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AUTOR

María Purificación Hernández Nieves

La base fisicoquímica de la vida  Los polisacáridos y las proteínas son polímeros que desempeñan numerosas funciones biológicas. Partiendo de esta premisa, indique: a) ¿Cuáles son los monómeros estructurales de ambos tipos de biomoléculas?

El enlace peptídico es un enlace covalente, tipo amida, que se establece entre el grupo carboxilo o ácido (–COOH) de un aminoácido y el grupo amino (–NH2) del otro aminoácido. R1

b) ¿Qué tipos de enlaces unen a dichos monómeros? c) ¿Qué funciones biológicas cumplen la celulosa, el glucógeno y el almidón?

El monómero estructural de una proteína es un aminoácido. Un aminoácido es una molécula orgánica que presenta un carbono llamado ␣ al que se une un grupo amino (⫺NH2) y otro ácido o carboxílico (⫺COOH), y una cadena lateral (⫺R), variable según los distintos tipos de aminoácidos. b) El enlace que une los monosacáridos entre sí se denomina enlace O-glucosídico. El enlace que une los aminoácidos recibe el nombre de enlace peptídico. El enlace O-glucosídico es un puente oxídico que se establece entre dos monosacáridos, al reaccionar el grupo ⫺OH del carbono anomérico del primer monosacárido, con el carbono anomérico o no del segundo monosacárido. Existen dos modalidades de este enlace (␣ o ␤), según la posición del grupo –OH del primer monosacárido. CH2OH

CH2OH O

H H OH

H

O

H

H

H OH

H

H

OH

O

HO H

OH

H

OH

enlace O-glucosídico

⫹

H3N

CH2OH O

OH OH H

O

H O

H

H OH

OH

enlace O-glucosídico

Enlace O-glucosídico en ␤. © Oxford University Press España, S. A.

OH

H H

H H

C

H3N

⫹ C

CH

O

R2

O⫺

앖앗 enlace peptídico

R1

O

CH ⫹

H3N

NH

C

C

CH

O

R2

⫹ H2O ⫺

O

Formación del enlace peptídico.

c) La celulosa es un polisacárido estructural propio de las plantas. Forma el entramado fundamental de las paredes de las células vegetales. Los monómeros (␤-glucosas) de este compuesto se unen entre sí por enlaces O-glucosídicos ␤ (1씮4). La configuración ␤ confiere a la molécula de celulosa una estructura lineal (en cadena) que facilita la asociación, mediante puentes de hidrogeno, en paralelo con otras cadenas, formando las resistentes fibras de las paredes de las células vegetales, a las que proporciona soporte y protección. El glucógeno es el polisacárido de reserva de las células animales. Su hidrólisis enzimática da lugar al monosacárido ␣-glucosa, que posteriormente es degradado para la obtención de energía (1 kcal por cada gramo de glucosa). El almidón es el polisacárido de reserva de las células vegetales. Al igual que ocurre con el glucógeno de las células animales, su hidrólisis enzimática produce ␣-glucosa, de la que se obtiene energía. d) La insulina es una proteína con función hormonal segregada por el páncreas. Su función consiste en regular el nivel de glucosa en sangre.

Enlace O-glucosídico en ␣. CH2OH

⫹

O⫺

CH

d) ¿Qué funciones desempeñan la insulina, la hemoglobina y el colágeno? a) El monómero estructural de un polisacárido es un monosacárido u osa. Un monosacárido es un polialcohol con función aldehído o cetona. En el primer caso, el monosacárido recibe el nombre de aldosa; en el segundo, de cetosa.

O

H

OH

La hemoglobina es una proteína con función transportadora: transporta el O2 en la sangre de los vertebrados. El colágeno es la proteína estructural o plástica que forma parte de la sustancia intercelular del tejido conjuntivo, mantiene unidos los tejidos animales y forma los tendones y la matriz de los cartílagos y los huesos. Biología

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La base fisicoquímica de la vida (CONTINUACIÓN)

 a) Indique los principales tipos de lípidos que se encuentran en los seres vivos. b) Explique las funciones que desempeñan. a) Los principales tipos de lípidos son: 쐌 Lípidos saponificables (con ácidos grasos). 쐌 Grasas.

a) Identifique la molécula. b) ¿De qué tipo de macromolécula es monómero? c) Enumere las macromoléculas de este tipo que conozca. d) Indique la localización celular de cada una de ellas en células eucariotas.

쐌 Céridos o ceras.

e) Indique la función celular que realizan.

쐌 Fosfoglicéridos (fosfolípidos).

a) Se trata de un nucleótido. Como la base nitrogenada es el uracilo (U), el nucleótido en cuestión es el UMP.

쐌 Esfingolípidos. 쐌 Lípidos insaponificables (sin ácidos grasos).

b) El nucleótido representado es monómero del ARN.

쐌 Terpenos (vitaminas).

c) Son macromoléculas de este tipo el ARNm, el ARNt y el ARNr.

쐌 Esteroides (colesterol, ácidos biliares y hormonas esteroideas).

d) El ARNm y el ARNt se localizan en el citoplasma; el ARNr, en el ribosoma.

쐌 Prostaglandinas.

e) Los tres tipos de ARN intervienen en la síntesis de proteínas. El ARNm transmite el mensaje genético para la síntesis de la proteína, el ARNt transporta los aminoácidos desde el citoplasma a los ribosomas y el ARNr forma parte del ribosoma con funciones de reconocimiento y catalíticas.

b) Las funciones que desempeñan los principales lípidos de los seres vivos son las siguientes: 쐌 Función de reserva energética. Son la principal reserva energética del organismo. La combustión metabólica de 1 g de grasa produce 9,4 Kcal, frente a 4,1 Kcal de 1 g de glúcido o de prótido. 쐌 Función estructural. Lípidos como los fosfolípidos, los glucolípidos y el colesterol forman parte de las membranas biológicas (membrana plasmática y membrana de los orgánulos celulares). Las ceras recubren estructuras de los órganos y dan consistencia. Los acilglicéridos aportan protección, formando parte de los tejidos adiposos de los animales de climas fríos y de los tejidos adiposos de la palma de la mano y de la planta del pie en el ser humano. 쐌 Función reguladora. Cumplen esta función, entre otros lípidos, las hormonas esteroideas y las vitaminas A, K y D. 쐌 Función transportadora. Algunos lípidos, como los ácidos biliares y los proteolípidos, emulsionan las grasas, favoreciendo el transporte a través de la sangre y la linfa y desde el intestino hasta su lugar de utilización o hasta el tejido adiposo donde se almacenan.  Dada la estructura siguiente, conteste a las cuestiones que aparecen a continuación:

 Dada la siguiente estructura indique:

a) ¿Qué tipo de molécula se muestra? b) Indique las principales propiedades físicas y químicas de este grupo de moléculas. c) En los organismos vivos animales y vegetales ¿dónde encontraría este tipo de moléculas? a) Se trata de un triacilglicérido. b) Propiedades físicas y químicas de las grasas: 쐌 Son insolubles en agua, sobre la que flotan debido a su baja densidad. 쐌 Existen grasas líquidas (aceites), sólidas (sebo) y semisólidas (manteca). 쐌 Los triacilglicéridos carecen de polaridad; los monoacilglecéridos y diacilglicéridos presentan una polaridad débil. 쐌 Las grasas, frente a bases, dan reacción de saponificación (en la industria). Esta reacción recibe también el nombre de hidrólisis de la grasa (en los seres vivos).

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Biología

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La base fisicoquímica de la vida (CONTINUACIÓN)

쐌 Son sustancias de reserva energética en el organismo. Estos combustibles metabólicos producen 9,4 kcal por gramo.

de enlace las uniría? ¿Qué molécula podría dar lugar a un triglicérido y qué molécula, no representada, sería además necesaria para fabricarlo?

c) Encontramos grasas en el tejido adiposo de los animales y en las semillas y los frutos de las plantas (reserva energética). Como aislante, se encuentra en las superficies externas, recubriendo plumas, pelos, etc. o en tejidos más profundos (panículo adiposo) para proteger del frío y los golpes.

De arriba abajo, de izquierda a derecha: ácido graso, monosacárido (glucosa), base nitrogenada púrica, aminoácido.

 En relación a los fenómenos osmóticos que se suceden en un tejido incubado en medios a diferente concentración, describa la situación en la que las células estarían turgentes y explique en qué situación las células se observarían plasmolizadas.

Para formar un disacárido, utilizaría dos monosacáridos. En este caso, la molécula de glucosa de la figura, uniéndola por enlace O-glucosídico a otra molécula de glucosa.

Entendemos por ósmosis el fenómeno por el cual, al poner dos disoluciones de diferente concentración en contacto con una membrana semipermeable, el agua pasa desde la zona de menor concentración (hipotónica), a la de mayor concentración (hipertónica) hasta que ambas concentraciones se igualan (isotónicas). Si perfundimos una célula vegetal en un medio hipotónico, el agua penetra al interior de su gran vacuola en el citoplasma. La célula no estalla debido a que está limitada por la pared celular, pero se produce su turgencia o turgescencia. Si perfundimos en un medio hipotónico una célula animal, al carecer de pared celular, llega un momento que la membrana plasmática se rompe y todo el contenido celular sale, produciendo la muerte de la célula, fenómeno conocido con el nombre de plasmolisis. Si introducimos ambas células (animal y vegetal) en una solución hipertónica, es el agua de las células la que sale al exterior. La célula animal se arruga, mientras que la vegetal, al reducirse su vacuola de tamaño, arrastra al citoplasma y este a la membrana celular, que queda despegada por algunos puntos de la pared celular, provocando la muerte de la célula o plasmolisis.  A la vista de las fórmulas que se indican a continuación, identifique las siguientes moléculas y responda razonadamente a las siguientes cuestiones:

Para formar un dipéptido, utilizaría dos aminoácidos y establecería un enlace peptídico entre el grupo (–NH2) de uno y el grupo (–COOH) del otro.

Para formar un nucleótido, tomaría la base nitrogenada de la figura y le añadiría una pentosa al nitrógeno 9 y un ácido fosfórico al carbono 5 de la pentosa. Las moléculas que pueden formar parte de una proteína son los aminoácidos, unidos por enlaces peptídicos que se establecen entre el CO y el NH de dos aminoácidos, que ponen a disposición su grupo carbóxilo (–COOH) y su grupo amino (–NH2), respectivamente. La molécula de la figura que daría lugar a un triglicérido, sería el ácido graso (3 moléculas de ácido palmítico), unidas a los 3 grupos alcohol de la glicerina (molécula no representada en la figura), mediante 3 enlaces éster.  Entre las biomoléculas que se citan a continuación: gliceraldehido, celulosa, ribulosa, fructosa, sacarosa, lactosa, almidon y terpenos. a) Cite aquellas que presentan enlace O-glucosídico y explique la formación del mismo. b) ¿Alguna de las biomoléculas citadas no tiene carácter reductor? Razone la respuesta. c) Cite una analogía y una diferencia entre la celulosa y el almidón. a) De las moléculas indicadas en el enunciado de la pregunta, las que presentan enlace O-glucosídico son los disacáridos, sacarosa y lactosa, y los polisacáridos, celulosa y almidón. El enlace O-glucosídico es un puente oxídico que se establece entre dos monosacáridos, al reaccionar los grupos –OH del C anomérico del primer monosacárido y del C anomérico o no del segundo monosacárido. Presenta dos modalidades (␣ o ␤), dependiendo de la posición (arriba o abajo) del –OH del C anomérico del primer monosacárido. CH2OH O

H

Indique qué moléculas utilizaría para formar: un dipéptido, un disacárido y un nucleótido. ¿Qué moléculas pueden formar parte de una proteína y qué tipo © Oxford University Press España, S. A.

CH2OH

H OH

H

H

OH

H ⫹ OH

HO

O

H H OH

H

H

OH

H

OH

HO

Biología

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La base fisicoquímica de la vida (CONTINUACIÓN)

앗 CH2OH

CH2OH O

H H OH

H

O

H H OH

H

H

H

O

HO OH

H

que presentan este tipo de enlace son el almidón, el glucógeno y la celulosa. En el caso de la sacarosa, el enlace es dicarbonílico, puesto que para efectuar este enlace, las moléculas de glucosa y fructosa ponen a disposición sus carbonos anoméricos.

OH

H

enlace O-glucosídico

CH2OH

CH2OH

OH

O

H H OH

Enlace O-glucosídico en ␣. CH2OH O

OH H OH

H

H

OH

OH ⫹ H

H

H OH

H

H

OH

OH

앗 CH2OH

CH2OH H

O

OH OH

O

H

O H OH

H

OH

enlace O-glucosídico

OH

H

H

H

H H

OH

Enlace O-glucosídico en ␤.

b) La sacarosa no tiene poder reductor. Esto se debe a que sus dos monosacáridos (glucosa y fructosa) ponen sus dos carbonos anoméricos para la unión. Al no quedar ninguno de ellos libres, no tiene carácter reductor sobre el licor de Fehling. c) Tanto la celulosa como el almidón son polisacáridos de las plantas. Una diferencia entre ellos es que la celulosa es un polisacárido estructural (forma parte de la pared celular vegetal), mientras que el almidón es un polisacárido de reserva energética.  En la composición de los seres vivos: a) ¿Qué grupo de biomoléculas se caracteriza por presentar enlaces monocarbonílicos? ¿Cómo se origina dicho enlace? b) Explique la propiedad que permite a algunos lípidos la formación de las biomembranas. Ponga un ejemplo de un lípido con esta propiedad. c) ¿Qué significa la desnaturalización proteica? a) Las biomoléculas que se caracterizan por presentar enlaces monocarbonílicos son los disacáridos y polisacáridos. Un enlace monocarbonílico es aquel que se establece entre dos monosacáridos (enlace O-glucosídico) en el que el primer monosacárido aporta, para el enlace, su carbono anomérico y el segundo monosacárido, un carbono no anomérico. Ejemplos de disacáridos con este tipo de enlaces son la maltosa, la lactosa y la celobiosa. Ejemplos de polisacáridos © Oxford University Press España, S. A.

OH

H

HO

H OH

H

H

OH

O H

O

H

O

H

H

HO CH2OH

H

enlace carbonílico

H

OH

b) La propiedad que permite a algunos lípidos la formación de membranas es su carácter anfipático. Estos lípidos presentan dos regiones: una polar, que les permite interaccionar con el agua, y otra apolar que se proyecta fuera del agua. Esta interacción polar-apolar es la responsable de que las moléculas de fosfolípidos se extiendan por la superficie del agua y formen una monocapa, pero, en ciertas condiciones, como las que se dan en los seres vivos, los fosfolípidos son capaces de formar bicapas que dan lugar a los distintos tipos de membranas biológicas. agua

colas apolares

cabezas polares

agua

Bicapa de fosfolípidos.

Como se observa en la figura, las regiones polares o hidrófilas se orientan hacia el agua y las regiones hidrófobas (lipófilas) se orientan hacia dentro. c) Desnaturalización proteica significa la pérdida de la conformación espacial natural que presenta una proteína (estructura terciaria y algunas cuaternarias) al destruirse los enlaces característicos que mantienen unida su estructura, cuando se la somete a condiciones ambientales desfavorables y, como consecuencia de ello, se anula su funcionalidad biológica.  El DNA (ADN): composición química y estructura (relacione la estructura con la transmisión de la información genética). El ADN tiene dos cadenas de desoxirribonucleótidos unidos a proteínas básicas (histonas). Puede definirse como un polímero de nucleótidos de desoxiribosa. Cada nucleótido de ADN está formado por una pentosa (la desoxirribosa), una base nitrogenada (A, T, C o G) y un ácido fosfórico (H3PO4). Estos nucleótidos están unidos entre sí por enlaces fosfodiéster entre el carbono 3’ del Biología

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La base fisicoquímica de la vida (CONTINUACIÓN)

último nucleótido de la cadena y el carbono 5’ del nuevo nucleótido que se añade a ella. En la estructura del ADN pueden considerarse tres niveles: estructura primaria, secundaria y terciaria. 쐌 La estructura primaria del ADN es la secuencia de nucleótidos de una sola cadena o hebra, en la que se distingue un esqueleto de fosfopolidesoxirribosas y una secuencia de bases nitrogenadas. 쐌 La estructura secundaria del ADN o modelo de Watson y Crick es la disposición en el espacio de dos hebras de polinucleótidos en doble hélice, con las bases nitrogenadas enfrentadas y unidas mediante puentes de hidrógeno. Estos puentes de H, según las características de estas bases, se establecen de la siguiente manera: dos puentes de hidrógeno entre A y su base complementaria T y tres puentes de H entre C y su base complementaria G. Ambas cadenas polinucleotidicos son antiparalelas, es decir, están orientadas en distintos sentidos (una en dirección 5’ 씮 3’ y la otra en 3’ 씮 5’), complementarias y enrolladas una sobre la otra en forma plectonímica o de doble hélice. Esto último implica que para separar ambas cadenas, hay que girar una respecto a la otra. 쐌 La estructura terciaria es diferente en procariotas que en eucariotas. 쐌 En procariotas (ADN bacteriano) consiste en que la molécula de ADN se halla retorcida sobre sí misma formando una especie de superhélice. Esta disposición se denomina ADN superenrrollado. El superenrollamiento del ADN proporciona dos ventajas: consiguen reducir la longitud del ADN dando estabilidad a la molécula, y facilita el proceso de duplicación, lo cual es una ventaja para la transmisión de la información genética. 쐌 En eucariotas (ADN en forma de cromatina o cromosomas) el ADN está unido a las histonas. La cromatina está formada por filamentos de ADN que surcan todo el nucleoplasma en el núcleo interfásico. Cada fibra de cromatina está formada por una molécula de ADN asociado a histonas. El ADN da dos vueltas alrededor de un octámero de histonas (2H2A, 2H2B, 2H3 y 2H4), constituyendo una unidad llamada nucleosoma. Cuando se observan las fibras de cromatina al microscopio electrónico, los diferentes nucleosomas unidos entre si presentan el aspecto de un «collar de perlas». Estos nucleosomas se unen, a través de los segmentos de ADN, a otra histona de mayor peso molecular, la H1, formado la denominada fibra de cromatina unidad, de 10 nm de grosor. Esta fibra sufre un empaquetamiento más compacto, hasta formar la fibra de 30 nm, que se © Oxford University Press España, S. A.

enrolla aún más, hasta alcanzar un grosor que es visible al microscopio óptico. En este estado de máxima condensación se encuentra el ADN formando los cromosomas, estructuras que se visualizan cuando las células se va a dividir (mitosis o meiosis), es decir, cuando la célula madre va a transmitir información genética a las células hijas.  Explique brevemente: a) Funciones biológicas de los glúcidos. b) Funciones biológicas de las proteínas. a) Las principales funciones biológicas de los glúcidos son: energética y estructural. 쐌 Función energética. Son el combustible metabólico de los seres vivos. Entre ellos citamos los monosacáridos (glucosa y fructosa) y los disacáridos (sacarosa y lactosa). Los polisacáridos (almidón en plantas y glucógeno en animales) actúan como reserva energética, almacenándose y movilizándose según las necesidades del organismo. 쐌 Función estructural. Forman parte de estructuras biológicas importantes como los ácidos nucleicos (ribosa y desoxirribosa), la pared celular de las plantas (celulosa, hemicelulosa y pectinas), del exoesqueleto de los artrópodos (quitina), de los tejidos conjuntivos (el ácido hialurónico), de las algas (agar-agar) o de la pared bacteriana (peptidoglicanos). b) Las principales funciones biológicas de las proteínas son: 쐌 Estructural. Las membranas biológicas tienen como componente estructural las proteínas. El colágeno es una proteína fibrosa que se encuentra en la sustancia intercelular de los tejidos conjuntivo, cartilaginoso y óseo. La queratina es un elemento constituyente de las uñas, pelos, pezuñas, escamas de los reptiles, etcétera. 쐌 Enzimática. Las enzimas son proteínas que catalizan casi todas las reacciones químicas en la célula, son los biocatalizadores. Un ejemplo es la lactasa, que transforma la lactosa en galactosa y glucosa. 쐌 Transportadora. Algunas proteínas se unen a moléculas o iones específicos y los transportan a otro lugar. Ejemplo: la hemoglobina, que transporta el O2 en la sangre de los vertebrados. 쐌 Contráctil. Algunas proteínas intervienen en los sistemas motiles y contráctiles, como la actina y la miosina, que intervienen en la contracción muscular. 쐌 De reserva. Algunas son reserva de aminoácidos, como la albúmina de la sangre y de la clara del huevo, la caseína de la leche, o las proteínas de las semillas de las plantas. Biología

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La base fisicoquímica de la vida (CONTINUACIÓN)

쐌 De defensa. Algunas actúan como defensa contra virus, bacterias y sustancias extrañas, como las inmunoglobulinas y los interferones.  Establezca las diferencias estructurales y funcionales entre el ADN y el ARN.

Estructura

Función

ADN

ARN

Es bicatenario: doble cadena de desoxirribonucleótidos.

Son monocatenarios: una sola cadena de ribonucleótidos.

Estructura en doble hélice (Watson y Crick) que se asocia a proteínas y muestra niveles estructurales superiores (estructura terciaria).

Estructura primaria. En ocasiones regiones bicatenarias, pero con apareamiento de bases intracatenario (ARNt).

Es el portador de la información genética y el transmisor de la misma de generación en generación.

Es el encargado de recoger la información genética del ADN y traducirla a proteínas para que se exprese.

 Explique brevemente una función que lleven a cabo las siguientes moléculas: trigliceridos, anticuerpos, histonas, glucosa. Los triglicéridos son lípidos saponificables con reserva energética. La combustión metabólica de 1g de estos lípidos produce 9,4 kcal. Los anticuerpos son inmunoglobulinas que intervienen en la defensa del organismo combatiendo a las partículas extrañas o antígenos. Las histonas son proteínas básicas estructurales, pues, junto al ADN forman la estructura terciaria de la cromatina y de los cromosomas. La glucosa es el monosacárido energético por excelencia. A partir de ella se obtiene ATP en la respiración.  Estructura terciaria de las proteínas La estructura terciaria de una proteína es la disposición que adopta la estructura secundaria en el espacio o lo que es lo mismo, la estructura tridimensional. Se forma como consecuencia de las interacciones que se establecen entre las cadenas laterales (R) de los aminoácidos que la forman. Esta estructura puede ser de dos tipos: a) Globular. En este caso, la estructura secundaria en hélice o en lámina se repliega debido a que los aminoácidos que poseen cadenas hidrófobas se disponen en el interior de la estructura, mientras que los que poseen restos polares se localizan en la superficie. Esta estructura se estabiliza por los enlaces que se establecen entre las cadenas laterales (R) de los aminoácidos. Estos enlaces son: enlaces por puentes

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de hidrógeno (entre cadenas de aminoácidos polares sin carga), enlaces electrostáticos (entre grupos carboxilo, ⫺COOH, y grupos amino, NH2, de aminoácidos ácidos y básicos, respectivamente), enlaces hidrofóbicos y fuerzas de Van der Waals (entre los radicales alifáticos y aromáticos de las cadenas laterales correspondientes a aminoácidos apolares) y enlace disulfuro (un enlace covalente, fuerte, que se establece entre los átomos de cinco de los aminoácidos de cisteína). Dentro de la estructura globular hay tramos formados por determinadas combinaciones de ␣-hélices y láminas ␤ que se repliegan para formar estructuras compactas denominadas dominios estructurales. Son particularmente estables y desempeñan funciones concretas. b) Fibrosa. En realidad, es una estructura terciaria muy simple, ya que las cadenas laterales de los aminoácidos apenas influyen al haber pocos grupos polares entre ellas. Generalmente, lo que se forma es una superestructura secundaria, que da lugar a esta estructura fibrosa. Tienen este tipo de enrollamiento, la queratina, el colágeno y la fibroina.  Indique las diferencias fundamentales entre la célula animal y vegetal. Las diferencias entre la célula animal y vegetal se exponen en el siguiente cuadro: Célula animal Membrana celular Con colesterol Pared celular No Cloroplastos No Centrosoma Sí Vacuolas Pequeñas Nutrición Heterótrofa Movilidad

Alta

Citocinesis

Por estrangulamiento

Célula vegetal Sin colesterol Sí Sí No Grandes Autótrofa Nula, salvo excepciones Por fragmoplastos

 Defina los siguientes conceptos sobre la catálisis enzimática: a) Enzima. b) Sustrato. c) Producto. d) Centro activo. a) Las enzimas son biocatalizadores (estructura proteica) que intervienen en los procesos celulares a concentraciones muy bajas, acelerando las reacciones en las que participan, sin sufrir por ello modificación alguna.

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La base fisicoquímica de la vida (CONTINUACIÓN)

 a) Defina los fosfolípidos y describa su estructura. b) ¿Por qué forman las biomembranas? a) Los fosfolípidos pertenecen a los lípidos complejos o de membrana. Están formados por el alcohol glicerina esterificada con dos ácidos grasos, de los cuales, el segundo es insaturado. El tercer grupo alcohol (⫺OH) de la glicerina se esterifica con un ácido ortofosfórico (H3PO4) que, a su vez, puede estar esterificado con un derivado aminado o de un prolialcohol. La molécula presenta una zona polar o hidrófila formada por el ácido fosfórico y el resto de la glicerina, y una zona apolar o hidrófoba, formada por los ácidos grasos. Esto le confiere un carácter antipático. O R1

C

O

CH2

R2

C

O

C

H

O

O H2C

O

P

OH

HO

CH2

CH2

OH ácido fosfatídico

aminoalcohol

앗 O R1

C

O

CH2

R2

C

O

C

O H 2C

O

P

glicerina cabeza

cola grupo no polar (cola)

Estructura de un fosfolípido.

b) Debido al carácter anfipático que posee la molécula de un fosfolípido, se ensamblan formando bicapas. Es así como se encuentran en las membranas biológicas. En medios acuosos, las cabezas polares (hidrófilas) de los fosfolípidos interaccionan con las moléculas de agua. Las cabezas apolares (hidrófobas) son repelidas por el agua, por lo que se empaquetan fuertemente entre si hacia el interior de la bicapa. Como sabemos, en la construcción de las membranas biológicas participan, además de los fosfolípidos, otros lípidos (esfingoglucolípidos y colesterol) y una gran variedad de glucoproteínas.  ¿Qué diferencia hay entre los lípidos saponificables y los insaponificables? Pon ejemplos. Los lípidos saponificables son aquellos que presentan ácidos grasos, que, junto con los alcoholes, forman enlaces éster. Mientras los insaponificables, no contienen ácidos grasos, y, por tanto, no forman enlaces éster. Ejemplos de lípidos saponificables son los triglicéridos, céridos, fosfolípidos, etc. Ejemplos de lípidos no saponificables son los terpenos, esteroides (colesterol), etcétera.

H

O

NH⫹ 3

fosfato

graso

d) El centro activo del enzima es una zona muy pequeña en forma de hueco de la proteína enzimática, a la cual se unirá el sustrato para realizar la catálisis enzimática. La unión se efectúa a través de las cadenas laterales (R) de los aminoácidos que forman parte del centro activo.

grupo polar (cabeza)

ácido

c) El producto es la molécula o moléculas que se obtienen como consecuencia de la catálisis o reacción enzimática.

aminoalcohol

ácido graso

b) El sustrato es la molécula o moléculas sobre la que actúa el enzima, realizando la catálisis enzimática.

O

OH fosfoglicérido

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CH2

CH2

NH⫹ 3

 Señale las diferencias entre la célula procariota y la eucariota Las diferencias entre la célula procariota y eucariota, las exponemos en el siguiente cuadro:

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La base fisicoquímica de la vida (CONTINUACIÓN)

Organismos Tipos de organismos Tamaño celular

Célula procariota Bacterias y cianobacterias

Célula eucariota Protistas, hongos, plantas y animales

Unicelulares o colonias

Unicelulares y pluricelulares

1-10 ␮m Aerobio o Metabolismo anaerobio División Binaria Membrana nuclear No Circular; sin ADN proteínas Cromosomas Uno Nucléolos No Sintetizado en el ARN citosol Ribosomas 70 S Orgánulos No membranosos Enzimas respiratorias Pared celular Cloroplastos Citoenqueleto Centrosoma Locomoción

En la membrana plasmática Pared bacteriana No (algunas tienen cromatóforos) No No Flagelos bacterianos

5-100 ␮m Aerobio Mitosis Sí Linear; con proteínas Más de uno Si Sintetizado en el núcleo 80 S Sí En las mitocondrias Sí (solo en plantas) Sí (solo en plantas) Sí Sí (solo en plantas) Cilios y flagelos

 ¿Qué es una enzima? ¿Qué importancia biológica tienen las enzimas? Una enzima es un biocatalizador, de naturaleza proteica, que interviene en procesos celulares a concentraciones muy pequeñas, acelerando las reacciones en las que participa, sin experimentar por ello modificación alguna.

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La importancia biológica de las enzimas radica en que el metabolismo celular no podría desarrollarse sin su participación. Sin la acción catalítica de las enzimas, las reacciones químicas serían muy lentas. Para favorecer estas reacciones metabólicas, las enzimas se asocian en complejos multienzimáticos, más eficaces que las enzimas dispersas por el medio. Algunos de estos complejos incluso se integran en las membranas celulares, lo que aumenta la eficacia en la unión de los enzimas con sus correspondientes sustratos.  Defina que son los aminoácidos, escriba su fórmula general y clasifíquelos en función de sus radicales. El aminoácido es la unidad básica de una proteína. Es una molécula que posee un grupo amino (⫺NH2) y un grupo ácido o carboxilo (⫺COOH), unidos a un átomo de carbono central, al cual también se une un átomo de H y una cadena lateral (R), distinta para cada uno de los 20 aminoácidos. Su fórmula general es: R – CH – COOH I NH2 La clasificación de los aminoácidos en función de la polaridad de los grupos funcionales que aporta la cadena lateral (R), es la siguiente: 쐌 Aminoácidos apolares. La cadena R posee grupos hidrófobos que interaccionan con otros grupos hidrófobos mediante fuerzas de Van der Waals. Pueden ser de dos tipos: apolares alifáticos, cuyo R es de naturaleza alifática (alanina) y apolares aromáticas, si la R contiene anillos aromáticos (triptófano). 쐌 Aminoácidos polares sin carga. La cadena R contiene grupos polares capaces de formar puentes de hidrógeno con otros grupos polares (tirosina). 쐌 Aminoácidos polares con carga. La cadena R contiene grupos polares cargados. Pueden ser ácidos, si la R aporta grupos carboxilos cargados negativamente (ácido glutámico), o básicos, si la R aporta grupos amino cargados positivamente (lisina).

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