Precursores de las macromoléculas

AMINOÁCIDOS

Son cadenas carbonadas con la función ácido (-COOH) en un carbono terminal y la función amino (-NH2) en el carbono anterior (carbono α).

PROPIEDADES DE LOS AMINOÁCIDOS: ÁCIDO - BASE

Presentan distintos estados de ionización dependiendo del pH:

pH ÁCIDO:

En el medio abundan los protones y todos los grupos funcionales están saturados de H: la carga del aminoácido (sin tener en cuenta el radical) es (+).

pH NEUTRO:

A medida que el pH se va neutralizando, la concentración de H va disminuyendo y el/los grupos ácidos van perdiendo primero los protones, conservándolos el grupo amino (básico). El aminoácido adquiere el estado de Ión dipolar, con dos extremos con cargas opuestas.

pH BÁSICO:

Cuando la concentración de H se hace mínima, el medio adquiere carácter básico. En este punto, el grupo amino pierde un H y el aminoácido adquiere carga (-).

Los aminoácidos tienen una serie de propiedades físico-químicas derivadas de su carácter de molécula cargada:

SOLUBILIDAD: alta en disolventes polares.

PUNTOS DE FUSIÓN ELEVADOS: (>200 °C), ya que las atracciones iónicas fuertes hacen que tiendan a cristalizar.

PROPIEDADES ESPACIALES DE LOS AMINOÁCIDOS

• Todos los aminoácidos (excepto la glicina) presentan, al menos, el carbono α asimétrico, con lo que existirán 2^n isómeros ópticos.
• Por similitud con el gliceraldehído, se denominan D-aminoácidos si tienen el grupo NH2 a la derecha.
• En la naturaleza sólo aparecen L-aminoácidos salvo algunas bacterias y ciertos antibióticos.

LA RUPTURA DE UN DOGMA: LOS AMINOÁCIDOS 21 Y 22

EL DOGMA: 

• El código genético no tiene sinónimos: cada codón informa para un aminoácido.
• El código genético es universal: todos los seres vivos tienen el mismo código.
• Sólo existen 20 aminoácidos naturales.
• Los culpables son:
• Selenocisteína: Hallado en 1986, en una enzima (glutatión-peroxidasa) de arqueobacterias, bacterias y en eucariotas (incluidos mamíferos). Es codificado por el codón STOP UGA.
• Pirrolisina: Hallado en 2002, en una enzima de una arqueobacteria intestinal metanogénica (Methanosarcina barkai).Es codificado por el codón STOP UAG

FUNCIONES DE LOS AMINOÁCIDOS

1. Son precursores de los péptidos y las proteínas.
2. Forman parte de vitaminas.
3. Son precursores en la síntesis de algunas hormonas
4. Son aminoácidos, algunos antibióticos (cloranfenicol).
5. Algunos son metabolitos intermediarios de importantes vías metabólicas.

CLASIFICACIÓN DE LOS AMINOÁCIDOS

HIDRÓFOBOS

• CADENA LATERAL SIMPLE
• Alanina
• Valina
• Leucina
• Isoleucina
• Metionina
• CADENA LATERAL CON ANILLOS AROMÁTICOS
• Fenilalanina
• Tirosina
• Triptófano

HIDRÓFILOS

• IÓNICOS
• BÁSICOS (+)
• Lisina
• Arginina
• Histidina
• ÁCIDOS (-)
• Aspartato
• Glutamato

• POLARES SIN CARGA
• Glutamina
• Asparagina
• Serina
• Treonina

ESPECIALES

• Glicina 
• Cisteína
• Prolina

CARBOHIDRATOS

Son un grupo de compuestos  (moléculas biológicas a las que también se les llama glúcidos) que contienen hidrógeno y oxígeno; y en la misma proporción el agua, y el carbono.
La fórmula de la mayoría de estos compuestos se puede expresar como Cm(H2O)n.

Entre los hidratos de carbono se encuentran el azúcar, el almidón, la dextrina, la celulosa y el glucógeno, sustancias que constituyen una parte importante de la dieta de los humanos y de muchos animales.

CLASIFICACIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS

1.- MONOSACÁRIDOS:

Contienen un grupo aldehído o un grupo cetona (en que hay enlace C=O sin unión -H); el más importante es la glucosa (C6H12O6), y la fructosa (azúcar de las frutas).

GLUCOSA:

• También llamada dextrosa. 
• Monosacárido con fórmula empírica C6H12O6 
• Es una hexosa (contiene 6 átomos de carbono, y es una aldosa, esto es, el grupo carbonilo está en el extremo de la molécula). 
• Es el compuesto orgánico más abundante de la naturaleza. 
• Principal fuente de energía de las células. 
• Principal componente de la celulosa, del almidón y el glucógeno.

 2. DISACÁRIDOS:

 La unión de dos moléculas de monosacáridos producen un hidrato de carbono complejo, al que le llamamos DISACÁRIDO, siendo los más importantes la sacarosa (azúcar de la caña), la lactosa (azúcar de la leche formada por la unión de glucosa y galactosa, otro monosacárido) y la maltosa (azúcar de malta).

FUNCIONES DE LOS CARBOHIDRATOS

• Fuente de Energía: aportan 4 KCal (kilocalorías/g). Cubiertas las necesidades energéticas, una pequeña parte se almacena en el hígado y músculos como glucógeno ,el resto se transforma en grasas y se acumula en el organismo como tejido adiposo. Se recomienda una ingesta diaria mínima de 100 gramos de hidratos de carbono para mantener los procesos metabólicos. 


• Regulación del metabolismo de las grasas: En caso de ingestión deficiente de carbohidratos, las grasas se metabolizan anormalmente acumulándose en el organismo cuerpos cetónicos, que son productos intermedios de este metabolismo provocando así problemas (cetosis).


• Ahorro de proteínas: Si el aporte de carbohidratos es insuficiente, se utilizarán las proteínas para fines energéticos, relegando su función plástica. Para almacenar la energía, las plantas usan almidón y los animales glucógeno; cuando se necesita la energía, las enzimas descomponen los hidratos de carbono.
• Estructura del organismo: los carbohidratos constituyen una porción pequeña del peso y estructura del organismo: 
◦En las plantas, la celulosa y la hemicelulosa son los principales elementos estructurales.
◦En los animales invertebrados, el polisacárido quitina es el principal componente del dermatoesqueleto de los artrópodos.
◦En los animales vertebrados, las capas celulares de los tejidos conectivos contienen hidratos de carbono.

NUCLEÓTIDOS

Están compuestos por un grupo fosfato (ácido fosfórico) , un azúcar pentosa y una base nitrogenada.

COMPONENTES DE LOS NUCLÉOTIDOS

BASES NITROGENADAS: Son compuestos derivados de dos compuestos químicos: la pirimidina y la purina.

AZÚCAR PENTOSA: Está compuesta por cinco Carbonos y pueden ser dos:

1. Ribosa (ARN)
2. Desoxirribosa (ADN)

GRUPO FOSFATO

NECESIDADES DE LOS NUCLEÓTIDOS

• Las células que se dividen rápidamente necesitan grandes cantidades de RNA y DNA. Estas células tienen grandes requerimientos de nucleótidos. 

• Las vías de síntesis de nucleótidos son blancos atractivos para el tratamiento del cáncer y las infecciones por microorganismos. 
• Muchos antibióticos y drogas anticancerígenas son inhibidoras de la síntesis de nucleótidos.

ENLACE FOSFODIÉSTER

Este enlace une a dos nucleótidos mediante el Carbono 3 de uno de ellos y el Carbono 5 del otro.

ÁCIDOS GRASOS

• Los ácidos grasos están constituidos por una cadena hidrocarbonada unida a un grupo carboxilo (-COOH). 
• Difieren en longitud, aunque los ácidos grasos predominantes en las células tienen un número par de átomos de carbono, generalmente 14, 16, 18 o 20.

• Pueden ser: 
• Saturados (sin dobles enlaces) 
• Insaturados (con dobles enlaces)

•Los ácidos grasos a menudo son designados por la abreviatura Cx:y, donde "x" es el número de carbonos en la cadena e "y" es el número de enlaces dobles.

•Los ácidos grasos que contienen 12 o más átomos de carbono son casi insolubles en soluciones acuosas debido a sus largas cadenas hidrófobas de hidrocarburos.

ÁCIDOS GRASOS CIS Y TRANS

Un ácido graso cis tiene ambos grupos semejantes en el mismo lado del doble enlace. Es decir, teniendo dos carbonos unidos por dobles enlaces, sabiendo que tienen cuatro enlaces, que gastan dos es unirse entre sí, otro en unirse al carbono de al lado y el último, en un grupo funcional semejante al carbono al que va unido (generalmente, un Hidrógeno).

Un ácido graso trans tiene los grupos semejantes de lados contrarios, es decir, que están enfadados y no se pueden ni ver. (es una chorrada, pero a la gente se le queda). En el ámbito industrial se las conoce como grasas hidrogenadas.
Esta pequeña variación estructural, desencadena en propiedades de las grasas trans bastante poco recomendables para el organismo humano.

FUNCIONES DE LOS ÁCIDOS GRASOS

• Son componentes fundamentales de los fosfolípidos y esfingolípidos, moléculas que forman la bicapa lipídica de las membranas celulares.

• FUNCIÓN ENERGÉTICA: los ácidos grasos son moléculas muy energéticas y necesarias en todos los procesos celulares en presencia de oxígeno, ya que por su contenido en hidrógenos pueden oxidarse en mayor medida que los glúcidos u otros compuestos orgánicos que no están reducidos.

• Algunos son precursores de las Prostanglandinas, tromboxanos y leucotrienos, moléculas con gran actividad biológica que intervienen en la regulación de la temperatura corporal, en el proceso de inflamación y en la coagulación sanguínea.