Lípidos

Los lípidos, un grupo heterogéneo de sustancias orgánicas que se encuentran en los organismos vivos, son biomoléculas orgánicas formadas básicamente por carbono e hidrógeno y generalmente también oxígeno; pero en porcentajes mucho más bajos. Además pueden contener también fósforo, nitrógeno y azufre.

En el uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, aunque las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales.

Los lípidos se distinguen de otros tipos de compuestos orgánicos porque no son solubles en agua (hidrosolubles) sino en disolventes orgánicos (alcohol, éter).

Entre los lípidos más importantes se hallan los fosfolípidos, componentes mayoritarios de la membrana de la célula. Los fosfolípidos limitan el paso de agua y compuestos hidrosolubles a través de la membrana celular, permitiendo así a la célula mantener un reparto desigual de estas sustancias entre el exterior y el interior.

Las grasas y aceites, también llamados triglicéridos, son también otro tipo de lípidos. Sirven como depósitos de reserva de energía en las células animales y vegetales. Cada molécula de grasa está formada por cadenas de ácidos grasos unidas a un alcohol llamado glicerol o glicerina.

Otros lípidos importantes son las ceras, que forman cubiertas protectoras en las hojas de las plantas y en los tegumentos animales. También hay que destacar los esteroides, que incluyen la vitamina D y varios tipos de hormonas.

Sólo tienen en común estas dos características:

1. Son insolubles en agua

2. Son solubles en disolventes orgánicos, como éter, cloroformo, benceno, etc.

Funciones de los lípidos

Los lípidos desempeñan cuatro tipos de funciones:

1. Son la principal reserva energética del organismo. Un gramo de grasa produce 9,4 kilocalorías en las reacciones metabólicas de oxidación, mientras que proteínas y glúcidos sólo producen 4,1 kilocaloría/gr.

2. Función estructural. Forman las bicapas lipídicas de las membranas. Recubren órganos y le dan consistencia, o protegen mecánicamente como el tejido adiposo de pies y manos.

3. Función biocatalizadora. En este papel los lípidos favorecen o facilitan las reacciones químicas que se producen en los seres vivos. Cumplen esta función las vitaminas lipídicas, las hormonas esteroideas y las prostaglandinas.

4. Función transportadora. El transporte de lípidos desde el intestino hasta su lugar de destino se realiza mediante su emulsión gracias a los ácidos biliares y a los proteolípidos.

Actividad.

Teniendo en cuenta el mismo procedimiento que se hizo para los glúcidos, confeccione un cuadro con los lípidos que permita compararlo con éstos.

A TÍTULO INFORMATIVO, CON FIN DE AMPLIAR CONOCIMIENTOS

A TÍTULO INFORMATIVO, CON FIN DE AMPLIAR CONOCIMIENTOS

Los lípidos son un grupo muy heterogéneo que usualmente se clasifican en dos grupos, atendiendo a que posean en su composición ácidos grasos (lípidos saponificables) o no lo posean (lípidos insaponificables).

*Lípidos Saponificables
Simples: contienen C, H y O.
-Acilglicéridos: grasas (sólidos) y aceites (líquidos a T° ambiente ).
-Céridos: ceras naturales.
+Complejos (lípidos de membrana): contienen en su molécula C, H y O, también puede contener N, P, S u otra biomolécula como un glúcido.
-Fosfolípidos: Fosfoglicéridos y Fosfoesfingolípidos
-Glucolípidos: Cerebrósidos y Gangliósidos

*Lípidos Insaponificables
-Terpenoides, Esteroides y Eicosanoides

Ácidos grasos

Uno  de los componentes importantes de muchos lípidos, pero no de todos, son los ácidos grasos. Son ácidos orgánicos o carboxílicos con un número par de átomos de carbono, que varía desde 4 hasta 30. Suelen ser de cadena lineal, y sólo en raras ocasiones ramificada. O sea, los ácidos grasos son cadenas largas hidrocarburadas (o hidrocarbonadas) con un grupo carboxilo en el extremo (ver círculo en la imagen), y, debido a la geometría de los enlaces, estructuralmente adoptan forma de zig-zag.

Pueden ser de dos tipos:

Saturados: sin dobles enlaces en la cadena. Por ejemplo los ácidos bu­tírico, palmítico, esteárico y aráquico.

- No saturados o insaturados: con uno o más dobles enlaces (hasta seis). Este es el caso de los ácidos oleico, linoleico, linolénico y araquidónico.

Los lípidos de las membranas biológicas

La bicapa lipídica ha sido establecida como la base universal de la estructura de la membrana celular.

Los lípidos constituyen aproximadamente el 50% de la masa de la mayoría de las membranas plasmáticas de las células animales, siendo casi todo el resto proteínas.

Las propiedades físicas de los fosfolípidos, en particular la forma en que dichas moléculas se asocian en el agua, son las que permiten la formación de capas dobles. Los fosfolípidos están formados por dos cadenas de ácidos grasos unidas a la molécula del glicerol.

 Las dos cadenas de ácidos grasos de la molécula son hidrófobas (no afines al agua) y no polares. Pueden tener diferente longitud (habitualmente contienen de 14 a 24 átomos de carbono). Normalmente una de estas cadenas presenta uno o más dobles enlaces (es decir, es insaturada) mientras que la otra normalmente no tiene dobles enlaces (es saturada).

 Las diferencias en longitud y grado de instauración entre las colas hidrocarbonadas son importantes porque afectan la capacidad de las moléculas de fosfolípidos para empaquetarse una contra otra y modifican su fluidez.

La cabeza está compuesta por glicerol, fosfato y colina. Parte de la molécula de glicerol está unido a una molécula orgánica hidrofílica (afín al agua), polar, que es el fosfato, el que a su vez se une a una molécula de colina.

 Las moléculas de este tipo con una región hidrófoba y una hidrofílica, se denominan moléculas anfipáticas .

¿Cómo están formados los fosfolípidos y cómo se distribuyen en la membrana?

¿De qué depende el empaquetamiento de los fosfolípidos en la membrana?

¿Qué se entiende por moléculas anfipáticas?

Concepto de glúcidos y funciones

También se llaman hidratos de carbono o carbohidratos porque la mayoría de ellos están compuestos por carbono, hidrógeno y oxígeno en la proporción 1:2:1 por lo que responden a la fórmula general (CH₂O)_n (por ejemplo la fórmula de la glucosa es C₆H₁₂O₆). Son la primera fuente energética de los seres vivos siendo su equivalencia calórica de unas 4 kcal/g.  Además tienen función estructural al formar parte de las paredes celulares en los vegetales, la madera de los árboles y el exoesqueleto de los artrópodos. Algunos forman parte del ADN Y ARN que se encargan de almacenar y transferir la información genética, como la ribosa y la desoxirribosa.

Los carbohidratos más sencillos son los monosacáridos.

Éstos están formados por un armazón o cadena de tres hasta ocho carbonos. La mayoría de los carbonos están unidos a hidrógeno e hidroxilos (OH) y uno de ellos forma un grupo cetona o aldehído (por ello es más correcto llamarlos polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas).

Los carbohidratos son solubles en agua porque son polares.

Los monosacáridos más conocidos son las hexosas (con seis carbonos en su molécula) como la glucosa que es la fuente energética de la mayoría de las células. Las pentosas (con cinco carbonos) forman parte de otras moléculas más complejas.

Cuando los monosacáridos están en solución acuosa, el grupo aldehído o cetona tiende a reaccionar con un hidroxilo de la cadena, y se forma así una estructura en anillo.

Asimismo se denominan azúcares o sacáridos porque tienen sabor dulce, pero tampoco es muy correcto ya que existen muchos glúcidos que no son dulces.

1. Observa la fórmula de monosacárido en indica:

1. Cuáles son pentosas y cuáles son hexosas.
2. Cuáles son polihidroxialdehídos y cuáles son  polihidroxicetonas.
3. Cuenta cuántos átomos de C, H y O hay en una hexosa y una pentosa y escribe la fórmula global (CHO)n.

2.        ¿Qué funciones desempeñan en los seres vivos?

3.        Confecciona un cuadro con las características de los glúcidos, para más adelante poder compararlo con las  restantes biomoléculas.

Grupos funcionales

Proteínas

CONCEPTO DE PROTEÍNA Y CLASIFICACIÓN

Las proteínas son biomoléculas orgánicas integradas, al menos, por cuatro bioelementos: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno (el nitrógeno se considera el elemento característico de las proteínas); pero muchas de ellas también contienen azufre, fósforo y otros bioelementos.

Químicamente, las proteínas son polímeros de moléculas relativamente sencillas, no hidrolizables, denominadas aminoácidos (aa). Los aminoácidos se unen entre sí originando péptidos. Según su tamaño molecular, pueden ser oligopéptidos, formadas por no más de 10 aminoácidos y polipéptidos, constituidas por más de 10 aminoácidos.

Cuando el número de aminoácidos supera los 50 o el peso molecular es mayor de 5000, se habla propiamente de proteínas, que se clasifican en dos  grupos: holoproteínas  formadas exclusivamente por aminoácidos (globulares, fibrosas) y heteroproteínas si contienen además otros componentes no proteicos (glucoproteínas, fosfoproteínas, lipoproteínas, nucleoproteínas, cromoproteínas)

Actividades.

1.       Confeccione un cuadro similar a los utilizados  con las biomoléculas anteriormente estudiadas.

2.       ¿Cómo se denominan las unidades moleculares constituyentes de las proteínas?

3.       Confeccione un mapa conceptual respecto a la clasificación de las mismas.



Las proteínas son los compuestos orgánicos más abundantes de la materia viva, constituyendo alrededor del 50 % de su peso seco, y desempeñan funciones imprescindibles y muy variadas. Entre ellas destacan dos:

Función estructural: las proteínas son el principal material de cons­trucción de los seres vivos, formando parte de casi todas sus estructu­ras: desde la membrana plasmática hasta ser el principal constituyente del tejido conectivo (colágeno), del pelo, las uñas (queratína), etc. Se puede decir que, prácticamente, un ser vivo está «hecho a base de pro­teínas».

Función enzimática: la vida, en definitiva, se puede considerar como un conjunto de reacciones químicas y todas ellas están catalizadas y controladas por unas proteínas, denominadas enzimas.

Actividad domiciliaria.

Teniendo en cuenta ésta información, investigue qué otras funciones poseen las proteínas, cite ejemplos de las mismas (según su función) y además localización o función.

Enzimas

En todas las reacciones químicas existe una barrera de energía que impide que comience la reacción, por lo que la mayoría de las reacciones necesitan, al principio, recibir una cierta cantidad de energía.

La energía necesaria para que las moléculas puedan reaccionar se denomina energía de activación.

Normalmente aumentar la velocidad de reacción se consigue por dos procedimientos:

·         aplicación de calor

·          o utilización de un catalizador.

 Un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad de una reacción, no se gasta en el curso de la misma y se  necesita en cantidades muy pequeñas.

El catalizador actúa haciendo disminuir la energía de activación necesaria para que se verifique la reacción, para la cual se asocia temporalmente con las moléculas que están reaccionando. La unión temporal entre el catalizador y las moléculas puede debilitar los enlaces químicos existentes, con los que facilita la formación de otros nuevos enlaces. Como consecuencia es muy poca la energía inicial que debe usarse para empezare la reacción y, por ello, habrá una mayor proporción de moléculas activadas  y la reacción se producirá con mayor rapidez que en ausencia de catalizador.

En la naturaleza existen unos catalizadores especiales o biocatalizadores, denominados enzimas (E). Gracias a ellas, las células pueden llevar a cabo reacciones químicas a grandes velocidades, y se denomina sustrato (S) de una enzima a la molécula (o moléculas) sobre las que actúan dicha enzima.

Las enzimas son moléculas de proteínas que tienen la capacidad de facilitar y acelerar las reacciones químicas que tienen lugar en los tejidos vivos, disminuyendo el nivel de la "energía de activación" propia de la reacción.

La única excepción conocida, son ciertas moléculas de ARN que presentan actividad catalítica y que reciben el nombre de ribozimas.

1.       ¿Qué es la energía de activación?

2.       ¿De qué manera se puede aumentar la velocidad de cualquier reacción?

3.       ¿Qué es un catalizador y qué función tiene?

4.       ¿Qué son las enzimas, qué naturaleza química poseen en general?

Factores que influyen en la velocidad de las reacciones de las enzimas.

Membranas biológicas. Su organización

Una de las cosas más sorprendentes que se descubren al observar una micrografía electrónica (A) para comparar los tamaños de las distintas estructuras celulares, es el hecho de que la membrana plasmática parece ser excesivamente delgada. La membrana plasmática tiene un grosor no mayor de 5 nm.

La parte central de la membrana plasmática está formada por lípidos, principalmente fosfolípidos y de proteínas, de lo que se sabía que la mayor parte de las proteínas tiene un diámetro mayor a 10 nm (B). Según este modelo del mosaico fluido, las membranas constan de una bicapa lipídica (una doble capa de lípidos) en la cual están inmersas diversas proteínas.

Esta bicapa lipídica (C) constituye la estructura básica de la membrana y actúa de barrera relativamente impermeable al paso de la mayoría de moléculas hidrosolubles. Las moléculas proteicas, que normalmente se hallan “disueltas” en la bicapa lipídica, median la mayoría del resto de las funciones de la membrana, por ejemplo transportando moléculas específicas a través de ella o catalizando (función enzimática) reacciones asociadas a la membrana, como la síntesis de ATP. Algunas proteínas actúan como eslabones estructurales que relacionan la membrana plasmática al citoesqueleto y/o con la matriz extracelular de las células adyacentes, mientras que otras proteínas actúan como receptores que reciben y transmiten las señales químicas procedentes del entorno celular.

¿Qué grosor tienen las membranas biológicas con respecto a la bicapa lipídica y si tuviéramos en cuenta las proteínas?

¿Cuáles son sus componentes?

¿Qué función tiene la membrana? ¿y las moléculas proteicas?

Proteínas en las membranas biológicas.

Las membranas biológicas están compuestas por dos capas lipídica (Bicapa lipídica) en donde una de sus caras mira hacia el exterior celular y la otra hacia el interior, o sea hacia el citosol. Existen también glúcidos (oligosacáridos, glicolípidos) unidos tanto a proteínas como a los lípidos, colesterol (en las membranas de célula animal) y proteínas. Existen dos tipos de proteínas de membrana: proteínas integrales y proteínas periféricas. Las proteínas integrales de membrana poseen algunas regiones insertadas en las regiones hidrófobas de la bicapa lipídica. Algunas atraviesan toda la membrana, de manera que gran parte de ellas se encuentra en alguno de los lados de la membrana; estas proteínas integrales se llaman también proteínas transmembrana. Otras proteínas integrales poseen solo una pequeña porción dentro de la bicapa que sirve como ancla y el resto de la molécula en el citoplasma o hacia la superficie celular. Otras están casi por completo insertas en la región hidrófoba y poseen cadenas polipeptídicas que atraviesan una y otra vez (incluso hasta doce veces) la bicapa lipídica.

Las proteínas integrales de membrana son capaces de insertarse en la bicapa lipídica debido a que las porciones que lo hacen son hidrófobas y, por tanto, son compatibles con el interior de la membrana. Cuando alguna proteína de membrana contiene una porción hidrofílica, ésta generalmente se encuentra  en contacto con el medio acuoso (tanto hacia el exterior como hacia el interior de las células).

El otro tipo de proteínas de membrana, las proteínas periféricas, pueden eliminarse de ésta sin alterar la estructura de la doble capa. Por lo general se unen a regiones expuestas de proteínas integrales. Las proteínas periféricas están usualmente asociadas por interacciones no covalentes a otras proteínas transmembránicas y se pueden ubicar hacia adentro o hacia fuera de la cara externa de la membrana.

1.        ¿De qué están compuestas las membranas biológicas?

2.        ¿Qué tipo de proteína es la transmembrana?

3.        Si tenemos en cuenta que las proteínas también poseen una parte hidrófoba y una parte hidrofílica (que tiene afinidad con el agua) ¿Cómo se relaciona ambas partes con las partes de la membrana?

4.        ¿Qué características tienen las proteínas periféricas?

5.        Confeccione un mapa conceptual sobre el tema.

Dogma central de la biología molecular

Dogma central de la biología molecular

Las funciones de los ácidos nucleicos en donde la información genética se transmite de ADN a ADN y fluye desde el ADN al ARN y de éste a proteínas, constituyen lo que se conoce como el “dogma” central de la biología molecular.

Estas funciones justifican su localización en las células eucariotas. El ADN se encuentra principalmente en el núcleo, en forma de nucleoproteínas que son las moléculas constituyentes de los cromosomas; también hay ADN en las mitocondrias y los cloroplastos, que son orgánulos autoduplicables. El ARN se halla en el núcleo, formando parte del nucleólo y del jugo nuclear, y en el citoplasma constituyendo parte de los ribosomas.

                                              

1.       ¿En qué parte de la célula EUCARIOTA encontramos los distintos ácidos nucleicos?

2.       ¿En qué consiste el “dogma” central de la biología molecular?