Identificación de proteinas, Biología V, grupos 605 y 607

Las proteínas son biomoléculas formadas básicamente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Pueden además contener azufre y en algunos tipos de proteínas, fósforo, hierro, magnesio y cobre entre otros elementos. 

Pueden considerarse polímeros de unas pequeñas moléculas que reciben el nombre de aminoácidos y serían, por tanto, los monómeros unidad. Los aminoácidos están unidos mediante enlaces peptídicos. 

La unión de un bajo número de aminoácidos da lugar a un péptido; si el número de aminoácidos que forma la molécula no es mayor de 10, se denomina oligopéptido, si es superior a 10 se llama polipéptido y si el número es superior a 50 aminoácidos se habla ya de proteína. Por tanto, las proteínas son cadenas de aminoácidos que se pliegan adquiriendo una estructura tridimensional que les permite llevar a cabo miles de funciones. 

Las proteínas están codificadas en el material genético de cada organismo, donde se especifica su secuencia de aminoácidos, y luego son sintetizadas por los ribosomas. Las proteínas desempeñan un papel fundamental en los seres vivos y son las biomoléculas más versátiles y más diversas. 

Realizan una enorme cantidad de funciones diferentes, entre ellas funciones estructurales, enzimáticas, transportadora.

Todas las proteínas poseen una misma estructura química central, que consiste en una cadena lineal de aminoácidos. Lo que hace distinta a una proteína de otra es la secuencia de aminoácidos de que está hecha, a tal secuencia se conoce como estructura primaria de la proteína. 

La estructura primaria de una proteína es determinante en la función que cumplirá después, así las proteínas estructurales (como aquellas que forman los tendones y cartílagos) poseen mayor cantidad de aminoácidos rígidos y que establezcan enlaces químicos fuertes unos con otros para dar dureza a la estructura que forman. 

Sin embargo, la secuencia lineal de aminoácidos puede adoptar múltiples conformaciones en el espacio que se forma mediante el plegamiento del polímero lineal. Tal plegamiento se desarrolla en parte espontáneamente, por la repulsión de los aminoácidos hidrófobos por el agua, la atracción de aminoácidos cargados y la formación de puentes disulfuro y también en parte es ayudado por otras proteínas. Así, la estructura primaria viene determinada por la secuencia de aminoácidos en la cadena proteica, es decir, el número de aminoácidos presentes y el orden en que están enlazados y la forma en que se pliega la cadena se analiza en términos de estructura secundaria. 

Además las proteínas adoptan distintas posiciones en el espacio, por lo que se describe una tercera estructura. La estructura terciaria, por tanto, es el modo en que la cadena polipeptídica se pliega en el espacio, es decir, cómo se enrolla una determinada proteína. Así mismo, las proteínas no se componen,   en su mayoría, de una única cadena de aminoácidos, sino que se suelen agrupar varias cadenas polipeptídicas (o monómeros) para formar proteínas multiméricas mayores. 

A esto se llama estructura cuaternaria de las proteínas, a la agrupación de varias cadenas de aminoácidos (o polipéptidos) en complejos macromoleculares mayores. (1)

Por tanto, podemos distinguir cuatro niveles de estructuración en las proteínas: 

• estructura primaria

• estructura secundaria 

• estructura terciaria 

• estructura cuaternaria

A partir del siguiente link puedes descargar el formato de la práctica.

1.- Luque, Guillen, M. V.; (N.D.); Universidad de Valencia; Estructura y Propiedades de las proteínas; Master Ingeniería Bioquímica; recuperado el 27 de septiembre de 2018  de https://www.uv.es/tunon/pdf_doc/proteinas_09.pdf

El Microscopio Compuesto Biología IV, grupos 502, 508, 509, 513 y 516.

Se puede definir como microscopio compuesto cualquier microscopio que utilice más de una lente para permitir observar una muestra de forma aumentada. El término se utiliza en contraposición al concepto de microscopio simple, en el que sólo se utiliza una lente y que se conoce también como lupa.

En general, cuando se habla de la invención del microscopio se hace referencia a la invención del microscopio compuesto y no a la del microscopio simple o lupa.

Tanto los microscopios simples como los compuestos son tipos de microscopios ópticos. Sin embargo, es más frecuente utilizar el concepto de microscopio óptico directamente como sinónimo de microscopio compuesto. 

Los microscopios compuestos suelen venir equipados con tres o cuatro objetivos que se pueden seleccionar mediante el revólver. Los aumentos de estos objetivos suelen estar contenidos en un rango de entre 4x y 100x. En el caso de los oculares el aumento suele estar entre 5x y 20x. En base a estos números el aumento alcanzable por el microscopio compuesto varía entre 20x y 2000x. Sin embargo, debido a la naturaleza de la luz el máximo aumento alcanzable por un microscopio óptico está limitado alrededor de 1500x. (1)

Puedes descargar el formato de la práctica desde el siguiente enlace.

1.- (N.D.); (2018); Mundo Microscopio; El microscopio óptico; recuperado el 24 de septiembre de 2018 de https://www.mundomicroscopio.com/

Práctica no. 2 Biología IV grupos 504 y sección B 517

El microscopio óptico es un elemento esencial para los estudios de biología puesto que es el que nos permite observar las diferentes características morfológicas de los diferentes tipos de muestras. Se basa en el uso de lentes para aumentar los rayos de luz que atraviesan una muestra de tejido. Su invención se remonta al siglo XVII. Desde entonces se ha ido perfeccionando hasta llegar a los modernos microscopios. Durante estos siglos, el mayor avance en cuanto a perfección y calidad se ha producido en su principal elemento, las lentes, las cuales aumentan la imagen de las secciones de tejido y permiten hacer visibles al ojo humano detalles nítidos que de otra manera sería imposible observar.

Los microscopios ópticos tienen un límite máximo de resolución de 0,2 µm. El poder de resolución es la distancia mínima a la que se pueden discriminar dos puntos. Este límite viene determinado por la longitud de onda de la fuente de iluminación, en este caso la luz visible. (1)

Tipos de microscopio

Existen distintas variaciones del concepto básico de microscopio óptico que resultan en diferentes tipos de microscopio:

• Microscopio compuesto: El microscopio compuesto es el tipo elemental de microscopio óptico. El término compuesto indica que se utilizan dos o más lentes para obtener la imagen aumentada. Esta denominación se utiliza en contraposición a la de microscopio simple, que se refiere a los microscopios que funcionan con una sola lente y que se conocen comúnmente como lupas.
• Microscopio monocular: El microscopio monocular es aquel que sólo tiene un ocular y por lo tanto permite observar la muestra solo con un ojo. Debido a la sencillez de este tipo de microscopio es habitualmente utilizado por estudiantes o aficionados a la microscopía. Este tipo de microscopio no resulta cómodo cuando se tienen que analizar muestras durante horas y es por eso que en ámbitos profesionales se utilizan normalmente microscopios binoculares.
• Microscopio binocular: El microscopio binocular incluye dos oculares de modo que es posible utilizar los dos ojos para examinar una muestra. En los microscopios binoculares la imagen proveniente del objetivo se divide en dos mediante un prisma óptico.  
• Microscopio trinocular: Este tipo de microscopio tiene los dos oculares necesarios para observar la muestra con los dos ojos e incluye también un ocular adicional donde se puede conectar una cámara para capturar imágenes de las observaciones.
• Microscopio digital: El microscopio digital incluye una cámara en lugar del ocular, esto permite capturar digitalmente la imagen de la muestra. La imagen digital se puede visualizar en tiempo real en una pantalla o transmitirla a un ordenador mediante conexión USB.
• Microcopio USB: El microscopio USB es un tipo de microscopio digital muy sencillo que se ha popularizado en los últimos años debido a su bajo coste. Los aumentos alcanzables con este tipo de microscopio son bajos en comparación con el resto de microscopios pero aún así son una herramienta muy útil para observar objetos cotidianos.
• Microscopio invertido: En el microscopio invertido la posición de la fuente de luz y el objetivo es la opuesta al microscopio convencional. De este modo la muestra es iluminada desde arriba y el objetivo se encuentra debajo la platina. La principal ventaja del microscopio invertido es que permite observar los elementos del fondo de un recipiente. Se utiliza para observar células vivas y tejidos que se mantienen constantemente hidratados dentro del recipiente.
• Microscopio estereoscópico: Un microscopio estereoscópico es un tipo de microscopio binocular porque está equipado con dos oculares. Sin embargo, a diferencia del microscopio binocular convencional donde se ve exactamente la misma imagen en los dos oculares, en el microscopio estereoscópico la imagen en cada ocular es distinta. La combinación de las dos imágenes provenientes de los dos oculares produce el efecto de estar viendo una imagen en tres dimensiones. Para conseguir este efecto el microscopio estereoscópico utiliza en general dos objetivos, uno para cada ocular.
• Microscopio óptico conectado a una cámara digital

Cuando se utiliza el microscopio óptico convencional es habitual teñir la muestra con alguna sustancia para aumentar su contraste en relación con el fondo brillante. En caso de no teñir la muestra, el contraste es muy bajo y hay muchos detalles que en consecuencia no son apreciables. Para remediar este problema existen microscopios que, utilizando distintas técnicas de tratamiento del haz de luz, permiten observar la muestra con niveles adecuados de contraste. Algunos de estos microscopios son:

• Microscopio de campo oscuro
• Microscopio de luz polarizada o petrográfico
• Microscopio de contraste de fases
• Microscopio de contraste por interferencia diferencial

Otros tipos de microscopios utilizados actualmente en el campo de la investigación científica incluyen el microscopio con luz infrarroja, con luz ultravioleta y el microscopio de fluorescencia.

Por último, es interesante mencionar también el microscopio electrónico. La principal característica de este tipo de microscopio es que se utiliza un haz de electrones en lugar de un haz de luz para generar la imagen de la muestra. Esto requiere encerrar la muestra en una pequeña cámara donde se produce el vacío para permitir hacer un barrido de la muestra con electrones. Algunos de estos electrones son reflejados o reemitidos por la muestra e impactan en una pantalla que a continuación permite reconstruir la imagen de la muestra. Los dos tipos de microscopio electrónico más utilizados son el microscopio electrónico de transmisión y el microscopio electrónico de barrido. (2)

En el siguiente link puedes descargar el formato de la práctica.

1.- Universidad de Vigo; (2016); Atlas de Histología Vegetal y Animal: Técnicas Histológicas: 6. Microscopio óptico; recuperado el 24 de septiembre de 2018 de https://mmegias.webs.uvigo.es/6-tecnicas/6-optico.php

2.- (N.D.); (2018); Mundo Microscopio; El microscopio óptico; recuperado el 24 de septiembre de 2018 de https://www.mundomicroscopio.com/

Identificación de compuestos orgánicos Biología IV, grupos 502, 508, 509, 513 y 516.

Al revisar los niveles de organización, observamos que los compuestos por su composición química los podemos clasificar en inorgánicos y orgánicos; estos últimos son de gran importancia para comprender cómo se forman los primeros modelos pre celulares que se formaron en nuestro planeta.

Son compuestos orgánicos aquellos compuestos que existen dentro de la naturaleza, que contienen enlaces carbono-hidrógeno y carbono-carbono, así como otros elementos dentro de sus estructuras moleculares, tales como oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Además de estos elementos básicos también llegan a estar presentes otros elementos, aunque los mencionados anteriormente, son los elementos básicos y no faltan en la composición de las moléculas de que está compuesta la materia viva.

Al hallarse que todas las estructuras orgánicas presentan en su composición carbono, se cree que todos los compuestos orgánicos basan su composición en estructuras carbonadas. Por eso se dice que la vida es a base de carbono, llamándosele incluso a la química orgánica (la encargada del estudio de la composición de los seres vivos), química del carbono. Los principales compuestos de los que están formados los seres vivos son los carbohidratos, lípidos, ácidos nucleicos y las proteínas, aunque existen muchas más combinaciones de compuestos orgánicos.

Algunas características de los compuestos orgánicos:

Se forman a base de carbono. - Los compuestos orgánicos tienen estructuras carbonadas, es decir, los distintos compuestos que forman las estructuras de los diversos organismos conocidos, contienen carbono dentro de sus estructuras moleculares Al estar compuestas de carbono todas las estructuras orgánicas que se conocen, se dice que la vida sólo es posible en la presencia de carbono.

Algunos son Isómeros. - Varios compuestos orgánicos presentan isomería, (la isomería es la propiedad de algunos compuestos de poseer fórmulas iguales en la proporción de elementos de los que se forma la molécula, pero que presentan estructuras moleculares distintas y por ende propiedades diferentes).

Son covalentes.- Los compuestos orgánicos son covalentes, es decir no son iónicos, por lo que presentan características tales como un punto de fusión y ebullición relativamente bajos, no conducen la electricidad, y se pueden disolver por medio de disolventes no polares, tales como por ejemplo el agua, el alcohol y otros, que se pueden dividir en disolventes polares pórticos y solventes aporticos. Algunos de los compuestos orgánicos que no se disuelven en agua, sí lo hacen en sustancias como, gasolina (hidrocarburo) benceno, éter, tetracloruro de carbono o acetonas.

Poca o nula conductividad. -  Estos compuestos no poseen conductividad eléctrica. Debido a que los enlaces entre sus moléculas son covalentes, las soluciones de los compuestos orgánicos (compuestos de carbono) no se ionizan, impidiendo la conductividad eléctrica.

Se presentan en los tres estados de la materia. - Los compuestos orgánicos pueden presentarse en los estados líquido, sólido y gaseoso. Ejemplo de ello son los diversos materiales derivados del petróleo, que pueden presentarse en forma líquida o de fluidos, gaseosas, así como sólida, es el caso de plásticos, gas natural, y diversos combustibles como el diésel o la gasolina, de la misma manera, otros compuestos orgánicos como los azúcares, y los almidones, se encuentran en estado líquido al disolverse en sustancias como el agua, en fluidos corporales, por ejemplo, o en estado sólido como en el azúcar comercial.

Combustibilidad.- Estos compuestos presentan la peculiaridad de ser combustibles; estos compuestos contienen grandes concentraciones de carbono, razón por la cual muchos sirven de combustibles tanto para la vida animal como vegetal, como cuando los azúcares se transforman en ATP, en los organismos aportando la energía necesaria para los procesos vitales, o como en el caso de los combustibles fósiles, que son compuestos que pertenecieron a seres vivos (plantas y animales) y que a través de distintos procesos químicos y físicos, liberan grandes cantidades de energía y son usados como combustibles por el ser humano, en la industria y en la vida diaria, procesos que han durado millones de años, produciéndose petróleo, carbón, gas, etc.

Descarga el archivo de la práctica desde el siguiente enlace, no olvides anotar tus referencias bibliográficas con el formato APA.

(N.D.); (2013); ejemplos de Características de los Compuestos Orgánicos; recuperado el 21 de septiembre de 2018; de https://www.ejemplode.com/36-biologia/3499-caracteristicas_de_los_compuestos_organicos.html

Identificación de lípidos, Biología V, grupos 605 y 607

Las grasas son sólo un tipo de lípido, una categoría de moléculas que tienen en común su incapacidad para mezclarse bien con el agua. Los lípidos tienden a ser hidrofóbicos, no polares y están constituidos principalmente de cadenas de carbohidratos, aunque existen ciertas variaciones que veremos más adelante. Los diferentes tipos de lípidos pueden tener estructuras distintas y, por lo tanto, diversas funciones en los organismos. Por ejemplo, las grasas almacenan energía, proporcionan aislamiento térmico, conforman las membranas celulares, forman capas impermeables en las hojas y constituyen las unidades estructurales de hormonas como la testosterona.

Una molécula de grasa consta de dos partes: un esqueleto de glicerol y tres colas de ácidos grasos. El glicerol es una pequeña molécula orgánica con tres grupos hidroxilo (OH), mientras que un ácido graso consta de una larga cadena de carbohidratos unida a un grupo carboxilo. Un ácido graso típico tiene entre 12 y 18 carbonos, aunque algunos pueden tener tan solo 4 o hasta 36.

Para formar una molécula de grasa, cada uno de los grupos hidroxilo del esqueleto de glicerol debe reaccionar con el grupo carboxilo del ácido graso mediante una reacción de síntesis por deshidratación. Este proceso produce una molécula de grasa con tres colas de ácido graso unidas al esqueleto de glicerol por medio de enlaces éster (que contienen un átomo de oxígeno junto a un grupo carbonilo o C=O). Los triglicéridos pueden tener tres colas de ácidos grasos idénticas o diferentes (que se distinguen en su longitud o en su patrón de enlaces dobles).

Ácidos grasos saturados e insaturados

Como se muestra en el ejemplo anterior, las tres colas de ácidos grasos de un triglicérido no necesariamente tienen que ser idénticas. Además de la diferencia en longitud, las cadenas de ácidos grasos también difieren en su grado de insaturación.

·         Si solamente hay enlaces sencillos entre carbonos vecinos en la cadena de carbohidrato, se dice que un ácido graso está saturado (los ácidos grasos se saturan con hidrógeno; en una grasa saturada, hay tantos átomos de hidrógeno unidos al esqueleto de carbono como sea posible).

·    Cuando la cadena de carbohidrato contiene un enlace doble, se dice que el ácido graso está insaturado, ya que ahora tiene menos hidrógenos. Si solo hay un enlace doble en un ácido graso, está monoinsaturado, mientras que si hay varios enlaces dobles, está poliinsaturado.

Los enlaces dobles en los ácidos grasos insaturados, como otros tipos de enlaces dobles, pueden existir en una configuración trans o cis. En la configuración cis, los dos hidrógenos asociados al enlace se encuentran del mismo lado, mientras que en la configuración trans se encuentran en lados opuestos (como se muestra abajo). Un enlace doble en cis genera un estrechamiento o una curva en el ácido graso, una característica que tiene consecuencias importantes para el comportamiento de las grasas.

Debido a que las colas de ácidos grasos saturados son rectas, las moléculas de grasa saturada se pueden empaquetar de manera compacta, lo que produce grasas sólidas a temperatura ambiente (tienen un punto de fusión relativamente alto). Por ejemplo, la mayor parte de la grasa en la mantequilla es saturada.

En cambio, en los ácidos grasos cis- insaturados, las colas están dobladas debido a la presencia de un enlace doble cis. Esto dificulta la compactación de moléculas de grasa con una o más colas de ácido graso cis- insaturado, por lo que tienden a estar en estado líquido a temperatura ambiente (tienen un punto de fusión relativamente bajo). Estas moléculas se conocen comúnmente como aceites. Por ejemplo, el aceite de oliva está compuesto principalmente de grasas insaturadas.

En el siguiente enlace puedes descargar el formato de la práctica.

Khan Academy; (2016); ]Lípidos; recuperado el 21 de septiembre de 2018 de https://es.khanacademy.org/science/biology/macromolecules/lipids/a/lipids

Biomoléculas I Carbohidratos Biologia IV

Las moléculas biológicas grandes realizan una amplia variedad de funciones en un organismo. Algunos carbohidratos almacenan combustible para las necesidades energéticas futuras y algunos lípidos son componentes estructurales esenciales de las membranas celulares. Los ácidos nucleicos guardan y transfieren información hereditaria, mucha de la cual proporciona instrucciones para construir proteínas. Las proteínas probablemente sean las que tienen la gama de funciones más amplia: algunas proveen soporte estructural, pero muchas son como pequeñas máquinas que llevan a cabo trabajos específicos en una célula, como catalizar reacciones metabólicas o recibir y transmitir señales. (1)

Hidratos de carbono Los hidratos de carbono, carbohidratos (CHO), glúcidos o azúcares tienen también como función primordial aportar energía, aunque con un rendimiento 2.5 veces menor que el de la grasa. Químicamente, están compuestos por carbono, hidrógeno y oxígeno (Cn:H2n: On). La unidad básica son los monosacáridos (o azúcares simples) de los que glucosa, fructosa y galactosa son nutricionalmente los más importantes. Entre los disacáridos ‐formados por dos monosacáridos‐ destacan sacarosa (glucosa + fructosa), lactosa (el azúcar de la leche: glucosa + galactosa) y maltosa (glucosa + glucosa). Los polisacáridos o hidratos de carbono complejos son moléculas largas compuestas por un número variable de unidades de glucosa unidas entre sí. (2)

Puedes descargar la presentación de clase desde el siguiente link.

1.- Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V. y Jackson, R. B. (2011). Macromolecules are polymers, built from monomers (Las macromoléculas son polímeros, creadas a partir de monómeros). En Campbell Biology (Biología de Campbell) (10° edición,). Ed. Pearson; San Francisco, CA.

2.- Ángeles Carbajal Azcona. Departamento de Nutrición. Facultad de Farmacia. Universidad Complutense de Madrid; recuperado el 17 de septiembre de 2018; de https://www.ucm.es/nutricioncarbajal/

           

Identificación de carbohidratos, Biología V, grupos 605 y 607

Los carbohidratos no son sólo una fuente importante de producción rápida de energía en las células, también son las estructuras fundamentales de las células y componentes de numerosas rutas metabólicas. En la actualidad se reconoce que los polímeros de azúcares unidos a proteínas y a lípidos son un sistema de codificación de alta densidad. Los seres vivos aprovechan la vasta diversidad estructural de estas moléculas para producir la capacidad informática necesaria para los procesos vitales. En este capítulo se describe la estructura y la química de moléculas de carbohidratos típicas que están presentes en los seres vivos, y se introduce la glucómica, la investigación del código de los azúcares.

Los carbohidratos, las biomoléculas con más abundancia en la naturaleza, son un vínculo directo entre la energía solar y la energía de los enlaces químicos de los seres vivos. (Más de la mitad de todo el carbono “orgánico” se encuentra en los carbohidratos.) Se forman durante la fotosíntesis, proceso bioquímico en el que se captura la energía luminosa y se utiliza para impulsar la biosíntesis de moléculas orgánicas con energía abundante a partir de las moléculas con poca energía: CO₂ y H₂O. La mayoría de los carbohidratos contienen carbono, hidrógeno y oxígeno en una proporción (CH₂O) n, de aquí su nombre. Se han adaptado a una amplia diversidad de funciones biológicas, como fuentes de energía (p. ej., la glucosa), como elementos estructurales (p. ej., la celulosa y la quitina en los vegetales y en los insectos, respectivamente) y como precursores de la producción de otras biomoléculas (p. ej., aminoácidos, lípidos, purinas y pirimidinas). Los carbohidratos se clasifican en monosacáridos, disacáridos, oligosacáridos y polisacáridos, según el número de unidades de azúcares sencillos que contengan; también son partes integrales de otras biomoléculas. Un grupo extenso de glucoconjugados (moléculas proteínicas y lipídicas con grupos de carbohidratos ligados de forma covalente) están repartidos entre todas las especies vivientes, de manera más notoria, entre los organismos eucariotas. Determinados carbohidratos (los azúcares ribosa y desoxirribosa) son elementos estructurales de los nucleótidos y de los ácidos nucleicos. (1)

Estos compuestos los podemos identificar mediante el uso de pruebas:

Pruebas colorimétricas

Las pruebas colorimétricas o pruebas rápidas se utilizan en el análisis forense para obtener una indicación presuntiva rápida de la posible presencia o ausencia de una molécula en la muestra en cuestión. El color obtenido en cada prueba particular puede variar en función de las condiciones del ensayo, la cantidad de sustancia presente y los materiales extraños que contenga la muestra. Los reactivos de las pruebas colorimétricas deben ponerse a prueba con sustancias conocidas cuando se preparan, y al efectuar la prueba de la muestra debe ejecutarse también un ensayo en blanco para excluir los falsos positivos. Muchas de las pruebas colorimétricas son inespecíficas y sirven para comprobar (o excluir) la presencia de una amplia variedad de compuestos. Sin embargo, otras reacciones colorimétricas pueden ser más específicas y demostrar la presencia o ausencia de ciertos grupos funcionales. Aplicando una serie de pruebas colorimétricas diferentes a la muestra de una sustancia desconocida, el analista puede descartar posibilidades y aproximarse así a la posible identidad del compuesto o los compuestos presentes. (2)

En el siguiente enlace podrás descargar el formato de la práctica.

(1)  Trudy McKee, James R. McKee, (2014); Bioquímica. Las bases moleculares de la vida, 5e, https://accessmedicina.mhmedical.com/content.aspx?bookid=1960&sectionid=148095255

(2)  Sección de Laboratorio y Asuntos Científicos OFICINA DE LAS NACIONES UNIDAS CONTRA LA DROGA Y EL DELITO Viena; NACIONES UNIDAS, (2013); Métodos recomendados para la identificación y el análisis de las piperazinas en los materiales incautados; Nueva York; https://www.unodc.org/documents/scientific/Piperazines-S.pdf.pdf