Biomoléculas, Agua y Sales Minerales

• En relación a la figura 2: a) Identifique la sustancia representada. b) ¿Qué enlace se establece entre ambas moléculas? c) Enumere cuatro propiedades de esta sustancia. d) Enumere cuatro funciones realizadas por estas sustancias en los seres vivos.

a) Agua.

b) Puente de hidrógeno.

c) Elevada constante dieléctrica, elevada calor específico, elevada calor de vaporización y elevada fuerza de cohesión.

d) Transporte, estructural, metabólica y termorreguladora.

• ¿De qué manera se pueden encontrar las sales minerales en los seres vivos? ¿Cuáles son las funciones biológicas de las sales minerales en los organismos? ¿A qué se debe la naturaleza polar del agua?

Las sales minerales pueden encontrarse en los seres vivos precipitadas, disueltas o asociadas a sustancias orgánicas. Las funciones biológicas de las sales minerales en los organismos son formar estructuras esqueléticas, estabilizar dispersión coloidales, mantener un grado de salinidad en el medio interno, constituir soluciones amortiguadoras y realizar acciones específicas. La naturaleza polar del agua se debe a que el oxígeno de la molécula de agua atrae los electrones que comparte con los hidrógenos, de tal forma que genera una carga parcial negativa en el oxígeno y otra parcial positiva en el hidrógeno. Esto causa que la molécula de agua sea una molécula asimétrica, bipolar y con una gran tendencia a crear puentes de hidrógeno.

• Indique las formas en que se pueden encontrar las sales minerales en los seres vivos (A).

Proporcione un ejemplo indicando su función (B). Explique brevemente el significado de los siguientes conceptos: ósmosis, turgencia y plasmólisis celular (C).

(A) Precipitadas, disueltas o asociadas a sustancias orgánicas.

(B) Funciones: formar estructuras esqueléticas, estabilizar dispersión coloidales, mantener un grado de salinidad en el medio interno, constituir soluciones amortiguadoras y realizar acciones específicas.

(C) La ósmosis se produce cuando se ponen en contacto dos disoluciones de diferentes concentraciones separadas por una membrana semipermeable; el agua fluirá desde la disolución más diluida a la más concentrada.

La turgencia se produce como consecuencia de la entrada de agua debido a que la célula se encuentra en un medio hipotónico, con pocos solutos.

La plasmólisis se produce si el medio que rodea a la célula es hipertónico, con muchos solutos.

• Respecto al citoplasma celular, explique qué es un medio hipotónico y un medio hipertónico. ¿Cuándo se produce plasmólisis y cuándo turgencia? Indique tres propiedades físico-químicas del agua y relacione con sus funciones biológicas.

Un medio hipotónico es aquel que presenta una menor concentración de solutos que el citosol y un medio hipertónico es aquel que presenta una mayor concentración de solutos respecto al citosol.

La turgencia se produce como consecuencia de la entrada de agua debido a que la célula se encuentra en un medio hipotónico y la plasmólisis se produce si el medio que rodea a la célula es hipertónico; saldrá agua hasta alcanzar el equilibrio y la célula “se arruga” más o menos dependiendo de la cantidad de agua que salga.

Cohesión y alta constante dieléctrica (transporte y disolvente); elevada calor específica (termorregulación); elevada calor de vaporización (refrigeración).

• Representa y describe la estructura de la molécula de agua. Indique 3 propiedades físico-químicas del agua y relacione con sus funciones biológicas.

El oxígeno de la molécula de agua atrae los electrones que comparte con los hidrógenos, de tal forma que genera una carga parcial negativa en el oxígeno y otra parcial positiva en el hidrógeno. Esto causa que la molécula de agua sea una molécula asimétrica, bipolar, con una gran tendencia a crear puentes de hidrógeno. El agua actúa en el metabolismo y transporta gran cantidad de sustancias debido a su naturaleza polar y su capacidad para formar puentes de hidrógeno. Regulador de la temperatura, gracias a su elevado calor de vaporización; amortiguador térmico debido a su elevada calor específica, que le permite absorber o perder gran cantidad de calor con pequeños cambios de temperatura; el agua actúa como reactivo químico. En estado sólido, en lagos y en el mar, al congelarse solo la superficie, protege y permite la vida en el interior; permite el desplazamiento de insectos sobre su superficie debido a su tensión superficial; capilaridad gracias a su elevada cohesión interna y su capacidad de adhesión.

Tema 2: Los Glúcidos

• ¿A qué tipo de biomolécula pertenecen los oligosacáridos? ¿Por qué unidades estructurales están formados? Indique, explique y represente el tipo de enlace que se establece entre dichas unidades. Cite un ejemplo e indique la función de dicha biomolécula.

Tipo de biomoléculas: Glúcidos.

Unidades estructurales: Monosacáridos.

Tipo de enlace: O-glicosídico, se forma entre un OH de un C de uno de los monosacáridos y el grupo hidroxilo de un C del otro monosacárido, liberándose una molécula de agua.

Ejemplo y función: Sacarosa, energética.

• ¿A qué tipo de biomoléculas pertenecen los polisacáridos? ¿Por qué unidades estructurales están formados? Explique y represente el tipo de enlace que se establece entre dichas unidades. Ponga un ejemplo e indique la función de dicha biomolécula. (Set. 2018)

¿A qué tipo de biomoléculas pertenecen los polisacáridos? ¿Por qué unidades estructurales están formados? Indique, explique y represente el tipo de enlace que se establece entre dichas unidades. Cite tres polisacáridos de interés biológico y comente brevemente su función. (Junio 2017, junio 2013)

2018:

Tipo de biomolécula: Glúcidos.

Unidades estructurales: Monosacáridos.

Explicación: El tipo de enlace es O-glicosídico. Este tipo de enlace se forma entre un OH de un C de un monosacárido y el grupo hidroxilo de un C de otro monosacárido, liberándose una molécula de agua.

Representación:

Ejemplo y función: Almidón, función de reserva. Glucógeno, función de reserva. Celulosa, función estructural.

2017, 2013:

Tipo de biomoléculas: Glúcidos.

Unidades estructurales: Monosacáridos.

Tipo de enlace: O-glicosídico.

Explique el tipo de enlace: Este tipo de enlace se forma entre un OH de uno de los C de un monosacárido y el grupo hidroxilo de un C del otro monosacárido, liberándose una molécula de agua.

Representación: Misma.

Ejemplos y función: El almidón tiene función de reserva. El glucógeno tiene función de reserva. La celulosa tiene función estructural ya que forma parte de la estructura de la pared vegetal dándole consistencia.

• Identifique la molécula que está representada en la Figura 2. Si dos de esas moléculas se unen entre sí, ¿qué tipo de compuesto se formará como resultado de esa unión y a qué grupo de principios inmediatos pertenece? Represente y nombre el enlace formado entre las dos moléculas. Cite dos polímeros formados por unidades de dicha molécula e indique su función en los seres vivos.

Se trata de α-D-glucosa. Si se unieran dos moléculas de α-D-glucosa, obtendríamos un disacárido denominado maltosa que pertenece al grupo de los glúcidos.

Dibujo.

Como polímeros del mismo grupo de glúcidos tenemos el almidón, la celulosa y el glucógeno. El almidón es un polisacárido vegetal con función de reserva. El glucógeno es un polisacárido animal, también con función de reserva. Se almacena en el hígado, donde actúa como reserva energética del resto de las células y en el tejido muscular, donde sirve de almacén de energía para el uso inmediato de las células musculares. La celulosa es un componente de las paredes de las células vegetales.

Tema 3: Los Lípidos

• ¿Qué tipo de biomolécula se representa en la figura 1? b) Indica el nombre de los compuestos incluidos en los recuadros A y B e identifica el enlace entre ellos. Explica cómo se forma el mencionado enlace. c) ¿Cuál es el comportamiento de esta biomolécula en un medio acuoso y en qué estructuras celulares se encuentra?

a) Fosfolípido o fosfoglicérido o fosfatidilcolina o lecitina.

b) Recuadro A (ácidos grasos) y B (glicerina o glicerol o propanotriol), unidos mediante ligazón tipo éster formado entre el hidroxilo alcohólico del glicerol y el carboxílico del ácido graso, dando lugar a agua.

c) Se disponen formando bicapas lipídicas como consecuencia de su carácter anfipático debido a que tienen una porción hidrófoba (apolar, cadenas de ácidos grasos) y una hidrófila (polar, grupo fosfato y sustituyentes). La porción hidrófoba queda en la parte interna y la hidrófila hacia el exterior en contacto con el agua.

Forma parte de las membranas celulares.

• ¿Qué diferencia hay entre un lípido saponificable y otro no saponificable? Describa brevemente la función biológica de los triacilglicéridos e indique qué compuestos se obtienen de su hidrólisis.

Diferencia: Que realicen o no la reacción de saponificación, debido a la presencia de ácidos grasos en su molécula.

Función biológica: Reserva energética, aislante térmico (grasa de los animales) y protección mecánica.

Hidrólisis: Los triacilglicéridos liberan ácidos grasos y glicerol por hidrólisis.

• Establezca la diferencia entre un ácido graso saturado e insaturado. Explique la reacción de saponificación. Describa la estructura molecular de un fosfolípido, nombrando el tipo de enlace que se establece entre sus componentes. Explique la propiedad que permite a los fosfolípidos formar bicapas en medios acuosos.

La diferencia está en la presencia o no de dobles enlaces en su cadena. Los ácidos grasos saturados no presentan dobles enlaces mientras que los ácidos grasos insaturados presentan uno o más dobles enlaces.

La saponificación es una propiedad típica de los ácidos grasos en la que reaccionan con álcalis o bases y dan lugar a un sal de ácido graso llamado jabón. Tratamiento de las grasas con álcalis que produce glicerol y los sales sódicos o potásicos de los ácidos grasos, conocidos como jabones.

Fosfolípido: Lípido complejo formado por una molécula de glicerina unida por dos de sus grupos alcohol a dos restos de ácidos grasos por enlace éster, y por el tercer grupo alcohol a un grupo fosfato que se une por un enlace éster a un amino-alcohol o radical polar. Se caracterizan por poseer una parte polar, hidrófila y una parte apolar, hidrófoba. Los fosfolípidos son capaces de formar una bicapa en presencia de agua debido a su carácter anfipático. En presencia de agua, se disponen de manera que la parte polar queda sumergida en el agua mientras que las partes apolares se enfrentan entre ellas.

• Explique brevemente a qué se refieren estos términos: ácido graso, triacilglicérido y fosfolípido (A). Explique por qué los fosfolípidos son moléculas anfipáticas (B). Cite una función biológica de los carotenoides y otra de los esteroides (C).

(A) Ácido graso: molécula constituida por una cadena hidrocarbonada larga, de tipo alifático, con un grupo carboxilo en uno de los extremos. Triacilglicérido: éster de glicerina y ácidos grasos. Fosfolípido: éster de glicerina con dos ácidos grasos y un ácido fosfórico unido a un alcohol.

(B) Porque presentan una parte hidrófila polar y otra hidrófoba apolar.

(C) Carotenoides: forman parte de los pigmentos, vitaminas, etc. Esteroides: componentes de las membranas, precursores de hormonas, etc.

• Describa brevemente los siguientes términos: ácido graso saturado, molécula anfipática, colesterol, fosfolípido.

Los ácidos grasos saturados son cadenas hidrocarbonadas que presentan únicamente enlaces simples y con un grupo carboxilo terminal.

La molécula anfipática es una molécula donde se puede diferenciar dos regiones: una zona hidrófoba apolar y una zona hidrófila polar.

El colesterol es un lípido del grupo de los esteroides que se encuentra en las membranas celulares animales.

Los fosfolípidos son ésteres de ácidos grasos con glicerina o esfingosina y ácido fosfórico.

• Explique brevemente el significado de estos términos e indique las diferencias entre ellos: ácido graso saturado-ácido graso insaturado, fosfolípido-grasa. ¿Cómo forman los fosfolípidos una bicapa en presencia de agua? Explique, mediante ejemplos, las funciones de los lípidos.

Los ácidos grasos saturados son aquellos que presentan enlaces simples en la cadena hidrocarbonada y los ácidos grasos insaturados son aquellos que presentan uno o más enlaces dobles en la cadena. Los fosfolípidos y las grasas son ésteres de ácidos grasos con glicerina, con la diferencia de que el fosfolípido lleva además un fosfato en su estructura.

Los fosfolípidos son capaces de formar una bicapa en presencia de agua debido a su carácter anfipático. Se caracterizan por poseer una parte polar, hidrófila y una parte apolar, hidrófoba. En presencia de agua, se disponen de manera que la parte polar queda sumergida en el agua mientras que las partes apolares se enfrentan entre ellas.

Funciones de los lípidos: reserva (almacenando energía en forma de grasas), estructural (lípidos de membrana), transportadora (lipoproteínas).

• Explique qué es un triacilglicérido y comente dos de sus funciones biológicas. Represente la estructura de un lípido bipolar y explique cómo se comportaría en una disolución acuosa.

Un triacilglicérido es un éster de tres ácidos grasos y glicerina. Función de reserva energética como combustible biológico de alta eficacia, función de aislamiento térmico en los animales como grasa acumulada bajo la piel y función protectora frente a traumatismos recubriendo algunos órganos.

En disolución acuosa, se orientan con las cabezas polares en dirección al agua y con las colas hidrocarbonadas, no polares, que son hidrófobas. Como consecuencia de este comportamiento, en disolución acuosa pueden formar tres tipos de estructuras: micelas, monocapas y bicapas.

• Indica a qué tipo de lípido pertenecen las siguientes macromoléculas, señalando en cada caso sus unidades estructurales básicas: a) fosfolípidos; b) ceras; c) carotenoides; d) triglicéridos. ¿Qué tipo de lípidos no pueden formar por sí micelas en un medio polar? Razona la respuesta. ¿Cuáles son las funciones biológicas de estos lípidos no formadores de micelas?

a) Fosfolípidos: lípidos saponificables formados por glicerol, ácidos grasos y ácido fosfórico.

b) Ceras: lípidos saponificables formados por la unión de un ácido graso y un alcohol.

c) Carotenoides: lípidos insaponificables formados por la unión de unidades de isoprenoides.

d) Triacilglicéridos: lípidos saponificables formados por la unión de ácidos grasos y glicerina.

Los lípidos insaponificables que no contienen ácidos grasos en su molécula y no dan reacciones de saponificación. La capacidad de formar micelas en un medio acuoso viene determinada por la presencia de moléculas que tengan un carácter anfipático, como es el caso de los ácidos grasos. Los ácidos grasos se orientan en el agua, ya que presentan una parte polar (hidrófila) y otra no polar (hidrófoba). Esta característica determina la formación espontánea de micelas en un medio acuoso. Dentro de este grupo estarían los esteroides y los terpenos.

Las funciones más importantes de estos lípidos son: función reguladora, función fotosintética, función estructural y función de transporte.

Tema 4: Las Proteínas y Acción Enzimática

• En relación con las enzimas: a) Indique tres características fundamentales. b) Defina enzima y centro activo. c) La figura 2 muestra la variación de la velocidad de una reacción en presencia de dos enzimas distintas (E1 y E2) que actúan sobre el mismo sustrato (S). ¿Cuál de las dos enzimas presenta mayor afinidad por el sustrato? Razone la respuesta.

a) Naturaleza proteica, rebasan la energía de activación, aceleran la velocidad de la reacción, no se consumen en la reacción. b) Catalizador biológico de naturaleza proteica; el centro activo es la parte de la enzima que interactúa con el sustrato. c) La enzima E1 presenta una mayor afinidad por el sustrato porque, como se ve en la gráfica, la concentración de sustrato necesaria para alcanzar la mitad de la velocidad máxima es menor que en el caso de la enzima E2.

• ¿Cuál es la naturaleza química de las enzimas? Represente gráficamente y explique la relación entre la velocidad de una reacción enzimática y la concentración de sustrato. ¿Qué es el centro activo de la enzima? ¿Qué es un inhibidor enzimático?

Naturaleza proteica. Pueden contener un componente no proteico. Al incrementar la concentración de sustrato, la velocidad de la reacción también aumenta, hasta llegar a un límite que se corresponde con la velocidad máxima (saturación de la enzima). Se valorará la explicación de todos los términos que aparecen en la gráfica.

Centro activo: Es el lugar de la enzima donde se une el sustrato y se lleva a cabo la catálisis.

Inhibidores enzimáticos: Sustancias que interactúan con la enzima reduciendo o anulando su capacidad biocatalítica.

• Enumere y explique brevemente los diferentes niveles estructurales que puede presentar una proteína e indique el tipo de enlaces que estabilizan cada uno de estos niveles. ¿En qué consiste la desnaturalización de una proteína?

a. Estructura primaria: secuencia de aminoácidos enlazados por medio de enlaces peptídicos. b. Estructura secundaria: plegamiento de la cadena de aminoácidos gracias a la formación de puentes de hidrógeno. Puede adoptar varios tipos de conformaciones entre las que se encuentran la α-hélice o la lámina β. c. Estructura terciaria: plegamiento de la estructura secundaria en el espacio con diferentes tipos de enlaces: puentes disulfuro, puentes de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas, fuerzas de Van der Waals, enlaces iónicos, etc. d. Estructura cuaternaria: resulta de la asociación de varias cadenas polipeptídicas, generalmente mediante enlaces débiles. Consiste en la pérdida de la estructura tridimensional causada por cambios en el pH, temperatura, etc. y que produce la pérdida total o parcial de su función.

• Indique la naturaleza química, la función y dónde se encuentran en mayor abundancia las siguientes moléculas: glucógeno, fosfolípidos, colesterol y queratina.

Glucógeno: Glúcido, función de reserva, se encuentra principalmente en el hígado y en el tejido muscular. Fosfolípidos: Lípido, función estructural, que se encuentra en las membranas celulares. Colesterol: Lípido del grupo de los esteroides. Su función es contribuir a la rigidez/fluidez de las membranas y es precursor de ácidos biliares, hormonas esteroides y de la vitamina D. Se encuentra en las membranas celulares animales y en el citosol. Queratina: Proteína, función estructural. Más abundante en las capas más externas de la epidermis de vertebrados y en otras estructuras como pelos, uñas, plumas, etc.

• Identifique la biomolécula que aparece en la Figura 2 e indique sus características químicas. ¿De qué tipo de principios inmediatos forma parte? Si se enlazan dos de estas moléculas, ¿qué clase de molécula resultaría? ¿Cómo se formaría el enlace y qué nombre recibe?

Se trata de un aminoácido, que es una molécula con un grupo amino y otro ácido. Sus características químicas son: carácter anfótero y presencia de un carbono asimétrico.

Forman parte de las proteínas; cuando se enlazan dos aminoácidos obtenemos un dipéptido. Este enlace se forma por la unión del OH del grupo carboxilo de un aminoácido y un grupo H del grupo amino del otro, con la consiguiente liberación de una molécula de agua. El enlace que se forma se denomina enlace peptídico.

Tema 5: Los Nucleótidos y los Ácidos Nucleicos

• Identifique las biomoléculas A, B y C de la figura 1. b) ¿Cómo se denominan los monómeros que forman las proteínas, mediante qué enlaces se unen y qué grupos intervienen en el enlace? c) Indique cuáles son los monómeros de los ácidos nucleicos y qué enlace emplean para unirse. d) ¿Qué tipo de biomolécula es el colesterol? Indique una de sus funciones.

a) Aminoácido; nucleótido; lípido insaponificable.

b) Aminoácidos; enlace peptídico; grupo carboxilo y amino.

c) Nucleótidos, enlace fosfodiéster.

d) Lípido insaponificable esteroideo (esterol), función estructural de membrana y precursor de biomoléculas.