de hidroacutelisis alcalina ya que carecen de aacutecidos grasos
en su moleacutecula Son los isoprenoides esteroides y prostaglandinas
3 Liacutepidos conjugados liacutepidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias
SAPONIFICABLES SIMPLES Aacutecidos grasos
Los aacutecidos grasos en estado libre son muy raros en la naturaleza la inmensa mayoriacutea se
encuentran formando parte de otros liacutepidos de los que se obtienen por hidroacutelisis aacutecida o
enzimaacutetica de los liacutepidos saponificables Quiacutemicamente son cadenas hidrocarbonadas de nuacutemero
variable de aacutetomos de carbono en cuyo extremo hay un grupo carboxiacutelico Pueden ser saturados
cuando todos los carbonos tienen sus valencias ocupadas por hidroacutegeno y a temperatura ambiente
tienen consistencia de grasa soacutelida como la manteca de cerdo en este tipo de moleacutecula es mayor
el nuacutemero de enlaces de Van del Waals que hay que romper y el punto de fusioacuten es maacutes alto
Los aacutecidos grasos insaturados y poliinsaturados presentan respectivamente uno o varios dobles
enlaces entre los carbonos la presencia de los dobles enlaces reduce el punto de fusioacuten ya que
los enlaces de Van der Waals son escasos Por tanto los dobles enlaces a temperatura ambiente
son faacutecilmente identificables ya que su punto de fusioacuten es menor que en el resto de los aacutecidos
grasos daacutendoles una consistencia liacutequida como el aceite de oliva En la siguiente tabla se pueden
observar los puntos de fusioacuten de algunos aacutecidos grasos En ella se advierte que en los aacutecidos
grasos saturados mientras mayor sea el nuacutemero de carbonos mayor es su punto de fusioacuten es
decir son soacutelidos a temperatura ambiente en cambio algunos aacutecidos grasos insaturados tienen
puntos de fusioacuten negativos lo que indica que son liacutequidos a tempertura ambiente y algunos auacuten
congelados siguen siendo liacutequidos
Por comodidad la cadena hidrocarbonada de los aacutecidos grasos se representa
como una simple liacutenea de zigzag mientras que la cadena de los aacutecidos grasos
insaturados al tener dobles enlaces adoptan en el espacio las apariciones
diferentes vueltas o codos en el zigzag
Proteiacutenas (peptiacutedico puentes de hidrogeno) Las proteiacutenas son biomoleacuteculas formadas baacutesicamente por carbono hidroacutegeno oxiacutegeno y nitroacutegeno Pueden ademaacutes contener azufre y en algunos tipos de proteiacutenas foacutesforo hierro magnesio y cobre entre otros elementos Pueden considerarse poliacutemeros de unas pequentildeas moleacuteculas que reciben el nombre de aminoaacutecidos y seriacutean por tanto los monoacutemeros unidad Los aminoaacutecidos estaacuten unidos mediante enlaces peptiacutedicos La unioacuten de un bajo nuacutemero de aminoaacutecidos da lugar a un peacuteptido si el nuacutemero de aminoaacutecidos que forma la moleacutecula no es mayor de 10 se denomina oligopeacuteptido si es superior a 10 se llama polipeacuteptido y si el nuacutemero es superior a 50 aminoaacutecidos se habla ya de proteiacutena Por tanto las proteiacutenas son cadenas de aminoaacutecidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones Las proteiacutenas estaacuten codificadas en el material geneacutetico de cada organismo donde se especifica su secuencia de aminoaacutecidos y luego son sintetizadas por los ribosomas Las proteiacutenas desempentildean un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoleacuteculas maacutes versaacutetiles y maacutes diversas Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes entre ellas funciones estructurales enzimaacuteticas transportadora
Aminoaacutecidos Son las unidades baacutesicas que forman las proteiacutenas Su denominacioacuten responde a la composicioacuten quiacutemica general que presentan en la que un grupo amino (-NH2) y
otro carboxilo o aacutecido (-COOH) se unen a un carbono (-C-) Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un aacutetomo de hidroacutegeno (-H) y con un grupo quiacutemico variable al que se denomina radical (-R)
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
10
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Contesta a cada una de las cuestiones Pulsando el botoacuten CORREGIR podraacutes evaluar el ejercicio El botoacuten BORRAR permite repetirlo Haz el ejercicio como si fuera un juego un pasatiempo Con lo que estudiaste te debe salir bien y si no a repasar otro poco Buena suerte
Sentildeala el nombre correcto para estos compuestos
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
10
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Reacciones Quiacutemicas (sustitucioacuten Adicioacuten y Eliminacioacuten)
BLOQUE II Carbohidratos
(monosacaacuteridos enlace glucosiacutedico) Los carbohidratos son moleacuteculas formadas por carbono hidroacutegeno y oxiacutegeno (C H O) e incluyen algunas de las moleacuteculas maacutes relevantes en la vida de los organismos como son la glucosa que es universalmente utilizada por las ceacutelulas para la obtencioacuten de energiacutea metaboacutelica el glucoacutegeno contenido en el hiacutegado y el muacutesculo que forma la reserva de energiacutea maacutes faacutecilmente accesible para las ceacutelulas del organismo y la ribosa y desoxirribosa que forman parte de la estructura quiacutemica de los aacutecidos nucleicos
Desde el punto de vista quiacutemico los carbohidratos son polihidroxi aldehiacutedos o cetonas y sus poliacutemeros y existen en tres categoriacuteas principales distinguibles por el nuacutemero de unidades de azuacutecar que los forman monosacaacuteridos oligosacaacuteridos y polisacaacuteridos Los polisacaacuteridos liberan a la hidroacutelisis centenares o millares de monosacaacuteridos mientras que los oligosacaacuteridos producen de dos a l0 monosacaacuteridos y los monosacaacuteridos mismos son las unidades miacutenimas de los carbohidratos que ya no se pueden hidrolizar Se les llama carbohidratos debido a que su estructura quiacutemica semeja formas hidratadas del carbono y se representan con la foacutermula Cn (H2O)n Los carbohidratos tienen diversas funciones en el organismo destacan su papel como combustible metaboacutelico (1 g de carbohidrato produce 4 Kilocaloriacuteas) como precursores en la biosiacutentesis de aacutecidos grasos y algunos aminoaacutecidos y como constituyentes de moleacuteculas complejas importantes glucoliacutepidos glucoproteiacutenas nucleoacutetidos y aacutecidos nucleicos
Monosacaacuteridos
Hay dos familias de monosacaacuteridos las ALDOSAS y las CETOSAS Las aldosas y cetosas maacutes abundantes en la naturaleza tienen entre 3 y seis aacutetomos de carbono Normalmente las cetosas se denominan insertando la siacutelaba ul en el nombre de la aldosa correspondiente Ejemplo Aldosas ----gt Cetosas Ribosa ----gt Ribulosa Eritrosa ----gt Eritrulosa
Oligosacaacuteridos
De los oligosacaacuteridos importantes en bioquiacutemica los maacutes relevantes son los disacaacuteridos y entre
eacutestos se hallan maltosa sacarosa lactosa y celobiosa que pueden diferenciarse observando al
tipo de monosacaacuteridos que los forman y el enlace glucosiacutedico que los une
Maltosa = glucosa + glucosa
enlace alfa 1-4
En las siguientes estructuras sentildeala encerrando el enlace glucosidico
Liacutepidos (esterificacioacuten)
Son un grupo de sustancias heterogeacuteneas que tienen como caracteriacutestica principal el ser
hidrofoacutebicas (insolubles en agua) pero solubles en solventes orgaacutenicos no polares como eacuteter
bencina alcohol benceno y cloroformo Son untuosos tacto (resbaladizos) tienen brillo graso
y menor densidad que el agua por lo que flotan en ella
Son una fuente importante de energiacutea por lo que son indispensables en la dieta En los
paiacuteses en viacuteas de desarrollo las grasas aportan entre un 8 y 10 del consumo energeacutetico total
la OMS recomienda entre un 20 ndash 25 del total de ingesta mientras que en algunos paiacuteses
industrializados llega a ser hasta 36 Ordinariamente los liacutepidos reciben de forma incorrecta
el nombre de grasas ya que las grasas son soacutelo un tipo de liacutepidos procedentes de animales
Los maacutes abundantes son las grasas que puede ser de origen animal o vegetal
ESTRUCTURA
Los liacutepidos son un conjunto de moleacuteculas orgaacutenicas la mayoriacutea biomoleacuteculas compuestas
principalmente por carbono (C) e hidroacutegeno (H) y en menor medida oxiacutegeno (O) aunque tambieacuten
pueden contener foacutesforo (P) azufre (S) y nitroacutegeno (N)
Tienen caraacutecter anfipaacutetico ya que los aacutecidos grasos tienen dos zonas diferentes el grupo
carboxilo es polar y la zona de la cadena hidrocarbonada es no polar que tiende a establecer
enlaces de Van der Waals con otras cadenas semejantes El tamantildeo de la cadena saturada es el
responsable de la insolubilidad en agua de estas moleacuteculas en un medio acuoso tienden a
dispersarse en forma de laacuteminas o micelas (monocapa o bicapa) de modo que constituyen
emulsiones Aquiacute las zonas polares establecen los puentes de hidroacutegeno con el agua y los no
polares se alejan de esta La zona polar es zona hidroacutefila o lipoacutefoba (soluble en agua) y la zona
no polar es la zona lipoacutefila o hidroacutefoba (repele el agua)
CLASIFICACIOacuteN
Resulta difiacutecil definirlos quiacutemicamente ya que forman un grupo muy heterogeacuteneo
Los liacutepidos se clasifican en tres grupos atendiendo a su composicioacuten quiacutemica
1 Con aacutecidos grasos denominados liacutepidos saponificables (formacioacuten de jaboacuten) a su vez pueden
ser A) Simples integrados solo por C H y O Se incluyen los propios aacutecidos grasos acilgliceacuteridos
y ceacuteridos B) Complejos ademaacutes de C H y O contienen aacutetomos de P N o S Se les suele llamar
liacutepidos de membrana ya que forman parte esencial de las membranas celulares Aquiacute se incluyen
los fosfoliacutepidos y glucoliacutepidos
2 Liacutepidos no saponificables No sufren de hidroacutelisis alcalina ya que carecen de aacutecidos grasos
en su moleacutecula Son los isoprenoides esteroides y prostaglandinas
3 Liacutepidos conjugados liacutepidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias
SAPONIFICABLES SIMPLES Aacutecidos grasos
Los aacutecidos grasos en estado libre son muy raros en la naturaleza la inmensa mayoriacutea se
encuentran formando parte de otros liacutepidos de los que se obtienen por hidroacutelisis aacutecida o
enzimaacutetica de los liacutepidos saponificables Quiacutemicamente son cadenas hidrocarbonadas de nuacutemero
variable de aacutetomos de carbono en cuyo extremo hay un grupo carboxiacutelico Pueden ser saturados
cuando todos los carbonos tienen sus valencias ocupadas por hidroacutegeno y a temperatura ambiente
tienen consistencia de grasa soacutelida como la manteca de cerdo en este tipo de moleacutecula es mayor
el nuacutemero de enlaces de Van del Waals que hay que romper y el punto de fusioacuten es maacutes alto
Los aacutecidos grasos insaturados y poliinsaturados presentan respectivamente uno o varios dobles
enlaces entre los carbonos la presencia de los dobles enlaces reduce el punto de fusioacuten ya que
los enlaces de Van der Waals son escasos Por tanto los dobles enlaces a temperatura ambiente
son faacutecilmente identificables ya que su punto de fusioacuten es menor que en el resto de los aacutecidos
grasos daacutendoles una consistencia liacutequida como el aceite de oliva En la siguiente tabla se pueden
observar los puntos de fusioacuten de algunos aacutecidos grasos En ella se advierte que en los aacutecidos
grasos saturados mientras mayor sea el nuacutemero de carbonos mayor es su punto de fusioacuten es
decir son soacutelidos a temperatura ambiente en cambio algunos aacutecidos grasos insaturados tienen
puntos de fusioacuten negativos lo que indica que son liacutequidos a tempertura ambiente y algunos auacuten
congelados siguen siendo liacutequidos
Por comodidad la cadena hidrocarbonada de los aacutecidos grasos se representa
como una simple liacutenea de zigzag mientras que la cadena de los aacutecidos grasos
insaturados al tener dobles enlaces adoptan en el espacio las apariciones
diferentes vueltas o codos en el zigzag
Proteiacutenas (peptiacutedico puentes de hidrogeno) Las proteiacutenas son biomoleacuteculas formadas baacutesicamente por carbono hidroacutegeno oxiacutegeno y nitroacutegeno Pueden ademaacutes contener azufre y en algunos tipos de proteiacutenas foacutesforo hierro magnesio y cobre entre otros elementos Pueden considerarse poliacutemeros de unas pequentildeas moleacuteculas que reciben el nombre de aminoaacutecidos y seriacutean por tanto los monoacutemeros unidad Los aminoaacutecidos estaacuten unidos mediante enlaces peptiacutedicos La unioacuten de un bajo nuacutemero de aminoaacutecidos da lugar a un peacuteptido si el nuacutemero de aminoaacutecidos que forma la moleacutecula no es mayor de 10 se denomina oligopeacuteptido si es superior a 10 se llama polipeacuteptido y si el nuacutemero es superior a 50 aminoaacutecidos se habla ya de proteiacutena Por tanto las proteiacutenas son cadenas de aminoaacutecidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones Las proteiacutenas estaacuten codificadas en el material geneacutetico de cada organismo donde se especifica su secuencia de aminoaacutecidos y luego son sintetizadas por los ribosomas Las proteiacutenas desempentildean un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoleacuteculas maacutes versaacutetiles y maacutes diversas Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes entre ellas funciones estructurales enzimaacuteticas transportadora
Aminoaacutecidos Son las unidades baacutesicas que forman las proteiacutenas Su denominacioacuten responde a la composicioacuten quiacutemica general que presentan en la que un grupo amino (-NH2) y
otro carboxilo o aacutecido (-COOH) se unen a un carbono (-C-) Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un aacutetomo de hidroacutegeno (-H) y con un grupo quiacutemico variable al que se denomina radical (-R)
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
1
a) melamina
b) metilamina
c) melanina
2
a) metiletanamida
b) 1-metilacetamida
c) N-metiletanamida
3
a) 3-nitro-1-propeno
b) 1-nitro-2-propeno
c) 1-nitro-3-propeno
4
a) cianuro de etilo
b) 2-propenonitrilo
c) 1-propenonitrilo
5
a) octano
b) hexano
c) heptano
6
a) 25-dimetil-13-heptadieno
b) 5-etil-2-metil-13-hexadieno
c) 2-etil-5-metil-35-hexadieno
7
a) 1-butin-3-eno
b) 1-buten-3-ino
c) 3-buten-1-ino
8
a) 4-etil-3-metilciclopenteno
b) 4-etil-5-metilciclopenteno
c) 5-metil-4-etilciclopenteno
9
10
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Reacciones Quiacutemicas (sustitucioacuten Adicioacuten y Eliminacioacuten)
BLOQUE II Carbohidratos
(monosacaacuteridos enlace glucosiacutedico) Los carbohidratos son moleacuteculas formadas por carbono hidroacutegeno y oxiacutegeno (C H O) e incluyen algunas de las moleacuteculas maacutes relevantes en la vida de los organismos como son la glucosa que es universalmente utilizada por las ceacutelulas para la obtencioacuten de energiacutea metaboacutelica el glucoacutegeno contenido en el hiacutegado y el muacutesculo que forma la reserva de energiacutea maacutes faacutecilmente accesible para las ceacutelulas del organismo y la ribosa y desoxirribosa que forman parte de la estructura quiacutemica de los aacutecidos nucleicos
Desde el punto de vista quiacutemico los carbohidratos son polihidroxi aldehiacutedos o cetonas y sus poliacutemeros y existen en tres categoriacuteas principales distinguibles por el nuacutemero de unidades de azuacutecar que los forman monosacaacuteridos oligosacaacuteridos y polisacaacuteridos Los polisacaacuteridos liberan a la hidroacutelisis centenares o millares de monosacaacuteridos mientras que los oligosacaacuteridos producen de dos a l0 monosacaacuteridos y los monosacaacuteridos mismos son las unidades miacutenimas de los carbohidratos que ya no se pueden hidrolizar Se les llama carbohidratos debido a que su estructura quiacutemica semeja formas hidratadas del carbono y se representan con la foacutermula Cn (H2O)n Los carbohidratos tienen diversas funciones en el organismo destacan su papel como combustible metaboacutelico (1 g de carbohidrato produce 4 Kilocaloriacuteas) como precursores en la biosiacutentesis de aacutecidos grasos y algunos aminoaacutecidos y como constituyentes de moleacuteculas complejas importantes glucoliacutepidos glucoproteiacutenas nucleoacutetidos y aacutecidos nucleicos
Monosacaacuteridos
Hay dos familias de monosacaacuteridos las ALDOSAS y las CETOSAS Las aldosas y cetosas maacutes abundantes en la naturaleza tienen entre 3 y seis aacutetomos de carbono Normalmente las cetosas se denominan insertando la siacutelaba ul en el nombre de la aldosa correspondiente Ejemplo Aldosas ----gt Cetosas Ribosa ----gt Ribulosa Eritrosa ----gt Eritrulosa
Oligosacaacuteridos
De los oligosacaacuteridos importantes en bioquiacutemica los maacutes relevantes son los disacaacuteridos y entre
eacutestos se hallan maltosa sacarosa lactosa y celobiosa que pueden diferenciarse observando al
tipo de monosacaacuteridos que los forman y el enlace glucosiacutedico que los une
Maltosa = glucosa + glucosa
enlace alfa 1-4
En las siguientes estructuras sentildeala encerrando el enlace glucosidico
Liacutepidos (esterificacioacuten)
Son un grupo de sustancias heterogeacuteneas que tienen como caracteriacutestica principal el ser
hidrofoacutebicas (insolubles en agua) pero solubles en solventes orgaacutenicos no polares como eacuteter
bencina alcohol benceno y cloroformo Son untuosos tacto (resbaladizos) tienen brillo graso
y menor densidad que el agua por lo que flotan en ella
Son una fuente importante de energiacutea por lo que son indispensables en la dieta En los
paiacuteses en viacuteas de desarrollo las grasas aportan entre un 8 y 10 del consumo energeacutetico total
la OMS recomienda entre un 20 ndash 25 del total de ingesta mientras que en algunos paiacuteses
industrializados llega a ser hasta 36 Ordinariamente los liacutepidos reciben de forma incorrecta
el nombre de grasas ya que las grasas son soacutelo un tipo de liacutepidos procedentes de animales
Los maacutes abundantes son las grasas que puede ser de origen animal o vegetal
ESTRUCTURA
Los liacutepidos son un conjunto de moleacuteculas orgaacutenicas la mayoriacutea biomoleacuteculas compuestas
principalmente por carbono (C) e hidroacutegeno (H) y en menor medida oxiacutegeno (O) aunque tambieacuten
pueden contener foacutesforo (P) azufre (S) y nitroacutegeno (N)
Tienen caraacutecter anfipaacutetico ya que los aacutecidos grasos tienen dos zonas diferentes el grupo
carboxilo es polar y la zona de la cadena hidrocarbonada es no polar que tiende a establecer
enlaces de Van der Waals con otras cadenas semejantes El tamantildeo de la cadena saturada es el
responsable de la insolubilidad en agua de estas moleacuteculas en un medio acuoso tienden a
dispersarse en forma de laacuteminas o micelas (monocapa o bicapa) de modo que constituyen
emulsiones Aquiacute las zonas polares establecen los puentes de hidroacutegeno con el agua y los no
polares se alejan de esta La zona polar es zona hidroacutefila o lipoacutefoba (soluble en agua) y la zona
no polar es la zona lipoacutefila o hidroacutefoba (repele el agua)
CLASIFICACIOacuteN
Resulta difiacutecil definirlos quiacutemicamente ya que forman un grupo muy heterogeacuteneo
Los liacutepidos se clasifican en tres grupos atendiendo a su composicioacuten quiacutemica
1 Con aacutecidos grasos denominados liacutepidos saponificables (formacioacuten de jaboacuten) a su vez pueden
ser A) Simples integrados solo por C H y O Se incluyen los propios aacutecidos grasos acilgliceacuteridos
y ceacuteridos B) Complejos ademaacutes de C H y O contienen aacutetomos de P N o S Se les suele llamar
liacutepidos de membrana ya que forman parte esencial de las membranas celulares Aquiacute se incluyen
los fosfoliacutepidos y glucoliacutepidos
2 Liacutepidos no saponificables No sufren de hidroacutelisis alcalina ya que carecen de aacutecidos grasos
en su moleacutecula Son los isoprenoides esteroides y prostaglandinas
3 Liacutepidos conjugados liacutepidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias
SAPONIFICABLES SIMPLES Aacutecidos grasos
Los aacutecidos grasos en estado libre son muy raros en la naturaleza la inmensa mayoriacutea se
encuentran formando parte de otros liacutepidos de los que se obtienen por hidroacutelisis aacutecida o
enzimaacutetica de los liacutepidos saponificables Quiacutemicamente son cadenas hidrocarbonadas de nuacutemero
variable de aacutetomos de carbono en cuyo extremo hay un grupo carboxiacutelico Pueden ser saturados
cuando todos los carbonos tienen sus valencias ocupadas por hidroacutegeno y a temperatura ambiente
tienen consistencia de grasa soacutelida como la manteca de cerdo en este tipo de moleacutecula es mayor
el nuacutemero de enlaces de Van del Waals que hay que romper y el punto de fusioacuten es maacutes alto
Los aacutecidos grasos insaturados y poliinsaturados presentan respectivamente uno o varios dobles
enlaces entre los carbonos la presencia de los dobles enlaces reduce el punto de fusioacuten ya que
los enlaces de Van der Waals son escasos Por tanto los dobles enlaces a temperatura ambiente
son faacutecilmente identificables ya que su punto de fusioacuten es menor que en el resto de los aacutecidos
grasos daacutendoles una consistencia liacutequida como el aceite de oliva En la siguiente tabla se pueden
observar los puntos de fusioacuten de algunos aacutecidos grasos En ella se advierte que en los aacutecidos
grasos saturados mientras mayor sea el nuacutemero de carbonos mayor es su punto de fusioacuten es
decir son soacutelidos a temperatura ambiente en cambio algunos aacutecidos grasos insaturados tienen
puntos de fusioacuten negativos lo que indica que son liacutequidos a tempertura ambiente y algunos auacuten
congelados siguen siendo liacutequidos
Por comodidad la cadena hidrocarbonada de los aacutecidos grasos se representa
como una simple liacutenea de zigzag mientras que la cadena de los aacutecidos grasos
insaturados al tener dobles enlaces adoptan en el espacio las apariciones
diferentes vueltas o codos en el zigzag
Proteiacutenas (peptiacutedico puentes de hidrogeno) Las proteiacutenas son biomoleacuteculas formadas baacutesicamente por carbono hidroacutegeno oxiacutegeno y nitroacutegeno Pueden ademaacutes contener azufre y en algunos tipos de proteiacutenas foacutesforo hierro magnesio y cobre entre otros elementos Pueden considerarse poliacutemeros de unas pequentildeas moleacuteculas que reciben el nombre de aminoaacutecidos y seriacutean por tanto los monoacutemeros unidad Los aminoaacutecidos estaacuten unidos mediante enlaces peptiacutedicos La unioacuten de un bajo nuacutemero de aminoaacutecidos da lugar a un peacuteptido si el nuacutemero de aminoaacutecidos que forma la moleacutecula no es mayor de 10 se denomina oligopeacuteptido si es superior a 10 se llama polipeacuteptido y si el nuacutemero es superior a 50 aminoaacutecidos se habla ya de proteiacutena Por tanto las proteiacutenas son cadenas de aminoaacutecidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones Las proteiacutenas estaacuten codificadas en el material geneacutetico de cada organismo donde se especifica su secuencia de aminoaacutecidos y luego son sintetizadas por los ribosomas Las proteiacutenas desempentildean un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoleacuteculas maacutes versaacutetiles y maacutes diversas Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes entre ellas funciones estructurales enzimaacuteticas transportadora
Aminoaacutecidos Son las unidades baacutesicas que forman las proteiacutenas Su denominacioacuten responde a la composicioacuten quiacutemica general que presentan en la que un grupo amino (-NH2) y
otro carboxilo o aacutecido (-COOH) se unen a un carbono (-C-) Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un aacutetomo de hidroacutegeno (-H) y con un grupo quiacutemico variable al que se denomina radical (-R)
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
a) 4-etil-1-isopropil-3-metilbenceno
b) 1-etil-5-isopropil-1-metilbenceno
c) 1-etil-4-isopropil-2-metilbenceno
a) dibromobutano
b) 23-dibromobutano
c) 12-dimetil-12-dibromoetano
Reacciones Quiacutemicas (sustitucioacuten Adicioacuten y Eliminacioacuten)
BLOQUE II Carbohidratos
(monosacaacuteridos enlace glucosiacutedico) Los carbohidratos son moleacuteculas formadas por carbono hidroacutegeno y oxiacutegeno (C H O) e incluyen algunas de las moleacuteculas maacutes relevantes en la vida de los organismos como son la glucosa que es universalmente utilizada por las ceacutelulas para la obtencioacuten de energiacutea metaboacutelica el glucoacutegeno contenido en el hiacutegado y el muacutesculo que forma la reserva de energiacutea maacutes faacutecilmente accesible para las ceacutelulas del organismo y la ribosa y desoxirribosa que forman parte de la estructura quiacutemica de los aacutecidos nucleicos
Desde el punto de vista quiacutemico los carbohidratos son polihidroxi aldehiacutedos o cetonas y sus poliacutemeros y existen en tres categoriacuteas principales distinguibles por el nuacutemero de unidades de azuacutecar que los forman monosacaacuteridos oligosacaacuteridos y polisacaacuteridos Los polisacaacuteridos liberan a la hidroacutelisis centenares o millares de monosacaacuteridos mientras que los oligosacaacuteridos producen de dos a l0 monosacaacuteridos y los monosacaacuteridos mismos son las unidades miacutenimas de los carbohidratos que ya no se pueden hidrolizar Se les llama carbohidratos debido a que su estructura quiacutemica semeja formas hidratadas del carbono y se representan con la foacutermula Cn (H2O)n Los carbohidratos tienen diversas funciones en el organismo destacan su papel como combustible metaboacutelico (1 g de carbohidrato produce 4 Kilocaloriacuteas) como precursores en la biosiacutentesis de aacutecidos grasos y algunos aminoaacutecidos y como constituyentes de moleacuteculas complejas importantes glucoliacutepidos glucoproteiacutenas nucleoacutetidos y aacutecidos nucleicos
Monosacaacuteridos
Hay dos familias de monosacaacuteridos las ALDOSAS y las CETOSAS Las aldosas y cetosas maacutes abundantes en la naturaleza tienen entre 3 y seis aacutetomos de carbono Normalmente las cetosas se denominan insertando la siacutelaba ul en el nombre de la aldosa correspondiente Ejemplo Aldosas ----gt Cetosas Ribosa ----gt Ribulosa Eritrosa ----gt Eritrulosa
Oligosacaacuteridos
De los oligosacaacuteridos importantes en bioquiacutemica los maacutes relevantes son los disacaacuteridos y entre
eacutestos se hallan maltosa sacarosa lactosa y celobiosa que pueden diferenciarse observando al
tipo de monosacaacuteridos que los forman y el enlace glucosiacutedico que los une
Maltosa = glucosa + glucosa
enlace alfa 1-4
En las siguientes estructuras sentildeala encerrando el enlace glucosidico
Liacutepidos (esterificacioacuten)
Son un grupo de sustancias heterogeacuteneas que tienen como caracteriacutestica principal el ser
hidrofoacutebicas (insolubles en agua) pero solubles en solventes orgaacutenicos no polares como eacuteter
bencina alcohol benceno y cloroformo Son untuosos tacto (resbaladizos) tienen brillo graso
y menor densidad que el agua por lo que flotan en ella
Son una fuente importante de energiacutea por lo que son indispensables en la dieta En los
paiacuteses en viacuteas de desarrollo las grasas aportan entre un 8 y 10 del consumo energeacutetico total
la OMS recomienda entre un 20 ndash 25 del total de ingesta mientras que en algunos paiacuteses
industrializados llega a ser hasta 36 Ordinariamente los liacutepidos reciben de forma incorrecta
el nombre de grasas ya que las grasas son soacutelo un tipo de liacutepidos procedentes de animales
Los maacutes abundantes son las grasas que puede ser de origen animal o vegetal
ESTRUCTURA
Los liacutepidos son un conjunto de moleacuteculas orgaacutenicas la mayoriacutea biomoleacuteculas compuestas
principalmente por carbono (C) e hidroacutegeno (H) y en menor medida oxiacutegeno (O) aunque tambieacuten
pueden contener foacutesforo (P) azufre (S) y nitroacutegeno (N)
Tienen caraacutecter anfipaacutetico ya que los aacutecidos grasos tienen dos zonas diferentes el grupo
carboxilo es polar y la zona de la cadena hidrocarbonada es no polar que tiende a establecer
enlaces de Van der Waals con otras cadenas semejantes El tamantildeo de la cadena saturada es el
responsable de la insolubilidad en agua de estas moleacuteculas en un medio acuoso tienden a
dispersarse en forma de laacuteminas o micelas (monocapa o bicapa) de modo que constituyen
emulsiones Aquiacute las zonas polares establecen los puentes de hidroacutegeno con el agua y los no
polares se alejan de esta La zona polar es zona hidroacutefila o lipoacutefoba (soluble en agua) y la zona
no polar es la zona lipoacutefila o hidroacutefoba (repele el agua)
CLASIFICACIOacuteN
Resulta difiacutecil definirlos quiacutemicamente ya que forman un grupo muy heterogeacuteneo
Los liacutepidos se clasifican en tres grupos atendiendo a su composicioacuten quiacutemica
1 Con aacutecidos grasos denominados liacutepidos saponificables (formacioacuten de jaboacuten) a su vez pueden
ser A) Simples integrados solo por C H y O Se incluyen los propios aacutecidos grasos acilgliceacuteridos
y ceacuteridos B) Complejos ademaacutes de C H y O contienen aacutetomos de P N o S Se les suele llamar
liacutepidos de membrana ya que forman parte esencial de las membranas celulares Aquiacute se incluyen
los fosfoliacutepidos y glucoliacutepidos
2 Liacutepidos no saponificables No sufren de hidroacutelisis alcalina ya que carecen de aacutecidos grasos
en su moleacutecula Son los isoprenoides esteroides y prostaglandinas
3 Liacutepidos conjugados liacutepidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias
SAPONIFICABLES SIMPLES Aacutecidos grasos
Los aacutecidos grasos en estado libre son muy raros en la naturaleza la inmensa mayoriacutea se
encuentran formando parte de otros liacutepidos de los que se obtienen por hidroacutelisis aacutecida o
enzimaacutetica de los liacutepidos saponificables Quiacutemicamente son cadenas hidrocarbonadas de nuacutemero
variable de aacutetomos de carbono en cuyo extremo hay un grupo carboxiacutelico Pueden ser saturados
cuando todos los carbonos tienen sus valencias ocupadas por hidroacutegeno y a temperatura ambiente
tienen consistencia de grasa soacutelida como la manteca de cerdo en este tipo de moleacutecula es mayor
el nuacutemero de enlaces de Van del Waals que hay que romper y el punto de fusioacuten es maacutes alto
Los aacutecidos grasos insaturados y poliinsaturados presentan respectivamente uno o varios dobles
enlaces entre los carbonos la presencia de los dobles enlaces reduce el punto de fusioacuten ya que
los enlaces de Van der Waals son escasos Por tanto los dobles enlaces a temperatura ambiente
son faacutecilmente identificables ya que su punto de fusioacuten es menor que en el resto de los aacutecidos
grasos daacutendoles una consistencia liacutequida como el aceite de oliva En la siguiente tabla se pueden
observar los puntos de fusioacuten de algunos aacutecidos grasos En ella se advierte que en los aacutecidos
grasos saturados mientras mayor sea el nuacutemero de carbonos mayor es su punto de fusioacuten es
decir son soacutelidos a temperatura ambiente en cambio algunos aacutecidos grasos insaturados tienen
puntos de fusioacuten negativos lo que indica que son liacutequidos a tempertura ambiente y algunos auacuten
congelados siguen siendo liacutequidos
Por comodidad la cadena hidrocarbonada de los aacutecidos grasos se representa
como una simple liacutenea de zigzag mientras que la cadena de los aacutecidos grasos
insaturados al tener dobles enlaces adoptan en el espacio las apariciones
diferentes vueltas o codos en el zigzag
Proteiacutenas (peptiacutedico puentes de hidrogeno) Las proteiacutenas son biomoleacuteculas formadas baacutesicamente por carbono hidroacutegeno oxiacutegeno y nitroacutegeno Pueden ademaacutes contener azufre y en algunos tipos de proteiacutenas foacutesforo hierro magnesio y cobre entre otros elementos Pueden considerarse poliacutemeros de unas pequentildeas moleacuteculas que reciben el nombre de aminoaacutecidos y seriacutean por tanto los monoacutemeros unidad Los aminoaacutecidos estaacuten unidos mediante enlaces peptiacutedicos La unioacuten de un bajo nuacutemero de aminoaacutecidos da lugar a un peacuteptido si el nuacutemero de aminoaacutecidos que forma la moleacutecula no es mayor de 10 se denomina oligopeacuteptido si es superior a 10 se llama polipeacuteptido y si el nuacutemero es superior a 50 aminoaacutecidos se habla ya de proteiacutena Por tanto las proteiacutenas son cadenas de aminoaacutecidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones Las proteiacutenas estaacuten codificadas en el material geneacutetico de cada organismo donde se especifica su secuencia de aminoaacutecidos y luego son sintetizadas por los ribosomas Las proteiacutenas desempentildean un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoleacuteculas maacutes versaacutetiles y maacutes diversas Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes entre ellas funciones estructurales enzimaacuteticas transportadora
Aminoaacutecidos Son las unidades baacutesicas que forman las proteiacutenas Su denominacioacuten responde a la composicioacuten quiacutemica general que presentan en la que un grupo amino (-NH2) y
otro carboxilo o aacutecido (-COOH) se unen a un carbono (-C-) Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un aacutetomo de hidroacutegeno (-H) y con un grupo quiacutemico variable al que se denomina radical (-R)
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
BLOQUE II Carbohidratos
(monosacaacuteridos enlace glucosiacutedico) Los carbohidratos son moleacuteculas formadas por carbono hidroacutegeno y oxiacutegeno (C H O) e incluyen algunas de las moleacuteculas maacutes relevantes en la vida de los organismos como son la glucosa que es universalmente utilizada por las ceacutelulas para la obtencioacuten de energiacutea metaboacutelica el glucoacutegeno contenido en el hiacutegado y el muacutesculo que forma la reserva de energiacutea maacutes faacutecilmente accesible para las ceacutelulas del organismo y la ribosa y desoxirribosa que forman parte de la estructura quiacutemica de los aacutecidos nucleicos
Desde el punto de vista quiacutemico los carbohidratos son polihidroxi aldehiacutedos o cetonas y sus poliacutemeros y existen en tres categoriacuteas principales distinguibles por el nuacutemero de unidades de azuacutecar que los forman monosacaacuteridos oligosacaacuteridos y polisacaacuteridos Los polisacaacuteridos liberan a la hidroacutelisis centenares o millares de monosacaacuteridos mientras que los oligosacaacuteridos producen de dos a l0 monosacaacuteridos y los monosacaacuteridos mismos son las unidades miacutenimas de los carbohidratos que ya no se pueden hidrolizar Se les llama carbohidratos debido a que su estructura quiacutemica semeja formas hidratadas del carbono y se representan con la foacutermula Cn (H2O)n Los carbohidratos tienen diversas funciones en el organismo destacan su papel como combustible metaboacutelico (1 g de carbohidrato produce 4 Kilocaloriacuteas) como precursores en la biosiacutentesis de aacutecidos grasos y algunos aminoaacutecidos y como constituyentes de moleacuteculas complejas importantes glucoliacutepidos glucoproteiacutenas nucleoacutetidos y aacutecidos nucleicos
Monosacaacuteridos
Hay dos familias de monosacaacuteridos las ALDOSAS y las CETOSAS Las aldosas y cetosas maacutes abundantes en la naturaleza tienen entre 3 y seis aacutetomos de carbono Normalmente las cetosas se denominan insertando la siacutelaba ul en el nombre de la aldosa correspondiente Ejemplo Aldosas ----gt Cetosas Ribosa ----gt Ribulosa Eritrosa ----gt Eritrulosa
Oligosacaacuteridos
De los oligosacaacuteridos importantes en bioquiacutemica los maacutes relevantes son los disacaacuteridos y entre
eacutestos se hallan maltosa sacarosa lactosa y celobiosa que pueden diferenciarse observando al
tipo de monosacaacuteridos que los forman y el enlace glucosiacutedico que los une
Maltosa = glucosa + glucosa
enlace alfa 1-4
En las siguientes estructuras sentildeala encerrando el enlace glucosidico
Liacutepidos (esterificacioacuten)
Son un grupo de sustancias heterogeacuteneas que tienen como caracteriacutestica principal el ser
hidrofoacutebicas (insolubles en agua) pero solubles en solventes orgaacutenicos no polares como eacuteter
bencina alcohol benceno y cloroformo Son untuosos tacto (resbaladizos) tienen brillo graso
y menor densidad que el agua por lo que flotan en ella
Son una fuente importante de energiacutea por lo que son indispensables en la dieta En los
paiacuteses en viacuteas de desarrollo las grasas aportan entre un 8 y 10 del consumo energeacutetico total
la OMS recomienda entre un 20 ndash 25 del total de ingesta mientras que en algunos paiacuteses
industrializados llega a ser hasta 36 Ordinariamente los liacutepidos reciben de forma incorrecta
el nombre de grasas ya que las grasas son soacutelo un tipo de liacutepidos procedentes de animales
Los maacutes abundantes son las grasas que puede ser de origen animal o vegetal
ESTRUCTURA
Los liacutepidos son un conjunto de moleacuteculas orgaacutenicas la mayoriacutea biomoleacuteculas compuestas
principalmente por carbono (C) e hidroacutegeno (H) y en menor medida oxiacutegeno (O) aunque tambieacuten
pueden contener foacutesforo (P) azufre (S) y nitroacutegeno (N)
Tienen caraacutecter anfipaacutetico ya que los aacutecidos grasos tienen dos zonas diferentes el grupo
carboxilo es polar y la zona de la cadena hidrocarbonada es no polar que tiende a establecer
enlaces de Van der Waals con otras cadenas semejantes El tamantildeo de la cadena saturada es el
responsable de la insolubilidad en agua de estas moleacuteculas en un medio acuoso tienden a
dispersarse en forma de laacuteminas o micelas (monocapa o bicapa) de modo que constituyen
emulsiones Aquiacute las zonas polares establecen los puentes de hidroacutegeno con el agua y los no
polares se alejan de esta La zona polar es zona hidroacutefila o lipoacutefoba (soluble en agua) y la zona
no polar es la zona lipoacutefila o hidroacutefoba (repele el agua)
CLASIFICACIOacuteN
Resulta difiacutecil definirlos quiacutemicamente ya que forman un grupo muy heterogeacuteneo
Los liacutepidos se clasifican en tres grupos atendiendo a su composicioacuten quiacutemica
1 Con aacutecidos grasos denominados liacutepidos saponificables (formacioacuten de jaboacuten) a su vez pueden
ser A) Simples integrados solo por C H y O Se incluyen los propios aacutecidos grasos acilgliceacuteridos
y ceacuteridos B) Complejos ademaacutes de C H y O contienen aacutetomos de P N o S Se les suele llamar
liacutepidos de membrana ya que forman parte esencial de las membranas celulares Aquiacute se incluyen
los fosfoliacutepidos y glucoliacutepidos
2 Liacutepidos no saponificables No sufren de hidroacutelisis alcalina ya que carecen de aacutecidos grasos
en su moleacutecula Son los isoprenoides esteroides y prostaglandinas
3 Liacutepidos conjugados liacutepidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias
SAPONIFICABLES SIMPLES Aacutecidos grasos
Los aacutecidos grasos en estado libre son muy raros en la naturaleza la inmensa mayoriacutea se
encuentran formando parte de otros liacutepidos de los que se obtienen por hidroacutelisis aacutecida o
enzimaacutetica de los liacutepidos saponificables Quiacutemicamente son cadenas hidrocarbonadas de nuacutemero
variable de aacutetomos de carbono en cuyo extremo hay un grupo carboxiacutelico Pueden ser saturados
cuando todos los carbonos tienen sus valencias ocupadas por hidroacutegeno y a temperatura ambiente
tienen consistencia de grasa soacutelida como la manteca de cerdo en este tipo de moleacutecula es mayor
el nuacutemero de enlaces de Van del Waals que hay que romper y el punto de fusioacuten es maacutes alto
Los aacutecidos grasos insaturados y poliinsaturados presentan respectivamente uno o varios dobles
enlaces entre los carbonos la presencia de los dobles enlaces reduce el punto de fusioacuten ya que
los enlaces de Van der Waals son escasos Por tanto los dobles enlaces a temperatura ambiente
son faacutecilmente identificables ya que su punto de fusioacuten es menor que en el resto de los aacutecidos
grasos daacutendoles una consistencia liacutequida como el aceite de oliva En la siguiente tabla se pueden
observar los puntos de fusioacuten de algunos aacutecidos grasos En ella se advierte que en los aacutecidos
grasos saturados mientras mayor sea el nuacutemero de carbonos mayor es su punto de fusioacuten es
decir son soacutelidos a temperatura ambiente en cambio algunos aacutecidos grasos insaturados tienen
puntos de fusioacuten negativos lo que indica que son liacutequidos a tempertura ambiente y algunos auacuten
congelados siguen siendo liacutequidos
Por comodidad la cadena hidrocarbonada de los aacutecidos grasos se representa
como una simple liacutenea de zigzag mientras que la cadena de los aacutecidos grasos
insaturados al tener dobles enlaces adoptan en el espacio las apariciones
diferentes vueltas o codos en el zigzag
Proteiacutenas (peptiacutedico puentes de hidrogeno) Las proteiacutenas son biomoleacuteculas formadas baacutesicamente por carbono hidroacutegeno oxiacutegeno y nitroacutegeno Pueden ademaacutes contener azufre y en algunos tipos de proteiacutenas foacutesforo hierro magnesio y cobre entre otros elementos Pueden considerarse poliacutemeros de unas pequentildeas moleacuteculas que reciben el nombre de aminoaacutecidos y seriacutean por tanto los monoacutemeros unidad Los aminoaacutecidos estaacuten unidos mediante enlaces peptiacutedicos La unioacuten de un bajo nuacutemero de aminoaacutecidos da lugar a un peacuteptido si el nuacutemero de aminoaacutecidos que forma la moleacutecula no es mayor de 10 se denomina oligopeacuteptido si es superior a 10 se llama polipeacuteptido y si el nuacutemero es superior a 50 aminoaacutecidos se habla ya de proteiacutena Por tanto las proteiacutenas son cadenas de aminoaacutecidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones Las proteiacutenas estaacuten codificadas en el material geneacutetico de cada organismo donde se especifica su secuencia de aminoaacutecidos y luego son sintetizadas por los ribosomas Las proteiacutenas desempentildean un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoleacuteculas maacutes versaacutetiles y maacutes diversas Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes entre ellas funciones estructurales enzimaacuteticas transportadora
Aminoaacutecidos Son las unidades baacutesicas que forman las proteiacutenas Su denominacioacuten responde a la composicioacuten quiacutemica general que presentan en la que un grupo amino (-NH2) y
otro carboxilo o aacutecido (-COOH) se unen a un carbono (-C-) Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un aacutetomo de hidroacutegeno (-H) y con un grupo quiacutemico variable al que se denomina radical (-R)
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
Liacutepidos (esterificacioacuten)
Son un grupo de sustancias heterogeacuteneas que tienen como caracteriacutestica principal el ser
hidrofoacutebicas (insolubles en agua) pero solubles en solventes orgaacutenicos no polares como eacuteter
bencina alcohol benceno y cloroformo Son untuosos tacto (resbaladizos) tienen brillo graso
y menor densidad que el agua por lo que flotan en ella
Son una fuente importante de energiacutea por lo que son indispensables en la dieta En los
paiacuteses en viacuteas de desarrollo las grasas aportan entre un 8 y 10 del consumo energeacutetico total
la OMS recomienda entre un 20 ndash 25 del total de ingesta mientras que en algunos paiacuteses
industrializados llega a ser hasta 36 Ordinariamente los liacutepidos reciben de forma incorrecta
el nombre de grasas ya que las grasas son soacutelo un tipo de liacutepidos procedentes de animales
Los maacutes abundantes son las grasas que puede ser de origen animal o vegetal
ESTRUCTURA
Los liacutepidos son un conjunto de moleacuteculas orgaacutenicas la mayoriacutea biomoleacuteculas compuestas
principalmente por carbono (C) e hidroacutegeno (H) y en menor medida oxiacutegeno (O) aunque tambieacuten
pueden contener foacutesforo (P) azufre (S) y nitroacutegeno (N)
Tienen caraacutecter anfipaacutetico ya que los aacutecidos grasos tienen dos zonas diferentes el grupo
carboxilo es polar y la zona de la cadena hidrocarbonada es no polar que tiende a establecer
enlaces de Van der Waals con otras cadenas semejantes El tamantildeo de la cadena saturada es el
responsable de la insolubilidad en agua de estas moleacuteculas en un medio acuoso tienden a
dispersarse en forma de laacuteminas o micelas (monocapa o bicapa) de modo que constituyen
emulsiones Aquiacute las zonas polares establecen los puentes de hidroacutegeno con el agua y los no
polares se alejan de esta La zona polar es zona hidroacutefila o lipoacutefoba (soluble en agua) y la zona
no polar es la zona lipoacutefila o hidroacutefoba (repele el agua)
CLASIFICACIOacuteN
Resulta difiacutecil definirlos quiacutemicamente ya que forman un grupo muy heterogeacuteneo
Los liacutepidos se clasifican en tres grupos atendiendo a su composicioacuten quiacutemica
1 Con aacutecidos grasos denominados liacutepidos saponificables (formacioacuten de jaboacuten) a su vez pueden
ser A) Simples integrados solo por C H y O Se incluyen los propios aacutecidos grasos acilgliceacuteridos
y ceacuteridos B) Complejos ademaacutes de C H y O contienen aacutetomos de P N o S Se les suele llamar
liacutepidos de membrana ya que forman parte esencial de las membranas celulares Aquiacute se incluyen
los fosfoliacutepidos y glucoliacutepidos
2 Liacutepidos no saponificables No sufren de hidroacutelisis alcalina ya que carecen de aacutecidos grasos
en su moleacutecula Son los isoprenoides esteroides y prostaglandinas
3 Liacutepidos conjugados liacutepidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias
SAPONIFICABLES SIMPLES Aacutecidos grasos
Los aacutecidos grasos en estado libre son muy raros en la naturaleza la inmensa mayoriacutea se
encuentran formando parte de otros liacutepidos de los que se obtienen por hidroacutelisis aacutecida o
enzimaacutetica de los liacutepidos saponificables Quiacutemicamente son cadenas hidrocarbonadas de nuacutemero
variable de aacutetomos de carbono en cuyo extremo hay un grupo carboxiacutelico Pueden ser saturados
cuando todos los carbonos tienen sus valencias ocupadas por hidroacutegeno y a temperatura ambiente
tienen consistencia de grasa soacutelida como la manteca de cerdo en este tipo de moleacutecula es mayor
el nuacutemero de enlaces de Van del Waals que hay que romper y el punto de fusioacuten es maacutes alto
Los aacutecidos grasos insaturados y poliinsaturados presentan respectivamente uno o varios dobles
enlaces entre los carbonos la presencia de los dobles enlaces reduce el punto de fusioacuten ya que
los enlaces de Van der Waals son escasos Por tanto los dobles enlaces a temperatura ambiente
son faacutecilmente identificables ya que su punto de fusioacuten es menor que en el resto de los aacutecidos
grasos daacutendoles una consistencia liacutequida como el aceite de oliva En la siguiente tabla se pueden
observar los puntos de fusioacuten de algunos aacutecidos grasos En ella se advierte que en los aacutecidos
grasos saturados mientras mayor sea el nuacutemero de carbonos mayor es su punto de fusioacuten es
decir son soacutelidos a temperatura ambiente en cambio algunos aacutecidos grasos insaturados tienen
puntos de fusioacuten negativos lo que indica que son liacutequidos a tempertura ambiente y algunos auacuten
congelados siguen siendo liacutequidos
Por comodidad la cadena hidrocarbonada de los aacutecidos grasos se representa
como una simple liacutenea de zigzag mientras que la cadena de los aacutecidos grasos
insaturados al tener dobles enlaces adoptan en el espacio las apariciones
diferentes vueltas o codos en el zigzag
Proteiacutenas (peptiacutedico puentes de hidrogeno) Las proteiacutenas son biomoleacuteculas formadas baacutesicamente por carbono hidroacutegeno oxiacutegeno y nitroacutegeno Pueden ademaacutes contener azufre y en algunos tipos de proteiacutenas foacutesforo hierro magnesio y cobre entre otros elementos Pueden considerarse poliacutemeros de unas pequentildeas moleacuteculas que reciben el nombre de aminoaacutecidos y seriacutean por tanto los monoacutemeros unidad Los aminoaacutecidos estaacuten unidos mediante enlaces peptiacutedicos La unioacuten de un bajo nuacutemero de aminoaacutecidos da lugar a un peacuteptido si el nuacutemero de aminoaacutecidos que forma la moleacutecula no es mayor de 10 se denomina oligopeacuteptido si es superior a 10 se llama polipeacuteptido y si el nuacutemero es superior a 50 aminoaacutecidos se habla ya de proteiacutena Por tanto las proteiacutenas son cadenas de aminoaacutecidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones Las proteiacutenas estaacuten codificadas en el material geneacutetico de cada organismo donde se especifica su secuencia de aminoaacutecidos y luego son sintetizadas por los ribosomas Las proteiacutenas desempentildean un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoleacuteculas maacutes versaacutetiles y maacutes diversas Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes entre ellas funciones estructurales enzimaacuteticas transportadora
Aminoaacutecidos Son las unidades baacutesicas que forman las proteiacutenas Su denominacioacuten responde a la composicioacuten quiacutemica general que presentan en la que un grupo amino (-NH2) y
otro carboxilo o aacutecido (-COOH) se unen a un carbono (-C-) Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un aacutetomo de hidroacutegeno (-H) y con un grupo quiacutemico variable al que se denomina radical (-R)
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
Tienen caraacutecter anfipaacutetico ya que los aacutecidos grasos tienen dos zonas diferentes el grupo
carboxilo es polar y la zona de la cadena hidrocarbonada es no polar que tiende a establecer
enlaces de Van der Waals con otras cadenas semejantes El tamantildeo de la cadena saturada es el
responsable de la insolubilidad en agua de estas moleacuteculas en un medio acuoso tienden a
dispersarse en forma de laacuteminas o micelas (monocapa o bicapa) de modo que constituyen
emulsiones Aquiacute las zonas polares establecen los puentes de hidroacutegeno con el agua y los no
polares se alejan de esta La zona polar es zona hidroacutefila o lipoacutefoba (soluble en agua) y la zona
no polar es la zona lipoacutefila o hidroacutefoba (repele el agua)
CLASIFICACIOacuteN
Resulta difiacutecil definirlos quiacutemicamente ya que forman un grupo muy heterogeacuteneo
Los liacutepidos se clasifican en tres grupos atendiendo a su composicioacuten quiacutemica
1 Con aacutecidos grasos denominados liacutepidos saponificables (formacioacuten de jaboacuten) a su vez pueden
ser A) Simples integrados solo por C H y O Se incluyen los propios aacutecidos grasos acilgliceacuteridos
y ceacuteridos B) Complejos ademaacutes de C H y O contienen aacutetomos de P N o S Se les suele llamar
liacutepidos de membrana ya que forman parte esencial de las membranas celulares Aquiacute se incluyen
los fosfoliacutepidos y glucoliacutepidos
2 Liacutepidos no saponificables No sufren de hidroacutelisis alcalina ya que carecen de aacutecidos grasos
en su moleacutecula Son los isoprenoides esteroides y prostaglandinas
3 Liacutepidos conjugados liacutepidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias
SAPONIFICABLES SIMPLES Aacutecidos grasos
Los aacutecidos grasos en estado libre son muy raros en la naturaleza la inmensa mayoriacutea se
encuentran formando parte de otros liacutepidos de los que se obtienen por hidroacutelisis aacutecida o
enzimaacutetica de los liacutepidos saponificables Quiacutemicamente son cadenas hidrocarbonadas de nuacutemero
variable de aacutetomos de carbono en cuyo extremo hay un grupo carboxiacutelico Pueden ser saturados
cuando todos los carbonos tienen sus valencias ocupadas por hidroacutegeno y a temperatura ambiente
tienen consistencia de grasa soacutelida como la manteca de cerdo en este tipo de moleacutecula es mayor
el nuacutemero de enlaces de Van del Waals que hay que romper y el punto de fusioacuten es maacutes alto
Los aacutecidos grasos insaturados y poliinsaturados presentan respectivamente uno o varios dobles
enlaces entre los carbonos la presencia de los dobles enlaces reduce el punto de fusioacuten ya que
los enlaces de Van der Waals son escasos Por tanto los dobles enlaces a temperatura ambiente
son faacutecilmente identificables ya que su punto de fusioacuten es menor que en el resto de los aacutecidos
grasos daacutendoles una consistencia liacutequida como el aceite de oliva En la siguiente tabla se pueden
observar los puntos de fusioacuten de algunos aacutecidos grasos En ella se advierte que en los aacutecidos
grasos saturados mientras mayor sea el nuacutemero de carbonos mayor es su punto de fusioacuten es
decir son soacutelidos a temperatura ambiente en cambio algunos aacutecidos grasos insaturados tienen
puntos de fusioacuten negativos lo que indica que son liacutequidos a tempertura ambiente y algunos auacuten
congelados siguen siendo liacutequidos
Por comodidad la cadena hidrocarbonada de los aacutecidos grasos se representa
como una simple liacutenea de zigzag mientras que la cadena de los aacutecidos grasos
insaturados al tener dobles enlaces adoptan en el espacio las apariciones
diferentes vueltas o codos en el zigzag
Proteiacutenas (peptiacutedico puentes de hidrogeno) Las proteiacutenas son biomoleacuteculas formadas baacutesicamente por carbono hidroacutegeno oxiacutegeno y nitroacutegeno Pueden ademaacutes contener azufre y en algunos tipos de proteiacutenas foacutesforo hierro magnesio y cobre entre otros elementos Pueden considerarse poliacutemeros de unas pequentildeas moleacuteculas que reciben el nombre de aminoaacutecidos y seriacutean por tanto los monoacutemeros unidad Los aminoaacutecidos estaacuten unidos mediante enlaces peptiacutedicos La unioacuten de un bajo nuacutemero de aminoaacutecidos da lugar a un peacuteptido si el nuacutemero de aminoaacutecidos que forma la moleacutecula no es mayor de 10 se denomina oligopeacuteptido si es superior a 10 se llama polipeacuteptido y si el nuacutemero es superior a 50 aminoaacutecidos se habla ya de proteiacutena Por tanto las proteiacutenas son cadenas de aminoaacutecidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones Las proteiacutenas estaacuten codificadas en el material geneacutetico de cada organismo donde se especifica su secuencia de aminoaacutecidos y luego son sintetizadas por los ribosomas Las proteiacutenas desempentildean un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoleacuteculas maacutes versaacutetiles y maacutes diversas Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes entre ellas funciones estructurales enzimaacuteticas transportadora
Aminoaacutecidos Son las unidades baacutesicas que forman las proteiacutenas Su denominacioacuten responde a la composicioacuten quiacutemica general que presentan en la que un grupo amino (-NH2) y
otro carboxilo o aacutecido (-COOH) se unen a un carbono (-C-) Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un aacutetomo de hidroacutegeno (-H) y con un grupo quiacutemico variable al que se denomina radical (-R)
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
Resulta difiacutecil definirlos quiacutemicamente ya que forman un grupo muy heterogeacuteneo
Los liacutepidos se clasifican en tres grupos atendiendo a su composicioacuten quiacutemica
1 Con aacutecidos grasos denominados liacutepidos saponificables (formacioacuten de jaboacuten) a su vez pueden
ser A) Simples integrados solo por C H y O Se incluyen los propios aacutecidos grasos acilgliceacuteridos
y ceacuteridos B) Complejos ademaacutes de C H y O contienen aacutetomos de P N o S Se les suele llamar
liacutepidos de membrana ya que forman parte esencial de las membranas celulares Aquiacute se incluyen
los fosfoliacutepidos y glucoliacutepidos
2 Liacutepidos no saponificables No sufren de hidroacutelisis alcalina ya que carecen de aacutecidos grasos
en su moleacutecula Son los isoprenoides esteroides y prostaglandinas
3 Liacutepidos conjugados liacutepidos de los grupos anteriores unidos a otras sustancias
SAPONIFICABLES SIMPLES Aacutecidos grasos
Los aacutecidos grasos en estado libre son muy raros en la naturaleza la inmensa mayoriacutea se
encuentran formando parte de otros liacutepidos de los que se obtienen por hidroacutelisis aacutecida o
enzimaacutetica de los liacutepidos saponificables Quiacutemicamente son cadenas hidrocarbonadas de nuacutemero
variable de aacutetomos de carbono en cuyo extremo hay un grupo carboxiacutelico Pueden ser saturados
cuando todos los carbonos tienen sus valencias ocupadas por hidroacutegeno y a temperatura ambiente
tienen consistencia de grasa soacutelida como la manteca de cerdo en este tipo de moleacutecula es mayor
el nuacutemero de enlaces de Van del Waals que hay que romper y el punto de fusioacuten es maacutes alto
Los aacutecidos grasos insaturados y poliinsaturados presentan respectivamente uno o varios dobles
enlaces entre los carbonos la presencia de los dobles enlaces reduce el punto de fusioacuten ya que
los enlaces de Van der Waals son escasos Por tanto los dobles enlaces a temperatura ambiente
son faacutecilmente identificables ya que su punto de fusioacuten es menor que en el resto de los aacutecidos
grasos daacutendoles una consistencia liacutequida como el aceite de oliva En la siguiente tabla se pueden
observar los puntos de fusioacuten de algunos aacutecidos grasos En ella se advierte que en los aacutecidos
grasos saturados mientras mayor sea el nuacutemero de carbonos mayor es su punto de fusioacuten es
decir son soacutelidos a temperatura ambiente en cambio algunos aacutecidos grasos insaturados tienen
puntos de fusioacuten negativos lo que indica que son liacutequidos a tempertura ambiente y algunos auacuten
congelados siguen siendo liacutequidos
Por comodidad la cadena hidrocarbonada de los aacutecidos grasos se representa
como una simple liacutenea de zigzag mientras que la cadena de los aacutecidos grasos
insaturados al tener dobles enlaces adoptan en el espacio las apariciones
diferentes vueltas o codos en el zigzag
Proteiacutenas (peptiacutedico puentes de hidrogeno) Las proteiacutenas son biomoleacuteculas formadas baacutesicamente por carbono hidroacutegeno oxiacutegeno y nitroacutegeno Pueden ademaacutes contener azufre y en algunos tipos de proteiacutenas foacutesforo hierro magnesio y cobre entre otros elementos Pueden considerarse poliacutemeros de unas pequentildeas moleacuteculas que reciben el nombre de aminoaacutecidos y seriacutean por tanto los monoacutemeros unidad Los aminoaacutecidos estaacuten unidos mediante enlaces peptiacutedicos La unioacuten de un bajo nuacutemero de aminoaacutecidos da lugar a un peacuteptido si el nuacutemero de aminoaacutecidos que forma la moleacutecula no es mayor de 10 se denomina oligopeacuteptido si es superior a 10 se llama polipeacuteptido y si el nuacutemero es superior a 50 aminoaacutecidos se habla ya de proteiacutena Por tanto las proteiacutenas son cadenas de aminoaacutecidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones Las proteiacutenas estaacuten codificadas en el material geneacutetico de cada organismo donde se especifica su secuencia de aminoaacutecidos y luego son sintetizadas por los ribosomas Las proteiacutenas desempentildean un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoleacuteculas maacutes versaacutetiles y maacutes diversas Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes entre ellas funciones estructurales enzimaacuteticas transportadora
Aminoaacutecidos Son las unidades baacutesicas que forman las proteiacutenas Su denominacioacuten responde a la composicioacuten quiacutemica general que presentan en la que un grupo amino (-NH2) y
otro carboxilo o aacutecido (-COOH) se unen a un carbono (-C-) Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un aacutetomo de hidroacutegeno (-H) y con un grupo quiacutemico variable al que se denomina radical (-R)
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
Por comodidad la cadena hidrocarbonada de los aacutecidos grasos se representa
como una simple liacutenea de zigzag mientras que la cadena de los aacutecidos grasos
insaturados al tener dobles enlaces adoptan en el espacio las apariciones
diferentes vueltas o codos en el zigzag
Proteiacutenas (peptiacutedico puentes de hidrogeno) Las proteiacutenas son biomoleacuteculas formadas baacutesicamente por carbono hidroacutegeno oxiacutegeno y nitroacutegeno Pueden ademaacutes contener azufre y en algunos tipos de proteiacutenas foacutesforo hierro magnesio y cobre entre otros elementos Pueden considerarse poliacutemeros de unas pequentildeas moleacuteculas que reciben el nombre de aminoaacutecidos y seriacutean por tanto los monoacutemeros unidad Los aminoaacutecidos estaacuten unidos mediante enlaces peptiacutedicos La unioacuten de un bajo nuacutemero de aminoaacutecidos da lugar a un peacuteptido si el nuacutemero de aminoaacutecidos que forma la moleacutecula no es mayor de 10 se denomina oligopeacuteptido si es superior a 10 se llama polipeacuteptido y si el nuacutemero es superior a 50 aminoaacutecidos se habla ya de proteiacutena Por tanto las proteiacutenas son cadenas de aminoaacutecidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones Las proteiacutenas estaacuten codificadas en el material geneacutetico de cada organismo donde se especifica su secuencia de aminoaacutecidos y luego son sintetizadas por los ribosomas Las proteiacutenas desempentildean un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoleacuteculas maacutes versaacutetiles y maacutes diversas Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes entre ellas funciones estructurales enzimaacuteticas transportadora
Aminoaacutecidos Son las unidades baacutesicas que forman las proteiacutenas Su denominacioacuten responde a la composicioacuten quiacutemica general que presentan en la que un grupo amino (-NH2) y
otro carboxilo o aacutecido (-COOH) se unen a un carbono (-C-) Las otras dos valencias de ese carbono quedan saturadas con un aacutetomo de hidroacutegeno (-H) y con un grupo quiacutemico variable al que se denomina radical (-R)
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
2 Estructura y Propiedades de las Proteiacutenas La foacutermula general de un aminoaacutecido es
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Configuraciones L
Tridimensionalmente el carbono presenta una configuracioacuten tetraeacutedrica en la que el carbono se dispone en el centro y los cuatro elementos que se unen a eacutel ocupan los veacutertices Cuando en el veacutertice superior se dispone el -COOH y se mira por la cara opuesta al grupo R seguacuten la disposicioacuten del grupo amino (-NH2) a la izquierda
o a la derecha del carbono se habla de -L-aminoaacutecidos o de -D-aminoaacutecidos respectivamente En las proteiacutenas soacutelo se encuentran aminoaacutecidos de configuracioacuten L Existen 20 aminoaacutecidos distintos cada uno de los cuales viene caracterizado por su radical R Los aminoaacutecidos esenciales son aquellos que el cuerpo humano no puede generar por siacute solo Esto implica que la uacutenica fuente de estos aminoaacutecidos en esos organismos es la ingesta directa a traveacutes de la dieta Las rutas para la obtencioacuten de estos aminoaacutecidos esenciales suelen ser largas y energeacuteticamente costosas Cuando un alimento contiene proteiacutenas con todos los aminoaacutecidos esenciales se dice que son de alta o de buena calidad Algunos de estos alimentos son la carne los huevos los laacutecteos y algunos vegetales como la espelta la soja y la quinoa
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
En humanos se han descrito estos aminoaacutecidos esenciales Fenilalanina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Treonina Triptoacutefano Valina Arginina Histidina
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
Enlace peptiacutedico Los aminoaacutecidos se encuentran unidos linealmente por medio de uniones peptiacutedicas Estas uniones se forman por la reaccioacuten de siacutentesis (viacutea deshidratacioacuten) entre el grupo carboxilo del primer aminoaacutecido con el grupo amino del segundo aminoaacutecido La formacioacuten del enlace peptiacutedico entre dos aminoaacutecidos es un ejemplo de una reaccioacuten de condensacioacuten Dos moleacuteculas se unen mediante un enlace de tipo covalente CO-NH con la peacuterdida de una moleacutecula de agua y el producto de esta unioacuten es un dipeacuteptido El grupo carboxilo libre del dipeacuteptido reacciona de modo similar con el grupo amino de un tercer aminoaacutecido y asiacute sucesivamente hasta formar una larga cadena Podemos seguir antildeadiendo aminoaacutecidos al peacuteptido porque siempre hay un extremo NH2 terminal y un COOH terminal
Estructura de las proteiacutenas Todas las proteiacutenas poseen una misma estructura quiacutemica central que consiste en una cadena lineal de aminoaacutecidos Lo que hace distinta a una proteiacutena de otra es la secuencia de aminoaacutecidos de que estaacute hecha a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteiacutena La estructura primaria de una proteiacutena es determinante en la funcioacuten que cumpliraacute despueacutes asiacute las proteiacutenas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartiacutelagos) poseen mayor cantidad de
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
aminoaacutecidos riacutegidos y que establezcan enlaces quiacutemicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman Sin embargo la secuencia lineal de aminoaacutecidos puede adoptar muacuteltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del poliacutemero lineal Tal plegamiento se desarrolla en parte espontaacuteneamente por la repulsioacuten de los aminoaacutecidos hidroacutefobos por el agua la atraccioacuten de aminoaacutecidos cargados y la formacioacuten de puentes disulfuro y tambieacuten en parte es ayudado por otras proteiacutenas Asiacute la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoaacutecidos en la cadena proteica es decir el nuacutemero de aminoaacutecidos presentes y el orden en que estaacuten enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en teacuterminos de estructura secundaria Ademaacutes las proteiacutenas adoptan distintas posiciones en el espacio por lo que se describe una tercera estructura La estructura terciaria por tanto es el modo en que la cadena polipeptiacutedica se pliega en el espacio es decir coacutemo se enrolla una determinada proteiacutena Asiacute mismo las proteiacutenas no se componen en su mayoriacutea de una uacutenica cadena de aminoaacutecidos sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptiacutedicas (o monoacutemeros) para formar proteiacutenas multimeacutericas mayores A esto se llama estructura cuaternaria de las proteiacutenas a la agrupacioacuten de varias cadenas de aminoaacutecidos (o polipeacuteptidos) en complejos macromoleculares mayores Por tanto podemos distinguir cuatro niveles de estructuracioacuten en las proteiacutenas estructura primaria estructura secundaria estructura terciaria estructura cuaternaria Los enlaces que determinan la estructura primaria son covalentes (enlace amida o enlace peptiacutedico) mientras que la mayoriacutea de los enlaces que determinan la conformacioacuten (estructuras secundaria y terciaria) y la asociacioacuten (estructura cuaternaria y quinaria) son de tipo no covalente
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
Especificidad La especificidad se refiere a su funcioacuten cada una lleva a cabo una determinada funcioacuten y lo realiza porque posee una determinada estructura primaria y una conformacioacuten espacial propia por lo que un cambio en la estructura de la proteiacutena puede significar una peacuterdida de la funcioacuten Ademaacutes no todas las individuo posee proteiacutenas especiacuteficas suyas que se ponen de manifiesto en los procesos de rechazo de oacuterganos grado de parentesco entre individuos por lo que sirve para la construccioacuten de filogeneacuteticos
Desnaturalizacioacuten Consiste en la peacuterdida de la estructura terciaria por romperse los puentes que forman dicha estructura Todas las proteiacutenas desnaturalizadas tienen la misma conformacioacuten muy abierta y con una interaccioacuten maacutexima con el disolvente por lo que una proteiacutena soluble en agua cuando se desnaturaliza se hace insoluble en agua y precipita La desnaturalizacioacuten se puede producir por cambios de temperatura ( huevo cocido o frito ) variaciones del pH En algunos casos si las condiciones se restablecen una proteiacutena desnaturalizada puede volver a su anterior plegamiento o conformacioacuten proceso que se denomina renaturalizacioacuten Globulares Las proteiacutenas globulares se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esfeacuterica apretada o compacta dejando grupos hidroacutefobos hacia adentro de la proteiacutena
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
y grupos hidroacutefilos hacia afuera lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua La mayoriacutea de las enzimas anticuerpos algunas hormonas y proteiacutenas de transporte son ejemplos de proteiacutenas globulares Algunos tipos son
Prolaminas zeiacutena (maiacuteza)gliadina (trigo) hordeiacutena (cebada Albuacuteminas seroalbuacutemina (sangre) ovoalbuacutemina (huevo) lactoalbuacutemina (leche)
Hormonas insulina hormona del crecimiento prolactina tirotropina
Enzimas hidrolasas oxidasas ligasas liasas transferasasetc Fibrosas Las proteiacutenas fibrosas presentan cadenas polipeptiacutedicas largas y una estructura secundaria atiacutepica Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas Algunas proteiacutenas fibrosas son
Colaacutegenos en tejidos conjuntivos cartilaginosos
Queratinas en formaciones epideacutermicas pelos untildeas plumas cuernos
Elastinas en tendones y vasos sanguiacuteneos
Fibroiacutenas en hilos de seda (arantildeas insectos)
Funciones y ejemplos de proteiacutenas Las funciones de las proteiacutenas son de gran importancia son varias y bien diferenciadas Las proteiacutenas determinan la forma y la estructura de las ceacutelulas y dirigen casi todos los procesos vitales Las funciones de las proteiacutenas son especiacuteficas de cada tipo de proteiacutena y permiten a las ceacutelulas defenderse de agentes externos mantener su integridad controlar y regular funciones reparar dantildeoshellip Todos los tipos de proteiacutenas realizan su funcioacuten de la misma forma por unioacuten selectiva a moleacuteculas Las proteiacutenas estructurales se unen a moleacuteculas de otras proteiacutenas y las funciones que realizan incluyen la creacioacuten de una estructura mayor mientras que otras proteiacutenas se unen a moleacuteculas diferentes hemoglobina a oxiacutegeno enzimas a sus sustratos anticuerpos a los antiacutegenos especiacuteficos hormonas a sus receptores especiacuteficos reguladores de la expresioacuten geacutenica al ADNhellip Las funciones principales de las proteiacutenas son las siguientes
Estructural La funcioacuten de resistencia o funcioacuten estructural de las proteiacutenas tambieacuten es de gran importancia ya que las proteiacutenas forman tejidos de sosteacuten y relleno que confieren elasticidad y resistencia a oacuterganos y tejidos Ejemplo de ello es el colaacutegeno del tejido conjuntivo fibroso reticulina y elastina del tejido conjuntivo elaacutestico Con este tipo de proteiacutenas se forma la estructura del organismo Algunas proteiacutenas forman estructuras celulares como las histonas
Aacutecidos Nucleicos
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Bases Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H
De las bases nitrogenadas tipo
ldquollave-cerradurardquo
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
A con T y G con C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
ESTRUCTURA QUIacuteMICA
Queacute son los Nucleotidos
Son biomoleacuteculas orgaacutenicas formadas por 3 unidades fundamentales
- Base Nitrogenada
- Azuacutecar (Monosacarido de 5 carbonos Pentosa)
- Fosfato
Compuesto soacutelo de cuatro moleacuteculas baacutesicas llamadas nucleoacutetidos ideacutenticas entre si excepto que
cada uno contiene una base nitrogenada diferente Cada nucleoacutetido contiene
middot Un grupo fosfato
middot Un azuacutecar (desoxirribosa= para el ADN) y (ribosa= para el ARN)
middot Una de las cuatro bases (AGCT= para el ADN) y (AGCU= para el ARN)
En ausencia del grupo fosfato la base y el azuacutecar forman un nucleoacutesido en vez de un nucleoacutetido
Las cuatro bases del ADN son adenina guanina citosina y timina Los nombres quiacutemicos completos
son 5acute-monofosfato de desoxiadenosina 5acute-monofosfato de desoxiguanosina 5acute-monofosfato de
desoxicitosina 5acute-monofosfato de desoxitimidina Sin embargo corrientemente se refiere a cada
nucleotido por la abreviatura de su base (A G C y T respectivamente)
Dos de las bases adenina y guanina son de estructura similar y se denomina purinas las otras dos
citosina y timina tambieacuten son similares y se denominan pirimidinas
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
Los aacutecidos nucleicos estaacuten constituidos entonces por la unioacuten de numerosos nucleoacutetidos Cada
nucleoacutetido esta formado por un nucleoacutesido y un fosfato (aacutecido) El nucleoacutesido estaacute formado por
una pentosa (neutro) y una base nitrogenada (baacutesica)
Los Nucleotidos que forman el ADN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Timina (T)
- Pentosa
Desoxirribosa
- Fosfato
Bases Nitrogenadas se pueden agrupar en 2 tipos
Pirimidinas Citosina y Timina (Uracilo en ARN)
Purinas Adenina y Guanina
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
Los Nucleotidos que forman el ARN
- Bases Nitrogenadas
Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) y Uracilo (U)
- Pentosa
Ribosa
- Fosfato
Nucleotido de ARN
Como observamos en la figura el Uracilo es caracteriacutestico de los nucleotidos de ARN
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
FOSFATOS
Proporciona el caraacutecter eminentemente aacutecido del DNA y del RNA Los 5 enlaces del ortofosfato estaacuten
en resonancia de manera que la distribucioacuten espacial es equivalente a una moleacutecula tetraeacutedrica
con orbitales moleculares sp3
PENTOSAS Es el componente neutro y soacutelo hay dos en los aacutecidos nucleicos la ribosa (PARA EL ARN) y la 2-
desoxirribosa (PARA EL ADN) Su nombre deriva del Rockefeller Institute of Biochemistry donde
Lavene las aisloacute por primera vez
BASES NITROGENADAS Se encargan de darle la especificidad y el caracter baacutesico a los aacutecidos nucleicos Derivan del anillo
de pirimidina o del doble anillo de purina Cada una sigue una numeracioacuten especiacutefica Las que
intervienen en los aacutecidos nucleicos son adenina guanina citosina timina (soacutelo DNA) y uracilo (soacutelo
RNA)
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
ESTRUCTURA FISICA
La doble heacutelice del ADN
La estructura que disentildearon Watson y Crick en 1953 es una doble heacutelice cada heacutelice es una ristra
de nucleoacutetidos unidos por enlaces fosfodiester en el que un grupo fosfato forma un puente entre
grupos ndashOH de dos residuos de azuacutecar adyacentes
Las dos heacutelices se mantienen juntas mediante puentes de hidrogeno Los puentes de hidrogeno se
dan entre aacutetomos de hidrogeno con una pequentildea carga positiva y aacutetomos con pequentildea carga
negativa
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
Los puentes de hidroacutegenos son enlaces muy deacutebiles (3 de un enlace covalente) pero esta cualidad
es importante para las funciones vitales del DNA
Emparejamiento Por puentes de H De las bases nitrogenadas tipoldquollave-cerradurardquo A con T y G con
C
Las dos heacutelices del DNA ldquocorrenrdquo en direcciones opuestas se dice que son antiparalelas una
se denomina 5acute 3acute y la otra 3acute 5acute
Watson y Crick demostraron que solo estos emparejamientos poseen la complementariedad
necesaria tipo ldquollave-cerradurardquo para que permitiera la formacioacuten de puentes de hidrogeno
El par G-C forma 3 puentes de hidrogeno mientras que el par A-T solo dos Se predijo que el DNA
que tuviera muchos pares G-C seria maacutes estable que el DNA con muchos pares A-T y de hecho
esta prediccioacuten fue confirmada
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
A partir de estos datos Watson y Crick postularon el siguiente modelo estructural del ADN
1) La moleacutecula de ADN estariacutea constituida por 2 cadenas polinucleoacutetidas arrolladas
en una estructura helicoidal dextroacutegira alrededor de un mismo eje Forman una doble heacutelice
2) Las 2 cadenas son antiparalelas
3) El arrollamiento es plectoneacutemico (no se puede separar una de las hebras sin
desenrrollarlas)
4) Las bases de una de las hebras estaacuten apareadas con las bases de la otra en planos
paralelos entre siacute y perpendiculares al eje de la heacutelice
5) Las bases se aparean de acuerdo con sus tamantildeos y con la posibilidad de formar enlaces de H
entre ellas (adenina con timina y guanina con citosina) se forman tres enlaces de H para el par G-C
y dos para el A-T
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
6) El apareamiento de bases se extiende a lo largo de toda la moleacutecula de ADN Por
eso las 2 hebras antiparalelas del ADN no son ideacutenticas ni en composicioacuten ni en secuencia de bases
sino que son complementarias entre siacute
7) Las dimensiones moleculares de la doble heacutelice son los pares de bases
adyacentes se encuentran a una distancia de 034 nm (34 Aring) en cada vuelta de la doble heacutelice hay
10 restos nucleotiacutedicos por cadena por lo que la distancia que avanza cada vuelta de la heacutelice es 34
nm (34 Aring) el diaacutemetro de la doble heacutelice es aproximadamente de 2 nm (20 Aring) con 2 hendiduras en
la superficie una superficial y otra profunda
22 FUNCIOacuteN DE LOS AacuteCIDOS NUCLEICOS
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
El dogma central de la Biologiacutea Molecular Fue Francis Crick quien introdujo el dogma central de la Biologiacutea Molecular parar describir el flujo
de informacioacuten bioloacutegica y coacutemo la ceacutelula utiliza esa informacioacuten
Implicaciones bioloacutegicas de la estructura del DNA
Esta estructura del DNA causoacute gran excitacioacuten entre los genetistas y en todas las aacutereas de la biologiacutea
por 2 razones fundamentales
1 la estructura sugeriacutea una forma obvia por la que la moleacutecula puede ser duplicada o replicada ya
que cada base determina su complementaria mediante puentes de hidrogeno
2 la estructura hace pensar que quizaacute la secuencia de pares de bases en el DNA es la que determina
la secuencia de aminoaacutecidos de la proteiacutena dictada por un gen En otras palabras alguacuten tipo de
coacutedigo geneacutetico podriacutea escribir informacioacuten en el DNA con una secuencia de pares de nucleoacutetidos
3 por iguales razones la estructura guarda y trasmite la informacioacuten genetica
Funciones del RNA
El RNA mensajero y se encarga de llevar la informacioacuten de los genes a formar proteinas
Las moleculas de RNA trasferente (RNAt) funcionan como trasportadores que llevan los aminoaacutecidos
hasta el RNAm durante el proceso de traduccioacuten (siacutentesis de proteinas) y Los RNA ribosomicos
(RNAr) son componentes de los ribosomas complejos moleculares que actuan coordinando el
ensamblaje de las proteinas
Los RNA pequentildeos nucleares (RNAsn) implicados en el corte y empalme de exones Los RNA
citoplasmaacuteticos pequentildeos (RNAsc) implicados en el trasporte de proteinas dentro de las celulas
eucarioticas
En algunos virus su funcioacuten es contener y transmitir informacioacuten
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
Carbohidratos
Fuente principal para captacioacuten y almacenamiento de energiacutea
Componente estructural de las paredes celulares de hongos plantas y el glucocaacutelix
Fuente de almacenamiento de energiacutea (almidon y glucoacutegeno)
Regulador osmoacutetico
Marcaje proteico y sentildeales celulares (grupos sanguineos)
Liacutepidos
Elemento estructural de las membranas bioloacutegicas
Reserva de energiacutea
Regulador de la densidad corporal
Hormonas
Reserva de energiacutea
Proteiacutenas
Elementos estructurales enzimas y hormonas
Acarreadores
Transductores de energiacutea
Anticuerpos
Sirven para la contraccioacuten muscular
Nucleoacutetidos
Entidades portadoras de la carga geneacutetica (aacutecidos nucleicos)
Sentildealizacioacuten intracelular
Transferencia de energiacutea
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
BLOQUE III
Los poliacutemeros se definen como macromoleacuteculas compuestas por una o varias
unidades quiacutemicas (monoacutemeros) que se repiten a lo largo de toda una cadena
Un poliacutemero es como si unieacutesemos con un hilo muchas monedas perforadas por
el centro al final obtenemos una cadena de monedas en donde las monedas
seriacutean los monoacutemeros y la cadena con las monedas seriacutea el poliacutemero
La parte baacutesica de un poliacutemero son los monoacutemeros los monoacutemeros son las
unidades quiacutemicas que se repiten a lo largo de toda la cadena de un poliacutemero
por ejemplo el monoacutemero del polietileno es el etileno el cual se repite x veces a
lo largo de toda la cadena
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
Poliacutemeros de condensacioacuten
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema
Nanomateriales del carbono Las distintas formas alotroacutepicas del carbono las cuales presentan interesantes
propiedades fiacutesicas y quiacutemicas pueden derivar en materiales de alto intereacutes Aunque
las propiedades del
diamante y grafito se han investigado ampliamente son las otras formas alotroacutepicas
fullereno grafeno y nanotubos de carbono las que tienen actualmente un mayor
intereacutes Los materiales ldquoclustersrdquo y moleacuteculas basadas en carbono presentan
propiedades uacutenicas Una distincioacuten importante relaciona las muacuteltiples
configuraciones de los estados electroacutenicos de un aacutetomo de carbono con el tipo de
enlace que pone en juego con sus vecinosmaacutes proacuteximos Dado que la diferencia
energeacutetica entre los niveles 2p y 2s es pequentildea las funciones de onda electroacutenicas para
los cuatro electrones de valencia pueden mezclarse unas con otras producieacutendose cambios
en la ocupacioacuten de los orbitales atoacutemicos 2s y los tres 2p aumentando asiacute la energiacutea de
enlace del carbono con los aacutetomos vecinos Los cuatro electrones dan lugar a formas de
enlace utilizando para ello distintas hibridaciones spn con n= 123[Dresselhaus 1988][Kelly 1981]
Asiacute tres posibles hibridaciones ocurren en el carbono sp sp2 y sp3 mientras que otros
elementos del grupo 14 tales como el silicio y el germanio enlazan mayoritariamente con
hibridacioacuten sp3Esta riqueza de enlace proviene de la ausencia con la excepcioacuten del orbital 1s de orbitales atoacutemicos internos cercanos La variedad de estados de enlace origina una
amplia variedad estructural Asiacute con los enlaces hiacutebridos sp se consigue estructuras tipo
cadena con los sp2 estructuras planas y con los sp3 estructuras tetraeacutedricas Todo ello
conlleva una variedad de formas alotroacutepicas que se suman a los ya conocidos diamante y
grafito
Tanto los fullerenos como los nanotubos de carbono presentan estructuras que idealmente
se pueden construir a partir de una laacutemina de grafeno La laacutemina de grafeno se define como
una uacutenica laacutemina (bidimensional) de grafito (tridimensional) de tamantildeo finito con
multitud de aacutetomos de carbono que presentan enlaces con altos estados energeacuteticos Por
todo ello es el material de partida ideal para originar estas estructuras (fullerenos y
nanotubos de carbono) La energiacutea total de un pequentildeo nuacutemero de aacutetomos de carbono que
forman una laacutemina de grafeno es reducida enlazaacutendose incluso a expensas de un
incremento en la energiacutea de tensioacuten
para la formacioacuten de estructuras cerradas (figura I1) Desde un punto de vista energeacutetico a
pesar de la tensioacuten generada por la curvatura de la laacutemina de grafeno se favorece la
estabilidad energeacutetica del sistema