Tema 2. Biomoléculas

Question 1

Mencione las características de la química de los seres vivos

Answer 1

• Se basa primordialmente en la química del carbono (química orgánica).
• Depende de reacciones químicas que se desarrollan en soluciones acuosas.
• Todas las reacciones químicas son enormemente complejas.
• Presenta en mayor medida macromoléculas.

Question 2

Mencione brevemente los niveles de organización celular polimérica en química orgánica

Answer 2

• Monómeros.
• Polímeros.
• Complejos supramoleculares (casi organelas: cromosomas, membrana plasmática, pared celular)
• Célula y organelas.

Question 3

Describa la composición en bioelementos de un ser vivo.

Answer 3

• Primarios: C, H, O, N, P, S. (99,3%)
• Secundarios: Ca, Na, K, Cl, Fe, Mg (0,7%)
• Oligoelementos: Cu, Mn, I, Zn (0,01%)

Question 4

Mencione brevemente la clasificación de las biomoléculas.

Answer 4

Inorgánicas:
- Agua
- Sales minerales
Orgánicas:
- Ácidos nucléicos (en monómero nucleótido(s))
- Glúcidos, carbohidratos o polisacáridos (en monómero monosacárido(s))
- Proteínas (en monómero aminoácido(s))
- Lípidos (en monómero ácido(s) graso(s))

Question 5

Describa la composición en biomoléculas de un ser vivo (varón adulto de 65 Kg).

Answer 5

• Proteínas (11 Kg) 17%
• Lípidos (9 Kg) 13,8%
• Carbohidratos (1 Kg) 1,5%
• Agua (40 Kg) 61,6%
• Minerales (4 Kg) 6,1%

Question 6

Describa la composición en biomoléculas de una célula bacteriana.

Answer 6

• Proteínas 15%
• ARN 6%
• Polisacáridos 2%
• Fosfolípidos 2%
• ADN 1%
• Agua 70%
• Iones y moléculas pequeñas 4%

Question 7

Describa la composición de agua de los siguientes órganos: cerebro, músculos, sangre, huesos.

Answer 7

Cerebro: 85%
Músculos: 74%
Sangre: 50%
Huesos: 5%

Question 8

Describa la composición en agua de un ser humano.

Answer 8

Intracelular (2/3)
- Agua libre como solvente 95%
- Agua ligada a proteínas 5%
Extracelular (1/3)
- Ligada a tejido intersticial como el líquido cefalorraquídeo y sinovial
- Plasma sanguíneo, dentro de los vasos sanguíneos y linfáticos.

Question 9

Propiedades bioquímicas del agua

Answer 9

• Disolvente universal (iones minerales)
• Medio de dispersión (componentes celulares)
• Metabolito intermediario (procesos fisiológicos, eliminación de sustancias)
• Regulador térmico (absorción de calor, elevado punto de ebullición (alto calor específico jejeje))

Question 10

Describa propiedades intuitivas del agua

Answer 10

• Es el hábitat de muchos organismos vivos.
• Constituye el medio dispersante en los líquidos intracelulares y extracelulares.
• Mantiene la morfología celular o tisular (estructural)
• Es el medio en el que se transportan las sustancias en disolución.
• Ayuda a mantener constante la temperatura de los seres vivos.
• Es lubricante de membranas u otras estructuras celulares.
• Indispensable para el metabolismo.

Question 11

Describa la localización y propiedades bioquímicas de las sales e iones.

Answer 11

Se encuentran localizados en el citoplasma en forma de K+ y Mg+. Extracelularmente, una solución de cloruro de sodio disocia sus iónes. Se encuentran vinculadas a fosfatos inorgánicos como ATP, ADP, sulfatos y carbonatos.
Sus funciones bioquímicas son mantener la presión osmótica y el equilibrio ácido-base de la célula. Además de ser cofactores enzimáticos y participar en la señalización celular (neuronas).

Question 12

Describa la dinámica de concentraciones de iónes en disolución en el medio extracelular.

Answer 12

• Solución hipertónica -> Plasmólisis celular.
• Solución hipotónica -> Turgencia celular.
• Solución isotónica -> Nothing happens

Question 13

Describa las cualidades de las proteínas como biomacromoléculas orgánicas en un ser humano.

Answer 13

Representan al rededor del 50% del peso en seco de un organismo. Existen al rededor de treinta mil proteínas distintas. Sus monómeros son los aminoácidos. Gran cantidad de ellas se encuentran conjugadas con otras sustancias orgánicas. Se sintetizan en los ribosomas y se conjugan en el complejo de golgi para su posterior secresión.

Question 14

Describa las características de los aminoácidos como biomoléculas monoméricas en un organismo.

Answer 14

Son biomoléculas con dos grupos fijos ionizados (grupo ácido carboxílico y grupo amínico básico) y un grupo variable que depende del aminoácido. Existen 20 tipos de aminoácidos, 10 esenciales y 10 no esenciales. De los 20 existen 10 apolares (sin carga) y 10 polares (con carga; ácidos, básicos y neutros).

Question 15

Describa la clasificación desde el punto de vista químico de las proteínas.

Answer 15

• Simples: Formadas únicamente por aminoácidos.
• Compuestas: Glucoproteínas, Lipoproteínas, Nucleoproteínas, Cromoproteínas (prot. + metal), Fosfoproteínas.

Question 16

Describa las propiedades bioquímicas de las proteínas.

Answer 16

• Solubilidad
• Capacidad amortiguadora o buffer
• Desnaturalización y renaturalización
• Especificidad

Question 17

Describa las cualidades de la solubilidad de una proteína.

Answer 17

Las proteínas son solubles en agua cuando adoptan conformación globular. No forman verdaderas disoluciones, sino dispersiones coloidales.

Question 18

Describa las cualidades de capacidad amortiguadora o buffer de las proteínas.

Answer 18

Las proteínas tienen la capacidad de neutralizar las variaciones de pH del medio pues se comportan como ácidos o bases.

Question 19

Describa las cualidades de desnaturalización o renaturalización de proteínas

Answer 19

Las proteínas se desnaturalizan por calor (>60 ºC) o por frío excesivo (<-10 ºC), alteraciones de pH, elevada concentración de iónes, agitación molecular, etc. Se hacen menos solubles o insolubles. En muchos casos la desnaturalización es irreversible.

Question 20

Describa las cualidades de especificidad de las proteínas

Answer 20

Cada ser vivo es capaz de fabricar sus propias proteínas en función de su propio genoma. Todos los proteomas son distintos.
La amplia diversidad protéica inter e intraespecífica es la consecuencia de todas las posibles combinaciones aminoacídicas.
La especificidad explica fenómenos biológicos como la compatibilidad de transplantes de tejidos orgánicos, procesos alérgicos o incluso infecciones.

Question 21

Describa las características de la estructura primaria de las proteínas.

Answer 21

Está definida por la secuencia lineal de aminoácidos. Es de gran importancia porque determina la morfología del resto de estructuras. La alteración de su estructura por mutaciones en el código genético del que fue traducida pueden generar cambios profundos en la configuración polipeptídica, dando lugar a proteínas distintas.

Question 22

Describa las características de la estructura secundaria de las proteínas.

Answer 22

Puede tener tres tipos de estructura secundaria, dos organizadas (Hélices alpha y hojas o láminas beta) y otra irregular.

Question 23

Describa las características de la estructura terciaria de las proteínas.

Answer 23

En función del plegado que haya tenido este polipéptido, puede adoptar una forma fibrosa o globular. Muchos autores afirman que la forma fibrosa en realidad carece de estructura terciaria.
Las proteínas de conformación filamentosa suelen tener función estructural o de protección, además de ser insolubles en disoluciones acuosas. Como algunos ejemplos están la beta-queratina, el colágeno, y la elastina.
Las proteínas de conformación filamentosa suelen ser solubles en disoluciones acuosas. Son globulares las enzimas y algunas con función transportadora. Suelen tener conformaciones de hélices alfa y láminas beta. Particularmente las láminas beta se disponen en la periferia y las hélices alfa al interior de la molécula.
De la forma de las proteínas depende su función.

Question 24

Describa las características de la estructura cuaternaria de las proteínas.

Answer 24

Conformación de estructuras macromoleculares con pesos moleculares mayores a cincuenta mil gramos por mol. La proteína está estructurada en dominios protéicos conformados por subunidades en estructura terciaria.

Question 25

Describa la función estructural de las proteínas

Answer 25

Las células poseen un citoesqueleto formado por proteínas. Este dirige fenómenos importantes como el transporte de vesículas, o la división celular.
Las histonas son proteínas vinculadas al ADN.
El colágeno confiere elasticidad al tejido conjuntivo fibroso.

Question 26

Describa la función enzimática de las proteínas.

Answer 26

Las reacciones metabólicas tienen lugar gracias a la presencia de catalizadores enzimáticos. Activados con cofactores enzimáticos.

Question 27

Describa la función de transporte de las proteínas.

Answer 27

Las proteínas son capaces de transportar biomoléculas.
La hemoglobina transporta oxígeno en los vertebrados.
La hemocianina transporta oxígeno en los invertebrados.
La mioglobina transporta oxígeno a los músculos.
Las lipoproteínas transportan lípidos por la sangre.
Los citocromos transportan electrones.

Question 28

Describa la función de movimiento en las proteínas y mencione ejemplos tempranos.

Answer 28

Todas las funciones de motilidad o táxias en los seres vivos están relacionados con proteínas. La contracción de los músculos es producto de la interacción de la actina y la miosina. La tubulina está relacionada con el movimiento de cilios y flagelos.

Question 29

Describa la función de regulación y señalización de las proteínas

Answer 29

Gran parte de la señalización celular está mediada por proteínas. Conformando las proteínas los receptores de hormonas, neurotransmisores, antígenos, y etc.

Question 30

Describa la naturaleza de los polisacáridos

Answer 30

Son la fuente primaria de energía en los seres vivos. Su fórmula es (CH2O)n
Tienen varias clasificaciones:
- Monosacáridos (pentosas: ribosas y desoxirribosa; hexosas: glucosa, fructosa, galactosa)
- Disacáridos (sacarosa (glucosa + fructosa), maltosa (glucosa + glucosa), lactosa (glucosa + galactosa))
- Polisacáridos (glucógeno, almidón, quitina, heparina, ácido hialurónico, péptidoglicano)

Question 31

Describa la función energética de los hidratos de carbono

Answer 31

Los polisacáridos representan en el organismo combustible de uso inmediato.
La glucosa representa el papel central como fuente de energía para las células.
La degradación de los hidratos de carbono puede darse en condiciones aerobias (respiración) o anaerobias (fermentación)

Question 32

Describa la función estructural de los hidratos de carbono.

Answer 32

Los polisacáridos se utilizan como soporte mecánico. La biomolécula más abundante en la tierra es la celulosa que forma las paredes celulares en las células vegetales. La quitina es otra biomolécula orgánica estructural que se encuentra en el exoesqueleto de los artrópodos.

Question 33

Describa la función informativa de los hidratos de carbono.

Answer 33

Los hidratos de carbono pueden unirse a lípidos o a proteínas en la superficie celular y representan una señal de reconocimiento superficial para hormonas, anticuerpos, bacterias, virus u otras células. Los hidratos de carbono también son los responsables de los anticuerpos de los grupos sanguíneos.

Question 34

Describa la función detoxificadora de los hidratos de carbono.

Answer 34

En muchos casos, los organismos deben eliminar toxinas que tienden a acumularse en tejidos con alto contenido lipídico como el cerebro o el tejido adiposo. Estos compuestos pueden tener procedencia de rutas metabólicas, haber sido producidos por otros organismos o tener precedencia xenobiótica (fármacos, drogas, insecticidas, pesticidas, aditivos alimentarios, etc.)
Una forma de deshacerse de estos compuestos es conjugarlos con un derivado de la glucosa: el ácido glucorónico para hacerlos más solubles en agua, y así excretarlos por la orina u otras vías metabólicas.

Question 35

Describa las características de los ácidos nucléicos.

Answer 35

Son grandes polímeros formados de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiester.

Question 36

Describa las características de los nucleótidos

Answer 36

De conformarse solo:
azucar + base nitrogenada -> Nucleósido
fosfato + azucar + base nitrogenada -> Nucleótido
El azucar del ARN es una pentosa llamada ribosa.
El azucar del ADN es una pentosa llamada desoxirribosa (tiene un hidrógeno en lugar de un hidroxilo en la posición del carbono 2’).
Los nucleótidos se enlazan de forma unicatenaria mediante enlaces fosfodiester en dirección 5’ a 3’. Se aparean horizontalmente o bicatenariamente mediante puentes de hidrógeno tales que:
G ≡ C
A = T

Question 37

Describa la naturaleza del ADN

Answer 37

El ADN es la base química de la herencia. Está organizado en forma de genes que transportan una unidad genética. El ADN dirige la síntesis de ARN y este dirige la síntesis de proteínas por el dogma central de la biología molecular. Se encuentra en el nucleo, mitocondrias y cloroplastos de eucariontes y en el nucleoide de procariontes.

Question 38

Mencione y describa los tres procesos de modificación de su estructura

Answer 38

Existen tres modificaciones de su estructura:
- Desnaturalización
A 100 ºC las hebras del ADN se separan formando dos secuencias monocatenarias.
- Renaturalización
A 65 ºC las hebras monocatenarias de ADN se vuelven a unir.
- Hibridación
Una secuencia monocatenaria antigua es usada como molde por la polimerasa para formar otra cadena, obteniéndose dos cadenas bicatenarias hibridadas.

Question 39

Mencione y describa la naturaleza de los modelos de ADN

Answer 39

Existen 3 tipos de estructura del ADN: A, B, Z.
La estructura en forma B, descrita por watson y crick es una hélice destrógira con las bases complementarias situadas en planos horizontales de manera que un eje atraviesa el centro de su estructura. Contiene 10 pares por vuelta.
La estructura en forma A también es destrógira, pero las bases nitrogenadas se encuentran en planos inclinados, provocando que el eje pase por planos desplazados del centro. Contiene 11 pares por vuelta.
La estructura en forma Z es levógira y contiene 12 pares por vuelta.

Question 40

Mencione y describa el orden de compactación de la estructura del ADN

Answer 40

• Estructura primaria
  Secuencia de nucleótidos monocatenaria (presente en viriones).
• Estructura secundaria
  Secuencia de nucleótidos bicatenaria en forma lineal para eucarióticos y circular para procarióticos.
• Estructura terciaria
  Empaquetamiento de cromosomas. En eucariontes se utilizan histonas, en procariontes poliaminas que forman ADN superenrrollado circular retorcido.

Question 41

Describa los tipos de material genético

Answer 41

• ADN repetitivo (Intrones no codificantes)
  Está formado por secuencias cortas de ADN que se repiten un número elevado de veces. Aparece frecuentemente en centrómeros y telómeros. Se supone que juega un papel estructural.
• ADN moderadamente repetitivo (posibles exones codificantes)
  Disperso a lo largo de los cromosomas.
• ADN de copia única (exones codificantes)
  Una buena parte de este ADN tiene funciones relacionadas con la regulación de la expresión génica.

Question 42

Describa las diferencias en la organización del genoma en organismos eucarióticos y procarióticos.

Answer 42

En procarióticos:
- Solo existe un cromosoma (genóforo). Además pueden existir elementos accesorios (plásmidos).
- Genes dispuestos uno a continuación del otro, existe poco ADN espaciador. En algunos casos, los genes pueden estar solapados.
- Casi todas las secuencias del genoma codifican o son secuencias reguladoras.
- Los genes son continuos.
En eucarióticos:
- Existen varios cromosomas en el núcleo, además del genoma de los orgánulos que lo poseen: mitocondrias, cloroplastos, ribosomas.
- Genes separados entre sí por largas regiones de ADN espaciador.
- Existen muchas secuencias no codificantes, gran parte de ellas repetitivas.
- Las secuencias codificantes (exones) están separadas de las secuencias no codificantes (intrones).

Question 43

Describa brevemente el ARN ribosomal.

Answer 43

• Sintetizado en el nucleolo.
• Forma unidades ribosomales.
• Ribosomas humanos: subunidades 40s + 60s = 80s.