Las proteínas y sus funciones biológicas

Las proteínas son las moléculas orgánicas más abundantes en las células, constituyendo el 50 por ciento o más de su peso seco. Se encuentran en todas las partes de cada célula, ya que son fundamentales en todos los aspectos de la estructura y función celular. Existen muchas clases de proteínas diferentes, cada una de ellas especializada en una función biológica diferente. Además la información genética es expresada en su mayor parte por las proteínas.

Composición de las proteínas

Se han aislado centenares de proteínas diferentes en forma pura y cristalina. Todas ellas contienen carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno, mientras que casi todas contienen azufre. Las hay que contienen algunos elementos adicionales, particularmente fósforo, hierro, cinc y cobre. Los pesos moleculares de las proteínas son muy elevados pero por hidrólisis ácida, las moléculas proteicas dan una serie de compuestos orgánicos sencillos de bajo peso molecular; son los aminoácidos, que difieren entre sí en la estructura de sus grupos R o cadenas laterales. Por lo común solamente se encuentran 20 aminoácidos distintos como sillares de las proteínas.
En las moléculas proteicas los sucesivos restos aminoácidos se hallan unidos covalentemente entre sí formando largos polímeros no ramificados. Están unidos en una ordenación de cabeza a acola mediante uniones amida sustitutitas llamadas enlaces peptídicos producidas por eliminación de los elementos del agua entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del siguiente. Estas macromoléculas que reciben el nombre de polipéptidos pueden contener centenares de unidades de aminoácidos. Las cadenas polipeptídicas de las proteínas no son, sin embargo, polímeros al azar, de longitud indefinida, cada cadena polipeptídica posee una específica composición química, un peso molecular y una secuencia ordenada de sus aminoácidos estructurales y una forma tridimensional.
Las proteínas se dividen en dos clases principales basándose en su composición: proteínas simples y proteínas conjugadas. Las proteínas simples son aquellas que por hidrólisis producen solamente aminoácidos, sin ningún otro producto principal, orgánico o inorgánico. Contienen habitualmente 50% de carbono, 7% de hidrógeno, 23% de oxígeno, 16% de nitrógeno y de 0 a 3% de azufre. Las proteínas conjugadas son aquellas que por hidrólisis producen no sólo aminoácidos, sino también otros componentes orgánicos o inorgánicos. La porción no aminoácido de una proteína conjugada se denomina grupo prostético. Las proteínas conjugadas pueden clasificarse de acuerdo con la naturaleza química de sus grupos prostéticos. De este modo tenemos nucleoproteínas y lipoproteínas, las cuales contienen ácidos nucleicos y lípidos, respectivamente, así como fosfoproteínas, metaloproteínas y glucoproteínas.

Según su conformación las proteínas pueden clasificarse en dos clases principales. Las proteínas fibrosas se hallan constituidas por cadenas polipeptídicas ordenadas de modo paralelo a lo largo de un eje, formando fibras o láminas largas. Son materiales físicamente resistentes, insolubles en el agua o en las disoluciones salinas diluidas. Las proteínas fibrosas son los elementos básicos estructurales en el tejido conjuntivo de los animales superiores, tales como el colágeno de los tendones y la matriz de los huesos, la queratina del cabello, cuero, uñas y plumas y la elastina del tejido conjuntivo elástico.
Las proteínas globulares están constituidas por cadenas polipeptídicas plegadas estrechamente de modo que adoptan formas esféricas o globulares compactas. La mayor parte de las proteínas globulares son solubles en los sistemas acuosos. Generalmente desempeñan una función móvil o dinámica en la célula. De las casi dos millones de enzimas diferentes conocidas hasta ahora casi todas son proteínas globulares, como también lo son los anticuerpos, algunas hormonas y muchas proteínas que desempeñan una función de transporte, tales como la seroalbúmina y la hemoglobina. Algunas proteínas se hallan situadas entre los tipos fibroso y globular, pareciéndose a las proteínas fibrosas por sus largas estructuras cilíndricas, y a las proteínas globulares, por ser solubles en las disoluciones acuosas salinas. Se encuentran entre ellas la miosina, elemento estructural importante del músculo y el fibrinógeno, precursor de la fibrina, elemento estructural de los coágulos sanguíneos.

Bibliografía
Lehninger, A. L. 1991, Bioquímica Las Bases Moleculares de la Estructura y Función Celular. Segunda Edición. Ediciones Omega, S.A. Barcelona. pp. 59, 60

¡ Hola jóvenes !

Ahora, repasemos el tema de la GLUCÓLISIS, para ello veamos el video que encontraremos en: http://grupos.emagister.com/video/glucolisis/1067-91639
Recuerden, deben realizar comentarios.

Enlace glicosídico y polisacáridos

Continuemos con nuestro aprendizaje, ahora nos toca estudiar como se forma el enlace glicosídico y cual es la estructura de los polisacáridos, para eso visitemos las siguientes direcciones y comentemos acerca de los temas leídos:
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000024/lecciones/cap01/01_01_06.htm
http://depa.pquim.unam.mx/amyd/archivero/Polisacaridos_28_33_1591.pdf http://www.fagro.edu.uy/~bioquimica/docencia/basico/glucidos.pdf

Estructura de la glucosa

Emil Fischer recibió el premio Nobel de química por sus estudios acerca de la estructura de la glucosa, más específicamente por el establecimiento de la configuración de los cuatro átomos de carbono asimétrico de la aldohexosa relacionada con el D(+) gliceraldehído. A partir de los trabajos de Fischer los químicos pudieron escribir las fórmulas de proyección y de barras y bolas, de las D y la L-glucosa.

Si se construye un modelo de barras y bolas como el que aparece arriba, de manera que la sección formada por el - CHO y el –CH2OH se sostengan en forma que se permita su extensión hacia atrás, en relación con el plano del papel (y a partir del punto de sostén), el resto de los átomos de carbono formarán un anillo que se dirija hacia dicho punto de sostén. Los grupos H y OH se proyectarán aún en mayor grado hacia el mismo lugar. Es posible demostrar que existen dos formas cristalinas de la D-glucosa. Cuando la D-glucosa se disuelve en agua y se deja cristalizar por evaporación, se obtiene una forma designada como alfa-D-glucosa. Si la glucosa se obtiene por cristalización de ácido acético o piridina, se forma la beta-D-glucosa. Estas dos formas muestran el fenómeno de la mutarrotación. La explicación de las dos formas de glucosa, y de las otras propiedades anómalas descritas, se encuentran en el hecho de que tanto las aldohexosas como otros azúcares reaccionan internamente para constituir hemiacetales. La formación de hemiacetales es una reacción característica entre aldehídos y alcoholes:

Esta reacción ocurre debido a la proximidad del grupo hidroxílico (alcohólico) el átomo de carbono 5 con el grupo aldehídico del átomo de carbono 1. Como se ha anotado, los ángulos del carbono tetraédrico pueden curvar la molécula de glucosa hasta constituir un anillo; el grupo hidroxílico del C-5, por tanto reacciona para formar un anillo de seis miembros. Cuando es el hidróxilo del C-4 el que reacciona, se constituye entonces un anillo de cinco miembros. También se puede forzar la construcción de un compuesto cíclico de siete miembros, cuando es el hidroxilo del C-6 de una aldohexosa el que determina el hemiacetal (Tomado de Conn y Stumpf. 1978. Bioquímica Fundamental. Tercera edición, Limusa. pp. 48-50

Carbohidratos

Los carbohidratos pueden definirse como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas, o bien como sustancias que rinden uno de estos compuestos al hidrolizarse. Muchos carbohidratos tienen la fórmula empírica (CHO)n en la que n corresponde a 3 o a un número mayor. Los monosacáridos, también llamados azúcares sencillos, están constituidos por una sola unidad de polihidroxialdehído o polihidroxicetona. El monosacárido más abundante en la naturaleza es la D-glucosa, tiene seis átomos de carbono; es el monosacárido originario del que se derivan muchos más. La D-glucosa es el combustible principal para la mayor parte de los organismos, y es también la unidad básica de los polisacáridos más abundantes, tales como el almidón y la celulosa.
Los oligosacáridos, contienen de dos a diez unidades de monosacáridos unidas mediante enlaces glucosídicos. Los polisacáridos contienen muchas unidades de monosacáridos enlazadas, formando cadenas lineales o ramificadas. Muchos polisacáridos contienen unidades de monosacáridos que se repiten, bien de una sola clase, o de dos clases, que se alternan.
Los polisacáridos desempeñan dos funciones biológicas principales: una como almacenadores de combustible y otra como elementos estructurales. El almidón es la principal forma de almacenamiento de combustible en la mayor parte de los vegetales, mientras que la celulosa es el principal componente estructural de las paredes celulares rígidas y de los tejidos fibrosos y leñosos de los mismos. El glucógeno, que se parece al almidón en su estructura, es el principal glúcido de reserva en los animales. Otros polisacáridos desempeñan el papel de componentes principales de las paredes celulares de las bacterias y de las cubiertas celulares blandas de los tejidos animales.

Familia de monosacáridos
Los monosacáridos tienen la fórmula empírica (CHO)n, en la que n = 3 o un número mayor. El esqueleto carbonado de los monosacáridos corrientes no está ramificado y todos los átomos de carbono, excepto uno, poseen un grupo hidroxilo; en el átomo de carbono restante existe un oxígeno carbonílico. Si el grupo carbonilo se haya al final de la cadena, el monosacárido es un derivado aldehídico y recibe el nombre de aldosa; si se encuentra en cualquier otra posición, el monosacárido es un derivado cetónico y recibe el nombre de cetosa. Los monosacáridos más sencillos son las triosas, de tres átomos de carbono, el gliceraldehído y la dihidroxiacetona. El gliceraldehído es una aldotriosa, la dihidroxiacetona es una cetotriosa. Entre los monosacáridos se encuentran las tetrosas, las pentosas, las hexosas, las heptosas y las octosas. Cada una de ellas existe en dos series, aldotetrosas y cetotetrosas, aldopentosas y cetopentosas, aldohexosas y cetohexosas, etc. En ambas clases de monosacáridos las hexosas son las más abundantes. Las aldopentosas son, sin embargo importantes componentes de los ácidos nucleicos y de varios polisacáridos; los derivados de las triosas y de las heptosas son intermediarios en el metabolismo de los glúcidos. Todos los monosacáridos sencillos son sólidos, blancos, cristalinos, muy solubles en agua, pero insolubles en los disolventes no polares.

Tomado de: Lehninger Albert L. 1991. Bioquìmica Las bases fundamentales de la estructura y función celular. Traducido por Fernando Calver Prats y Jorge Bozal Fes. Decimoquinta Edición, Ediciones Omega, S.A. pp. 255-257

AVISO

Para estudiar a cerca del pH debemos visitar la siguiente dirección electrónica:

http://www.proyectosalonhogar.com/Ciencias/agua.html

no se les olvide dejar comentarios.

Propiedades disolventes del agua

El agua es un disolvente mucho mejor que la mayor parte de los líquidos corrientes. Muchas sales cristalizadas y otros compuestos iónicos se disuelven con facilidad en el agua, mientras son casi insolubles en los líquidos no polares, tales como el cloroformo o el benceno. Puesto que la red cristalina de las sales, por ejemplo el cloruro sódico, se mantiene unida mediante fuertes atracciones electrostáticas entre iones positivos e iones negativos alternantes, se necesita de una energía considerable para separar a estos iones unos de otros. El agua disuelve, no obstante, el cloruro sódico cristalizado, gracias a las fuertes atracciones electrostáticas entre los dipolos del agua y los iones Na+ y Cl-, que forman los iones hidratados correspondientes, muy estables, y superan con ello la tendencia de los iones Na+ y Cl- a atraerse mutuamente. Una amplia segunda clase de sustancias que se disuelven en el agua con facilidad, comprende compuestos no iónicos pero de carácter polar, tales como los azúcares, los alcoholes sencillos, los aldehídos y las cetonas. Su solubilidad se debe a la tendencia de las moléculas de agua a establecer enlaces de hidrógeno con grupos funcionales polares, tales como los grupos hidroxilo de los azúcares y de los alcoholes y el átomo de oxígeno del grupo carbonilo de los aldehídos y de las cetonas.

El agua

El agua

El agua no solamente constituye del 70 al 90 por ciento del peso de la mayor parte de las formas vivas, sino que representa la fase continua de los organismos. El agua tiene además carácter de compuesto indispensable para la vida. Así, los nutrientes que consume la célula, el oxígeno que emplea para oxidarlos, y sus propios productos de desecho son todos transportados por el agua[1]. A causa de su abundancia y ubicuidad el agua es considerada, con frecuencia un líquido inerte meramente destinado a llenar espacios en los organismos vivos. Pero en realidad, el agua es una sustancia de gran reaccionabilidad, con propiedades poco frecuentes, que la diferencian mucho, tanto física como químicamente, de la mayoría de los líquidos corrientes. Sabemos ahora que el agua y los productos de su ionización, los iones hidrógeno e hidroxilo, son factores importantes en la determinación de la estructura y las propiedades biológicas de las proteínas, de los ácidos nucleicos, así como de las membranas de los ribosomas y de los otros muchos componentes celulares[2].

Propiedades físicas del agua

El agua posee un punto de fusión, un punto de ebullición, el calor de vaporización y el de fusión y la tensión superficial más elevada que otros hidruros comparables tales como el H2S o el NH3 o para el caso para la mayor parte de los líquidos corrientes. Todas estas propiedades indican que en el agua las fuerzas de atracción entre las moléculas y, por tanto, su cohesión interna, son relativamente elevadas.

La molécula de agua está fuertemente polarizada debido a la electronegatividad del átomo de oxígeno, el cual tiende a atraer los electrones de los átomos de hidrógeno, produciendo una carga electropositiva alrededor del protón. A causa de esta polarización las moléculas de agua se comportan como verdaderos dipolos y pueden orientarse hacia iones ya sea positivos o negativos. Esta propiedad es causa del extraordinario carácter solvente del agua. Los iones positivos o negativos de una red cristalina son atraídos por las moléculas bipolares el agua y, de esta manera, se solubilizan. Los elevados puntos de ebullición y de fusión del agua, así como su alto calor de vaporización son el resultado de una interacción entre las moléculas de agua que se conoce como “puente de hidrógeno”. Expresado en forma breve, el término puente de hidrógeno se refiere a la interacción de un átomo de hidrógeno –unido covalentemente a un átomo electronegativo– con un segundo átomo electronegativo. Los átomos de hidrógeno tienden a asociarse a este segundo átomo electronegativo, ya que pueden compartir el par electrónico. (En los materiales biológicos los dos átomos que con mayor frecuencia aparecen en los enlaces de hidrógeno son el nitrógeno (N) y el oxígeno (O).

[1] Conn y Stumpf. 1978. Bioquímica Fundamental. Tercera Edición, Editorial Limusa, México. pp. 15-17
[2] Albert L. Lehninger. Bioquímica. Traducido por Fernando Calvet Prats y Jorge Bozal Fes. Segunda Edición, Omega, Barcelona, España. pp. 41-45