Las moléculas de la vidaSemana 2, Capítulo 3

3.1 Moléculas orgánicas Todos los compuestos

orgánicos tienen una columna vertebral o eje de átomos de carbono.

El átomo de carbono puede formar enlaces con hasta cuatro átomos.

Los compuestos de carbono pueden ser polares o no polares (con o sin carga eléctrica). También pueden formar cadenas o anillos.

glucosa

metano benzeno

Representaciones de las moléculas orgánicas

Modelo estructural. Cada línea representa un enlace covalente.

Modelo de pelotas y varillas.

Tres representaciones de una molécula compleja (hemoglobina)

3.2 De estructura a función

La mayoría de las moléculas orgánicas importantes para la vida tienen uno o más grupos funcionales. Estos grupos de átomos le imparten propiedades particulares a una molécula (polaridad, acidez, etc.).

Efecto de los grupos funcionales

Una pequeña diferencia estructural en una molécula puede causar una gran diferencia en función.

(hormona sexual masculina)(hormona sexual femenina)

Qué hacen las células con los compuestos orgánicos Metabolismo- suma de todas

las reacciones químicas que lleva a cabo una célula. Las células usan energía para construir, modificar y romper moléculas.

Metabolismo es una de las características de la vida.

Todas las reacciones metabólicas requieren enzimas para lleverase a cabo. Las enzimas son proteínas que aceleran la velocidad de las reacciones.

Dos reacciones comunes: condensación e hidrólisis

Algunas reacciones y sus consecuencias

3.3 Carbohidratos Carbohidratos- son las moléculas biológicas más

abundantes. Se componen de carbono, hidrógeno y oxígeno en proporción de 1:2:1. Se dividen en monosacáridos, oligosacáridos o polisacáridos, dependiendo del número de moléculas de azúcar.

Monosacáridos

Son los carbohidratos más sencillos porque se componen de una sola molécula de azúcar.• Se usan como fuente

de energía y como material estructural.

• Generalmente tienen 5 ó 6 carbonos

• Son monómeros- unidades que se repiten en moléculas más complejas.

Oligosacáridos

Oligosacáridos• cadenas cortas de monosacáridos• sacarosa es un disacárido

sacarosa(azúcar de caña)¿Qué tipo de reacción es ésta?

Polisacáridos- polímeros de glucosa

Quitina Quitina- polisacárido nitrogenado presente en el

exoesqueleto de los artrópodos y en la pared celular de los hongos

3.4 Lípidos

Compuestos orgánicos grasosos, aceitosos o cerosos.

Se componen de carbono, hidrógeno y oxígeno.

Son insolubles en agua. Son nuestra reserva

principal de energía y el componente principal de las membranas celulares. crema- depósitos de grasa, observa la

grasa almacenada debajo de la piel y alrededor de los intestinos

Grasas Triglicéridos

• Grasas compuestas por tres ácidos grasos unidos a glicerol (e.g., mantequilla, aceite vegetal)

• Son fuente de energía y sirven como material aislante y amortiguador.

¿Qué tipo de reacción es ésta?

Ácidos grasos

Grupo carboxilo unido a una cadena de 4 a 36 átomos de carbono.

Pueden ser saturados (sin enlaces doble), monoinsaturados (un enlace doble) o poliinsaturados (dos o más enlaces dobles.

Algunos son sintetizados por el cuerpo y otros tienen que estar en la dieta (son esenciales, como el omega-3 y omega-6).

Grasas saturadas e insaturadas

Grasas saturadas (grasas animales). Sus ácidos grasos son saturados. Quedan bien apretados y por lo tanto estas grasas son sólidas a temperatura de ambiente.

Grasas insaturadas (aceites vegetales). Sus ácidos grasos son insaturados. Las moléculas no quedan bien apretadas y por lo tanto estas grasas son líquidas a temperatura de ambiente.

Grasas trans (Trans fats) Grasas trans

• Aceites vegetales parcialmente hidrogenados mediante un proceso industrial. Un enlace doble especial endereza la molécula y la grasa queda sólida a temperatura de ambiente.

• Están en desuso por ser perjudiciales para la salud.

Fosfolípidos

Moléculas con una cabeza polar que tiene un grupo fosfato y dos rabos de ácidos grasos no polares.

La cabeza es hidrofílica y los dos rabos son hidrofóbicos.

Son los lípidos más abundantes en las membranas celuares.

Ceras

Ceras• Mezclas complejas de

rabos largos de ácidos grasos unidos a cadenas largas de alcoholes o anillos de carbono.

• Producen superficies protectoras e impermeables.

Cera en un oído

Colesterol y otro esteroides

Esteroides• Lípidos con una matriz rígida

compuesta por cuatro anillos de carbono sin rabos de ácidos grasos.

Colesterol• Componente de la membrana

celular de las células eucariotas.• Se modifica para producir sales

biliares, vitamina D y las hormonas que son esteroides (estrógenos y testosterona) colesterol acumulado en la

pared de una arteria

molécula de colesterol

3.5 Proteínas

Moléculas biológicas más complejas y diversas.

Tienen funciones estructurales, nutricionales, enzimáticas, de transporte interno, hormonas y defensa de invasores.

Las células sintetizan miles de proteínas diferentes.

Los aminoácidos

• Las proteínas se componen de una o más cadenas de aminoácidos. Hay veinte aminoácidos diferentes.

• Todos los aminoácidos tienen un grupo amino y un grupo carboxilo o ácido. Se distinguen por el grupo variable (R).

Polipéptidos

La síntesis de las proteínas envuelve la formación de cadenas de aminoácidos llamadas polipéptidos.

Los aminoácidos se unen por reacciones de condensación entre el grupo amino de un aminoácido y el grupo carboxilo de otro aminoácido. El enlace se conoce como un enlace péptido.

Las instrucciones para ensamblar la proteína están en el ADN que reside en el núcleo de la célula.

Representación de una proteína compleja

Formación de una cadena de aminoácidos mediante reacciones de condensación

Niveles en la estructura de las proteínas

Estructura primaria- la secuencia de aminoácidos en la proteína

Niveles en la estructura de las proteínas

Estructura secundaria- la cadena de polipéptidos se dobla y se forman enlaces de hidrógeno entre los aminoácidos

Niveles en la estructura de las proteínas

Estructura terciaria- la estructura secundaria se compacta y se forma una proteína funcional

Niveles en la estructura de las proteínas

Estructura cuaternaria- presente en algunas proteínas compuestas por dos o más cadenas dobladas de polipéptidos

3.6 Importancia de la estructura de las proteínas

Las proteínas tienen una estructura específica. Si cambia, aunque sea levemente, puede cambiar la función de la proteína.

Las personas que sufren de anemia falciforme (sickle-cell) tienen una sustitución de un aminoácido en dos de las cuatro cadenas de la molécula de hemoglobina. La sustitución cambia la forma de la molécula, lo que a su vez cambia la forma de los eritrocitos.

Normal

Falciforme

Base molecular de la anemia falciforme

Sustitución de ácido glutámico por valina en las dos cadenas beta.

El ácido glutámico tienen carga negativa, mientras que valina es neutral. Esta diferencia hace que la proteína se comporte de otra forma. En bajas concentraciones de oxígeno, las moléculas afectadas se pegan unas con otras y forman grupos que distorsionan los eritrocitos.

Consecuencias

Esta condición es más común en personas con ascendencia africana porque el alelo que la causa vino de África.

Desnaturalización

Las proteínas funcionan correctamente cuando tienen intacta su estructura tridimensional.

Los cambios de temperatura, pH, salinidad y otros factores pueden romper los enlaces que mantienen la forma de la proteína. Cuando la proteína pierde su forma y ya no funciona decimos que se ha desnaturalizado. El cambio es irreversible.

La albúmina de la clara de huevo se torna blanca cuando el calor la desnaturaliza.

3.7 Ácidos nucléicos

Hay dosos tipos:• ADN (ácido

desoxirribonucléico)• ARN (ácido ribonucléico)

Ambos son polímeros de unidades llamadas nucleótidos.

Los nucleótidos se componen de:• Una base nitrogenada• Un azúcar (desoxirribosa en

ADN, ribosa en ARN)• Tres grupos fosfato

ADN

Los cuatro nucleótidos del ADN

ATP (trifosfato de adenosina)

El ATP es un otro nucleótido.

Tiene una función muy importante en el metabolismo como fuente de energía.

ADN

ADN (ácido desoxirribonucléico)• Dos cadenas de nucleótidos

dobladas en espiral, unidas por enlaces de hidrógeno.

• La secuencia de nucleótidos contiene la información genética para construir un organismo completo.

ARN

ARN (ácido ribonucléico)• Contiene cuatro tipos de

nucleótidos: adenina, citosina, guanina y uracilo

• Se compone de una sola cadena

• Su azúcar es ribosa• Hay tres tipos de ARN y

todos están envueltos en la síntesis de proteínas.

Biodiversidad- Anolis evermanni

El lagartijo verde vive en áreas de bosque a través de la Cordillera Central. Puede tornarse pardo para esconderse de sus depredadores.