BIOQUIMICA Y FISIOLOGÍA MICROBIANA

Dra. Yenizey Merit Alvarez Cisneros

Moléculas importantes para la vida

Compuestos Orgánicos(contienen carbono e hidrógeno) y forma enlaces covalentes

• Azucares • Aminoácidos• Vitaminas• Ácidos grasos

Compuestos Inorgánicos 1- 1.5%(Estructuras simples con enlaces iónicos)

• Agua• CO2

• Sales • Ácidos y Bases

Compuestos orgánicos

• Estructura y composición química

1. Los cuatro electrones externos del carbono pueden participar en cuatro enlaces covalentes.

2. Otros elementos:Hidrógeno (un enlace)Oxígeno y Azufre (dos enlaces)Nitrógeno (tres enlaces)Fósforo (cinco enlaces)

3.- Esqueleto de carbono con un grupo funcional

Grupos funcionales

• Las propiedades de las diferentes biomoléculas dependen de las características de sus grupos funcionales.

• Los grupos funcionales mas importantes son:

1.Hidroxilo (-OH)2.Carbonilo (-CO)3.Carboxilo (-COO)4.Amino (-NH2)5.Sulfhidrilo (-SH)6.Fosfato (-PO4)

Los grupos hidroxilo y carbonilo• El oxígeno se encuentra en estos dos grupos funcionales

Los grupos hidroxilo tienen un hidrógeno apareado con un átomo de oxígeno (simbolizado como - OH). No son reactivos, pero forman puentes de hidrógeno que contribuyen para hacer las moléculas solubles en la agua.

alcoholes, azúcares y lípidos.

Los grupos carbonilo tienen un átomo de oxígeno con doble ligadura a un átomo de carbono (simbolizado como C=O) y contribuyen a hacer moléculas solubles en el agua.

Los grupos carbonilo tienen dos formas:1. Grupo aldehído2. Grupo cetona,

*Todas las azúcares tienen un grupo cetona o un grupo aldehído.

El grupo carboxilo: Ácidos

• Tiene grupos carbonilo e hidroxilo en el mismo átomo de carbono (COOH).

• Los grupos carboxilo son ácidos débiles, disociándose parcialmente para liberar iones de hidrógeno (H+).

• Las moléculas que contienen grupos carboxilo se llaman ácidos carboxílicos, y se disocian parcialmente en H+ y COO-.

• Son comunes en muchas moléculas biológicas, incluyendo aminoácidos y los ácidos grasos

El grupo amino: Bases

• El nitrógeno en las moléculas biológicas comúnmente se encuentra en forma de grupos amino (- NH2).

• Son compuestos básicos, y frecuentemente llegan a ser ionizados por la adición de un ion de hidrógeno (H +), formando grupos amino positivamente cargados (- NH3

+).

El grupo sulfhidrilo

• El azufre se encuentra principalmente en las proteínas y aminoácidos, en forma de sulfhidrilo (-SH) o grupos disulfuro (-S-S-).

• Dos grupos sulfhidrilo pueden interactuar para formar un grupo disulfuro.

El grupo fosfato• El grupo funcional más común en las moléculas orgánicas es el grupo

fosfato (-PO4- 3). En las moléculas biológicas, el fósforo está presente

principalmente en la forma de grupos de fosfato ácido (HPO4-2).

Ácido fosfórico (H3PO4) H2PO4-1 HPO4

-2 PO4-3

• Aunque todas estas formas químicas coexisten en equilibrio en el agua, la convención en biología es representar al ion de fosfato en su forma de doble carga, a menudo abreviada por el símbolo Pi, "fosfato inorgánico.”

• Los grupos fosfato se encuentran en el ADN y ARN, y en ciertos lípidos. Están involucrados en el almacenamiento biológico y liberación de energía como ATP.

• Los compuestos orgánicos que se encuentran en los organismos vivos son bastante complejos y estables.

• Las moléculas orgánicas pequeñas pueden combinarse para formar macromoléculas.

• Las macromoléculas son polímeros (poli=muchos; meros partes) formados covalentemente de monómeros (mono=uno).

• La unión de dos monómeros :

“síntesis por deshidratación”

R-OH + H-R´ R-R’ + H2O

Hidratos de carbono• Sinónimos: glúcidos, carbohidratos, hidratos de carbono o

sacáridos.

• Moléculas orgánicas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno (2H: O).

C5H10O5 C6H12O6 C12H22O11

• Solubles en agua y se clasifican de acuerdo a la cantidad de carbonos o por el grupo funcional (aldehído ó cetona).

• Son la forma biológica primaria de almacenamiento y consumo de energía.

Clasificación:

• Monosacáridos (1)

• Disacáridos (2)

• Oligosacáridos (3-10)

• Polisacáridos (>10)

“Sacchar”= azúcar

Monosacáridos• Formados por una sola molécula y no pueden ser hidrolizados a glúcidos

más pequeños.

• Tienen un grupo carbonilo y grupos hidroxilo (polialcoholes).

• Clasificación de acuerdo a tres características diferentes:

aldehído(aldosa)

La posición del grupo carbonilo cetona (cetosa)

Triosas

Número de átomos de carbono Tetrosas

PentosasHexosas

Quiralidad: La designación D o L es realizada de acuerdo a la orientación del carbono asimétrico más alejados del grupo carbonilo: si el grupo hidroxilo está a la derecha de la molécula es un azúcar D, si está a la izquierda es un azúcar L

Disacáridos• Glúcidos formados por dos moléculas de monosacáridos (deshidratación).

• Pueden dividirse en moléculas más pequeñas y simples (hidrólisis).

• Los dos monosacáridos se unen mediante un enlace covalente conocido como enlace glucosídico.

Lactosa

Glucosa

Galactosa

Polisacáridos• Pueden tener o carecer de cadenas

ramificadas de más de diez monosacáridos.

• Los polisacáridos representan una clase importante de polímeros biológicos y su función en los organismos vivos está relacionada usualmente con estructura o almacenamiento.

• El almidón es usado como una forma de almacenar monosacáridos en las plantas,

• El glucógeno es usado en animales.• La celulosa y la quitina son

polisacáridos estructurales. Se encuentra en la pared celular de plantas y hongos.

Amilopectina

Lípidos• Son un conjunto de moléculas orgánicas compuestas

principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medida oxígeno.

• Son moléculas hidrofóbicas, insolubles en agua (apolares); pero solubles en solventes no polares (benceno, éter y cloroformo).

• Cumplen funciones diversas: reserva energética, estructura y reguladora.

Fosfolípidos

Clasificación

Lípidos

Saponificables“ácido graso”

Insaponificables

Simples

Complejos

Esteroides

Triglicéridos“grasas o aceites”

Fosfolípidos

Colesterol“esterol”

Síntesis de lípido simple “Triglicérido”

Proteínas

• Moléculas orgánicas que contienen carbono, hidrogeno, oxigeno y nitrógeno.

• Los elementos constitutivos de las proteínas son los aminoácidos.

Niveles estructurales

Ácidos Nucleicos• Ácido desoxirribonucleico (ADN) y Ácido

ribonucleico (ARN)

• Nucleótido: Una base nitrogenada, una pentosa y un grupo fosfato.

• Purinas: estructuras de doble anillo (A y G)

• Pirimidinas: estructuras con un solo anillo (C, T y U).

• Nucleósido: combinación de una base nitrogenada con una pentosa .

• Cada cadena de ADN tiene un esqueleto formado de desoxirribosa y grupos fosfato alternados

5’-------3’

Adenosintrifosfato (ATP)Principal molécula transportadora de energía en la célula e indispensable para que vivan. Almacena la energía liberada en reacciones químicas y proporciona la energía necesaria en el metabolismo.

Molecula de alta energía: Libera energía utilizable cuando se hidroliza en ADP.

Adenosina