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Spring_2021_Bis2A_Singer_Lecture_04 - Biología

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Proteínas

Las proteínas son una clase de biomoléculas que realizan una serie de funciones en sistemas biológicos. Otras proteínas actúan como moléculas de señalización que permiten que las células "hablen" entre sí. Si bien la variedad de funciones de las proteínas es notablemente diversa, estas funcionesestán codificadospor un ensamblaje lineal de aminoácidos, cada uno conectado a su vecino a través de un enlace peptídico. La composición única (tipos de aminoácidos y el número de cada uno) y el orden en queestán vinculados entre sídeterminar la forma tridimensional final que adoptará la proteína y, por lo tanto, también la "función" biológica de la proteína. Muchas proteínas pueden, en un entorno celular, tomar espontáneamente y a menudo rápidamente su forma final en un proceso llamado plegamiento de proteínas. Para ver un breve video de introducción (cuatro minutos) sobre la estructura de las proteínas, haga clic aquí.

Estructura proteica

Podemos describir las estructuras de las proteínas mediante cuatro niveles diferentes de organización estructural llamados estructuras primarias, secundarias, terciarias y cuaternarias. Estasse presentan brevementeen las secciones que siguen.

Estructura primaria

La secuencia única de aminoácidos en una cadena polipeptídica es su estructura primaria (Figura 1).Los aminoácidos de esta cadena están enlazadosentre sí a través de una serie de enlaces peptídicos.La cadena de aminoácidos se suele denominara como polipéptido (múltiples péptidos).

Figura 1.Aquí se representa la estructura primaria de una proteína.como "cuentas en una cuerda" con el término N y el término C etiquetados. El orden en el que leería esta cadena de péptidos comenzaría con el extremo N como glicina, isoleucina, etc., y terminaría con metionina. Fuente:IrlandaEaslon(propio trabajo)

Debido ala estructura de la columna vertebral común de los aminoácidos, la columna vertebral resultante de la proteína tiene un -N-C repetidoα-C-N-Cα-C- patrón que puedeser fácilmente identificadoen modelos de resolución atómica de estructuras de proteínas (Figura 2). Sepa que uno de los objetivos de aprendizaje de esta clase es examinar un modelo como el que se muestra a continuación e identificar la columna vertebral de los átomos de la cadena lateral (por ejemplo, crear el trazo morado y el sombreado azul si no hay ninguno). Esto puedeestar hechoencontrando el -N-Cα-C-N-Cα-C- patrón. Otro objetivo de aprendizaje de esta clase es que puede crear dibujos que modelen la estructura de una columna vertebral de proteína típica y sus cadenas laterales (también conocido como grupo variable, grupo R). Esta tarea puede sermuysimplificado si recuerda comenzar su modelo creando primero el -N-Cα-C-N-Cα-C- patrón y luego completar los grupos de variables.

Figura 2. Un modelo de un péptido corto de 3 aminoácidos de largo.Los átomos de la columna vertebral están coloreadosen rojo.Los grupos de variables R están encerrados en un círculoen celeste. Una línea púrpura traza la columna vertebral desde el N-terminal (inicio) hasta el C-terminal (final) de la proteína. Uno puede identificar (en verde) el repetido -CAROLINA DEL NORTEα-C-CAROLINA DEL NORTEα-C- patrón ordenado siguiendo la línea violeta de principio a finfiny enumerando los átomos de la columna vertebral en el orden en quese encuentran. Atribución:Marc T. Facciotti (trabajo propio)

Estructura secundaria

Debido a la química específica del enlace peptídico, la columna vertebral entre los átomos de carbono alfa adyacentes forma una estructura muy plana (Figura 3). Esto significa que todos los átomos unidos por el cuadrilátero rosa se encuentran en el mismo plano. Por tanto, el polipéptido está restringido estructuralmente ya que puede ocurrir muy poca rotación alrededor del enlace peptídico en sí. Más bien, las rotaciones ocurren alrededor de los dos enlaces que se extienden desde los carbonos alfa. Estas restricciones estructurales conducen a dos patrones de estructura comúnmente observados queestán asociadoscon la organización de la propia columna vertebral.

figura 3.Se representa el enlace peptídico entre dos aminoácidos.. El cuadrilátero sombreado representa la naturaleza plana de este enlace. Atribución:Marc T. Facciotti (trabajo propio)

A estos patrones de estructura de columna vertebral los llamamos estructura secundaria de la proteína. Los patrones de estructura secundaria más comunes que ocurren a través de rotaciones de los enlaces alrededor de cada alfa-carbón,son los α-hélice, β-hoja y círculo estructuras. Como sugiere el nombre, el α-hélicese caracterizapor una estructura helicoidal hecha torciendo la columna vertebral. los β-hoja es en realidad la asociación entre dos o más estructuras llamadas β-hebras. Si la orientación (dirección N-terminal a C-terminal) de dos asociaciones β-hebrasestán orientadosen la misma dirección / paralela, el resultado β-hojase llamaa paralelo β-hoja. Mientras tanto, si dos se asocian β-hebrasestán orientadosen direcciones opuestas / antiparalelas, el resultado β-hojase llamaun antiparalelo β-hoja. los α-hélice y β-Las láminas están estabilizadas por enlaces de hidrógeno que se forman entre los átomos de los aminoácidos de la columna vertebral próximos entre sí. El átomo de oxígeno en el grupo carbonilo de un aminoácido puede formar un enlace de hidrógeno con un átomo de hidrógeno unido al nitrógeno en el grupo amino de otro aminoácido. Las estructuras de bucle se refieren a todas lasestructura(por ejemplo, estructura de la columna vertebral) que no puedeser identificadoCómo sea α-hélice o β-hoja.

Figura 4. losα-hélice yβ-la hoja son estructuras secundarias de proteínasque están estabilizados por enlaces de hidrógenoentre los grupos carbonilo y amino en la estructura del péptido. Observe cómo los enlaces de hidrógeno en una hélice alfa ocurren entre aminoácidos que están relativamente cerca entre sí (aproximadamente 4 aminoácidos separados en la cadena de aminoácidos) mientras que las interacciones que ocurren enβ-Pueden ocurrir hojas entre aminoácidos que están mucho más separados en la cadena.

Estructura terciaria

La columna vertebral y los elementos de la estructura secundaria se doblarán aún más en una estructura tridimensional única y relativamente estable llamada estructura terciaria de la proteína. La estructura terciaria es lo que normalmente asociamos con la forma "funcional" de una proteína. En figura6 se muestran dos ejemplos de estructura terciaria. En ambas estructuras, la proteínase abstraeen una "caricatura" que representa la cadena polipeptídica como una única línea continua o cinta que traza el camino entre carbonos alfa de aminoácidos unidos entre sí por enlaces peptídicos; la cinta traza la columna vertebral de la proteína (Figura 5).

Figura 5. Cómo las figuras de proteína "dibujos animados"se dibujan. Las caricaturas de proteínas (como las que se muestran en la Figura 6) son quizás la representación más común de la estructura de las proteínas en tres dimensiones. Estos modelos de dibujos animados nos ayudan a visualizar las principales características de la estructura de una proteína al trazar el camino de un carbono alfa al siguiente a lo largo de la columna vertebral del polipéptido.Esto está representadocomo una gruesa línea púrpura. En un polipéptido más largo, esta línea continuaría y se uniría al siguiente carbono alfa hasta el final del polipéptido.fue alcanzado. Si bien estos modelos nos permiten visualizar la estructura general de una proteína, omiten muchos detalles a nivel molecular.

La cinta creada al unir alfa-carbonos puedeser dibujadocomo una simple línea continua o puedeser mejoradorepresentando de forma única elementos estructurales secundarios. Por ejemplo, cuandounα-hélicees identificado, la hélicesuele estar resaltadoporacentuando/ ensanchando la cinta para resaltar la estructura helicoidal. Cuando unaβ-hasta está presente, la cintageneralmente se ensanchayuna flechase agrega típicamenteal extremo C-terminal de cadaβ-strand - la flecha ayuda a identificar la orientación del polipéptido y siβ-Las hojas son paralelas o antiparalelas. La delgada cinta que conectaα-hélice yβ-Los elementos de hebra se utilizan para representar los bucles. Los bucles en las proteínas puedenser altamente estructuradoy juegan un papel importante en la función de la proteína. No deberianser tratadoa la ligera o descartado como sin importancia porque su nombre carece de una letra griega.

Figura 6. Ejemplos de estructuras terciarias de proteínas.Los elementos de la estructura secundaria están coloreadoscomo sigue:β-hoja - amarilla,α-helix - rojo; lazo - verde. En el panelA elEstructura de la proteína gamma cristalina (PDBID 1a45), una proteína que se encuentra en el ojo de los vertebrados.está representado. Esta proteinaesta compuestoen gran parte deβ-hoja y bucles. En el panel B, la estructura de la proteína triosa fosfato isomerasa (PDBID 1tim), una proteína que se encuentra en la vía glucolítica.esta compuestodeβ-hoja,α-hélice y bucles que unen el elemento estructural secundariomentos. Atribución:Marc T. Facciotti (trabajo propio)
Cristalina (PDBID 1a45)Triosa fosfato isomerasa (PDBID 1tim)

La estructura terciaria es el producto de muchos tipos de interacciones químicas entre los grupos R de aminoácidos, los átomos de la columna vertebral, los iones en solución y el agua. Estos enlaces incluyen enlaces iónicos, covalentes e hidrógeno y VanderInteracciones de Waals. Por ejemplo, pueden formarse enlaces iónicos entre varias cadenas laterales ionizables. Por ejemplo, puede ser energéticamente favorable para un grupo R cargado negativamente (por ejemplo, un aspartato) interactuar con un grupo R cargado positivamente (por ejemplo, una arginina). La interacción iónica resultante puede convertirse en parte de la red de interacciones que ayuda a estabilizar el pliegue tridimensional de la proteína.Por el contrario, RLos grupos con cargas similares probablemente serán repelidos entre sí y, por lo tanto, es poco probable que formen una asociación estable.de este mododesfavorecer una estructura que incluiría esa asociación. Asimismo, pueden formarse enlaces de hidrógeno entre varios grupos R o entre grupos R y átomos de la cadena principal.Estos hidrogenoLos enlaces también pueden contribuir a estabilizar la estructura terciaria de la proteína.En algunos casosTambién se pueden formar enlaces covalentes entre aminoácidos. El enlace covalente más comúnmente observado entre aminoácidos involucra dos cisteínas yse denominaun enlace disulfuro o enlace disulfuro.

Finalmente, la asociación de los grupos funcionales de la proteína con el agua también ayuda a impulsar asociaciones químicas que ayudan a estabilizar la estructura final de la proteína. Las interacciones con el agua pueden incluir la formación de enlaces de hidrógeno entre grupos funcionales polares en las moléculas de proteína y agua. Quizásmás importante,sin embargo, lo que impulsa a la proteína es evitar poner demasiados grupos funcionales hidrófobos en contacto con el agua. El resultadode este deseoEvitar las interacciones entre el agua y los grupos funcionales hidrófobos significa que las cadenas laterales menos polares a menudo se asociarán entre sí lejos del agua, lo que dará como resultado algunos Van energéticamente favorables.derInteracciones de Waals y la evitación de sanciones energéticas asociadas con la exposición de las cadenas laterales no polares al agua. La penalización energética es tan alta por "exponer" las cadenas laterales no polares al agua que enterrar a estos grupos lejos del agua.se piensapara ser uno de los principales impulsores energéticos del plegamiento de proteínas y las fuerzas estabilizadoras que mantienen unida a la proteína en su estructura terciaria.

Figura 6. La estructura terciaria de las proteínas.está determinadopor una variedad de interacciones químicas. Estos incluyen interacciones hidrofóbicas, enlaces iónicos, enlaces de hidrógeno y enlaces disulfuro. Esta imagen muestra una representación aplanada de una proteína plegada en una estructura terciaria. Sin aplanamiento, esta proteína tendría una forma globular tridimensional.

Estructura cuaternaria

En la naturaleza, las formas funcionales de algunas proteínasestán formadospor la estrecha asociación de varios polipéptidos. En esos casosel individuopolipéptidostambién son conocidoscomo subunidades. Cuando la forma funcional de una proteína requiere el ensamblaje de dos o mássubunidadesllamamos a este nivel de estructuraorganizaciónla proteína Estructura cuaternaria. Una vez más, las combinaciones de enlaces iónicos, de hidrógeno y covalentes junto con VanderAsociaciones de Waals que se producen a través del "entierro" dehidrofóbicoEl grupo en las interfaces entre las subunidades ayuda a estabilizar las estructuras cuaternarias de las proteínas.

Figura 7.Se pueden observar los cuatro niveles de estructura proteicaen estas ilustraciones.
Fuente: Modificación del trabajo del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano.

Posible discusión NB Punto

Si la estructura de 1 ° de una proteína codifica su estructura de 3 °, ¿cómo se pueden explicar las aparentes contradicciones de que encontramos (1) proteínas en la naturaleza que tienen estructuras de 3 ° muy similares a pesar de tener menos del 30% de identidad de secuencia de aminoácidos (estructuras similares no secuencias similares) y (2) aunque menos frecuentes, ¿otros pares de proteínas que comparten una mayor identidad de secuencia de aminoácidos pero que no son estructuralmente similares (secuencias similares sin estructuras similares)? ¿Qué tipo de ideas simulan estas observaciones?


Desnaturalización

Comofue descrito previamente, cada proteína tiene su propia estructura única queSe celebrajuntos por varios tipos de interacciones químicas. Si la proteína está sujeta a cambios de temperatura, pH o exposición a sustancias químicas, que cambian la naturaleza o interfieren con las asociaciones entre grupos funcionales, las estructuras secundarias, terciarias y / o cuaternarias de la proteína pueden cambiar, aunque la estructura primaria permanezca. lo mismo.Este proceso es conocidocomo desnaturalización. Mientras que en el tubo de ensayo la desnaturalización es a menudo reversible, en la celda el proceso a menudo puede ser, por razones prácticas.propósitos, irreversible, lo que lleva a la pérdida de función y al eventual reciclaje de los aminoácidos de la proteína. La resistencia al estrés ambiental que puede conducir a la desnaturalización varía entre las proteínas que se encuentran en la naturaleza. Por ejemplo, algunas proteínas son notablemente resistentes a las altas temperaturas;porPor ejemplo, las bacterias que sobreviven en aguas termales tienen proteínas que funcionan a temperaturas cercanas al punto de ebullición del agua. Algunas proteinasson capaces desoportar el pH muy ácido, bajo,medio ambientedel estómago.mientras tantoalgunas proteínas son muy sensibles a los disolventes orgánicos mientrasotros se pueden encontrarque son notablemente tolerantes a estos productos químicos (los últimos son apreciadosporusar endiversos procesos industriales).

Finalmente, aunque muchas proteínas pueden formar sutridimensionalestructurascompletamenteen su propia,en muchos casoslas proteínas a menudo recibenasistenciaen el proceso de plegado de los auxiliares de proteínas conocidos como acompañantes (oacompañantes) que se asocian con sus objetivos proteicos durante el proceso de plegado.Los chaperones están pensadosactuar minimizando la agregación de polipéptidos en formas no funcionales, un proceso que puede ocurrir a través de la formación de asociaciones químicas no ideales.

Lípidos

Lípidos son un grupo diverso de compuestos hidrofóbicos que incluyen moléculas como grasas, aceites, ceras, fosfolípidos y esteroides. La mayoría de los lípidos se encuentran en su núcleo hidrocarburos, moléculas que incluyen muchos enlaces carbono-carbono o carbono-hidrógeno no polares. La abundancia de grupos funcionales apolares.darlípidos un grado de hidrofóbico (teme al agua ”) y la mayoría de los lípidos tienen baja solubilidad en agua. Dependiendo de sus propiedades físicas (codificadas por su estructura química), los lípidos pueden cumplir muchas funciones en los sistemas biológicos, incluido el almacenamiento de energía, el aislamiento, la formación de barreras y la señalización celular. La diversidad de moléculas de lípidos y su rango de actividades biológicas son quizásasombrosamentegrande para la mayoría de los nuevos estudiantes de biología. Comencemos por desarrollar un conocimiento básico de esta clase de biomoléculas.

Grasas y aceites

Una molécula de grasa común o triglicéridos. Estos tipos de moléculas son hidrófobas y, aunque tienen muchas funciones, probablemente sean más conocidas por su papel en la grasa corporal y los aceites vegetales. Molécula de triglicérido derivada de dos tipos de componentes moleculares: un grupo de "cabeza" polar y un grupo de "cola" no polar. El grupo "cabeza" de un triglicéridoses derivadoa partir de una sola molécula de glicerol. Glicerol, un carbohidrato,esta compuestode tres carbonos, cinco hidrógenos y tres grupos funcionales hidroxilo (-OH). El no polar ácido graso El grupo de "cola" comprende tres hidrocarburos (un grupo funcional compuesto por enlaces C-H) que también tienen un grupo funcional carboxilo polar (de ahí el término "ácido graso": el grupo carboxilo es ácido como máximo biológicamente relevantepH). El número de carbonos en el ácido graso puede variarde 4 a 36; Los más comunes son los que contienen de 12 a 18 carbonos.

Figura1.Triacilglicerolestá formado por la unión de tres ácidos grasos a una columna vertebral de glicerol en una reacción de deshidratación.Se liberan tres moléculas de agua.en el proceso. Atribución:Marc T. Facciotti (trabajo propio).

Los modelos de los triglicéridos que se muestran arriba representan la relativo posiciones de los átomos en la molécula. Si busca en Google imágenes detriglicéridosencontrará algunos modelos que muestran las colas de fosfolípidos en posiciones diferentes a las que se muestran arriba. Utilizando su intuición, ¿puede dar una opinión sobre qué modelo cree que es una representación más correcta de la vida real? ¿Por qué?

Figura 2. El ácido esteárico es un compuesto graso saturado comúnácido;El ácido oleico y el ácido linolénico son ácidos grasos insaturados habituales. Atribución:Marc T. Facciotti (trabajo propio)

Grasas naturales como mantequilla, aceite de canola, etc.están compuestosprincipalmente de triglicéridos. Las propiedades físicas de estas diferentes grasas varían en función de dos factores:

  1. El número de carbonos en las cadenas de hidrocarburos;
  2. El número de desaturaciones, o dobles enlaces, en las cadenas de hidrocarburos.

El primer factor influye en cómo estas moléculas interactúan entre sí y con el agua, mientras que el segundo factor influye drásticamente en su forma. La introducción de un doble enlace provoca una "torsión" en el hidrocarburo por lo demás relativamente "recto", que se muestra en forma ligeramente exagerada en la Figura 3.

Basándose en lo que pueda comprender de esta breve descripción, proponga una justificación —en sus propias palabras— para explicar por qué la mantequilla es sólida a temperatura ambiente mientras que el aceite vegetal es líquido.

Aquí hay una información adicional que podría ayudarlo a responder la pregunta: la mantequilla tiene un mayor porcentaje de hidrocarburos saturados y más largos en sus triglicéridos que el aceite vegetal.

figura 3. El ácido graso saturado puro versus el ácido graso insaturado "doblado" / "retorcido". Atribución:Marc T. Facciotti (trabajo propio)

Conexión de la vida real:

¿Alguna vez pensó en la importancia de los lípidos para la visión? Leer más aquí.

Esteroles

Esteroides son lípidos con una estructura de anillo fusionado. Aunque no se parecen a los otros lípidos discutidos aquí,están designadoscomo lípidos porquetambién están compuestos en gran partede carbonos e hidrógenos, son hidrófobos y son insolubles en agua. Todos los esteroides tienen cuatro anillos de carbono enlazados. Muchos esteroides también tienen la función -OHgrupolo que los coloca en la clasificación de alcohol de los esteroles. Varios esteroides, como el colesterol, tienen una cola corta. El colesterol es el esteroide más común. Esose sintetiza principalmenteen el hígado y es el precursorparamuchas hormonas esteroides como la testosterona. También es el precursor deVitaminaD y de bilissalesque ayudan en el emulsificacion de grasas y su posterior absorción por las células. Aunque el colesterolse habla a menudoEn términos negativos, es necesario para el correcto funcionamiento de muchas células animales, particularmente en su papel como componente de la membrana plasmática dondees conocido por modularestructura, organización y fluidez de la membrana.

Figura4.El colesterol es unmodificadomolécula lipídica quese sintetizapor las células animales y es un elemento estructural clave en las membranas celulares. El cortisol es una hormona (molécula de señalización) quea menudo se lanzaen respuesta al estrés. Atribución:Marc T. Facciotti (trabajo propio)

Fosfolípidos

Fosfolípidos son componentes principales de la membrana celular, la capa más externa de las células. Como grasasestán compuestosde cadenas de ácidos grasos unidas a una molécula de glicerol. A diferencia deltriacilgliceroles, los fosfolípidos tienen dos colas de ácidos grasos y un grupo fosfato unido al azúcar. Por tanto, los fosfolípidos son anfipático moléculas, lo que significa que tienen una parte hidrofóbica y una parte hidrofílica. Las dos cadenas de ácidos grasos que se extienden desde el glicerol son hidrófobas y no pueden interactuar con el agua, mientras que el grupo de cabeza que contiene fosfato es hidrófilo e interactúa con el agua. ¿Puede identificar los grupos funcionales en el fosfolípido a continuación que le dan a cada parte del fosfolípido sus propiedades?

Nota

Observe en la Figura 5 que el grupo fosfato tiene un grupo R unido a uno de los átomos de oxígeno. R es una variable comúnmente utilizada en este tipo de diagramas para mostrar algún otro átomo o molécula unido a esa posición. Esa parte de la molécula puede ser diferente en diferentes fosfolípidos, e impartirá una química diferente a toda la molécula. Por el momento, sin embargo, estásresponsable de sercapaz de reconocer estotipo demolécula (sin importar cuál sea el grupo R) debido a los elementos centrales comunes: la columna vertebral de glicerol, el grupo fosfato y las dos colas de hidrocarburos.

Figura 5. Un fosfolípido es una molécula con dos ácidos grasos y unmodificadogrupo fosfato unido a una columna vertebral de glicerol.El fosfato puede modificarse mediante la adición de grupos químicos cargados o polares.. Varios grupos R químicos puedenmodificarel fosfato. Colina, serina y etanolaminason exhibidosaquí. Estos se unen al grupo fosfato en la posición marcada R a través de sus grupos hidroxilo.
Atribución:Marc T. Facciotti (trabajo propio).

1,2-dioleoil-sn-glicero-3-fosfo-L-serina

En presencia de agua, algunos fosfolípidos se organizarán espontáneamente en una micela (Figura 6). Los lípidos se ordenan de tal manera que sus grupos polares están en el exterior de la micela y las colas no polares están en el interior. En otras condiciones, también se puede formar una bicapa lipídica. Esta estructura, de solo unos pocos nanómetros de espesor,esta compuestode dos capas opuestas de fosfolípidos de modo que todas las colas hidrófobas se alinean cara a cara en el centro de la bicapa yestán rodeadospor los grupos de cabeza hidrófilos. Se forma una bicapa de fosfolípidos como la estructura básica de la mayoría de las membranas celulares yestánresponsable de la naturaleza dinámica de la membrana plasmática.

Figura6. En presencia de agua, algunos fosfolípidos se organizarán espontáneamente en una micela. Fuente: Creado porIrlandaEaslon(propio trabajo)

Como se mencionó anteriormente, si tomara algunos fosfolípidos puros y los dejara caer en agua, ese fosfolípido formaría espontáneamente micelas. Esto suena como un proceso que podría describir una historia de energía. Regrese a la rúbrica de Energy Story y vea si puede intentar crear una Energy Story para este proceso; espero que los pasos que involucran la descripción de la energía sean difíciles en este punto (volveremos a eso más adelante) pero usted debe poder hacer al menos los primeros tres pasos.

Discutimos la membrana de fosfolípidos en un módulo posterior. Es importante recordar las propiedades químicas asociadas con los grupos funcionales en el fosfolípido para comprender la función de la membrana celular.

Carbohidratos

Los carbohidratos son una de las cuatro clases principales de macromoléculas que componen todas las células y son una parte esencial de nuestra dieta; los cereales, las frutas y las verduras son fuentes naturales. Si bien podemos estar más familiarizados con el papel que juegan los carbohidratos en la nutrición, también tienen una variedad de otras funciones esenciales en humanos, animales, plantas y bacterias. En esta sección, discutiremos y revisaremos conceptos básicos de estructura y nomenclatura de carbohidratos, y una variedad de funciones que desempeñan en las células.

Estructuras moleculares

En su forma más simple, carbohidratos puede representarse mediante la fórmula estequiométrica (CH2O)norte, dónde norte es el número de carbonos en la molécula. Para los carbohidratos simples, la proporción de carbono a hidrógeno a oxígeno en la molécula es 1: 2: 1. Esta fórmula también explica el origen del término "carbohidrato": los componentes son carbono (carbo ”) y los componentes del agua (hidratar").Los carbohidratos simples se clasificanen tres subtipos: monosacáridos, disacáridos y polisacáridos, queser discutidodebajo. Si bien los carbohidratos simples se encuentran muy bien en esta proporción de 1: 2: 1, los carbohidratos también pueden ser estructuralmente más complejos. Por ejemplo, muchos carbohidratos contienen grupos funcionales (recuérdelos de nuestra discusión básica sobre química) además del hidroxilo obvio. Por ejemplo, los carbohidratos pueden tener fosfatos o grupos amino sustituidos en una variedad de sitios dentro de la molécula. Estos grupos funcionales pueden proporcionar propiedades adicionales a la molécula y alterarán su función general. Sin embargo, incluso con este tipo de sustituciones, la estructura general básica de los carbohidratosEs retenidoy fácilmente identificable.

Nomenclatura

Un problema con la química de los carbohidratos es la nomenclatura. Aquí hay algunas reglas rápidas y simples:

  1. Los carbohidratos simples, como glucosa, lactosa o dextrosa, terminan con una "-osa".
  2. Los carbohidratos simples se pueden clasificarbasado en el número de átomos de carbono en la molécula, como con triosa (tres carbonos),pentosa(cinco carbonos) o hexosa (seis carbonos).
  3. Los carbohidratos simples se pueden clasificarbasado en el grupo funcional que se encuentra en la molécula,es decircetosa (contiene una cetona) o aldosa (contiene un aldehído).
  4. Polisacáridosa menudo están organizadospor el número de moléculas de azúcar en la cadena, como en un monosacárido, disacárido o trisacárido.

Para ver un video corto sobre la clasificación de carbohidratos, vea el video de 10 minutos de Khan Academy haciendo clic aquí.

Monosacáridos

Monosacáridos ("mono-" = uno; "sacar- "= dulce) son azúcares simples; el más común es la glucosa. En los monosacáridos, el número de carbonos suele oscilar entre tres y siete. Si el azúcar tiene un grupo aldehído (el grupo funcional con la estructura R-CHO),es conocidacomo una aldosa; si tiene un grupo cetona (el grupo funcional con la estructura RC(= O)R '),Es sabidocomo cetosa.

Figura 1.Monosacáridosson clasificadosbasado en la posición de su grupo carbonilo y el número de carbonos en la columna vertebral. Las aldosas tienen un grupo carbonilo (indicadoen verde) al final de la cadena de carbono y las cetosas tienen un grupo carbonilo en el medio de la cadena de carbono. Las triosas, pentosas y hexosas tienen tres, cinco y seis carbonos en su columna vertebral, respectivamente. Atribución:Marc T. Facciotti (trabajo propio).

Glucosa versus galactosa

Galactosa (parte delactosa,o azúcar de leche) y glucosa (encontrado en sacarosa, glucosadisacarruro) son otros monosacáridos comunes. La fórmula química de la glucosa y la galactosa es C6H12O6;ambosson hexosas, pero las disposiciones de los hidrógenos y los grupos hidroxilo son diferentes en la posición C4. Debido a esta pequeña diferencia, difieren estructural y químicamente yson conocidoscomo isómeros químicos debido a la diferente disposición de los grupos funcionales alrededor del carbono asimétrico;ambosde estoslos monosacáridos tienenmas queun carbono asimétrico (compare las estructuras en la figura siguiente).

Fructosa versus glucosa y galactosa

Se puede hacer una segunda comparaciónal mirar glucosa, galactosa y fructosa (el segundo carbohidrato que junto con la glucosa constituye el disacárido sacarosa y es un azúcar común que se encuentra en la fruta). Los tres son hexosas;sin embargo, existe una diferencia estructural importante entre la glucosa y la galactosa y la fructosa: el carbono que contiene el carbonilo (C = O).

En glucosa y galactosa, el grupo carbonilo está en el C1 carbono, formando un aldehído grupo. En fructosa, el grupo carbonilo está en el C2 carbono, formando un cetona grupo. Los antiguos azúcaresson llamadosaldosis basado en el grupo aldehído quese forma;este último está designadocomo un cetosa basado en el grupo de las cetonas. Nuevamente, esta diferencia le da a la fructosa propiedades químicas y estructurales diferentes de las de las aldosas, glucosa y galactosa, aunque la fructosa, la glucosa y la galactosa tienen todas la misma composición química: C6H12O6.

Figura 2. La glucosa, la galactosa y la fructosa son todas hexosas. Son isómeros estructurales, lo que significa que tienen la misma fórmula química (C6H12O6) pero una disposición diferente de átomos.

Forma lineal versus anular de los monosacáridos

Los monosacáridos pueden existir como una cadena lineal o como moléculas en forma de anillo. En soluciones acuosas, los monosacáridos generalmente se encuentran en forma de anillo (Figura 3). La glucosa en forma de anillo puede tener dos disposiciones diferentes del grupo hidroxilo (OH) alrededor del carbono anomérico (C1 que se vuelve asimétrico en el proceso de formación del anillo). Si el grupo hidroxilo está por debajo de C1 en el azucar,se diceestar en el alfaα) posición, y si está por encima de C1 en el azucar,se diceestar en la betaβ) posición.

Figura 3. Los monosacáridos de cinco y seis carbonos existen en equilibrio entre la forma lineal y de anillo. Cuando se forma el anillo, la cadena lateral en la que se cierraestá bloqueadodentroun αoβposición. La fructosa y la ribosa también forman anillos, aunque forman anillos de cinco miembros en oposición al anillo de glucosa de seis miembros.

Disacáridos

Disacáridos ("di-" = dos) se forman cuando dos monosacáridos experimentan una reacción de deshidratación (también conocida como reacción de condensación o síntesis de deshidratación). Durante este proceso, el grupo hidroxilo de un monosacárido se combina con el hidrógeno de otro monosacárido, liberando una molécula de agua y formando un enlace covalente. Un enlace covalente formado entre una molécula de carbohidrato y otra molécula (en este caso, entre dos monosacáridos) se conoce como glucosídico vínculo. Los enlaces glucosídicos (también llamados enlaces glucosídicos) pueden ser de tipo alfa o beta.

Figura 4. Sacarosase formacuando un monómero de glucosa y un monómero de fructosaEstán unidosen una reacción de deshidratación para formar un enlace glicosídico.En el proceso,se pierde una molécula de agua. Por convención,los átomos de carbono en un monosacárido están numeradosdesde el carbono terminal más cercano al grupo carbonilo. En sacarosa,se forma un enlace glicosídicoentre la C1 carbono en glucosa y el C2 carbón en fructosa.

Los disacáridos comunes incluyen lactosa, maltosa y sacarosa (Figura 5). La lactosa es un disacáridoque consiste enlos monómeros glucosa y galactosa.Se encuentra naturalmenteen leche. La maltosa, o malta / azúcar de grano, es un disacárido formado por una reacción de deshidratación entre dos moléculas de glucosa. El disacárido más común es la sacarosa o azúcar de mesa, queesta compuestode los monómeros glucosa y fructosa.

Figura 5. Los disacáridos comunes incluyen maltosa (azúcar de grano), lactosa (azúcar de la leche) y sacarosa (azúcar de mesa).

Polisacáridos

Una cadena larga de monosacáridos unidos por enlaces glicosídicos se conoce como polisacárido ("poli-" = muchos). La cadena puedeser ramificadoo no ramificado, y puede contener diferentestipos demonosacáridos. El peso molecular puede ser de 100.000 Dalton o más, dependiendo del número de monómeros unidos. El almidón, el glucógeno, la celulosa y la quitina son ejemplos principales de polisacáridos.

El almidón es la forma almacenada deazúcaresen plantas yse compone deuna mezcla de amilosa y amilopectina; ambos son polímeros de glucosa. Plantasson capaces desintetizar glucosa. Exceso de glucosa, la cantidad sintetizadaes decirmás allá de las necesidades energéticas inmediatas de la planta,está almacenadocomoalmidónen diferentes partes de la planta, incluidas raíces y semillas. El almidón de las semillas proporciona alimento al embrión a medida que germina y también puede actuar como fuente de alimento para humanos y animales que pueden comer la semilla.El almidón que consumen los humanos se rompepor enzimas, como las amilasas salivales, en moléculas más pequeñas, como maltosa y glucosa.

El almidón está hechode monómeros de glucosa queEstán unidospor 1-4 o 1-6 enlaces glicosídicos; los números 1-4 y 1-6 se refieren al número de carbonos de los dos residuos que se han unido para formar el enlace. Como se ilustra en la Figura 6, la amilosa esalmidónformada por cadenas no ramificadas de monómeros de glucosa (solo 1-4 enlaces), mientras que la amilopectina es un polisacárido ramificado (1-6 enlaces en los puntos de ramificación).

Figura 6. La amilosa y la amilopectina son dosformas dealmidón.La amilosa está compuestade cadenas no ramificadas de monómeros de glucosa conectados por 1-4 enlaces glicosídicos.La amilopectina está compuestade cadenas ramificadas de monómeros de glucosa conectados por enlaces glicosídicos 1-4 y 1-6. Por la formalas subunidades están unidas, las cadenas de glucosa tienen una estructura helicoidal. El glucógeno (no mostrado) es similar en estructura a la amilopectina pero más ramificado.

Glucógeno

El glucógeno es una forma común de glucosa almacenada en humanos y otros vertebrados. El glucógeno es el equivalente animal del almidón y es una molécula altamente ramificada que generalmente se almacena en las células del hígado y los músculos. Siempre que disminuyan los niveles de glucosa en sangre,el glucógeno está rotohacia abajo para liberar glucosa en un proceso conocido como glucogenólisis.

Celulosa

La celulosa es el biopolímero natural más abundante.La pared celular de las plantas está compuesta principalmentede celulosa, que proporciona soporte estructural a la célula. La madera y el papel son en su mayoría celulósicos.en naturaleza.Se hace celulosade monómeros de glucosa queestán vinculadosporβ1-4 enlaces glicosídicos.

Figura 7. En celulosa,los monómeros de glucosa están ligadosen cadenas no ramificadas porβ1-4 enlaces glicosídicos. Por la formalas subunidades de glucosa están unidas,cada monómero de glucosa se volteaen relación con el siguiente, lo que da como resultado una estructura fibrosa lineal.

Como se muestra en la figura anterior, todos los demás monómeros de glucosa en celulosaestá volteadoSobre ylos monómeros están empaquetados herméticamentecomo cadenas largas y extendidas. Esto le da a la celulosa su rigidez y alta resistencia a la tracción, que es tan importante para las células vegetales. Mientras que laβ1-4 enlace no puedeestar quebradoCon la ayuda de las enzimas digestivas humanas, los herbívoros como las vacas, los koalas, los búfalos y los caballos pueden, con la ayuda de la flora especializada en su estómago, digerir material vegetal.es decirrico en celulosa y utilícelo como fuente de alimento. En estos animales, ciertas especies de bacterias y protistasresidiren el rumen (parte del sistema digestivo de los herbívoros) y secretan la enzima celulasa. El apéndice de los animales en pastoreo también contiene bacterias que digieren la celulosa, lo que le confiere un papel importante en el sistema digestivo de los rumiantes. Las celulasas pueden descomponer la celulosa en monómeros de glucosa que puedenser utilizado comouna fuente de energía del animal. Termitastambién son capaces dedescomponen la celulosa debido a la presencia de otros organismos en sus cuerpos quesecretarcelulasas.

Interacciones con carbohidratos

Acabamos de discutir los diversos tipos y estructuras de carbohidratos que se encuentran en biología. Lo siguiente que se debe abordar es cómo estos compuestos interactúan con otros compuestos. La respuesta a eso es que depende de la estructura final del carbohidrato. Debido a que los carbohidratos tienen muchos grupos hidroxilo asociados con la molécula, son excelentes Donantes de bonos H y aceptadores. Los monosacáridos pueden formar enlaces H rápida y fácilmente con agua y son fácilmente solubles. Todos esos enlaces H también los hacen bastante "pegajosos". Esto también es cierto para muchos disacáridos y muchos polímeros de cadena corta. Es posible que los polímeros más largos no sean fácilmente solubles.

Finalmente, la capacidad de formar una variedad de enlaces H permite polímeros de carbohidratos o polisacáridos para formar fuertes intramoleculares y enterrarmolocularcautiverio. En un polímero, debido a que hay tantos enlaces H, esto puede proporcionar mucha fuerza a la molécula o complejo molecular, especialmente si los polímeros interactúan. Piense en la celulosa, un polímero de la glucosa, si tiene alguna duda.


Posible discusión NB Punto

Los lípidos y los carbohidratos no son solo clases de macromoléculas que discutimos en BIS 2A, sino que también son dos de los macronutrientes esenciales que podemos obtener al comer varios alimentos. Algunos programas de dieta popularizados (por ejemplo, Atkins, cetogénico) sugieren limitar los carbohidratos y / o grasas. A medida que aprende más sobre las biomoléculas y sus funciones en los sistemas vivos, ¿está refinando su perspectiva sobre los alimentos y las dietas? ¿Qué has aprendido hasta ahora? ¿Crees que falta algo en tu comprensión? ¿Eres capaz de comprender y evaluar mejor determinadas dietas, como las mencionadas anteriormente?


Ácidos nucleicos

Hay dos tipos de ácidos nucleicos en biología: ADN y ARN. El ADN lleva la información genética hereditaria de la célula yesta compuestode dos hebras antiparalelas de nucleótidos dispuestas en una estructura helicoidal.Cada nucleótidosubunidadesta compuestode un azúcar pentosa (desoxirribosa), una base nitrogenada y un grupo fosfato. Las dos cadenas se asocian mediante enlaces de hidrógeno entre bases nitrogenadas químicamente complementarias. Las interacciones conocidas como interacciones de "apilamiento de bases" también ayudan a estabilizar la doble hélice.En contraste conADN, ARN puede sercualquierasermonocatenario, o de doble hebra. Eso tambiénesta compuestode un azúcar pentosa (ribosa), una base nitrogenada y un grupo fosfato. El ARN es una molécula demuchostrucos.Esta involucradoen la síntesis de proteínas como mensajero, regulador y catalizador del proceso.El ARN también está involucradoen varios otros procesos de regulación celular y ayuda acatalizaralgunas reacciones clave (más sobre esto más adelante).Con respecto aARN, en este cursoestán principalmente interesadosen (a) conocer la estructura molecular básica del ARN y lo que lo distingue del ADN, (b) comprender la química básica de la síntesis de ARN que ocurre durante un proceso llamado transcripción, (c) apreciar las diversas funciones que el ARN puede tener en la célula , y (d) aprender las principalestipos deARN que encontrará con más frecuencia (p. Ej.ARNm,ARNr,ARNt,miARNetc.)yasociándolos con los procesosEllos están involucradoscon. En estomódulonos centramos principalmente en las estructuras químicas del ADN y el ARN y cómo puedenser distinguidoel uno del otro.

Estructura de nucleótidos

Los dos tipos principales de ácidos nucleicos son ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico (ARN).Se hacen el ADN y el ARNde monómeros conocidos como nucleótidos. Los nucleótidos individuales se condensan entre sí para formar un ácido nucleico polímero.Cada nucleótido está hechode tres componentes: una base nitrogenada (para la cual hay cinco tipos diferentes), un azúcar pentosa y un grupo fosfato.Estos están representadosdebajo. La principal diferencia entre estos dos tipos de ácidos nucleicos es la presencia o ausencia de un grupo hidroxilo en el C2 posición, también llamada la posición 2 '(leer "dos primos"), de la pentosa (consulte la leyenda de la Figura 1 y la sección sobre el azúcar pentosa para obtener más información sobre la numeración de carbono). El ARN tiene un grupo funcional hidroxilo en esa posición 2 'del azúcar pentosa; el azúcarse llamaribosa, de ahí el nombre riboácido nucleico.Por el contrario, el ADNcarece del grupo hidroxilo en esa posición, de ahí el nombre, "desoxi" riboácido nucleico. El ADN tiene un átomo de hidrógeno en la posición 2 '.

Figura 1. Se hace un nucleótidode tres componentes: una base nitrogenada, un azúcar pentosa y uno o más grupos fosfato.Carbonos en elpentosaestán numerados1 ′ a 5 ′ (la prima distingue estos residuos de los delbase,cualesestán numeradossin utilizar una notación prima). La basese adjuntaa la posición 1 ′ de la ribosa, y el fosfatose adjuntaa la posición 5 ′. Cuando un polinucleótidose forma, el fosfato 5 'del nucleótido entrante se une al grupo hidroxilo 3' al final de la cadena en crecimiento.Dos tipos depentosase encuentranen nucleótidos, desoxirribosa (que se encuentra en el ADN) y ribosa (que se encuentra en el ARN). La desoxirribosa es similar en estructura a la ribosa, pero tiene un -H en lugar de un -OH en la posición 2 '.Las bases se pueden dividiren dos categorías: purinas y pirimidinas. Las purinas tienen una estructura de doble anillo y las pirimidinas tienen un solo anillo.
Atribución:Marc T. Facciotti (obra original)

La base nitrogenada

Las bases nitrogenadas de los nucleótidos son moléculas orgánicas y se denominan así porque contienen carbono y nitrógeno. Son bases porque contienen un grupo amino que tiene el potencial de unirse a un extra.

hidrógeno,

y actuando así como una base al disminuir la concentración de iones de hidrógeno en el ambiente local. Cada nucleótido del ADN contiene una de las cuatro posibles bases nitrogenadas: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T).

Por el contrario, el ARN

contiene adenina (A), guanina (G) citosina (C) y uracilo (U) en lugar de timina (T).

La adenina y la guanina se clasifican

como purinas. La principal característica estructural distintiva de una purina es

doble

anillo de carbono-nitrógeno. Citosina, timina y uracilo

son clasificados

como pirimidinas. Estas

se distinguen estructuralmente

por un solo anillo de carbono-nitrógeno.

Usted será esperado

reconocer que cada una de estas estructuras de anillo

está decorado

por grupos funcionales que pueden

estar involucrado

en una variedad de químicas e interacciones.


Posible discusión NB Punto

Tómese un momento para revisar las cinco bases nitrogenadas en la Figura 1 anterior. Identifique los grupos funcionales descritos en clase. Para cada grupo funcional identificado, describa qué tipo(s) de química esperas queestar involucradoin. ¿Actuará el grupo funcional como donante, aceptor o ambos de enlaces de hidrógeno?


El azúcar pentosa

El azúcar pentosa contiene cinco átomos de carbono. Cada átomo de carbono de la molécula de azúcar.

están numerados

como 1 ′, 2 ′, 3 ′, 4 ′ y 5 ′ (1 ′

es leído

como "un primo").

Los dos grupos funcionales principales que están unidos al azúcar a menudo se denominanen referencia a

el carbono al que

están atados

. Por ejemplo, el residuo de fosfato

se adjunta

al carbono 5 'del azúcar y al grupo hidroxilo

se adjunta

al carbono 3 'del azúcar. A menudo usaremos el número de carbono para referirnos a grupos funcionales en nucleótidos, así que familiarícese con la estructura del azúcar pentosa.

El azúcar pentosa en el ADN

se llama

desoxirribosa, y en el ARN, el azúcar es ribosa. La diferencia entre los azúcares es

la presencia de

el grupo hidroxilo en el carbono 2 'de la ribosa y su ausencia en el carbono 2' de la desoxirribosa. Por lo tanto, puede determinar si está mirando un nucleótido de ADN o ARN por la presencia o ausencia del grupo hidroxilo en el átomo de carbono 2 '; probablemente lo hará

ser preguntado

para hacerlo en

numeroso

ocasiones, incluidos los exámenes.

El grupo fosfato

Puede haber entre uno y tres grupos fosfato unidos al carbono 5 'del azúcar. Cuando un fosfatoestá obligado,el nucleótido se refierea como norteucleótido METROonoPAGhosfato(NMP). Sidos fosfatos están unidosel nucleótido se refierea como norteucleótido DIPAGhosfato (NDP). Cuando tres fosfatosestán obligadosal nucleótidoes referidoa como norteucleótido TRhode IslandPAGhosfato (NTP). losfosfoanhídridolos enlaces entre los que unen los grupos fosfato entre sí tienen propiedades químicas específicas que los hacen buenos para diversas funciones biológicas. La hidrólisis de los enlaces entre los grupos fosfato es termodinámicamente exergónica en condiciones biológicas; La naturaleza ha desarrollado muchos mecanismos para acoplar este cambio negativo en la energía libre para ayudar a impulsar muchas reacciones en la célula. La Figura 2 muestra la estructura del nucleótido trifosfato Adenosina Trifosfato, ATP, que discutiremos con mayor detalle en otros capítulos.

Nota: enlaces de "alta energía"

El término "enlace de alta energía"se usaMUCHO en biología. Sin embargo, este término es un atajo verbal que puede causar cierta confusión. El término se refiere a la cantidad de energía libre negativa asociada con la hidrólisis del enlace en cuestión. El agua (u otro compañero de reacción equivalente) es un contribuyente importante al cálculo de energía. En ATP, por ejemplo, simplemente"rompiendo" unfosfoanhídridounir, digamos con pinzas moleculares imaginarias, arrancando un fosfato no sería energéticamente favorable. Por lo tanto, debemos tener cuidado de no decir que romper enlaces en ATP es energéticamente favorable o que "libera energía". Más bien, deberíamos ser más específicos, notando que la hidrólisis del enlace es energéticamente favorable.Algunos de estos conceptos erróneos comunes están relacionadospara, en nuestra opinion,el uso del término "enlaces de alta energía". Mientras que en Bis2a hemos tratado de minimizar el uso de la lengua vernácula "alta energía" cuando nos referimos a los enlaces, tratando en cambio de describir las reacciones bioquímicas usando términos más específicos, como estudiantes de biología, sin duda se encontrará con lo potencialmente engañoso, aunque ciertamente útil. - atajo "vínculo de alta energía" a medida que continúa en sus estudios. Por lo tanto, tenga en cuenta lo anterior cuando esté leyendo o escuchando varias discusiones sobre biología. Diablos, usa el término tú mismo. Solo asegúrese de comprender realmente a qué se refiere.

Figura2.El ATP (trifosfato de adenosina) tiene tres grupos fosfato que puedenSer eliminadopor hidrólisis para formar ADP (difosfato de adenosina) o AMP (monofosfato de adenosina). Atribución:Marc T. Facciotti (obra original)

Estructura de doble hélice del ADN

El ADN tiene una estructura de doble hélice (que se muestra a continuación) creada por dos hebras de subunidades de nucleótidos unidas covalentemente.Los grupos de azúcar y fosfato de cada cadena de nucleótidos se colocanen el exterior de la hélice, formando la columna vertebral del ADN (resaltado por las cintas naranjas en la Figura 3). Las dos hebras de la hélice corren en direcciones opuestas, lo que significa que el extremo de carbono 5 ′ de una hebra se enfrentará al extremo de carbono 3 ′ de su hebra correspondiente (Ver Figuras 4 y 5). Nos referimos a esta orientación de las dos hebras como antiparalelo. Tenga en cuenta también quese representan los grupos fosfatoen la Figura 3 como "palos" anaranjados y rojos que sobresalen de la cinta. Los fosfatosestán cargados negativamenteen fisiológicopHy por lo tanto dan a la columna vertebral del ADN un fuerte carácter local cargado negativamente.Por el contrario, elbases nitrogenadasestán apiladosen elinterior de la hélice(estos están representadoscomo palos verdes, azules, rojos y blancos en la Figura 3). Los pares de nucleótidos interactúan entre sí a través de enlaces de hidrógeno específicos (que se muestran en la Figura 5). Cada par está separado del siguiente par de bases en la escalera por 0.34Nuevo Méjicoy este apilamiento cercano y orientación plana da lugar a interacciones de apilamiento de base energéticamente favorables. La química específica asociada con estas interacciones está más allá del contenido de Bis2a, peroes descritocon más detalle aquí para los estudiantes curiosos o más avanzados. Nosotroshaceresperar, sin embargo, que los estudiantesson conscientesque el apilamiento de las bases nitrogenadas contribuye a la estabilidad de la doble hélice y confíe en sus instructores de genética y química orgánica de la división superior para completar los detalles químicos.

Figura3. El ADN nativo es una doble hélice antiparalela. La columna vertebral de fosfato (indicadopor las líneas curvas) está en el exterior y las bases están en el interior. Cada base de una hebra interactúa mediante enlaces de hidrógeno con una base de la hebra opuesta. Atribución:Marc T. Facciotti (obra original)

En una doble hélice, ciertas combinaciones de apareamiento de bases son químicamente más favorecidas que otras en función de los tipos y ubicaciones de los grupos funcionales en las bases nitrogenadas de cada nucleótido. Enbiologíaencontramos eso:

La adenina (A) es químicamente complementaria con la timidina (T) (A parescon T)

y

La guanina (G) es químicamente complementaria con la citosina (C) (G se empareja con C).

A menudo nos referimos a este patrón como "complementariedad de base" y decimos que las hebras antiparalelas son complementario el uno al otro. Por ejemplo, si la secuencia de una hebra es de ADN es 5'-AATTGGCC-3 ', la hebra complementaria tendría la secuencia 5'-GGCCAATT-3'.

A veceselegirrepresentan estructuras complementarias de doble hélice entextoapilando las hebras complementarias encima desobreotrocomo sigue:

5 '- GGCCAATTCCATACTAGGT - 3'

3 '- CCGGTTAAGGTATGATCCA - 5'

Tenga en cuenta que cada hebra tiene sus extremos de 5 'y 3' etiquetados y que si uno caminara a lo largo de cada hebra comenzando desde el extremo de 5 'hasta el extremo de 3', la dirección de viaje sería opuesta a la otra para cada hebra; las hebras son antiparalelas. Normalmente decimos cosas como "ejecutar 5 primos a 3 primos" o "sintetizar 5 primos a 3 primos" para referirnos a la dirección en la que leemos una secuencia o la dirección de síntesis. Empiece a acostumbrarse a esta nomenclatura.

Figura 4. Panel A. En una molécula de ADN de doble hebra, las dos hebras corren antiparalelas entre sí de modo que una hebra va de 5 ′ a 3 ′ y la otra de 3 ′ a 5 ′.Aquílas hebrasSe representancomo líneas azules y verdes apuntando en la orientación de 5 'a 3'.Se representa el emparejamiento de bases complementariascon una línea horizontal entre bases complementarias. Panel B. Las dos hebras antiparalelasSe representanen forma de doble hélice. Tenga en cuenta quela orientación de las hebras todavía está representada. Tenga en cuenta que la hélice es a la derecha: el "rizo" de la hélice, representado en púrpura, vientosen la dirección delos dedos de la mano si la mano derechase utilizay la dirección de la hélice apunta hacia el pulgar. Panel C. Esta representación muestra dos características estructurales que surgen del ensamblaje de las dos hebras llamadas ranuras mayores y menores.Estos surcos también se pueden veren la Figura 3.
Atribución:Marc T. Facciotti (obra original)

Figura 5. Una vista ampliada a nivel molecular de las hebras antiparalelas en el ADN. En una molécula de ADN de doble hebra, las dos hebras corren antiparalelas entre sí de modo que una hebra va de 5 ′ a 3 ′ y la otra de 3 ′ a 5 ′.La columna vertebral de fosfato se encuentraen el exterior y las bases en el medio. La adenina forma enlaces de hidrógeno (o pares de bases) con timina y pares de bases de guanina con citosina.
Atribución:Marc T. Facciotti (obra original)

Funciones y roles de nucleótidos y ácidos nucleicos a tener en cuenta en Biología General

Además de sus funciones estructurales en el ADN y el ARN, los nucleótidos como el ATP y el GTP también sirven como portadores de energía móvil para la célula. A algunos estudiantes les sorprende cuando aprenden a apreciar que las moléculas de ATP y GTP que discutimos en bioenergética son las mismas que participan en la formación de ácidos nucleicos. Cubriremos esto con más detalle cuando analicemos las reacciones de síntesis de ADN y ARN. Los nucleótidos también juegan un papel importante comoco-factores en muchos enzimáticamentecatalizadoreacciones.

Los ácidos nucleicos, el ARN en particular, desempeñan una variedad de funciones encelularproceso además de ser moléculas de almacenamiento de información. Algunos roles a los que debe estar atento a medida que avanzamos en el curso incluyen: (a) Riboproteína complejos: complejos de ARN-proteína en los que el ARN cumple funciones tanto catalíticas como estructurales. Ejemplos de tales complejos incluyen, ribosomas (ARNr),RNasas,splicesosomecomplejos y telomerasa. (b) Funciones de almacenamiento y transferencia de información. Estos roles incluyen moléculas como ADN, ARN mensajero (ARNm), transferir ARN (ARNt). (c) Funciones reguladoras. Ejemplos de estos incluyen varios no codificantes (ncRNA). Wikipedia tiene un resumen completo de las diferentes moléculas de ARN conocidas que recomendamos navegar para tener una mejor idea de la gran diversidad funcional de estas moléculas.


Primavera 2021

La nadadora Anna Kottakis '22 cambió el Ware Pool de Swarthmore por el Sitka Sound de Alaska después de que COVID-19 cancelara el atletismo estudiantil.

Hannah Watkins ’21 creó esta vibrante colcha con tela donada por estudiantes, profesores y personal. El concepto juega con el bloque de edredón tradicional Árbol de la vida. (Más, pág.9)


Comienza abril con estos eventos virtuales

¿Cuál es la mejor manera de estudiar para poder retener información? Únase a la Oficina de Servicios Globales en un seminario web para aprender estrategias de estudio activo y discutir cómo su cerebro almacena información de manera más efectiva. Sintonizar virtualmente el jueves 1 de abril a las 2 p.m. EDT.

Más información sobre el Departamento de Culturas, Sociedades y Estudios Globales

En un foro de puertas abiertas, el Departamento de Culturas, Sociedades y Estudios Globales será el anfitrión de una reunión virtual para que los estudiantes se conecten con las especialidades y menores actuales y aprendan más sobre el departamento. Registrarse para unirse el jueves 1 de abril a las 3:30 p.m. EDT.

Discutir el futuro del periodismo con Marty Baron

Como ex editor ejecutivo de The Washington Post, Marty Baron se hizo un nombre como un cruzado por la verdad en el mundo del periodismo. Mire cómo habla sobre su participación en el descubrimiento del escándalo de abuso sexual de sacerdotes en Boston, navegando por la política de Donald Trump y abordando el cálculo racial del país en este recaudador de fondos virtual para la Facultad de Periodismo, que se realiza el jueves 1 de abril a las 18.00 horas. EDT.

Sumérjase entre bastidores del laboratorio de pruebas de Northeastern

Entrar Jared Auclair mientras analiza la reacción de la universidad al COVID-19 y el proceso detrás de la construcción de su infraestructura de pruebas en un conversación virtual el jueves 1 de abril a las 6 p.m. EDT.

Conoce a los antiguos alumnos de Khoury

Sintonice un panel virtual con cinco ex alumnos del Khoury College of Computer Sciences para charlar sobre sus trayectorias profesionales únicas y consejos para la industria. Únase el jueves 1 de abril a las 7 p.m. EDT.

Practica tu networking virtual

Únase al evento anual Connections de la Facultad de Derecho para explorar posibles trayectorias profesionales, practicar la creación de redes y conocer a profesionales que trabajan en la industria del derecho moderno. Registrarse para unirse a la recepción que se llevará a cabo el jueves 1 de abril a las 6 p.m. EDT.

Mira un concierto de pop virtual con LAUV

Organizado por el Consejo de Programas Universitarios (CUP) como parte de SpringFest, sintonice un concierto virtual y charle con LAUV, la cantante pop estrella en ascenso. Entrar el jueves 1 de abril a las 8 p.m. EDT.

Explore las redes en tecnología

Este taller virtual profundizará en cómo establecer redes en tecnología, cómo construir una base de redes y cómo acercarse a los empleadores en eventos de redes. Sintonizar el viernes 2 de abril a las 3 p.m. EDT.

Sal con Dominic Fike

CUP está organizando un concierto virtual y una conversación con el artista innovador Dominic Fike, su cabeza de cartel para SpringFest. Registrarse para sintonizar el concierto exclusivo el sábado 3 de abril a las 8 p.m. EDT.

Aprenda sobre la música en el Holocausto

Durante el Holocausto, varios músicos y artistas fueron perseguidos por los nazis, algunos por ser judíos y otros por el contenido de su arte. Sintonice el Presentaciones del premio Gideon Klein el lunes 5 de abril a las 5 p.m. EDT como parte de la semana de Concientización sobre el Holocausto y el Genocidio para escuchar las presentaciones de los estudiantes sobre la música del Holocausto.

Comienza la Semana de los Escritores

Únase al inicio de la Semana de los escritores de 2021 con un mezclador #WhyIWrite, paneles de discusión con escritores de renombre y una actuación de un invitado especial. Sintonizar el lunes 5 de abril a las 6 p.m. EDT.

Descubra cómo construir su propia cooperativa global

Únase al equipo de cooperación global de la Facultad de ingeniería para aprender sobre el autodesarrollo de una oportunidad de cooperación global para el verano II / otoño de 2021 en un sesión interactiva el martes 6 de abril a las 10 a.m.EDT.

Profundice en trabajos en la era de las máquinas

David Autor , Profesor Ford de Economía en el MIT, será el anfitrión de una foro de política económica sobre "Crear mejores trabajos en la era de las máquinas". Únase a la conversación el martes 6 de abril a las 3 p.m. EDT.

Aprovecha el poder de la escritura activista

Escribir como activista puede dar poder a nuestras experiencias al navegar por problemas estructurales y empujarnos a imaginar colectivamente algo mejor. Sintonice esto taller virtual , como parte de la Semana de los Escritores, para obtener más información sobre la escritura de activistas creativos el martes 6 de abril a las 6 p.m. EDT.

Experimenta Shakespeare en una nueva forma

Sintonice la interpretación virtual del Departamento de Teatro de "As U Like It" de Shakespeare, una comedia sobre el amor, la identidad de género y convertirse en su verdadero yo. Registrarse para ver la producción en línea durante su ejecución desde el 7 de abril hasta el 17 de abril.

Posee tu propia identidad

¿Cómo puede tomar lo que está aprendiendo en su programa y aprovecharlo para que se destaque mientras encuentra un trabajo y, más tarde, mantiene una carrera? Unirse a un taller virtual para descubrir cómo "Poseer tu identidad de estudiante mientras elaboras tu identidad profesional" el miércoles 7 de abril a las 11 a.m.EDT.

Discuta el sentimiento anti-asiático con la autora Qian Julie Wang

Un autor, orador y litigante, Wang compartirá un extracto de sus memorias literarias sobre el crecimiento indocumentado en la ciudad de Nueva York y hablará sobre la reciente violencia anti-asiática. Entrar la conversación con Wang el miércoles 7 de abril a las 6:30 p.m. EDT.

Sumérjase en la justicia social de hoy en día

Organizado por Global Learner Support, este taller proporcionará una plataforma para las discusiones de los movimientos modernos de justicia social que trabajan para encontrar la justicia restaurativa para las comunidades marginadas. Sintonizar el miércoles 7 de abril a las 6:30 p.m. EDT.

Examina la historia del antisemitismo

Como parte de la Semana de Concientización sobre el Holocausto y el Genocidio, escuche el 28a Conferencia Anual de Robert Salomon Morton del profesor de la Universidad de Chicago David Nirenburg titulado "¿La historia pasada del antisemitismo nos dice algo sobre su futuro?" el miércoles 7 de abril a las 7 p.m. EDT.

Dar por dar día

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Universidad de Georgetown

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Es un hecho que lo prepararemos para tener éxito en cualquier carrera futura. Que hacemos más para aumentar los ingresos futuros de nuestros estudiantes que el 95% de las universidades del país es ahora un hecho establecido. Incluso más que todo esto, Georgetown College se centra en usted como una persona completa: nuestra misión es prepararlo para participar en todas las actividades de su vida con consideración y habilidad.


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  • Si se registra para un curso de ciencias, debe registrarse tanto para los componentes de lectura como de laboratorio.
  • Si es un estudiante entrante de primer año o un estudiante transferido matriculado para el semestre de otoño en TCNJ y desea tomar un curso de verano, consulte aquí para seguir las instrucciones.

Clave del modo de instrucción: P = En persona, en el campus OL = En línea BL = Aprendizaje combinado RT = Enseñanza remota FX = Modo flexible


Spring_2021_Bis2A_Singer_Lecture_04 - Biología

Actualización de registro de otoño de 2021

Si está en una lista de espera, asegúrese de controlar su correo electrónico de LancerPoint con regularidad. Recibirá un aviso cuando haya un asiento disponible para una clase en la que se encuentre en la lista de espera. Tendrá 48 horas desde el momento en que reciba un correo electrónico para completar el proceso de registro y la transición de la lista de espera a inscrito. Si pierde el período de 48 horas para registrarse, será eliminado de la lista de espera.

NOTA IMPORTANTE PARA LAS CLASES DE VERANO 2021

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  1. Accederá a sus clases en línea en PCC Sistema de lona . Consulte más información sobre cómo iniciar sesión en Canvas y los requisitos tecnológicos.
  2. Asegurate que complete la Tarea de registro requerida para su clase en Canvas antes de la fecha / hora especificada, o de lo contrario puede ser dado de baja por no asistir. La asignación de check-in es normalmente se vence dentro de los primeros 3 días de clase. Su instructor le proporcionará más información sobre el requisito de asignación de check-in.

  1. Algunos cursos en el Programa de clases muestran los días y horas semanales en los que debe reunirse con la clase en vivo en línea. Estas reuniones de clase se indican como "Zoom en línea", y se espera que asista a estas sesiones de clase programadas. Su instructor le proporcionará más información sobre cómo acceder y participar en línea.
  2. Si no se anotan reuniones en línea en vivo en el Programa de clases, entonces cualquier reunión de clases en línea en vivo que ofrezca su instructor durante el período será Opcional.



Comentarios:

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