El Agua en los Seres Vivos Biomoléculas Complejos ... - Webnode

El Agua en los Seres Vivos
Biomoléculas
Complejos Macromoleculares

Hecho el depósito que marca la Ley 11.723. Prohibida su reproducción total o parcial.
El presente material de trabajo ha sido diseñado con el propósito de orientar
al alumno en el proceso de aprendizaje de la Biología.
El alumno podrá alcanzar un óptimo rendimiento en la cursada de esta materia,
cuando logre una modificación significativa y estable de sus conocimientos y sus pautas
“previas” en lo referente a las Ciencias Biológicas.
Con el objeto de ayudar a superar las dificultades que suelen plantearse durante el
aprendizaje de esta asignatura, se efectúan algunas sugerencias acerca del uso del material
didáctico y de la modalidad de cursada:
- Lea atentamente los OBJETIVOS y los CONTENIDOS de cada unidad del programa.
Esto le permitirá saber qué se espera que usted pueda lograr mediante el
aprendizaje de la unidad (Objetivos) y qué temas serán tratados durante las clases
(Contenidos).
- Resuelva la totalidad de los ejercicios, problemas y actividades que se proponen en
cada unidad. Para hacerlo, recurra al material denominado Marco Teórico de la
Unidad, donde encontrará información orientadora, y a la bibliografía recomendada
en clase.
- No dude en acudir al docente cada vez que lo crea necesario.
- Efectúe todas las Autoevaluaciones propuestas. Esto le permitirá hacer una
estimación “propia” acerca de la evolución de sus conocimientos.
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OBJETIVOS:
- Identificar los principales elementos que se encuentran en
los seres vivos.
- Contrastar los diferentes tipos de enlaces químicos.
- Reconocer al agua como el principal solvente celular.
- Enumerar los principales grupos orgánicos presentes en
los organismos , describir sus características e
importancia biológica de cada uno.
- Clasificar y ejemplificar los grupos de biomoléculas.
- Reconocer la estructura de los nucleósidos.
- Reconocer los complejos macromoleculares.
CONTENIDOS:
- Molécula de AGUA.
- Grupos funcionales.
- Uniones químicas.
- Características del átomo de Carbono.
- BIOMOLECULAS:Hidratos de Carbono,Lípidos,Proteínas y
Acidos Nucleicos. Características, clasificación, ejemplos e
importancia biológica. Nucleósidos.
- COMPLEJOS MACROMOLECULARES : Glucoproteínas,
- Glucolípídos,Lipoproteínas,Ribosomas.
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Lea atentamente:
Los diversos niveles estructurales de organización se basan en la existencia y relaciones
recíprocas entre átomos y moléculas.
En la naturaleza existen más de 90 elementos químicos diferentes, pero sólo 6 de ellos,
C,H,O,N,S,P, representan el 99% de la composición química de las células.
Una molécula simple como el agua, es la más abundante en el citoplasma, y gracias a ella
se pueden realizar una enorme variedad de reacciones químicas. Pero es el átomo de
Carbono con sus características físico-químicas singulares,el que permite la formación de
moléculas estables indispensables para la vida. Así, en los glúcidos, lípidos, proteínas y
ácidos nucleicos, el átomo de carbono (acompañado de hidrógeno y oxígeno) se convierte
en el protagonista de todas ellas.
1- Lea el Marco Teórico correspondiente al Instructivo y responda:
¿Cuáles son los constituyentes básicos de los seres vivos?
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2- ¿Qué características posee el átomo de CARBONO?.
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3- a. -¿Cuál es la importancia de la presencia de agua en los seres vivos?
b. - Enumere algunas propiedades de la molécula de AGUA. ¿Porqué se dice que es
polar?. Mencione alguna función que hace que el agua sea básica para la
supervivencia.
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c. - Para completar:
“Cuando dos moléculas de agua se encuentran lo suficientemente cerca, se establece
una atracción entre la carga parcial negativa del átomo de oxígeno de una molécula y la
carga parcial positiva del átomo de hidrógeno de la molécula adyacente”
Esta unión se denomina
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4- ¿Qué son los grupos funcionales?. Ejemplifique. (Relacione con conceptos
aprendidos anteriormente ampliados con el correspondiente Marco teórico)
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5- a. Distinga entre una molécula polar, una no polar y una anfipática. Dé ejemplos e
indique sus comportamientos en una solución acuosa.
b. Explique con sus palabras cómo se disuelve la sal de mesa (NaCl) en agua.
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6- ¿Qué características poseen los Hidratos de Carbono?
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7- ¿Cómo se clasifican los hidratos de carbono y qué criterios se aplican para dicha
clasificación?
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8- Mencione dos ejemplos de monosacáridos y su importancia biológica.
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9- ¿Cuál es la estructura espacial de los monosacáridos? ¿A través de que tipo de enlace
se unen?
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10- Ejemplifique dos oligosacáridos e indique su función.
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11- Ejemplifique tres polisacáridos ,indique su función y en qué tipo celular se encuentran
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12- ¿Cómo se clasifican los Lípidos? Dé un ejemplo de cada grupo e indique su función.
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13- ¿Cómo se forman las micelas en agua?
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14- ¿Cuáles son los monómeros de las Proteínas y cómo se unen entre sí?
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15- ¿De qué manera se pliegan las cadenas polipeptídicas?¿Cómo se relaciona
dicho plegamiento con la función?
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16- ¿Qué diferencias existen entre “desnaturalización” e “hidrólisis” ?
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17- Ejemplifique los Acidos Nucleicos e indique su función.
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18- ¿Cuáles son los monómeros de los ácidos nucleicos y cómo se unen entre sí?
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19- ¿En qué consiste el “modelp de Watson y Crick”’ ?
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20- ¿En qué se diferencian los nucleótidos de los “núcleósidos” ?
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21- Enumere los complejos macromoleculares indicando sus respectivas
funciones.
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22- Complete el siguiente cuadro:
BIOMOLECULAS EJEMPLOS
HIDRATOS DE
CARBONO
LÍPIDOS
PROTEÍNAS
ACIDOS
NUCLEICOS
PRODUCTOS DE HIDROLISIS FUNCIONES
23- ¿En qué nivel de organización de la materia ubicaría a: GLUCOPROTEINAS –
GLUCOLIPIDOS – LIPOPROTEINAS y RIBOSOMAS ?
(Relacione con conceptos previos). .................................................................
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CONCLUSION:
a. Redacte con sus palabras una síntesis integradora de los temas desarrollados en esta guía.
Puede confeccionar un mapa conceptual.
b. Construya un GLOSARIO con los términos implicados en este módulo.
c. Proponga algunas lecturas complementarias. ¿Conoce algún material audiovisual
relacionado con esta temática?.
d. Lea atentamente los siguientes textos y subraye las ideas principales.
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INTODUCCIÓN
Una de las características de los seres vivos es su alta COMPLEJIDAD
ESTRUCTURAL (ver Unidad 1). Esta les permite desarrollar todas sus actividades y se
mantiene gracias al intercambio constante de materia y energía con el entorno. Todos los
seres vivos presentan una gran homogeneidad en cuanto a los elementos que los forman.
Estos elementos se organizan en moléculas complejas : hidratos de carbono, lípidos,
proteínas y ácidos nucleicos, que solo están presentes, en forma conjunta, en los seres
vivos; por ello se han denominado BIOMOLÉCULAS.
Los elementos que forman las biomoléculas establecen, entre sí, uniones o enlaces
covalentes, en los que se comparten electrones de átomos vecinos. Estos enlaces son
estables, aunque pueden romperse y dar lugar a la formación de otras moléculas. Además,
muchas veces permiten la disolución de las moléculas en agua, que es el medio en el
ocurren todas las reacciones químicas que posibilitan la vida.
EL AGUA, SOLVENTE DE LAS BIOMOLÉCULAS
El agua constituye más del setenta por ciento del peso de un ser vivo. Se encuentra
tanto en el exterior como en el interior de las células, y es el medio donde se producen las
reacciones químicas responsables del mantenimiento de la vida.
Una molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno y dos átomos de
hidrógeno. Si bien esta molécula es neutra (no tiene carga), presenta un área parcialmente
negativa y otra área parcialmente positiva, es decir, es una molécula polar (un área o polo
positivo y un área o polo negativo). Eso provoca que las moléculas de agua tiendan a
acercarse entre sí, ya que la zona positiva se acerca a la negativa. El resultado es que las
moléculas se unen a través de un tipo de enlace llamado “puente hidrógeno”, que no es una
unión química, sino una fuerte atracción entre las moléculas que las mantiene
cohesionadas.
Figura 1. Dos moléculas de agua se atraen y unen mediante una unión puente hidrógeno
(en línea punteada)
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Si bien los enlaces puente hidrógeno son débiles (en comparación con una unión
química) varios de ellos forman una unión fuerte como para mantener a las moléculas de
agua cohesionadas en estado líquido o sólido, según la temperatura.
A temperaturas altas, las moléculas se encuentran separadas entre sí (estado
gaseoso), mientras que a temperaturas bajas, los enlaces puente de hidrógeno están firmes
(estado sólido). El estado líquido en un intermedio entre ambos, ya que las moléculas de
agua no están todas unidas ni todas separadas, sino en un estado constante de armado y
desarmado de uniones puente hidrógeno que es el estado líquido.
Figura 2. Moléculas de agua en estado líquido formando uniones puente hidrógeno. Estas
uniones se arman y desarmen continuamente.
Las moléculas de agua no son las únicas que pueden formar uniones puente
hidrógeno entre sí. Hay otras moléculas que, al igual que el agua, tienen áreas negativas y
áreas positivas, y pueden formar enlaces puente hidrógeno entre sí, o con moléculas de
agua.
Cuando una molécula forma uniones puente de hidrógeno en el agua, se disuelve en
ella. Por ejemplo, el azúcar tienen una estructura química que le permite formar estos
enlaces en el agua, entonces se disuelve, en cambio el aceite no.
MOLÉCULAS ORGÁNICAS Y GRUPOS FUNCIONALES
Retomando el concepto de niveles de organización, recordemos que los seres vivos
estamos formados por células, y que estas, a su vez, están formadas por moléculas
orgánicas que son de cuatro tipos: hidratos de carbono, lípidos, proteínas y ácidos
nucleicos.
Todas las sustancias orgánicas, a diferencia de las inorgánicas, están formadas por
átomos de carbono unidos entre sí a través de uniones covalentes (que son las uniones que
se forman entre sustancias no metálicas). Cada átomo de carbono tiene cuatro sitios de
unión, con los que puede unirse a otros átomos del mismo tipo y formar cadenas
carbonadas que pueden ser lineales, ramificadas o en forma de anillos. Pero siempre
constituirán un esqueleto al que también se le unirán otros átomos, como hidrógeno (H),
oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P) o azufre (S). En las biomoléculas, los elementos
preponderantes son el C, H y O. Las proteínas tienen además N y S (en menor proporción);
y los ácidos nucleicos, N y P.
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De modo que, como se muestra en la figura siguiente a modo de ejemplo, las
distintas moléculas orgánicas diferirán entre sí según el tipo de átomos, la cantidad, la
proporción y la forma en que estén combinados entre sí.
Figura 3. Cuatro moléculas orgánicas
Sin embargo, haremos hincapié en que toda molécula orgánica tendrá ciertas
propiedades particulares debido a la presencia grupos funcionales. Un grupo funcional se
define como un conjunto de átomos presente en la cadena carbonada de un compuesto, que
le confiere determinadas a dicho compuesto, por ejemplo, la propiedad de ser soluble en
agua.
En la figura siguiente se ilustran algunos grupos funcionales:
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Figura 4. Grupos funcionales.
a) Oxhidrilo (los compuestos
con este grupo se denominan
alcoholes); b) Cetona, c)
Aldehído, d) Carboxilo (los
compuestos con este grupo son
ácidos); e) Amino; f) Fosfato; g)
Metilo.

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Todos los grupos funcionales enumerados, excepto el metilo, son solubles en agua,
ya que forman uniones puente hidrógeno con ella). Por ende, si una molécula presenta
esos grupos funcionales será capaz de disolverse en el agua, o al menos, será soluble la
parte de la molécula que contenga ese grupo funcional.
Aclaremos con algunos ejemplos:
La molécula dibujada en el centro (inmersa en agua) tiene varios grupos funcionales
solubles en agua, por ende, será totalmente soluble en agua (las líneas punteadas
representan los enlaces puente hidrógeno).
Figura 5.
Molécula polar
en agua
La molécula que se presenta a continuación, en cambio, es insoluble agua: no
presenta grupos funcionales polares que hagan uniones puente hidrógeno con ella. Esto se
debe a que la distribución de cargas en ella es simétrica, nopresenta zonas o polos.
Esta tercera molécula, tiene una parte soluble y otra no. Las moléculas de este tipo
denominan anfipáticas. Por regla general, cuanto más larga es la cadena carbonada, menos
soluble será la molécula en su totalidad.
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Figura 6.
Molécula no
polar en agua

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LA DISOLUCIÓN DE LAS SALES EN AGUA
Las sales también son solubles en agua, aunque por un mecanismo distinto al
expuesto. La sal de mesa está formada por un átomo de sodio y uno de cloro. Al sumergirse
en agua, estos átomos se separan o disocian en dos iones. Los iones son átomos con
carga, los de carga positiva (como el sodio) se denominan cationes; y los de carga negativa
(como el cloro), aniones.
La razón por la que ambos iones se separan es la siguiente: el catión atrae a las
moléculas de agua a través de su área negativa; mientras que el anión hace lo mismo pero
a través de su área positiva. El resultado es que las moléculas de agua se aglomeran en
torno a los iones, y de ese modo los separan; de esta manera la sal se disuelve (figura 8).
Figura 8. Disociación del cloruro de sodio en agua
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Figura 7.
Molécula
anfipática en
agua

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HIDRATOS DE CARBONO
Los hidratos de carbono o glúcidos son moléculas que contienen un grupo aldehído o
un grupo cetona; y varios grupos oxhidrilo; es decir, son polialcoholes. Podemos deducir
entonces, que son moléculas solubles en agua, ya que todos estos grupos funcionales
permiten hacer enlaces puente hidrógeno con ella, tal como ocurre cuando arrojamos azúcar
al agua.
1. MONOSACÁRIDOS
Los hidratos de carbono más simples se denominan monosacáridos, y presentan, en
general, de tres a siete átomos de carbono. Cuando tienen un grupo aldehído se
denominan aldosas; y si presentan cetona, cetosas. Los monosacáridos con tres átomos de
carbono se llaman triosas; con cuatro, tetrosas; con cinco, pentosas; con seis, hexosas, y
así sucesivamente. Los monosacáridos en los que haremos mayor énfasis serán ciertas
pentosas y hexosas.
Dentro de las hexosas, mencionaremos a la glucosa, la fructosa y la galactosa; cuya
principal función biológica es suministrar energía a los seres vivos. Estas moléculas se
incorporan a través de alimento, luego de atravesar el tubo digestivo pasan a la sangre, y
finalmente a las células, donde son degradadas para obtener energía. No son las únicas
moléculas que suministran energía, pero la energía que aportan puede usarse rápidamente.
Por ejemplo, es preferible que un deportista, antes de iniciar la actividad, consuma alimentos
con hidratos de carbono en lugar de grasas, ya que podrá utilizar su energía mucho más
rápido.
Por último, dentro del grupo de las pentosas mencionaremos a la ribosa y a la
desoxirribosa, que forman parte de los ácidos nucleicos, como se verá en el capítulo
correspondiente a estas biomoléculas.
Figura 1. Tres monosacáridos: glucosa (una aldosa de 6 carbonos), fructosa (una cetosa de
6 carbonos) y ribosa (una aldosa de 5 carbonos)
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1.1 Estructura espacial
Existen dos maneras de representar la fórmula desarrollada de los monosacáridos: la
forma lineal y la anillada. Esta última es la que se encuentra en solución, y en las células.
El anillo se forma cuando el carbono que tiene el grupo aldehído (o el grupo cetona) se une
con otro carbono de la cadena; como se muestra en la figura siguiente.
Los carbonos de los monosacáridos se numeran, correspondiendo el carbono 1 al carbono
que presenta el grupo aldehído, o si es una cetona, al carbono del extremo más cercano a la
cetona.
La figura 2 muestra el paso de la glucosa de la forma lineal a la anillada, donde el
carbono 1 se une al carbono 5 a través de un oxígeno. Los oxhidrilos que en la molécula
lineal miran hacia la derecha, en el anillo lo hacen hacia abajo.
Figura 2. Molécula de glucosa lineal que pasa a la forma anillada. Los carbonos marcados
con el círculo negro son los que se unirán al formarse el anillo.
Figura 3. Fructosa y ribosa en forma anillada
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2. OLIGOSACÁRIDOS
Los monómeros como la glucosa, la fructosa o la galactosa, pueden unirse entre sí
mediante uniones covalentes. Cuando se unen dos monosacáridos, la molécula resultante
se denomina disacárido; tres, trisacárido, y así sucesivamente. Si lo hacen en un número
mayor -aproximadamente hasta diez- tenemos un oligosacárido (“oligo” significa pocos).
El mecanismo por el cual se unen químicamente dos monosacáridos se denomina
condensación (en el cual se forma una molécula de agua) y el tipo de enlace se llama
glucosídico. Por otra parte, las uniones entre los monómeros también pueden romperse
quedando las moléculas libres, mecanismo llamado hidrólisis. Hidrólisis significa “ruptura
por el agua”, puesto que en el proceso de separación requiere la intervención de una
molécula de agua.
Figura 4. Formación del enlace glucosídico entre dos moléculas de glucosa, y la formación
del disacárico maltosa. La reacción inversa sería una hidrólisis, en la cual obtendríamos
monómeros libres.
En los alimentos con gusto dulce, los azúcares se encuentran como disacáridos. El
azúcar de mesa, proveniente de la caña de azúcar, es un disacárido llamado sacarosa,
compuesto por una glucosa y una fructosa. El azúcar de la leche, la lactosa, está formada
por una glucosa y una galactosa; en tanto que el azúcar de malta, por dos glucosas.
Cuando un individuo consume estos disacáridos, las moléculas se hidrolizan en el tubo
digestivo, luego los monosacáridos pasan a la sangre, y de ahí a las células, donde son
degradadas para la obtención de energía.
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Los oligosacáridos también se encuentran en las membranas celulares, unidos a
proteínas o a lípidos, y consisten en cortas cadenas ramificadas formadas por distintos tipos
de monosacáridos, cuya función es participar en la comunicación entre las células. Las
células se comunican entre sí liberando sustancias químicas a modo de mensajes. Para que
el mensaje sea recibido por otra célula, esta debe ser capaz de “captar” esta sustancia a
través de moléculas receptoras. En este proceso de reconocimiento es donde participan los
oligosacáridos.
Figura 6.
Oligosacárido con
siete monómeos
unidos por enlaces
glucosídicos
Figura 5. Dos disacáridos.
Arriba, molécula de sacarosa, el
azúcar de mesa, formada por
una glucosa y una fructosa.
Abajo, lactosa, el azúcar
presenta en la leche,
compuesta por una galactosa y
una glucosa
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3. POLÍSACÁRIDOS
3.1 Monómeros y polímeros
Una cadena de monosacáridos formada ya no por pocas moléculas, sino por cientos
o miles de ellas, no es un oligosacárido, sino un polisacárido.
Antes de describir los polisacáridos, nos detendremos brevemente en los conceptos
de monómeno y polímero, puesto que también se mencionarán en los otros tipos de
biomoléculas.
Un polímero es una macromolécula formada por varias moléculas del mismo tipo,
unidas una tras otra formando una cadena; como las cuentas de un collar.
Los monosacáridos no son las únicas moléculas que pueden formar cadenas,
también lo hacen otras moléculas, como los aminoácidos que forman las proteínas, y los
nucleótidos que forman ácidos nucleicos. En todos los casos, independientemente del tipo
de biomolécula, cada unidad que forma la cadena es un monómero, y la cadena completa
es un polímero.
En el caso de los hidratos de carbono, los monómeros son monosacáridos, y el
polímero, un polisacárido. Estas largas cadenas de monosacáridos pueden ser lineales o
ramificadas.
Nosotros describiremos cuatro polisacáridos: el almidón, el glucógeno, la celulosa y la
quitina. Los tres primeros tienen en común que están formadas por moléculas de glucosa,
no obstante, difieren en la forma en que se unen estos monómeros, en su estructura
espacial, en su función, y en los organismos donde se encuentran.
3.2 Almidón y glucógeno
Figura 7. Polímero y
monómeros
Como se dijo anteriormente, los seres vivos utilizan monosacáridos (como la
glucosa) para degradarlos y obtener energía. Ahora bien, cuando un ser vivo contiene más
glucosas de las que utiliza para obtener energía, las almacena para el futuro. La forma de
hacerlo es uniéndolas entre sí formando polímeros. El polímero fabricado por las plantas se
llama almidón, que en realidad, está formado por dos polisacáridos, la amilosa y la
amilopectina; que se almacenan en unas estructuras celulares llamadas amiloplastos.
La papa, por ejemplo, es un tallo subterráneo con gran cantidad de almidón como
reserva; de ahí que una papa puede estar enterrada durante mucho tiempo (o bien,
guardada en la cocina) hasta que se dan las condiciones adecuadas, entonces la papa brota
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y la planta se desarrolla. Lo mismo ocurre con los bulbos que permanecen enterrados
durante el invierno, y luego brotan al llegar la primavera.
En los animales, el polímero fabricado es el glucógeno, que se almacena en las
células del hígado y los músculos.
Tanto en el almidón como en el glucógeno, cuando el individuo necesita energía, las
glucosas se separan entre sí (se hidrolizan) y los monosacáridos libres están disponibles
para ser utilizados por las células del individuo.
Químicamente, la amilosa y la amilopectina del almidón, así como el glucógeno de
los animales, están formados por la misma molécula: la glucosa. Difieren entre sí por la
forma en que se unen los monosacáridos, ya que en química, las propiedades de una
molécula no depende solamente de los átomos que la componen, sino también de la forma
en que estos se unen entre sí.
En la figura 9 se muestra un esquema de la amilosa y la amilopectina. La primera es
lineal, pero en el espacio adopta una forma helicoidal; en tanto que la amilopectina es
ramificada, pues se observa que de una cadena lineal, sale otra cadena del mismo tipo. El
glucógeno también es ramificado, pero no por eso es igual a la amilopectina, ya que
presenta mayor número de ramificaciones.
Figura 9. Amilosa (lineal con forma helicoidal), amilopectina (ramificado)
Figura 10. Glucógeno
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3.3 Celulosa
Este polisacárido también está formado por glucosas, y es lineal. No obstante, no
tiene las mismas propiedades que la amilosa. Esto se debe a que las uniones entre los
monómeros no son iguales, aunque el resultado sea una molécula lineal.
Los diferentes tipos de unión que se dan entre los monómeros en la amilosa y la
celulosa, tienen consecuencias en la digestión de estos polisacáridos por parte de los
humanos.
Cuando una persona ingiere polisacáridos, sus enzimas del tubo digestivo rompe los
enlaces glucosídicos dando monosacáridos libres que pasan a la sangre y luego a las
células. Pero esto no ocurre con la celulosa, porque el hombre no tiene enzimas capaces de
romper sus enlaces. Esto significa que la celulosa no es un alimento para el hombre, pero sí
para otros animales que sean capaces de digerirla, como los herbívoros.
En cuanto a la función, la celulosa es un polisacárido estructural, ya que forma parte
de las paredes de las células vegetales. Las células vegetales fabrican celulosa (entre otros
polisacáridos) que forman haces, y estos se unen en fibras que, a su vez, forman un
entramado a modo de pared por fuera de la membrana plasmática. Esta pared proporciona
protección mecánica y sostén a la célula. En las plantas leñosas, las moléculas de celulosa
junto con otros polisacáridos, forman la corteza.
La celulosa es el polisacárido más abundante del planeta, aproximadamente un 50%
de la madera está formada por esta macromolécula.
Figura 11. Los polímeros de celulosa forman haces de fibras que, a su vez, forman un
entramado a modo de red. Junto con otras moléculas, constituyen la pared celular de las
células vegetales.
3.4 Quitina
La quitina es un polisacárido lineal formado por monómeros de N-acetil-glucosamina, que no
es mas que una molécula de glucosa modificada. La quitina también tiene una función
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estructural, ya que forma parte del exoesqueleto de los insectos y de la pared celular de los
hongos.
LÍPIDOS
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Figura 12 . La
quitina es un
polisacárido
lineal de
moléculas
derivadas de la
glucosa, que
forma parte del
exoesqueleto de
los insectos
Los lípidos comprenden un grupo de moléculas muy heterogéneo en su estructura
química y en su función. A diferencia de los hidratos de carbono (que se definen por ser
polialcoholes con un grupo aldehído o un grupo cetona) los lípidos no tienen una definición
tan precisa porque no presentan un grupo funcional común a todos ellos. La característica
que comparten es estar formados por átomos de C, H y O, y ser insolubles en agua, o
anfipáticos. Como existen distintos tipos de moléculas con estas propiedades, los lípidos se
clasifican en grupos según su estructura química.
Las funciones también son variadas, y si bien se verán con mayor detalle cuando
analicemos cada grupo en particular, en líneas generales podemos mencionar las
siguientes: forman parte de las membranas celulares y de las organelas, suministran
energía, almacenan energía, forman una cubierta aislante contra el frío en los animales, y
forman la estructura de algunas vitaminas y hormonas.
1. ACIDOS GRASOS. FUNCIÓN Y ESTRUCTURA
La función de los ácidos grasos, al igual que los monosacáridos, es suministrar energía a
los seres vivos. Los ácidos grasos aportan mayor cantidad de energía, pero no puede ser
utilizada tan rápidamente como la de los azúcares.
Los ácidos grasos son lípidos que presentan un cadena hidrocarbonada unida a un grupo
carboxilo (ácido) en su extremo. La cadena carbonada es de longitud variable, y las más
largas poseen entre 14 y 22 carbonos.
Los carbonos pueden estar unidos entre sí mediante enlaces simples o dobles. Si son
simples, el ácido graso se denomina saturado; mientras que si hay al menos un doble
enlace, es insaturado o no saturado.
La presencia o ausencia de enlaces dobles determinan algunas propiedades físicas de
los ácidos grasos, como el punto de fusión y la solubilidad. Así, los ácidos grasos

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insaturados son generalmente líquidos a temperatura ambiente, mientras que los saturados
son sólidos.
El número de átomos de carbono también influye en su solubilidad en agua. Por su
estructura química, los ácidos grasos son anfipáticos, ya que el grupo carboxilo es polar, y la
cola carbonada, hidrofóbica; de manera que cuanto mayor sea la cola, menos soluble será
la molécula.
El suministro de energía no es la única función de los ácidos grasos, sino que también
forman parte de moléculas de mayor tamaño, como los fosfolípidos que forman las
membranas biológicas, y que se analizarán luego.
Los ácidos grasos pueden ser incorporados en la dieta, o sintetizarse en el organismo.
No obstante, algunos ácidos grasos se obtienen únicamente con los alimentos porque el
individuo no puede fabricarlos, y se los llama ácidos grasos esenciales.
Figura 1. Acido graso saturado, insaturado, y representación esquemática de la molécula.
1.1 Los ácidos grasos forman micelas en el agua
Los ácidos grasos poseen una parte parte polar o hidrofílica, que es el grupo
carboxilo; y una porción hidrofóbica que corresponde la cadena hidrocarbonada.
Recordemos que las moléculas con estas características se llaman anfipáticas (no son
totalmente solubles en agua, ni totalmente insolubles), y que la solubilidad depende del largo
de la cadena carbonada, y si es saturada o no saturada.
Cuando los ácidos grasos están inmersos en medio acuoso, los grupos carboxilo
polares se disuelven en el agua, mientras que las colas hidrocarbonadas no polares la
repelen, y entonces tienden a agruparse entre sí. El resultado es la formación de una
22

Hecho el depósito que marca la Ley 11.723. Prohibida su reproducción total o parcial.
microesfera, la micela, que presenta una superficie soluble expuesta al agua, y un interior
insoluble con todas las colas hidrocarbonadas.
2. ACILGLICÉRIDOS: GRASAS Y ACEITES
23
Figura 2. Micela
Las grasas y los aceites son moléculas que en su conjunto, se denominan triglicéridos.
Están formadas por una molécula de glicerol (un alcohol de tres carbonos con un oxhidrilo
en cada uno) unida a tres ácidos grasos. Estos tres ácidos grasos pueden ser iguales o
distintos.
El hecho de que los triglicéridos tengan consistencia de grasas o un de aceite (a
temperatura ambiente), depende de la estructura de sus ácidos grasos: cuanto mas largas
sean las cadenas y/o cuando menores enlaces dobles tengan, tenderán a ser más sólidos,
en cuyo caso, serán grasas. Si por el contrario, predominan las cadenas cortas y/o con
mayor número de enlaces dobles, serán aceites.
En general, las grasas suelen estar presentes en los animales, y los aceites en los
vegetales.
Los triglicéridos son lípidos cuya función es almacenar la energía contenida en los ácidos
grasos. De la misma manera en que las glucosas se unen formando polímeros que
almacena la energía química, los ácidos grasos se unen a una molécula de glicerol y forman
un triglicérido. Luego, cuando la energía es requerida, se hidrolizan del glicerol y la célula los
degrada para obtener energía.
Las grasas pueden cumplir otras funciones en los animales. Por ejemplo, los mamíferos
presentan una capa de grasa bajo la piel, que es de mayor espesor en las especies que
habitan en zonas frías, y actúa como aislante.
Las moléculas formadas por
glicerol y ácidos grasos, también
se denominan, en forma
genérica, acilglicéridos. Si tienen
tres moléculas de ácido graso es
un triglicérido (ya sea grasa o
aceite); dos ácidos grasos,
diglicérido; y uno, monoglicérido.
Figura 3. Formación de un
triglicérido. Una molécula de
glicerol se une a tres ácidos
grasos. El enlace por el cual se
une el oxhidrilo del glicerol y el
ácido del lípido, se denomina
éster.

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3. FOSFOLÍPIDOS
.
Son moléculas formadas por un glicerol unido a dos ácidos grasos y a un ácido fosfórico.
Este a su vez, se une a otra molécula polar que en general es un compuesto nitrogenado.
Los fosfolípidos son anfipáticos, ya que el grupo fosfato es polar, mientras que los ácidos
grasos son insolubles; de manera que en solución acuosa se comportan de manera similar a
los ácidos grasos: las cabezas polares miran hacia el agua, en tanto que las colas
hidrofóbicas la rechazan y se agrupan entre sí. Pero a diferencia de los ácidos grasos, los
fosfolípidos no forman micelas sino bicapas, que pueden unirse por sus extremos y formar
vesículas cerradas. De hecho, las membranas celulares, que comprenden la membrana
plasmática, la de las organelas, y otras membranas internas, están formadas por fosfolípidos
(entre otras moléculas).
Figura 4. Detalle de la formación de la
unión éster entre el oxhidrilo del glicerol y
el carboxilo del ácido graso. Es una
reacción de condensación donde se pierde
una molécula de agua.
24
Figura 5. Aceites y grasas.
Un aceite está formado por
triglicéridos con ácidos grasos
donde predominan los dobles
enlaces (arriba), en
comparación con los de una
grasa abajo).

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Figura 6. Esquema de un fosfolípido. Al grupo fosfato se le une un compuesto polar, en
general nitrogenado (no se muestra en la figura). A la derecha, representación de un
fosfolípido destacando la cabeza polar y las colas hidrofóbicas.
Figura 7. En medio acuoso los
fosfolípidos forman bicapas, ya que las
cabezas polares miran hacia el agua y
las colas la repelen
Figura 8. La figura representa el corte de
una vesícula formada por fosfolípidos. Esta
forma de organización de los lípidos es la
estructura básica de las membranas
biológicas, como la membrana plasmática y
la de las organelas. Los fosfolípidos no son
todos iguales, sino que se diferencian en
sus ácidos grasos y los grupos polares que
se unen al fosfato.
Las membranas biológicas no están
formadas solamente pos estos lípidos, sino
que también presentan oligosacáridos y
proteínas, como se verá en el capítulo de
“membranas biológicas”.
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4. CERAS
Las ceras son macromoléculas formadas por alcoholes de gran número de carbonos,
unidos a ácidos grasos de cadena larga. A temperatura ambiente son sólidas y son
insolubles en agua.
Las abejas producen ceras para fabricar los panales; y también se encuentran sobre la
piel, el pelaje y las plumas, donde cumplen funciones de lubricante e impermeabilizante.
5. ESTEROIDES
Los esteroides constituyen un grupo de lípidos con una estructura totalmente distinta a
los mencionados anteriormente.
Todos presentan una estructura básica de cinco anillos carbonados llamada
ciclopentano-perhidro-fenantreno, pero difieren entre sí, según los distintos grupos de
átomos que se unan a esa estructura. Ejemplos de esteroides son el colesterol (un lípido
presente junto a los fosfolípidos en las membranas celulares de los animales); algunas
hormonas sexuales como la testosterona (masculina) y la progesterona (femenina); y
algunas vitaminas como la D.
Deducimos entonces que hay una función exclusiva de los esteroides, sino que distintos
tipos cumplen diferentes funciones: pueden ser lípidos de membrana, hormonas o vitaminas.
Ciclopentano-perhidrofenantreno
Figura 9. El colesterol, la testosterona y
la progesterona son formas derivadas
del ciclopentano-perhidro-fenantreno
Si se compara la estructura del colesterol,
la testosterona y la progesterona, se
observa que las tres moléculas presentan
cuatro anillos pero difieren en los grupos
laterales que se unen a ella.
26
Colesterol
Testosterona
Progesterona

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PROTEINAS
Las proteínas son las biomoléculas más abundantes de las células, constituyendo el
50% de su peso seco aproximadamente. Asimismo, existe una enorme variedad de este tipo
de moléculas, que desempeñan las más diversas funciones.
Algunas proteínas actúan como enzimas. Las enzimas catalizan (aceleran) y regulan
las reacciones químicas que ocurren en un ser vivo, que consisten en fabricar y degradar
otras moléculas. Si las reacciones químicas no se realizara en presencia de enzimas, lo
harían a una velocidad tan lenta, que la vida sería imposible.
Algunas proteínas proporcionan soporte estructural, tanto dentro de la célula como
en el espacio extracelular. Como ejemplo pueden citarse el colágeno del tejido conectivo,
las queratinas de uñas y pelo, o la elastina, que forma los ligamentos en el tejido
conectivo.
Existen proteínas con función hormonal (transmisión de mensajes químicos a través
del sistema circulatorio), como la insulina, que da la señal para que una célula incorpore
glucosa desde el plasma sanguíneo.
Ciertas proteínas transportan sustancias, como la hemoglobina, que traslada
oxígeno y dióxido de carbono en el sistema circulatorio; la mioglobina, que transporta
oxígeno dentro del tejido muscular, y la seroalbúmina, que transporta ácidos grasos en la
sangre.
Hay proteínas que cumplen una función protectora. Estas proteínas reconocen
partículas extrañas al organismo (antígenos), y al unirse a ellas, las inactivan. Se trata de
las inmunoglobulinas del sistema inmunitario..
Otras proteínas intervienen en los procesos de coagulación sanguínea, como la
trombina y el fibrinógeno.
Existen proteínas contráctiles, como la actina y la miosina, que forman las fibras
musculares.
En las membranas celulares existen proteínas que permiten la entrada y la salida de
sustancias como agua, los monosacáridos, los aminoácidos o los iones. Algunas de ellas
reciben el nombre de bombas, ya que gastan energía para permitir el ingreso o la salida de
sustancias.
No obstante, algunas proteínas que se producen en un ser vivo pueden resultar
tóxicas para ciertas células de otros organismos. Ejemplo de estas proteínas son la toxina
colérica, que es producida por una bacteria y actúa a nivel del epitelio intestinal, o las
toxinas del veneno de serpiente, que hidrolizan fosfolípidos.
1. PROTEÍNAS: POLÍMEROS DE AMINOÁCIDOS
A diferencia de lo que ocurre en los lípidos, donde hay variedad de funciones pero al
mismo tiempo, hay gran variedad de estructuras químicas; todas las proteínas, cualquiera
sea la función que cumpla, tienen una estructura química en común. Todas las proteínas
son polímeros lineales cuyos monómeros son los aminoácidos; de los cuales existen veinte
tipos diferentes. De manera que, cualquiera sea la función, tamaño o forma de la proteína,
siempre estará formada por aminoácidos unidos entre sí.
A su vez, todos los aminoácidos presentan una característica común: están formados por
un carbono unido a un grupo amino ( -NH2), un grupo carboxilo
( -COOH) y una cadena carbonada (-R). La diferencia entre los veinte tipos de
aminoácidos radica en su cadena carbonada, que también se designa como “grupo R”.
Los grupos carboxilo y amino son solubles en agua, en tanto, el grupo R puede ser polar
o no, de ahí que los aminoácidos se clasifican en polares o no polares, según si el grupo R
es soluble en agua o no.
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Las células fabrican las proteínas en los ribosomas uniendo los aminoácidos entre sí. Los
aminoácidos pueden provenir de los alimentos, o bien ser fabricados por la propia célula. En
el primer caso, cuando uno ingiere proteínas, estas se hidrolizan en el tubo digestivo, y los
aminoácidos libres van a la sangre y luego a las células, de la misma manera que ocurre
con los polisacáridos. En cuanto a la síntesis, no todos los aminoácidos pueden fabricarse
en el organismo. Los aminoácidos de este tipo se denominan esenciales; y la única
posibilidad de obtenerlos es a través de la dieta.
Figura 1. Estructura de un aminoácido.
Todos los aminoácidos presentan un grupo amino y un grupo carboxilo, pero se diferencian
en su cadena lateral, también llamada “grupo R”
En la naturaleza, existen unos 20 aminoácidos que se clasifican según el grupo R
que presenten. A continuación, se esquematizan las fórmulas de los distintos aminoácidos:
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Hecho el depósito que marca la Ley 11.723. Prohibida su reproducción total o parcial.
Figura 2. Los veinte aminoácidos
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2. UNIONES ENTRE LOS AMINOÁCIDOS
Para formar el polímero, los aminoácidos se unen entre sí a través de un enlace llamado
unión peptídica. Esta unión se produce entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo
amino del otro. Los grupos R no participan de ella, y quedan expuestos en la cadena. La
reacción es de condensación, por lo que se pierde una molécula de agua, como se observa
en la figura siguiente.
Figura 3. Formación del enlace peptídico.
De manera similar a los hidratos de carbono, una cadena de dos aminoácidos se
denomina dipéptido; de tres, tripéptido, de cuatro, tetrapéptido, y así sucesivamente. Una
cadena corta es un oligopéptido, y las de mayor longitud son los polipéptidos. Las proteínas
tienen una longitud tal que son polipéptidos.
3. ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS
En las células, las cadenas polipeptídicas no están extendidas, sino que se pliegan y
adquieren una forma tridimensional que se denomina conformación. Según su
conformación, las proteínas se dividen en dos grupos: fibrosas y globulares.
Las fibrosas, como su nombre lo indica, forman estructuras con aspecto de fibras, y
son muy resistentes. Las globulares, en cambio, adquieren forma globular (con apariencia
más parecida a una esfera).
En las secciones siguientes veremos de qué manera se pliegan las cadenas
polipeptídicas para dar lugar a los distintos tipos de estructuras.
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3.1 Estructura primaria
La estructura primaria de una proteínas la secuencia u orden de los aminoácidos que la
componen.
Comparemos dos pequeñas cadenas de aminoácidos:
valina-leucina-leucina-leucina-valina-histidina-triptofano.
leucina- valina-leucina-leucina-valina-triptofano- histidina
Si observamos las cadenas detenidamente, veremos que ambas están formadas por los
mismos aminoácidos: dos valinas, tres leucinas, una histidina y un triptofano. No obstante,
ambas cadenas presentan estructuras primarias diferentes, ya que los aminoácidos están
ubicados en diferente orden. Vemos así que dos estructura primarias difieren en la
secuencia de aminoácidos.
En este caso esquematizamos dos cadenas con el mismo número de aminoácidos, pero
la longitud de las cadenas es variable.
En suma, las cadenas polipeptídicas varían en el tipo, orden y número de aminoácidos.
Se deduce que la cantidad de cadenas que pueden formarse es inmensa: de ahí la gran
variedad de proteínas existentes con las más diversas funciones.
Como se dijo anteriormente, en las células, las cadenas polipeptídicas no están en forma
lineal, sino que se pliegan de distintas maneras. La forma de plegarse le dará una forma
particular que le permitirá cumplir determinada función. A continuación veremos cómo se
producen estos plegamientos de la cadena.
3.2 Estructura secundaria
Los átomos que forman los aminoácidos pueden establecer uniones puente hidrógeno
entre sí. Cuando lo hacen, la cadena ya deja de ser lineal y pasa a ser plegada. Decimos
entonces que tiene estructura secundaria.
Ahora bien, la cadena plegada puede originar diferentes estructuras.
Una posibilidad es que las uniones puente hidrógeno sigan un patrón regular, y que la
estructura resultante tenga forma de hélice; o bien, que adopte una forma de hoja plegada.
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Figura 4. Estructuras secundarias en hélice (izquierda) y en hoja plegada (derecha). Las
líneas rectas representan los enlaces puente hidrógeno.
El hecho de que una cadena se pliegue en forma de hélice, dependerá de su estructura
primaria, es decir, del tipo y la secuencia de aminoácidos; porque son ellos los que
interactúan entre sí plegando la cadena. Hay estructuras primarias que darán una hélice, y
otras que darán una hoja plegada. Puede ser que en la misma cadena haya sectores de
doble hélice y sectores de hoja plegada. Asimismo también puede ocurrir que las uniones
puente hidrógeno no formen un patrón regular (ni con forma de hélice ni de hoja plegada),
que se denomina disposición al azar.
Ejemplos de proteínas con estructura de hélice son la queratina (presente en el pelo, las
uñas y la lana); y el tropocolágeno. Varias unidades de tropocolágeno se unen entre sí y
forman las fibras de colágeno, presentes en el tejido conectivo, los tendones, ligamentos, la
córnea, etc.
3.3 Estructura terciaria
Una vez que una cadena polipeptítica está plegada formando una estructura secundaria, los
grupos R de los aminoácidos pueden interactuar entre sí, y con el medio en que se
encuentran.
Por ejemplo, en solución acuosa, los restos laterales hidrofóbicos se agrupan mirando hacia
el interior de la molécula porque repelen el agua (algo similar a lo que ocurría con las colas
no polares en los ácidos grasos y los fosfolípidos), mientras que los grupos hidrofílicos se
extienden hacia afuera, hacia el agua, uniéndose a esta mediante uniones puente de
hidrógeno.
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Otra forma de interacción es a través de puentes disulfuro: el aminoácido cisteína tiene un
átomo de azufre, y puede ocurrir que dos cisteínas de la cadena, se unan entre sí a través
de ese átomo.
Una tercera interacción se da entre las cargas de los grupos R. Hay grupos R con cargas
negativa y otros con carga positiva. Los grupos R con igual carga se repelen, mientas que
los de cargas opuestas se atraen, de manera que estas atracciones y repulsiones evitan que
la cadena sea lineal.
3.4 Estructura cuaternaria.
Algunas proteínas están compuestas por más de una cadena polipeptídica. Estas
cadenas se mantienen unidas entre sí por las mismas interacciones que se producen en la
estructura terciaria.
En las proteínas con estructura cuaternaria, a las distintas cadenas se las llama
subunidades, y generalmente son entre dos y cuatro.
Un ejemplo típico de proteínas con estructura cuaternaria es la hemoglobina (la proteína
que transporta el oxígeno por la sangre, desde los pulmones hacia todas las células) que
está formada por cuatro cadenas: dos cadenas alfa y dos cadenas beta.
3.5 Relación entre los cuatro tipos de estructuras
Figura 5. Hélice plegada en
estructura terciaria. Las
interacciones representadas
son una atracción por
diferencia de cargas (a la
izquierda) y un puente
disulfuro (a la derecha)
33
Figura 6: El esquema de la
izquierda representa una proteína
de estructura cuaternaria: dos
cadenas polipeptídicas (una
blanca y otra negra). El detalle
indica la estructura secundaria en
hélice.
El esquema de la derecha es una
representación de la misma
proteína, solo que aquí se destaca
su aspecto globular y su forma.
El plegamiento de la cadena en una estructura secundaria, terciaria o cuaternaria,
depende en última instancia de su estructura primaria pues, como mencionamos

Hecho el depósito que marca la Ley 11.723. Prohibida su reproducción total o parcial.
anteriormente, es una consecuencia de las interacciones entre los grupos R de los
aminoácidos. Por ese motivo, distintas secuencias darán origen a distintos plegamientos, a
distintas conformaciones, y por ende, a distintas funciones.
Otra consecuencia de lo expuesto, es que no todas las proteínas alcanzan los mismos
niveles de estructura. Todas las proteínas tendrán, lógicamente una estructura primaria (de
lo contrario serían aminoácidos libres), pero algunas solamente tendrán estructura
secundaria, otras alcanzarán una estructura terciaria, y otras cuaternaria. Pero, a la inversa,
una proteína que tenga una estructura de nivel superior, también tendrá los niveles
inferiores: la de estructura cuaternaria tendrá terciaria y secundaria; y la de estructura
terciaria, también tendrá secundaria.
3.6 La función de la proteína depende de su plegamiento
Para que una proteína funcione normalmente debe tener determinada forma, que a
su vez, dependerá del plegamiento, y en última instancia, de su estructura primaria. Si la
forma de la proteína está alterada puede ser que funcione defectuosamente, que
directamente no lo haga, o incluso, que funcione mejor. Los plegamiento anómalos se deben
que la proteína no tiene la estructura primaria normal, sino que la secuencia de aminoácidos
está alterada. No hay relación directa entre la magnitud del cambio en la estructura primaria
y la afectación a la proteína: un cambio de un solo aminoácido puede impedir que la
proteína funcione y, a la inversa, un cambio mayor puede no producir consecuencias. Eso
depende de cómo afecte al plegamiento de la cadena.
La secuencia de aminoácidos depende de la información genética del individuo (tema
que desarrollaremos en otra unidad). Por esto, los cambios en la información genética
(llamados mutaciones), provocarán cambios en las proteínas.
Figura 7. Se compara una proteína normal con una alterada. Una alteración aparentemente
pequeña, como la que se muestra en la figura de la derecha, puede ser suficiente para que
la proteína pierda actividad. Un cambio de este tipo puede deberse a la alteración de un solo
aminoácido en la estructura primaria.
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4. Desnaturalización
Una proteína se desnaturaliza cuando cambia su conformación por algún factor
externo, como la temperatura, agentes químicos que interactúan con los aminoácidos o
cambios en el pH. En todos los casos, las interacciones que mantenían la estructura
(secundaria, terciaria o cuaternaria) se rompen y la proteína cambia su forma. Si la
desnaturalización es total, la cadena puede desplegarse en su totalidad.
Como dijimos antes, la función depende de la forma; por ende, una proteína
desnaturalizada no tendrá actividad biológica. Para que ocurra esto, no es necesario que la
proteína se desorganice totalmente, una modificación parcial de la forma puede ser
suficiente.
Si la desnaturalización se produce en condiciones controladas de laboratorio, puede
ocurrir que la cadena desnaturalizada vuelva a plegarse espontáneamente. No ocurre lo
mismo cuando el proceso es drástico. Por ejemplo, cuando se cocina un alimento rico en
proteínas (como carne o huevos), estas se desnaturalizan, pero no se renaturalizan cuando
se enfrían.
No debe confundirse la desnaturalización con la hidrólisis. La hidrólisis es la ruptura de
las uniones entre los aminoácidos. Si bien en la desnaturalización y en la hidrólisis se pierda
la actividad de la proteína; en el primer caso no hay pérdida de la estructura primaria, y el
proceso podría llegar a ser reversible.
Figura 8. Desnaturalización de una proteína.
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ÁCIDOS NUCLEICOS
Los ácidos nucleicos son moléculas formadas por C, H, O, N, y P. Al igual que los
polisacáridos y las proteínas, los ácidos nucleicos son polímeros, pero en este caso, sus
monómeros se denominan nucleótidos. Los dos tipos de ácidos nucleicos son el ADN (ácido
desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico), donde los nucleótidos se denominan
desoxirribonucleótidos y ribonucleótidos, respectivamente.
El ADN se encuentra en el núcleo de las células eucariontes, y libre en las
procariontes, ya que carecen de núcleo. Es la molécula encargada de almacenar la
información genética que determina las características de un individuo, y de transmitirla de
generación en generación. Las características de un ser vivo, tanto las más visibles (color de
ojos, de pelo, altura, etc) como las bioquímicas (que solamente se pueden determinar
mediante análisis de laboratorio); dependen de la información genética.
En cuanto al ARN, existen tres tipos: el mensajero, el ribosomal y el de transferencia,
y su función es participar en la síntesis de proteínas que se lleva a cabo en los ribosomas;
en el citoplasma de la célula.
En este capítulo se hará énfasis en la estructura química de los ácidos nucleicos, ya que la
función y los procesos en los que participan se desarrollarán en el capítulo de “síntesis de
proteínas”.
1. ADN Y ARN: ESTRUCTURA Y DIFERENCIAS
Tanto el ADN como el ARN son polímeros de nucleótidos, sin embargo, la primera
diferencia es que el ADN está formado por dos cadenas y el ARN por una sola.
Químicamente, ambos polímeros difieren en los monómeros (nucleótidos) que forman la
cadena; por lo cual, analizaremos estas unidades.
Un nucleótido de ADN o de ARN, es una molécula formada por una pentosa (un azúcar
de cinco carbonos), un grupo fosfato y una base nitrogenada (una molécula con forma
anillada) tal como se ilustra en la figura siguiente.
Figura 1. Esquema simplificado de un nucléotido de ADN o ARN
La descripción anterior corresponde a la estructura básica de cualquier nucleótido. Ahora,
veremos la diferencia entre los nucleótidos del ADN y los del ARN.
1) En los nucleótidos de ADN, el azúcar es una desoxiribosa; y en el ARN, una ribosa.
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Hecho el depósito que marca la Ley 11.723. Prohibida su reproducción total o parcial.
Figura 2. Ribosa y desoxirribosa. La diferencia entre ambas pentosas es que la primera
contiene un átomo de oxígeno en el carbono dos; en cambio, la segunda, posee un oxígeno
en el mismo carbono (formando un oxhidrilo).
Por esa diferencia, los nucleótidos del ARN se denominan ribonucleótidos, y los del ADN,
desoxirribonucleótidos.
2) La segunda diferencia entre nucleótido de ADN y ARN está en una de las bases
nitrogenadas. Existen cinco tipos de bases nitrogenadas que se clasifican en dos grupos. El
primer grupo es el de las bases púricas (formadas por dos anillos) que comprenden la
adenina (A) y la guanina (G). El segundo grupo es el de las bases pirimídicas, integrado por
la timina (T), la citosina (C) y el uracilo (U).
El ADN contiene nucleótidos con adenina, guanina, citosina y timina; mientas que los de
ARN tienen adenina, guanina, citosina y uracilo.
Figura 3. Bases nitrogenadas.
Arriba: adenina y guanina.
Abajo: timina, uracilo y citosina
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Hecho el depósito que marca la Ley 11.723. Prohibida su reproducción total o parcial.
1.1 Uniones entre nuclétidos.
Figura 4. Como se observa en la
figura de la derecha, los nucleótidos
forman polímeros uniéndose entre sí
a través de sus grupos fosfato de la
siguiente manera: el fosfato del
carbono 5 del azúcar de un
nucleótido se une al oxígeno del
carbono 3 de la ribosa de otro
nucleótido. El enlace covalente entre
el fosfato y ambas pentosas se llama
unión fosfodiéster.
Los carbonos de los extremos de la
cadena (un carbono 5 y un carbono
3) ya no se unen a otro nucleótido.
Por eso se dice que cada cadena
tiene un extremo 3' y un extremo 5'.
2. LA DOBLE HEBRA DEL ADN
Figura 5. Finalmente, en el ADN, ambas
hebras se unen entre sí a través de sus
bases nitrogenadas mediante enlaces
puente de hidrógeno. Estas uniones
entre las bases nitrogenadas no son al
azar: siempre se une una adenina con
una timina mediante dos enlaces puente
hidrógeno; y una citosina con una
guanina mediante tres enlaces. Esto
significa que las bases adenina-timina y
citosina-guanina, son complementarias
entre sí debido a que su estructura
química permite formar dichos enlaces.
Por otra parte, las dos cadenas unidas
no son paralelas entre sí, sino
antiparalelas; ya que una corre en
sentido 3'-5', y la otra en sentido 5'-3'.
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La estructura espacial del ADN es similar a una doble hélice o a una escalera de
caracol, donde los pasamanos corresponderían a los azúcares unidos a los grupos fosfato,
y los peldaños a las bases complementarias unidas entre sí.
Esta representación se conoce como "modelo de Watson y Crick", ya que éstos fueron los
investigadores que lo elaboraron en la década de 1950.
La figura siguiente ilustra este modelo. A la derecha se muestra una forma más simplificada
de representar la molécula.
Figura 6. Dos maneras de representar el ADN
Podemos resumir entonces las características del ADN diciendo que es una doble
hélice cuyas cadenas son complementarias (a través de las bases nitrogenadas) y
antiparalelas.
3. ARN
Las uniones entre los nucléotidos del ARN son del mismo tipo que las dell ADN, solo que
éste consta de una sola cadena y contiene uracilo en lugar de timina.
Si bien el ARN es una sola hebra, puede haber apareamiento entre algunas de sus bases
y formar sectores de doble cadena. La complementariedad de bases es igual a la del ADN,
solo que la adenina se une con el uracilo. Esto se observa en los ARNs ribosomales y de
transferencia.
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Hecho el depósito que marca la Ley 11.723. Prohibida su reproducción total o parcial.
Figura 8 . Dos moléculas de ARN. Un ARN mensajero
(arriba) y uno de transferencia 8abajo). Ambos son lineales,
pero el ARN de transferencia presenta uniones entre sus
bases nitrogenadas
Los distintos ARNs (mensajero, de transferencia y ribosomal) difieren en su función, pero
químicamente son iguales, en el sentido que son cadenas de nucleótidos de adenina,
guanina, citosina y uracilo. Vale aclarar sin embargo, que en al ARN de transferencia hay
algunas bases modificadas, que son derivados de estas. Exceptuando esta salvedad, la
diferencia entre los ARNs está por su secuencia de bases, que lógicamente, determinará su
función.
4. NUCLEÓTIDOS: NOMENCLATURA Y FUNCIÓN
Como se indicó previamente, los nucleótidos son monosacáridos unidos a un grupo
fosfato y a una base nitrogenada. Los nucléotidos que forman la cadena de ADN o ARN
contienen un solo fosfato, pero cuando están libres, pueden tener más de uno.
Si el nucleótido libre presenta una adenina y un fosfato, se llamará adenosín mono
fosfato (AMP). Si presenta dos fosfatos, será un adenosín di fosfato (ADP); y con tres
fosfatos, adenosín tri fosfato (ATP).
Para todos los nucleótidos se emplea la misma nomenclatura, ya que lo único que
varía es el nombre de la base. Por ejemplo, si esta es guanina, el nucléotido se llamará
guanosin mono, di o tri fosfato (GMP, GDP y GTP). Si es timidina, será timidin mono, di o tri
fosfato; y así sucesivamente.
Figura 7. Nucleótido trifosfato.
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Hecho el depósito que marca la Ley 11.723. Prohibida su reproducción total o parcial.
Por último, si tenemos solamente un azúcar unido a una base (sin fostato) la
molécula se denomina nucleósido.
Los nucleótidos que vimos hasta el momento cumplen básicamente dos funciones:
-La primera, como ya dijimos, es polimerizarse para formar los ácidos nucleicos.
-La segunda, es transportar energía dentro de la célula y suministrarla donde se la
requiera. Esto es porque las uniones entre los fosfatos del nucleótido libre presentan
elevada energía química, y cuando se hidrolizan, la liberan. Esta es la energía que las
células utilizan para sintetizar moléculas orgánicas, desplazarse, o realizar cualquier función
que requiera energía. La energía es suministrada principalmente por el ATP, y en algunos
procesos, por el GTP.
5. OTROS NUCLEÓTIDOS
Además de los nucleótidos ya mencionados, señalaremos otros que se verán en
capítulos posteriores. Uno es el dinucleótido de adenina y nicotinamida (NAD), y otro, el
dinucleótido de flavina y adenina (FAD). El primero es una molécula formada por dos
nucléotidos, de los cuales uno es la adenina, y el otro, la nicotinamida. En el FAD, tenemos
los nucleótidos adenina y flavina.
La función de estos nucleótidos se verá posteriormente en los capítulos correspondientes a
las enzimas, puesto que son necesarios para el funcionamiento de éstas, y en los de
fotosíntesis y respiración.
Figura 9. Molécula de NAD: dinucleótido con dos bases nitrogenadas, adenina y
nicotinamida.
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COMPLEJOS MACROMOLECULARES
Hasta el momento hemos visto la estructura química de los cuatro tipos de biomoléculas
por separado. No obstante, las moléculas de distintos tipos pueden combinarse entre sí y
formar moléculas mayores, o agregados de moléculas; de los que citaremos algunos
ejemplos:
Glucoproteínas y glucolípidos
Se llama así a los complejos formados por la unión covalente de oligosacáridos a una
proteína o a una lípido respectivamente.
Encontramos glucoproteínas y glucolípidos en la membrana de las células, donde los
oligosacáridos miran hacia al exterior. Estos hidratos de carbono suelen participar en
reacciones de reconocimiento y comunicación celular.
Las células de un organismo actúan coordinadamente, por lo que deben comunicarse
entre sí (incluso los unicelulares también se comunican con otros microorganismos y
reconocen las sustancias del ambiente).
Las células se comunican entre sí liberando sustancias químicas. Estas sustancias
pueden viajar por la sangre o difundir por el espacio extracelular, y luego ser reconocidas
por otras células. Según cuál sea esa señal, la célula receptora de la señal adoptará
determinada respuesta (multiplicarse, desplazarse, fabricar determinada proteína, etc).
Para poder reaccionar a la señal, la célula primero debe reconocerla. Las moléculas
encargadas de este reconocimiento se denominan, en forma general, receptores; y
contienen oligosacáridos que participan en dicha función.
Lipoproteínas
Son complejos formados por lípidos y proteínas. Estos complejos transportan lípidos por
la sangre hacia las células de un órgano a otro. Como ejemplo podemos citar a las
lipoproteínas LDL y HDL que transportan colesterol, un lípido necesario para la composición
de las membranas celulares, y que también es utilizado por algunas células como precursor
para fabricar otras moléculas.
El colesterol se obtiene con la dieta, y al mismo tiempo, se fabrica en las células del
hígado, que las exporta y las distribuye a las células del cuerpo a través de la sangre. En
este caso, el colesterol viaja en las lipoproteínas LDL.
Las lipoproteínas HDL, en cambio, llevan el exceso de colesterol al hígado para que este
lo degrade y excrete.
Normalmente el sistema está balanceado: cuando hay poco colesterol, el hígado fabrica
más y lo exporta a través de las LDL; y si hay exceso, degradará más colesterol.
El hígado detecta y controla el nivel de colesterol en la sangre a través de la captación de
LDL por medio de receptores en las membranas celulares. El problema surge cuando, por
una alteración, no hay receptores para esta lipoproteína . Entonces el hígado no lo detecta y
seguirá sintetizando y exportando colesterol, como si éste faltara. El resultado es que el
exceso de LDL en la sangre tapiza paulatinamente las arterias y las va bloqueando,
dificultando la circulación de la sangre; lo que puede conducir a un ataque cardíaco
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Ribosomas
Los ribosomas son estructuras citoplasmáticas no rodeadas por membrana, donde se
produce la síntesis de proteínas, tanto en células eucariontes como en procariontes. En las
eucariontes, pueden estar libres en el citoplasma o unidos al retículo endoplasmático
rugoso.
Estas estructuras presentan dos subunidades, una mayor y otra menor, que están
formadas varias cadenas polipeptídicas y moléculas de ARN ribosomal ensambladas entre
sí.
Los ribosomas eucariontes y procariontes difieren en el tamaño (los segundos son más
pequeños) y en la cantidad y tipo de ARN y proteínas.
A las subunidades y a los ARN ribosomales se los identifica con la sigla “S”. La sigla “S”
es una unidad de medida (Svedberg) que representa la velocidad con la que sedimentan
cuando son centrifugados. Por ejemplo, la subunidad menor de un ribosoma eucarionte es
40S y la mayor, 60S (la subunidad 60S migra a mayor velocidad por acción de una fuerza
centrifuga). El ribosoma completo forma la unidad 80S. Como vemos, los números 40 y 60
no se suman en el ribosoma completo, puesto que no representan el peso de las
subunidades.
Los ARN de transferencia también se miden de esta manera. Por ejemplo, el ribosoma
eucarionte está formado por cuatro ARNs de este tipo. Los de la subunidad mayor son 5S,
5,8S y 28S; y en la menor, uno 18S
BIBLIOGRAFIA
Ribosoma completo y con las
subunidades separadas
Alberts, Bruce y col. La Célula. Omega.1996.
Blanco, Antonio . Química Biológica. El Ateneo.1997.
Curtis H. Biología. Médica Panamericana. 2000.
De Robertis E.D. y De Robertis E.M. Fundamentos de Biología celular y molecular. El
Ateneo. Bs.As.
Karp, Gerard. Biología Celular. Interamericana- Mc. Graw Hill. Chile .1998.
Lehninger y Nelson- Principles of Biochemistry. N York Worth Publishing. USA. 1994.
Smith y Wood, Moléculas Biológicas. Addison-Wesley. Iberoamericana-USA. 1998.
Solomon,Eldra;Berg,Linda;Martín,Diana.Biología.Interamericana.Mc.Graw-Hill.1999
Villee, Claude. Biología. Mac.Graw Hill. Chile. 1996.
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Hecho el depósito que marca la Ley 11.723. Prohibida su reproducción total o parcial.
PROBLEMAS de APLICACIÓN
1) Si una a proteína globular se la expone gradualmente a una temperatura de 60º- 70º C
pierde su actividad biológica. Cuando el calentamiento cesa, la proteína va recobrando su
actividad. Si, en cambio, se somete la misma proteína a ebullición en solución concentrada
de hidróxido de sodio, se detectan aminoácidos en la solución resultante.
a. Qué proceso tuvo lugar en cada caso?
b. Qué niveles de estructura fueron afectaron en cada caso?
c. Podrá recuperarse la actividad biológica en el segundo caso? Explique.
2) Complete el siguiente esquema de un fragmento de poli nucleótido colocando las
referencias correspondientes. Esquematice la cadena complementaria.
3) Algunas enzimas requieren de moléculas no proteicas para cumplir su función. Indique,
para la siguiente reacción:
Enzima
Gliceraldehído 3-fosfato 3-fosfoglicerato
NAD NADH+H+
a. Qué función cumple el NAD? ¿De qué tipo de molécula se trata?
b. Podría tener lugar la reacción en ausencia del NAD? Explique.
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AUTOEVALUACIÓN
1. Las macromoléculas pueden asociarse
entre sí formando estructuras más
complejas. Los ribosomas son complejos
macromoleculares formados por:
a. glúcidos y proteínas
b. lípidos y glúcidos
c. proteínas y lípidos
d. ARN y proteínas
2. El ATP brinda su energía para hacer
posible una reacción :
a. catabólica y endergónica
b. anabólica y endergónica
c. catabólica y exergónica
d. anabólica y exergónica.
3. ¿Cuál de las siguientes moléculas es
un ejemplo de molécula de reserva
energética a largo plazo?
a. Colesterol.
b. Triglicérido.
c. ATP.
d. Glucosa.
4. En cuanto a la estructura de las
proteínas es posible afirmar que:
a. la hidrólisis es un fenómeno reversible
b. la desnaturalización es siempre un
fenómeno reversible.
c. la hidrólisis es un fenómeno
irreversible.
d. la desnaturalización es siempre un
fenómeno irreversible.
5. Se puede desnaturalizar una molécula
de ADN desestabilizando las uniones:
a. fosfodiéster.
b. puente de hidrógeno.
c. puente disulfuro.
d. covalentes.
6. La información contenida en el ADN se
encuentra en la:
a. disposición de los azúcares y los
grupos fosfatos.
b. secuencia de desoxirribonucleótidos.
c. disposición de los puentes de
hidrógeno que estabilizan la doble
hélice.
d. la complementaridad existente entre
las bases púricas y pirimídicas
7. La estructura secundaria de las
proteínas se estabiliza,
fundamentalmente, mediante uniones:
a. iónicas
b. peptídicas
c. puente de hidrógeno
d. hidrofóbicas
8. Un amínoácido esencial para los seres
humanos es aquel que:
a. no se puede sintetizar a partir de
precursores celulares.
b. se puede sintetizar a partir de
precursores celulares.
c. no debe ser incorporado con la dieta.
d. siempre está presente en todas las
proteínas.
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9. ¿Cuál de las siguientes frases referidas
a las enzimas es verdadera?
a. actúan siempre unidas a una
coenzima
b. reconocen siempre a un solo sustrato
c. no alteran el equilibrio de las
reacciones que catalizan
d. no son afectadas en su actividad por
modificaciones del pH
10. Dado el siguiente gráfico de cinética
enzimática, señale la frase correcta
teniendo en cuenta que las curvas
corresponden a una misma reacción y
enzima:
a. la curva B indica una enzima
micaeliana
b. la curva B indica menor afinidad
enzima/sustrato que la A
c. la curva B indica modulación
positiva
d. la curva A indica mayor afinidad
enzima/sustrato que la B
Act.
B
A
[S]

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GRILLA DE RESPUESTAS PARA LA AUTOEVALUACIÓN
ALUMNO:......................................................................................GUÍA Nº:........................
FECHA:.........................................................................................COMISIÓN: ...................
Coloque una cruz en el casillero correspondiente a la opción correcta:
PREGUNTA OPCIÓN
FIRMA DEL ALUMNO:
A B C D
1 X
2 X
3 X
4 X
5 X
6 X
7 X
8 X
9 X
10 X
1