Unidad 2-10 de enero 2015

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MACHALA DIRECCIÓN DE NIVELACIÓN Y ADMISIÓN SEGUNDO SEMESTRE 2014

UNIDAD 2 BASES QUIMICAS DE LA VIDA TEMA:

ENZIMAS COENZIMAS ACIDOS NUCLEICOS ADN ARN FECHA:

SABADO, 10 DE ENERO 2015

INGRID FAREZ

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Todas las enzimas son proteínas globulares que se combinan con otras sustancias, llamadas sustratos, para catalizar las numerosas reacciones químicas del organismo.

Estas moléculas, principales responsables del metabolismo y de su regulación, tienen puntos catalíticos a los cuales se acopla el sustrato igual que una mano a un guante para iniciar y controlar el metabolismo en todo el cuerpo.

Son cualquiera de las numerosas sustancias orgánicas especializadas compuestas por polímeros de aminoácidos, que actúan como catalizadores en el metabolismo de los seres vivos. Con su acción, regulan la velocidad de muchas reacciones químicas implicadas en este proceso.

El nombre de enzima, que fue propuesto en 1867 por el fisiólogo alemán Wilhelm Kühne (1837-1900), deriva de la frase griega en zymē, que significa 'en fermento'. En la actualidad los tipos de enzimas identificados son más de 2.000.

Cada tipo de enzima cataliza un tipo específico de reacción química. Por ello, se necesitan centenares de tipos de enzimas diferentes en el metabolismo de cualquier clase de células.

La clasificación de las enzimas se realiza de acuerdo con el tipo de reacción de transferencia, el grupo dador y el grupo aceptor, y se reconocen 6 grupos principales: oxidorreductasas (transferencia de electrones), transferasas (transferencia de grupos), hidrolasas (reacciones de hidrólisis o transferencia de grupos funcionales al agua), liasas (adición de grupos a dobles enlaces), isomerasas (transferencia de grupos en el interior de la molécula para originar formar isoméricas) y ligasas (forman diversos enlaces acoplados a la ruptura de ATP). Algunas enzimas necesitan para su actividad

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un componente químico adicional llamado cofactor, que puede ser inorgánico (diversos cationes metálicos) o moléculas orgánicas complejas llamadas coenzimas.

Las enzimas se denominan añadiendo asa al nombre del sustrato con el cual reaccionan. La enzima que controla la descomposición de la urea recibe el nombre de ureasa; aquéllas que controlan la hidrólisis de proteínas se denominan proteasas.

Algunas enzimas como las proteasas tripsina y pepsina, conservan los nombres utilizados antes de que se adoptara esta nomenclatura.

PROPIEDADES ENZIMATICAS Como propuso el químico sueco Jöns Jakob Berzelius en 1823, las enzimas son catalizadores típicos: son capaces de acelerar la velocidad de reacción sin ser consumidas en el proceso.

Algunas enzimas, como la pepsina y la tripsina, que intervienen en la hidrólisis de muchos tipos de proteínas, controlan muchas reacciones diferentes, mientras que otras como la ureasa, son muy específicas y sólo pueden acelerar una reacción. Otras liberan energía para la contracción cardiaca y la expansión y contracción de los pulmones. Muchas facilitan la conversión de azúcar y alimentos en distintas sustancias que el organismo precisa para la construcción de tejidos, la reposición de células sanguíneas y la liberación de energía química para mover los músculos.

Las enzimas son muy eficaces. Por ejemplo, unos 30 g de pepsina cristalina pura son capaces de digerir casi dos toneladas métricas de clara de huevo en pocas horas.

USOS PRACTICOS DE LAS ENZIMAS En los últimos años, la investigación sobre la química enzimática ha permitido aclarar algunas de las funciones vitales más básicas. La síntesis consiste en unir 124

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moléculas de aminoácidos en una secuencia muy específica para formar la macromolécula. Dicha síntesis permitió identificar aquellas áreas de la molécula que son responsables de sus funciones químicas, e hizo posible crear enzimas especializadas con propiedades de las que carecen las sustancias naturales. Este potencial se ha visto ampliado durante los últimos años por las técnicas de ingeniería genética que han hecho posible la producción de algunas enzimas en grandes cantidades.

Se creía que este fenómeno y otros similares eran reacciones espontáneas hasta que en 1857 el químico francés Louis Pasteur comprobó que la fermentación sólo ocurre en presencia de células vivas. Sin embargo, el químico alemán Eduard Buchner descubrió en 1897 que un extracto de levadura libre de células puede producir fermentación alcohólica. La levadura produce la enzima y ésta lleva a cabo la fermentación. Ya en 1783 el biólogo italiano Lazzaro Spallanzani había observado que la carne podía ser digerida por jugos gástricos extraídos de halcones. Éste fue el primer experimento en el que se llevó a cabo una reacción vital fuera de los organismos vivos. Tras el descubrimiento de Buchner, los científicos asumieron que, en general, las fermentaciones y las reacciones vitales eran producidas por enzimas.

El uso médico de las enzimas está ilustrado por la investigación sobre la Lasparaginasa, que se piensa es una herramienta importante para el tratamiento de la leucemia; se ha descubierto que las dextrinasas pueden prevenir la caída de los dientes, y que las alteraciones enzimáticas están ligadas a enfermedades como la fenilcetonuria, el albinismo, la diabetes, la anemia y otros trastornos sanguíneos.

 Son moléculas orgánicas complejas que necesitan algunas enzimas para realizar su actividad. Las coenzimas pueden estar íntima y permanentemente unidas a las proteínas, o bien unirse de forma débil y transitoria.

Las Coenzimas importantes son, por ejemplo, el trifosfato de adenosin (ATP), el dinucleotido de nicotinamida y adenina (NAD), el dinucleotido fosfato de nicotinamida y adenina (NADP), la coenzima A, la UDP-glucosa, el grupo hemo de la hemoglobina y muchas vitaminas. Las coenzimas, junto con ciertos elementos químicos inorgánicos, reciben el nombre de cofactores enzimáticos. Algunas enzimas necesitan un cofactor inorgánico y otras un cofactor tipo coenzima. Algunas enzimas requieren cofactores de ambos tipos.

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ACIDOS NUCLEICOS Son moléculas muy complejas que producen las células vivas y los virus. Reciben este nombre porque fueron aisladas por primera vez del núcleo de células vivas. Sin embargo, ciertos ácidos nucleícos no se encuentran en el núcleo de la célula, sino en el citoplasma celular. Los ácidos nucleícos tienen al menos dos funciones: transmitir las características hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la síntesis de proteínas específicas. Los ácidos nucleicos son las sustancias fundamentales de los seres vivos, y se cree que aparecieron hace unos 3.000 millones de años, cuando surgieron en la Tierra las formas de vida más elementales.

Las dos clases de ácidos nucleicos son el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN). Tanto la molécula de ARN como la molécula de ADN tienen una estructura de forma helicoidal. Su peso molecular es del orden de millones. A las cadenas se les unen una gran cantidad de moléculas más pequeñas (grupos laterales) de cuatro tipos diferentes. La secuencia de estas moléculas a lo largo de la cadena determina el código de cada ácido nucleico particular. A su vez, este código indica a la célula cómo reproducir un duplicado de sí misma o las proteínas que necesita para su supervivencia.

ADN O ACIDO DESOXIRRIBONUCLEICO Ácido desoxirribonucleico (ADN), material genético de todos los organismos celulares y casi todos los virus.

El ADN lleva la información necesaria para dirigir la síntesis de proteínas y la replicación. Se llama síntesis de proteínas a la producción de las proteínas que necesita la célula o el virus para realizar sus actividades y desarrollarse.

La replicación es el conjunto de reacciones por medio de las cuales el ADN se copia a sí mismo cada vez que una célula o un virus se reproducen y transmite a la descendencia la información que contiene.

La investigación pionera que reveló la estructura general del ADN fue llevada a cabo por los biofísicos británicos Francis Crick, Maurice Wilkins y Rosalind Franklin, y por el bioquímico estadounidense James Watson. Utilizando una fotografía de una

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difracción de rayos X de la molécula de ADN obtenida por Wilkins en 1951, Watson y Crick elaboraron un modelo de la molécula de ADN, que fue completado en 1953. La estructura del ARN fue descrita por el científico español Severo Ochoa y por el bioquímico estadounidense Arthur Kornberg. Ambos sintetizaron ADN a partir de distintas sustancias.

ESTRUCTURA Cada molécula de ADN está constituida por dos cadenas o bandas formadas por un elevado número de compuestos químicos llamados nucleótidos. Estas cadenas forman una especie de escalera retorcida que se llama doble hélice. Cada nucleótido está formado por tres unidades: una molécula de azúcar llamada desoxirribosa, un grupo fosfato y uno de cuatro posibles compuestos nitrogenados llamados bases: adenina (abreviada como A), guanina (G), timina (T) y citosina (C).

Los nucleótidos de cada una de las dos cadenas que forman el ADN establecen una asociación específica con los correspondientes de la otra cadena. Debido a la afinidad química entre las bases, los nucleótidos que contienen adenina se acoplan siempre con los que contienen timina, y los que contienen citosina con los que contienen guanina. Las bases complementarias se unen entre sí por enlaces químicos débiles llamados enlaces de hidrógeno.

DESCUBRIDORES Francis Crik

James Watson

AZUCAR desoxirribosa

BASES NITROGENADAS Adenina A

Guanina G

Citocina C

NUCLEOTIDO suma de GRUPO FOSFATO+BASE NITROGENADA+ AZUCAR

P+D+A

Timina T

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ARN O ACIDO RIBONUCLEICO Ácido ribonucleico (ARN), material genético de ciertos virus (virus ARN) y, en los organismos celulares, molécula que dirige las etapas intermedias de la síntesis proteica. En los virus ARN, esta molécula dirige dos procesos: la síntesis de proteínas (producción de las proteínas que forman la cápsula del virus) y replicación (proceso mediante el cual el ARN forma una copia de sí mismo). En los organismos celulares es otro tipo de material genético, llamado ácido desoxirribonucleico (ADN), el que lleva la información que determina la estructura de las proteínas. Pero el ADN no puede actuar solo, y se vale del ARN para transferir esta información vital durante la síntesis de proteínas.

El ARN se diferencia químicamente del ADN por dos cosas: la molécula de azúcar del ARN contiene un átomo de oxígeno que falta en el ADN; y el ARN contiene la base uracilo en lugar de la timina del ADN. Ciertos tipos de ARN tienen una función diferente de la del ADN. Toman parte en la síntesis de las proteínas que una célula produce.

Se ha determinado la estructura y la función en la síntesis de proteínas de dos tipos de ARN. El químico indio nacionalizado estadounidense Har Gobind Khorana ha realizado importantes investigaciones sobre la interpretación del código genético y su papel en la síntesis de proteínas.

En la célula hay tres tipos de ARN.

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 El ARN mensajero (ARNm), es una molécula en forma de cinta, producto de la transcripción del ADN y portadora del código necesario para sintetizar las proteínas mediante una reacción llamada traducción.  Los ARN de transferencia (ARNt), son pequeñas estructuras en forma de hoja de trébol que llevan cada aminoácido para integrarlo en una proteína en fase de síntesis.  los ARN ribosómicos (ARNr), son los componentes principales de los ribosomas. En la estructura de un ribosoma intervienen cuatro moléculas de ADN de distinto tamaño. Se une con proteínas y formas los ribosomas.

La envoltura nuclear se llama CARIOTECA. Y por donde sale el ARN del núcleo se llaman poros nucleares. Dirigiéndose hacia los ribosomas citoplasmáticos.

AZUCAR Ribosa

BASES NITROGENADAS

Adenina A

Guanina G

Citocina C

Uracilo U

NUCLEOTIDO suma de GRUPO FOSFATO+BASE NITROGENADA+ AZUCAR

P+R+U