Saberes Conceptuales
TALLER FORMATIVO Nº 1. TEORIA
UNIDAD I. El agua, complemento fundamental.
Saberes conceptuales: El agua, propiedades fisicoquímicas, noción de pH, escala de pH, concepto Ka yKb, concepto de solución buffer.
Joan
Sebastian Medina Tascon
cuál es la importancia del
agua para la bioquímica
El agua es una biomolécula inorgánica. Se trata de la
biomolécula más abundante en los seres vivos. Formas de vidas acuaticas
yterresetre presentan gran acntidad de agua en su composición por ejemplo en
las medusas, puede alcanzar el 98% del volumen del animal y en la lechuga, el
97% del volumen de la planta. Estructuras como el líquido interno de animales o
plantas, embriones o tejidos conjuntivos suelen contener gran cantidad de agua.
Otras estructuras, como semillas, huesos, pelo, escamas o dientes poseen poca
cantidad de agua en su composición.
BAJO GRADO DE IONIZACIÓN: la mayor parte de las moléculas de
agua no están disociadas. Sólo un reducido número de moléculas sufre
disociación, generando iones positivos (H+) e iones negativos (OH-). En el agua
pura, a 25ºC, sólo una molécula de cada 10.000.000 está disociada, por lo
que la concentración de H+ es de 10-7. Por esto, el pH del agua pura es igual a
7.
Disolvente polar universal
Lugar donde se realizan reacciones químicas
Función estructural
Función de transporte
Función amortiguadora
Función termorreguladora
2. ¿Cómo es la estructura molecular del
agua?
El agua es una molécula formada por dos átomos de
Hidrógeno y uno de Oxígeno. La unión de esos elementos con diferente
electronegatividad proporciona unas características poco frecuentes. Estas
características son:
La molécula de agua
forma un ángulo de 104,5º.
La molécula de agua
es neutra.
La molécula de
agua, aun siendo neutra, forma un dipolo, aparece una zona con un diferencial
de carga positivo en la región de los Hidrógenos, y una zona con diferencial de
carga negativo, en la región del Oxígeno.
El dipolo facilita
la unión entre moléculas, formando puentes de hidrógeno, que unen la parte
electropositiva de una molécula con la electronegativa de otra.
1) Estado físico: sólida, liquida y gaseosa
2) Color: incolora
3) Sabor: insípida
4) Olor: inodoro
5) Densidad: 1 g./c.c. a 4°C
6) Punto de congelación: 0°C
7) Punto de ebullición: 100°C
8) Presión critica: 217,5 atm.
9) Temperatura critica: 374°C
4. explique como el agua solubiliza compuestos
orgánicos e inorgánicos.
los compuestos orgánicos son aquellos formados
por C e H principalmente, que forman largas cadenas, las cuales tienen otros
átomos (O, N, S, halógenos, P) que le dan características especiales. según el
grupo funcional, pueden ser compuestos polares o no polares.
la geometría de la molécula de agua es angular debido al par de electrones no compartido del O (además de la diferencia de electronegatividad entre el O y el H), lo que hace que tenga un momento dipolar neto, por lo que el O tendrá una densidad de carga negativa, y los H positiva. es un dipolo permanente, lo que permite interaccionar con moléculas polares a través de interacciones dipolo-dipolo y puente de H, principalmente, para solvatar y solubilizarlas.
todo solvente solubiliza solutos similares: lo polar con polar, y lo no polar con lo no polar. el agua como es un solvente polar solubiliza compuestos iónicos y polares, disuelve sólo a los compuestos orgánicos polares, como alcoholes, éteres, ácidos carboxílicos, aminas, cetonas, aldehidos, amidas, etc. mientras que a otros no, como benceno, alcanos, etc.
ésto se visualiza según el grupo funcional presente, y la cantidad de átomos de C del compuesto, ya que por más que haya un grupo funcional polar, al aumentar la longitud de la cadena hidrocarbonada disminuye la hidrofilia (afinidad por el agua).
la geometría de la molécula de agua es angular debido al par de electrones no compartido del O (además de la diferencia de electronegatividad entre el O y el H), lo que hace que tenga un momento dipolar neto, por lo que el O tendrá una densidad de carga negativa, y los H positiva. es un dipolo permanente, lo que permite interaccionar con moléculas polares a través de interacciones dipolo-dipolo y puente de H, principalmente, para solvatar y solubilizarlas.
todo solvente solubiliza solutos similares: lo polar con polar, y lo no polar con lo no polar. el agua como es un solvente polar solubiliza compuestos iónicos y polares, disuelve sólo a los compuestos orgánicos polares, como alcoholes, éteres, ácidos carboxílicos, aminas, cetonas, aldehidos, amidas, etc. mientras que a otros no, como benceno, alcanos, etc.
ésto se visualiza según el grupo funcional presente, y la cantidad de átomos de C del compuesto, ya que por más que haya un grupo funcional polar, al aumentar la longitud de la cadena hidrocarbonada disminuye la hidrofilia (afinidad por el agua).
5. ¿Cómo se da el proceso de solvatación?
La solvatación es un proceso que consiste en la
atracción y agrupación de las moléculas que conforman un disolvente, o en el
caso del soluto, sus iones. Cuando se disuelven los iones de un disolvente,
éstos se separan y se rodean de las moléculas que forman el disolvente. Cuanto
mayor es el tamaño del ion, mayor será el número de moléculas capaces de rodear
a éste, por lo que se dice que el ion se encuentra mayormente solvatado.
6. Explique las Propiedades químicas
del agua
1)Reacciona con los óxidos ácidos
2)Reacciona con los óxidos básicos
3)Reacciona con los metales
4)Reacciona con los no metales
5)Se une en las sales formando hidratos
1)Los anhídridos u óxidos ácidos reaccionan con el
agua y forman ácidos oxácidos.
2) Los óxidos de los metales u óxidos básicos
reaccionan con el agua para formar hidróxidos. Muchos óxidos no se disuelven en
el agua, pero los óxidos de los metales activos se combinan con gran facilidad.
3) Algunos metales descomponen el agua en frío y otros
lo hacían a temperatura elevada.
4)El agua reacciona con los no metales, sobre todo con
los halógenos, por ej: Haciendo pasar carbón al rojo sobre el agua se
descompone y se forma una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno (gas de
agua).
5)El agua forma combinaciones complejas con algunas
sales, denominándose hidratos.
En algunos casos los hidratos pierden agua de
cristalización cambiando de aspecto, y se dice que son eflorescentes, como le
sucede al sulfato cúprico, que cuando está hidratado es de color azul, pero por
pérdida de agua se transforma en sulfato cúprico anhidro de color blanco.
Por otra parte, hay sustancias que tienden a tomar el
vapor de agua de la atmósfera y se llaman hidrófilas y también higroscópicas;
la sal se dice entonces que delicuesce, tal es el caso del cloruro cálcico.
El agua como compuesto quimico:
Habitualmente se piensa que el agua natural que
conocemos es un compuesto químico de fórmula H2O, pero no es así, debido a su
gran capacidad disolvente toda el agua que se encuentra en la naturaleza
contiene diferentes cantidades de diversas sustancias en solución y hasta en
suspensión, lo que corresponde a una mezcla.
El agua químicamente pura es un compuesto de fórmula
molecular H2O. Como el átomo de oxígeno tiene sólo 2 electrones no apareados,
para explicar la formación de la molécula H2O se considera que de la
hibridación de los orbitales atómicos 2s y 2p resulta la formación de 2
orbitales híbridos sp3. El traslape de cada uno de los 2 orbitales atómicos
híbridos con el orbital 1s1 de un átomo de hidrógeno se forman dos enlaces
covalentes que generan la formación de la molécula H2O, y se orientan los 2
orbitales sp3 hacia los vértices de un tetraedro triangular regular y los otros
vértices son ocupados por los pares de electrones no compartidos del oxígeno.
Esto cumple con el principio de exclusión de Pauli y con la tendencia de los
electrones no apareados a separarse lo más posible.
Experimentalmente se encontró que el ángulo que forman
los 2 enlaces covalentes oxígeno-hidrógeno es de 105º y la longitud de enlace
oxígeno-hidrógeno es de 0.96 angstroms y se requiere de 118 kcal/mol para
romper uno de éstos enlaces covalentes de la molécula H2O. Además, el que el
ángulo experimental de enlace sea menor que el esperado teóricamente (109º) se
explica como resultado del efecto de los 2 pares de electrones no compartidos
del oxígeno que son muy voluminosos y comprimen el ángulo de enlace hasta los
105º.
Las fuerzas de repulsión se deben a que los electrones
tienden a mantenerse separados al máximo (porque tienen la misma carga) y
cuando no están apareados también se repelen (principio de exclusión de Pauli).
Además núcleos atómicos de igual carga se repelen mutuamente.
Las fuerzas de atracción se deben a que los electrones
y los núcleos se atraen mutuamente porque tienen carga opuesta, el espín
opuesto permite que 2 electrones ocupen la misma región pero manteniéndose
alejados lo más posible del resto de los electrones.
La estructura de una molécula es el resultado neto de
la interacción de las fuerzas de atracción y de repulsión (fuerzas
intermoleculares), las que se relacionan con las cargas eléctricas y con el
espín de los electrones.
De acuerdo con la definición de ácido y álcali de
Brönsted-Lowry, los 2 pares de electrones no compartidos del oxígeno en la
molécula H2O le proporciona características alcalinas. Los 2 enlaces covalentes
de la molécula H2O son polares porque el átomo de oxígeno es más
electronegativo que el de hidrógeno, por lo que esta molécula tiene un momento
dipolar electrostático igual a 6.13x10-30 (coulombs)(angstrom), lo que también
indica que la molécula H2O no es lineal, H-O-H.
El agua es un compuesto tan versátil principalmente
debido a que el tamaño de su molécula es muy pequeño, a que su molécula es
buena donadora de pares de electrones, a que forma puentes de hidrógeno entre
sí y con otros compuestos que tengan enlaces como: N-H, O-H y F-H, a que tiene
una constante dieléctrica muy grande y a su capacidad para reaccionar con
compuestos que forman otros compuestos solubles.
El agua es, quizá el compuesto químico más importante
en las actividades del hombre y también más versátil, ya que como reactivo
químico funciona como ácido, álcali, ligando, agente oxidante y agente
reductor.
Difusión
Proceso mediante el cual ocurre un flujo de partículas
(átomos, iones o moléculas) de una región de mayor concentración a una de menor
concentración, provocado por un gradiente de concentración. Si se coloca un
terrón de azúcar en el fondo de un vaso de agua, el azúcar se disolverá y se difundirá
lentamente a través del agua, pero si no se remueve el líquido pueden pasar
semanas antes de que la solución se aproxime a la homogeneidad.
Ósmosis
Fenómeno que consiste en el paso del solvente de una
solución de menor concentración a otra de mayor concentración que las separe
una membrana semipermeable, a temperatura constante. En la ósmosis clásica, se
introduce en un recipiente con agua un tubo vertical con el fondo cerrado con
una membrana semipermeable y que contiene una disolución de azúcar. A medida
que el agua pasa a través de la membrana hacia el tubo, el nivel de la
disolución de azúcar sube visiblemente. Una membrana semipermeable idónea para
este experimento es la que existe en el interior de los huevos, entre la clara
y la cáscara. En este experimento, el agua pasa en ambos sentidos a través de
la membrana. Pasa más cantidad de agua hacia donde se encuentra la disolución
concentrada de azúcar, pues la concentración de agua es mayor en el recipiente
con agua pura; o lo que es lo mismo, hay en ésta menos sustancias diluidas que
en la disolución de azúcar. El nivel del líquido en el tubo de la disolución de
azúcar se elevará hasta que la presión hidrostática iguale el flujo de
moléculas de disolvente a través de la membrana en ambos sentidos. Esta presión
hidrostática recibe el nombre de presión osmótica. Numerosos principios de la
física y la química intervienen en el fenómeno de la ósmosis en animales y
plantas.
Capilaridad
Es el ascenso o descenso de un líquido en un tubo de
pequeño diámetro (tubo capilar), o en un medio poroso (por ej. un suelo),
debido a la acción de la tensión superficial del líquido sobre la superficie
del sólido. Este fenómeno es una excepción a la ley hidrostática de los vasos
comunicantes, según la cual una masa de líquido tiene el mismo nivel en todos
los puntos; el efecto se produce de forma más marcada en tubos capilares, es
decir, tubos de diámetro muy pequeño. La capilaridad, o acción capilar, depende
de las fuerzas creadas por la tensión superficial y por el mojado de las
paredes del tubo. Si las fuerzas de adhesión del líquido al sólido (mojado)
superan a las fuerzas de cohesión dentro del líquido (tensión superficial), la
superficie del líquido será cóncava y el líquido subirá por el tubo, es decir,
ascenderá por encima del nivel hidrostático. Este efecto ocurre por ejemplo con
agua en tubos de vidrio limpios. Si las fuerzas de cohesión superan a las
fuerzas de adhesión, la superficie del líquido será convexa y el líquido caerá
por debajo del nivel hidrostático. Así sucede por ejemplo con agua en tubos de
vidrio grasientos (donde la adhesión es pequeña) o con mercurio en tubos de
vidrio limpios (donde la cohesión es grande). La absorción de agua por una
esponja y la ascensión de la cera fundida por el pabilo de una vela son
ejemplos familiares de ascensión capilar. El agua sube por la tierra debido en
parte a la capilaridad, y algunos instrumentos de escritura como la pluma
estilográfica (fuente) o el rotulador (plumón) se basan en este principio.
4. Animales De Agua Dulce
La composición de las comunidades de agua dulce
depende más del clima que las de agua salada. Los océanos cubren vastas
extensiones y se entremezclan entre ellos, esto no ocurre con las masas de agua
dulce. Por esta razón, la propagación de las especies de agua dulce está mucho
más limitada que la de las especies de agua salada. La variación en la
composición química es mayor en las aguas del interior que en las de los
océanos, ya que los minerales disueltos en el agua dulce no pueden dispersarse en
áreas tan extensas como en aquéllos. Sin embargo, considerando estas
limitaciones, existen dos grandes divisiones de las aguas dulces del interior:
aguas corrientes y aguas estancadas. En general, las primeras están en relación
con el mar, y una parte importante de la población animal proviene del gran
número de especies oceánicas que penetran en los ríos. La rapidez de las
corrientes en las aguas libres requiere que los animales sean grandes nadadores
(como el salmón), habitantes de las profundidades (como el cangrejo de río), o
formas que pueden fijarse a las rocas, plantas acuáticas, o detritos (como la
sanguijuela). Las aguas estancadas experimentan pequeñas fluctuaciones, de modo
que las formas sedentarias y de natación lenta son abundantes en estas zonas.
Las cuencas de agua estancada reúnen una mayor cantidad de detritos orgánicos
que las que fluyen, lo que hace posible la existencia de poblaciones vegetales
tan grandes como para facilitar un aporte abundante de alimentos a la población
animal.
5. Animales De Agua Salada
Se ha descrito un gran número de especies de ballenas
y peces depredadores en todos los mares. Sin embargo, la mayoría de los
animales acuáticos están limitados a unas áreas climáticas relativamente
definidas. En general, los animales no abandonan su zona climática y, cuando
una zona está dividida por masas terrestres, evitan el paso a otras masas de
agua dentro de la misma zona.
Las condiciones medio ambientales en las aguas
profundas son muy diferentes según el nivel de profundidad. La temperatura del
agua desciende y la presión aumenta a medida que se avanza hacia el fondo. Las
posibilidades de alimentarse, que dependen del número y tipo de plantas y
animales que existan, varían también mucho con la profundidad. Un animal
acuático que sólo puede sobrevivir en profundidades de 6.000 a 7.000 m, no
puede cruzar una cordillera del suelo del océano si su cresta se encuentra sólo
a 3.000 m por debajo de la superficie.
Suponiendo que exista una relativa uniformidad de
temperatura, presión y condiciones alimentarias, los hábitats de agua salada
pueden ser divididos en tres zonas: litoral, pelágica y abisal. El litoral
incluye las regiones costeras de océanos y mares, desde la orilla del mar hasta
una profundidad de aproximadamente 180 m. La población animal incluye una gran
cantidad de seres vivos propios de la zona de orilla como corales, mejillones,
artrópodos superiores y peces. La zona pelágica comprende la columna de agua
del mar abierto de idéntica profundidad que la del litoral. Muchas formas
pelágicas, como las medusas y los peces verdaderos equipados con cámaras de
aire, están adaptados para flotar, aunque la mayoría de los habitantes de esta
zona son capaces de nadar. La zona abisal es el fondo oscuro y profundo del
océano. Esta región carece prácticamente de vida vegetal, pero los habitantes
abisales, como los cangrejos, se alimentan de organismos muertos que se hunden
desde la superficie. En este entorno, las comunidades de plantas y animales que
viven en las grietas hidrotermales, donde la cadena alimenticia se basa en
bacterias que digieren azufre, son únicas.
Agua Subterránea
Agua que se encuentra bajo la superficie terrestre. Se
encuentra en el interior de poros entre partículas sedimentarias y en las
fisuras de las rocas más sólidas. En las regiones árticas el agua subterránea
puede helarse. En general mantiene una temperatura muy similar al promedio
anual en la zona.
El agua subterránea más profunda puede permanecer
oculta durante miles o millones de años. No obstante, la mayor parte de los
yacimientos están a poca profundidad y desempeñan un papel discreto pero
constante dentro del ciclo hidrológico. A nivel global, el agua subterránea
representa cerca de un tercio de un uno por ciento del agua de la Tierra, es
decir unas 20 veces más que el total de las aguas superficiales de todos los
continentes e islas.
El agua subterránea es de esencial importancia para la
civilización porque supone la mayor reserva de agua potable en las regiones
habitadas por los seres humanos. El agua subterránea puede aparecer en la
superficie en forma de manantiales, o puede ser extraída mediante pozos. En
tiempos de sequía, puede servir para mantener el flujo de agua superficial,
pero incluso cuando no hay escasez, el agua subterránea es preferible porque no
tiende a estar contaminada por residuos o microorganismos.
La movilidad del agua subterránea depende del tipo de
rocas subterráneas en cada lugar dado. Las capas permeables saturadas capaces
de aportar un suministro útil de agua son conocidas como acuíferos. Suelen
estar formadas por arenas, gravas, calizas o basaltos. Otras capas, como las
arcillas, pizarras, morrenas glaciares y limos tienden a reducir el flujo del
agua subterránea. Las rocas impermeables son llamadas acuífugas, o rocas
basamentarias. En zonas permeables, la capa superficial del área de saturación
de agua se llama nivel freático. Cuando en lugares muy poblados o zonas áridas
muy irrigadas se extrae agua del subsuelo demasiado deprisa, el nivel freático
puede descender con gran rapidez, haciendo que sea imposible acceder a él, aún
recurriendo a pozos muy profundos.
Aunque el agua subterránea está menos contaminada que
la superficial, la contaminación de este recurso también se ha convertido en
una preocupación en los países industrializados.
Agua Pesada
Isótopo de hidrógeno, estable y no radiactivo, con una
masa atómica de 2,01363, y de símbolo D o 2H. Se conoce también como hidrógeno
pesado, al ser su masa atómica aproximadamente el doble de la del hidrógeno
normal, aunque ambos tienen las mismas propiedades químicas. El hidrógeno, tal
como se da en la naturaleza, contiene un 0,02% de deuterio. Este isótopo tiene
un punto de ebullición de -249,49 °C, 3,28 °C más alto que el del hidrógeno. El
agua pesada (óxido de deuterio, D2O) tiene un punto de ebullición de 101,42 °C
(en el agua normal es de 100 °C); tiene un punto de congelación de 3,81 °C (en
el agua normal es de 0 °C), y a temperatura ambiente su densidad es un 10,79%
mayor que la del agua normal.
El químico estadounidense Harold Clayton Urey, junto
con sus colaboradores, descubrió el deuterio en 1932; consiguió separar el
primer isótopo en estado puro de un elemento. Los métodos más eficaces
utilizados para separar el deuterio del hidrógeno natural son la destilación
fraccionada del agua y el proceso de intercambio catalítico entre agua e
hidrógeno. En este último, al combinar agua e hidrógeno en presencia de un
catalizador apropiado, se forma deuterio en el agua en una cantidad tres veces
superior que en el hidrógeno. El deuterio también se puede concentrar por
electrólisis, centrifugación y destilación fraccionada del hidrógeno líquido.
El núcleo de los átomos de deuterio, llamado deuterón,
es muy útil para la investigación en el campo de la física, ya que puede ser
acelerado fácilmente por ciclotrones y otros aparatos semejantes, utilizándose
como proyectil atómico en la transmutación de elementos. El deuterio también
tiene importantes aplicaciones en la investigación biológica y se usa como
isótopo trazador en el estudio de los problemas del metabolismo.
Durante la II Guerra Mundial, el agua pesada se empleó
como agente moderador en los primeros tipos de reactores nucleares, aunque el
grafito ha ido ocupando su lugar gradualmente. El deuterio, en forma de óxido
de deuterio o de deuteruro de litio, es, junto con el tritio, un componente
esencial de las armas de fusión nuclear, también llamadas bombas de hidrógeno.
Agua Mineral
Agua de manantial que contiene sales minerales o gases
y que, por tanto, puede tener efectos diferentes sobre el cuerpo
humano que el agua corriente. Las aguas minerales se
han empleado como remedio desde la más remota antigüedad, y eran familiares
para los antiguos griegos y romanos. Acostumbran a clasificarse en alcalinas,
salinas, ferruginosas, sulfurosas, aciduladas y arseniosas. Las aguas minerales
más notables son las de Vichy, Tehuacán, Apollinaris y Caldas de Malavella,
bicarbonatadas; Apenta, Friedrichhall y Ledesma, aguas salinas ricas en
sulfatos; Karlovy Vary, Marienbad, Solares y Cestona, ricas en cloruro sódico;
Lanjarón, ferruginosa; Aquisgrán, Baden y Aix-les-Bains, sulfurosas; Bath y
Baden, arseniosas; y Panticosa, rica en nitrógeno.
7. Qué significa pH y cuál es su
importancia Bioquímica?
pH es una medida de acidez o alcalinidad de una
disolución. El pH indica la concentración de iones hidrógeno [H]+ presentes en
determinadas disoluciones.
El
cuerpo humano esta formado por 75% agua, es decir, el valor de su PH es muy
valioso para todas y cada una de las funciones de todos nuestros órganos para
sustentar la vida.
El
valor del PH en el cuerpo determina el estado de cada uno de
nuestros órganos y por consecuencia de cada una de las funciones de nuestro
cuerpo.
Actualmente
se ha demostrado científicamente que el PH en el organismo es la base de un
cuerpo sano o enfermo.
El
valor del PH en el cuerpo esta relacionado directamente con la salud y
bienestar de una persona.
Derivado
de que toda enfermedad actual es resultado de un desequilibrio, se ha
demostrado que todo desequilibrio en la salud se genera en un ambiente ácido es
decir en un valor que va de 6.9 a 0 de PH.
El
cuerpo humano por naturaleza, necesita estar en un equilibrio armónico
para gozar de salud y bienestar, dicho equilibrio armónico se encuentra en el
valor neutro y ligeramente alcalino del cuerpo, es decir un valor que va de 7 a
10 en la escala del PH.
La mayor parte de los elementos alcalinos son
elementos que sirven mucho para la limpieza o desinfección como por ejemplo
limpiadores, blanqueadores, el amoníaco, el jabón. Uno de los elementos más
alcalinos conocidos es el limpiador líquido para desagües que posee un pH de
14.
La escala del pH es sumamente importante para conocer
las características de diferentes elementos y ambientes ya que se considera que
en espacios sumamente alcalinos o sumamente ácidos no es posible la existencia
de vida por la altísima o bajísima presencia de hidrógeno.
8. Grafique la escala de pH y señale las
zonas fuertes y débiles de los ácidos y los álcalis.
LINK:
http://www.experimentoscientificos.es/ph/escala-del-ph/
LINK:
http://www.experimentoscientificos.es/ph/escala-del-ph/
9. Cómo se calcula el pH de
soluciones acuosas ácidos y bases fuertes?
En la vida cotidiana, el pH es una escala que
generalmente se usa para describir la neutralidad o falta de neutralidad de un
artículo doméstico. En el ámbito científico, el pH es la medida de los iones
dentro de una solución. Si asistes a una clase de ciencia o de química, es
posible que tengas que calcular el pH con base en la concentración. Calcula el
pH usando la ecuación del pH: pH = -log[H+].
10. Cómo se calcula el pH de soluciones
acuosas ácidos y bases debiles?
Calcula el pH usando la ecuación del pH: pH =
-log[OH-].
11. Que significa Ionización de un
acido y un álcali
Una reacción ácido-base o reacción de neutralización
es una reacción química que ocurre entre un ácido y una base produciendo una
sal y agua. La palabra "sal" describe cualquier compuesto iónico cuyo
catión provenga de una base (Na+ del NaOH) y cuyo anión provenga de un ácido
(Cl- del HCl). Las reacciones de neutralización son generalmente exotérmicas,
lo que significa que desprenden energía en forma de calor. Se les suele llamar
de neutralización porque al reaccionar un ácido con una base, estos neutralizan
sus propiedades mutuamente.
Existen varios conceptos que proporcionan definiciones
alternativas para los mecanismos de reacción involucrados en estas reacciones,
y su aplicación en problemas en disolución relacionados con ellas. La palabra
Neutralización se puede interpretar como aniquilación o como eliminación, lo
cuál no está muy lejano a la realidad. Cuando un ácido se mezcla con una base
ambas especies reaccionan en diferentes grados que dependen en gran medida de
las concentraciones y volúmenes del ácido y la base a modo ilustrativo se puede
considerar la reacción de un ácido fuerte que se mezcla con una base débil,
esta última será neutralizada completamente, mientras que permanecerá en
disolución una porción del ácido fuerte, dependiendo de las moles que
reaccionaron con la base. Pueden considerarse 3 alternativas adicionales que
surgen de la mezcla de un ácido con una base:
Se mezcla un ácido Fuerte con una base fuerte: Cuando
esto sucede, la especie que quedará en disolución será la que esté en mayor
cantidad respecto de la otra.
Se mezcla un ácido débil con una base fuerte: La
disolución será básica, ya que será la base la que permanezca en la mezcla.
Se mezcla un ácido débil con una base débil: Si esto
sucede, la acidez de una disolución dependerá de la constante de acidez del
ácido débil y de las concentraciones tanto de la base como del ácido.
12. Que significa que pka y pkb
pKa es la fuerza que tienen las moléculas al
disociarse (es el logaritmo negativo de la constante de disociación ácida de un
ácido débil).
13. Como se ioniza un acido mono, di y tri
protico
Los Ácidos Dipróticos son ácidos que en disolución acuosa donan 2
protones H+ por cada molécula. Estos ácidos pueden ser tanto ácidos orgánicos
como ácidos inorgánicos.
El ácido sulfúrico H2SO4 es un ejemplo de ácido diprótico ya que en
medio acuoso cada molécula dona 2 protones H+ en dos etapas:
1ª Etapa: H2SO4 (ac) → H+ (ac) + HSO4- (ac)
2ª Etapa: HSO4- (ac) → H+ (ac) +
SO42- (ac)
Por otra parte, los Ácidos Monopróticos son aquellos que en disolución
acuosa donan solo un protón (como el HCl) y los Ácidos Polipróticos los que
donan 3 o más protones (como el H3PO4).
14. ¿Qué es una Solución buffer reguladora o
tapón y cuál es su importancia para la vida?
Un tampón o buffer es una o varias sustancias químicas
que afectan a la concentración de los iones de hidrógeno (o hidronios) en el
agua. Siendo que pH no significa otra cosa que potencial de hidrogeniones (o
peso de hidrógeno), un "buffer" (o "amortiguador") lo que
hace es regular el pH.
Cuando un "buffer" es añadido al agua, el
primer cambio que se produce es que el pH del agua se vuelve constante. De esta
manera, ácidos o bases (álcalis = bases) adicionales no podrán tener efecto
alguno sobre el agua, ya que esta siempre se estabilizará de inmediato.
Soluciones amortiguadoras
Las soluciones amortiguadoras, también conocidas como
muelles buffer o tampón, son disoluciones que están compuestas por el ion común
de un ácido débil o una base débil y el mismo ion común en una sal conjugada,
ambos componentes deben de estar presentes.
También se dice que una solución es amortiguadora,
reguladora o tampón si la [H+], es decir el pH de una solución no se ve
afectada significativamente por la adición de pequeñas cantidades o volúmenes
de ácidos y bases.
Un tampón, buffer, solución amortiguadora o solución
reguladora es la mezcla en concentraciones relativamente elevadas de un ácido y
su base conjugada, es decir, sales hidrolíticamente activas. Tienen la
propiedad de mantener estable el pH de una disolución frente a la adición de
cantidades relativamente pequeñas de ácidos o bases fuertes. Este hecho es de
vital importancia en diversos contextos en donde es necesario mantener el pH en
un umbral estrecho, por ejemplo, con un leve cambio en la concentración de
hidrogeniones en la célula se puede producir un paro en la actividad de las
enzimas.
15. Describa cómo reacciona una solución
buffer al adicionar ácidos y álcalis
No reciste a la
acidez.
16. ¿Cuál es el pH de la saliva y Cómo
funcionan los sistemas amortiguadores de la saliva?
El equilibrio del pH (alcalinidad versus acidez) de la
saliva normalmente varía entre 6,2 y 7,4, con niveles de pH más elevados que se
observan con frecuencia durante un aumento en la secreción de la saliva, por
ejemplo, al oler mientras se cocina una comida o cuando se tiene apetito y se
ven fotos de alimentos. Algunos médicos de Internet ofrecen guías para
diagnosticar una amplia variedad de enfermedades físicas y psicológicas usando
kits de pruebas de pH para que las realices en tu casa que les venden a sus
pacientes.
17. Como se calcula teóricamente el pH de
una solución buffer ( dar ejemplos).
Ph+Pka=- log A-
HA
18. Explique
la acidosis y alcalosis metabólica.
Los términos acidosis y alcalosis se utilizan para
describir situaciones anormales que aparecen por existir un exceso de ácido o
de álcali (base) en la sangre. También se emplea para su descripción el
concepto de trastornos del equilibrio ácido-base, siendo sus causas variadas.
Se considera normal aquel valor de pH que se mantiene
dentro de unos márgenes estrechos, entre 7.35 y 7.45, de tal manera que así se
garantiza el normal funcionamiento de los distintos procesos metabólicos, a la
vez que se permite un transporte y liberación normal del oxígeno a los tejidos.
Se está ante una acidosis cuando el pH sanguíneo cae por debajo de 7.35,
mientras que se está ante una alcalosis cuando el pH es superior a 7.45. Son
muchas las situaciones o enfermedades que pueden hacer variar el pH, situándolo
más allá de los límites anteriormente citados.
En condiciones normales, el metabolismo del organismo
genera importantes cantidades de ácidos que deben ser eliminados para mantener
un pH correcto. La mayor parte del componente ácido está representada por el
ácido carbónico, formado a partir de dióxido de carbono (CO2) y agua. También
se producen ácido láctico, cetoácidos y otros ácidos orgánicos, aunque en
cantidades menores.
Los principales órganos implicados en la regulación
del pH sanguíneo son los pulmones y los riñones.
Los pulmones contribuyen a la eliminación de ácidos
del organismo expulsando CO2. El organismo puede modificar la frecuencia
respiratoria con la finalidad de alterar a su vez la cantidad de CO2 exhalado;
este mecanismo permite modificar el pH sanguíneo en unos minutos.
Los riñones por su parte excretan ciertas sustancias
ácidas por la orina; además, contribuyen a regular la concentración de
bicarbonato (HCO3-, una base) en la sangre. Las alteraciones ácido-base debidas
a aumentos o disminuciones de HCO3- tienen lugar más lentamente que los cambios
en el CO2, de varias horas a semanas.
Ambos mecanismos tienen lugar simultáneamente
manteniendo en personas sanas el pH sanguíneo entre unos márgenes muy estrechos
y controlados.
Los sistemas tampón son capaces de resistir a las
variaciones de pH y contribuyen a regular las concentraciones de ácido y de
base del organismo. Los principales sistemas tampón en la sangre son la
hemoglobina (en los hematíes), las proteínas plasmáticas, el bicarbonato y los
fosfatos.
Las cantidades absolutas de ácidos y bases son menos
importantes que el balance que existe entre ellas y que sus efectos en el pH
sanguíneo (véase Figura 1).
La acidosis tiene lugar cuando el pH de la sangre se
sitúa por debajo de 7.35, y puede obedecer a:
Aumento de la producción de ácidos
Consumo de sustancias que se metabolizan a ácidos
Disminución de la eliminación de ácidos del organismo
19. Explique
la acidosis y alcalosis respiratoria.
La alcalosis respiratoria es uno de los trastornos del
equilibrio ácido-base en que una mayor frecuencia de respiración
(hiperventilación) eleva el pH del plasma sanguíneo, a lo cual se le denomina
alcalosis.1 Para unos investigadores, la alcalosis respiratoria es el disturbio
ácido básico más prevalente en pacientes seriamente enfermos, mientras que para
otros, la acidosis metabólica sería el trastorno más frecuente.2
La alcalosis respiratoria es una alteración clínica
causada por hiperventilación alveolar que provoca Hipocapnia (PaCO2≤35mmHg),
incremento de la relación de la concentración de Bicarbonato y la PaO2 y
aumento del pH. Entre los mecanismos compensatorios se incluyen disminución de
la frecuencia respiratoria( si el organismo es capaz de responder a la caída de
la PaCO2), incremento de la excreción renal de bicarbonato y retención de
Hidrógeno.
La acidosis respiratoria es una afección que ocurre cuando los
pulmones no pueden eliminar todo el dióxido de carbono que produce el cuerpo.
Esto hace que los líquidos del cuerpo, especialmente la sangre, se vuelvan
demasiado ácidos.
20. Investigue
una patología relacionada con el pH, salival o el pH sanguíneo.
Seguir una dieta alcalina significa
que nuestro cuerpo deja de estar en un nivel ácido y comienza a estar en un
nivel alcalino. Un cuerpo alcalino se consigue al medir el pH en la sangre y comer
alimentos que le ayudan a la persona a balancear dicho nivel para que llegue al
punto necesario de alcalinidad. Ahora, un cuerpo alcalino es todo lo contrario.
Si la persona come alimentos demasiado ácidos, tales como alimentos procesados
y comida chatarra, nuestro cuerpo deja de ser alcalino y comienza a estar en un
nivel ácido. No es una sorpresa que esto coloca al cuerpo de la persona en una
posición peligrosa. Es importante conocer que un cuerpo ácido es un cuerpo
enfermo. La pregunta es, ¿como exactamente el nivel de pH ácido puede afectar y
dañar nuestro cuerpo? Este artículo explica mejor los daños que causa los
niveles de pH ácido en la sangre en diferentes maneras.
pH
ácido en la sangre
pH
ácido en la sangre
Daños
de un pH Ácido en la Sangre
a) La
primera, se encuentra ligada a la actividad de las enzimas. Estas son las
pequeñas obreras en el origen de todas las transformaciones bioquímicas que
tienen lugar en el cuerpo, y de las que dependen el buen funcionamiento de
órganos (hígado, riñón, bazo, etc.).
Para
que las enzimas funcionen correctamente necesitan un entorno óptimo de pH, o de
lo contrario su actividad se verá perturbada o hasta interrumpida totalmente.
Cuando
se produce un desequilibrio en el pH, se presentan enfermedades, y en el caso
de pérdida de este equilibrio, el cuerpo ya no puede seguir funcionando
pudiendo ocasionar hasta la muerte.
b) La
segunda, se debe a la agresividad de los ácidos presentes en exceso en los
tejidos. De hecho antes de ser neutralizados por las bases, irritan los órganos
con los que se hallan en contacto. Promoviendo procesos inflamatorios que
pueden causar dolor, pérdida de la función o lesiones en los tejidos.
En
estos proceso participan los órganos encargados de eliminar los ácidos fuertes,
como son la piel y los riñones. Una gran parte de los eccemas (lesión exudativa
generalmente de la piel), urticarias (lesión productiva de la piel), pruritos
(área del cuerpo con comezón), así como eritema (enrojecimientos de la piel),
se deben a la irritación causada por la acidez del sudor.
Un muy
buen ejemplo puede ser cuando la densidad y el pH de la orina se encuentra muy
ácida, al momento de orinar se puede presentar dolor, ardor, inflamación;
promoviendo padecimientos como uretritis o cistitis que son generalmente
problemas de tipo infeccioso.
La
agresión ácida a los diferentes tejidos puede provocar en el caso de las
articulaciones dolor (artritis), en los nervios (neuritis) y en los intestinos
(enteritis, colitis, etc.). Una infección puede fácilmente sobre añadirse a los
trastornos ya mencionados, dado que las lesiones de las mucosas, permiten a los
microorganismos penetrar fácilmente en los tejidos, ya que generalmente por la
acción ácida puede encontrarse disminuida la acción de el sistema inmune, favoreciendo
la colonización microbiana o viral.
c) La
Tercera, se debe al hecho de que toda persona que se acidifica, se
desmineraliza inevitablemente, ya que el cuerpo debe ceder los minerales
básicos para neutralizar los ácidos. Esta desmineralización puede afectar a
cualquier órgano, pues los minerales básicos se encuentran en todos los
tejidos.
Los
problemas más conocidos implican al sistema musculo esquelético así como a los
dientes. Los huesos se descalifican, pierden su resistencia y su flexibilidad,
tanto que se pueden fracturar con facilidad, perdiendo masa ósea
(osteoporosis), inflamación a nivel de las articulaciones, fractura a nivel de
los cuerpos vertebrales que pueden causar compresión nerviosa (ciática), a
nivel de los dientes éstos se pueden volver frágiles y quebradizos al
desmineralizarse, sensibles a los alimentos fríos o calientes, desarrollando
caries con facilidad.
TALLER FORMATIVO N° 2
PROTEÍNAS
1.
¿Qué es una proteína?:
Las
proteínas son moléculas formadas por aminoácidos que están unidos por un tipo de enlaces
conocidos como enlaces peptídicos. El orden y la disposición de los aminoácidos
dependen del código genético de cada persona. Todas las proteínas están
compuestas por:
·
Carbono
·
Hidrógeno
·
Oxígeno
·
Nitrógeno
Y
la mayoría contiene además azufre y fósforo.
Las
proteínas suponen aproximadamente la mitad del peso de los tejidos del
organismo, y están presentes en todas las células del cuerpo, además de
participar en prácticamente todos los procesos biológicos que se producen.
2.
¿Qué es un aminoácido y cuál es su estructura general?
El cuerpo humano
se compone en un 20 por ciento de proteínas. Las proteínas juegan en casi todos
los procesos biológicos un papel clave. Los aminoácidos son la base de las de
las proteínas.
Dado que gran
parte de nuestras células, músculos y tejidos están compuestos por aminoácidos,
éstos forman parte de numerosas funciones importantes en nuestro cuerpo: los
aminoácidos confieren a la célula no sólo su estructura, sino que también son
responsables del transporte y el almacenamiento de toda clase de nutrientes de
vital importancia. Los aminoácidos influyen en las funciones de órganos,
glándulas, tendones o arterias. Son esenciales en la curación de heridas y
reparación de tejidos, especialmente músculos, huesos, piel y cabello, así como
en la eliminación de los impactos negativos que se asocian a trastornos
metabólicos de todo tipo.
3.
¿En qué consisten las propiedades acido- base de los
aminoácidos?
podemos decir
que el grupo amino de un aminoácido presenta un comportamiento
básico, ya que se puede protonar para dar -NH3+,
o que un grupo carboxilo, -COOH, presenta un comportamiento ácido, ya que
se puede desprotonar para dar -COO–. Es decir, de forma
muy general, podemos escribir, para cada uno de los grupos por separado en
disolución acuosa:
Comportamiento
básico del grupo amino de un aminoácido: R-NH2 + H2O
→ R-NH3+ + OH–
Comportamiento
ácido del grupo carboxílico de un aminoácido: R-COOH +H2O →
R-COO– + H3O+
4.
¿Qué es punto isoeléctrico y qué importancia tiene para
la bioquímica?:
Todas las macromoléculas de la
naturaleza adquieren una carga cuando se dispersan en agua. Una característica
de las proteínas y otros biopolímeros es que la carga total que adquieren
depende del pH del medio.
Así, todas las proteínas tienen una
carga neta dependiendo del pH del medio en el que se encuentren y de los
aminoácidos que la componen, así como de las cargas de cualquier ligando que se
encuentre unido a la proteína de forma covalente (irreversible).
Debido a la composición en aminoácidos
de la proteína, los radicales libres pueden existir en tres formas dependiendo
del pH del medio: catiónicos, neutros y aniónicos. Cualquier proteína tendría
una carga neta positiva si se encuentra en un medio lo suficientemente ácido
debido a que los grupos COOH de los aminoácidos aspártico y glutámico estarían
en su forma neutra pero los grupos amino de Arginina y lisina están protonados
(-NH3+).
De igual forma si la proteína se
encuentra en un medio con un pH muy alto estaría cargada negativamente ya que
en este caso los grupos carboxilo estarían desprotonados (COO-) y los grupos
amino estarían en su forma neutra (NH2).
De lo anterior se deduce que las
proteínas tienen un pH característico al cual su carga neta es cero. A este pH
se le denomina punto isoeléctrico (pI).
En el punto isoeléctrico (pI), se
encuentran en el equilibrio las cargas positivas y negativas por lo que la
proteína presenta su máxima posibilidad para ser precipitada al disminuir su
solubilidad y facilitar su agregación.
5. ¿Cómo se forman las proteínas? ¿Cómo se forma un enlace peptídico?:
La síntesis
de proteínas o traducción del ARN es el proceso anabólico mediante el cual se
forman las proteínas a partir de los aminoácidos. Es el paso siguiente a la
transcripción del ADN a ARN. Como existen veinte aminoácidos
diferentes y sólo hay cuatro nucleótidos en el ARN (Adenina, Uracilo, Citosina
y Guanina), es evidente que la relación no puede ser un aminoácido por cada
nucleótido, ni tampoco por cada dos nucleótidos, ya que los cuatro tomados de
dos en dos, sólo dan dieciséis posibilidades. La colinearidad debe establecerse
como mínimo entre cada aminoácido y tripletes de nucleótidos. Como hay sesenta
y cuatro tripletes diferentes (combinación de cuatro elementos o nucleótidos
tomados de tres en tres con repetición), es obvio que algunos aminoácidos deben
tener correspondencia con varios tripletes diferentes. Los tripletes que
codifican aminoácidos se denominan codones. La confirmación de esta hipótesis
se debe a Nirenbert, Ochoa y Khorana.
¿De que elementos están constituidas las proteínas?
La parte más pequeña en que pueden dividirse son los
aminoácidos. Estos aminoácidos son como las letras del abecedario, que con un
nº determinado se pueden formar infinidad de palabras. Existen 20 aminoácidos y
con ellos se forman todas las proteínas. De estos aminoácidos 8 son esenciales
(imprescindibles), es decir los tenemos que ingerir con la dieta ya que nuestro
organismo no los puede obtener de ninguna otra forma.
Hay
que tener en cuenta la estructura de un aminoácido antes de seguir: como el
nombre lo indica, este monómero posee en un extremo un grupo amino (básico) y
en el otro un grupo carboxilo (ácido), lo que le da propiedades maravillosas.
Un enlace peptídico está conformado por la unión de un grupo carboxilo de un
aminoácido y el grupo amino del siguiente. Un péptido es la unión de muchos
aminoácidos en una misma cadena por este tipo de enlace, que sería más o menos
así:
6.
¿Cómo se clasifican las proteínas de acuerdo a su función
y composición?
Holoproteínas o proteínas simples.
Están formadas únicamente por cadenas polipeptídicas, ya que en su hidrólisis
(descomposición en subunidades) sólo se obtienen aminoácidos. Dicho de otra
forma: están formadas exclusivamente por aminoácidos.
Heteroproteínas, proteínas complejas o
conjugadas. Además de las cadenas polipeptídicas, están compuestas también por
una parte no proteica que se denomina grupo prostético.
7.
¿Cuál es la diferencia entre una proteína y un
polipéptido?:
Técnicamente las proteínas son
polímeros de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos o, lo que es lo mismo,
una cadena de aminoácidos unidos entre sí que forman diferentes niveles de
estructura.
los aminoácidos son aquellos componentes básicos que
forman las proteínas.
Cuando hablamos de peptidos nos referimos a cadenas
cortas de aminoácidos también unidos por un enlace ¿qué es lo que diferencia a
proteínas de peptidos? Pues básicamente, la cantidad de aminoácidos que los
forman. Llamaremos proteína a una cadena de aminoácidos mayor de 100
aminoácidos.
8.
Escriba los aminoácidos esenciales ( ESTRUCTURA QUIMICA)
y no esenciales, utilice sus nombres y las abreviaturas de cada uno:
1.
¿Cómo se clasifican las proteínas de acuerdo a su función
y composición?
Holoproteínas o proteínas simples.
Están formadas únicamente por cadenas polipeptídicas, ya que en su hidrólisis
(descomposición en subunidades) sólo se obtienen aminoácidos. Dicho de otra
forma: están formadas exclusivamente por aminoácidos.
Heteroproteínas, proteínas complejas o
conjugadas. Además de las cadenas polipeptídicas, están compuestas también por
una parte no proteica que se denomina grupo prostético.
2.
¿Cuál es la diferencia entre una proteína y un
polipéptido?:
Técnicamente las proteínas son
polímeros de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos o, lo que es lo mismo,
una cadena de aminoácidos unidos entre sí que forman diferentes niveles de
estructura.
los aminoácidos son aquellos componentes básicos que
forman las proteínas.
Cuando hablamos de peptidos nos referimos a cadenas
cortas de aminoácidos también unidos por un enlace ¿qué es lo que diferencia a
proteínas de peptidos? Pues básicamente, la cantidad de aminoácidos que los
forman. Llamaremos proteína a una cadena de aminoácidos mayor de 100
aminoácidos.
3.
Escriba los aminoácidos esenciales ( ESTRUCTURA QUIMICA)
y no esenciales, utilice sus nombres y las abreviaturas de cada uno:
4.
¿Cuál es la diferencia entre una proteína simple y una
conjugada?:
Las
PROTEÍNAS SIMPLES están formadas por Aminoácidos como la UBIQUITINA (Formada
por 53 Aminoácidos).
- Las Proteínas Simples o HOLOPROTEÍNAS son aquellas que al
hidrolizarse producen únicamente AMINOÁCIDOS.
Las PROTEÍNAS CONJUGADAS además de la Cadena Polipeptídica
contiene un componente no Aminoacídico llamado GRUPO PROSTÉTICO (Azúcar,
Lípido, Ácido Nucleico, etc.)
- Las Proteínas Conjugadas o HETEROPROTEÍNAS son proteínas
que al hidrolizarse producen también, además de los aminoácidos, otros
componentes orgánicos o inorgánicos. La porción no proteica de una proteína
conjugada se denomina Grupo Prostético.
5.
¿Qué importancia tiene la forma de una proteína para la
bioquímica?
6.
Describa: Estructura primaria, estructura secundaria,
estructura terciaria y estructura cuaternaria de una proteína.
La
estructura primaria es la forma de organización más básica de las proteínas.
Este tipo de estructura de las proteínas está determinada por la secuencia de
aminoácidos de la cadena proteica, es decir, por el número de aminoácidos
presentes y por el orden en que están enlazados por medio de enlaces
peptídicos. Las cadenas laterales de los aminoácidos se extienden a partir de
una cadena principal. Por convención, (coincidiendo con el sentido de síntesis
natural en RER) el orden de escritura es siempre desde el grupo amino-terminal
hasta el carboxi-terminal.
la estructura
secundaria de las proteínas es el plegamiento regular local entre residuos
aminoacídicos cercanos de la cadena polipeptídica. Este tipo de estructura de
las proteínas se adopta gracias a la formación de enlaces de hidrógeno entre
los grupos carbonilo (-CO-) y amino (-NH-) de los carbonos involucrados en los
enlaces peptídicos de aminoácidos cercanos en la cadena. Estos también se los
encuentra en forma de espiral aplana.
Hélice alfa: En
esta estructura la cadena polipeptídica se desarrolla en espiral sobre sí misma
debido a los giros producidos en torno al carbono beta de cada aminoácido. Esta
estructura se mantiene gracias a los enlaces de hidrógeno intracatenarios
formados entre el grupo -C=O del aminoácido "n" y el -NH del
"n+4" (cuatro aminoácidos más adelante en la cadena). Un ejemplo
particular es la Hélice de colágeno: una variedad particular de la estructura
secundaria, característica del colágeno, proteína presente en tendones y tejido
conectivo. Existen otros tipos de hélices: Hélice 310 (puentes de hidrógeno
entre los aminoácidos "n" y "n+3") y hélice Π (puentes de hidrógeno entre los aminoácidos "n" y
"n+5"), pero son mucho menos usuales.
Hoja plegada beta:
Cuando la cadena principal se estira al máximo que permiten sus enlaces
covalentes se adopta una configuración espacial denominada cadena beta. Algunas
regiones de proteínas adoptan una estructura en zigzag y se asocian entre sí estableciendo
uniones mediante enlaces de hidrógeno intercatenarios. Todos los enlaces
peptídicos participan en estos enlaces cruzados, confiriendo así gran
estabilidad a la estructura. La forma en beta es una conformación simple
formada por dos o más cadenas polipeptídicas paralelas (que corren en el mismo
sentido) o antiparalelas (que corren en direcciones opuestas) y se adosan
estrechamente por medio de puentes de hidrógeno y diversos arreglos entre los
radicales libres de los aminoácidos. Esta conformación tiene una estructura
laminar y plegada, a la manera de un acordeón.
Giros beta:
Secuencias de la cadena polipeptídica con estructura alfa o beta, a menudo
están conectadas entre sí por medio de los llamados giros beta. Son secuencias
cortas, con una conformación característica que impone un brusco giro de 180
grados a la cadena principal de un polipeptido.
Se forma sobre la
disposición de la estructura secundaria de un polipéptido al plegarse sobre sí
misma originando una conformación globular. La cual se mantiene estable debido
a la existencia de enlaces entre los radicales R de los aminoácidos, aparecen
los puentes disulfuro entre los radicales de aminoácidos que tienen azufre
(cisteína) ;también las fuerzas hidrófobas son fundamentales en esta estructura.
Puede haber
estructuras terciarias de tipo globulares donde “no hay forma” y son solubles;
las hormonas y enzimas suelen tener esta
forma, y fibrosas, son estructuras insolubles, son alfa queratina, beta
queratinas y colágeno.
La estructura
terciaria de una proteína' es la distribución tridimensional de todos los
átomos que constituyen la proteína. Se puede afirmar que de la estructura
terciaria derivan las propiedades biológicas de estas, puesto que la
disposición en el espacio de los diferentes grupos funcionales de la proteína,
condiciona su capacidad de interacción con otros grupos y ligandos. De esta
manera, la estructura primaria (secuencia de aminoácidos) de la proteína determina
la estructura terciaria
La estructura
terciaria de una proteína está generalmente conformada por varios tramos con
estructuras secundarias distintas. En cuanto a los niveles de la estructura de
las proteínas, en la estructura terciaria generalmente los aminoácidos apolares
se sitúan hacia el interior de la proteína y los polares hacia el exterior, de
manera que puedan interactuar con el agua circundante. En el caso de proteínas
integrales de membrana, los aminoácidos hidrofóbicos quedan expuestos en el
interior de la bicapa lipídica. Por tanto, este tipo de estructura es la que
les da a las proteínas sus particularidades físicoquímicas, como la polaridad o
apolaridad de la molécula
La estructura
cuaternaria de las proteínas se forma mediante la unión de enlaces débiles de
varias cadenas polipeptídicas con estructura terciaria para formar un complejo
proteico. Cada una de estas cadenas polipeptídicas recibe el nombre de
protómero.
En cuanto a los
niveles de la estructura de las proteínas, puede tener de forma más amplia que
lo normal. Comprende la gama de proteínas oligoméricas, es decir aquellas
proteínas que constan con más de una cadena polipéptida, en la cual además
puede existir un comportamiento de alosterismo según el método concertado de
Jacques Monod.1
La estructura
cuaternaria deriva de la conjunción de varias cadenas aminoácidas que gracias a
su unión realizan el proceso de la disjunción, dando así un resultado favorable
ante las proteínas ya incrementadas. Presenta varios polipéptidos distintos y
su estructura funcional requiere de la interacción entre dos o más cadenas de
aminoácidos similares o diferentes.
A través de la
organización proteica cuaternaria se forman estructuras de gran importancia
biológica como los microtúbulos, microfilamentos, capsómeros de virus y
complejos enzimáticos. También las fibrillas colágenas encontradas en el
espacio extracelular del tejido conjuntivo están constituidas por la agregación
de cadenas polipeptídicas de tropocolágeno.
En general, la
estructura cuaternaria da la función de la proteína, pero hay ejemplos de las
proteínas activas fuera de su complejo cuaternario. Arreglos de subunidades
pueden conferir en el complejo cuaternario o punto de eje de simetría, pero
esto no es obligatorio.
El alosterismo trata
de regulación enzimática de las propiedades de una proteína multimérica. En
cuanto a la estructura cuaternaria, el alosterismo puede ser captado como
consecuencia del movimiento relativo de un monómero en las propiedades
multiméricas. La Hemoglobina proporciona un ejemplo bien estudiado, pero no es
el único.
7.
¿Cuáles son las Fuerzas intra-moleculares de la
estructura terciaria?:
Enlaces
puentes disulfuro entre Cys, puentes de hidrógeno entre cadenas laterales,
interacciones iónicas, interacciones de van der Waals, y el efecto hidrófobo
(exclusión de las moléculas de agua evitando su contacto con los residuos
hidrófobos, que quedan empaquetados en el interior de la estructura)y,
recientemente se ha descubierto, como consecuencia de las investigaciones en
materia de anatomía molecular, una estrecha relación entre las interacciones
entre las regiones hidrofóbicas de las cadenas alifáticas radicales de las
proteínas. Las interacciones entre las cadenas laterales de los residuos de la
proteína dirigen al polipéptido para constituir una estructura compacta
8.
¿Qué significa desnaturalización?:
la desnaturalización es un cambio estructural de las
proteínas o ácidos nucleicos, donde pierden su estructura nativa, y de esta
forma su óptimo funcionamiento y a veces también cambian sus propiedades
físico-químicas.
9.
Describa los Factores que inciden en la
desnaturalización.
Los agentes que provocan la desnaturalización de una
proteína se llaman agentes desnaturalizantes. Se distinguen agentes físicos
(calor) y químicos (detergentes, disolventes orgánicos, pH, fuerza iónica).
Como en algunos casos el fenómeno de la desnaturalización es reversible, es
posible precipitar proteínas de manera selectiva mediante cambios en:
1° La
polaridad del disolvente.
2°La fuerza iónica.
3°El pH.
4°La temperatura.
10.
Realice la clasificación de las proteínas según su
función.
Proteínas
transportadoras. Como por ejemplo la hemoglobina que transporta oxígeno desde los alveolos
pulmonares hacia las células(en forma de oxihemoglobina) y transporta dióxido de carbono desde las
células hasta los alveolos pulmonares(en forma de carboxihemoglobina).
Proteínas de defensa o anticuerpos. como por ejemplo
las inmunoglobulinas.
Proteínas reguladoras
como las hormonas que regulan muchas funciones del organismo.
Proteínas de reserva .
Como por ejemplo la ovoalbúmina,
ferritín, etc.
Proteínas
Catalizadoras. Como por ejemplo las enzimas que regulan la velocidad de las
reacciones químicas durante la digestión de los alimentos.
Proteínas
estructurales. Como por ejemplo la
actina, la miosina que constituyen a los músculos.
II. Proponer.
1. Dada la siguiente estructura (H-Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-OH) mencione
cada uno de los aminoácidos que compone la estructura del hexapeptido.
2. Teniendo en cuenta la secuencia de aminoácidos presentada en el ítem
dos, plantee la estructura del tetra-peptido (utilice las estructuras
de cada aminoácido y Proponga la adición de cada uno; hasta llegar al tetrapeptido
propuesto).
3. A partir de la estructura de la leucina
encuentre la forma iónica, la forma catiónica y su ion dipolar (utilice reacciones
de tipo acido-base).
TALLER
FORMATIVO Nª3
Unidad III
ENZIMAS,
CATALIZADORAS DE VIDA
Saberes
conceptuales:: Enzimas,
catalisis, características físicas y químicas, clasificación, inhibicio y
regulación
I Conceptos.
La siguiente lista presenta nociones de vital importancia para el
estudio de las enzimas; desarrolle en cada caso la noción correspondiente.
1. Enzima: Una enzima es una
molécula que se encuentra conformada principalmente por proteína que producen
las células vivas, siendo su función destacada la de actuar como catalizador y
regulador en los procesos químicos del organismo, es decir, cataliza las
reacciones bioquímicas del metabolismo.
De ninguna manera
una enzima modificará el balance energético ni el equilibrio de aquellas
reacciones en las cuales intervienen, sino más bien su razón de ser en el
proceso es la de limitarse a acelerarlo.
Entonces, la
reacción que se encuentra bajo los efectos de una enzima alcanzará su
equilibrio justo de una manera mucho más rápida que una reacción que no se
encuentra catalizada.
2. Sustrato: Un sustrato en química es un ejemplo particular
de un reactivo. Los reactivos pasan a través de cambios químicos para dar
productos como resultado. En el caso de un sustrato, es un reactivo que tiene
el potencial de convertirse en un producto específico, pero únicamente muy
lentamente. La reacción química de un sustrato es facilitada por una enzima.
Los sustratos son prevalentes tanto en la química como en la bioquímica.
3. Energía de activación: La energía de
activación suele utilizarse para denominar la energía mínima necesaria para que
se produzca una reacción química dada. Para que ocurra una reacción entre dos
moléculas, éstas deben colisionar en la orientación correcta y poseer una
cantidad de energía mínima.
4. Explique con un grafico como sucede la catálisis enzimática
5. Cofactor : Un cofactor es una
molécula pequeña necesaria para la actividad de muchas enzimas. Los cofactores
son iones metálicos o moléculas orgánicas que participan con las enzimas en la
realización de una actividad enzimática. A los cofactores de naturaleza
orgánica se le conocen como coenzimas.
6. ¿Cuál es la diferencia entre un activador y una coenzima?:Cofactor. Cuando se trata de
iones o moléculas inorgánicas. (Cofactores). Algunos cofactores entran a formar
parte del sitio activo y son integrantes de la proteína enzima
(metaloproteínas) ; otros al parecer, establecen un enlace entre la enzima y el
sustrato.
# Coenzima. Cuando es una molécula orgánica. Aquí se puede
señalar, que muchas vitaminas funcionan como coenzimas; y realmente las
deficiencias producidas por la falta de vitaminas responde más bien a que no se
puede sintetizar una determinada enzima en el que la vitamina es la coenzima.
7. ¿Qué es el sitio activo en una enzima y cuál es su importancia?: El sitio o centro activo es la zona de la enzima en la
que se une el sustrato para ser catalizado. La reacción específica que una
enzima controla depende de un área de su estructura terciaria. Dicha área se
llama el sitio activo y en ella ocurren las actividades con otras moléculas.
Debido a esto, el sitio activo puede sostener solamente ciertas moléculas. Las
moléculas del sustrato se unen al sitio activo, donde tiene lugar la catálisis.
La estructura tridimensional de éste es lo que determina la especificidad de
las enzimas. En el sitio activo sólo puede entrar un determinado sustrato.
Dentro del centro activo hay ciertos aminoácidos que intervienen en la unión
del sustrato a la enzima y se denominan residuos de unión, mientras que los que
participan de forma activa en la transformación química del sustrato se conocen
como residuos catalíticos.
El sitio activo es una ENTIDAD
TRIDIMENSIONAL de las Holoenzimas donde los aminoácidos que lo conforman
realizan las diversas funciones relacionadas con el metabolismo celular(
síntesis, catálisis, hidratación, deshidratación, hidrigenación,
deshidrogenación, óxido-reducción, etc).
El sitio activo es la unidad fundamental de todas las
Holoenzimas, es como una cerradura que encaja perféctamente en el sustrato
produciendo las modificaciones y su transformación en producto final de la
reacción química o Metabolitos.
8. Escriba las diferencias y semejanzas entre la teoría de ajuste inducido y
llave candado: Hace tiempo Fischer sugirió
que tanto la encima como el sustrato eran perfecta y geográficamente
complementarias, es decir, que el sustrato se encajaba en la enzima, que a su
vez tendría una forma complementaria, igual que lo hace una llave(sustrato) en
una cerradura (enzima).
El modelo de ajuste inducido o de mano-guante, propugna que
la enzima dotada de cierta flexibilidad cambia su conformación cuando entra en
contacto con el sustrato por el sitio activo, de manera que se acoplaría al
sustrato igual que un guante(enzima) a la mano(sustrato).
9. Explique los
factores que afectan la velocidad de una reacción catalizada por enzimas: Incremento de la velocidad con la
temperatura: En general, la velocidad de la reacción se incrementa con la
temperatura hasta que un punto máximo es alcanzado. Este incremento se debe a
que aumenta el número de moléculas ricas en energía que pueden pasar la barrera
energética de estado de transición, para formar a los productos.
Decremento
de la velocidad con la temperatura: la elevación excesiva de la temperatura del
medio que contiene a las enzimas, resulta en un decremento de la velocidad como
resultado de la desnaturalización, es decir, la pérdida de la estructura
tridimensional de las enzimas.
Efecto
del pH en la ionización del sitio activo: la concentración de H+ afecta la
velocidad de la reacción en muchas formas. Primero el proceso catalítico
usualmente requiere de que la enzima y el substrato tengan grupos químicos en
una forma ionica particular para poder interactuar. Por ejemplo la actividad
catalítica puede necesitar a un grupo amino, por ejemplo de una lisina en
estado protonado (-NH3+) o no (-NH2+), el pH modifica este estado y por tanto a
la velocidad de la reacción.
Efecto
del pH para la desnaturalización de la enzima: pH extremos pueden ocasionar la
desnaturalización de las enzimas, debido a que la estructura con estos cambios
es posible modificar las interacciones ionicas que intervienen en la
estabilidad de la enzima en su estado nativo
El
pH óptimo varía para las diferentes enzimas:
el pH al cual las enzimas adquieren su máxima actividad es diferente
para cada una de ellas y depende de la secuencia de aminoácidos que las
conforman, por supuesto, también está relacionado con el microambiente celular
en el cual desarrollan su catálisis. Por ejemplo la pepsina que es una enzima
digestiva que actúa en el estómago, posee un pH óptimo de alrededor de 2
unidades, por el contrario otras enzimas que actúan a pH neutro, se
desnaturalizan a pH alcalino o ácido.
10. .a continuación encontrara algunos factores que influyen en la
actividad enzimática, en cada caso explique detalladamente como funcionan.
-cambios de concentración de sustrato. Mediante el incremento de la concentración de
sustrato, la velocidad de la reacción aumentará debido al aumento de la
probabilidad de formación de complejos enzima-sustrato (ver teoría de las colisiones). Esto ocurrirá hasta que no haya más enzimas disponibles para la
formación de complejos enzima-sustrato, lo que corresponde a un punto en que la
velocidad ya no aumenta. La concentración de enzimas constituye el factor
limitante.
- cambios de concentración de
enzima. Las enzimas no son consumidas en las reacciones
que catalizan, ni alteran su equilibrio químico. Sin embargo, las enzimas
difieren de otros catalizadores por ser más específicas. La gran diversidad de
enzimas existentes catalizan alrededor de 4000 reacciones bioquímicas distintas.6 No todos los catalizadores bioquímicos son proteínas, pues algunas
moléculas de ARN son capaces de catalizar reacciones (como la subunidad 16S de los ribosomas en la que reside la actividad peptidil
transferasa).
- cambios de temperatura: En general, la velocidad de la reacción se
incrementa con la temperatura hasta que un punto máximo es alcanzado. Este
incremento se debe a que aumenta el número de moléculas ricas en energía que
pueden pasar la barrera energética de estado de transición, para formar a los
productos.
- cambios de Ph
¿Por
qué el pH afecta a la actividad enzimática?
La
velocidad de una reacción química y/o la actividad de la enzima, está muy
influenciad por la estructura de la enzima. En otras palabras, un cambio en la
estructura de la enzima afecta a la velocidad de reacción. Cuando se producen
los cambios de pH de un medio en particular, esto conduce a la alteración en la
forma de la enzima. No sólo en las enzimas, el nivel de pH puede afectar
también a las propiedades de la carga y la forma del sustrato. Dentro de un
nivel estrecho de pH, los cambios en las formas estructurales de las enzimas y
los sustratos, pueden ser reversibles. Pero para un cambio significativo en los
niveles de pH, la enzima y el sustrato pueden someterse a la desnaturalización.
En tales casos, no pueden identificarse. Por consiguiente, no habrá reacción
como tal. Esta es la razón de por qué el pH afecta la actividad enzimática.
¿Cómo
afectan las enzimas el pH?
Hablando
sobre la conexión entre el pH y las enzimas y/o los efectos del pH sobre las
enzimas, todas y cada una de la enzimas se caracterizan por un pH óptimo. En
este nivel de pH específico, una enzima en particular cataliza la reacción al
nivel más rápido, que en cualquier otro nivel de pH. Por ejemplo, la enzima
pepsina (una enzima proteasa) que cataliza las proteínas, es más activa a un pH
ácido, mientras que la enzima tripsina (otra enzima proteasa), se comporta
mejor en un pH ligeramente alcalino. Por lo tanto, el pH óptimo de una enzima,
es diferente al de la otra enzima.
Cuando
estudiamos el pH, se define claramente como la medida de la naturaleza ácida o
alcalina de una solución. Para ser más precisos, el pH indica la concentración
de los iones de hidrógeno disueltos (H+) en una solución en particular. Un
aumento o una disminución en el pH, cambia la concentración de los iones en la
solución. Estos iones alteran la estructura de las enzimas, y a veces, del
sustrato, ya sea debido a la formación de los enlaces adicionales o la rotura de
los enlaces ya existentes. En la última instancia, la composición química de
las enzimas y el sustrato cambian. Además, el lugar activo de la enzima cambia,
después de que el sustrato ya no puede identificar la enzima. Para obtener más
información sobre las enzimas, se puede hacer referencia a las enzimas y los
sustratos complejos.
Consideremos
un caso, cuando la reacción se ajusta a un nivel de pH, es diferente del valor
óptimo. Entonces, la velocidad de reacción o la actividad de las enzimas no
será la misma que la anterior. A veces, usted se podrá dar cuenta, de que no
hay ninguna reacción en absoluto. Esto ocurre, cuando se producen los cambios
en la estructura del lugar activo y el sustrato. Por lo tanto, para que la
reacción química tenga lugar, es necesario ajustar el pH de la solución de tal
forma, que es adecuada tanto para la enzima, como para el sustrato. De esta
forma, los efectos del pH sobre la actividad de las enzimas, se puede estudiar
en la práctica.
- Efecto de los
inhibidores: Como
el nombre sugiere, los inhibidores són las sustancias, que tienen una tendencia
de evitar las actividades de las enzimas. Los inhibidores de la enzima,
interfieren con las funciones de la enzima de dos maneras diferentes. Basado en
esto, se dividen en dos categorías: los inhibidores competitivos y los
inhibidores no competitivos. Un inhibidor competitivo, tiene una estructura que
es la misma, que la de una molécula de sustrato, y por lo que se une al centro
activado de la enzima fácilmente y restringe la formación de enlace del
complejo enzima-sustrato. Un inhibidor no competitivo, es el que produce el
cambio (o cambios), en la forma de las enzimas por la reacción con su lugar
activo. En esta condición, la molécula del substrato, no puede unirse a la
enzima y, por tanto, las actividades posteriores se bloquean.
- Presencia de cofactores: A veces, un enzima requiere
para su función la presencia de sustancias no proteicas que colaboran en la
catálisis: los cofactores. Los cofactores pueden ser iones inorgánicos como el
Fe++, Mg++, Mn++, Zn++ etc. Casi un tercio de los enzimas conocidos requieren
cofactores. Cuando el cofactor es una molécula orgánica se llama coenzima.
Muchos de estos coenzimas se sintetizan a partir de vitaminas. En la figura
inferior podemos observar una molécula de hemoglobina (proteína que transporta
oxígeno) y su coenzima (el grupo hemo). Cuando los cofactores y las coenzimas
se encuentran unidos covalentemente al enzima se llaman grupos prostéticos. La
forma catalíticamente activa del enzima, es decir, el enzima unida a su grupo
prostético, se llama holoenzima.
II. INDAGAR:
1. ¿Qué es un inhibidor enzimático?:
Los inhibidores enzimáticos son moléculas que se
unen a enzimas y disminuyen su actividad. Puestoque el bloqueo de
una enzima puede matar a un organismo patógeno o corregir un desequilibrio
metabólico, muchos medicamentos actúan comoinhibidores enzimáticos.
También son usados como herbicidas y pesticidas.
2. Describir el efecto de los inhibidores competitivos y no competitivos
sobre la actividad catalítica de una enzima.
La inhibición no competitiva es un tipo deinhibición que reduce la tasa máxima de una reacción
química (Vmax) sin cambiar la afinidad aparente de unión del catalizador por el
sustrato (KmApp en el caso de una enzima de inhibición, véase cinética de
Michaelis-Menten).
Los
inhibidores enzimáticos son moléculas que se unen a enzimas y disminuyen su
actividad. Puesto que el bloqueo de una enzima puede matar a un organismo
patógeno o corregir un desequilibrio metabólico, muchos medicamentos actúan
como inhibidores enzimáticos. También son usados como herbicidas y pesticidas.
Sin embargo, no todas las moléculas que se unen a las enzimas son inhibidores;
los activadores enzimáticos se unen a las enzimas e incrementan su actividad.
3. ¿Qué es una enzima alosterica; explique cómo funcionan en relación
con los efectores positivos y negativos?
Las enzimas alostéricas son enzimas que cambian su conformación al unirse un efector, lo que conduce a un cambio aparente en la afinidad de
unión de otro Ligando (bioquímica) en un sitio distinto de la molécula.
Los positivos o también llamados activadores al interactuar
con la enzima permitirán que con concentraciones de sustrato menores obtengamos
mayores velocidades de reacción debido a que incrementan la acción de la
enzima, el centro alostérico en donde se une un efector positivo se conoce como
centro activador.
Los efectores alostéricos negativos, (inhibidores) desplazan
el equilibrio hacia la forma T de la enzima, mientras que los positivos
(activadores) favorecen la conformación R. Estos juegan un rol importante en la
regulación del metabolismo. Se unen a un sitio diferente al sustrato. Pueden
modificar Vm o la afinidad de la enzima por el sustrato
4. ¿Qué es un zimogeno
Es una proenzima, es decir un compuento
que cuando sufre un cambio, como por ejemplo la accion de una peptidasa, se
convierte en una enzima activa. Un ejemplo el el pepsinógeno, que se hidrolíza
a pepsina.
BIBLIOGRAFIA
http://definicion.de/enzima/
http://www.ehowenespanol.com/sustrato-quimica-sobre_341938/
https://www.google.com/search?q=que+es+Energ%C3%ADa+de+activaci%C3%B3n&rlz=1C1GIWA_enCO718CO718&oq=que+es+Energ%C3%ADa+de+activaci%C3%B3n&aqs=chrome..69i57j0l2.3807j0j4&sourceid=chrome&ie=UTF-8
https://www.google.com/search?q=que+es+un+cofactor+enzimatico&rlz=1C1GIWA_enCO718CO718&oq=que+es+un++Cofactor+&aqs=chrome.1.69i57j0l5.6895j0j4&sourceid=chrome&ie=UTF-8
https://curiosoando.com/diferencia-cofactor-coenzima-y-grupo-prostetico
https://es.wikipedia.org/wiki/Sitio_activo
https://sites.google.com/site/bq2014iruizcruzmariaconcepcion/iii-enzimas/3-4-factores-que-afectan-la-velocidad-de-las-reacciones-enzimaticas
https://lasaludi.info/ph-efecto-sobre-enzimas.html
https://lasaludi.info/los-factores-importantes-que-influyen-en-la-actividad-enzimatica.html
http://www.ehu.eus/biomoleculas/enzimas/enz1.htm#c
https://www.google.com/search?q=%C2%BFQu%C3%A9+es+un+inhibidor+enzim%C3%A1tico%3F%3A&rlz=1C1GIWA_enCO718CO718&oq=%C2%BFQu%C3%A9+es+un+inhibidor+enzim%C3%A1tico%3F%3A&aqs=chrome..69i57.6999j0j4&sourceid=chrome&ie=UTF-8
https://www.google.com/search?q=cambios+de+concentraci%C3%B3n+de+sustrato.&rlz=1C1GIWA_enCO718CO718&oq=cambios+de+concentraci%C3%B3n+de+sustrato.&aqs=chrome..69i57j0.775j0j4&sourceid=chrome&ie=UTF-8#q=inhibici%C3%B3n+no+competitiva
Cardiolipina:La fosforilación oxidativa es el proceso mediante el
cual se genera energía en forma de ATP para la célula por eso, interactúa con
un gran número de proteínas y enzimas mitocondriales.
Los quilomicrones son lipoproteínas sintetizadas en las células epiteliales del intestino caracterizadas por poseer la más baja densidad (inferior a 0,94) y el mayor diámetro, entre 75 y 1.200 nm. Son grandes partículas esféricas que recogen desde el intestino delgado los triglicéridos, los fosfolípidos y el colesterol ingeridos en la dieta llevándolos hacia los tejidos a través del sistema linfático. Están compuestos en un 90% por triglicéridos, 7% de fosfolípidos, 1% colesterol, y un 2% de proteínas especializadas, llamadas apoproteínas.
UNIDAD Nº5
LÍPIDOS Y MEMBRANAS BIOLÓGICAS.
TALLER
FORMATIVO N 4
UNIDAD
IV
LÍPIDOS
Y MEMBRANAS BIOLÓGICAS
Resolver los siguientes
cuestionamientos.
1. ¿Cómo se define
químicamente un lípido?.
Son un grupo de
sustancias heterogéneas que tienen como característica principal el ser
hidrofóbicas (insolubles en agua) pero solubles en solventes orgánicos no
polares como éter, bencina, alcohol, benceno y
cloroformo. Son untuosos tacto
(resbaladizos), tienen brillo graso y menor densidad que el agua por lo que
flotan en ella.
Son una fuente importante de energía, por lo
que son indispensables en la dieta. En los países en vías de desarrollo las
grasas aportan entre un 8 y 10% del consumo energético total, la OMS recomienda
entre un 20 – 25% del total de ingesta; mientras que en algunos países
industrializados llega a ser hasta 36%. Ordinariamente los lípidos reciben de
forma incorrecta el nombre de grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de
lípidos procedentes de animales.
Los más abundantes
son las grasas, que puede ser de origen animal o vegetal.
2. ¿Describa las
características físicas y químicas de los lípidos?.
Esterificación
Es una reacción en
la cual un ácido graso se une a un alcohol, mediante un enlace covalente. De
esta reacción se forma un éster, liberando agua.
Saponificación
Es una reacción en
la cual un ácido graso se une a una base dando una sal de ácido graso,
liberando una molécula de agua.
Antioxidación
Es una reacción en
la cual se oxida un ácido graso insaturado.
Conocer cuales son
las propiedades tanto químicas como físicas de los lípidos sirve para entender
como actúan y como pueden ser aprovechadas por el organismo de acuerdo al tipo
de ácido graso que se trate. A continuación encontrarás para que sirven algunos
de los principales tipos de lípidos.
Omega 3 para el
cerebro. Si quieres evitar el deterioro cognitivo, debes asegurarte de incluir
en tu dieta un aporte adecuado de ácidos grasos Omega 3, ya que estos son
imprescindibles para el buen funcionamiento cerebral.
Omega 7 para el
síndrome metabólico. En cambio, los Omega 7 son muy buenos en caso que padezcas
de síndrome metabólico. En el enlace anterior, encontrarás cómo estos ácidos
grasos te pueden ayudar a combatir o aliviar los principales síntomas de este
síndrome.
Grasas saturadas
para la diabetes. ¿Estás convencid@ que las grasas saturadas son malísimas?
Quizás no sea tan así. De hecho, recientes estudios darían cuenta de sus
beneficios en caso que sufras diabetes. Sí aunque te parezca increíble, ellas
también pueden ser buenas para tu salud. Descubre cómo.
Colesterol para el
organismo. Por último, es hora de revalorizar al tan vapuleado colesterol. No
sólo es necesario para el cerebro, sino que además, se requiere para la
síntesis de muchas hormonas que el cuerpo elabora a partir de él. Recuerda que
también forma parte de las membranas celulares y que se requiere tanto para
elaborar las sales biliares, como para sintetizar vitamina D.
4. Indague el concepto y
la función de los siguientes compuestos lipidicos: ácidos grasos,
lipoproteínas, glicolipidos, triglicéridos, fosfoglicéridos, esfingolipidos,
esteroides, ceras y terpenos.
Acidos grasos: Un ácido graso es una
biomolécula de naturaleza lipídica formada por una larga cadena hidrocarbonada
lineal, de diferente longitud o número de átomos de carbono, en cuyo extremo
hay un grupo carboxilo (son ácidos orgánicos de
cadena larga).
Aunque el término lipoproteína podría describir cualquier
asociación de lípidos con proteínas, se suele restringir para un grupo concreto
de complejos moleculares que se encuentran en el plasma sanguíneo de los
mamíferos; las lipoproteínas están formadas por lípidos asociados de forma no
covalente con proteínas (apolipoproteínas o apoproteínas),
pero también incluyen moléculas antioxidantes liposolubles. Son partículas con
un centro apolar —que incluye triacilgliceroles
y ésteres de
colesterol— y un revestimiento
anfifílico formado por
fosfolípidos, colesterol no esterificado
y las apoproteínas.
y ésteres de
colesterol— y un revestimiento
anfifílico formado por
fosfolípidos, colesterol no esterificado
y las apoproteínas.
La función de las
lipoproteínas plasmáticas es transportar moléculas lipídicas de unos órganos a otros
en el medio acuoso del plasma. En el estado de ayuno normal el plasma humano
tiene cuatro clases de lipoproteínas y en el periodo postabsortivo aparece una
quinta clase, los quilomicrones.
Las lipoproteínas se
clasifican en función de su densidad:
- Los quilomicrones son
lipoproteínas grandes con densidad extremadamente baja que transportan los
lípidos de la dieta desde el intestino a los tejidos.
- Las VLDL,
lipoproteínas de muy baja densidad, se sintetizan en el hígado y
transportan lípidos a los tejidos; estas VLDL van perdiendo en el
organismo triacilgliceroles y algunas apoproteínas y fosfolípidos;
finalmente sus restos sin triacilgliceroles (IDL, lipoproteínas de
densidad intermedia) son captados por el hígado o convertidos en LDL.
- Las LDL,
lipoproteínas de baja densidad, transportan colesterol a los tejidos donde
hay receptores de LDL.
- Las HDL,
lipoproteínas de alta densidad, también se producen en el hígado y
eliminan de las células el exceso de colesterol llevándolo al hígado,
único órgano que puede desprenderse de éste convirtiéndolo en ácidos biliares.
Glicolipidos: Son lípidos que contienen azúcares.
En las células animales, los glicolípidos, al igual que la
esfingomielina, provienen de la esfingosina. Como en la
esfingomielina, el grupo amino de la esfingosina está esterificado con un ácido
graso pero el sustituyente del alcohol primario de la esfingosina es ahora una
o varias unidades de azúcares. El glicolípido más simple es el cerebrósido,
en el que el azúcar es una galactosa o una glucosa. Hay glicolípidos muy
complejos como los gangliósidos que tienen una cadena
ramificada de hasta siete monosacáridos.
·
Triglicéridos: Casi todo el mundo conoce la existencia del colesterol, y
puede que haya tenido la ocasión de observar que frecuentemente los médicos al
solicitar un análisis de colesterol, piden también “los triglicéridos”. Pero,
¿qué son los triglicéridos?.
Habría que decir que los triglicéridos es la forma más eficiente que tiene el organismo de almacenar energía: esto es, en forma de grasa. Pues bien, lo que almacenan las células constituyentes del tejido adiposo, que son las que conforman “la grasa”, son los triglicéridos.
Desde un punto de vista bioquímico sería la unión de tres ácidos grasos a una molécula de glicerina (o glicerol).
Pero para que la grasa llegue a constituirse como depósito de energía es preciso su transporte previo por la sangre. La concentración de esos triglicéridos que están siendo transportados por nuestra circulación son los “triglicéridos” que aparecen en nuestros análisis de sangre.
Habría que decir que los triglicéridos es la forma más eficiente que tiene el organismo de almacenar energía: esto es, en forma de grasa. Pues bien, lo que almacenan las células constituyentes del tejido adiposo, que son las que conforman “la grasa”, son los triglicéridos.
Desde un punto de vista bioquímico sería la unión de tres ácidos grasos a una molécula de glicerina (o glicerol).
Pero para que la grasa llegue a constituirse como depósito de energía es preciso su transporte previo por la sangre. La concentración de esos triglicéridos que están siendo transportados por nuestra circulación son los “triglicéridos” que aparecen en nuestros análisis de sangre.
Fosfogliceridos: Los
fosfoglicéridos pertenecen al grupo de los fosfolípidos. La estructura de la
molécula es un ácido fosfatídico. El ácido fosfatídico está compuesto por dos
ácidos grasos, uno saturado y otro, generalmente insaturado, una glicerina y un
ácido ortofosfórico. La unión entre estas moléculas se realiza mediante enlaces
de tipo éster.
El ácido fosfatídico se
puede unir a un aminoalcohol, como la serina, la etanolamina o la colina, y
formar un fosfoaminolípidido. También puede unirse a un alcohol, como el
inositol
Esfingolipidos: Los
esfingolípidos están formados por una molécula denominada ceramida. La ceramida
está constituida por un ácido graso y una esfingosina. Dependiendo de la
molécula que enlace con la ceramida, podemos encontrar fosfoesfingolípidos o
glucoesfingolípidos.
Las
esfingomielinas están compuestas por la ceramida, un ácido ortofosfórico y una
molécula con grupo alcohol, como un aminoalcohol.
Esteroides: Los
esteroides son lípidos de la más alta importancia en la fisiología humana y su
estructura química deriva del núcleo del ciclopentano perhidrofenantreno. Un
grupo formado por los tres anillos del fenantreno pero con sus dobles enlaces
saturados, unido al ciclopentano. Este grupo químico que es característico de
todos los esteroides se modifica son varios sustituyentes alcohol o cetona en
diversas posiciones de los anillos y también por una cadena de carbonos unida
al carbono 17 del ciclopentano (C-17).
El colesterol, molécula de 27 carbonos -cuyo
nombre significa “alcohol sólido de la
bilis” pues se encuentra con alguna frecuencia formando cálculos
biliares radiolúcidos de apariencia opalina-
es el compuesto original que da lugar a la formación de los diferentes
esteroides, los cuales en número de varias decenas intervienen en las funciones
del organismo humano, la mayoría de ellos como hormonas; pero también en
función de vitaminas y de agentes tensoactivos.
Además de ser el precursor de todos los
esteroides, el colesterol mismo tiene funciones importantes en el organismo,
entre ellas la de formar parte de las membranas y la de participar en la
cubierta monocapa de las lipoproteínas. Su acarreo en la circulación por las
lipoproteínas LDL es motivo del interés clínico pues se le asigna el papel
principal en la génesis de la aterosclerosis,
alteración patológica que -en
mayor o menor grado- ocurre de manera universal en todos los seres humanos y
que consiste en la formación de “placas de ateroma” constituidas principalmente
por el depósito de colesterol en la íntima de las medianas y las grandes
arterias.
Ceras: Las ceras
son ésteres de los ácidos grasos con alcoholes de peso molecular elevado, es
decir, son moléculas que se obtienen por esterificación, reacción química entre
un ácido carboxílico y un alcohol, que en el caso de las ceras se produce entre
un ácido graso y un alcohol monovalente lineal de cadena larga. La temperatura
de fusión de la cera es de por 45 °C formando un líquido de baja
viscosidad.[cita requerida] Son sustancias etílicas insolubles en agua pero
solubles en disolventes no polares, orgánicos. Todas las ceras son compuestos
orgánicos, tanto sintéticos como de origen natural.
En los animales la
cera recubre la superficie del cuerpo, piel, plumas, etc. En vegetales las
ceras recubren en la epidermis de frutos, tallos, junto con la cutícula o la
suberina, que evitan la pérdida de agua por evaporación en las plantas. Otro
ejemplo es la cera de abeja, constituida por un alcohol (C30H61OH) y ácido
palmítico (CH3(CH2)14COOH). Los organismos que forman plancton son ricos en
ceras, por esta razón, animales marinos de regiones frías, cuyo alimento
principal es el plancton, acumulan ceras como principal reserva energética.
Terpenos: Los terpenos e
isoprenoides son una vasta y diversa clase de compuestos orgánicos derivados
del isopreno (o 2-metilbuta-1,3-dieno), un hidrocarburo de 5 átomos de
carbono.Tradicionalmente se han considerado derivadas del 2-metil-butadieno más
conocido como isopreno.
5. Que es una prostaglandinas. Mencione
las más importantes en el ser humano.
las prostaglandinas son un
conjunto de sustancias de carácter lipídico derivadas de los ácidos grasos de 20 carbonos (eicosanoides), que contienen un anillo ciclopentanoy constituyen una familia de mediadores
celulares, con efectos
diversos, a menudo contrapuestos. Las prostaglandinas afectan y actúan sobre
diferentes sistemas del organismo, incluyendo el sistema nervioso, el tejido
liso, la sangre y el sistema reproductor; juegan un papel importante en regular
diversas funciones como la presión sanguínea, la coagulación de la sangre, la
respuesta inflamatoria alérgica y la actividad del aparato digestivo.
6. Como se biosintetiza
el acido araquidonico, precursor de las prostaglandinas
Las prostaglandinas son sintetizadas a partir del ácido araquidónico (y
de otros ácidos grasos insaturados C20 llamados eicosanoides)
siguiendo la vía metabólica de la ciclooxigenasa (COX), una
enzima ampliamente distribuida que es capaz de producir un ciclo y de
introducir oxígenos en los precursores para crear las prostaglandinas que
derivan todas ellas ácido prostanoico.
Las prostaglandinas se clasifican en tres grupos: grupo A (PGA), grupo E
(PGE) y grupo F (PGF) según los sustituyentes presentes en el pentaciclo del
ácido prostanoico.
7. Describa la función
de: prostaglandinas, prostaciclinas, tromboxanos, lipoxinas y leucotrienos.
Prostaglandinas: Hasta
el momento se han reconocido nueve receptores de prostaglandinas en diferentes
tipos de células. Las prostaglandinas se enlazan a una subfamilia de receptores
transmembrana de la superficie celular, los receptores acoplados a proteína G.
Estos receptores se denominan DP1-2, EP1-4, FP, IP, y TP, que hace referencia
al receptor que enlaza la correspondiente prostaglandina (por ejemplo, los
DP1-2 se unen a los receptores de PGD2).
Las prostaciclinas
actúan principalmente previniendo la formación y agregación plaquetarias en
relación con la coagulaciónde la sangre. Es también un vasodilatador eficaz.
Las interacciones de la prostaciclina, a diferencia de los tromboxanos, otro
eicosanoide, fuertemente sugieren un mecanismo de homeostasis cardiovascular
entre las dos hormonas en los que se refiere al daño vascular. Producidas
principalmente dentro de las células endoteliales, migran hacia el colon, donde
se reproducen a partir de fisión binaria, en la unión del segundo carboxil con
el tercero de la molécula Tri-metil-pentano. al unirse estas dos moléculas,
promueven las contracciones anorectales previniendo la diarrea aguda.
TROMBOXANOS: Su
principal función biológica es participar en la Hemostasia, es decir en los procesos
de coagulación y agregación plaquetaria. En el sistema respiratorio,
particularmente el TXA2, es un potente bronco-constrictor. Debido a su función
en la agregación plaquetaria, el TXA2 es importante en el cierre de las heridas
y hemorragias que permanentemente se producen en nuestro organismo.
Las lipoxinas: son compuestos que se generan a partir de AA (ácido araquidónico) por la vía de las lipooxigenasas, pero a diferencia de los leucotrienos y prostaglandinas las lipoxinas son inhibidores de la inflamación.
Las principales acciones de las lipoxinas son inhibir el reclutamiento de los leucocitos y componentes celulares de la inflamación, inhibe la quimiotaxis de los neutrofilos y la adherencia al endotelio, se sugiere que son reguladores negativos endógenos de los leucotrienos.
A diferencia del resto de los derivados del AA, necesitan de dos tipos celulares para ser sintetizados: los neutrófilos producen intermediarios de la síntesis, que son convertidos en lipoxinas por plaquetas al interaccionar con los neutrófilos.
Leucotrinerios: Son producidos por leucocitos y su principal función es la de participar como mediadores de la inflamación. Están involucrados en alergias y asma, entre otras enfermedades inflamatorias. Los leucotrienos son eicosanoides derivados de lípidos de membrana que se sintetizan a partir de ácido araquidónico.
8. Analiza la estructura química de los Triacil glicéridos (triglicéridos), que partes la componen?
9. Realice la estructura de : monogliceridos, diglicerido, triglicérido. ¿cuál es la diferencia estructural entre estos compuestos?
10. Qué función cumplen en el organismo : fosfatidilinositol,fosfatidilglicerol, cardiolipina.
10. Qué función cumplen en el organismo
: fosfatidil inositol:es uno de los componentes fosfolipídicos de la membrana
celular donde es sustrato para un número importante de proteínas de
señalización. fosfatidil glicerol: agente tensioactivo pulmonar que reduce la
tensión superficial en los alvéolos y facilita el intercambio de gases
respiratorios.
11. Qué
función cumple el colesterol en los seres humanos.
La mayoría de la
gente piensa en el colesterol de una manera negativa. Sin embargo, en realidad
el colesterol juega un papel muy importante en el funcionamiento del cuerpo. El
colesterol se encuentra en cada célula de nuestro cuerpo y sin él nuestro
organismo no funcionaría correctamente. Comprender por qué está allí y el
propósito que sirve es algo que todos deberían tener en cuenta.
12. Indague la estructura y
función de las siguientesHormonas lipídicas ( progesterona, estradiol,
testosterona) describa: cuál es su precursor biológico.
13. Que es un acido Ácidos biliares y cuál es su
precursor biológico.
Ácido
biliar. Compuesto derivado del colesterol, formado por 24 átomos de carbono dihidroxilados
o trihidroxilados, se caracteriza por tener en el C17 una cadena
alifática ramificada de 5 átomos de carbono, con la que adquiere una estructura
básica de anillo pentanoperhidro fenantreno con un grupo carboxilo terminal.
Composición
Está compuesto de sales biliares, pigmentos, mucina, lecitina,
colesterol, sales inorgánicas y orgánicas, agua, etc. La sales biliares son el glicocolato
y taurocolato de sodio, químicamente relacionadas con las hormonas esteroides y
las Corticosuprarrenales.
Componen la bilis, en la que se encuentra formando sales que actúan
como detergentes en
el intestino delgado, al disminuir la tensión superficial de las grasas,
provocando la emulsión de las mismas, que se degradarán posteriormente por la
acción de las lipasas. Son necesarios para la absorción de las vitaminas
liposolubles. Tienen una acción catártica suave, mejoran el drenaje biliar y
evitan la presencia de infecciones, ya que la bilis es un excelente caldo de
cultivo.
14. Cuál
es la función de los ácidos biliares.
Funciones
Son necesarios para la absorción de vitaminas liposolubles como la A, D,
K y E. Esto explica tal vez por que en Cuba se
ha encontrado gran deficiencia de vitamina D a pesar del soly la leche. También aumenta el
poder de absorción del hierro. Se dice que tiene un poder estimulante del
peristaltismo intestinal. Por otra parte, algunos dudan de que es cierto que
retarda la primera porción del intestino delgado (duodeno donde se hace la
digestión) y apresura el peristaltismo del grueso (colón), etc.
Su principal función es actuar como coleréticas teniendo también acción
colagoga. En los estados de deficiencias biliares actúan como terapia
sustitutiva al suplir las sales biliares deficientes y al mismo tiempo
estimulan la producción del flujo biliar.
Las sales biliares inhiben
la colinesterasa, la que hidroliza a la acetilcolina que
es la sustancia que permite la transmisión del vago, por tanto, aumenta el
poder del parasimpático y las contracciones del intestino. Donde hay
deficiencia biliar hay, comúnmente, estreñimiento, si bien éste pudiese ser
debido a las putrefacciones y colitis.
También actúa como ligero agente bacteriostático, inhibiendo el excesivo
crecimiento del colibacilo. Se ha puesto en duda esta acción al observar que
los conductos biliares se infectan a pesar de estar lleno de bilis, pero no hay
duda que tienen acción antiputrefactiva.
Esta acción pudiera ser en parte debida a la acción bacteriostática o
que al coadyuvar a la completa digestión de las grasas, éstas ya no cubren las
proteínas como antes, en que se acumulaban sobre las mismas favoreciendo esta
acumulación el desarrollo de bacterias putrefactivas. Otra función de la bilis
consiste en neutralizar el quimo-ácido que proviene del estómago aunque en este
sentido su acción es inferior a la del jugo pancreático.
Un derivado del ácido cólico, el ácido dehidrocólico, ha mostrado ser
hasta ahora el más potente colerético en cuanto al volumen de bilis secretada
aunque esta aumenta en líquido y no en proporción en sólidos. El ácido
dehidrocólico, por tanto, es solo un hidro-colerético pero es menos tóxico que
las sales biliares. Con gran frecuencia aparecen conjugados a los aminoácidos
glicina y taurina. Así, el ácido cólico formará los ácidos taurocólico y
glicocólico.
Aunque parezca paradójico, las sales biliares no son las sales de los
ácidos biliares, sino las sales sódicas o potásicas de los ácidos taurocólicos
o glicocólicos.
15. ¿Cuál
es la entre un quilomicrón y un triglicérido?
Los triglicéridos son el principal tipo
de grasa transportado por el organismo. Recibe el nombre de su estructura
química. Luego de comer, el organismo digiere las grasas de los alimentos y
libera triglicéridos a la sangre. Estos son transportados a todo el organismo
para dar energía o para ser almacenados como grasa.
Los quilomicrones son lipoproteínas sintetizadas en las células epiteliales del intestino caracterizadas por poseer la más baja densidad (inferior a 0,94) y el mayor diámetro, entre 75 y 1.200 nm. Son grandes partículas esféricas que recogen desde el intestino delgado los triglicéridos, los fosfolípidos y el colesterol ingeridos en la dieta llevándolos hacia los tejidos a través del sistema linfático. Están compuestos en un 90% por triglicéridos, 7% de fosfolípidos, 1% colesterol, y un 2% de proteínas especializadas, llamadas apoproteínas.
16. ¿Cómo podemos
definir una membrana celular? ¿Como es su estructura?.
La membrana que
rodea a la célula es una estructura muy singular ya que no solo presenta la
característica de ser permeable sino que su permeabilidad puede ser afectada
por varios factores.
La membrana plasmática
o citoplasmática es una estructura laminar que engloba a las células, define
sus límites y contribuye a mantener el equilibrio entre el interior y el
exterior de éstas. Además se asemeja a las membranas que delimitan los
orgánulos de células eucariotas.
La composición de
la membrana plasmática varía entre células dependiendo de la función o del
tejido en la que se encuentren, pero se puede estudiar de forma general. La
membrana plasmática está compuesta por una doble capa de fosfolípidos, por
proteínas unidas no covalentemente a esa bicapa, e hidratos de carbono unidos
covalentemente a lípidos o proteínas. Las moléculas más numerosas son las de
lípidos, ya que se cree que por cada 50 lípidos hay una proteína. Sin embargo,
las proteínas, debido a su mayor tamaño, representan aproximadamente el 50% de
la masa de la membrana.
17. ¿Cuáles son las características fundamentales de
las membranas plasmáticas?.
1- Textura
permeable
La membrana
celular tiene una textura similar al aceite para ensaladas, es decir, es
permeable a su entorno y le permite interactuar con lo que ocurre al exterior
de una forma controlada. Esta propiedad también le permite excretar ciertos
elementos, así como absorber lo que necesita.
Esta textura
además les permite comunicarse con otras células, identificarse a sí mismas y
compartir información.
2- Modelo de
mosaico fluido
Este es el modelo
actualmente aceptado para la estructura de la membrana celular. Fue propuesto
en 1972 e indica que esta membrana es un mosaico de componentes, primordialmente
fosfolípidos, colesterol y proteínas, que se mueven de forma libre y fluida en
el plano de este mosaico.
La célula siempre
estaría en un proceso dinámico, donde los fosfolípidos y las proteínas están
continuamente deslizándose junto a otros. Es tanta su fluidez, que si es
pinchada con una aguja, la membrana fluye alrededor de ella. Al ser retirada,
la membrana volverá a su flujo normal.
3- Sus principales
componentes son lípidos
Los principales
componentes de la membrana celular son lípidos en forma de colesterol y
fosfolípidos. Además, contiene proteínas y carbohidratos adheridos a estos
lípidos y proteínas.
Los fosfolípidos
son lípidos compuestos de glicerol. Las membranas celulares suelen involucrar
dos capas de fosfolípidos en un sistema llamado bicapa fosfolípida.
El colesterol es
otro lípido compuesto por 4 carbones, que se encuentra junto a los fosfolípidos
en el núcleo de esta membrana celular. Los carbohidratos están presentes en la
superficie de la membrana plasmática y están unidos a las proteínas, formando
glicoproteínas.
4- Permite dar
forma a la célula
A pesar de su
permeabilidad, la membrana celular tiene la suficiente consistencia para dar
forma a las células. Es la base donde se une el citoesqueleto en algunos
organismos y las paredes celulares en otros. Es el soporte de la célula.
5- Logra regular
el crecimiento celular
La membrana
celular regula el crecimiento de las células a través del equilibrio entre los
procesos de endocitosis y exocitosis. En la endocitosis, los lípidos y proteínas
son removidos de la membrana celular e incorporados al interior de la célula.
Por otra parte,
durante la exocitosis, las vesículas que contienen lípidos y proteínas se
funden con la membrana celular y aumentan su tamaño.
6- Permite la
comunicación entre las células
Cuenta con
proteínas llamadas proteínas marcadoras de superficie, que permiten identificar
a la célula y permitirle comunicarse con otras células cercanas.
La membrana
celular cuenta con sitios de recepción para la interacción de elementos
bioquímicos específicos como es el caso de ciertas hormonas, neurotransmisores
y proteínas del sistema inmune. De este modo, la céula puede reconocer y
procesar algunas señales que recibe el ambiente extracelular.
7- Actividad
metabólica
Otra de las características
de la membrana celular es que incluye en sus estructuras algunas proteínas y
enzimas relacionadas en algunos de los procesos metabólicos de la célula.
8- Es parte de la
estructura de la célula
La membrana
celular es parte de la estructura de las células y no una célula en sí. Sin
embargo, por sus características, puede desarrollar tantas funciones que
probablemente es la estructura celular más completa, por su capacidad de
realizar tareas específicas en múltiples niveles de detalle.
9- Está involucrada
en el proceso de transporte de la célula
Es la membrana
celular la encargada de seleccionar qué elementos pueden ingresar a la célula.
Estos pueden ser aminoácidos, nucleótidos y azúcares.
Es por esto que la
membrana celular tiene ciertas estructuras específicas que permiten que ciertas
moléculas como las mencionadas sean trasladadas. Existen dos tipos de proceso
de transporte en la célula:
El transporte
pasivo involucra la difusión- relacionada con moléculas no polares; y también
la osmosis- que tiene relación con las moléculas de agua. En ninguno de estos
dos procesos la célula gasta energía.
El transporte
activo es cuando una molécula debe ser impulsada por la célula a través de su
membrana, ocupando la osmosis, difusión o polaridad, contra la dirección
natural. Este proceso sí requiere energía.
10- Puede formar
otras membranas
La membrana
celular puede formar otros tipos de “supermembranas” y diferentes tipos de
uniones de células. Estas están compuestas de proteínas específicas, como
integrinas y cadherinas, todas moléculas de adhesión celular. Algunas de estas
“supermembranas” son las caveolas, entre otras.
11- Su densidad es
variable de célula a célula
Dependiendo del
tipo de célula, la densidad de la membrana celular puede variar. Esto es según
la función que debe realizar cada célula y sus requerimientos independientes.
Los axones y sus cubiertas, las axolemas, tienen diferente densidad en su
membrana celular.
12- Está compuesta
en un 50% de proteínas
La membrana
celular aproximadamente está compuesta entre un 25% y un 75% de proteínas.
Estas se encuentran ubicadas en el medio de las dos bicapas lipídicas que dan
forma a la membrana. Los fosfolípidos son la estructura básica, mientras que
las proteínas realizan las funciones específicas de las diferentes tareas de la
célula.
13- Cuenta con
colesterol
La membrana
celular tiene colesterol en su recubrimiento, este le permite mantener su
fluidez y permeabilidad, que mantiene el interior de la célula en un contacto
protegido con su medio ambiente.
14- Contiene
glicoproteínas en su exterior
Las glicoproteínas
presentes en la membrana celular son usadas para reconocimiento entre células,
además de actuar como antígenos y receptores.
15- Actúa como una
frontera
La membrana
celular permite separar a las células vivas de otros deshechos excretados por
el organismo, incluso células dañadas o muertas. Con esto se protege la
integridad de las células sanas del cuerpo.
18. Mencione la importancia de las
proteínas periféricas e integrales.
Una
proteína periférica es aquella proteína de membrana que se encuentra unida a
esta mediante uniones no covalentes (débiles), de forma que es fácil separarla
de la membrana mediante solubilización al someterla a un medio con alta
concentración de sal (p.ej. 0,3M KCl). Las proteínas periféricas se encuentran
tanto en el dominio extracitosólico de la membrana como en el dominio
citosólico, aunque mayoritariamente en este último. El concepto de proteína
periférica se opone al de proteína integral.
Unión
a la membrana[
La
unión de estas proteínas a la membrana se debe, como se ha comentado, a uniones
no covalentes, concretamente mediante enlaces de hidrógeno y fuerzas
electrostáticas. No intervienen sin embargo fuerzas hidrófobas, ya que las
proteínas periféricas sólo interactúan con la zona exterior de la membrana,
nunca con su interior hidrófobo. Se unen bien a la cabeza polar de los lípidos
de la bicapa o a regiones de proteínas transmembranales. En general son globulares
e hidrofílicas, ya que al estar en la "periferia" de la membrana
están expuestas o bien al medio acuoso citosólico o extracitosólico.
Normalmente
se ha considerado más importante la unión a proteínas transmembrana, pero la
unión a lípidos se ha constatado fundamental, por ejemplo en procesos de
señalamiento celular. Se han caracterizado diversos motivos de unión a lípidos,
como PH (del inglés Pleckstrin homology domain por ser la plecktrina la primera
proteína en la que se descubrió) que es el sitio de unión a fosfoinosítidos
PIP2 o PIP3, un tipo especial de lípidos de membrana. También el motivo C2, que
se puede hallar en la Proteinkinasa C y en fosfolipasas.
Debido
a no sólo su función en las vías de señalización en el citosol, sino también a
su participación en la estructura del citoesqueleto, es más frecuente su
presencia en el dominio citosólico. Ejemplo de estas últimas son ankirina,
talina, distrofina y cateninas. También Forma parte del sistema nervioso y está
conformado por las neuronas y las neuroglias.
Una proteína intrínseca de membrana es aquella que se halla embebida o atravesada en la bicapa lipídica, y por tanto su separación implica la destrucción de la
estructura de membrana. Es necesario para ello el uso de detergentes iónicos
fuertes como el SDS o no iónicos como Tritón
X-100; o disolventes
apolares. El concepto de proteína integral es opuesto al de proteína periférica, que se adhiere externamente y de forma débil a la membrana
y se puede separar sin alterar la bicapa simplemente aplicando alta
concentración de una sal. Las proteínas integrales actúan como filtros
selectivos y como mecanismos de transporte activo, son responsables de hacer
entrar nutrientes y de expulsar productos celulares y de desecho fuera de la
célula.
19. Describa los tipos de transporte de
membrana. (pasivo y activo).
20. Describa el transporte de
membrana basado en el número de moléculas de soluto y en la dirección de
flujo.
En
biología celular se denomina transporte de membrana biológica al conjunto de
mecanismos que regulan el paso de solutos, como iones y pequeñas moléculas, a
través de membranas plasmáticas, esto es, bicapas lipídicas que poseen
proteínas embebidas en ellas. Dicha propiedad se debe a la selectividad de
membrana, una característica de las membranas celulares que las faculta como
agentes de separación específica de sustancias de distinta índole química; es
decir, la posibilidad de permitir la permeabilidad de ciertas sustancias pero
no de otras.1
Los
movimientos de casi todos los solutos a través de la membrana están mediados
por proteínas transportadoras de membrana, más o menos especializadas en el
transporte de moléculas concretas. Puesto que la diversidad y fisiología de las
distintas células de un organismo está relacionada en buena medida con su
capacidad de captar unos u otros elementos externos, se postula que debe
existir un acervo de proteínas transportadoras específico para cada tipo
celular y para cada momento fisiológico determinado;1 dicha expresión
diferencial se encuentra regulada mediante: la transcripción diferencial de los
genes codificantes para esas proteínas y su traducción, es decir, mediante los
mecanismos genético-moleculares, pero también a nivel de la biología celular:
dichas proteínas pueden requerir de activación mediada por rutas de señalización
celular, activación a nivel bioquímico o, incluso, de localización en vesículas
del citoplasma.
21. Describa el
concepto de las siguientes lipòproteinas (LDL, VLDL, HDL, VHDL.) que función
cumplen a nivel celular.
Lipoproteínas
de baja densidad LDL
Las
Lipoproteínas de baja densidad (LDL) son lipoproteínas que transportan
colesterol, son generadas por el hígado gracias a la enzima HTGL, que hidroliza
los triglicéridos de las moléculas de VLDL convirtiéndolas en LDL. Las LDL son
unas moléculas muy simples, con un núcleo formado por colesterol y por una
corteza formada por la apoproteína B100. Esta corteza permite su reconocimiento
por el receptor de LDL en los tejidos periféricos. La función de las moléculas
LDL es la de transportar colesterol desde el hígado hacia otros tejidos, como
los encargados de la síntesis de esteroides, linfocitos, el riñón y los propios
hepatocitos. El resto de moléculas LDL que no son absorbidas por los tejidos
periféricos, se oxidan y son captadas a través de los receptores del Sistema
mononuclear fagocítico (macrófagos).
El
colesterol está esencialmente en las partículas LDL, cuando estas se encuentran
aumentadas, es decir, cuando hay un exceso de colesterol, estas moléculas se
depositan en la capa íntima arterial en donde son retenidas, y en especial en
ciertos sitios de turbulencia hemodinámica (como las bifurcaciones de las arterias).
Allí, las moléculas que han sido retenidas, se oxidan. Las LDL oxidadas son
moléculas que favorecen los procesos inflamatorios y atraen a los macrofagos
que captan las LDL oxidadas y se transforman en células espumosas, esto
constituye la base de la placa ateroesclerótica.
La
ateroesclerosis es un grave factor de riesgo cardiovascular, por eso
vulgarmente se conoce a las LDL como colesterol "malo" aunque este
término no debe ser usado, por que en situaciones normales, cumplen un papel
fisiológico vital que es llevar colesterol a los tejidos.
Lipoproteínas
de muy baja densidad (VLDL)
Las
lipoproteínas de muy baja densidad también conocidas como VLDL (very low
density lipoprotein) son lipoproteínas precursoras compuestas por
triacilglicéridos y ésteres de colesterol principalmente, son sintetizadas en
el hígado y a nivel de los capilares de los tejidos extra hepáticos (tejido
adiposo, mama, cerebro, glándulas suprarrenales) son atacadas por una enzima
lipoproteina lipasa la cual libera a los triacilgliceroles, convirtiéndolos en
ácidos grasos libres.
Esta
enzima, en el tejido adiposo tiene una Km alta y es controlada por la insulina.
El producto de la acción de esta enzima es una IDL que posteriormente, al
aumentar su concentración relativa de colesterol, pasará a ser una LDL.l
Lipoproteínas
de alta densidad HDL
Las
lipoproteínas de alta densidad (HDL) son un tipo de lipoproteínas que
transportan el colesterol desde los tejidos del cuerpo al hígado.
Las
HDL son las lipoproteínas más pequeñas y más densas y están compuestas de una
alta proporción de apolipoproteínas. El hígado sintetiza estas lipoproteínas
como esferas vacías y tras recoger el colesterol incrementan su tamaño al
circular a través del torrente sanguíneo.
Los
hombres suelen tener un nivel notablemente inferior de HDL que las mujeres.
Vulgarmente
se conoce a las HDL como colesterol "bueno", dando una falsa idea de
que sus valores altos pueden prevenir por sí solo ciertas enfermedades (ver
sección "Colesterol bueno vs. colesterol malo" más abajo).
Aunque
algunos estudios epidemiológicos, citados por ciertas publicaciones y artículos
científicos, mostrarían que altas concentraciones de HDL (superiores a 60
mg/dL) tienen una carácter protector contra las enfermedades cardiovasculares
(como la cardiopatía isquémica e infarto de miocardio); y, contrariamente, que
bajas concentraciones de HDL (por debajo de 35mg/dL) supondrían un aumento del
riesgo de estas enfermedades, pero ninguno de estos estudios obtuvo
conclusiones científicamente consistentes como para aseverar dichas
afirmaciones. El nivel de HDL dice muy poco acerca de su salud si es tomado aisladamente, de acuerdo a los mismos grandes estudios
hechos hasta la fecha.
22.
Indague que es un perfil lipidico y describa la información que contiene este
tipo de análisis químico sanguíneo.
Por medio de un análisis denominado "perfil lipídico", el
médico de su hijo podrá ver los diferentes tipos de grasas presentes en la sangre.
Si bien muchos padres no piensan en el nivel de colesterol de sus hijos, los
niveles elevados contribuyen a las afecciones cardíacas y los accidentes
cerebrovasculares. Los médicos miran atentamente los perfiles lipídicos en los
niños porque ha quedado demostrado que las afecciones cardíacas se desarrollan
en la niñez.
El perfil lipídico mide lo siguiente:
·
El colesterol total, que es la suma de
los diferentes tipos de colesterol.
·
Las lipoproteínas de alta densidad (HDL) colesterol, que suelen recibir el nombre de colesterol
"bueno". Las lipoproteínas pueden considerarse el sistema de
transporte de la sangre de su hijo. Las lipoproteínas de alta densidad
transportan colesterol al hígado para su eliminación.
·
Las lipoproteínas de baja densidad (LDL) colesterol, generalmente conocidas como colesterol
"malo". Las lipoproteínas LDL que se acumulan en el torrente
sanguíneo pueden tapar los vasos sanguíneos e incrementar el riesgo de
afecciones cardíacas.
·
Los triglicéridos, que almacenan
energía hasta que el organismo la necesita. Si el cuerpo acumula demasiados
triglicéridos, los vasos sanguíneos se pueden tapar y provocar problemas de
salud.
BIBLIOGRAFIA
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http://biomodel.uah.es/model2/lip/lipoproteinas.htm
http://facultatciencies.uib.cat/prof/josefa.donoso/campus/modulos/modulo8/modulo8_2.htm
https://www.riojasalud.es/ciudadanos/catalogo-multimedia/medicina-interna/ique-son-los-trigliceridos
https://bioquimica7.wikispaces.com/Fosfoglic%C3%A9ridos%2C+esfingol%C3%ADpidos+y+glucoesfingol%C3%ADpidos
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http://colesterol.org.es/funcion
https://www.ecured.cu/%C3%81cido_biliar
https://www.caracteristicas.co/membrana-celular/
https://www.lifeder.com/caracteristicas-membrana-plasmatica/1-
https://es.wikipedia.org/wiki/Prote%C3%ADna_integral_de_membrana
https://es.wikipedia.org/wiki/Lipoprote%C3%ADna
Unidad N5 METABOLISMO DE LIPIDO
Metabolismo de lipidos
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