Resumen de Anatomía y Fisiología Humana Fundamental
Anatomía y Fisiología Humana: Guía Fundamental para Estudiantes
Introducción
Las biomoléculas son compuestos orgánicos esenciales para la vida; su estructura y los grupos funcionales que contienen determinan sus propiedades químicas y funciones biológicas. En este material revisaremos grupos funcionales clave, las cuatro clases principales de biomoléculas (aminoácidos/proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucleicos) y los conceptos de estereoquímica que influyen en la actividad biológica.
Definición: Los grupos funcionales son conjuntos de átomos dentro de una molécula orgánica que definen su reactividad y propiedades químicas.
1. Grupos funcionales relevantes en bioquímica
- Amino (-NH$_2$): presente en aminoácidos; puede actuar como base.
- Carboxilo (-COOH): ácido, presente en ácidos grasos y aminoácidos.
- Hidroxilo (-OH): alcoholes y azúcares; participa en enlaces por puentes de hidrógeno.
- Cetonas (C=O) y Aldehídos (-CHO): en monosacáridos (cetosas y aldosas).
- Ésteres: en triglicéridos y fosfolípidos; formados por condensación de ácidos y alcoholes.
- Fosfato (PO$_4^{3-}$): en nucleótidos y enlaces fosfodiéster.
- Aromáticos y heterocíclicos con N: bases nitrogenadas (purinas y pirimidinas).
Definición: Un enlace éster se forma por la condensación de un ácido carboxílico y un alcohol, liberando agua.
Tabla comparativa: grupos funcionales y ejemplos biológicos
| Grupo funcional | Propiedad principal | Ejemplo biológico |
|---|---|---|
| -NH$_2$ | Básico, nucleófilo | Aminoácidos |
| -COOH | Ácido | Ácidos grasos, aminoácidos |
| -OH | Polar, H-bond | Azúcares, colesterol |
| C=O (ald/ket) | Reactivo, polar | Glucosa (aldosa), fructosa (cetosa) |
| Éster | Hidrofóbico parcial, estable | Triglicéridos, fosfolípidos |
| PO$_4^{3-}$ | Carga, enlace covalente | Nucleótidos, ATP |
2. Aminoácidos y proteínas
Estructura básica
Cada aminoácido tiene un grupo amino (-NH$_2$), un grupo carboxilo (-COOH), un hidrógeno y una cadena lateral R unidos al carbono alfa. Los aminoácidos $oldsymbol{\alpha}$ (alfa) tienen el grupo amino en el carbono inmediatamente adyacente al carboxilo; estos son los que forman proteínas.
Definición: Enlace peptídico: enlace amida que se forma por condensación entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino de otro, liberando H$_2$O.
Niveles de organización proteica (breve)
- Secundaria: hélice $oldsymbol{\alpha}$ y lámina $eta$ por enlaces H.
- Terciaria: plegamiento por interacciones hidrofóbicas, puentes disulfuro, H-bonds.
- Cuaternaria: ensamblaje de subunidades polipeptídicas.
Práctico: la sustitución de un aminoácido hidrofóbico por uno polar en el núcleo de una proteína puede desestabilizar su estructura y afectar la función.
3. Carbohidratos
Clasificación
- Monosacáridos: unidades simples; ejemplo: glucosa, ribosa, fructosa.
- Disacáridos: unión de dos monosacáridos (ej. sacarosa, lactosa).
- Polisacáridos: polímeros como glucógeno, almidón, celulosa.
Definición: Aldosa: monosacárido con grupo aldehído (-CHO) en C-1. Cetosa: monosacárido con grupo cetona (C=O) en posición no terminal.
Tabla: aldosa vs cetosa
| Tipo | Grupo carbonilo | Ejemplo |
|---|---|---|
| Aldosa | -CHO en C-1 | Glucosa, ribosa |
| Cetosa | C=O en C-2 u otra | Fructosa, eritrulosa |
Formas cíclicas y anómeros
Los monosacáridos en solución forman hemiacetales/hemiacetalas cíclicos; el carbono anomérico es el que resulta del carbonilo en la forma abierta. Los anómeros se nombran alfa o beta según la orientación del -OH en ese carbono.
Práctico: la alfa-D-glucosa (enlaces $oldsymbol{\alpha}$-1,4) forma almidón y glucógeno; la beta-D-glucosa forma celulosa con enlaces $oldsymbol{\beta}$-1,4, lo que explica la digestibilidad diferencial.
4. Lípidos
- Característica: insolubles
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Biomoléculas y Estructura
Klíčové pojmy: Grupos funcionales definen reactividad molecular, Aminoácidos alfa forman proteínas mediante enlaces peptídicos, Enlace peptídico: condensación -COOH + -NH$_2$ → amida + H$_2$O, Monosacáridos: aldosas (-CHO) vs cetosas (C=O interno), Anómeros: alfa/beta según orientación del -OH en carbono anomérico, Lípidos: ácidos grasos saturados vs insaturados afectan punto de fusión, Nucleótidos: base + azúcar + fosfato; unidos por enlaces fosfodiéster, Centro quiral: carbono con cuatro sustituyentes distintos genera enantiómeros, Enantiómeros pueden tener actividades biológicas diferentes (ej. talidomida), Epímeros difieren en un solo centro quiral (glucosa vs galactosa), ADN usa desoxirribosa y es más estable que ARN por falta de -OH en C-2, Actividad enzimática suele ser estereoespecífica