Ejercicio resuelto de Proteínas · Biología · País Vasco · 2021

Opción 5A (2.5 puntos)
Respecto a las biomoléculas orgánicas:

a) (0,5 puntos) Dibuja la estructura de un aminoácido, e indica cuáles son sus grupos funcionales distintivos
b) (0,5 puntos) Indica cuántos tipos de aminoácidos se encuentran en las proteínas, y menciona los nombres de dos aminoácidos que conozcas.
c) (1 punto) ¿Qué tipo de moléculas se originan al unir químicamente dos aminoácidos, y qué tipo de enlace se forma? ¿Qué características tiene ese enlace?
d) (0,5 puntos) Cómo se llaman las macromoléculas constituídas por cientos de aminoácidos? ¿Qué funciones desempeñan en la célula?

$\textbf{a) (0,5 puntos) Dibuja la estructura de un aminoácido, e indica cuáles son sus grupos funcionales distintivos}$



Todo aminoácido está construido sobre un carbono central, llamado carbono $\alpha$, al que se unen cuatro sustituyentes distintos: un grupo amino, un grupo carboxilo, un átomo de hidrógeno y un radical R.

Los dos grupos funcionales distintivos son el grupo amino $\mathrm{-NH_2}$, de carácter básico porque puede captar protones, y el grupo carboxilo $\mathrm{-COOH}$, de carácter ácido porque puede cederlos. Tener ambos a la vez hace que los aminoácidos sean moléculas anfóteras, capaces de comportarse como ácido o como base según el pH; al pH celular se encuentran ionizados en forma dipolar o zwitterión, con el amino protonado y el carboxilo desprotonado.

El radical R es lo único que cambia de un aminoácido a otro y lo que determina sus propiedades. Y como el carbono $\alpha$ lleva cuatro sustituyentes distintos, es un carbono asimétrico, de donde procede la actividad óptica de estas moléculas; la única excepción es la glicina, cuyo radical es un hidrógeno.

$\textbf{b) (0,5 puntos) Indica cuántos tipos de aminoácidos se encuentran en las proteínas, y menciona los nombres de dos aminoácidos que conozcas.}$

En las proteínas de los seres vivos se encuentran 20 aminoácidos distintos, llamados proteinogénicos, y son los mismos en todos los organismos. De ellos, nueve son esenciales para el ser humano: no podemos sintetizarlos y hemos de tomarlos con la dieta.

Como ejemplos pueden citarse la glicina, el más sencillo de todos, cuyo radical es un simple hidrógeno, y la alanina, cuyo radical es un grupo metilo. Podrían mencionarse igualmente la valina, la lisina, el ácido glutámico o la cisteína, esta última importante porque su grupo tiol forma los puentes disulfuro que estabilizan la estructura terciaria.

$\textbf{c) (1 punto) ¿Qué tipo de moléculas se originan al unir químicamente dos aminoácidos, y qué tipo de enlace se forma? ¿Qué características tiene ese enlace?}$

Al unir dos aminoácidos se origina un dipéptido. La unión es una reacción de condensación entre el grupo carboxilo de uno y el grupo amino del siguiente, con pérdida de una molécula de agua.

$\mathrm{-COOH} + \mathrm{H_2N-} \longrightarrow \mathrm{-CO-NH-} + \mathrm{H_2O}$

El enlace que se forma es el enlace peptídico, un enlace covalente de tipo amida.

Su característica más notable es que tiene carácter parcial de doble enlace: el par de electrones no compartido del nitrógeno se deslocaliza sobre el oxígeno del carbonilo, de modo que el enlace $\mathrm{C-N}$ es más corto y más fuerte que un enlace sencillo y no permite el giro libre. Como consecuencia, los cuatro átomos del grupo peptídico quedan en un mismo plano rígido, y la cadena solo puede girar en torno a los enlaces del carbono $\alpha$. Esa rigidez es precisamente lo que limita las conformaciones posibles y hace que aparezcan las estructuras secundarias regulares, la hélice $\alpha$ y la lámina $\beta$.

Es además un enlace muy estable, que solo se rompe por hidrólisis, catalizada por enzimas proteolíticas o forzada con ácidos fuertes en caliente.

$\textbf{d) (0,5 puntos) ¿Cómo se llaman las macromoléculas constituidas por cientos de aminoácidos? ¿Qué funciones desempeñan en la célula?}$

Se llaman proteínas. Por convenio se habla de oligopéptidos hasta unos diez aminoácidos, de polipéptidos hasta unos cien y de proteínas por encima de esa cifra.

Sus funciones son las más variadas de todas las biomoléculas, y todas derivan de la enorme diversidad de formas que permite la combinación de veinte aminoácidos distintos.

Función	Ejemplo Catalítica	Enzimas, que aceleran las reacciones del metabolismo; es la función más importante Estructural	Colágeno del tejido conjuntivo, queratina del pelo y las uñas, histonas del ADN, tubulina del citoesqueleto Transportadora	Hemoglobina, que lleva el oxígeno en la sangre; permeasas y bombas de las membranas Defensiva	Anticuerpos o inmunoglobulinas Hormonal o reguladora	Insulina, hormona del crecimiento Contráctil	Actina y miosina del músculo Reserva	Ovoalbúmina del huevo, caseína de la leche