Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests

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APUNTES BIOLOGÍA EBAU Principado de Asturias AprenAI 2026-2027 Todo el temario de Biología de 2.º Bachillerato para la EBAU de Asturias, de biomoléculas a inmunología, con esquema y test por apartado y resumen final. APREN.AI Índice 1 Tema 1: Agua, sales minerales y ósmosis 6 1. Composición química de los seres vivos: bioelementos y biomoléculas 6 2. El agua: estructura molecular y propiedades fisicoquímicas 6 3. Sales minerales y regulación del pH 9 4. Procesos osmóticos y comportamiento celular 10 2 Tema 2: Glúcidos 13 1. Monosacáridos: estructura y propiedades 13 2. Oligosacáridos y el enlace O-glucosídico 15 3. Polisacáridos de reserva y estructurales 16 3 Tema 3: Lípidos 19 1.

Ácidos grasos: saturación, empaquetamiento y punto de fusión 20 2. Triacilglicéridos y ceras 21 3. Lípidos anfipáticos y organización supramolecular 23 4. Colesterol y derivados esteroideos 24 Tema 4: Proteínas y enzimas 4 Aminoácidos y estructura proteica 27 1. Los aminoácidos y sus propiedades 27 2. El enlace peptídico y los péptidos 28 3. Niveles de conformación espacial de las proteínas 29 4.

Propiedades, funciones biológicas y desnaturalización 31 5 Cinética y catálisis enzimática 33 Principios de la catálisis biológica 33 Estructura del centro activo y modelos de interacción 34 Composición química de los enzimas: holoenzimas y cofactores 34 Cinética enzimática y factores moduladores 35 Inhibición enzimática y regulación alostérica 36 Tema 5: Ácidos nucleicos y replicación del ADN 6 Estructura de los ácidos nucleicos 39 1. Composición y enlace en los monómeros nucleotídicos 39 2. Funciones biológicas de los nucleótidos libres 41 3. Modelo de la doble hélice del ADN bicatenario 42 4. Diversidad y tipología del ADN y del ARN 45 7 Mecanismo de la replicación 46 1.

Características generales y etapa de iniciación 47 Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 1 2. Elongación y asimetría de la horquilla 48 3. Fidelidad de copia y corrección de pruebas 49 4. Particularidades de la replicación en eucariotas 50 5. El problema del extremo terminal y la telomerasa 51 Tema 6: La célula: orgánulos,membrana y transporte 8 Membrana plasmática y transporte celular 53 1. Organización estructural: el modelo de mosaico fluido 53 2. Factores moduladores de la fluidez de membrana 54 3. Transporte de moléculas de baja masa molecular 55 4. Transporte de macromoléculas y partículas (transporte en masa) 57 5.

Matriz comparativa de los mecanismos de transporte 60 9 Orgánulos celulares y flujo endomembranoso 61 1. Modelos de organización celular: Procariota y Eucariota 61 2. Citoesqueleto y estructuras móviles 61 3. Cubiertas celulares: La pared celular vegetal 62 4. El núcleo celular interfásico 64 5. Sistema de endomembranas y tráfico vesicular 65 6. Orgánulos transductores de energía: Mitocondrias y cloroplastos 68 7.

La Teoría Endosimbiótica Seriada 69 Tema 7: Ciclo celular,mitosis y meiosis 10 Ciclo celular, interfase y mitosis 72 La interfase y los puntos de control celular 72 Estructura cromatínica, compactación y cromosoma metafásico 74 Fases de la mitosis 76 Citocinesis y variación de la carga genética 78 11 Meiosis y gametogénesis 78 Primera división meiótica (Meiosis I): división reduccional 79 Segunda división meiótica (Meiosis II): división ecuacional 81 Comparación entre mitosis y meiosis 82 Gametogénesis en animales 83 Tema 8: Metabolismo: respiración celular,fermentación y fotosíntesis 12 Catabolismo celular y fermentaciones 86 Metabolismo celular: anabolismo frente a catabolismo 86 Glucólisis citosólica: la ruta central de oxidación de la glucosa 86 Descarboxilación oxidativa del piruvato 87 Ciclo de Krebs y encrucijada de vías degradativas 88 Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa 90 Fermentaciones anaeróbicas: rescate del pool de NAD 91 Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 2 Resumen comparativo: respiración celular frente a fermentación 94 13 Fotosíntesis y anabolismo autótrofo 96 La fotosíntesis oxigénica: concepto y ecuación global 96 Fase luminosa o fotoquímica (membrana tilacoidal) 96 Fase biosintética u oscura: el ciclo de Calvin 99 Factores condicionantes de la tasa fotosintética 102 Quimiosíntesis bacteriana 102 Tema 9: Expresión génica,código genético y mutaciones 14 Transcripción y código genético 105 1.

Requisitos y naturaleza bioquímica de la transcripción 106 2. Etapas de la transcripción 106 3. Maduración postranscripcional del ARN 107 4. El código genético y sus propiedades 109 15 Traducción y regulación de la expresión génica 110 Activación de los aminoácidos 112 Etapas de la traducción ribosómica 113 Regulación de la expresión génica en bacterias: Modelo del operón 117 16 Mutaciones, carcinogénesis y reparación 121 1. Clasificación de las mutaciones según el nivel de afectación 121 2. Mutaciones génicas o puntuales 122 3. Mutaciones cromosómicas estructurales 123 4. Mutaciones genómicas 124 5. Agentes mutágenos y mecanismos de reparación 126 6.

Carcinogénesis, genes implicados y apoptosis 127 Tema 10: Genética mendeliana y herencia ligada al sexo 17 Genética mendeliana y cruzamientos 130 Conceptos fundamentales de la herencia 130 Las leyes de Mendel 130 Modificaciones del modelo mendeliano 134 18 Herencia humana, pedigríes y ligada al sexo 136 El árbol genealógico (pedigrí): análisis y deducción de patrones 136 Alelismo múltiple: sistema sanguíneo ABO y factor Rh 138 Herencia ligada al sexo y cromosomas sexuales 139 Tema 11: Microorganismos,virus y biotecnología 19 Microorganismos procariotas, virus y formas acelulares 144 1. Diversidad procariota: bacterias y arqueas 144 2. Formas acelulares: virus 146 3.

Dinámica replicativa vírica: ciclo lítico y ciclo lisogénico 148 Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 3 4. El ciclo del retrovirus: VIH 150 5.

Entidades acelulares subvíricas: viroides y priones 152 20 Microbiología aplicada, ciclos biogeoquímicos e ingeniería genética 153 Microorganismos y ciclos biogeoquímicos 153 Microbiología aplicada: industria, sanidad y medio ambiente 154 Herramientas fundamentales de ingeniería genética 155 Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) 156 Biotecnología médica y farmacológica 158 Organismos Modificados Genéticamente (OMG) 159 El Proyecto Genoma Humano (PGH) y bioética 161 Tema 12: Sistema inmunitario,vacunas e inmunopatologías 21 Organización y componentes de la inmunidad 164 1. Organización general de las defensas: innata y adaptativa 164 2.

Inmunidad innata: barreras primarias y mecanismos internos 165 3. Anatomía del sistema inmune: órganos linfoides 167 4. Estructura molecular de los anticuerpos (inmunoglobulinas) 167 5.

Clases o isotipos de inmunoglobulinas 169 22 Respuesta inmune, memoria e inmunoterapia 172 Mecanismos efectores: respuesta humoral y respuesta celular 172 Teoría de la selección clonal y generación de diversidad 175 Reacción antígeno-anticuerpo y mecanismos de inactivación 176 Cinética de la respuesta inmune: primaria frente a secundaria 178 Tipos de inmunidad: natural, artificial, activa y pasiva 179 Inmunopatologías: autoinmunidad, alergias, inmunodeficiencias y cáncer 181 Inmunología de los trasplantes y tipos de rechazo 183 Anticuerpos monoclonales 183 23 Resumen para repasar 186 Tema 1: Agua, sales minerales y ósmosis 186 Tema 2: Glúcidos 186 Tema 3: Lípidos 187 Tema 4: Proteínas y enzimas 187 Tema 5: Ácidos nucleicos y replicación 188 Tema 6: La célula 188 Tema 7: Ciclo celular, mitosis y meiosis 189 Tema 8: Metabolismo 189 Tema 9: Expresión génica y mutaciones 190 Tema 10: Genética mendeliana y ligada al sexo 191 Tema 11: Microorganismos, virus y biotecnología 192 Tema 12: Sistema inmunitario 192 Cronología 193 Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 4 Soluciones de las preguntas de repaso 194 Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 5 1 Tema 1: Agua,sales minerales y ósmosis 1.

Composición química de los seres vivos: bioelementos y biomoléculas La materia viva está constituida por un conjunto específico de elementos químicos denominados bioelementos o elementos biogénicos. A partir de su abundancia ponderal en los organismos, se agrupan en tres categorías principales: Bioelementos primarios: comprenden el carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O), nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S). Constituyen cerca del 96 % de la masa total de la materia viva. Poseen masas atómicas bajas y capas electrónicas externas incompletas, lo que les permite establecer enlaces covalentes muy estables compartiendo electrones.

El carbono destaca por su configuración tetraédrica y su capacidad de formar enlaces covalentes simples, dobles o triples consigo mismo y con otros bioelementos, originando esqueletos carbonados lineales, ramificados o cíclicos de gran diversidad. Además, el carbono y el nitrógeno presentan gran versatilidad para reducirse u oxidarse, facilitando las reacciones metabólicas esenciales. Bioelementos secundarios: representan aproximadamente el 3,9 % de la materia viva. Se encuentran habitualmente en disolución acuosa bajo forma de iones libres: sodio ( ), potasio ( ), calcio ( ), magnesio ( ) y cloro ( ).

Resultan imprescindibles para la excitabilidad celular, la contracción muscular y el equilibrio osmótico. Oligoelementos o elementos vestigiales: están presentes en proporciones inferiores al 0,1 %, pero su presencia es indispensable para la supervivencia. Destacan el hierro (Fe), cobre (Cu), zinc (Zn), manganeso (Mn), yodo (I), níquel (Ni) y cobalto (Co), habitualmente integrados como cofactores enzimáticos o componentes de pigmentos respiratorios y hormonas.

Los bioelementos se combinan mediante enlaces químicos fuertes (covalentes e iónicos) y débiles (interacciones electrostáticas, fuerzas de Van der Waals y puentes de hidrógeno) para originar las biomoléculas o principios inmediatos, que se dividen en: Tipo de biomolécula Características Grupos representativos Inorgánicas Presentes tanto en la materia viva como en la inerte; carecen de cadenas hidrocarbonadas complejas. Agua ( ) y sales minerales. Orgánicas Sintetizadas casi exclusivamente por los seres vivos; articuladas sobre esqueletos de carbono (véanse los temas monográficos correspondientes). Glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. 2.

El agua: estructura molecular y propiedades fisicoquímicas El agua es la sustancia más abundante en la biosfera y conforma cerca del 70 % del peso corporal celular. Su proporción varía según la especie (las medusas alcanzan el 95 %), la edad del individuo (disminuye progresivamente con el envejecimiento) y la tasa metabólica del tejido (el tejido adiposo contiene entre un 10 % y 20 %, mientras que la corteza cerebral llega al 90 %). En organismos pluricelulares se distribuye en agua intracelular (aproximadamente dos tercios del total) y agua extracelular (el tercio restante, integrado por los fluidos intersticiales y circulantes como sangre, linfa o savia).

Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl H O 2 Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 6 Estructura molecular y puentes de hidrógeno La molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno unido covalentemente a dos átomos de hidrógeno, configurando un ángulo de enlace de 104,5°. La elevada electronegatividad del oxígeno atrae hacia sí los pares de electrones compartidos, generando una densidad de carga parcial negativa ( ) junto al oxígeno y densidades parciales positivas ( ) en los extremos de los hidrógenos. Esta asimetría convierte al agua en un dipolo eléctrico permanente. Esquema del dipolo del agua y la formación de puentes de hidrógeno.

Gracias a su polaridad, se establecen atracciones electrostáticas entre el oxígeno parcialmente negativo de una molécula y el hidrógeno parcialmente positivo de otra: los puentes de hidrógeno. Cada molécula puede formar simultáneamente hasta cuatro enlaces de este tipo con moléculas vecinas, configurando una red tridimensional dinámica en continuo intercambio.

Propiedades fisicoquímicas y relevancia biológica De la cohesión molecular debida a los puentes de hidrógeno se derivan propiedades fisicoquímicas exclusivas: Elevada cohesión y adhesión: le confieren un comportamiento casi incompresible, actuando como esqueleto hidrostático en plantas y dotando de turgencia a los tejidos vegetales y animales blandos. Asimismo, genera una elevada tensión superficial, permitiendo cambios de forma celular y locomoción citoplasmática. Alto calor específico: el calor específico del agua es la cantidad de energía requerida para elevar 1 °C la temperatura de un gramo de agua.

Puesto que gran parte de la energía calórica se invierte en desestabilizar la densa red de puentes de hidrógeno, el agua absorbe o cede abundante calor δ δ+ Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 7 sufriendo variaciones de temperatura mínimas, funcionando como un potente amortiguador térmico que protege la integridad funcional de las macromoléculas. Elevado calor de vaporización: el paso de líquido a vapor exige romper múltiples puentes de hidrógeno, lo que absorbe calor del entorno. La evaporación superficial (como la sudoración o la transpiración foliar) constituye un eficaz mecanismo de termorregulación y refrigeración.

Capacidad disolvente universal: el carácter dipolar del agua le permite rodear e interponerse entre los iones de redes cristalinas salinas (capas de solvatación), dispersándolos eficazmente. Igualmente, solubiliza moléculas polares neutras provistas de grupos funcionales como hidroxilo ( ), carbonilo ( ) o carboxilo (-COOH) mediante la formación de enlaces de hidrógeno. Por ello, el agua actúa como medio de transporte y vehículo de todas las rutas metabólicas celulares. Esquema de la exclusión hidrofóbica en disolución acuosa.

En contraste, las moléculas no polares o apolares (cadenas alifáticas hidrocarbonadas) no pueden interaccionar electrostáticamente con el agua; su introducción interrumpe la red de enlaces de hidrógeno, obligando a las moléculas de agua a reorganizarse a su alrededor. Para minimizar este coste termodinámico desfavorable, los grupos apolares se agregan entre sí mediante interacciones hidrofóbicas. OH CO Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 8 Diagrama de autoensamblaje de moléculas anfipáticas en bicapas y micelas.

Las sustancias anfipáticas (que poseen simultáneamente una región hidrófila polar y una cola hidrófoba apolar, como los fosfolípidos) se autoorganizan espontáneamente en agua formando micelas, monocapas superficiales o bicapas lipídicas, base de todas las biomembranas celulares. Ionización del agua y concepto de pH El agua pura sufre una autoionización espontánea en proporción muy reducida: dos moléculas de agua transfieren un protón según el equilibrio: A 25 °C, el producto iónico del agua viene dado por , lo que en neutralidad supone .

El índice de acidez o basicidad se cuantifica mediante la escala de Sorensen: Un pH inferior a 7 indica disolución ácida; superior a 7, básica; e igual a 7, neutra. Los fluidos como la sangre y el citosol se mantienen en torno a la neutralidad (pH 7,2 - 7,4), aunque existen compartimentos ácidos, como los lisosomas (pH 4,5 - 5) o el estómago (pH 2). 3. Sales minerales y regulación del pH Las sales minerales se presentan en dos estados fundamentales en los organismos: 1.

Precipitadas o insolubles: en estado sólido, cumpliendo funciones mecánicas de sostén y protección esquelética (el carbonato cálcico, , en caparazones de moluscos; o el fosfato cálcico e hidroxiapatito en el tejido óseo de vertebrados). 2. Disueltas o ionizadas: disociadas en aniones ( , , , , ) y cationes ( , , , ). Mantienen la salinidad basal, regulan la presión osmótica y median funciones electrofisiológicas específicas donde ciertos iones muestran efectos antagónicos; por ejemplo, la contracción y relajación del miocardio depende del equilibrio antagónico entre y .

2H O 2 H O + 3 + OH K = w [H ][OH ] = + 1,0 × 10 14 [H ] = + [OH ] = 1,0 × 10 M 7 pH = log[H ] + CaCO 3 Cl SO 4 2 PO 4 3 CO 3 2 HCO 3 Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Ca2+ K+ Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 9 DEFINICIÓN: SISTEMA AMORTIGUADOR O TAMPÓN DE PH Un amortiguador de pH o solución tampón es una mezcla en equilibrio de un ácido débil y su base conjugada (o viceversa) capaz de absorber o ceder protones libres ( ), atenuando las variaciones de pH que provocaría la adición de ácidos o bases al medio biológico. Los sistemas tampón fisiológicos más relevantes son: Tampón bicarbonato (extracelular): opera en sangre y linfa mediante el equilibrio .

Si aumentan los (acidosis), el equilibrio se desplaza a la izquierda y el exceso de se expulsa por ventilación pulmonar; si disminuyen (alcalosis), el equilibrio se desplaza a la derecha. Tampón fosfato (intracelular): mantiene el pH citosólico en torno a 6,86 - 7,2 mediante la interconversión . 4. Procesos osmóticos y comportamiento celular Cuando dos disoluciones acuosas de diferente concentración de solutos se ponen en contacto, el movimiento de materia depende de la permeabilidad de la membrana que las separa: Difusión simple: paso espontáneo de partículas de soluto y disolvente a través de una barrera permeable hasta igualar concentraciones.

Diálisis: separación de solutos en disolución según su tamaño molecular; una membrana dializadora deja pasar agua y solutos de bajo peso molecular (sales, monosacáridos), pero retiene macromoléculas (proteínas, polisacáridos). Ósmosis: flujo neto espontáneo de agua (disolvente) a través de una membrana semipermeable desde la disolución más diluida (hipotónica) hacia la más concentrada (hipertónica), hasta alcanzar el equilibrio termodinámico. La presión osmótica ( ) se define como la presión hidrostática exacta que habría que aplicar sobre la disolución más concentrada para frenar por completo el flujo osmótico de agua a través de la membrana semipermeable.

DEFINICIÓN: SOLUCIÓN ISOTÓNICA Una solución isotónica es aquella disolución externa que posee una concentración osmolar idéntica a la del citosol celular. En estas condiciones, no existe flujo neto de agua a través de la membrana ( ), por lo que el volumen celular permanece invariable. La respuesta de las células frente a la tonicidad del entorno difiere drásticamente según posean o no pared celular rígida: Condición del medio Célula animal (sin pared celular) Célula vegetal (con pared celular) Medio hipotónico (baja concentración de solutos respecto al interior) El agua entra masivamente.

La célula se hincha hasta que su membrana plasmática estalla: se produce la lisis osmótica o hemólisis en eritrocitos. El agua entra hacia la gran vacuola. La célula se dilata y la membrana ejerce presión contra la pared celular resistente, alcanzando el estado de turgencia sin rotura. H+ CO + 2 H O 2 H CO 2 3 HCO + 3 H+ H+ CO 2 H PO 2 4 HPO + 4 2 H+ π flujo entrante = flujo saliente Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 10 Condición del medio Célula animal (sin pared celular) Célula vegetal (con pared celular) Medio isotónico (misma osmolaridad) Equilibrio dinámico de agua sin cambio de volumen. Estado morfológico óptimo.

Equilibrio hídrico, pero con pérdida de la tensión mecánica óptima del tejido (flacidez incipiente). Medio hipertónico (alta concentración de solutos externa) El agua sale al exterior celular a favor de gradiente osmótico. La célula pierde volumen, se arruga y se retrae: fenómeno de crenación. El agua sale de la vacuola. El citoplasma se deshidrata y la membrana plasmática se despega de la pared celular rígida: fenómeno de plasmólisis. ESQUEMA Comportamiento celular según la tonicidad del medio externo ERROR FRECUENTE No confundas el movimiento de agua con el de solutos: en la ósmosis a través de membranas biológicas semipermeables solo viaja el agua buscando igualar concentraciones.

El agua siempre viaja del compartimento con menor concentración de soluto (mayor potencial hídrico) hacia el compartimento con mayor concentración de soluto (mayor presión osmótica).

Medio hipotónico Menor concentración externa; entrada de agua Lisis celular Células animales estallan Turgencia Células vegetales hinchadas con pared Medio isotónico Concentración idéntica; flujo hídrico nulo Volumen normal Estado fisiológico celular óptimo Medio hipertónico Mayor concentración externa; salida de agua Crenación Células animales arrugadas por deshidratación Plasmólisis Retracción de membrana vegetal respecto a pared Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 11 SELECTIVIDAD · 2024, ORDINARIA La intolerancia a la lactosa se debe a la deficiencia de un enzima disacaridasa, la lactasa, de modo que no es posible la ruptura de la lactosa, no puede ser absorbida y se acumula en el intestino delgado.

Esta acumulación provoca que las células intestinales pierdan agua, y ello causa diarrea y deshidratación. d. ¿Por qué la acumulación de lactosa en el intestino provoca que las células intestinales pierdan agua? (Calificación 0.5 puntos) Resolución Se pide justificar el movimiento osmótico del agua a nivel intestinal ante un acúmulo no degradado de soluto. IDEAS CLAVE Los bioelementos primarios (C, H, O, N, P, S) forman el 96 % de la biomasa gracias a su ligereza atómica y su capacidad de establecer enlaces covalentes estables. El agua es una molécula dipolar que forma redes de puentes de hidrógeno, confiriéndole alto calor específico, elevado calor de vaporización y gran poder disolvente.

Las sales minerales en disolución actúan como agentes osmóticos, reguladores iónicos antagónicos y sistemas amortiguadores de pH (tampones bicarbonato y fosfato). La ósmosis es el paso espontáneo de agua a través de una membrana semipermeable desde un medio hipotónico hacia otro hipertónico. En células sin pared la entrada masiva de agua produce lisis osmótica y la salida causa crenación, mientras que en células vegetales provocan turgencia o plasmólisis respectivamente. Determinación del estado osmótico: al carecer del enzima digestivo lactasa, la lactosa no se hidroliza ni se absorbe a través de la mucosa.

Su retención en la luz intestinal incrementa notablemente la concentración local de solutos no permeables, convirtiendo la luz del intestino en un medio hipertónico respecto al citoplasma de las células epiteliales intestinales (enterocitos). 1 Mecanismo de respuesta osmótica: la membrana de las células intestinales actúa como una barrera semipermeable. Para contrarrestar la diferencia osmolar e intentar igualar las concentraciones, el agua sale por ósmosis desde el interior de los enterocitos hacia el lumen intestinal a favor de gradiente osmótico.

2 Consecuencia patológica: este flujo neto masivo de agua hacia el conducto digestivo deshidrata a las células de la mucosa y da lugar a un volumen fecal acuoso excesivo, provocando diarrea y deshidratación en el individuo. 3 Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 12 COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 1. ¿Por qué el agua posee un calor específico tan elevado y qué ventaja aporta a los seres vivos? 2. ¿Qué le ocurre morfológicamente a un glóbulo rojo y a una célula vegetal cuando se sumergen en un medio hipertónico?

2 Tema 2: Glúcidos Los glúcidos (también conocidos como hidratos de carbono o azúcares) son biomoléculas orgánicas integradas por carbono, hidrógeno y oxígeno cuya fórmula empírica general suele responder a . Desde el punto de vista químico, se definen como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas, o bien sustancias que rinden estos compuestos tras hidrolizarse. Desempeñan papeles determinantes en el aporte inmediato de combustible metabólico (su combustión rinde unas 4,1 kcal/g), el almacenamiento energético a medio plazo y el sostén arquitectónico de células y tejidos. ESQUEMA Clasificación de los glúcidos 1.

Monosacáridos: estructura y propiedades Los monosacáridos son las unidades monoméricas fundamentales de los glúcidos y no pueden descomponerse en glúcidos más simples mediante hidrólisis. Presentan cadenas carbonadas lineales no ramificadas de 3 a 7 átomos de carbono. Si el grupo carbonilo se sitúa en un extremo de la cadena, constituye una función aldehído y el azúcar es una aldosa; si se localiza en una posición intermedia, forma una cetona y recibe el nombre de cetosa. Según la longitud de la cadena, se clasifican en triosas (como el D-gliceraldehído y la dihidroxiacetona), tetrosas (eritrosa, treosa), pentosas y hexosas.

(CH O) 2 n Monosacáridos Monómeros no hidrolizables Aldosas Glucosa, ribosa, galactosa Cetosas Fructosa, ribulosa Ósidos Moléculas hidrolizables Holósidos Solo integrados por osas Oligosacáridos De 2 a 10 unidades (disacáridos) Polisacáridos Polímeros de más de 10 unidades Heterósidos Glúcido unido a fracción aglucón Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 13 Físicamente son sólidos blanquecinos o incoloros, cristalizables, solubles en agua gracias al establecimiento de puentes de hidrógeno con sus abundantes grupos hidroxilo ( ; véase «Tema 1: Agua, sales minerales y ósmosis») y de sabor dulce.

Ciclación hemiacetálica y carbono anomérico En disolución acuosa, las pentosas y hexosas adoptan espontáneamente conformaciones cerradas en anillo. Esta ciclación ocurre mediante una reacción intramolecular entre el grupo carbonilo libre y el oxígeno de uno de los grupos hidroxilo distales (habitualmente del C-4 o C-5): Hemiacetal: enlace formado por la adición del sobre un grupo aldehído (originando anillos de seis miembros, piranosas, como en la glucosa, o de cinco miembros, furanosas, como en la ribosa). Hemicetal: enlace generado al reaccionar el con un grupo cetónico (dando lugar a anillos de cinco miembros o furanosas, típico de cetosas como la fructosa o la ribulosa).

Esquema de ciclación intramolecular de la D-glucosa formando beta-D-glucopiranosa. Al cerrarse el ciclo, el carbono que portaba el carbonilo pasa a ser asimétrico y se denomina carbono anomérico. Este nuevo centro quiral genera dos configuraciones espaciales o anómeros: el anómero , cuando el grupo hidroxilo anomérico se orienta hacia abajo del plano del anillo (en proyección de Haworth), y el anómero , cuando dicho hidroxilo se sitúa hacia arriba.

Carácter reductor y ensayo de Fehling Un azúcar presenta poder reductor si conserva libre su carbono anomérico (no comprometido en enlaces covalentes con otras moléculas), lo que le permite abrir transitoriamente el anillo para regenerar la función carbonilo y oxidarse a ácido carboxílico. Esta propiedad química se comprueba en el OH OH OH α β Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 14 laboratorio mediante el reactivo de Fehling (o de Benedict): el carbonilo libre cede electrones a los iones cúpricos alcalinos ( , de color azul intenso), reduciéndolos a óxido cuproso ( ), que precipita en forma de sedimento de color rojo ladrillo.

MONOSACÁRIDOS DE RELEVANCIA BIOLÓGICA D-Glucosa: aldohexosa, principal combustible metabólico de los tejidos animales y vegetales; circula libre en sangre humana en una concentración de en torno a 1 g/L. D-Fructosa: cetohexosa muy abundante en las frutas y la miel, que en el organismo animal es transformada a glucosa por vía hepática. D-Ribosa y D-desoxirribosa: aldopentosas constitutivas de los monómeros del ARN, cofactores como el ATP y del ADN (donde el C-2 carece del grupo hidroxilo; véase «Tema 5: Ácidos nucleicos y replicación del ADN — Estructura de los ácidos nucleicos»). D-Galactosa: aldohexosa que integra el disacárido de la leche junto a la glucosa. 2.

Oligosacáridos y el enlace O-glucosídico Los oligosacáridos están constituidos por la unión de 2 a 10 monosacáridos. Entre ellos sobresalen los disacáridos, formados mediante la condensación de dos osas unidas a través de un enlace O- glucosídico con liberación de agua. Esquema de condensación de dos osas mediante enlace O-glucosídico monocarbonílico. El enlace O-glucosídico puede ser de dos clases funcionales básicas: Cu2+ Cu O 2 Enlace monocarbonílico: interviene el hidroxilo del carbono anomérico de la primera molécula y un hidroxilo alcohólico no anomérico (frecuentemente el C-4 o C-6) de la segunda.

El segundo monosacárido mantiene su carbono anomérico intacto, por lo que el disacárido conserva poder reductor frente a Fehling. 1 Enlace dicarbonílico: participan directamente los grupos hidroxilo de los carbonos anoméricos de ambas unidades. Al quedar bloqueados los dos centros anoméricos, el azúcar resultante pierde por completo el poder reductor. 2 Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 15 PRINCIPALES DISACÁRIDOS FISIOLÓGICOS Maltosa: . Formada por dos unidades de glucosa unidas por enlace monocarbonílico. Es reductora. Se obtiene tras la digestión de almidón y glucógeno y abunda en granos de cebada germinada. Lactosa: .

Unión de galactosa y glucosa por enlace monocarbonílico. Es reductora y es el glúcido característico de la leche de mamíferos. Sacarosa: . Unión de glucosa y fructosa por enlace dicarbonílico. Carece de poder reductor. Es el azúcar de caña o de remolacha y la forma usual de transporte glucídico en la savia vegetal elaborada. ERROR FRECUENTE La sacarosa NO da positivo en el test de Fehling porque sus dos carbonos anoméricos están implicados en el enlace glucosídico. Para que reduzca el cobre primero hay que someterla a hidrólisis ácida o enzimática para que libere glucosa y fructosa libres. 3.

Polisacáridos de reserva y estructurales Los polisacáridos son polímeros lineales o ramificados de elevado peso molecular integrados por más de diez monosacáridos (a menudo millares) asociados mediante enlaces O-glucosídicos. Son macromoléculas insolubles en agua (o que forman suspensiones coloidales), carecen de sabor dulce y no poseen carácter reductor detectable debido a la insignificante proporción de extremos libres frente a la masa global. Esquema de la conformación helicoidal y ramificación alfa(1 6) en el almidón.

La orientación del enlace glucosídico ( frente a ) condiciona por completo la arquitectura tridimensional de la molécula y determina su destino biológico: Polisacáridos de reserva (enlaces ): el enlace con orientación provoca que las unidades sucesivas adopten una curvatura natural helicoidal (con unas 6 unidades de glucosa por vuelta de α-D-glucopiranosil-(1 4)-α-D-glucopiranosa α(1 4) β-D-galactopiranosil-(1 4)-β-D-glucopiranosa β(1 4) α-D-glucopiranosil-(1 2)-β-D-fructofuran sido o ˊ α(1 2)β α β α α(1 4) Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 16 hélice).

Esta disposición globular compacta permite almacenar enormes cantidades de glucosa osmóticamente neutras en amiloplastos vegetales (almidón) o citoplasma de hepatocitos y fibras musculares (glucógeno). Polisacáridos estructurales (enlaces ): en el enlace cada monómero se invierte 180° respecto a su vecino contiguo. Ello genera cadenas completamente lineales y extendidas que establecen una densa red de enlaces por puentes de hidrógeno intra e intercatenarios, confiriendo una extraordinaria resistencia a la tracción mecánica. Esquema de la cadena lineal de unidades beta-D-glucosa en la celulosa.

Polisacárido Tipo y monómero Enlaces glucosídicos Conformación espacial Función y localización Almidón Homopolisacárido de (amilosa + amilopectina) lineal; en ramificaciones (cada 24-30 res.) Hélice compacta ramificada Reserva energética vegetal acumulada en plastos y tubérculos. Glucógeno Homopolisacárido de lineal; en ramificaciones (cada 8-12 res.) Hélice ramificada muy densa Reserva energética animal en hígado y músculo estriado. Celulosa Homopolisacárido de lineal (sin ramificar) Cintas lineales paralelas asociadas en microfibrillas Sostén estructural en la pared celular de las plantas.

Quitina Homopolisacárido de lineal (sin ramificar) Cintas lineales laminares antiparalelas de alta rigidez Componente estructural del exoesqueleto de artrópodos y pared fúngica. Especificidad enzimática en la degradación de polisacáridos El aparato digestivo humano y el de la inmensa mayoría de animales segrega enzimas hidrolíticas ( y glucosidasas) capaces de atacar y escindir con gran especificidad química el enlace de la reserva energética (véase «Tema 4: Proteínas y enzimas — Cinética y catálisis enzimática»). Sin embargo, el centro activo de estas enzimas no reconoce el enlace presente en la celulosa.

β β(1 4) α-D-glucosa α(1 4) α(1 6) α-D-glucosa α(1 4) α(1 6) β-D-glucosa β(1 4) N-acetil-β-D-glucosamina β(1 4) α-amilasas α(1 4) β(1 4) Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 17 Por este motivo, la celulosa resulta indigerible para el ser humano y constituye la denominada fibra vegetal. Solo ciertos microorganismos simbióticos alojados en el tracto de herbívoros rumiantes y termitas disponen de complejos enzimáticos (celulasas) con los que aprovechar la glucosa estructural contenida en la madera y el forraje.

PAU · 2024, ORDINARIA (PREGUNTA 2 - GLÚCIDOS) En la dieta mediterránea, el aporte de aminoácidos viene dado por el consumo de legumbres, huevos, pescado y carnes magras como el pollo. d. Indica cuál es el componente principal de la fibra alimentaria de la dieta, señalando qué efecto tiene en el organismo. (Calificación 0.5 puntos) Resolución El componente principal de la fibra alimentaria es la celulosa, un homopolisacárido vegetal de unidas por enlace . Como el tubo digestivo humano carece de enzimas celulasas, este polímero no puede hidrolizarse ni absorberse.

Su presencia en la luz intestinal cumple funciones mecánicas y reguladoras indispensables: incrementa la retención de agua, aumenta el volumen del bolo fecal y estimula el peristaltismo intestinal, facilitando una evacuación regular y previniendo el estreñimiento. IDEAS CLAVE Los monosacáridos son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas que en disolución ciclan formando hemiacetales o hemicetales. El carbono anomérico es el nuevo carbono asimétrico generado tras la ciclación, responsable del carácter reductor y de los anómeros y . El enlace O-glucosídico puede ser monocarbonílico (conserva el poder reductor) o dicarbonílico (anula la capacidad reductora, como en la sacarosa).

Los polisacáridos con enlace (almidón y glucógeno) adoptan conformaciones helicoidales de reserva energética rápida. Los polisacáridos con enlace (celulosa y quitina) forman fibrillas rígidas lineales de función estructural, indigeribles por enzimas amilolíticas. COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 3. ¿Por qué la sacarosa da un resultado negativo en la prueba de Fehling a diferencia de la maltosa? 4. ¿Qué diferencia conformacional clave separa a las cadenas de glucógeno de las de celulosa?

β-D-glucosa β(1 4) α β α β Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 18 3 Tema 3: Lípidos Los lípidos constituyen un conjunto biológico químicamente heterogéneo formado primordialmente por carbono, hidrógeno y oxígeno (y con frecuencia fósforo, nitrógeno y azufre), cuyo nexo de unión reside en sus propiedades de solubilidad: son insolubles o escasamente solubles en disolventes polares acuosos, pero altamente solubles en disolventes orgánicos no polares como el éter, el cloroformo, el benceno o la acetona.

Desde el punto de vista analítico y estructural, el criterio de clasificación fundamental atiende a la presencia o ausencia de ácidos grasos en su composición molecular, distinguiéndose entre lípidos saponificables e insaponificables.

ESQUEMA Clasificación general de los lípidos Lípidos saponificables Contienen ácidos grasos unidos por enlace éster Acilglicéridos Mono, di y triacilglicéridos de reserva Ceras Ésteres protectores de monoalcoholes largos Fosfolípidos Glicerofosfolípidos y esfingofosfolípidos Glucolípidos Cerebrósidos y gangliósidos de membrana Lípidos insaponificables Carecen de ácidos grasos en su estructura Esteroides Colesterol, hormonas sexuales y vitamina D Terpenos Derivados de isopreno y pigmentos vegetales Prostaglandinas Eicosanoides derivados del ácido araquidónico (20 C), mediadores locales inflamatorios Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 19 1.

Ácidos grasos: saturación, empaquetamiento y punto de fusión DEFINICIÓN Un ácido graso es una molécula orgánica constituida por una larga cadena hidrocarbonada alifática lineal (comúnmente de número par de átomos de carbono, entre 14 y 22) que porta en uno de sus extremos un único grupo carboxilo (-COOH). En disolución acuosa libre no suelen acumularse de forma masiva, sino que forman parte de lípidos más complejos de los que se liberan mediante hidrólisis ácida o enzimática (catalizada por lipasas; véase el catabolismo lipídico en «Tema 8: Metabolismo: respiración celular, fermentación y fotosíntesis — Catabolismo celular y fermentaciones»).

Ácidos grasos saturados frente a insaturados Ácidos grasos saturados: presentan únicamente enlaces covalentes sencillos ( ). La libre rotación sobre estos enlaces permite que la molécula adopte una conformación rectilínea en zigzag extendido muy estable. Destacan el ácido palmítico ( , 16 carbonos) y el ácido esteárico ( , 18 carbonos). Ácidos grasos insaturados: contienen uno o más dobles enlaces ( ). Debido a la configuración geométrica rígida (habitualmente cis), los dobles enlaces carecen de rotación libre y generan una inflexión o «codo» pronunciado (un giro en torno a ) en la trayectoria de la cadena. El ejemplo más abundante es el ácido oleico ( , 18 carbonos y una insaturación).

Si albergan más de un doble enlace, se clasifican como poliinsaturados. Esquema del ácido oleico mostrando la flexión debida al doble enlace cis. Determinantes del punto de fusión lipídico El punto de fusión de los ácidos grasos depende directamente de la intensidad de las fuerzas de Van der Waals que se establecen de modo cooperativo entre las cadenas hidrocarbonadas contiguas: C C CH 3 (CH ) 2 14 COOH CH 3 (CH ) 2 16 COOH C = C 123 CH 3 (CH ) 2 7 CH = CH (CH ) 2 7 COOH Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 20 Esquema de las fuerzas de Van der Waals entre cadenas saturadas alineadas.

Efecto de la longitud de la cadena: a mayor número de carbonos, mayor superficie de contacto intercadena, incrementando el número de interacciones débiles de Van der Waals y requiriendo más energía térmica para romper la red cristalina (el punto de fusión se eleva). Efecto de las insaturaciones: las cadenas rectilíneas saturadas se alinean en paralelo con gran cercanía física. Por el contrario, los acodamientos de los dobles enlaces cis impiden el empaquetamiento compacto; las colas quedan más separadas, la interacción por fuerzas de Van der Waals decrece drásticamente y el punto de fusión desciende.

Por esta razón, a temperatura ambiente, los ácidos saturados de cadena larga son sólidos y los insaturados son aceites líquidos. 2. Triacilglicéridos y ceras Los acilglicéridos (o grasas neutras) resultan de la condensación del alcohol glicerol (propanotriol) con una, dos o tres moléculas de ácidos grasos mediante enlaces éster, liberándose una molécula de agua por cada enlace formado. Los más trascendentes son los triacilglicéridos (triglicéridos). Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 21 Esquema de la reacción de esterificación entre glicerol y ácido esteárico.

EJEMPLO DE ESTERIFICACIÓN La unión de tres moléculas de ácido esteárico con un glicerol rinde triestearina y libera tres moléculas de agua: Dado que los grupos hidroxilo polares del glicerol y los grupos carboxilo de los ácidos grasos quedan bloqueados en los enlaces éster, los triglicéridos son absolutamente insolubles en agua y carecen de carga.

Tipo de grasa Composición de ácidos grasos Estado físico a 20 °C Presencia habitual en la naturaleza Aceites Predominio de ácidos grasos insaturados Líquido Vegetales oleaginosos y animales poiquilotermos Sebos / Mantecas Predominio de ácidos grasos saturados Sólido o semisólido Animales homeotermos (tejido adiposo) Saponificación y producción de jabones En el medio biológico, los triacilglicéridos son hidrolizados por enzimas lipasas.

En condiciones de laboratorio o industriales, si se calientan en medio alcalino con una base fuerte (NaOH o KOH), sufren la reacción de saponificación, rindiendo glicerol libre y sales metálicas de los ácidos grasos, conocidas como jabones: Glicerol + 3 R-COOH Triacilglic rido + e ˊ 3 H O 2 Triacilglic rido + e ˊ 3 NaOH Glicerol + 3 R-COO Na + Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 22 Función de reserva: grasas frente a glucógeno Los triacilglicéridos constituyen el almacén de energía celular por excelencia.

Al ser moléculas químicamente muy reducidas (con menor porcentaje de oxígeno relativo respecto a los glúcidos), su combustión metabólica completa rinde 9,4 kcal/g, frente a las 4,1 kcal/g de los glúcidos. Además, al ser apolares, se almacenan en forma prácticamente anhidra en los adipocitos y en vacuolas vegetales, reservando más del doble de energía por gramo y ocupando un volumen mucho menor. Ceras Son ésteres de un monoalcohol alifático lineal de cadena muy larga con un ácido graso también de cadena larga.

Su insolubilidad absoluta y su consistencia cérea a temperatura ambiental les confieren una destacada función protectora e impermeabilizante en el recubrimiento de plumas, pelos, exoesqueletos de artrópodos y cutículas de hojas y frutos. 3. Lípidos anfipáticos y organización supramolecular Una molécula anfipática es aquella que posee en su misma estructura dos regiones con afinidades opuestas frente al solvente: una cabeza polar hidrófila con afinidad por el agua y una cola apolar hidrófoba que rehúye el contacto con medios acuosos. Lípido de membrana Región apolar (hidrófoba) Región polar (hidrófila) Fosfoglicéridos (p.

ej., lecitina) 2 cadenas de ácidos grasos Grupo fosfato unido a un aminoalcohol o polialcohol (alcohol fosforilado, p. ej., colina) Esfingomielinas Cadena de esfingosina + 1 ácido graso Grupo fosfodiéster unido a colina Glucolípidos Cadena de esfingosina + 1 ácido graso Mono u oligosacárido (galactosa, glucosa) Colesterol Núcleo esteroideo + cadena alifática Grupo hidroxilo ( en C-3) Fórmula estructural de una molécula de fosfatidilcolina con cola saturada e insaturada.

Autoensamblaje en medio acuoso Los lípidos anfipáticos se agrupan de forma espontánea en medio acuoso por el efecto hidrófobo (véase «Tema 1: Agua, sales minerales y ósmosis»): OH Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 23 Esquema de autoorganización de lípidos anfipáticos en monocapas, micelas y bicapas. Monocapas: se forman en la interfase aire-agua, disponiendo las cabezas polares sumergidas en el líquido y las colas hidrófobas proyectadas verticalmente hacia la fase gaseosa.

Micelas simples: agregados esféricos formados preferentemente por moléculas con forma cónica (como sales biliares, ácidos grasos libres o jabones con una sola cola), secuestrando las cadenas hidrófobas en el núcleo seco interior y orientando los grupos polares hacia la periferia acuosa. Bicapas lipídicas y liposomas: los fosfolípidos y glucolípidos, al poseer dos colas hidrocarbonadas voluminosas, presentan una geometría aproximadamente cilíndrica incompatible con el empaquetamiento esférico estrecho de una micela simple. En su lugar, se asocian cara contra cara formando una lámina bimolecular.

Para evitar bordes hidrófobos expuestos al agua, estas bicapas tienden a cerrarse sobre sí mismas dando compartimentos vesiculares cerrados (base de las membranas celulares). 4. Colesterol y derivados esteroideos El colesterol es un lípido insaponificable que deriva del hidrocarburo policíclico ciclopentanoperhidrofenantreno (esterano). Presenta un anillo tetracíclico rígido y plano, una cola hidrocarbonada ramificada en el carbono 17 y un diminuto grupo polar hidroxilo ( ) en el carbono 3. OH Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 24 Estructura química del colesterol destacando su polaridad anfipática.

En las membranas de las células eucariotas animales, el colesterol se intercala entre los fosfolípidos: su grupo interacciona con las cabezas polares, mientras que su esqueleto anular rígido inmoviliza parcialmente las regiones proximales de las colas de ácidos grasos. Cumple una función amortiguadora de la fluidez de la membrana (véase «Tema 1: Agua, sales minerales y ósmosis»).

Además de su función estructural, el colesterol actúa como precursor metabólico clave de numerosas biomoléculas bioactivas: ácidos y sales biliares (emulsionantes de grasas durante la digestión), vitamina D y hormonas esteroideas (como las sexuales —testosterona, estrógenos, progesterona— y las de la corteza suprarrenal —cortisol y aldosterona—). PAU · 2024, ORDINARIA En la dieta mediterránea, el aporte de aminoácidos viene dado por el consumo de legumbres, huevos, pescado y carnes magras como el pollo. c. ¿Por qué una ingesta inapropiadamente alta de alimentos ricos en colesterol supone un riesgo para la salud?

(Calificación 0.5 puntos) Resolución Un consumo excesivo y continuado de colesterol eleva las concentraciones plasmáticas de lipoproteínas de baja densidad (LDL). El exceso de colesterol transportado se deposita progresivamente en el endotelio de las paredes arteriales, sufriendo procesos oxidativos y desencadenando una respuesta inflamatoria con acumulación de macrófagos espumosos. Este proceso conduce a la formación de placas de ateroma (aterosclerosis), las cuales reducen la luz vascular, endurecen el vaso sanguíneo y dificultan el flujo sanguíneo normal.

La ruptura o ulceración de estas placas induce la formación de trombos luminales, disparando drásticamente el riesgo de sufrir accidentes cardiovasculares graves como infarto agudo de miocardio, angina de pecho o accidentes cerebrovasculares (ictus isquémico). OH Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 25 IDEAS CLAVE Los lípidos son biomoléculas heterogéneas unidas por su baja solubilidad en agua y alta solubilidad en solventes no polares. El punto de fusión de los ácidos grasos aumenta con la longitud de la cadena y disminuye notablemente con la presencia de dobles enlaces cis debido a las limitaciones en el empaquetamiento intermolecular por fuerzas de Van der Waals.

Los triacilglicéridos son ésteres neutros de glicerol con tres ácidos grasos que sirven de reserva energética deshidratada y rinden más del doble de kilocalorías por gramo que los carbohidratos. La saponificación es la hidrólisis alcalina de lípidos saponificables mediada por bases fuertes para producir glicerol y sales sódicas o potásicas de ácidos grasos (jabones). Los lípidos anfipáticos (fosfoglicéridos, esfingolípidos y colesterol) se autoorganizan espontáneamente en bicapas lipídicas para secuestrar sus colas apolares del medio acuoso circundante. El colesterol regula la fluidez de las membranas eucariotas animales y es el precursor de sales biliares, vitamina D y hormonas esteroideas.

COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 5. ¿Por qué un aceite vegetal rico en ácido oleico es líquido a 20 °C mientras que la grasa animal rica en ácido esteárico es sólida? 6. ¿Qué diferencia químicamente a un lípido saponificable de uno insaponificable? Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 26 4 Aminoácidos y estructura proteica 1. Los aminoácidos y sus propiedades Los aminoácidos son las unidades monoméricas fundamentales a partir de las cuales se construyen los péptidos y las proteínas.

Cada uno de los 20 aminoácidos proteicos estándar comparte un esqueleto básico centrado en un átomo de carbono alfa ( ), al que se unen cuatro sustituyentes distintos: un grupo amino básico ( ), un grupo carboxilo ácido (-COOH), un átomo de hidrógeno ( ) y una cadena lateral distintiva denominada radical ( ). Esquema de la estructura química general de un aminoácido proteico. Debido a que el carbono alfa está unido a cuatro grupos químicos diferentes, constituye un carbono asimétrico o quiral (con la única excepción de la glicina, cuyo radical es un simple átomo de hidrógeno).

Esta quiralidad confiere a los aminoácidos isomería óptica, existiendo dos enantiómeros posibles: la forma D (cuando el grupo amino se sitúa a la derecha en la proyección de Fischer) y la forma L (cuando se sitúa a la izquierda). En los seres vivos, prácticamente la totalidad de los aminoácidos que constituyen las proteínas pertenecen a la serie L.

TEMA 4 Proteínas y enzimas 4 Aminoácidos y estructura proteica 5 Cinética y catálisis enzimática C α NH 2 H R Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 27 COMPORTAMIENTO ANFÓTERO Los aminoácidos exhiben un comportamiento anfótero: actúan como ácidos (cediendo protones en medios básicos) o como bases (captando protones en medios ácidos). A pH fisiológico neutro, se ionizan simultáneamente en forma de zwitterion o ion dipolar neutro ( y ), lo que les permite amortiguar fluctuaciones de pH en el medio biológico.

Según la naturaleza fisicoquímica del radical , los aminoácidos se clasifican en cuatro grandes familias: Grupo Propiedades del radical Ejemplos característicos Apolares o hidrófobos Cadenas hidrocarbonadas alifáticas o aromáticas sin afinidad por el agua. Alanina, valina, leucina, fenilalanina, prolina. Polares sin carga Poseen grupos hidrófilos neutros ( , , amidas) capaces de formar puentes de hidrógeno. Serina, treonina, cisteína, glutamina. Polares con carga ácida Cadenas con grupos carboxilo adicionales; adquieren carga neta negativa a pH celular. Ácido aspártico (aspartato), ácido glutámico (glutamato).

Polares con carga básica Cadenas con grupos nitrogenados protonables; exhiben carga neta positiva a pH fisiológico. Lisina, arginina, histidina. Aquellos aminoácidos que el organismo no puede biosintetizar metabólicamente se denominan aminoácidos esenciales (ocho en el adulto, nueve si se cuenta la histidina, y diez en los niños al añadirse la arginina; incluyen treonina, lisina, valina o metionina), debiendo incorporarse obligatoriamente mediante la nutrición. 2.

El enlace peptídico y los péptidos La polimerización de los aminoácidos se produce mediante el enlace peptídico, un enlace covalente de tipo amida resultante de una reacción de condensación entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del contiguo, desprendiéndose en el proceso una molécula de agua ( ). Diagrama de la geometría planar y ángulos del enlace peptídico. El enlace peptídico presenta una peculiaridad fisicoquímica determinante: los electrones del enlace se deslocalizan por resonancia con el grupo carbonilo ( ), otorgándole un carácter parcial de doble enlace (longitud de enlace de 1,32 Å).

Por esta razón, el enlace es plano y rígido, impidiendo la NH 3 + COO R OH SH H O 2 C N C = O Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 28 rotación libre sobre su eje y fijando en un único plano los cuatro átomos coplanares ( ). La flexibilidad conformacional de la cadena peptídica queda confinada exclusivamente a los giros alrededor de los enlaces sencillos que unen el con el carbono carbonílico y con el nitrógeno amídico.

Las cadenas de aminoácidos unidas mediante estos enlaces se clasifican según su longitud en oligopéptidos (menos de diez residuos), polipéptidos (entre diez y cien residuos) y proteínas (cadenas de más de un centenar de aminoácidos o con una masa molecular superior a 5.000 Da). Como ejemplos peptídicos destacan la hormona oxitocina (nonapéptido hipofisario) o la insulina (véase «Tema 8: Metabolismo: respiración celular, fermentación y fotosíntesis — Fotosíntesis y anabolismo autótrofo»). 3.

Niveles de conformación espacial de las proteínas Para adquirir actividad biológica, la cadena de aminoácidos debe adoptar una conformación tridimensional nativa precisa, organizada jerárquicamente en cuatro niveles de complejidad. Diagrama comparativo de los cuatro niveles de organización estructural proteica. CO NH C α Estructura primaria: Secuencia lineal y ordenada de aminoácidos enlazados covalentemente. Presenta polaridad química, con un extremo amino-terminal libre ( ) al inicio y un carboxilo- terminal libre (-COOH) al final.

Es el nivel estructural más crítico: cualquier mutación puntual en la secuencia puede arruinar la función, como ocurre en la anemia falciforme al sustituirse el ácido glutámico en la posición 6 de la cadena beta de la hemoglobina por valina. 1 NH 2 Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 29 Esquema estructural de una lámina beta plegada con puentes de hidrógeno. Estructura secundaria: Plegamiento espacial regular y periódico del esqueleto peptídico estabilizado por puentes de hidrógeno entre los grupos carbonilo ( ) y amino ( ) de enlaces peptídicos distintos.

Las conformaciones dominantes son: Hélice alfa ( ): La cadena se enrolla sobre sí misma de forma helicoidal dextrógira, con los radicales proyectados hacia el exterior. Se estabiliza mediante puentes de hidrógeno intracatenarios entre el residuo y el residuo . Lámina plegada beta ( ): Segmentos polipeptídicos contiguos se disponen en zigzag en un plano plegado, unidos transversalmente por puentes de hidrógeno, orientando los radicales alternativamente hacia arriba y hacia abajo del plano. Hélice de colágeno: Conformación distendida y levógira rica en prolina e hidroxiprolina, en la que tres hélices individuales se trenzan helicoidalmente entre sí para formar una superhélice rígida.

2 C = O N H α R n n + 4 β Estructura terciaria: Disposición tridimensional completa que adopta la cadena polipeptídica al replegarse en el espacio. Según su forma general se distinguen proteínas filamentosas o fibrosas (alargadas, insolubles y con función estructural, como la queratina o el colágeno) y globulares (compactas, esféricas y solubles, como los enzimas y los anticuerpos). Se mantiene mediante interacciones electrostáticas, fuerzas de Van der Waals, interacciones hidrofóbicas entre radicales apolares y un enlace covalente específico: el puente disulfuro entre los grupos tiol ( ) de dos cisteínas próximas en el espacio.

3 SH Estructura cuaternaria: Ensamblaje ordenado de dos o más cadenas polipeptídicas independientes (subunidades o protómeros), unidas habitualmente por interacciones no covalentes y ocasionales puentes disulfuro. El ejemplo clásico es la hemoglobina, un tetrámero globular compuesto por dos cadenas alfa y dos cadenas beta acopladas a grupos hemo prostéticos. 4 Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 30 ESQUEMA Niveles de organización estructural de las proteínas 4.

Propiedades, funciones biológicas y desnaturalización Las propiedades físico-químicas de las proteínas dependen directamente de los radicales expuestos en su superficie: Solubilidad: Las proteínas globulares disponen sus radicales hidrófilos hacia el exterior acuoso, formando una capa de hidratación que impide su agregación. En cambio, los radicales hidrófobos quedan empaquetados en el interior. Especificidad: Cada especie y cada individuo sintetiza proteínas con secuencias exclusivas. Aunque conservan regiones invariables esenciales para su catálisis o soporte, las regiones variables originan la singularidad biológica y son responsables del rechazo inmunológico de injertos.

DESNATURALIZACIÓN PROTEICA La alteración brusca de la temperatura (calor), del pH o de la salinidad debilita y rompe sobre todo las fuerzas no covalentes (los puentes disulfuro suelen requerir agentes reductores) que estabilizan las estructuras cuaternaria, terciaria y secundaria, manteniendo únicamente intacta la estructura primaria covalente. Este proceso desencadena la pérdida de la solubilidad (precipitación) y la inmediata inactivación funcional biológica.

Si el agente perturbador cesa y la agresión no fue drástica, la molécula puede retornar espontáneamente a su conformación nativa (renaturalización); no obstante, desnaturalizaciones térmicas intensas (como la cocción de la albúmina del huevo) son por completo irreversibles.

Estructura primaria Secuencia lineal covalentemente enlazada Estructura secundaria Puentes de H en el esqueleto peptídico Hélice alfa Espiral dextrógira compacta Lámina beta Cadenas en zigzag estabilizadas transversalmente Hélice de colágeno Triple hélice dextrógira de cadenas levógiras Estructura terciaria Plegamiento tridimensional completo Conformación globular Compacta, esférica y soluble Conformación fibrosa Alargada, resistente e insoluble Estructura cuaternaria Asociación multimérica de protómeros Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 31 CAUSAS Y CONSECUENCIAS Elevación térmica excesiva Agita y desestabiliza enlaces no covalentes Variación drástica de pH Modifica la ionización de radicales Cambios de salinidad Interfiere en atracciones electrostáticas Desnaturalización proteica Pérdida de conformación nativa Colapso de estructuras 2ª, 3ª y 4ª Precipitación e insolubilidad Exposición de radicales hidrófobos periféricos Pérdida de actividad biológica Destrucción del centro activo o funcional Funcionalmente, las proteínas ejecutan casi todos los procesos de la materia viva: intervienen en catálisis enzimática, arquitectura estructural (colágeno, tubulina), transporte (hemoglobina, permeasas), defensa inmunitaria (inmunoglobulinas), regulación hormonal (insulina, glucagón), motilidad y contracción (actina, miosina) y reserva nutricional (ovoalbúmina, caseína).

IDEAS CLAVE Los aminoácidos son moléculas anfóteras y quirales (salvo la glicina) que poseen un carbono alfa unido a un grupo amino, un carboxilo, un hidrógeno y una cadena lateral . El enlace peptídico es covalente y planar debido a la deslocalización electrónica por resonancia entre el carbonilo y el nitrógeno, lo que impide la libre rotación sobre el enlace . La conformación espacial de las proteínas sigue cuatro niveles; la estructura primaria contiene la secuencia que determina unívocamente el plegamiento tridimensional de los niveles superiores.

Las estructuras secundaria y terciaria se sustentan en interacciones débiles (puentes de hidrógeno, hidrofóbicas, iónicas) y en enlaces covalentes de tipo puente disulfuro entre residuos de cisteína. La desnaturalización destruye las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria sin romper los enlaces peptídicos de la estructura primaria, acarreando la pérdida irreversible o reversible de la función biológica. COMPRUEBA LO QUE HAS APRENDIDO 7. ¿Por qué el enlace peptídico tiene geometría plana y restringe el giro conformacional entre el carbono y el nitrógeno? 8. ¿Qué diferencia sustancial existe entre la desnaturalización proteica y la hidrólisis peptídica?

R C N Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 32 TEMA 4: PROTEÍNAS Y ENZIMAS 5 Cinética y catálisis enzimática Principios de la catálisis biológica Las reacciones químicas en los seres vivos requieren superar una barrera de energía inicial para que los reactivos o sustratos alcancen el estado de transición, una configuración inestable de máxima energía donde los enlaces originales se debilitan antes de formar los productos. La cantidad energética necesaria para alcanzar dicho estado se denomina energía de activación ( ). Las enzimas son catalizadores biológicos (en su inmensa mayoría proteínas globulares) caracterizados por una alta eficacia y especificidad.

Su función primordial consiste en que disminuyen la barrera energética sin alterar el equilibrio químico global de la reacción ni el cambio de energía libre ( ). Al reducir la , una proporción mucho mayor de moléculas de sustrato posee la energía térmica suficiente para reaccionar, lo que incrementa extraordinariamente la velocidad del proceso. Gráfica de perfil energético con y sin catálisis enzimática. EJEMPLO La descomposición espontánea del peróxido de hidrógeno en agua y oxígeno ( ) requiere siglos para completarse en condiciones fisiológicas.

En presencia de la enzima catalasa, la energía de activación cae de forma tan drástica que cada molécula catalítica descompone millones de moléculas de peróxido por segundo, manifestándose en el característico burbujeo al desinfectar una herida. E a ΔG E a 2 H O 2 2 2 H O + 2 O 2 Apuntes Biología EBAU Asturias: 12 temas, esquemas y tests 33…