Organización de las proteínas

Aminoácidos

Estructura primaria del ADN

Desarrollo de competencias

   1.    Los carbohidratos son moléculas de vital importancia para las actividades de la mayoría de los seres vivos. Mencionar dos ejemplos de carbohidratos y explicar su aporte a nivel nutricional a la dieta del ser humano:

Los carbohidratos están presentes  en la leche, frutas, miel, jaleas, golosinas, avena, maíz, legumbres, arroz, cereales y pastas, entre otros alimentos. Una de sus funciones más importantes es que previenen el exceso de nivel de grasa en el cuerpo. Los hidratos de carbono simples en tanto, si son consumidos con responsabilidad, representan un importante aporte de glucosa, elemento vital para el buen funcionamiento del cerebro.

   2.    El almidón, el glucógeno y la celulosa son ejemplos de polisacáridos presentes en plantas y animales. Indicar de cuál de estos organismos está almacenada la glucosa como almidón. Explicar cómo éste es degradado por el otro organismo para utilizarlo en sus procesos metabólicos:

El almidón es una sustancia que se obtiene exclusivamente de los vegetales que lo sintetizan a partir del dióxido de carbono que toman de la atmósfera y del agua que toman del suelo. En el proceso se absorbe la energía del sol y se almacena en forma de glucosa y, uniones entre estas moléculas para formar las largas cadenas del almidón, que pueden llegar a tener hasta 2000 o 3000 unidades de glucosa.

El almidón es la sustancia con la que las plantas almacenan su alimento en raíces (yuca), tubérculos (patata), frutas y semillas (cereales). Pero, no sólo es una importante reserva para las plantas, también para los seres humanos tiene una alta importancia energética, proporciona gran parte de la energía que consumimos los humanos por vía de los alimentos.

  3.    Los carbohidratos se presentan en diversas formas como son los monosacáridos, los oligosacáridos, los polisacáridos, las aldosas y las cetosas. Determinar y escribir a qué carbohidrato se refiere cada grupo de características:

 -     Polihidroxicetona: cetosas – monosacáridos.

 -     Polímero con más de diez unidades de sacáridos: polisacáridos.

 -     Polímero de dos a diez unidades de monosacáridos: oligosacáridos.

 -     Polihidroxialdehído: aldosas – monosacáridos.

 -     Unidad de carbohidrato: monosacáridos.

   4. El término “carbohidrato” deriva de un antiguo concepto que hace referencia a hidratos de carbono. Sin embargo, sus verdaderas estructuras químicas provienen de los aldehídos y las cetonas polihidroxiladas. Con base en lo anterior, observar las siguientes estructuras y, establecer semejanzas y diferencias entre ellas:

       a)     Aldosa.

       b) Cetosa.

       c) Aldosa.

       d) cetosa.

    5.   Explicar con un ejemplo qué tipo de isomería se presenta en los carbohidratos.

    -  Isomería óptica: levógiro y dextrógiro.

    - Isomería espacial: forma D y forma L.

    - Isomería de función: aldosa, cetosa.

    6.     Dextrógiro y levógiro, respectivamente:

7. Un químico olvidó rotular los tubos A y B, con los nombres de los compuestos que contienen; sabe que la fórmula molecular de ambos es C6H12O6. Además conoce que son sustancias diferentes y que no son alquenos ni compuestos cíclicos. Responder:

    a)     ¿Qué tipos de funciones orgánicas son A y B?: Fructosa y glucosa (glúcidos).

  b)    ¿Qué pruebas debe realizar el químico para identificar cada uno de estos compuestos? Entre sus propiedades químicas destaca su poder para reducir el licor de Fehling, siendo esta reacción de gran utilidad para identificarlos experimentalmente.

http://organica1.org/qo1/MO-CAP4.htm

    8.    Diseñar un procedimiento de laboratorio que permita diferenciar azúcares reductores de no reductores.

Los monosacáridos y la mayoría de los disacáridos poseen poder reductor, que deben al grupo carbonilo que tienen en su molécula. Este carácter reductor puede ponerse de manifiesto por medio de una reacción redox llevada a cabo entre ellos y el sulfato de Cobre (II). Las soluciones de esta sal tienen color azul. Tras la reacción con el glúcido reductor se forma óxido de Cobre (I) de color rojo. De este modo, el cambio de color indica que se ha producido la citada reacción y que, por lo tanto, el glúcido presente es reductor.

Los azúcares o carbohidratos pueden ser monosacáridos, disacáridos, trisacáridos, oligosacáridos y polisacáridos: Los monosacáridos reaccionan de acuerdo a los grupos hidroxilo y carbonilo que poseen; los disacáridos y los polisacáridos se pueden hidrolizar para producir monosacáridos.

Los azúcares que dan resultados positivos con las soluciones de Tollens, Benedict ó Fehling se conocen como azúcares reductores, y todos los carbohidratos que contienen un grupo hemiacetal o hemicetal dan pruebas positivas. Los carbohidratos que solo contienen grupos acetal o cetal no dan pruebas positivas con estas soluciones y se llaman azúcares no reductores.

Los azúcares reductores provocan la alteración de las proteínas mediante la reacción de glucosilación no enzimática también denominada reacción de Maillard o glicación. Esta reacción se produce en varias etapas: las iniciales son reversibles y se completan en tiempos relativamente cortos, mientras que las posteriores transcurren más lentamente y son irreversibles. Se postula que tanto las etapas iniciales como las finales de la glucosilación están implicadas en los procesos de envejecimiento celular y en el desarrollo de las complicaciones crónicas de la diabetes.

La glucosa es el azúcar reductor más abundante en el organismo. Su concentración en la sangre está sometida a un cuidadoso mecanismo de regulación en individuos sanos y, en personas que padecen diabetes, aumenta sustancialmente. Esto lleva a que éste sea el azúcar reductor generalmente considerado en las reacciones de glucosilación no enzimática de interés biológico. Sin embargo, cualquier azúcar que posea un grupo carbonilo libre puede reaccionar con los grupos amino primarios de las proteínas para formar bases de Schiff. La reactividad de los distintos azúcares está dada por la disponibilidad de su grupo carbonilo. Se sabe que la forma abierta o extendida de los azúcares no es muy estable, a tal punto que, por ejemplo, en la glucosa representa sólo el 0,002 %. Las moléculas de azúcar consiguen estabilizarse a través de un equilibrio entre dicha forma abierta y por lo menos dos formas cerradas (anómeros cíclicos) en las que el grupo carbonilo ha desaparecido.

La sacarosa es un disacárido que no posee carbonos anoméricos libres por lo que carece de poder reductor y la reacción con el licor de Fehling es negativa.

    9.     Cuando las reservas de glucosa del cuerpo se agotan y no hay ingestión, las células pueden fabricar glucosa a partir de otros compuestos orgánicos como proteínas y otros ácidos, con un considerable gasto de energía.

    a)    Describir dos situaciones en las que una persona llega a este límite:

-  Hay personas que sufren o han sufrido alguna vez hipoglucemias o bajadas de azúcar en sangre sin llegar a tener una diabetes, lo que se conoce como hipoglucemia reactiva.

-  Hipoglucemia.

    b)    Escribir el nombre que recibe esta etapa en el proceso del metabolismo: gluconeogénesis.

    c)    Explicar las consecuencias que debe enfrentar una que llega a esta etapa: La mayoría de los órganos pueden ocupar glucosa o ácidos grasos provenientes de la grasa indistintamente, excepto el cerebro, que debido a la barrera hematoencefálica solo acepta glucosa. En ayuno, al cabo de 24 horas ya no hay glicógeno en el hígado (el glicógeno que se almacena en el hígado, es un 10% de su peso húmedo), pero el cerebro se puede mantener por 1 semana sin alteraciones metabólicas, porque el hígado surte al cerebro a partir de proteínas, primero de un pull de proteínas, luego de proteínas que no cumplen funciones importantes, y si la situación es grave, se usan proteínas que sí cumplen funciones. Los aminoácidos generan glucosa a partir de oxaloacetato, proceso llamado gluconeogénesis. Si la falta de glucosa es mucha se producen daños cerebrales y renales (porque al utilizar los aminoácidos no se ocupa el grupo amino, el que se elimina a la forma de urea, formada por el hígado y eliminada por el riñón, lo que produce una sobrecarga).

  10.  Las personas que desarrollan ejercicio físico, de manera exagerada o sin calentamiento, sufren de fatiga muscular. ¿Por qué?

"En el estado de fatiga disminuye la concentración de ATP en las células nerviosas y se altera la síntesis de acetilcolina en las formaciones sinápticas, se retarda la velocidad de transformación de las señales procedentes de los propio y quimiorreceptores y en los centros motores se desarrolla la inhibición protectora vinculada a la formación del ácido gamma-aminobutírico." Volkov (1990)

Causantes de fatiga muscular

• Disminución del glucógeno muscular (se puede atenuar con una dieta rica en carbohidratos previa a la competición).
• Acumulación de ácido láctico en el músculo.
• Pérdida de fosfato en el músculo y en la sangre, necesario para la formación de ATP.
• Disminución del aporte sanguíneo, conlleva a la pérdida de oxígeno en el músculo.

Isomería de carbohidratos

 

Isomería de Carbohidratos from Carlos Ibal

ADN - ARN

Trabajo conceptual bioquímica

1. En un polinucleótido se pueden encontrar enlaces de tipo: Fosfodiéster, N- glicosídico, éster fosfórico y Hemiacetálico.
2. La cromatina contiene proteínas básicas y ADN.
3. Aldopentosa:


4. La saponificación es la unión de un ácido graso y un alcohol.
5. Las moléculas anfipáticas tienen una parte hidrofílica y otra hidrofóbica.
6. Existen aminoácidos que no forman parte de las proteínas.
7. La vitamina A se sintetiza a partir de carotenoides.
8. El colesterol se transporta unido a las proteínas, formando lipoproteínas.
9. La molécula del agua está formada por 2 moléculas de hidrógeno y una de oxígeno.
10. La doble hélice del ADN no se estabiliza mediante enlaces covalentes.
11. Los cerebrósidos son lípidos saponificables.
12. Los polisacáridos tienen función energética cuando sus enlaces son alfa glicosídicos.
13. Las sales minerales no aportan energía a las células.
14. Estereoisómeros y enantiómeros:
 
15. Los siguientes péptidos tienen distinta estructura primaria por su secuencia de aminoácidos

16. Una proteína se desnaturaliza cuando se rompen los enlaces y se pierden todas las estructuras salvo la primaria.
17. El ARNr no se sintetiza en los ribosomas.
18. Esteroide:
 
19. Alfa aminoácido neutro polar:
 
20. Las sustancias hidrosolubles no contienen grupos lipófilos.
21. El colágeno es una proteína con función estructural.
22. En la inhibición competitiva, el inhibidor se parece al sustrato.
23. Los disacáridos tienen siempre poder reductor.
24. Las sales biliares derivan del colesterol.
25. Los nucleótidos que forman parte del ARN son, los ribonucleótidos 5’ monofosfato de A, G, C y U.
26. La citosina se encuentra en, los ribonucleótidos o en los desoxirribonucleótidos.
 
27. Los polisacáridos tienen función estructural cuando sus enlaces con beta – glicosídicos.
28. Las sales minerales insolubles en agua forman normalmente, estructuras esqueléticas.
29. La esterificación de la glicerina con ácidos grasos se denomina saponificación.
30. Las moléculas anfipáticas tienen una parte hidrofóbica y otra hidrofílica.
 

La evolución histórica de la bioquímica

La historia de la bioquímica

(Presentacion programa historia bioquimica from raher31)

por Mariana Posada

Historia de la bioquímica

"El comienzo de la bioquímica puede muy bien haber sido el descubrimiento de la primera enzima, la diastasa, en 1893 por Anselme Payen.

En 1828 Friedrich Wöhler publicó un artículo acerca de la síntesis de urea, probando que los compuestos orgánicos pueden ser creados artificialmente, en contraste con la creencia, comúnmente aceptada durante mucho tiempo, que la generación de estos compuestos era posible sólo en el interior de los seres vivos. Desde entonces, la bioquímica ha avanzado, especialmente desde la mitad del siglo XX con el desarrollo de nuevas técnicas como la cromatografía, la difracción de rayos X, marcaje por isótopos y el microscopio electrónico. Estas técnicas abrieron el camino para el análisis detallado y el descubrimiento de muchas moléculas y rutas metabólicas de las células, como la glucólisis y el ciclo de Krebs (también conocido como ciclo del ácido cítrico).

Hoy, los avances de la bioquímica son usados en cientos de áreas, desde la genética hasta la biología molecular, de la agricultura a la medicina. Probablemente una de las primeras aplicaciones de la bioquímica fue la producción de pan usando levaduras, hace 5.000 años.

El pilar fundamental de la investigación bioquímica se centra en las propiedades de las proteínas, muchas de las cuales son enzimas. Por razones históricas la bioquímica del metabolismo de la célula ha sido intensamente investigado, en importantes líneas de investigación actuales (como el Proyecto Genoma, cuya función es la de identificar y registrar todo el código genético humano), se dirigen hacia la investigación del ADN, el ARN, la síntesis de proteínas, la dinámica de la membrana celular y los ciclos energéticos."

(http://www.slideshare.net/anidinda/importancia-bioquimica-2887755)

¿Qué es la bioquímica?

"La bioquímica estudia la base molecular de la vida. En los procesos vitales interaccionan un gran número de substancias de alto peso molecular o macromoléculas con compuestos de menor tamaño, dando por resultado un número muy grande de reacciones coordinadas que producen la energía que necesita la célula para vivir, la síntesis de todos los componentes de los organismos vivos y la reproducción celular.

Al conjunto de reacciones que suceden dentro de los seres vivos se le llama metabolismo.

Actualmente se conoce a detalle la estructura tridimensional de las macromoléculas de mayor importancia biológica, los ácidos nucleicos y las proteínas, lo que ha permitido entender a nivel molecular sus funciones biológicas.

Gracias al conocimiento de la estructura de los ácidos nucléicos, se esclarecieron los mecanismos de transmisión de la información genética de generación a generación, y también los mecanismos de expresión de esa información, la cual determina las propiedades y funciones de las células, los tejidos, los órganos y los organismos completos.

Conocer a detalle la estructura de varias proteínas ha sido muy útil en la elucidación de los mecanismos de las reacciones enzimáticas. Prácticamente todas las reacciones que integran el metabolismo son reacciones enzimáticas.

El tipo de especie química y los mecanismos de acción que intervienen en el almacenamiento, replicación y transferencia de la información genética, así como las reacciones que forman el metabolismo son prácticamente idénticas, desde las bacterias hasta los organismos superiores. No todas las células contienen y expresan la misma información, pero las reacciones que sí llevan a cabo, utilizan enzimas prácticamente idénticas. De hecho las diferencias y similitudes entre ellas se han utilizado para establecer la secuencia de aparición de las especies. Los virus tienen algunas variantes, por ejemplo; los cromosomas de los retrovirus están constituidos por moléculas de ARN y en algunos fagos (virus que atacan a las bacterias) tienen ADN de una sola cadena. Los virus no cuentan con un metabolismo que les permita vivir en forma autónoma, sólo se pueden reproducir y expresarse dentro de las células que invaden."

(http://toxamb.pharmacy.arizona.edu/c1-1-1.html)

Cuarto Periodo

Contenidos

1. Nociones de bioquímica
  - Conceptualización:
      * Definición de bioquímica
      * Campos de acción de la bioquímica

2. Biocompuestos
  - Hidratos de carbono
  - Lípidos
  - Prótidos
  - Enzimas
  - Vitaminas
  - Hormonas

3. Metabolismo
  - Carbohidratos, lípidos y proteínas

4. Proyecto del genoma humano
  - Ácidos nucléicos

5. Procesos de transferencia energética
  - Ciclo de Krebs
  - Glucólisis
  - Fosforilación oxidativa
  - Ciclo de Calvin
  - Glucogenólisis

La bioquímica