Ejercicio resuelto de Orgánicas · Biología · 2020

Las biomoléculas orgánicas.

a) Defina cuáles son los cuatro grandes grupos de biomoléculas orgánicas y cuál es su estructura química básica.

b) Se ha identificado un organismo abisal nuevo para la ciencia. A partir de un extracto de este organismo analizado mediante electroforesis se ha encontrado una molécula desconocida. Se ha medido su composición elemental y han resultado las proporciones siguientes: 46 % de hidrógeno, 31 % de carbono, 14 % de oxígeno, 7 % de nitrógeno y 2 % de azufre.

b1) Diga qué tipo de molécula es.

b2) De las subunidades que forman este tipo de molécula, nombre al menos una de las dos específicas que —partiendo de la composición mencionada— seguro que están presentes.

b3) ¿Qué tipos de enlaces cree que forman los átomos de azufre presentes en esta molécula y qué función desempeñan?

$\textbf{6. Las biomoléculas orgánicas (2 puntos)}$

$\textbf{a) Defina cuáles son los cuatro grandes grupos de biomoléculas orgánicas y cuál es su estructura química básica.}$

Los cuatro grandes grupos son los glúcidos, los lípidos, los prótidos y los ácidos nucleicos.

Los glúcidos están formados por carbono, hidrógeno y oxígeno en la proporción aproximada de la fórmula empírica $(\text{CH}_2\text{O})_n$. Químicamente son polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas, y sus unidades, los monosacáridos, se enlazan entre sí por enlaces O-glucosídicos.

Los lípidos están formados sobre todo por carbono e hidrógeno, con poco oxígeno, y a veces fósforo o nitrógeno. No tienen una unidad estructural común: los saponificables son ésteres de ácidos grasos con un alcohol, y los insaponificables derivan del isopreno o del núcleo esterano. Lo que los define es su insolubilidad en agua.

Los prótidos están formados por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, y con frecuencia azufre. Su unidad es el aminoácido: un carbono $\alpha$ unido a un grupo amino, a un grupo carboxilo, a un hidrógeno y a un radical variable. Los aminoácidos se unen por enlaces peptídicos y la cadena resultante se pliega en cuatro niveles estructurales.

Los ácidos nucleicos están formados por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo. Su unidad es el nucleótido, formado por una pentosa, una base nitrogenada y un ácido fosfórico, y los nucleótidos se unen entre sí por enlaces fosfodiéster.

$\textbf{b) Se ha identificado un organismo abisal nuevo para la ciencia. A partir de un extracto de este organismo analizado mediante electroforesis se ha encontrado una molécula desconocida. Se ha medido su composición elemental y han resultado las proporciones siguientes: 46 \% de hidrógeno, 31 \% de carbono, 14 \% de oxígeno, 7 \% de nitrógeno y 2 \% de azufre.}$

$\textbf{b1) Diga qué tipo de molécula es.}$

Es una proteína, es decir, un prótido.

El razonamiento se apoya en dos elementos. La presencia de nitrógeno descarta a los glúcidos y a la mayoría de los lípidos, que solo tienen carbono, hidrógeno y oxígeno. La presencia de azufre y, sobre todo, la ausencia total de fósforo descartan a los ácidos nucleicos, en los que el fósforo es un componente obligado de cada nucleótido, y descartan también a los fosfolípidos. Solo queda un grupo que contenga a la vez carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre y no contenga fósforo: los prótidos.

Refuerza la conclusión el hecho de que la molécula se haya detectado por electroforesis, técnica habitual para separar proteínas por su carga y su tamaño.

$\textbf{b2) De las subunidades que forman este tipo de molécula, nombre al menos una de las dos específicas que —partiendo de la composición mencionada— seguro que están presentes.}$

Las subunidades de una proteína son los aminoácidos, y los que con seguridad están presentes son los dos aminoácidos azufrados: la cisteína y la metionina. Son los únicos de los veinte aminoácidos proteinógenos que contienen azufre, la cisteína en un grupo tiol y la metionina en un grupo tioéter, de modo que ese 2 % de azufre solo puede proceder de ellos.

Puede afirmarse además que la metionina está presente con toda seguridad, porque el codón de iniciación $AUG$ la codifica y toda cadena polipeptídica comienza por ella.

$\textbf{b3) ¿Qué tipos de enlaces cree que forman los átomos de azufre presentes en esta molécula y qué función desempeñan?}$

Forman puentes disulfuro, que son enlaces covalentes del tipo $-S-S-$. Se establecen entre los grupos tiol de dos cisteínas que el plegamiento de la cadena ha dejado próximas, mediante una oxidación en la que cada una cede un hidrógeno.

Su función es estabilizar la estructura terciaria de la proteína, y la cuaternaria cuando unen cadenas distintas, como ocurre entre las cadenas pesadas y ligeras de los anticuerpos o entre las dos cadenas de la insulina. Al ser enlaces covalentes son mucho más fuertes que los puentes de hidrógeno y que las interacciones hidrófobas, de modo que fijan la conformación funcional de la proteína y la hacen resistente a la desnaturalización.

Esto resulta especialmente coherente con el origen abisal del organismo: en un ambiente de presión elevada, una proteína rica en puentes disulfuro mantiene mejor su conformación.