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Moléculas Biológicas (Orgánicas)

Dra. Omayra Hernández ValeCIBI 3031

Objetivos� Discutir las moléculas de mayor importancia biológica y

explicar sus características orgánicas.

� Presentar y discutir las funciones e importancia de estasmoléculas de mayor importancia:� Carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos

Moléculas orgánicasØEsqueleto de Carbono enlazadoa átomos de Hidrógeno

Átomos de Carbono y Moléculas OrgánicasEl Carbono posee las propiedades únicas à esqueletosde las macromoléculas complejas esenciales para la vida.

3.1 Átomos de Carbono y Moléculas Orgánicas

Átomos de Carbono y Moléculas OrgánicasEl Carbono posee las propiedades únicas à esqueletosde las macromoléculas complejas esenciales para la vida.�4 e- de valencia�C-C : fuerte y no fácil de romper�Varios tipos de enlaces covalentes

inflexibles

Hidrocarburos

Grupos funcionalesGrupo de átomos enlazados a cadena de hidrocarburosque determina el tipo de rx química y sus asociaciones.

Ø R-Grupo Funcional =

Ø Las propiedades y características de mayoría de compuestos orgánicos se debe al tipo y arreglo de gruposfuncionales

Grupo Funcional

etanoGas a 25°C

etanolBebidas alcohólicas

R-COH

R-CO-R

R-COOH

R-NH2

R-NH3+

OH

Polímeros (macromolécula)

Una macromolécula = muchas moléculas juntasPolímeros: son formados por la unión de muchos monómeros

Los miles de compuestos orgánicos son construídos por sobre 40 monómeros simples Ej: 20 aminoácidos à proteínas

monómero

dímeropolí

mero

PolímerosØ Se forman y/o se rompen por agua

vNecesita energía y es regulado por enzimas

Se forman por deshidratación

Se rompen por hidrólisis

Categorías de Biomoléculas�Carbohidratos

�Lípidos

�Proteínas

�Nucleótidos/Ácidos nucléicos

¿Qué son los Carbohidratos?

?

Carbohidratos (hidratos de carbono)

Moléculas orgánicas con funciones que incluyen:Ø Fuente de energía, almacenaje, función

estructural

Carbono, Hidrógeno y Oxígeno à 1:2:1[Carbono + agua]

Ej Glucosa: C6H12O6

àAzúcares pequeñas o polímeros de azúcares pequeñas(solubles en H2O)

Ø Monosacárido, Disacárido, Polisacárido

Monosacáridos (azúcar única)

Ø Típicamente entre 3-7 átomos de carbonoØ Grupo hidroxilo (-OH) enlazado a c/átomo de C, excepto uno.Ø Grupo carbonilo (C=O) enlazado a un átomo de C

Ø AldehídoØ Cetona

Ø Se convierten en anillos al disolverse en agua

Propiedades hidrofílicas

Aldehído Cetona

� Triosas [intermedios en metabolismo azúcares]

� Pentosas [componentes de ácidos nucleícos]

� Hexosas [fuente de energía]

glucosa

Monosacáridos

Monosacáridos: Glucosa� Monosacárido más abundante� Fuente de energía principal en mayoría de

organismos� En otros compuestos (ej aminoácidos, ácidos grasos)

glucosa

DisacáridoØ Monosacáridos unidos por síntesis de deshidratación

Ø Sacarosa: [glucosa + fructosa]Ø Lactosa: [glucosa + galactosa]Ø Maltosa: [glucosa + glucosa]

v Almacenaje de energía a corto plazo [en plantas –frutas y miel]

Cuando se requiere energía los disacáridos se degradan enmonosacáridos por hidrólisis y luego estos se degradan para liberar la energía almacenadaen sus enlaces

Polisacárido

Cadenas de monosacáridosØ AlmidónØ GlucógenoØ Celulosa

v El almidón, el glucógeno y la celulosa*^ son polímeros de glucosa

Ø Quitina

�en exoesqueleto de insectos, arañas / pared celular hongosØPolímero de glucosa con grupo funcional nitrogenado

Almacenamiento de energía

Función estructural

Función estructural

Carbohidratos

Pared Celular

Carbohidratos

Quitina

Carbohidratos

¿Qué son los lípidos?

?

LípidosØ Moléculas biológicas esenciales para:

Ø Fuente de energía, Ø recubrimientos impermeables de plantas y

animales / aislamiento temperaturaØ Componenetes esenciales de la membrana

celularØ Hormonas

v !Aunque en exceso pueden causar enfermedades cardíacas, ciertamente son esenciales para nuestra salud y bienestar !

¿Qué son los lípidos?

�Grupo variado de moléculas con regiones compuestascasi completamente por H y C àGrandes cadenas de hidrocarburos no polares

[C-C y C-H] /pocos grupos funcionales con OØMayormente hidrofóbicos e insoluble en agua

¿Qué son los lípidos?Se clasifican en:�Triglicéridos [aceites, grasas]

� Estructura parecida con solo átomos de C, H y O

�Fosfolípidos� Semejantes a los aceites, con fósforo y nitrógeno

�Esteroides [Anillos fusionados]

� Compuestos de átomos de C, H y O arreglados en anillos

Triglicéridos [Aceites y Grasas]

vContienen solo C, H y O

Ø Procesamiento de ciertos nutrientesØ Absorción de vitaminas (ej: A, K, D)

Ø Aislamiento de órganos (evitar trauma)

Ø Almacenamiento de energíav Más del doble de calorías por gramo

que carbohidratos o proteínas(9cal/gramo vs 4 cal/gramo)

Ácidos grasosGlicerol

Triglicérido

Ácidos grasosGlicerol

Triglicérido

Propiedades Físicas de Ácidos grasos: Saturados vs Insaturados

Propiedades Físicas de Ácidos grasos: Saturados vs Insaturados�Sobre 30 diferentes ácidos grasos

Ø Ácidos grasos saturados:Ø Número máximo posible de átomos de H

Ø altamente saturados àsólidos a 25ºC [grasas – animal]

Ø Ácidos grasos insaturados:Ø Enlaces dobles entre átomos de C (C=C)

Ø ácidos grasos insaturados à líquido a 25ºC [aceites – vegetal]v Cada C=C causa una curva en la cadena de hidrocarburos

Triglicéridos [Aceites, Grasas]

GrasaAceite

Proceso de Hidrogenación en AlimentosØSatura aceites

ØAlimentos menos saludables àenfermedades cardiovasculares

Ø“Trans fat”

BONO: ¿En qué consiste el proceso de hidrogenación? ¿Porqué es perjudicial para la salud?

Fosfolípidos� Porción soluble en agua + porción insoluble en agua

� Parte esencial membranas plasmáticas de células

glyceroldos ácidos grasos grupo funcional[que normalmente tiene N]

grupo fosfato+ + -

Ø Cuatro anillos de átomos de C unidos enlazados a varios grupos funcionales*�Colesterol

�Esencial en membranas celulares, metabolismo�2% del cerebro humano [aislamiento neuronas]

�Hormonas sexuales�Estrógeno, progesterona�Testosterona

�Bilis�Cortisol

Esteroides [compuestos anillados]

Ayud

aen

la síntesisd

e

[3 anillos de 6C y 1 anillo de 5C]

Otros lípidos

CerasØ Químicamente similares a las

grasasØ Muy saturados-sólidos a

temp. ambiente

v Recubrimiento impermeablev Frutas, plantas, hojasv Pelaje mamíferosv Panales de abeja

CarotenoidesØ Pigmentos amarillos y

anaranjados de plantas

Hasta aquí el material del primer examen!!!

Material Segundo examen parcial!!!

¿Qué tienen en común estas imagenes?

¿Qué son las proteínas?

� Estructural� En membrana, queratina,

� Transporte� hemoglobina

� Movimiento� Actina y miosina

� Defensa� anticuerpos

� Almacenamiento� Albumina

� Señalización� Insulina, GH

� Reacciones químicas� enzimas

Ø Moléculas orgánicas y/o componentes celulares másversátil

3.4 Proteínas

Proteínas: aminoácidosMoléculas orgánicas formadas por cadenas de aminoácidosunidos a enlaces peptídicos.

Ø Monómero: aminoácido/ polímero: proteína [muchos aminoácidosenlazados]

� Todos los aminoácidos tienen estructura similar � Grupo Amino (-NH2) y Grupo Carboxilo (-COOH) enlazados al mismo C

[carbono alfa (carbono a)]� Cadena de esqueleto de C variable (-R)

Ø Algunos hidrofílico, algunos hidrofóbicos

Aminoácidos en solución son amortiguadores importantes

Proteínas

Dependiendo de quecadena de C (grupo R) se asocie va a distinguirel aminoácido que sea

Aminoácidos en solución son amortiguadoresimportantes

Proteínas

Ø Las proteínas [al igual que los carbohidratos y lípidos] se formanpor síntesis de deshidratación (condensación)

péptido

Enlace peptídico

Enlace covalente simple entre el C del grupo carboxilo (-COOH) y el N del grupo amino (-NH2) de otro aminoácido

Ø Péptido= es la cadena resultante de ese tipo de enlace (enlace peptídico)Ø [<50 aminoácidos]

Ø Polipéptido o proteínas: Ø [>50 aminoácidos]

Proteínas

Polipéptido o proteína

Péptido

N – C – C – N – C – C – N – C – C – N – C – C

Niveles de organización

Secuencia de aminoácidos corresponde a la Estructura Primaria de una cadena polipeptídica� Especificada por instrucciones genéticas� De esta deriva la estructura secundaria, terciaria y cuaternaria

de las proteínas (de tenerlas)


De esta deriva la estructura secundaria, terciaria y cuaternaria de las proteínas (de tenerlas)

Estructura Secundaria: �Por puentes de H entre regiones de los aminoácidosØ Helice-aØ Lamina plegada-b

Estructura Secundaria

3.4 Proteínas

Hélice-a Lámina plegada-b



Estructura Terciaria:Ø Forma general (estructura 3-D) adquirida por cada

cadena de polipéptidos� Determinada por características del grupo R

� Enlaces de H entre grupos R de ciertos aminoácidos.� Enlaces iónicos entre los grupos R de diferentes aminoácidos� Interacciones hidrofóbicas� Enlaces covalentes (disulfuro: -S-S-)

Interaccionesdebiles

3.4 Proteínas

Niveles de organizaciónEstructura Terciaria

A

B

C D

Desnaturalización

� Cambios a estructura tridimensional� Desdoblamiento por ruptura de sus interacciones

� Los siguientes pueden causar la desnaturalización de una proteína�Cambios en calor, pH, químicos

¿Qué son los ácidos nucléicos?

� ¿Cuáles son sus monómeros?� ¿Qué son los nucleótidos?� ¿Cuáles son algunos ejemplos de ácidos nucléicos?

¿Cuál es su importancia?

Moléculas orgánicas grandes y complejas que transmiten información hereditaria y determina que proteínas la célula manufactura.

�Ácido desoxiribonucléico - ADNØ Dos hebras enlazadas por puentes de H

�Ácido ribonucléico- ARNØ Una sola hebra

Ácidos nucleicos [acídicos y encontrados en núcleo]

ADN ARN


Ácido deoxiribonucléico - ADN Ácido ribonucléico- ARN


3.5 ácidos nucléicos

Ácido desoxiribonucléico - ADN Ácido ribonucléico- ARN

Ácidos nucleicos-nucleótidos� Son polímeros de nucleótidos

� Unidades compuestas por:� Una azúcar de 5 carbonos

v Desoxiribosa o ribosa� Un grupo fosfato

Ø à que la molécula sea acídica� Una base nitrogenada

v Anillos de Carbono y NitrógenoØ Uno o dos anillos fusionados




Ø Molécula se torneà acídica� Una base nitrogenada


Cad

ena

de n

ucle

ótid

os





Ø Molécula se torneà acídica� Una base nitrogenada


Cad

ena

de n

ucle

ótid

os

Enlace fosfodiésterØ Enlace covalente entre el grupo

fosfato y las azucar adyacentes


Ácidos nucleicos-nucleótidosCada nucleótido se define por la base nitrogenada quetiene

Ø Estas pueden ser de uno o de dos anillos

Pirimidinas : un anillo• Timina (T)• Citosina (C)

Purinas: dos anillos• Adenina (A)• Guanina (G)

U

• Uracilo (U)*

*En el ARN se cambia Timinapor Uracilo

ACGCTGTGAACACGTGTCAAACAAAAGT

AGCUCCAGGGUGUGCCAACAGUUGC

Ácidos nucleicos-nucleótidos

� Pirimidinas: un anillo� Citosina(C) � Timina (T)** � Uracilo (U)**

� Purinas: dos anillos� Adenina (A) � Guanina (G)

**En el ARN se tiene Uracilo (U) en vez de Timina (T)

Cada nucleótido se define por la base nitrogenada quetieneØ Estas pueden ser de uno o de dos anillos

Ácido desoxiribonucleico (ADN)àDoble hebra unidas por enlaces de H entre una

Purina - PirimidinaG - CA - T


Ácido desoxiribonucleico (ADN)� Doble hebra de secuencia de nucleótidos que

posee: � Desoxiribosa como azúcar de 5 C� y a las bases nitrogenadas:

Ø Purinas [guanina (G) y adenina (A)]Ø Pirimidinas [citosina (C) y timina (T)]

� Material genético de la célula [cromosomas, genes]Ø Instrucciones para la formación de proteínas y el

ARN que es necesario por ese organismo


Ácido ribonucleico (ARN)� Una sola hebra con una secuencia

de nucleótidos que posee:� a ribosa como azúcar de 5 C, � y a las bases nitrogenadas

Ø Purinas [adenina (A) y guanina (G)] Ø Pirimidinas [citosina (C) y uracilo (U)]

� Copia la información (instrucciones) del ADN y:Ø Participa en el proceso en el que se

une o enlazan los aminoácidos para formar polipéptidos.


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