Bioquímica: Glícidos, Lípidos, Proteínas e Ácidos Nucleicos

pH = -log[H₃O⁺]
HCO₃^- + H₃O⁺ = H₂CO₃ + H₂O = CO₂ + 2H₂O
Acidifica á dereita, basifica á esquerda.

Glícidos

Os glícidos (hidratos de carbono) son compostos formados por carbono, hidróxeno e osíxeno. Clasifícanse en monosacáridos (por exemplo, o gliceraldehído e a dihidroxiacetona), disacáridos e polisacáridos.

Polisacáridos

Amidón: reserva vexetal formada por amilosa (aproximadamente 20 %, unións α-1,4) e amilopectina (aproximadamente 80 %, unións α-1,4 e ramificacións α-1,6 cada 24-30 unidades).

Glicóxeno: reserva animal, abundante no fígado e no músculo; posúe unións α-1,4 e ramificacións α-1,6 cada 8-12 unidades.

Heteropolisacáridos

Están formados por monómeros diferentes:

• Hemicelulosas: compoñentes da parede celular vexetal, formadas por glicosa, galactosa e fucosa.
• Pectinas: formadas por ácido galacturónico con unións α-1,4; presentes na lámina media dos tecidos vexetais.
• Agar-agar: derivado de algas, empregado como espesante e en cultivos de microorganismos.
• Glicosaminoglicanos (mucopolisacáridos): formados por ácido glicurónico e N-acetilglicosamina ou N-acetilgalactosamina. Son substancias intercelulares que dan consistencia ao tecido conxuntivo. Exemplos:
  • Condroitina: ácido glicurónico e N-acetilgalactosamina; presente no cartílago.
  • Ácido hialurónico: lubrica as articulacións e forma parte do humor vítreo.
  • Heparina: presente nos pulmóns, no fígado e na pel; actúa como anticoagulante.

Heterósidos: glicolípidos e glicoproteínas

Mucoproteínas (mucinas): grande fracción glícida; atópanse nas vías respiratorias e urinarias e en secrecións dixestivas, onde lubrican e impiden infeccións.

Glicoproteínas: presentes na leite, nos anticorpos do sangue e nas estruturas da membrana plasmática, participando no recoñecemento celular.

Peptidoglicanos ou mureínas: compoñente ríxido das paredes bacterianas.

Lípidos

Son pouco ou nada solubles en auga, hidrófobos, untuosos e pouco densos. Proporcionan moita enerxía.

Funcións dos lípidos

• Enerxética: reserva de enerxía.
• Transporte: de substancias liposolubles.
• Illante e protectora: en tecidos e órganos.
• Estrutural: forman as membranas biolóxicas.
• Absorción de enerxía, vitaminas e hormonas.

Tipos de lípidos

Ácidos graxos: son anfipáticos. Canto máis longa é a cadea, maior é a temperatura de fusión e menor a solubilidade. Poden estar esterificados ou ser saponificables.

Terpenos: non son ácidos graxos; teñen estrutura lineal ou cíclica e son moi abundantes nos vexetais. Derivan do isopreno: monoterpenos (2 unidades, esencias), sesquiterpenos (3), diterpenos (4, como o fitol, que forma parte da clorofila), triterpenos (6, como a vitamina E, a K e o escualeno, precursor do colesterol) e tetraterpenos (8, carotenoides, pigmentos vexetais). Os carotenoides divídense en xantofilas (amarelas) e carotenos (laranxas); o β-caroteno é precursor da vitamina A. O poliisopreno dá lugar ao caucho.

Esteroides:

• Vitamina D: regula o metabolismo do calcio e do fósforo. Existen dous tipos: D₂, obtida do ergosterol, e D₃, obtida do colesterol. A súa carencia provoca raquitismo e osteomalacia.
• Ácidos biliares: fórmanse no fígado a partir do colesterol (por exemplo, o ácido cólico). Constitúen a bile, que emulsiona as graxas.
• Hormonas esteroides: derivan do colesterol.
  • Adrenocorticais: formadas na codia das glándulas suprarrenais. A aldosterona regula o funcionamento do ril; o cortisol regula o metabolismo da glicosa.
  • Hormonas sexuais: regulan o funcionamento dos órganos sexuais e a aparición dos caracteres sexuais secundarios (testosterona, estróxenos).

Prostaglandinas: derivan da ciclación de ácidos graxos insaturados de 20 C, como o ácido araquidónico. Regulan o metabolismo, a contracción do músculo liso, a inflamación, a mucosidade e a agregación plaquetaria.

Aminoácidos e proteínas

Aminoácidos: compostos orgánicos sinxelos, de baixa masa molecular, solubles en auga, cristalizables, incoloros e de punto de fusión elevado. Son anfóteros (zwitteriónicos) e presentan estereoisomería ópticaa.

Funcións das proteínas

• Estrutural: a nivel celular, glicoproteínas da membrana, histonas (cromosomas), tubulina e actina (citoesqueleto, cilios e flaxelos); a nivel orgánico, colaxeno e elastina.
• Transporte: permeasas e bombas (proteínas da membrana que transportan moléculas dun lado a outro), citocromos (transportan electróns), hemoglobina e hemocianina (osíxeno en vertebrados e invertebrados), mioglobina (osíxeno no músculo) e lipoproteínas (lípidos insolubles).
• Reserva: ovoalbúmina do ovo, caseína do leite.
• Homeostática: mantemento do equilibrio osmótico e do pH.
• Defensiva: inmunoglobulinas, trombina e fibrinóxeno (coagulación), mucinas bactericidas no tracto dixestivo e respiratorio.
• Hormonal: insulina (regula a glicemia), somatotropina (crecemento dos ósos e cartilaxes).
• Contráctil: confire ao organismo a capacidade de moverse e cambiar de forma. Actina e miosina forman as miofibrillas do músculo; a dineína move os cilios e os flaxelos.
• Catalizadora: os enzimas.

Clasificación das proteínas

Holoproteínas (globulares):

• Albuminas: solubles en auga, transportan moléculas e serven de reserva de aminoácidos (seroalbúmina do plasma, ovoalbúmina, lactoalbúmina).
• Globulinas: solubles en disolucións salinas (seroglobulinas do sangue, parte dos anticorpos, lactoglobulina, ovoglobulina).
• Histonas e protaminas: solubles en auga, ricas en aminoácidos básicos; asócianse co ADN para formar a cromatina.
• Prolaminas: insolubles en auga, presentes nas sementes vexetais.
• Gluteínas: insolubles en auga pero solubles en bases; presentes no trigo.

Holoproteínas fibrosas: colaxeno (tecido conxuntivo e cartilaxe), óso, queratina (epidermis, pelo, unllas), elastina (órganos que se deforman) e miosina e actina (músculo).

Heteroproteínas:

• Glicoproteínas: enlace covalente con glícidos. Exemplos: fibrinóxeno (coagulación), inmunoglobulinas, gonadotropinas (estimulan as gónadas), mucoproteínas (secrecións) e enzimas (ribonucleasa).
• Lipoproteínas: presentes nas membranas plasmáticas e no plasma sanguíneo (VLDL, LDL, HDL).
• Nucleoproteínas: formadas por ácidos nucleicos e proteínas (cromatina e ribosomas).
• Fosfoproteínas: por exemplo, a caseína e a vitelina.
• Cromoproteínas: pigmentos que teñen cor debido ao grupo prostético.
  • Porfirínicas: grupo prostético metaloporfirina (anel tetrapirrólico e catión metálico), como a hemoglobina, a mioglobina e os citocromos.
  • Non porfirínicas: conteñen cations metálicos pero non anel tetrapirrólico, como a hemocianina.

Especificidade dos enzimas

Os enzimas presentan especificidade de acción sobre o substrato: absoluta, de grupo ou estereoquímica.

ADN

Estrutura primaria

Secuencia de desoxirribonucleótidos dunha cadea, unidos por enlaces fosfodiéster. A cadea de ADN ten dous extremos libres: o 5′, unido a un grupo fosfato, e o 3′, unido a un grupo hidroxilo.

Estrutura secundaria

Disposición espacial en dobre hélice, coas bases enfrontadas unidas por enlaces de hidróxeno.

Deducción do modelo

Os datos experimentais de Erwin Chargaff, Rosalind Franklin e Maurice Wilkins permitiron establecer as seguintes conclusións:

• A densidade e a viscosidade das dispersións acuosas de ADN eran superiores ás esperadas, o que supuxo que as cadeas se unían mediante pontes de hidróxeno.
• Chargaff demostrou que as moléculas de pirimidinas e purinas aparecen en igual proporción (A = T e G = C).
• A difracción de raios X mostrou unha estrutura fibrilar de 20 Å de diámetro. Cada parella de nucleótidos está separada da seguinte por 3,4 Å, e cada volta da dobre hélice contén dez pares de nucleótidos, o que supón unha lonxitude de 34 Å por volta.

Modelo de dobre hélice (Watson e Crick)

• O ADN está formado por dúas cadeas de polinucleótidos enroladas arredor dun eixe, formando unha dobre hélice de 20 Å de diámetro.
• As bases nitroxenadas orientanse cara ao interior, paralelas ao eixe; os grupos hidrófobos quedan cara ao interior e establécense pontes de hidróxeno e interaccións hidrófobas entre elas.
• Cada volta contén 10 pares de nucleótidos, separados 34 Å entre si, e dá lugar a un surco maior e un surco menor.
• O enrolamento é dextrógiro e plectonémico, polo que non se poden separar as cadeas sen desenrolalas.
• As cadeas son antiparalelas e complementarias.

Variacións do modelo

• Forma B: a forma de Watson e Crick descrita anteriormente.
• Forma Z: dobre hélice levógira; cada volta contén 12 nucleótidos.
• Forma A: dobre hélice destrógira; as bases non son perpendiculares ao eixe, cada volta contén 11 nucleótidos e a lonxitude é de 28 Å.

ARN

O ARN ten a secuencia de aminoácidos codificada no ADN. Ten función de almacenamento e transmisión da información xenética. É unha molécula monocatenaria lineal que, en ocasións, forma horquillas; sintetízase no núcleo, copia a información xenética e lévaa ao ribosoma.

ARN mensaxeiro (ARNm)

• Eucariota: presenta zonas de dobre hélice e bucles; asociado a proteínas forma ribonucleoproteínas. É monocistrónico, polo que leva a información para sintetizar unha única proteína.
• Procariota: non adopta a estrutura eucariota nin ten intróns; pode ser policistrónico (dúas ou máis cadeas).

ARN de transferencia (ARNt)

Moléculas pequenas, dispersas no citoplasma. A súa función é transportar os aminoácidos ata os ribosomas, onde se sintetizan as proteínas. Conteñen bases metiladas.

Estrutura: presenta unha estrutura tridimensional en forma de L, no plano semellante a unha folla de trevo.

• No extremo 5′ hai un triplete de bases nitroxenadas con guanina e un grupo fosfato libre.
• No extremo 3′ hai unha secuencia CCA sen aparear, onde se une o aminoácido.

ARN ribosómico (ARNr)

É o máis abundante. Ten catro bases nitroxenadas principais, algunhas metiladas, e segmentos monocatenarios en dobre hélice. Está unido a proteínas básicas e forma os ribosomas.

ARN nucleolar

Unido a proteínas, forma o nucléolo. Orixínase a partir de segmentos do ADN denominados rexión organizadora nucleolar (RON); a partir deles fragméntase e prodúcense os distintos tipos de ARN.

ARN pequeno nucleolar

Moi pequeno; únese a proteínas do núcleo formando ribonucleoproteínas pequenas nucleares, que eliminan os intróns.

ARN de interferencia

Actúa como mecanismo de autocontrol da célula, degradando o ARN para que non se sintetice proteína.

Outros tipos

• Ribozimas: ARN con actividade catalítica, que rompen enlaces fosfodiéster.
• Ribonucleoproteínas: ARN asociado a proteínas.
• ARN autocatalíticos: capaces de escindirse sen axuda de enzimas.

Outros nucleótidos

Son nucleótidos de interese biolóxico que non forman ácidos nucleicos e que se atopan libres na célula, con funcións enerxéticas, como cofactores e como mediadores na comunicación celular.

• Nucleótidos de adenina: ricos en enerxía, xa que algúns se unen covalentemente a moléculas de ácido fosfórico. O AMP cíclico actúa como mediador en moitos procesos hormonais: transmite e amplifica os sinais hormonais dentro da célula.
• Nucleótidos coenzimas:
  • Flavina-nucleótidos: flavina + ribitol = riboflavina (B₂). Actúan como coenzimas en reaccións de oxidorreducción.
  • Piridín-nucleótidos: dous nucleótidos unidos por un enlace fosfodiéster; nun a base nitroxenada é a nicotinamida e no outro a adenina.
  • Coenzima A: formada por ADP, ácido pantoténico (B₅) e β-aminoetanol cun grupo tiol terminal. Desempeña a función de transportador de grupos acilo.