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1 Universidad de Buenos Aires Facultad de Agronomía CÁTEDRA DE QUÍMICA DE BIOMOLÉCULAS Profesor: Dr. Hugo Chludil Edición 2018 INTRODUCCIÓN A LAS BIOMOLÉCULAS 2 GUÍA DE ESTUDIOS CLASES TEÓRICO-PRÁCTICAS EQUIPO DOCENTE: Profesor Asociado Dr. Hugo Chludil Jefe de Trabajos prácticos Dra. Graciela Corbino Ayudantes de Primera Bioqca. Natalia Pagano Ing. Agr. Gonzalo de Leo Ing. Agr. Violeta Jakubowicz Centro de Impresiones Facultad de Agronomía 3 ÍNDICE GENERAL Página Información general de la materia 4 Cuestionario I: Química del Átomo de Carbono. 7 Cuestionario II Lípidos 9 Cuestionario III isomería óptica. Hidratos de carbono 11 Cuestionario IV: Aminoácidos y proteínas 13 Cuestionario V: Ácidos nucléicos 15 Cuestionario VI: Membrana y transporte 17 Trabajo práctico 18 4 IDENTIFICACIÓN DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Introducción a las Biomoléculas Cátedra: Química de Biomoléculas. Carreras: Tecnicatura en Jardinería, Floricultura, Producción Vegetal Orgánica. Departamento: Biología Aplicada y Alimentos. CARACTERÍSTICAS DE LA MATERIA Ubicación en el Plan de Estudios: Primer año. Duración: Bimestral, tercer bimestre (contracursada, primer bimestre) Carga Horaria para el Alumno: 32 horas (4 hs. semanales) Duración: 8 semanas Créditos: 2 (dos) PROFESOR RESPONSABLE Dr. Hugo Chludil. EQUIPO DOCENTE Dr. Hugo Chludil, Dr. Graciela Corbino, Bioqca. Natalia Pagano, Ing. Agr. Gonzalo de Leo, Ing. Agr.Violeta Jakubowicz. FUNDAMENTACIÓN El desarrollo de conceptos relacionados con el rol e importancia funcional de metabolitos primarios y secundarios resulta básico en carreras que involucran organismos vivos. Independientemente del área técnico-profesional en la que desarrollen su actividad, esta supondrá el manejo de vegetales en relación con el ambiente. La asignatura le brindará los conceptos básicos de los compuestos orgánicos, específicamente metabolitos primarios y secundarios involucrados en los procesos biológicos responsables del crecimiento y desarrollo de los vegetales así como posibles aplicaciones en la industria agronómica y alimenticia. Le permitirá evaluar la importancia de los fitoquímicos en el control de adversidades y en el valor funcional de productos agrícolas OBJETIVOS GENERALES Que el alumno interprete las bases moleculares de los procesos fisiológicos y que evalúe la utilidad de los fitoquímicos en diferentes cultivos y sistemas productivos. METODOLOGÍA La asignatura Introducción a las Biomoléculas se dicta en dos clases semanales teórico-prácticas de asistencia obligatoria, de dos horas cada una, en las que se discutirán las bases teóricas de cada tema, y se trabajará en la resolución de los correspondientes cuestionarios que forman parte de la Guía de Trabajos Prácticos. Al finalizar la materia se realiza un trabajo práctico no obligatorio que involucra técnicas básicas de extracción de biomoléculas de origen vegetal teniendo en cuenta sus propiedades físicas y químicas. RÉGIMEN DE EVALUACIÓN Dos exámenes parciales que se aprueban con 4 (cuatro) CONDICIONES PARA LA APROBACIÓN DE LA ASIGNATURA Regularidad: Los alumnos alcanzarán la condición regular en el caso de poseer: 5 a) 75% de asistencia a las clases teórico-prácticas. b) Todas las evaluaciones parciales aprobadas con nota mayor que 4 (cuatro). Sólo será posible recuperar una de ellas por inasistencia o por no haber alcanzado la nota mínima de aprobación. Asistencia Cumplida: Quedarán en esta condición, sólo válida para la siguiente cursada de la materia, todos los alumnos que cumplan con las condiciones de regularidad pero no hayan alcanzado la nota mínima de aprobación en las dos evaluaciones. Los alumnos que no alcanzaron ninguna de las condiciones anteriores quedarán en condición de libre. Promoción sin examen final: Los alumnos promocionarán la materia si tienen: a) 75% de asistencia a las clases teórico-prácticas. b) Cada una de las evaluaciones parciales aprobadas con nota igual o mayor que 7. Importante: La asignatura se aprueba por promoción, o rindiendo un examen final en caso de quedar en condición de regular. El examen final se aprueba con nota igual o superior a 4 (cuatro) puntos. EXÁMENES FINALES: Aula grande del Pabellón de Bioquímica. O en su defecto se informa en cartelera de la asignatura SÓLO PODRÁN RENDIR EXAMEN FINAL LOS ALUMNOS REGULARES O LIBRES QUE SE HAYAN ANOTADO PREVIAMENTE EN EL LLAMADO CORRESPONDIENTE A TRAVÉS DEL SISTEMA DE ALUMNOS. PROGRAMA ANÁLITICO Célula y compuestos orgánicos. Célula procariota y eucariota. Estructura de la célula vegetal y componentes celulares. Función biológica de las principales organelas. Átomo de carbono. Grupos funcionales. Principales características y reconocimiento de los mismos en las estructuras de las biomoléculas. Relación de las reacciones de óxido-reducción con los procesos anabólicos y catabólicos. Estado de agregación e interacciones entre moléculas. Solubilidad, interacciones con el solvente. Obtención de extractos vegetales. Ejemplos de aplicaciones en agroalimentos y sistemas productivos. Lípidos. Definición y clasificación. Lípidos simples. Importancia biológica y aplicaciones en la industria. Aceites. Ácidos grasos poliinsaturados y calidad funcional de aceites de origen vegetal. Lípidos compuestos. Carácter anfipático y función biológica. Aceites esenciales componentes y principales usos. Ejemplos de fitohormonas y carotenoides. Estructura y función biológica. TP demostrativo: Extracción de aceites esenciales. Hidratos de carbono. Definición y clasificación. Monosacáridos: Propiedades físicas y químicas. Rol biológico. Unión glicosídica. Oligosacáridos. Polisacáridos de reserva: componentes del grano de almidón. Polisacáridos estructurales. Función biológica y aplicaciones. Ejemplos de glicósidos biactivos en extractos vegetales para el control de adversidades. TP demostrativo: Determinación de amilosa y contenido de azucares totales mediante métodos colorimétricos. Aminoácidos y proteínas. Clasificación biológica y estructural de los aminoácidos. Propiedades físicas y químicas. Unión peptídica. Péptidos y proteínas. Niveles estructurales de las proteínas. Clasificación biológica y estructural de las proteínas. Valor biológico de una proteína. Desnaturalización. Metabolitos secundarios bioactivos derivados de aminoácidos. Ácidos nucleicos. Bases nitrogenadas. Nucleósidos. Nucleótidos estructura y función biológica. Ácidos nucleicos: ARN y ADN. Diferencias estructurales y funcionales. Complementariedad de las bases nitrogenadas. Estructuras celulares. Membranas biológicas. Modelo de mosaico fluido. Función de los lípidos estructurales con ácidos grasos insaturados. Fenómenos de transporte a través de membranas. Transporte pasivo (difusión simple, poros o canales, transporte uniporte). Transporte activo (bomba dependiente de ATP, formas de cotransporte). 6 Pared celular vegetal. Componentes y función. Pigmentos fotosintéticos. Ubicación y función. Relaciones entre estructura química y su espectro de absorción. Otros pigmentos vegetales y actividad antioxidante. Ejemplos de antioxidantes naturales. TP demostrativo: Análisis de la capacidad antioxidante y pigmentos fotosintéticos. BIBLIOGRAFÍA Leicach, S. R. 2011. Biomoléculas. Estructura y rol en el crecimiento y supervivencia de las plantas (segunda edición). Editorial Facultad de Agronomía. 312 pp Guía filminas Introducción a las Biomoléculas. CIFA. Guía de Estudio y Problemas Introducción a las Biomoléculas. CIFA Bibliografía Complementaria Azcón-Bieto, J. Talón, M. 2008. Fundamentos de Fisiología Vegetal. 2da. Ed. Mc Graw Hill B. Buchanan,W Gruissem and R. Jones, 2000. Biochemistry and Molecular Biology of Plants. Ed. Amer. Soc. of Plant Biology-USA. Galagovsky Kurman, L. 1995. Química Orgánica, Fundamentos teórico-prácticos para el laboratorio, EUDEBA. Lodish H., Berk A., Zipursky S. L., Matsudaira P., Baltimore D. y Darnell J. 2002. Biología Celular y Molecular. Editorial Panamericana. España. Stryer, L. 2008. Bioquímica. Sexta edición. Ed. Reverté, Barcelona. RECOMENDACIONES BÁSICAS PARA EL TRABAJO EN EL LABORATORIO Conozca la ubicación de elementos de seguridad, tales como matafuegos, manta no inflamable, lavaojos, etc. AVERIGÜE CÓMO SE UTILIZAN. Antes de comenzar el Trabajo Práctico, verificar que el material de vidrio esté perfectamente limpio y sano. En caso de utilizar la pipeta, no hacerlo con la boca, usar pera de goma o dispositivo similar, según instrucciones. Rotular siempre los tubos y frascos adecuadamente. Prestar atención a los mecheros o mantas calefactoras encendidos, evitar que se apaguen o que haya pérdidas de gas. Los solventes volátiles, drogas corrosivas o tóxicas deben permanecer y usarse bajo campana. Cerrar cada frasco luego de utilizarlo. Mantener la mesada libre de elementos personales no relacionados con la práctica. No descartar nada en las piletas sin antes preguntar al docente responsable. Toda herida o abrasión, aun los pequeños cortes que puedan producirse durante el trabajo practico deben ser informados al docente. NO FUMAR, NI COMER o BEBER EN EL LABORATORIO. 7 CUESTIONARIO I: QUÍMICA DEL ÁTOMO DE CARBONO 1.- ¿Qué es un hidrocarburo? ¿Qué tipo de hidrocarburos conoce? Cite ejemplos en cada caso. Dibuje una estructura química donde pueda marcar carbonos primarios, secundarios, terciarios y cuaternarios ¿A qué se llama grupo funcional? Nombre cuatro ejemplos. 2.- ¿Qué grupo funcional representa el carácter ácidos en las moléculas orgánicas y cuál el carácter básico? Explique mediante fórmulas. 3.- ¿Cómo se llama el grupo funcional que caracteriza a los alcoholes? ¿Cuál es la terminación que permite reconocerlos por la nomenclatura? Clasifique los alcoholes de acuerdo a su estructura química. 4.- ¿Qué tipos de interacciones intermoleculares existen entre dos moléculas de: i) hexano (1), ii) propanona o acetona (2) y iii) etanol (3). (1) Hexano (2) Acetona (3) Etanol Indique la solubilidad en agua de cada una de las moléculas mencionadas anteriormente. Justifique relacionando con las interacciones intermoleculares que se establecerían en cada caso. 5.- Indique y justifique la solubilidad que espera presenten el ácido acético y el ácido palmítico (ácido carboxílico de 16 carbonos) en i) agua, ii) éter de petróleo (mezcla de hidrocarburos). Ácido acético Ácido palmítico 6.- Explique la diferencia en los puntos de ebullición de los siguientes pares de sustancias y analice la solubilidad de todas ellas en agua y en un solvente orgánico no polar (hexano): i. CH3CH2CH2CH2CH3 CH3 C CH3 CH3 CH3pe=36ºC pe=9,5ºC ii. CH3CH2OH CH3COCH3 O pe=78,5ºC pe=31,5ºC iii. H C O OH CH3CH2CH2CH2CH2 C O OH pe=100,5ºC pe=205ºC 7.- Dados las siguientes cadenas hidrocarbonadas formule: una amina soluble en agua, un ácido carboxílico sólido e insoluble en agua, un alcohol insoluble en agua, un éster insoluble en agua, una amina terciaria, ¿será esta ultima soluble en agua?. H3C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 H3C CH2 CH2 CH2 CH2 H3C CH2 CH2a) b) c) d) .}8.- Reconozca los grupos funcionales presentes en los siguientes compuestos: Cloruro de cianidina HC COOH H2N CH2OH HO OH C O H HC OH HO CH HC OH OHHC H2COH Serina Estradiol Glucosa CH3 CH3 C OCH3 CH3 OHCH2CH3 8 9.- Analice si los siguientes compuestos son de naturaleza polar o no polar y además, indique la solubilidad en agua o en hexano de cada uno. a) ClNa b) CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 c) CH3OH d) e) f) g) h) 9.- Indique la naturaleza (ácida, básica o neutra) de los siguientes compuestos: a) b) COOH COOH C O CH2( ) CH3C C C H H H 2 2 nO O O n 3CH)( 2CH O C n 3CH)( 2CH O C OH HO OH OH O CH2OH CH3O CH3OCH3O CH3O CH2CH2NH2 HCOH CH2OH CH2OH CH CH2HO HO N H .. CH3 OH COOH OC CH2 COOH CH2 O N N N NH2 CH2O P O P P OCH2 O O O HO C CH3 CH3 C OH NH H CH2 CH2 C O N H CH2 CH2SH O O O O O C O N OH C O H O CH3O O CH3O CH3 (CH2 CH=C CH 2 CH3 H CH3O )n C C C O HO H H2 O O P P O O O O O O - - - - C O R(CH2)n O(CH2)n'CH3 CH3O CH3OCH3O CH3O CH2CH2NH2 9 CUESTIONARIO II: LÍPIDOS 1.- ¿Qué propiedad física define a los lípidos como tales? ¿Qué características de polaridad debe tener un solvente para ser utilizado en la extracción de los lípidos de una muestra de material vegetal? Nombre dos ejemplos. 2.- ¿A qué se denomina ácido graso? Mencione propiedades físicas y químicas ¿En qué se diferencian los ácidos grasos ω3, ω6 y ω9? 3.- Indique la característica estructural que determina en una molécula la posibilidad de isomería geométrica. A continuación se muestran dos isómeros geométricos. ¿Qué nombre reciben? a) b) 4.- Ordene los siguientes ácidos grasos según su punto de fusión decreciente: a) 18:1 trans ∆ 9 ; b) 18:2 cis, cis ∆ 9,11 ; c) 18:0 ; d) 18:1 cis ∆ 9 Explique a qué se deben esas diferencias. 5.- Mencione al menos dos ácidos grasos esenciales y su posible fuente de obtención. 6.- ¿A qué se denomina CLA? ¿Qué importancia poseen en salud? 7.- ¿A qué se llama fracción saponificable? ¿Qué características tienen en común los lípidos que la integran? 8.- ¿En qué consiste la reacción de saponificación? ¿Qué es un jabón? ¿Qué es un resto acilo? 9.- ¿Dentro de qué subgrupo de lípidos se incluyen grasas y aceites? Relacione su estructura química con sus propiedades físicas. Analice la función que cumple cada uno de ellos en los organismos vegetales y animales. Indique en qué órganos se almacenan. 10.- Defina químicamente una cera y analice su función biológica en plantas y animales, ejemplifique. 11.- Indique en qué difiere estructuralmente un lípido simple de uno compuesto y relaciónelo con sus correspondientes características de solubilidad. ¿Qué función biológica desempeñan los lípidos compuestos? ¿Qué tipo de interacciones estabilizan la estructura que forman? 12.- Nombre los dos tipos de lípidos compuestos más comunes en los organismos vegetales, e indique su ubicación y función. ¿Qué clase de restos acilo (saturados o insaturados) forman parte de ellos? Relaciónelo con su función en los organismos vegetales. 13.- ¿Cuándo un lípido se lo considera insaponificable? Nombre los tipos de biomoléculas más comunes de esta fracción y sus principales características químicas que determinan su función biológica. 14.- ¿Qué es un aceite esencial y en qué partes del vegetal puede estar presente? Mencione ejemplos. Indique posibles funciones biológicas que los mismos desempeñan en la interacción de la planta y su entorno. 15.- ¿Qué es el colesterol? Mencione fitoesteroles e indique la importancia de su inclusión en la dieta.16.- Mencione las vitaminas liposolubles e indique a qué grupo químico pertenecen. 10 17.- Los β-carotenos son lípidos insaponificables. ¿A qué grupo de terpenos corresponden? Mencione otros ejemplos que incluya en dicho grupo. Observando su estructura química, ¿qué característica les permite captar energía lumínica? 18.- La plastoquinona (aceptor de electrones en la fase lumínica de la fotosíntesis) y la juglona son lípidos insaponificables cuyas estructuras se muestran a continuación. Explique por qué la juglona posee efecto herbicida. 19.- Clasifique cada uno de los siguientes compuestos y reconozca los grupos funcionales presentes. C-O-C H2 H H2 O O O C-O-C C-O-C C O O CH2OH N N CH3 CH2 CH CH3 CH3 2CHCH 3CH N Mg 3 N O CO2CH3H H H CH2 CH2 CO2R R= fitilo CH2 O C-O-C C H2 H H2 O C-O-C O O CH2OH OC H2 H H2 O O C-O-C C-O-C O O O P 2CH2 N + CH CH3 CH3 CH3 11 CUESTIONARIO III: ISOMERÍA ÓPTICA y HIDRATOS DE CARBONO 1.- ¿Qué es un carbono quiral? 2.- Marque todos los átomos de carbono quirales presentes en las siguientes sustancias: 3.- ¿A qué se denomina estereoisómero? ¿Qué es un enantiómero? 4.- La D-glucosa es un hidrato de carbono fácilmente metabolizado por la mayoría de los organismos vivos. ¿Cuál de las siguientes fórmulas corresponde a ese compuesto? ¿Cómo se denomina la otra sustancia? ¿Qué relación existe entre ambas desde el punto de vista de la estereoisomería? HIDRATOS DE CARBONO 1.- ¿Qué son los Hidratos de Carbono y que otras denominaciones reciben? 2.- Clasifique los Hidratos de Carbono teniendo en cuenta su estructura química. 3.- Describa la estructura de una aldosa y de una cetosa, indicando grupos funcionales presentes en cada caso. Nombre un ejemplo natural de cada uno. ¿A qué grupo de Hidratos de Carbono pertenecen? 4.- ¿Cuál es la función del monosacárido D-glucosa en los organismos vivos? Defina disacárido, oligosacárido y polisacárido. 5.- Mencione dos ejemplos de cada uno de los siguientes grupos de sustancias: monosacárido, disacárido, polisacárido estructural, polisacárido de reserva. 6.- En las siguientes estructuras de monosacáridos indique cuáles de ellos poseen carácter anomérico (son anómeros) y si el mismo es α o β. C O H HC OH HO CH HC OH OHHC H2COH HO HO HO CH CH C O H HC CH OH H2COH COOH C C COOH H H OH OH OH 3 CH OCHCH C O CH2OH CH2OH COOH C C COOH H HO OH H C H OHCH3 CH3 CH2 C O CH2OH CH2OH CHHO CH2OH O O CH2OH C O H HC OH HO CH HC OH OHHC H2COH 12 7.- Señale las uniones glicosídicas en las siguientes moléculas: maltosa sacarosa Indique cuál o cuáles de las moléculas representadas son reductoras. 8.- A partir de los siguientes dos monosacáridos formule un trisacárido reductor y uno no reductor. O OH OH OH CH2OH HO 9.- ¿Cuál es la función de la sacarosa en los organismos vegetales? ¿Qué polisacáridos contienen α-maltosa como unidad repetitiva? ¿Qué significa unidad repetitiva? 10.- Defina biopolímero y ejemplifique en el caso de los hidratos de carbono. Describa las moléculas que componen la unidad biológica llamada almidón. ¿Cuál es el polisacárido de reserva en los mamíferos? Compare su estructura química con los polisacáridos de reserva de energía de origen vegetal. 11.- De ejemplos de oligosacáridos e indique la función biológica que desempeñan. 12.- ¿Cuál es la función biológica de la pared celular y en qué organismos está presente? Nombre los polisacáridos que la constituyen e indique cómo interactúan entre sí y la función biológica de cada uno de ellos. 13.- ¿Cuál/es de estos compuestos puede considerarse un azúcar modificado? En caso de serlo ¿de qué tipo de azúcar se trata? 14.- ¿Qué es un glicósido? Cite algún ejemplo de metabolitos secundarios que posean dicha estructura e indique que finalidad cumple la porción glicosídica en dicha molécula. 15.- ¿Qué rol biológico desempeñan los heterósidos cianogenéticos y los glucosinolatos en las familias de plantas que los biosintetizan? 16.- Investigue qué es la quitina y a qué se denomina quitosano. Indique posibles aplicaciones industriales de este último. HO O HO OH OH CH3 CH2 O P O O O HO O HO OH OH HOH, HO O OH NH2 OHCH2 O CH2OH COOH O O OH HO OH OH CH2 CH3O OH HO CH2 HO CH2OH OH HO O HO 2CH O O OH O CH2OH 13 CUESTIONARIO IV: AMINOÁCIDOS Y PROTEÍNAS 1.- De los siguientes α-aminoácidos ¿cuál es polar ácido, polar básico, no polar, polar sin carga? leucina fenilalanina cisteína asparragina ácido glutámico tirosina 2.- Defina aminoácido codificable o universal, esencial, no codificable, nombrando ejemplos en cada caso. 3.- La mayoría de los α-aminoácidos poseen átomo de carbono quiral. ¿A qué serie pertenecen los aminoácidos naturales? ¿Cuál de las dos fórmulas corresponde a la alanina que forma parte de las proteínas? Indique que tipo de isomería hay entre ellos, justificando su respuesta. 4.- Defina punto isoeléctrico e indique de qué depende el valor del mismo. ¿Cómo se encuentra la estructura de la alanina a ese valor de pH? 5.- ¿Qué tipo de unión existe entre los aminoácidos que forman una proteína? ¿Qué otro nombre recibe? 6.- Teniendo en cuenta el número de residuos de aminoácidos ¿qué tipo de péptidos se muestran a continuación? Señale las uniones que lo determinan e indique los residuos de aminoácidos C-terminal y N-terminal. a) CH2 COOH C HH2N CH3CH3 CH CH2 COOH C HH2N H HCH2N S COOH CH2 C O H2N HC H2N CH2 COOH OH CH2 COOH C HH2N COO CH2 HC COOH H2N CH2 H C COOH H2N H CH3 C COOH H2NH CH3 OO C 2 O C CH H C H N CH3 NH 3 C H CH2 CH2 S C O + N H C H CH2 CH C O 3CH CH3 OH 2 O O C CH H C H N 14 b) 7.- Nombre seis funciones biológicas diferentes de proteínas en los organismos vivos. 8.- ¿Qué entiende por estructura primaria de una proteína? ¿Qué la determina? 9.- ¿Cuáles son los dos tipos de estructura secundaria más comunes en las proteínas naturales? ¿Qué tipo de interacción las estabiliza y cuáles son los átomos intervinientes? Indique si la prolina puede formar parte de alguna de ellas. 10.- ¿Qué entiende por estructura terciaria de una proteína? ¿Qué interacciones la estabilizan? ¿Qué tipo de proteínas se obtienen a través de este nivel de estructuración y qué tipos de estructuras secundarias presenta cada una de ellas? 11.- ¿Cuándo se dice que una proteína posee estructura cuaternaria y qué interacciones la estabilizan? 12.- ¿Cuál es la diferencia entre una proteína simple y una conjugada? Mencione ejemplos de cada clase. 13.- ¿A qué se llama desnaturalización de una proteína? ¿Qué niveles estructurales se ven afectados? ¿Qué agentes desnaturalizantes conoce? 14.- ¿Qué es una enzima? 15.- ¿Cuáles son las proteínas más comunes en la célula vegetal? 16.- ¿A qué se denomina ‘valor biológico’ de una proteína? 17.- ¿Cuáles son los aminoácidos esenciales? ¿A qué se denominaaminoácido limitante en un alimento? ¿Qué tipo de estructura terciaria muestra la figura? Indique las estructuras secundarias y segmentos que se encuentran presentes. 15 CUESTIONARIO V: ÁCIDOS NUCLÉICOS 1.- ¿Cuál de las siguientes figuras corresponde a un nucléotido y cuál a un nucleósido? Marque y nombre los componentes de cada uno. 2.- a) ¿Cómo se llama el siguiente compuesto? Indique sus partes constitutivas y las uniones químicas presentes. b) ¿Cuál es su función en los organismos vivos? c) ¿Cómo se llaman los productos de la pérdida de uno y dos grupos fosfato por parte de este compuesto? ¿Cuál es el resultado a nivel de energía? 3.- Mencione tres nucleótidos con funciones diferentes en los organismos vivos. ¿Cuál es la diferencia de estructura y función entre NADH y NADPH? 4.- En la célula el FAD y NAD + intervienen en reacciones de óxido-reducción, indique en cada caso de qué manera se representan sus formas oxidadas y reducidas. 5.- ¿Cómo se llama el biopolímero que guarda la información relacionada con la herencia en todos los seres vivos? ¿Por qué se lo llama biopolímero o macromolécula? ¿En qué parte de la célula eucariota se encuentra? 6.- ¿Qué otra biomolécula se encuentra relacionada con la transmisión de los caracteres hereditarios? ¿Dónde se encuentra en la célula? 7.- ¿Qué tipo de unión química hay entre nucleótidos sucesivos en una cadena de ácido nucleico? Compárelo con la unión entre nucleótidos en los dinucleótidos como el NAD + . Marque los grupos funcionales. 8.- Analice las características estructurales y funcionales de los ácidos nucleicos ADN y ARN. 9.- ¿Qué son las histonas y dónde se localizan? 16 10.- ¿Cuáles son los pares de bases complementarios en el ADN? Indique el tipo y número de interacciones que estabilizan cada par. ¿Qué función biológica tiene esa complementariedad? 17 CUESTIONARIO VI: MEMBRANA Y TRANSPORTE 1.- Indique qué tipo de biomoléculas forman la bicapa lipídica y analice sus características estructurales y de polaridad. ¿Qué otros componentes constituyen las membranas biológicas? 2.- ¿Qué clases de proteínas es posible reconocer en una membrana plasmática? ¿Qué tipo de aminoácidos son necesarios en la estructura primaria de una proteína transmembrana para que pueda actuar como canal iónico? ¿De qué forma estarán ubicados? 3.- ¿En qué consiste el fenómeno de difusión? ¿Qué factor determina la velocidad de difusión de una sustancia a través de la membrana? 4.- Explique características diferenciales y comunes entre la difusión simple y la facilitada. Ejemplifique cada una. 5.- ¿A qué se denomina transporte activo y en qué casos ocurre? 6.- ¿Qué es la fuerza protón motriz (FPM) y en qué tipo de transporte de sustancias se utiliza? 7.- Haga una esquema y explique brevemente los tipos de cotransporte que conoce, indicando los gradientes de concentración de las moléculas involucradas. 8.- En rasgos generales, indique cómo funcionan las bombas ATPasas (hidrolizan ATP). 9.- Complete el siguiente cuadro: difusión simple bomba uniporte simporte antiporte poro o canal Tipo de transporte (activo o pasivo) Dirección de la molécula a transportar respecto de su gradiente electroquímico ¿Utiliza transportador? ¿Cuál? Gasto de energía Origen de la energía gastada 18 TRABAJO PRÁCTICO A ) Extracción de un aceite esencial a escala de laboratorio y determinación del rendimiento Introducción Los aceites esenciales son una mezcla compleja de compuestos volátiles con características lipídicas, la mayoría perteneciente al grupo de los terpenoides (mono y sesquiterpenos) pero también a los bencenoides y fenilpropanoides. Estas sustancias derivan del metabolismo secundario de las plantas y están asociadas a diversas funciones necesarias para la supervivencia de las mismas, tales como defensa contra microorganismos, predadores, atracción de polonizadores, disuasivos alimentarios, mensajeros químicos, etc. Las esencias son extraídas de la planta (planta entera o alguno de sus órganos) mediante métodos físicos (destilación o prensión). En cuanto a destilación, existen principalmente dos métodos empleados a nivel industrial, la hidrodestilación y la destilación por arrastre con vapor de agua. En la hidrodestilación, el material vegetal se coloca en contacto con agua en ebullición: el vapor junto con el aceite esencial se condensa y es recolectado (por ejemplo en una trampa de Clevenger) para posteriormente, separa el aceite del condensado. Objetivo Obtención de aceite esencial a partir de material vegetal disponible utilizando un equipo Clevenger mediante el método de hidrodestilación Materiales y métodos Equipo de hidrodestilación Material vegetal: hojas de cedrón, hojas de eucaliptus, hojas de lemongrass, hojas de citronela, cáscara de cítricos, etc. Procedimiento: Moler 100 a 200 g de material vegetal hasta un tamaño de partícula uniforme y el mismo se acondicionará en un balón conteniendo aproximadamente un litro de agua. Luego se arma el aparato de destilación de acuerdo a la figura y se enciende la manta térmica. Después de 45-60 minutos de ebullición suave se apaga el equipo y una vez que la trampa Clevenger se encuentre fría, se lee en la escala graduada la cantidad de mililitros de esencia obtenidos. La esencia se coloca en un frasco color caramelo con cierre perfecto y una punta de espátula de sulfato de sodio anhidro (para eliminar el agua remanente). Figura: Equipo de hidrodestilación 19 B) Obtención de extractos mediante equipo Soxhlet (Extracción continua) Introducción La extracción continua utilizando un equipo Soxhlet (ver Figura) permite realizar una extracción exhaustiva de los fitoquímicos presentes en el material vegetal. Durante el proceso se realizan sucesivos pasajes del solvente sobre la muestra molida contenida en un cartucho de papel (A), el cual se encuentra en la cámara de extracción del equipo. Los vapores del solvente, generados en el balón de calentamiento (C), una vez que alcanzan el refrigerante (B) condensan y gotean sobre el cartucho que contiene la muestra (A). Cuando el nivel del solvente llena la cámara y alcanza el nivel (D) se produce el sifonamiento del extracto, que vuelve al balón de calentamiento C y vuelve a comenzar el ciclo. Objetivo Obtención de un extracto vegetal utilizando un equipo Soxhlet Materiales y métodos Equipo Soxhlet Material vegetal: Material vegetal provisto por los alumnos. Procedimiento: 50 g de material vegetal se molerá hasta un tamaño de partículas uniforme y el mismo se acondicionará en un cartucho de papel. Se arma el equipo Soxhlet, enciende la fuente de calentamiento y se controla que no existan fugas de vapores del solvente. se regula la temperatura para asegurar un goteo constante y pasusado del solvente que condensa y se mantiene el calentamiento por un tiempo estipulado. El extracto obtenido luego se lleva a sequedad a presión reducida utilizando un evaporador rotatorio. B A C D E Agua Agua El aparato Soxhlet consta de tres cuerpos A: Cuerpo central que contiene la muestra a extraer finamente molida en un cartucho poroso. Posee un sistema de tubos acodados que permitirán a través del efecto sifón vaciar el reservorio. B: cuerpo superior o refrigerante del solvente de extracción. C: cuerpo inferior o balón que contiene el solvente de extracción. D: Tubo acodado que permite el pasaje de los vapores del solvente de extracción. E: Tubo acodado que permite el reflujo del solvente por un efecto sifón que permite el vaciado del cuerpo A. Figura: Equipo Soxhlet El extracto obtenido luego se lleva a sequedada presión reducida utilizando un evaporador rotatorio. Figura derecha.
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