MARTA LUQUE GARCÍA
2.1 MOLÉCULAS PARA EL METABOLISMO
TEMA 2. BIOLOGÍA MOLECULAR – BIOLOGÍA BI NIVEL SUPERIOR
“Los organismos vivos controlan su composición mediante una compleja red de reacciones
químicas”
1. Introducción a la biología molecular
BIOLOGÍA MOLECULAR
· Overview
Estamos compuestos de moléculas que van de lo + simple (agua) hasta + complejas
(proteínas, a.n.). Los a.n. codifican la síntesis de proteínas (núcleo de biología molecular).
· Síntesis de la urea
La urea es un compuesto orgánico con N que forma parte de la orina y se produce en riñón
(excesos de aa en cuerpo), y pudo ser sintetizado artificialmente (1828) a partir de compuestos
inorgánicos y sirvió de prueba para falsar el vitalismo.
1. Urea es transportada x torrente a riñones donde se filtra y es expulsada (orina).
· Desechos nitrogenados
- Amoniaco: exterior en invertebrados acuáticos o branquias en peces.
- Urea: mamíferos que se disuelve en agua.
- Ácido úrico: aves y reptiles aunque insoluble en agua.
2. Compuestos carbonados (C=15ª corteza/2ºs.v)
· Bioelementos (elementos químicos en s.v.)
- Primarios: constituyen el 96% del total de materia viva y son componentes
fundamentales de biomoléculas (C, H, O, N, P y S).
- Secundarios: parte de todos organismos pero en menor proporción (3,9%) (Na, K, Ca,
Mg, Cl y Fe).
- Oligoelementos: se encuentran en proporciones inferiores al 0,1% (tóxicos), son
imprescindibles, con funciones esenciales en procesos bioquímicos/fisiológicos.
o Todos los organismos: Cu, Zn, Mn, I, Ni, Co.
o En algunos concretos: Si, F, Cr, Li, B, Mo, Al.
· Enlace covalente (entre bioelementos)
Origina moléculas estables y se forma cuando 2 átomos adyacentes comparten e-
valencia (última capa).
- 1 par: enlace simple
- 2 pares: enlace doble
- 3 pares: enlace triple
· Átomo de carbono
- Tiene 4 e valencia en ultima capa => hasta 4 enlaces covalentes
- Tipos de enlace: dobles, simple o triple
- Tipos de cadenas: lineal, ramificada o cíclica.
,· Grupos funcionales
Enlace C-C y C-H son estables y apolares (electronegatividad similar), si hay átomos
distintos se llaman grupos funcionales.
- Formas cíclicas tridimensionales: en presencia de agua
- Isómeros: moléculas que tienen = formula molecular pero distinta desarrollada.
- Algunos grupos se disocian en presencia de agua adoptando formas iónicas.
· Compuestos orgánicos e inorgánicos
- Inorgánicos: no sintetizados x seres vivos pero imprescindibles para ellos (agua, sales
minerales, gases).
- Orgánicos: sintetizados x seres vivos y con estructura a base de C (glúcidos, lípidos,
proteínas, a.n.) à Excepciones: bicarbonatos, carbonatos (CO32-) y óxidos de C (CO2)
· Clasificación compuestos carbonados
- Glúcidos/Hidratos de C: formados x C, H y O (1:2:1), de ahí el nombre erróneo de
hidratos (CH2O)n. Cuando son sencillos se llaman azucares (glucosa).
- Lípidos: insolubles en agua que incluye ceras, esteroides, a.g., y triglicéridos o grasas
(solidos a Tº ambiente) o aceites (líquidos).
- Proteínas: 1 o + cadenas de aa (C, H, O, N y 2 de ellos también S).
- Ácidos nucleicos: cadenas de nt (C, H, O, N y P). Hay dos tipos: ARN y ADN.
· Dibujo de moléculas
- Glucosa (C6H12O6)
1. Esqueleto carbonado (anillo hexagonal)
2. Añadir grupos alcohol OH
3. Completar con H
4. Compactar parcialmente.
- Ribosa (C5H10O5)
1. Esqueleto carbonado (anillo pentagonal
2. Añadir grupos alcohol
3. Completar con H
4. Compactar parcialmente
- Acido graso
- Aminoácido (si R=H, es glicina)
· Identificación de moléculas (tienen estructura tridimensional)
- Proteínas: contienen C, H, O y N y a veces S.
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, - Lípidos y glúcidos: C, H y O.
o Glúcidos en una proporción de 1:2:1
o Lípidos contienen menos O.
3. Metabolismo, catabolismo y anabolismo
METABOLISMO
· Definición
Conjunto de todas las reacciones catalizadas x enzimas en una celula u organismo.
· Características
- La mayoría de reacciones de metabolismo ocurre en el interior de celula (hay algunas
extracelulares).
- Consta de numerosas rutas metabólicas en las que un sustrato inicial es transformado
(mediante pequeñas transformaciones químicas) en 1/varios productos finales.
- Son cadenas de reacciones aunque también hay ciclos.
- Las rutas metabólicas están interconectadas y tienen metabolitos intermedios =.
· Conceptos
- Vías/rutas metabólicas: son cadenas o ciclo de reacciones secuenciales enzimáticas.
El producto de una reacción es el sustrato de la siguiente.
- Inhibición x el producto final (feedback -): detiene la ruta metabólica e impide que se
produzca un exceso de producto final (control del metabolismo).
- Sitio activo: lugar en superficie de enzima donde se une el sustrato.
- Sitio alostérico de una enzima: lugar donde se enlaza el producto final al enzima (no
es el sitio activo).
- Producto final: produce un cambio conformacional temporal en el sitio activo.
· Grupos de rutas metabólicas
- Rutas catabólicas: reacciones en las que se libera energía
o Input: Nutrientes que contienen energía en enlaces (glúcidos, lípidos, prot)
o Output: productos finales pobres en energía (CO2, H2O, NH3)
- Rutas anabólicas: reacciones que se requiere energía
o Input: moléculas precursoras (aa, monosacáridos, a.g, nt)
o Output: macromoléculas de la célula (prot, polisacáridos, lípidos, a.n.)
ANABOLISMO
· Definición
Síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas + simples, incluida la formación de
macromoléculas a partir de monómeros, x reacciones de condensación, requieren energía,
que se suministra en forma de ATP.
· Procesos que incluye
- Síntesis de proteínas mediante los ribosomas.
3
, - Síntesis de ADN durante la replicación.
- Fotosíntesis (producción de glucosas a partir de CO2 y H2O.
- Síntesis de glúcidos o hidratos complejos (almidón, celulosa, glucógeno)
· Monómeros y polímeros en biomoléculas
ESTRUCTURA CELULAR POLÍMERO MONÓMERO
LÍPIDO Adipocito w/ gotas de lípidos Triglicérido Ácido graso
GLÚCIDO Grano de almidón (cloroplasto) Almidón (polisacárido) Monosacárido (glucosa)
A.N. Cromosoma Cadena de ADN/ARN Nt
PROTEÍNAS Filamento intermedio Polipéptido/Proteínas Aa
CATABOLISMO
· Definición
La descomposición de moléculas complejas en moléculas + simples, incluida la hidrólisis de
macromoléculas en monómeros, liberan energía y se captura en forma de ATP, utilizado x
célula.
· Procesos que incluye
- Digestión de comida en la boca, en el estomago y en intestino delgado.
- Respiración celular en la cual la glucosa o los lípidos son oxidados hasta CO2 y H2O.
- Digestión de compuestos de C complejos presentes en materia orgánica muerta x los
descomponedores (bacterias y hongos saprótrofos).
- Degradación de aa y nt hasta amoniaco, urea o ácido úrico.
· Construcción y rotura de macromoléculas
- Reacción de condensación/deshidratación: unión de 2 monómeros con separación
de una molécula de agua (anabolismo).
- Reacción de hidrólisis: separación de monómeros añadiendo una molécula de agua
(catabolismo).
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2.1 MOLÉCULAS PARA EL METABOLISMO
TEMA 2. BIOLOGÍA MOLECULAR – BIOLOGÍA BI NIVEL SUPERIOR
“Los organismos vivos controlan su composición mediante una compleja red de reacciones
químicas”
1. Introducción a la biología molecular
BIOLOGÍA MOLECULAR
· Overview
Estamos compuestos de moléculas que van de lo + simple (agua) hasta + complejas
(proteínas, a.n.). Los a.n. codifican la síntesis de proteínas (núcleo de biología molecular).
· Síntesis de la urea
La urea es un compuesto orgánico con N que forma parte de la orina y se produce en riñón
(excesos de aa en cuerpo), y pudo ser sintetizado artificialmente (1828) a partir de compuestos
inorgánicos y sirvió de prueba para falsar el vitalismo.
1. Urea es transportada x torrente a riñones donde se filtra y es expulsada (orina).
· Desechos nitrogenados
- Amoniaco: exterior en invertebrados acuáticos o branquias en peces.
- Urea: mamíferos que se disuelve en agua.
- Ácido úrico: aves y reptiles aunque insoluble en agua.
2. Compuestos carbonados (C=15ª corteza/2ºs.v)
· Bioelementos (elementos químicos en s.v.)
- Primarios: constituyen el 96% del total de materia viva y son componentes
fundamentales de biomoléculas (C, H, O, N, P y S).
- Secundarios: parte de todos organismos pero en menor proporción (3,9%) (Na, K, Ca,
Mg, Cl y Fe).
- Oligoelementos: se encuentran en proporciones inferiores al 0,1% (tóxicos), son
imprescindibles, con funciones esenciales en procesos bioquímicos/fisiológicos.
o Todos los organismos: Cu, Zn, Mn, I, Ni, Co.
o En algunos concretos: Si, F, Cr, Li, B, Mo, Al.
· Enlace covalente (entre bioelementos)
Origina moléculas estables y se forma cuando 2 átomos adyacentes comparten e-
valencia (última capa).
- 1 par: enlace simple
- 2 pares: enlace doble
- 3 pares: enlace triple
· Átomo de carbono
- Tiene 4 e valencia en ultima capa => hasta 4 enlaces covalentes
- Tipos de enlace: dobles, simple o triple
- Tipos de cadenas: lineal, ramificada o cíclica.
,· Grupos funcionales
Enlace C-C y C-H son estables y apolares (electronegatividad similar), si hay átomos
distintos se llaman grupos funcionales.
- Formas cíclicas tridimensionales: en presencia de agua
- Isómeros: moléculas que tienen = formula molecular pero distinta desarrollada.
- Algunos grupos se disocian en presencia de agua adoptando formas iónicas.
· Compuestos orgánicos e inorgánicos
- Inorgánicos: no sintetizados x seres vivos pero imprescindibles para ellos (agua, sales
minerales, gases).
- Orgánicos: sintetizados x seres vivos y con estructura a base de C (glúcidos, lípidos,
proteínas, a.n.) à Excepciones: bicarbonatos, carbonatos (CO32-) y óxidos de C (CO2)
· Clasificación compuestos carbonados
- Glúcidos/Hidratos de C: formados x C, H y O (1:2:1), de ahí el nombre erróneo de
hidratos (CH2O)n. Cuando son sencillos se llaman azucares (glucosa).
- Lípidos: insolubles en agua que incluye ceras, esteroides, a.g., y triglicéridos o grasas
(solidos a Tº ambiente) o aceites (líquidos).
- Proteínas: 1 o + cadenas de aa (C, H, O, N y 2 de ellos también S).
- Ácidos nucleicos: cadenas de nt (C, H, O, N y P). Hay dos tipos: ARN y ADN.
· Dibujo de moléculas
- Glucosa (C6H12O6)
1. Esqueleto carbonado (anillo hexagonal)
2. Añadir grupos alcohol OH
3. Completar con H
4. Compactar parcialmente.
- Ribosa (C5H10O5)
1. Esqueleto carbonado (anillo pentagonal
2. Añadir grupos alcohol
3. Completar con H
4. Compactar parcialmente
- Acido graso
- Aminoácido (si R=H, es glicina)
· Identificación de moléculas (tienen estructura tridimensional)
- Proteínas: contienen C, H, O y N y a veces S.
2
, - Lípidos y glúcidos: C, H y O.
o Glúcidos en una proporción de 1:2:1
o Lípidos contienen menos O.
3. Metabolismo, catabolismo y anabolismo
METABOLISMO
· Definición
Conjunto de todas las reacciones catalizadas x enzimas en una celula u organismo.
· Características
- La mayoría de reacciones de metabolismo ocurre en el interior de celula (hay algunas
extracelulares).
- Consta de numerosas rutas metabólicas en las que un sustrato inicial es transformado
(mediante pequeñas transformaciones químicas) en 1/varios productos finales.
- Son cadenas de reacciones aunque también hay ciclos.
- Las rutas metabólicas están interconectadas y tienen metabolitos intermedios =.
· Conceptos
- Vías/rutas metabólicas: son cadenas o ciclo de reacciones secuenciales enzimáticas.
El producto de una reacción es el sustrato de la siguiente.
- Inhibición x el producto final (feedback -): detiene la ruta metabólica e impide que se
produzca un exceso de producto final (control del metabolismo).
- Sitio activo: lugar en superficie de enzima donde se une el sustrato.
- Sitio alostérico de una enzima: lugar donde se enlaza el producto final al enzima (no
es el sitio activo).
- Producto final: produce un cambio conformacional temporal en el sitio activo.
· Grupos de rutas metabólicas
- Rutas catabólicas: reacciones en las que se libera energía
o Input: Nutrientes que contienen energía en enlaces (glúcidos, lípidos, prot)
o Output: productos finales pobres en energía (CO2, H2O, NH3)
- Rutas anabólicas: reacciones que se requiere energía
o Input: moléculas precursoras (aa, monosacáridos, a.g, nt)
o Output: macromoléculas de la célula (prot, polisacáridos, lípidos, a.n.)
ANABOLISMO
· Definición
Síntesis de moléculas complejas a partir de moléculas + simples, incluida la formación de
macromoléculas a partir de monómeros, x reacciones de condensación, requieren energía,
que se suministra en forma de ATP.
· Procesos que incluye
- Síntesis de proteínas mediante los ribosomas.
3
, - Síntesis de ADN durante la replicación.
- Fotosíntesis (producción de glucosas a partir de CO2 y H2O.
- Síntesis de glúcidos o hidratos complejos (almidón, celulosa, glucógeno)
· Monómeros y polímeros en biomoléculas
ESTRUCTURA CELULAR POLÍMERO MONÓMERO
LÍPIDO Adipocito w/ gotas de lípidos Triglicérido Ácido graso
GLÚCIDO Grano de almidón (cloroplasto) Almidón (polisacárido) Monosacárido (glucosa)
A.N. Cromosoma Cadena de ADN/ARN Nt
PROTEÍNAS Filamento intermedio Polipéptido/Proteínas Aa
CATABOLISMO
· Definición
La descomposición de moléculas complejas en moléculas + simples, incluida la hidrólisis de
macromoléculas en monómeros, liberan energía y se captura en forma de ATP, utilizado x
célula.
· Procesos que incluye
- Digestión de comida en la boca, en el estomago y en intestino delgado.
- Respiración celular en la cual la glucosa o los lípidos son oxidados hasta CO2 y H2O.
- Digestión de compuestos de C complejos presentes en materia orgánica muerta x los
descomponedores (bacterias y hongos saprótrofos).
- Degradación de aa y nt hasta amoniaco, urea o ácido úrico.
· Construcción y rotura de macromoléculas
- Reacción de condensación/deshidratación: unión de 2 monómeros con separación
de una molécula de agua (anabolismo).
- Reacción de hidrólisis: separación de monómeros añadiendo una molécula de agua
(catabolismo).
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