Fundamentos de Bioquímica Estructural: Biomoléculas, Proteínas y Enzimas

1. Glúcidos (Carbohidratos)

Monosacáridos

• Aldopentosa: Ribosa
• Aldohexosa: Glucosa
• Cetohexosa: Fructosa

Disacáridos

Oligosacáridos formados por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace O-glucosídico con la consiguiente eliminación de una molécula de agua (H₂O):

• Lactosa: β-D-galactopiranosil-(1→4)-β-D-glucopiranosa.
• Sacarosa: α-D-glucopiranosil-(1→2)-β-D-fructofuranósido (constituida por una hexosa de 6 carbonos y una pentosa de 5 carbonos).
• Celobiosa: β-D-glucopiranosil-(1→4)-β-D-glucopiranosa.

Polisacáridos

Unión repetitiva de monosacáridos mediante enlaces O-glucosídicos de tipo alfa (α) o beta (β).

Enlace O-glucosídico

Se establece entre el grupo -OH anomérico (C1) del primer monosacárido y un grupo -OH de otro carbono de un segundo monosacárido. En este proceso se pierde una molécula de agua (H₂O) y los dos monosacáridos quedan unidos por un puente de oxígeno.

• Monocarbonílico: No anomérico libre.
• Dicarbonílico: Anomérico.
• Enlace Alfa (α): El primer monosacárido tiene su carbono anomérico C1 en conformación alfa (orientado hacia abajo ↓) y se une al carbono C4 del segundo monosacárido.
• Enlace Hemiacetálico: Reacción del grupo aldehído del C1 con un grupo alcohol del C4 o C5, formando un ciclo de 5 o 6 átomos de carbono.

2. Lípidos y Ácidos Grasos

Ácidos Grasos

Pueden ser saturados (enlaces sencillos: -) o insaturados (dobles enlaces: =).

• Esterificación: Formación de un éster al reaccionar los grupos carboxílicos de un ácido graso con grupos alcohólicos, con la eliminación de una molécula de agua (H₂O): R-CO-OR'.

Triacilglicéridos

Constituidos por la unión de tres ácidos grasos y glicerina, con eliminación de agua. Sus funciones principales son:

• Reserva de energía.
• Producción de calor (grasa parda).
• Aislante térmico.
• Protección mecánica de orgánulos vitales.

Fosfoglicéridos

Formados por la esterificación del ácido fosfatídico con un alcohol. Contienen ácido fosfórico, enlace éster fosfato, glicerina, ácidos grasos insaturados y ácidos grasos saturados.

3. Aminoácidos, Proteínas y Enzimas

Aminoácidos

Su estructura general es NH₂-CH(R)-COOH unidos por enlaces covalentes. Tienen un carácter anfótero (actúan como ácido o base dependiendo del pH del medio):

• Neutros: El grupo amino actúa como base y el grupo carboxilo como ácido.
• Ácidos: El grupo amino actúa como base (+) y el grupo carboxilo como base.
• Básicos: El grupo amino actúa como ácido y el grupo carboxilo como ácido (-).

Enlace Peptídico

Unión del grupo carboxilo de un aminoácido con el grupo amino de otro aminoácido, con la eliminación de una molécula de agua (H₂O). Estructura: [C(=O)—N(H)].

Estructura de las Proteínas

• Estructura Primaria: Secuencia lineal de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos, la cual es única para cada proteína.
• Estructura Secundaria: Plegamiento local de la estructura primaria debido a múltiples puentes de hidrógeno entre los grupos C=O y -NH.
  • Estructura en Alfa Hélice: Hélice dextrógira estabilizada por enlaces de hidrógeno entre los grupos -NH- y -CO- del enlace peptídico.
  • Estructura en Beta Laminar: Disposición en zig-zag, estabilizada por puentes de hidrógeno entre los grupos C=O y C-N de aminoácidos de diferentes segmentos y cadenas.

Desnaturalización

Pérdida de la estructura nativa de la proteína cuando se rompen los enlaces e interacciones que la mantienen estable, lo que conlleva la pérdida de todas sus funciones biológicas. Es producida por el aumento de la temperatura (↑ Tª) y cambios extremos de pH.

Cinética Enzimática

• Constante de Michaelis-Menten (K_M): Concentración de sustrato [S] a la cual la velocidad de reacción es la mitad de la velocidad máxima (V_max). Un valor bajo de K_M (↓ K_M) indica que se requiere una menor concentración de sustrato (↓ [S]) para alcanzar la mitad de la velocidad máxima (V_max/2).
• Efecto del pH y la Temperatura:
  • pH: Ligeras variaciones de pH afectan al centro reactivo, alterando el estado de ionización de las cadenas laterales.
  • Temperatura: Las constantes cinéticas aumentan con el incremento de la temperatura (↑ Tª), lo que incrementa la velocidad de las reacciones químicas.

4. Ácidos Nucleicos

Enlace 5'-3' Fosfodiéster

Unión entre el grupo -OH del fosfato unido al carbono C5' de la pentosa y el grupo -OH del carbono C3' de la pentosa del siguiente nucleótido de la cadena, con la consiguiente liberación de una molécula de agua (H₂O).

• ADN: Contiene la pentosa desoxirribosa.
• ARN: Contiene la pentosa ribosa.