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Los Bioelementos

Los Bioelementos

La materia viva está constituida por setenta elementos; estos elementos que se encuentran en la materia viva se llaman bioelementos o elementos biogénicos. Los bioelementos se pueden clasificar en dos grupos:

1.-Los bioelementos primarios: Son un grupo de seis elementos que constituyen el 96.2% de la materia viva, son el oxígeno, el carbono, el hidrógeno, el nitrógeno, el fósforo y el azufre. Se llaman primarios porque son indispensables para la formación de glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

2.-Los bioelementos secundarios: Son todos los restantes. En este grupo se pueden distinguir dos tipos: los indispensables, que se encuentran en todos los seres vivos en pequeñas cantidades; y los variables, que son los que pueden faltar en algunos organismos.

Los que se encuentran en proporciones inferiores al 0.1% se denominan oligoelementos.

Bioelementos primarios.

Carbono: Tiene 4 electrones en su periferia, por lo que puede formar enlaces covalentes, incluso con otros carbonos. Estos enlaces covalentes están dirigidos hacia los cuatro vértices de un tetraedro imaginario. También el silicio presenta estas propiedades y es más abundante, sin embargo, la vida está basada en el carbono porque sin cadenas son estables y permiten formar las cadenas que constituyen los esqueletos de muchas moléculas. En cambio, las cadenas de silicio no son nada estables.

Oxígeno: Es muy electronegativo, es decir, al formar enlaces covalentes, el átomo de oxígeno atrae hacia sí con mucha fuerza los electrones que comparte, por lo que forma enlaces muy estables. La reacción de los compuestos de carbono con oxígeno, la llamada respiración aeróbica, es la forma más común de obtener energía.

Hidrógeno: Aparece en casi todos los compuestos orgánicos.

Nitrógeno: Forma parte de las proteínas y de los ácidos nucleicos.

Azufre y Fósforo: No son tan electronegativos como el oxígeno o como el nitrógeno por lo que sus enlaces no son tan estables y se pueden romper con más facilidad. Al romperse el enlace que une los dos grupos fosfato, se libera al organismo la energía contenida en el enlace.

Bioelementos secundarios.

Calcio: En forma de carbonato da lugar a los caparazones de los moluscos y en formas de ion actúa en los mecanismos de contracción muscular.

Magnesio: Es el componente de muchas enzimas.

Hierro: Es necesario para sintetizar la hemoglobina de la sangre.

Yodo: Es necesario para formar la hormona tiroidea.

Cobalto: Hace falta para sintetizar la vitamina B12

Flúor: Se encuentra en el esmalte de los dientes y en los huesos.

Litio: Actúa sobre los neurotrasmisores y favorece la estabilidad del estado de ánimo.

Los principios inmediatos o biomoléculas.

Si se realiza un análisis físico de la materia viva, de forma que podamos separar cada una de las sustancias que la componen sin que éstas se alteren, se llega a los llamados principios inmediatos o biomoléculas. Las biomoléculas pueden ser simples; cuando las moléculas están formadas por átomos del mismo tipo (como el oxígeno) o compuestas; cuando las moléculas están formadas por átomos de distintos elementos. Estas últimas (biomoléculas compuestas) pueden ser inorgánicas u orgánicas; inorgánicas como el agua, sales minerales, etc; orgánicas como los glúcidos, los lípidos, las proteínas, y los ácidos nucleicos. Las biomoléculas pueden tener función estructural (proteínas y sales minerales), energética (grasas) o biocatalizadora (proteínas enzimáticas)

El Agua

El agua es la sustancia química más abundante en la materia viva y es necesaria porque todas las reacciones ocurren en medio acuoso. La cantidad de agua que tiene cada ser vivo varía de unas especies a otras. El agua se encuentra en la materia viva en tres formas:

• Agua circulante: como en la sangre o en la savia.

• Agua intersticial: Entre las células.

• Agua intracelular: En el citosol y en el interior de los orgánulos celulares.

El agua a temperatura ambiente es líquida. Este comportamiento físico se debe a que en la molécula de agua los dos electrones de los dos átomos de hidrógeno están desplazados hacia el átomo de oxígeno, por lo que en la molécula aparecen un polo negativo y un polo positivo. Las moléculas del agua se llaman, pues, dipolos. Entre los dipolos del agua se establecen fuerzas de atracción llamadas puentes de hidrógeno.

—Características físicas del agua—

• Elevada fuerza de cohesión entre sus moléculas: Esto es causado por los puentes de hidrógeno, y ello explica que el agua sea un líquido incompresible. También explica que el agua tenga una elevada tensión superficial, es decir, que su superficie oponga una gran resistencia a romperse.

• Elevado calor específico: Esto la convierte en estabilizador térmico del organismo frente a los cambios bruscos de temperatura.

• Elevado calor de vaporización: Se debe a que para pasar del estado líquido al estado gaseoso hay que romper todos los puentes de hidrógeno.

• Mayor densidad en estado líquido que en estado sólido: Esto explica que el hielo flote en el agua.

• Elevada constante dieléctrica: Por tener moléculas dipolares, el agua es un gran medio disolvente de compuestos iónicos y de compuestos covalentes. Esta capacidad de disolvente y su abundancia en el medio natural, explican que sea el vehículo de transporte y el medio donde se realizan todas las reacciones químicas.

• Bajo grado de ionización: De cada 551.000.000 moléculas de agua, sólo una se encuentra ionizada.

—Funciones del agua en los seres vivos—

• Disolvente más universal: El agua es básica para la vida, ya que prácticamente todas las reacciones biológicas tienen lugar en el medio acuoso.

• Bioquímica: Interviene en muchas reacciones químicas.

• Transporte: Es el medio que transporta a las sustancias desde el exterior al interior de los organismos.

• Estructural: El volumen y la forma de las células que carecen de membrana rígida, se mantienen gracias a la presión que ejerce el agua interna.

• Mecánica amortiguadora: Tenemos un esqueleto formado por huesos rígidos, pero que están unidos por articulaciones. Estas articulaciones tienen bolsas de liquido sinovial que evita el roce con los huesos.

• Termorregulador: Se debe a su elevado calor específico y a su elevado calor de vaporización.

Sales Minerales

Las sustancias minerales pueden encontrarse en tres formas: precipitadas, disueltas o asociadas.

Precipitadas: Constituyen estructuras sólidas, insolubles con función esquelética, como las conchas de los moluscos.

Disueltas: Dan lugar a aniones y cationes. Estos iones ayudan a mantener un grado de salinidad constante dentro del organismo, y ayudan a mantener también constante su PH. Los líquidos biológicos, a pesar de estar constituidos básicamente por agua, no varía n su PH por la adición de ácidos o bases; ello se debe, en parte, a que estos líquidos contienen sales minerales que pueden ionizarse en mayor o en menor grado dando lugar a H3O+ o a OH- que contrasta el efecto de los ácidos o bases añadidos. Este fenómeno se denomina efecto tampón y a estas disoluciones se les llama disoluciones tampón o amortiguadoras.

Asociadas: A moléculas orgánicas suelen encontrarse junto a proteínas, a lípidos y a glúcidos.

—Funciones principales de las sales minerales—

• Formar estructuras esqueléticas.

• Mantener un grado de salinidad en el medio interno (ósmosis)

• Regulación del PH

Disoluciones y dispersiones coloidales.

En los seres vivos el estado líquido está constituido por el soluto y por un solo tipo de fase dispersante o disolvente, que es el agua.

Los solutos pueden ser de bajo peso molecular, cristaloides, como el cloruro sódico, o pueden ser de elevado peso molecular, coloides, como las proteínas del tipo albúmina. Las dispersiones de soluto de bajo peso molecular, se denominan disoluciones verdaderas o disoluciones; y a las de elevado peso molecular se las denominan dispersiones coloidales

—Propiedades de las disoluciones verdaderas—

• Difusión: Es la repartición homogénea de las partículas de un fluido en el seno de otro, al ponerlos en contacto. Este proceso se debe al continuo movimiento en el que se encuentran las partículas de los líquidos y los gases.

• Ósmosis: Es el paso de disolvente entre dos soluciones de distinta concentración a través de una membrana semipermeable que impide el paso de las moléculas de soluto. El disolvente se mueve desde la disolución más diluida a la más concentrada. La membrana citoplasmática es una membrana semipermeable del medio externo. Si éste es isotónico (Tiene la misma concentración) con respecto al medio interno, la célula no se deforma; si el medio externo es hipertónico (menos concentrado) la célula se hinchará por ingreso del agua. A éste fenómeno se le llama turgencia. Si el medio externo es hipertónico (más concentrado) la célula perderá agua y se encogerá dándose un fenómeno de plasmólisis.

• Estabilidad del grado de acidez o PH: El PH se define como el logaritmo decimal PH=-log(H3O+).El PH oscila entre 0 y 14;

PH>7 (disolución básica)

PH=7 (disolución neutra)

PH<7 (disolución ácida)

Los glúcidos.

Los glúcidos son biomoléculas formadas básicamente por carbono, hidrógeno y oxígeno. Se trata de átomos de carbono unidos a grupos alcholicos. El grupo carbonilo puede ser un grupo cetónico (-co-) o un grupo aldehídico (-cho).Así pues, los glúcidos pueden clasificarse en polihidroxicetonas o polihidroxialdehídos.

—Características—

• Solubles en agua e insolubles en compuestos orgánicos como el benceno.

• Sabor dulce

• Normalmente son moléculas reductoras (tienden a perder oxígeno)

• La mayoría cristaliza, es lo es que se ordenan geométricamente en el espacio.

—Clasificación—

Los glúcidos se clasifican según el nº de átomos de carbonos que tengan:

• Osas o monosacáridos: Son glúcidos de tres a ocho átomos de carbono.

• Osidos: Son glúcidos formados por la asociación de monosacáridos.

• Holósidos: Polisacáridos, homopolisacáridos, heteropolisacáridos, disacáridos.

• Heterósidos: Glicoproteinas, glicolípidos.

Mientras que los monosacáridos no son hidrolizables, es decir, no dan lugar a azúcares más pequeños mediante la adicción de agua; los ósidos si lo son y obtenemos: Los holósidos, monosacáridos y de los heterósidos, monosacáridos y sustancias de naturaleza no glucosídica: son los azúcares más complejos, cuyo sabor no es dulce (tampoco todos los hólosidos son dulces)

Monosacáridos.

Los monosacáridos son glúcidos de tres a ocho átomos de carbono, se nombran añadiendo la terminación -osa al número de carbonos.

Triosas

Las triosas son glúcidos formados por tres átomos de carbono. Hay dos triosas: una que tienen un grupo aldehídico, y otra que tiene un grupo cetónico. La aldotriosa se llama gliceroldehido y la cetotriosa se llama dihidroxiacetona.

El gliceraldehído tiene un átomo de carbono asimétrico, es decir, sus 4 valencias están saturadas por radicales diferentes. Es el carbono 2. Fijándonos en ese carbono podemos distinguir dos isometrias espaciales. El D-gliceraldehido, si el grupo -OH está a la derecha y el L- gliceraldehido, si el -OH está a la izquierda.

La presencia de carbonos asimétricos da a estas moléculas la propiedad de la actividad óptica. Al incidir sobre ellas un rayo de luz polarizada, se produce una desviación. Si se desvía hacia la derecha es dextrógira, y si se desvía a la izquierda es levógira. No hay ninguna relación entre tener estructura D- o L- y ser dextrógira o levógira.

La dihidroxiacetona no tiene ningún carbono asimétrico, y por lo tanto no presenta actividad óptica.

Pentosas.

Las Pentosas son glúcidos con cinco átomos de carbono.

—Cetopentosas—

• Ribulosa: Desempeña un papel importante en la fotosíntesis: será D cuando el grupo -OH del carbono asimétrico más alejado del grupo funcional esté a la derecha, L cuando esté a la izquierda. Sin que esto quiera decir que sean levógiros o dextrógiros, pues a lo mejor la dirección de la luz no coincide, debido a la posición del OH en el otro carbono asimétrico.

—Aldopentosas—

• Ribosa: Es un componente fundamental del ARN. Normalmente las formas D son las metabolizadoras y, por tanto, las que encontramos en la naturaleza.

Para que sea ribosa tienen que estar los tres OH a un mismo lado;

3 OH a la derecha = D- ribosa.

3 OH a la izquierda = L- ribosa.

La ribosa tiene los carbonos 2, 3 y 4 asimétricos, por lo que tenemos 23 posibles isómeros.

• 2 desoxirribosa: Se encuentra en el ácido desoxirribonucleico.

Como los enlaces son algo flexibles los átomos chocan entre sí, lo que da lugar a reacciones intramoleculares, que sólo darán enlaces estables si ocurren entre el carbono del grupo funcional y el más alejado de éste con grupo hidroxilo. (OH)

Esto origina azúcares con estructura cíclica, donde ocurre lo siguiente:

En las estructuras cíclicas cuando el OH queda arriba es  y cuando el OH queda abajo es . Pero como estas moléculas forman anillos será una anillo heterocíclico y su nombre será anillo de Furano. Para colocar la fórmula hacemos; todos los grupos que estén a la izquierda hacia arriba y todos los de la derecha hacia abajo, a excepción del carbono más alejado del grupo funcional, donde ocurre al revés.

Hexosas.

• D-Glucosa: Es la más abundante y en la sangre se encuentra en concentraciones de un gramo por litro.

La glucosa al disolverse en agua, se hidrata, ya que el grupo carbonilo capta una molécula de agua. El carbonilo queda próximo al quinto carbono y entre ellos reaccionan, liberándose una molécula de agua, quedando unidos por un átomo de oxigeno. La molécula adquiere forma de ciclo hexagonal, por lo que se denomina glucopiranosa. Se le pone esa terminación porque el anillo formado por las aldohexosas se llama anillo de Pirano.

• Galactosa: Se parece mucho a la glucosa. Es importante porque es el azúcar de la leche y se encuentra muy difundida en la materia viva, aunque menos que las glucosas. Se puede hallar en la orina de los animales. Junto con la D-glucosa forman el disacárido propio de la leche, la lactosa.

• D-Fructosa: Se encuentra libre en la fruta y asociada con la glucosa, forma la sacarosa.

Disacáridos. (Ósidos)

Los disacáridos están formados por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace no glucosídico. De resto, tienen las mismas propiedades que los monosacáridos. Hay tres fundamentales: la maltosa (glucosa + glucosa) la lactosa (glucosa + galactosa) y la sacarosa (glucosa + fructosa)

Cuando dos grupos funcionales se unen, la “molécula” se reduce. La terminación del primer monosacárido -cil y la del segundo -osa.

Si es reductora o se oxida, pierde H y gana O, mientras que si se reduce, gana H y pierde O.

Maltosa.

Es el azúcar resultante de la hidrólisis parcial del almidón. Se forma con la unión de dos moléculas de -D-glucopiranosa. Es reductora. Las dos moléculas de -D-glucopiranosa se unen mediante un enlace (1,4)

Lactosa.

Se encuentra libre en la leche de los mamíferos. Se forma con la unión de una molécula de -D-galactopiranosa y una molécula de -D-glucopiranosa. Es reductora.

Sacarosa.

Es el azúcar de caña o de remolacha. Esta formada por una molécula de -D-flucopiranosa y otra de -D-fructofuranosa unidas por medio de un enlace (1,2). Se reduce.

Poliscáridos.

Los polisacáridos están formados por muchos monosacáridos por lo que son macromoléculas, y además, polímeros (un polímero es un compuesto formado por muchos compuestos más pequeños).

—Características—

• No son solubles, como mucho se quedan en estado coloidal.

• No cristalizan

• No tienen sabor dulce, aunque sus monosacáridos sí.

• Sus enlaces son glucosídicos y al hidrolizar la molécula obtenemos los monosacáridos que lo componen.

Los más importantes son: El almidón, el glucógeno, la celulosa y la quitina.

Almidón

Está presente en la mayoría de los vegetales. Es abundante en los cereales, en las legumbres, así como en loas papas. El almidón es la forma más normal de proporcionarle energía al organismo.

Está constituido por dos fracciones moleculares: la -amilosa y la amilopectina. A -amilosa son un número muy elevado de moléculas de -D-glucopiranosa unidas por enlaces (1,4) que forman una cadena helicoidal, sin embargo la amilopectina no es tan sencilla: forma enlaces (1,6) con -amilosas, cuyas glucosas están unidas mediante enlaces (1,4). Las ramificaciones en la amilopectina suelen ocurrir cada doce restos, formando una cadena como la siguiente:

Glucógeno.

Es muy parecido a la amilopectina, pues también es un polímero de la -D-glucopiranosa, aunque más ramificada. Es tan parecida al almidón que se llama “almidón animal” (el almidón es exclusivo del reino vegetal, sólo lo fabrican los vegetales, mientras que el glucógeno es exclusivo del reino animal).

El glucógeno es un homopolisacárido muy poco abundante a pesar de su importancia, y se encuentra en el hígado y en los músculos fundamentalmente. El organismo lo utiliza como reserva energética; pues posee mucha cantidad de glucosa en muy poco volumen. Además, si no existiera el glucógeno tendríamos mucha cantidad de glucosa en disolución lo que nos causaría problemas osmóticos. Es el hígado el encargado de desdoblar el glucógeno hidrolizándolo cuando el organismo necesita glucosa; y de fabricarlo cuando hay mucha en sangre.

Otra ventaja del glucógeno es que se convierte en glucosa (en energía) más rápido que las grasa, es decir, se hidroliza rápidamente.

Celulosa

La celulosa a diferencia del almidón o del glucógeno no tiene función de reserva energética, sino que se encuentran formando estructuras. Tanto la célula como la quitina son homopolisacáridos estructurales.

Forma parte de la pared celular de los vegetales, con lo que es la molécula más abundante en la biosfera: más de la mitad del carbono orgánico de la biosfera constituyen la celulosa. Está formada por cadenas de -D-glucopiranosa sin ningún tipo de ramificaciones. La peculiaridad del enlace  hace que la celulosa sea inatacable por las enzimas digestivas humanas. Ninguna enzima puede hidrolizar este enlace. La celulosa es importante en la dieta, pero como fibra, no como energía. La celulosa es insoluble.

Quitina

Es un polímero de un derivado de la celulosa. Tiene enlaces  (no se digiere). Es la segunda molécula más abundante en la biosfera y se encuentra en los artrópodos (exoesqueletos), pared celular, hongos... No es soluble en agua, pero si lo es en disolventes orgánicos.

Los heteropolisacáridos

Son sustancias que por hidrólisis dan lugar a varios tipos diferentes de monosacáridos. Los principales son:

• Las pectinas: Se encuentran en la pared celular de los tejidos vegetales. Abunda en las manzanas, peras...

• Agar-agar: Se extrae de las algas rojas. Es muy hidrófilo y se utiliza en microbiología para preparar medios de cultivo.

• Goma arábiga: Es una sustancia segregada por las plantas para cerrar sus heridas.

Los heterósidos

Hay dos fundamentales:

Glicolípidos: Un glúcido unido covalentemente a un lípido.

Glicoproteína: Un glúcido unido covalentemente a una proteína. En general tiene importancia como constituyente de las membranas biológicas.

• Peptilglucanos: Son componentes de la pared celular de las bacterias.

• Mucínas: Sirven para lubrificar y humedecer las mucosas del organismo, protegiéndolas.

—Funciones generales de los glúcidos—

Los glúcidos son uno de los cuatro principios inmediatos orgánicos propias de los seres vivos. Su proporción es mayor en las plantas que en los animales.

• Función energética: El glúcido más importante es la glucosa, ya que es el monosacárido más abundante en el medio interno, y puede atravesar la membrana plasmática sin necesidad de ser transformada en moléculas más pequeñas.

• Función estructural: Se ha de destacar la importancia del enlace  que impide la degradación de estas moléculas y hace que algunos organismos puedan permanecer cientos de años.

Los lípidos.

Los lípidos son biomoléculas orgánicas que se caracterizan por:

• Insolubilidad en agua y en otros compuestos polares.

• Solubilidad en disolventes orgánicos.

—Clasificación—

Lípidos con ac.graso o saponificables:

Simples.

Compuestos por oxígeno, hidrógeno y carbono.

• Acilglicéridos: Están formados por la esterificación de una, dos o tres moléculas de ácidos grasos con una molécula de glicerina. Poseen una función de reserva energética. Según el número de ácidos grasos distinguimos:

1.-Monoacilgliceridos: Contienen una molécula de ac.graso y liberan una de agua.

2.-Diacilglicéridos: Contienen dos moléculas de ac.graso y liberan do moléculas de agua.

3.-Triacilglicéridos: Contienen tres moléculas de ac.graso y liberan tres moléculas de agua.

• Céridos o ceras: Son lípidos que se obtienen por la esterificación de un ac.graso con un alcohol monovalente de cadena larga. Posee una función impermeabilizadora y protectora.

Complejos.

• Fosfolípidos: Presentan un ac.ortofosfórico en su zona polar. Son las moléculas más abundantes de la membrana citoplasmática.

1.- Fosfoglicéridos: Formados por la esterificación de un ac.fofatídico con un alcohol. El ac.fosfatídico se forma por la unión de un grupo fosfato con un diacilglicérido que posee un ac.graso insaturado. Función estructural. Es abundante en la membrana de las células eucariotas.

2.- Fosfoesfingolípidos: Formados por la unión de un ac.graso con una esfingosina (ceramida). La ceramida se le une un grupo fosfato y aminoalcohol. Función estructural, muy abundante en las vainas de mielina que protegen los axones de las neuronas.

• Glucolípidos: Formados por la unión de una ceramida con un glucano. Se pueden dividir en dos grupos:

1.-Cerebrosidos: Moléculas en las que a la ceramida se les une cuna cadena glucosídica que puede tener entre uno y quince monosacáridos. Función estructural de membranas (neuronas del cerebro).

2.-Glangliosidos: Moléculas en las que la ceramida se une a un oligosacárido. Función estructural de membranas (relación externa de la célula).

Lípidos sin ac.graso o insaponificables.

• Terpenos o isoprenoides: Polímeros de isopreno; pueden ser:

1.-Monoterpenos (2 moléculas de isopreno): Esencias vegetales como el mentol, geramida...

2.-Sesquiterpenos (3 moléculas de isopreno)

3.- Diterpenos (4 moléculas de isopreno) Pigmentos y vitaminas como el fitol (alcohol que forma parte de la clorofila)

4.- Triterpeno (6 moléculas)

5.- Tetraterpenos (8 moléculas)

6.- Politerpenos (+ de 8 moléculas)

• Esteroides: Son lípidos derivados del ciclopentano perhidrofenantreno.

1.- Esteroles: Poseen un grupo hidroxilo unido al carbono 3 y una cadena alifática en el carbono 17. Función estructural y reguladora. Ejemplos: Colesterol, vitamina D...

2.- Hormonas esteroideas: Poseen un oxigeno unido por un enlace doble al carbono 3. Función estructural. Ejemplo: hormonas suprarrenales.

• Protoblondinas: Son lípidos cuya molécula básica es el prostanoato constituido por 20 carbonos que forman un anillo ciclopentano y dos moléculas alifáticas. Tiene diferentes funciones:

1.- Produce sustancias que coagulan la sangre y cierran heridas.

2.- Reducción de la secreción de jugo gástrico.

3.- Sensibiliza los receptores del dolor.

4.- Aparición de fiebre.

5.- Regulación del ap.Reproductor femenino e iniciación al parto.

6.- Disminución de la presión sanguínea.

Proteínas.

Las proteínas se pueden definir como polímeros de aminoácidos. Los aminoácidos son biomoléculas orgánicas constituidas por un carbono al que van unidos un grupo amino (-NH2), un grupo ácido (-COOH) un hidrógeno (-H) y un radical variable (-R).

Los enlaces químicos entre aminoácidos se llaman enlaces peptídicos, y a las cadenas formadas péptidos. Si el número de aminoácidos que forma un péptido es dos, se llama dipéptido, si es tres, tripéptido ,etc. Si es inferior a 10 se denominan oligopéptido y si es superior de 10 polipéptido. Sólo cuando los polipéptidos se hallan constituidos por más de cincuenta moléculas de aminoácidos se habla de proteínas.

Si las proteínas están constituidas exclusivamente por aminoácidos se denominan holoproteinas. Cuando, además de aminoácidos presentan otro tipo de moléculas se denominan heteroproteinas.

Holoproteinas:

• Filamentosa

• Globulares.

Heteroproteínas:

• Cromoproteínas

• Glucoproteinas

• Lipoproteinas

• Nucleoproteínas

• Fosfoproteinas.

Aminoácidos.

Los aminoácidos son compuestos orgánicos que se caracterizan por poseer un grupo carboxilo (-COOH) y un grupo amino (-NH2). En los aminoácidos naturales ambos grupos se unen al mismo carbono; se denominan por ello de tipo .

Los aminoácidos son compuestos sólidos, cristalinos, con elevado punto de fusión, solubles en agua, con actividad óptica y con comportamiento químico anfótero.

Clasificación

Según el radical R, que se enlace con el carbono , los aminoácidos pueden clasificarse en alifáticos, aromáticos y heterocíclicos.

• Alifáticos: Son los aa en los que el radical R es una cadena hidrocarbonada abierta. Los aa alifáticos se clasifican en neutros, ácidos y bases.

1.- Neutros: Si el radical R no posee grupo carboxilo ni grupo amino

2.- Ácidos: Si el radical R posee grupo carboxilo, pero no grupo amino.

3.- Básicos: Si el radical R posee grupo amino, pero no carboxilo.

• Aromáticos: Son aquellos cuyo radical R es una cadena cerrada, relacionada con el benceno (anillo cromático)

• Heterocíclicos: Son aquellos cuyo radical R es una cadena cerrada, compleja y con átomos distintos del carbono y del hidrógeno.

Propiedades de los aa

Todos los aa presentan el carbono asimétrico ya que está enlazada a cuatro radicales diferentes. Debido a esta característica, los aminoácidos presentan actividad óptica, es decir, son capaces de desviar el plano de luz polarizada. Si un aa desvía el plano de luz polarizada hacia la derecha, se denomina dextrógira, y si lo hace a la izquierda se denomina levógira.

Comportamiento químico

En disolución acuosa, los aa muestran un comportamiento anfótero, es decir, pueden ionizarse dependiendo del PH, como un ácido (liberan protones), como un a base (captan protones) o como un ácido y una base a la vez. En este último caso los aa se ionizan doblemente, apareciendo una forma dipolar iónica llamada zuitterion.

La forma dipolar, en un medio ácido, capta protones y se comporta como una base; y en un medio básico, libera protones y se comporta como un ácido. El PH en el cual los aa tienden a adoptar una forma dipolar neutra, se denomina punto isoeléctrico.

Enlace peptídico

Los péptidos están formados por la unión de aa mediante un enlace peptídico. Es un enlace covalente que se establece entre el grupo carboxilo de un aa y el grupo amino del siguiente, dando lugar al desprendimiento de una molécula de agua.

Estructura de las proteínas.

Estructura primaria.

La estructura primaria es la secuencia de aa de la proteína. Nos indica que aa se encuentra en la cadena polipéptida y el orden en e que se encuentran.

Todas las proteínas presentan un extremo N-Terminal, en el que se encuentra el primer aa con su grupo amino libre; y un extremo C-Terminal, en el que se encuentra el último aa con su grupo carboxilo libre.

Estructura secundaria.

La estructura secundaria es la disposición de la secuencia de aa o estructura primaria en el espacio. Son conocidas 3 tipos de estructura secundaria:

-Hélice: La estructura secundaria en -hélice se forma al enrollarse helicoidalemente sobre sí misma a la estructura primaria. En la -hélice, los oxígenos de todos los grupos quedan orientados en el mismo sentido, y los hidrógenos de todos los grupos en el sentido contrario. La -hélice presenta 3.6 aa por vuelta.

Hélice de colágeno: El colágeno presenta una disposición en hélice especial, debido a la abundancia de prolina e hidroipolina. Estos aa poseen una estructura que dificulta mucho la formación de enlaces de hidrogeno, por lo que no se forma una -hélice sino una hélice más extendida que sólo presenta 3 aa por vuelta.

Conformación : La estructura primaria de una proteína también puede adoptar una disposición . En esta disposición los aa no forman una hélice, sino una cadena en forma de zigzag. Ello es debido a que no existen enlaces de hidrógeno entre los aa próximos a la cadena polipeptídica. Si la cadena con conformación  se repliega sobre sí misma, se pueden establecer enlaces de hidrógeno, esto da lugar a una lámina en zigzag, denominada -lámina plegada.

Estructura terciaria.

Es la disposición de la estructura secundaria en el espacio. La conformación globular de las proteínas facilita la solubilidad en agua y en disoluciones salina. Las conformaciones globulares se mantienen estables por la existencia de enlaces entre los radicales R de los aminoácidos. Aparecen varios tipos de enlaces: uno fuerte, el puente disulfuro, y otros débiles como el puente de hidrógeno, las fuerzas de Van der Walls, las interacciones dhidrófogas y las interacciones iónicas.

Se ha observado que existen combinaciones de -hélice y conformación  que aparecen repetidamente en proteínas distintas. Estas combinaciones reciben el nombre de dominios estructurales.

Se considera que los dominios estructurales son “clichés estructurales” de elevada eficacia biológica. Los distintos dominios estructurales están unidos por zonas estrechas o “cuellos”, lo que posibilita un cierto movimiento rotacional.

Las proteínas que no llegan a formar estructuras terciarias mantienen su estructura secundaria alargada, donde da lugar a las llamadas proteínas filamentosas. Son proteínas insolubles en agua y en disoluciones salinas. Las más conocidas son el colágeno de los huesos y del tejido conjuntivo, la -queratina del pelo...

Estructura cuaternaria.

La estructura cuaternaria informa de la unión mediante enlaces débiles de varias cadenas p9olipeptídicas con estructura terciaria.

Cada una de estas cadenas polipéptidicas se denomina protómero. Según el número de protómeros, las proteínas que tienen estructura cuaternaria se denominan dímero, hemoglobina, pentómeros y polímeros.

Propiedades de las proteínas.

El conjunto de aa de una proteína cuyos radicales poseen la capacidad de unirse a otras moléculas y de reaccionar con éstas, se denominan centro activo de la proteína.

• Solubilidad: La solubilidad de éstas moléculas se debe a los radicales R que, al ionizarse, establecen puentes de hidrógeno con las moléculas de agua. Así la proteína queda recubierta de una capa de moléculas de agua que impide que se pueda unir con otras proteínas, lo que provocaría su precipitación.

• Desnaturalización: Si en una disolución de proteínas se produce cambios de PH, alteraciones en la concetración, etc, la solubilidad de las proteínas puede disminuir llegando a producirse su precipitación. Ello se debe a que los enlaces que mantienen la conformación globular se rompen y la proteína adopta conformación filamentosa. Esta variación de la conformación se denomina desnaturalización. La desnaturalización no afecta a los enlaces peptídicos: al volver a las condiciones normales, la proteína puede recuperar su estructura primaria, lo que se denomina renaturalización.

• Especificidad: En su secuencia de aa, las proteínas presentan sectores estables y sectores variables. Ello ha dado lugar a una gran variabilidad de moléculas, lo que permite que cada especie tenga sus proteínas específicas, y que incluso, aparezcan diferencias entre individuos de la misma especie.

• Capacidad amortiguadora: Las proteínas, al estar constituidas por aa, tienen comportamiento anfótero. Tienden a neutralizar las variaciones del PH, ya que pueden comportarse como un ácido o una base, y, por tanto, pueden liberar o retirarse protones del medio.

Clasificación de las holoproteínas.

Las holoproteínas se clasifican en filamentosas y globulares.

Filamentosas

Son insolubles en agua y aparecen principalmente en animales. Pertenecen a este grupo:

• Colágeno: Aparece en tejidos conjuntivos, óseos...

• -queratina: Aparecen en formaciones epidérmicas.

Globulares.

Son solubles en agua y en disoluciones polares. Pertenecen a este grupo:

• Albúmicas: Solubles en agua.

• Globulinas: Solubles en disoluciones salinas.

Clasificación de las heteroproteínas.

Las heteroproteínas están formadas por la unión de un grupo proteico y otro no proteico, denominado grupo prostético. Según su grupo prostético, pueden ser:

• Cromoproteínas: Poseen como grupo prostético una sustancia coloreada, reciben el nombre de pigmentos.

• Glucoproteinas: Su grupo prostético contienen moléculas de glúcidos como la glucosa. La unión se realiza mediante un enlace covalente entre un radical hidroxilo del glúcido y un radical amino del prótido.

• Lipoproteinas: Grupo prostético constituido por ácidos grasos.

• Fosfoproteínas: Grupo prostético el ácido fosfórico.

• Nucleoproteínas: Grupo prostético un ácido nucleico.

Funciones generales de las proteínas.

Las proteínas son moléculas con una extraordinaria diversidad de estructuras y funciones, por lo que les permite llevar a cabo numerosas actividades.

• Función estructural: A nivel celular, realizan función estructural las glucoproteínas de las membranas citoplasmáticas, las proteínas que forman parte de los microtúbulos del citoesqueleto.

• Función transportadora: Existe un gran conjunto de proteínas encargadas del transporte de sustancias por el organismo. Los pigmentos respiratorios se encargan de transportar el oxígeno por la sangre (hemoglobina).

• Función enzimática: Las enzimas son proteínas que tienen una acción biocatalizadora, es decir, que favorecen las reacciones químicas que tienen lugar en las células. La función enzimática es la función más importante que desempeñan las proteínas. Por ejemplo: La ribonucleasa.

• Función hormonal: Son biocatalizadores que se diferencian de las enzimas en que no actúan localmente, sino que son distribuidas por la sangre y actúan por todo el organismo. Por ejemplo: La tiroxina del tiroides.

• Función de defensa: Las principales proteínas que ejercen una acción de defensa son las inmunoglobulinas, que constituyen los anticuerpos. Su función es unirse a las sustancias extrañas que penetran en el cuerpo (antígenos) y neutralizarlas. Por ejemplo: Tronbina.

• Función contráctil: Desarrollan está función la actina y la miocina que se unen entre si formando microfibrillas, que permiten la contracción y relajación de los músculos. Por ejemplo: La flagelina.

• Función de reserva: No es una función propia de las proteínas, pero hay algunos caso, como los cereales. Que tenga función de reserva es que se va a degradar, simplemente, para obtener energía.

• Función homeostática: Algunas proteínas sanguíneas participan en la regulación del PH gracias a su capacidad amortiguadora.

Enzimas.

Las enzimas son biocatalizadoras, es decir, los catalizadores de las reacciones químicas. Actúan rebajando la energía de activación, y por tanto, aumentan la velocidad de las reacciones. Exceptuando a los rizomas, que son proteínas globulares, solubles en agua, que se difunden bien en los líquidos orgánicos y que pueden actuar a nivel intracelular ya nivel extracelular.

Los rizomas son unos ARN, que pueden catalizar a otros ARN, quitándoles o añadiéndoles nucleótidos.

Características

• De todos los biocatalizadores: Son sustancias que aceleran la reacción, es decir, no aumenta la cantidad de producto, sino que gracias a ellas se consigue la misma cantidad pero en menos tiempo. No se consumen durante la reacción, por lo que al finalizar la reacción hay la misma cantidad de enzimas que al principio.

• Exclusivas: Son muy específicas. Actúan a Tª ambiente, es decir, a la Tª del ser vivo. Son muy activas. Presentan un peso molecular muy elevado.

Estructura.

• Enzimas estrictamente proteicas: Están constituidas por una o más cadenas polipeptídicas.

• Holoenzimas: Que son las enzimas constituidas por una fracción polipeptídica, llamada apoenzima, y por una fracción no polipeptídica, denominada cofactor, los cofatores pueden ser inorgánicos u orgánicos, los inorgánicos son los iones metálicos, que por lo general se encuentran en pequeñas cantidades; los orgánicos se denominan coenzimas. Las principales coenzimas son: ATP, FAD... Cuando los cofactores se encuentran fuertemente unidos a las apoenzimas se denominan grupos prostéticos.

La actividad enzimática.

La sustancia sobre la que actúa la enzima se llama sustrato.

• Un solo sustrato: En las reacciones en las que hay un solo sustrato, la enzima actúa fijando al sustrato en su superficie, mediante u os enlaces débiles, formándose el llamado complejo enzima sustrato. Se generan así tensiones que debilitan los enlaces del sustrato.

• Dos sustratos: En las reacciones en las que hay dos sustratos, que reaccionan entre si, las enzimas actúan atrayendo a las moléculas reaccionantes hacia su superficie de forma que la posibilidad de que se encuentre aumentan y en consecuencia la reacción se produce más fácilmente.

Centro activo de las enzimas.

La actividad catalizadora de las enzimas se inicia con la formación del complejo enzima-sustrato. Esta unión se realiza gracias a los radicales de algunos pocos aa que establecen enlaces con el sustrato, fijándolo y luego rompiendo algún enlace. La región de la enzima que se une al sustrato se llama centro activo.

Los centros activos tienen las siguientes características:

• Constituyen una parte muy pequeña del volumen total de la célula.

• Tienen una estructura tridimensional, que facilita encajar el sustrato.

• Están formados por aa.

Tipos de aa en la estructura de una enzima.

• Estructurales: Son los que no fijan enlaces químicos con el sustrato. Son los más abundante s y son los responsables de la forma de la enzima

• De fijación: Son los que establecen enlaces químicos débiles con el sustrato y lo fijan.

• Catalizadores: Son los que al establecer enlaces débiles o fuertes con el sustrato, provocan la ruptura de alguno de sus enlaces o podría suceder al revés, que se uniesen y formaran un enlace.

Especificidad de las enzimas.

La especificidad puede darse en varios grados. Tales como:

• Especificidad absoluta: Se da cuando la enzima sólo actúa sobre un sustrato.

• Especificidad de grupo: Se da cuando la enzima reconoce un determinado grupo de moléculas.

• Especificidad de clase: Es la menos específica, dado que la actuación de la enzima no depende del tipo de moléculas, sino del tipo de enlace.

Factores que afectan la actividad enzimática.

La velocidad de la reacción conseguida por la enzima, además de depender de la concentración del sustrato, depende de otros factores.

• Influencia de la temperatura: Si la temperatura es excesiva la enzima se desnaturaliza perdiendo todas sus propiedades lo que paraliza la actividad enzimática. Existe una temperatura óptima para la cual la actividad enzimática es máxima.

• Influencia del PH: Todas las enzimas tienen dos valores límites de PH entre las cuales son efectivas. Traspasados estos valores, la enzima se desnaturaliza y deja de actuar. Entre estos límites existe un PH óptimo con el cal la enzima posee una máxima eficacia.

• Concentración del sustrato: En una reacción enzimática, al incrementar la concentración de sustrato, para una concentración de enzima constante se produce un aumento de velocidad de reacción. Si la concentración de sustrato es excesiva, la velocidad de reacción no aumentará, debido a que se produce una saturación de enzimas, que se hallan todas en forma de complejo enzima-sustrato.

• Inhibidores: Son sustancias que disminuyen la actividad de la enzima. Pueden ser:

• Irreversibles: Tienen lugar cuando el inhibidor se fija permanentemente al centro activo de la enzima alterando su estructura.

• Reversibles: Tienen lugar cuando no se inutiliza el centro activo, sino que sólo impide temporalmente su normal funcionamiento.

• Competidores: Se debe a la presencia de una sustancia similar al sustrato por lo que se puede competir en la fijación al centro activo.

• No competidores: Es debida a un inhibidor que se une a la enzima impidiendo la fija ion del sustrato al centro activo.

Nomenclatura y clasificación de las enzimas.

Para denominar una enzima se cita primero el nombre del sustrato, a continuación el nombre de la coenzima y finalmente la función que realiza. Generalmente sólo se utiliza el nombre del sustrato acabado en -osa.

Según la función que realizan, las enzimas se clasifican en seis clases:

• Oxidorreductoras: Catalizan reacciones de oxidación o reducción del sustrato.

• Deshidrogenasas: Separan átomos de hidrógeno del sustrato.

• Oxidadsas: Oxidan el sustrato al aceptar sus electrones.

• Transferasas: Transfieren radicales de un sustrato a otro sin que en ningún momento queden libres dichos radicales.

• Hidrolasas: Rompen un enlace mediante la adición de una molécula de agua que se separa y aporta un -OH a una parte y un -H a la otra parte (Hidrólisis).

• Liasas: Separan grupos sin adición de agua, generalmente, originando dobles enlaces en la molécula, o bien añadiendo grupos a moléculas con dobles enlaces, que generalmente los pierden.

• Isomerasas: Catalizan reacciones de isomerazión, es decir, de cambio de posición de algún grupo de una parte a otra e la misma molécula.

• Ligasas: Catalizan la unión de moléculas o grupos mediante la energía proporcionada por la defosforilación de ATP.

Los coenzimas.

Un coenzima es un cofactor orgánico que se une a una apoenzima, mediante enlaces débiles, durante un proceso catalítico los coenzimas son transportadores de grupos químicos.

Se pueden distinguir dos grupos de coenzimas:

• Los coenzimas de oxidación y reducción: Son los que transportan protones y electrones. Su nombre proviene de que oxidación es la pérdida de electrones y reducción es la ganancia. Los principales son NAD+, NADP+, FAD...

• Los coenzimas de transferencia: Son los que transportan radiales moleculares. Los más importantes son el ATP, que transporta grupos fosfato (-H2PO4) y el acetil coenzima A que transporta grupos acetilo (-CO-CH3).

Acidos Nucleicos

Pueden ser considerados como nucleoproteínas. El grupo prostético de las proteínas. No podemos hablar de Ac. Nucleicos sin tener en cuenta la proteína que es su base.

Por hidrólisis total se obtienen moléculas más pequeñas, es decir, que componen los Ac. Nucleicos.

• Ribosa.

Azúcar (pentosa)

• Desoxirribosa.

Siempre lleva un azúcar en forma cíclica:

Ribosa =AC. Ribonucleico

Desoxirribosa = Ac. Desoxirribonucleico.

Ac. Fosfórico: Siempre cualquiera que sea el ácido.

Otros compuestos que genéricamente se llaman bases nitrogenadas (son de carácter básico y contienen nitrógeno)

• Pirimidínicas: Derivan del esqueleto químico de la pirimidina.(Citosina “C”, Uracilo “U”, Timina “T”)

• Púricas: Derivan del esqueleto de la purinas.( Adenina “A”, Guanina “C”)

PIRIMIDINA: PURINA:

• CITOSINA: 2oxi4aminopirimidina.

• URASILO: 2,4dioxipirimidina.

• TIMINA: 5metil 2,4dioxipirimidina.

• ADENINA: 6aminopurina.

• GUANINA: 2amino 6oxipurina.

Proceso de formación de nucleósidos.

AZUCAR + BASE = NUCLEÓSIDO (resultante de unir la base y la Pentosas)

Uniendo el C1 de la Pentosas con el N1 de las bases pirimidínicas o el N9 de las púricas. Así podemos obtener:

.

Podemos encontrarnos con los siguientes nucleósidos:

• Desoxicitidina

• Citidina

• Desoxitimidina

• Uridina

• Adenosina

• Desoxiadenosina

• Guanosina

• Desoxiguanosina

Proceso de formación de los nucleótidos.

Resultan de esterificar los nucleósidos a una molécula de ác.fosfórico con el OH (grupo hidroxilo) del C5 de la Pentosas.

De esta forma nos podemos encontrar las siguientes combinaciones, siguiendo que:

D= desoxi

C= citidina

M= mono dCMP

P= Fosfato

• dCMP

• —

• dTMP

• dAMP

• dGMP

• CMP

• UMP

• —

• AMP

• GMP

Nucleótidos

Los nucleótidos pueden admitir más de un ác.fosfórico. Uniendo los ac. Covalentemente. Son difíciles y para formarlos hay que gastar mucha energía, son ricos en energía. Pero cuando se rompen liberan energía.

El sistema formado por AMP, ADP y ATP son la moneda fraccionada del intercambio energético, ceden energía directamente cuando se necesite o necesitan energía para formarse [AMP y ADP pasan a ATP; que tiene más energía]

Cuando una reacción necesita energía no rompe una molécula de glucosa, está molécula pierde energía, asi que el organismo utiliza ATPO que tiene menos energía pero suficiente para la reacción. Por ello actúan como coenzimas.

El ATP se forma en reacciones donde se pierde energía. Dichas reacciones se llamas reacciones exotérmicas.

El mecanismo está sincronizado con las reacciones endotérmicas (descargarse) y reacciones exotérmicas (cargarse). Todos los demás nucleótidos pueden estar en forma de trifosfato para la síntesis de ac. Nucleicos.

El coenzima más corriente para esta función es el ATP.

Oxidación- Reducción

Una molécula cuanto más reducida está es más compleja y tiene más energía por los enlaces con H. Mientras que si se oxida es al revés. De esta forma se crean los llamados NAD, NADP ó FAD.

NAD=Nicotidamin adenocin dinucleótido

NAD+ en estado oxidado

NADH+H+ en estado reducido.

Los dos hidrógenos los cede una molécula que se oxida. Aprovecha NAD cualquier molécula que se oxide, almacenando capacidad reductora. Para a su vez poder reducir otros sustratos como coenzima.

En estado reducido tiene a ceder sus dos hidrógenos y pasar al estado oxidado. En las reacciones anabólicas (síntesis) es donde se gasta la energía almacenada. En las reacciones catabólicas es donde se libera energía y se almacena.

NADP= Nicotidamin adenocin dinucleótido fosfato.

NADP+ en estado oxidado

NADPH+H+ en estado reducido.

Es el coenzima que utiliza (normalmente) los cloroplastos. Se parece mucho al NAD.

FAD=Flavin adenocin dinucleótido.

FAD+ en estado oxidado.

FADH+H+ en estado reducido.

La capacidad reductora es menor que la del NAD. Existen los dos porque hay enzimas que sólo admiten uno de ellos como coenzima. Son importantes por su necesidad de existencia.

ARN y ADN.

Los ác. Nucleicos son polinucleótidos. ARN es un poliribonucleótido, y el ADN es un polidesoxiribonucleótido. Se pueden formar cadenas infinitas de nucleótidos. El ARN está formado por una cadena simple, mientras que el ADN por una doble. Las bases nitrogenadas se disponen una frente a otra y establecen enlaces de puente de hidrógeno que son enlaces débiles. Siempre se unen una púrica con una pirimidínica. ( A-T ~ G-C)

Las dobles cadenas son antiparalelas, El soporte es el azúcar y el fosfato. El desarrollo espacial es torcionado. La ventaja es que el soporte va por fuera y las bases estén protegidos en el interior. Las bases se encuentran en una disolución acuosa.

Los ác. Nucleicos son los responsables de la herencia biológica y dirigir el metabolismo. El lenguaje genético utiliza las 4 bases nitrogenadas (AGCT)

El ADN tiene que controlar a las proteínas. Hay una correspondencia entre secuencia de bases nitrogenadas y aa.

Como hay 20aa y 64 tripletes a una a puede corresponder más de uno. Porque si un aa sólo tuviera un triplete si fallara no habría de repuesto. Hay tripletes que marcan el principio y otros que marcan el final de la cadena.

La célula tiene que aprovechar muy bien el espacio y estar muy bien organizado el ADN. También tiene que estar protegido para no alterar los mensajes de moléculas que puedan entrar en el núcleo. Pero el núcleo de la célula no puede estar aislado. Tiene que poder leer y manejar esa información.

La idea que intenta interpretar el lenguaje genético es una proteína. La transcripción (transgresión) consiste en el proceso de ADN a ARNm.

De la célula huevo o cigoto se forman todas las células. No todas las células tienen la capacidad de multiplicar todo su mensaje y dar lugar a otras Células embrionarias porque no están muy especializadas.

Las células especializadas tendrían que desespecializarse y convertirse en embrionarias. Porque no puede seguir funcionando normalmente y dividirse a la vez.

Todas las células menos los gametos tienen la misma información.

Duplicación del ADN.

La mitosis se da lugar en una célula, y da lugar a dos células hijas iguales con el mismo material genético. El núcleo interfásico; no están formados los cromosomas. Cuando está en reposo. Cuando se va a dividir resulta que la cromatina se organiza en cromosomas.

Los cromosomas están organizados en 23 pares homólogos (Homología = tratan de lo mismo pero no llevan la misma información). Su aspecto externo es el mismo menos en las sexuales, pero puede llevar información diferente sobre un mismo carácter.

Células diploides.

En la mayoría de los seres vivos, en los más evolucionados; Los cromosomas están agrupados en pares homólogos; diploides.

Posee cromosomas heterogéneos, que son los sexuales. Normalmente el femenino es igual, y el masculino es diferente.

Células aploides.

Aquí no existen los cromosomas duplicados. El ser humano posee 46 cromosomas y 23 pares. En este caso son 23 cromosomas pero con toda la información. Meiosis: Proceso por el que de una célula diploide se forman cuatro aploides. Ocurre en las gónadas encargadas de la formación de los gametos.

Tipos de Ácidos nucleicos.

El ADN es una doble cadena plegada en una estructura de hélice dextrógiros. El ARN es de una estructura simple, no llegan a tener estructura secundaria, pero hay algunas partes que sí. Cualquier tipo de ARN es debido a la transgresión del ADN.

• ARNm: Es de estructura sencilla, con una cadena simple. Su función es llevar una secuencia de bases que son copias exactas de un trozo del ADN del núcleo al citoplasma para sintetizar proteínas. Se forman en el núcleo. La información que tienen es suficiente para sintetizar una proteínas pero cuando sale del núcleo se va sometiendo a una maduración~modificación. Se dividen en dos partes principales; los Intrones son las partes que se leen y los Exones son las partes que no se leen.

• ARNr: Son varias moléculas de distinto tamaño que forman parte del ribosoma. Es una parte esencial de este orgánulo. Alternan junto con la estructura lineal en al que se agrupan en doble cadena.

• ARNn: Está en el nucleolo (reserva de ribosomas inmaduros o de moléculas prepulsoras)En términos generales son ARNr inmaduros.

• ARNt: Están en el citoplasma en al solución hialoplasmática. Tiene forma de trébol de cuatro hojas. En la cadena más larga del brazo abierto se une aa. En el brazo opuesto hay un triplete característico (Anticodon). La forma real es de una L. Su función es activar los aa para que puedan ser leídos por el ribosoma. La autonomía de la célula depende de la capacidad de síntesis de proteínas. Los transferentes transfieren los aa a los ribosomas y que no tenga que reconocer al aa sino al transferente que en más compleja y más grande, siendo la biosíntesis de las proteínas más rápida. Habrá tantos ARNt como tripletes (Codon). La unión de los transferentes a sus aa gasta energía y se activa. Cuando deja el aa y se forma el enlace peptídico el ARNt puede coger otro aa.

Como habíamos nombrado anteriormente; la transgresión necesita enzimas:

El ARNpolimerasa. Es un enzima complejo. Tiene estructura cuaternaria. Procariota con 4 cadenas polipeptícdicas. Eucaritota tiene más y cuando actúa se le añaden más cadenas.

Sólo se copia una de las fibras de la doble hélice. Se va desespiralizando el ADN a medida que se necesite, se copia y se vuelve a formar los puentes de hidrógeno. Para que no se altere el mensaje no se abre toda la cadena sino la parte que interesa. Existen tres tipos I, II y III.

—Función—

• Localizar el fragmento que se va a transcribir.

• Desespiralizar y formar un ojo. Para formar un 5'- 3' tenemos que tomar la antiparalela que es la hebra 3'- 5' del ADN como modelo para realizar la transgresión.

• Forma el ARN con la secuencia de bases correspondiente a la del ADN.

• Se cierra lo ya leído y abre el siguiente.

Síntesis de proteínas.

Los transferentes una vez formados van a la citoplasma y unidos a aa. Los ribosómicos van a citoplasma asociado a proteínas en el mismo núcleo para eso las proteínas pasan del citoplasma al núcleo. Luego pasan al citoplasma cuando se necesiten sino se acumulan en el nucleolo. Van madurando las subunidades. Las dos subunidades sólo se asocian cuando van a formar proteínas. El mensajero se fabrica ene le núcleo con el mensaje inmaduro y sale al citoplasma. Se unen al mensajero las dos subunidades primero la pequeña y luego la grande, con 6 bases en su interior. Hay una secuencia iniciadora que indica por donde se empieza a leer. El triplete que esté leyendo se llama Codon y sólo admite el Anticodon correspondiente del transferente que lleva el aa. Lee el siguiente triplete y se une con el transferente correspondiente, por puentes de hidrógeno fáciles de formar y de romper. Ahora se va a gastar energía (ATP) para formar un enlace peptídico entre los aa. Se marcha el primer transferente en busca de otro aa, el ribosoma avanza sobre el mensajero saliendo los tripletes leídos y teniendo ahora uno nuevo sin leer. Así hasta que halla un triplete mudo y no se puedan seguir formando enlaces peptídicos. Este proceso es muy importante porque es el encargado de formar las proteínas.

Los Virus.

Son seres my pequeños, Sólo se ven con un microscopio eléctrico. Poseen un fragmento de ác.nucleico envuelto por proteínas. La estructura proteica permite que el fragmento de ác.nucleico se pueda transmitir de una célula a otra. Tiene una estructura muy sencilla.

El genoma del virus es el ác.nucleico. Puede ser ARN ó ADN pero no los dos a la vez, de tal forma que existen el ARNmc (monocatenario; una cadena) ARNbc (bicatenario; doble cadena) y los mismos con el ADN. Puede estar formado por varios trozos pero siempre del mismo ác.nucleico(genoma)

La cápsida es la envoltura proteica. Está formada por un conjunto de unidades que se repiten. Cada una de esas unidades se llaman capsómeros. Cada capsómero normalmente está constituido por varias proteínas asociadas.

Algunos virus pueden llevar por fuera de la cápsida una membrana lipoproteíca. Son restos de la membrana de la célula que parasita, a la que ellos a su vez añaden alguna proteína. Su función es el mejor reconocimiento de la célula que van a parasitar. Los virus desnudos son los que no tienen membrana lipoproteíca.

Clasificación.

Los podemos clasificar morfológicamente en:

• Poliédricos: Tienen la cápsida en forma de poliedro. Normalmente un icosaedro (20 caras triangulares)

• Cilíndricos: El genoma está en forma de muelle y los capsómeros se disponen de manera helicoidal protegiéndolo.

• Complejos (fagos): Una cabeza poliédrica(normalmente un prisma hexagonal con dos pirámides) y en su interior el genoma. A continuación se encuentra la cola del virus que es una estructura helicoidal. Normalmente esa cola acaba en una placa basal provista de ganchos y uniendo la cabeza con la placa basal suele haber una serie de fibras proteicas.

Tanto si es mc como bc puede estar formando el genoma una estructura de anillo. Sólo en los poliédricos o complejos. Al no tener sino proteínas y ác.nucleicos no tienen capacidad de sintetizar proteínas y por ello no tienen un metabolismo propio. Se apoderan del metabolismo de la célula que va a parasitar haciendo que trabaje para lo que él quiera. Fuera de la célula parasitada no manifiesta ninguna actividad vital y llegan a cristalizar y se comportan como una molécula normal.

Hay dudas acerca de si son seres vivos o si no lo son; en el tema de las relaciones son muy específicos y sólo parasitan una determinada célula. Para ello la tienen que reconocer. Con respecto a la nutrición y la reproducción; se aprovecha de la célula parasitada. Algunos virus pueden llevar proteínas que sirven para reproducirse como ARN ó ADN polimerasa. Llevar enzimas para ello. ARNvirus llevan una enzima que se denomina la transcriptasa inversa. Para insertar su material genético en el núcleo de la célula se transcriben para formar un ADN y poder entrar en el núcleo. Pero se denominan retrovirus porque el proceso de transcripción es al revés.

Están más extendidos por el reino animal porque las células vegetales poseen la pared celular que es más difícil de atravesar.

Ciclo de los virus

Todo virus tiene una fase de adsorción, necesaria para realizar su ciclo “vital”. Consiste en entrar en contacto con la célula. Son altamente específicos de la célula que parasitan. Son capaces de reconocerlas por los fijadores (una zona espacial y eléctrica que coinciden). Reconocen la parte glucosídica de las glucoproteínas, que sobre salen en la membrana de la célula. Y ahí se fija, esa es la adsorción. Al tener una gran capacidad reproductora algunos de ellos tiene mayores probabilidades de encontrar la célula específica sobre la que puede parasitar.

Después viene la fase de penetración del virus, varía de unos a otros porque unos tienen enzimas que desorganizan la membrana celular para ello. Otros por endocitosis, es decir, hace que se los coma. Otros como los fagos, utilizan su cola para al entrar en contacto, se hacen flexibles las varillas y se hace un muelle y atraviesa la pared y seguidamente el genoma pasa desde la cabeza al interior. A continuación ocurre la fase de inserción en el núcleo. Pero el ARN tiene que trancribirse.

Sigue la fase de autoduplicación. Se habla de un ciclo lítitco y otro lisogénico. El lítico es el más grave porque causa la muerte de la célula. La célula transcribe genomas del virus y sintetiza las proteínas de la cápsida para crear más virus. Las proteínas son capaces de unirse unas a otras sin que intervenga nada y rodean al genoma. La célula va replicando tantas copias que no caben más, explota la membrana y se liberan los virus.

El lisogénico. El genoma se ha implantado de tal manera que forma parte del material genético de la célula. Puede o no manifestarse pero la célula lo toma como suyo. Debido a ciertas condiciones pasa a ser lítico.

Bacterias.

Realizan las funciones vitales. Son células muy primitivas, están muy simplificadas. No se ve fácilmente el núcleo porque no hay una membrana nuclear que lo separe del resto. Su núcleo está disperso. Las algas verde-azuladas también son procariotas. Algunos seres unicelulares son procariotas. Los procariotas no son pluricelulares, pero se pueden asociar y formar colonias.

Debido a su simplicidad tiene una gran capacidad de adaptación a cualquier medio. Se forma de una pared celular de peptil- glicanos (azúcares complejos enlazados por proteínas) que es la pared que está más negra, por otra parte tiene una membrana plasmática lipoproteíca similar a la de las células eucariotas.

Contenido del protoplasma.

• ADNc(circular) La molécula tiene el principio y el final unidos. Por eso tiene un único cromosoma circular ADN en doble cadena. Disperso en el plasma.

• Proteínas en dispersión coloidal. Todas las reacciones metabólicas son catalizadas por proteínas.

• Azúcares sencillos disueltos y polisacáridos.

• Sales en forma de iones.

• Lípidos formando emulsiones.

• ARNm

• ARNt

• Aa libres o unidos a transferentes para sintetizar proteínas.

• Ribonucleótidos y desoxiribonucleótidos para formas ác.nucleicos.

• La única estructura que tienen son los ribosomas.

En algunas bacterias hay unas estructuras cromatóforos (estructuras coloreadas) son cloroplastos muy primitivos que llevan una baterioclorofila que es diferente a la clorofila pero que le permite realizar la fotosíntesis. Este pigmento se encuentra con muchos otros en su membrana. Son autótrofas estas bacterias, pero las más abundantes son las heterótrofas. Algunas bacterias pueden tener fuera de la pared celular una estructura que se denomina Glicocalix. Es una estructura mugilaginosa, con la función de mantener la humedad ya que es fundamental para la vida de las bacterias y defenderse frente a los anticuerpos.

Morfología de las bacterias.

Muchas poseen un cuerpo esférico o globoso (cocos) q se pueden encontrar en parejas y entonces decimos que son diplococos, y también se les puede ver en cadenas más o menos alargadas, que es cuando les damos el nombre de estreptococos, por último, se pueden ver en forma de racimo; son los llamados estafilococos.

Pueden ser alargadas y se les llaman Bacilos, pueden estar en forma de espiral, de tal forma que si son rígidos los llamaremos espirilos y si son flexibles espiroquetas, también los podemos ver con forma de coma “,” llamados vinirios.

Algunas de las bacterias poseen flagelos para su desplazamiento, de tal forma que si poseen un flagelo son monotricas, si poseen un penacho de flagelos en un lado son lofotricas, si tienen flagelos por los dos lados son anfitricas, y si poseen flagelos por todo el cuerpo son peritricas.

Relación con el medio.

Las que poseen flagelos se desplazan por los estímulos de la humedad o de la luz. Otra manera de responder es la de formar esporas (esporular) son esporas de ersitencia, se realizan por formas extremas de su vida (extrema sequedad o lo que sea...) Reducen su volumen intercambian el menos material con el medio y así pueden soportar condiciones extremas de humedad luz...y luego pueden volver a transformarse.

Nutrición.

Las bacterias han adaptado todas las formas de nutrición.

Fotolitotrofas: Son aquellas que teniendo luz y soluciones inorgánicas son capaces de nutrirse por sales minerales...

Fotorganotrofas: Son aquellas que utilizan compuestos orgánicos y la luz. Es autótrofa y también eterótrofa.

Quimiolitotrofas: Son aquellas que utilizan como fuente de energía la energía desprendida en reacciones, la utilizan para transformar sus compuestos de inorgánicos a orgánicos. Son los únicos seres en los que existe este proceso. Son autótrofas. Realizan un proceso llamado quimiosíntesis. Son un pequeño grupo.

Quimiorganotrofas: Son las más numerosas. Utilizan la energía existente en compuestos químicos y sustancias orgánicas. Son heterótrofas. Dentro de este grupo existen otros subgrupos como las bacterias parásitos (viven a expensas del otro)...

Inmunología.

Se ocupa de la defensa del organismo. Hay una lucha constante entre los macroorganismos (defensa para no ser colonizados) y los microorganismos (causan enfermedades; bacterias, virus hongos y protozoos). En el mundo animal hay mayor incidencia de las bacterias. En el mundo vegetal, de los hongos. Las micosis (hongos) no son frecuentes en los animales porque

La infestación es de pluricelular en pluricelular, y la infección de microorganismos en macroorganismos. La vida en los macroorganismos tuvo que inventar el medio interno. Está en contracto con todas las células dándole las mejores condiciones posibles para que puedan trabajar con las menos intervenencias posibles. Entonces también es un ambiente adecuado para los microorganismos. Si llegan alteran el medio y causan enfermedades.

Métodos de defensa de los pluricelulares.

• Protector: Tejido tegumentario (piel) la primera es una barrera defensiva; en los vegetales es la epidermis (tejido protector). La piel es infranqueable por los microorganismos. Pero no se puede extender por toda la superficie del individuo porque no podría realizar intercambios con el medio.

• Mucosas: Se encuentran en los lugares de intercambio (boca, ojos, aparato digestivo, aparato urogenital). Son las vías de penetración de los microorganismos Así que se deben proteger.

Defensa activa contra la invasión.

Puede ser general (contra cualquier invasor) o selectiva (que solo ataca contra un determinado invasor).

Respuesta General.

Existen células en el medio interno como unos tipos de leucocitos.

Todos son glóbulos blancos. Pero los neutrófilos sólo se tiñen con colorantes neutros. Son los más abundantes. Llevan granulaciones en el citoplasma (orgánulos cargados de enzimas digestivos que permiten digerirlos). Pueden pasar de la sangre a los tejidos atravesando el endotelio de los capilares. Pueden recibir nombres diferentes según el tejido en el que se encuentre. La diapédesis es separar las células del endotelio para pasar de la sangre a los tejidos.

• Macrófagos: Son de gran tamaño (grandes comedores). Los monocitos son los más conocidos que se encuentran en la sangre que se caracterizan por tener el núcleo en forma de herradura. Son menos abundantes. Pueden pasar por diapédesis al tejido. Su función es fagocitar los organismos que han penetrado. A parte van a ser los primeros en preparar la sensibilización, reconocimiento de los invasores. Presentan al antígeno.

• Basófilos: Se tiñen con colorantes básicos. Son las células menos abundantes. También fagocitan. La respuesta generalista atacara a los microorganismo por donde invaden. También cuando hay una herida primero hay un enrojecimiento aumenta la temperatura, sentimos dolor y se endurece la zona. Conjunto de reacciones en cascada. Enrojecimiento aumento del diámetro de los capilares para que pase más sangre y con ella más células defensivas. Aumento local de la temperatura aumentando la actividad de la célula, para alcanzar el agente invasor. Se logra por sustancias que libera el tejido o las células. Esta se difunde y provoca todo. Sensibilización de los nervios, lo que implica dolor. Las células defensivas comen hasta que estallan por problema osmótico, con lo que sale la pus.

Respuesta selectiva.

Neutraliza a un agente invasor determinado. Consiste en la formación de anticuerpos que neutralizar a los antígenos (cualquier elemento extraño que penetra en el organismo capaz de producir anticuerpos). Los anticuerpos son proteínas defensivas específicas ante el agente invasor.

Las células encargadas de producir anticuerpos son los linfocitos. No presentan granulaciones ene l citoplasma. Núcleo globoso y de gran tamaño. Son los más abundantes (30%). Las células madre encargada de formar leucocitos médula roja. Algunos son transportadas a otro sitio y acabar de madurar en otros lugares.

Se establecen en el timo (glándula pequeña que se encuentra en el cuello). Célula madre que maduran en el timo, que se denominan linfocitos T.

Hay otras que permanecen en la médula roja y que se van a llamar linfocitos B(se descubrieron en las aves en la bolsa de fabrisio).

Los dos se encuentran en la sangre y tienen igual aspecto, pero su especialización es diferente. En los linfocitos T hay dos tipos fundamentales: T4 y T8.

• T4: Es capaz de reconocer los antígenos que te presentan los macrófagos. Algunos de los componentes se almacenan en la membrana. T4 interpreta ese antígeno que le presenta el macrófago. Fabrica una sustancia complementaria (anticuerpo) que es capaz de unirse a ella. No forma esa sustancia en grandes cantidades. Así se produce una gran cantidad de linfocitos B con esta sustancia.

• T8: Existen de dos tipos; los citotóxicos o los supresores.

Tc ó citotóxicos: Son capaces de reconocer células invasores o células extrañas. Se unen a esa célula desorganizan la membrana y le introducen enzimas hidrolíticos matándolas. Son las que causan el rechazo al injerto o transplantes.

Ts ó supresores: Tienen la función de cuando ya se ha combatido a los microorganismos hay que desinmunizar al organismo así que atenúan la respuesta inmunitaria una vez eliminado el antígeno.

• Tnk: Son los linfocitos asesinos o matadores ( natural killer) .Son muy similares a los Tc pero son menos específicos. Su función es la misma, destruir la célula introduciéndole enzimas hidrolíticos. Son los principales encargadas de la eliminación de células mutadas ó cancerígenas.

El virus del SIDA ataca a los TH. No hay capacidad de respuesta selectiva.

Características de la respuesta inmune.

• Es específica el anticuerpo formado B atacan a ese antígeno sea bacteria o producto de ésta. Mientras que en los fagocitos no es específica.

• La respuesta implica el reconocimiento de lo propio. Sería tan malo que no reconociera lo extraño como que lo propio crea que es extraño y lo atacara. Así que tiene que distinguir lo propio de lo extraño. Hay que tolerar lo propio y atacar lo extraño.

• Capacidad de memorización. Los linfocitos, una vez sensibilizados son capaces de memorizar la respuesta inmune durante un periodo mayor o menor.

Naturaleza de los anticuerpos.

Son proteínas; inmunoglobulinas. Están formadas por 4 cadenas polipeptídicas que se unen entre sí por puentes disulfuro y otros enlaces (2 largos y 2 cortos). Se disponen más o menos como la letra “Y”. Las cadenas largas son idénticas y las cortas también. Hay una parte variable del anticuerpo y una parte fija. La parte variable es la que permite la especificidad ya que varía su composición. Las partes finales de los brazos coinciden con la parte fijadora del antígeno. La otra parte es fija en cada tipo de inmunoglobulina (IgG, IgE, IgD, IgM) Se habla de diferentes tipos de inmunoglobulinas dependiendo de la parte fija.

Reacción antígeno- anticuerpo.

• Neutralización: El anticuerpo formado se va a unir de manera específica a la sup. Del antígeno y le altera la posibilidad de ser patógeno. Si el anticuerpo se fija en la zona de adsorción de los virus y lo neutraliza. Alteran el centro activo de una proteína tóxica y la neutraliza.

• Precipitación: Se unen al antígeno en gran cantidad y hace que precipite y salga del plasma o líquido en función. Facilita la acción de eliminación por las cél. Fagocitarias o por la excreción.

• Aglutinación: Un anticuerpo se fija a varias moléculas de antígeno y se forma una macroestructura al formar enlaces entre si y facilita la acción de los fagocitos al reconocerlo como extraño.

• Opsonización: Es corriente. Los anticuerpos se fijan sobre el antígeno. El sistema inmunitario hace que los fagocitos identifican la parte fija del anticuerpo y se lo comen.

Inmunidad natural y adquirida.

Se llama inmunidad a las defensas que presentan los organismos frente a los microorganismos patógenos.

• Natural: Que ciertos microorganismos patógenos no atacan a ciertos organismos mientras que a otros si. No puede pasar la piel y las mucosas o si pasa es destruido sin causar ningún daño. Se llama natural porque nadie ha potenciado esta defensa.

• Adquirida: Inmunidad contra un organismo que si es infeccioso para esa especie. Los linfocitos tienen capacidad de memorizar los anticuerpos. Si tuviste la enfermedad ya no las vuelves a tener, porque los anticuerpos está ahí. Mediante las vacunas también se adquiere. Es la manera más sencilla de prevenir una enfermedad infecciosa. Las vacunas es un ejemplo de inmunidad activa porque se introduce el agente causante.

La Célula.

Todas las células poseen membrana celular. La membrana plasmática o membrana celular es el límite entre el medio celular y extracelular. Es una barrera selectiva para el paso de sustancias. Es común para animales y vegetales. Es de naturaleza lipoproteíca. Pero en los vegetales por su exterior existe la pared celular. Siempre tiene celulosa. Da rigidez y consistencia y separa una célula e otra. También tiene que dejar paso de sustancias. Todo lo que se encuentra en el interior de la célula es el protoplasma.

En la célula eucariota existe una membrana nuclear que permite dividir al protoplasma en dos; Nucloeoplasma o carioplasma (lo que se encuentra en el interior del núcleo) y el citoplasma (lo que se encuentra entre la membrana plasmática y la nuclear).

Composición del citoplasma.

• Agua y sustancias disueltas (hialoplasma o citosol)

• Orgánulos

• Dentro del citosol se suele incluir el citoesqueleto que no es un orgánulo. Son estructuras proteícas que se organizan y se deshacen. Cuando se encuentran en estado de SOL se incluye en el citosol. Sirve para darte forma a la célula animal. Para crear una corriente para transportar las sustancias en su interior.

Repaso de los orgánulos.

• Mitocondrias: De doble membrana que forma las crestas mitocondriales con la matriz. Contienen cromosomas y una peq molécula de ADN y ARN. Tienen capacidad para fabricar proteínas y por ello tienen cierta autonomía. Las mitocondrias son siempre de herencia materna. Su función es la respiración celular, que permite la obtención de energía. Sólo animal.

• Ribosomas: Su función es la síntesis de las proteínas. Son menos ejecutores de órdenes. No tiene membrana, son los únicos que no tienen. Se encuentran en todas las células.

• Aparato de golgi: Están cerca del núcleo. Están muy desarrollados en las células excretoras. Su función es la de empaquetar sustancias para expulsarlas al exterior en forma de sáculos planos.

• Lisosomas: Tienen enzimas hidrolíticos muy potentes. Destruyen células muertas. Son comunes en animal y vegetal.

• Vacuolas: Son vesículas membranosas que almacenan sustancias. Son exclusivas del mundo vegetal con gran tamaño. Su función es la de almacenar sustancias de reserva, pigmentos y productos de desecho. Porque la célula no tiene un aparato excretor y tiene que almacenarlos. En los animales existen vacuolas con otras funciones.

• Retículo endoplasmático: Red de tubos con forma de tubo o sáculos conectados unos con otros. Hace que halla un espacio aislado en el que se puede introducir sustancias. Rugoso posee Ribosomas; el liso es sin Ribosomas. Su función es que las sustancias que produce la célula y no quiere utilizarlas en ese momento para que no influya porque posee una membrana que las aísla del citoplasma. Está conectado con el golgi que los concentra y los empaqueta.

• Centriolo: Se encuentra en los animales. 2 cilindros que están próximos al núcleo y cuando la célula se va a dividir también ellos se dividen y van a polos opuestos. Es una estructura que permite que los cromosomas se separen.

• Centrosoma: Conjunto de centriolo más la parte no coloreada que rodea a ellos. Las vegetales tienen centrosoma pero no tiene centriolos. También son importantes para las células que se mueven por flagelos y cirios. En la base de los cirios y flagelos hay un cilindro similar al de los centriolos, que ayuda a moverse.

• Cloroplastos: Sólo en células vegetales en algunas no todas. En general todas tienen plastos. Son las únicos que pueden realizar la fotosíntesis porque poseen el pigmento clorofila. Se parecen a las mitocondrias. Contenido de la membrana interna se llama el estroma. Los pigmentos siempre están en la membrana interna. También tiene cierta autonomía porque puede sintetizar proteínas ya que contienen ADN, ARN... También son energéticas pero hacen el proceso inverso de la respiración. Toma sustancias inorgánicas y tansformarlas en orgánicas, al revés que las mitocondrias. Este proceso necesita energía que se obtiene de la luz solar. Sólo se encuentra en el parénquima superior en los vegetales superiores y en los inferiores en todo el tejido. Son los únicos seres capaces de transformar sustancias inorgánicas en orgánicas.

• Membrana nuclear: Es doble y presenta poros. Es una diferenciación del retículo. También puede llevar Ribosomas adosados.

• Nucleolo: Puede ser uno o más. No hay ningún tipo de membrana. Es esférica y contiene la mayor parte del ARN del núcleo, proteínas, una parte periférica fibrilar y gránulos que le dan el aspecto de una esponja que son Ribosomas inmaduros.

Membrana plasmática.

La existencia de la membrana se supo antes de visualizarla porque no se ve al microscopio de luz. Es de naturaleza lipoproteíca. Al observarla en microscopios electrónicos aparecían tres bandas, dos oscuras por el exterior y una clara (ver dibujo). De ahí aparecieron diferentes teorías.

Teoría de Danielli.

Hay una bicapa de fosfolípidos y periféricamente se encuentran las proteínas. Uniéndose a las proteínas o a las cabezas de los lípidos apareciendo oscuro y el centro más claro. Pero era una barrera infranqueable que no dejaría el paso de sustancias. Además la membrana tiene que ser permeable y tiene que dejar el paso de sustancias. Lo soluciona diciendo la existencia de poros por donde se cambian sustancias.

Teoría del mosaico fluido o de singer.

Supone un nuevo concepto de membrana. En contra de Danielli se supo que las proteínas  eran muy escasas y las  muy abundantes. Hay una bicapa y las proteínas están integradas en la membrana pero según su grado de polaridad. Es una estructura fluida. Las proteínas pueden integrarse o salir de la membrana que se rellena con los lípidos en forma de bicapa por su carácter anfipático. También explicando las bandas y la asimetría que a veces aparecía. El desplazamiento no se podría desplazar hacia los lados, solo puede entrar o salir y permite mantener una estructura más o menos estable.

Explica fácilmente la permeabilidad. Los lípidos atraviesan la bicapa, mientras que las proteínas pueden introducir o sacar sustancias en la célula. Además explica dos fenómenos como la adrenalina controla la célula por hormonas por medio de las proteínas.

Composición de la membrana.

• Fosfolípidos son los lípidos más abundantes

• Esfingolípidos menos abundantes.

• Colesterol.

• Proteínas globulares las más abundantes.

• Las glicoproteínas también son bastante abundantes. Las parte glucosídica se encuentra hacia fuera y es donde se fijan los virus.

Función de la membrana.

La membrana es una barrera selectiva para el paso de sustancias permitiendo el paso de unas sustancias e impedir que otras lo hagan. Son permeables para sustancias lipídicas. Las sustancias polares aunque sean pequeñas no es fácil atravesar la membrana. Así tendrán que haber transportadores específicos para impedir fenómenos como la ósmosis.

Medios de transporte de sustancias.

• Difusión simple: Es descendente. Es un mecanismo bastante frecuente. Afecta a sustancias que atraviesan la membrana porque para ellas es totalmente permeable. Pasa de donde hay más concentración a donde hay menos.

• Difusión facilitada: Necesita de un transportador para que pueda atravesar la membrana. Alguna de las proteínas que se encuentran en la membrana son fijadores específicos de la sustancias pero siempre la transporta de donde está más concentrada a donde está menos concentrada. No tiene ningún coste energético. Pero tiene una velocidad máxima que sería cuando todas las proteínas transportadoras están ocupadas. Mientras que en el anterior cuanto más aumentes la concentración en un lado de la membrana mayor será la velocidad (Función lineal). Es descendente.

• Transporte activo: En este caso la célula tiene que gastar energía. Las sustancias no atraviesan la membrana libremente y hay que transportarlas con un transportador específico, pero gastando ATP.

• Bomba de sodio: Debido a que por fuera de la célula la membrana está positivada y por dentro negativada sobre todo en las neuronas. Así para mantener la polaridad de la membrana y bombear el sodio a la misma velocidad que penetra por difusión facilitada. Para sacar al sodio la mayor parte de la polaridad de la célula, esta gasta energía. Es uno de los mayores gastos que el organismo hace.

• Transporte masivo: En algunas ocasiones hay que transportar sustancias que están en gran concentración se recurre a la pinocitosis (beber). Se crean seudopodos que se envuelven a las sustancias hasta que entran en contacto. En esta zona e forma una única membrana y en el interior una pequeña vesícula membranosa y que contiene todas las sustancias en disolución.

Pared celular.

Es una formación extracelular. Es típica de las células vegetales, pero también en animales. Se va a dividir. División del núcleo en dos. El Aparato de Golgi comienza a acumular rectato de calcio y se disponen en la zona intermedia. Se van poniendo en contacto, fundiendo sus membranas y uniendo el contenido. Ahora hay dos membranas y una lámina intermedia de pectato de calcio, que dará lugar a la pared celular. Ahora las dos células separadas empiezan a expulsar celulosa por medio del aparato de Golgi.

Todo esto da lugar a una capa de la pared celular pero pueden haber hasta tres capas que dan lugar a la pared primaria del vegetal. Es abundante la matriz extracelular. La tienen todas las células vegetales. Pero en las células vegetales adultas además existe una pared secundaria que se encuentra por dentro de la primaria al crearse también por excreción de sustancias. Es mucho más gruesa y más compleja, y puede llegar hasta 20 capas y los paquetes de celulosa se disponen paralelas unos a otros y la siguiente en otro ángulo. Mientras que n la primera se disponían en 3D. Hay poca matriz en la pared secundaria. Es resistente y forma un muro y no permite que crezca más la célula. Pero además puede estar impregnada de otras sustancias.

Es muy difícil el intercambio y para ello presentan una zonas que se llaman Punteaduras (interrupciones donde no se encuentra la pared y son numerosas). Y sólo en la pared secundaria. También pueden presentar otras estructuras que se llaman plasmodesmos (conecta el citoplasma de una célula con la de la otra porque forma como un puente en las punteaduras; incluso puede conectarse un retículo con otro.

Su función; le permite mantener una forma estable y rígida y no necesita un esqueleto. También en los brotes la turgencia influye, se hinchan las Vacuolas con agua.

Hialoplasma o citosol.

Es la solución fundamental donde se encuentran inmersos todos los orgánulos. Es de constitución diversa. El soluto: azúcares sencillos como monosacáridos, azúcares complejos (almidón o glucógeno) formando concreciones; lípidos como los triglicéridos y los fosfolípidos, colesterol formando pequeñas gotitas (emulsiones); proteínas que pueden ser catalíticas que indican que ocurre reacciones, también hay estructurales que formaran parte de las membranas (endomembranas o plasmática); hay aa libres y aa activados por el ARNt; hay nucleósidos, nucleótidos (ribo); sales minerales en forma iónica.

¿Para que sirve?

Es una reserva de materiales energéticos al tener azúcares y lípidos y que la célula puede utilizar para obtener energía. Es una reserva de materiales de construcción al tener lípidos estructurales y proteínas para crear membranas constantemente porque si la célula quiere crecer lo necesita. Es una encrucijada de vías metabólicas; porque hay enzimas que tienen sustratos y ocurren reacciones. Las vías metabólicas se cruzan, porque un producto puede ser utilizado en varias vías metabólicas.

Glucolisis anaerobia.

Es una vía de ruptura de glucosa. Porque no necesita oxigeno para que ocurra. Es una vías de degradación de azúcares que ocurre en ausencia de oxígeno. Es una vía catabólica para la obtención de energía. Pero significa la preparación de los azúcares para poder ser oxidados totalmente en las mitocondrias. Se parte de la glucosa que se transforma en ac. Pirúvico. La mitocondria no contiene los enzimas necesarios para hacer esta transformación. Así lo que se introduce en su interior es el ac. Pirúvico.

¿Qué consigue la célula?

• La célula gasta 2 ATP y obtiene 4, por tan solo una molécula de glucosa.

• Se ha obtenido el ác.Pirúvico para seguir obteniendo energía en las mitocondrias.

• Dos moléculas de NADH+H+ ganando capacidad reductora.

Proceso de la glucolisis

La glucolisis es más rápido que el proceso mitocondrial y así recurre a ella cuando hay un esfuerzo muscular que necesita mucha energía y cristaliza el ác. Láctico y se convierten en agujas (agujetas). Después el proceso se invierte y el ác. Láctico se vuelve a transformar en glucosa. Su finalidad es la de preparar los azúcares para introducirlos en las mitocondrias. La glucolisis al revés menos en algunos pasos es la llamada gluconeogénesis. Esto se realiza cuando no llega la glucosa porque no se ha ingerido y sin ella no funciona. A las 18h de ayuna se agotan las reservas de glucosa.

Glucogenogénesis y glucogenolisis.

Formación de glucógeno a partir de glucosa y lo inverso. La glucosa disociada y no se necesita y la almacena polimerizandola para evitar problemas osmóticos. Si tiene glucógeno y tiene necesidad energética y no hay glucosa disponible se hidroliza el glucógeno. Ocurre en todas las células, pero muy importante en el hígado porque es el encargado de regular el nivel de glucosa en sangre formando o hidrolizando el glucógeno, controlado por hormonas.

Formación de Lípidos.

Ocurren en parte en el hialoplasma. La principal reserva lipídica se encuentra en forma de emulsiones. La glicerina puede derivar de la glucolisis y formar grasas. Todos los animales sintetizan todos menos los esenciales. La transformación de un ác. Graso en otro ocurre en el hialoplasma, mientras que su formación la mayoría en la mitocondria. El ác. Palmítico es normalmente la base para la transformación. La energía es más fácil de almacenar en forma de lípidos. Las grasas se hidrolizan cuando no hay azúcares.

La gran parte de unos aa que se forman a partir de otros moléculas lo hacen en el hialoplasma. Pero hay células vegetales que fabrican todos los aa en el hialoplasma (esenciales y no esenciales). Son vías entrecruzadas que se utiliza el sustrato en una u otra dependiendo de las necesidades metabólicas.

Citoesqueleto

Las fibras que aparentemente están desorganizadas forman una estructura. Existen en la célula animal y vegetal, pero es más apropiado en la animal porque mantiene la forma de la célula que es muy importante porque de ello depende la función de la célula. Pero también interviene por medio de movimientos y desplazamiento del hialoplasma y distribuya las sustancias en el interior de la célula. Las proteínas que forman el citoesqueleto pasan de SOL a GEL que es una estructura que se está en continuo movimiento aunque no lo parezca.

Interviene de manera básica en la ejecución coordinación de las células que tienen capacidad de movilidad (flagelos y cilios).

Está constituido por microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios.

• Microtúbulos: Son de mayor diámetro y esta huecas, aunque son fibras proteicas están constituidas por proteínas globulares.

• Microfilamento: Es más delgado. Proteínas globulares asociados normalmente la actina. Filamentos intermedios: composición diversa y de tamaño intermedio.

Microfilamentos

Son dos cadenas entrelazadas formadas cada una de ellas por cadenas de actina. Son muy abundantes cerca de la membranas plasmática. Son los responsables de la morfología de la célula. A partir de la molécula de actina se pueden organizar rápidamente pero también desorganizar. En la emisión de Pseudópodos son los que realmente permiten esta organización. Las fibras musculares son muy abundantes en Actina pero también en Miosina (alargada). Esta proteína tiene una cabeza y una cola, Todas las microfibrillas se acortan a la vez debido a que el deslizamiento de la actina la cabeza de la miosina produce un gasto de energía que sale del desdoblameiento de ATP. La cabeza tiene ATP ácido que permite la formación de ATP. En ella se va a asociar las fibrillas de actina. Al contrario que la actina, la miosina es rígida.

Microtúbulos.

Son Proteínas globulares. Tienen estructura cilíndrica constituida por proteínas globulares asociadas de dos tipos; Tubulina A y Tubulina B. En un corte transversal veríamos 13 filamentos en los que se disponen de manera alterna la tubulina A y B.

La tienen todas las células pero son menos abundantes que los microfilamentos. Son muy importantes en el movimiento de las sustancias y de los orgánulos. En los melanocitos, el pigmento se dispersa en estas células cuando se coge sol y por ello aparece el color. Tiene una gran velocidad para organizarse y desorganizarse. Pero se organizan por un extremo y se desorganiza por el otro lado, salvo que haya una estructura que lo estabilice, creando el movimiento. También son las que forman el uso que distribuye los cromosomas.

Centriolos

Los centriolos forman parte del citocentro y aparecían al microscopio de luz como dos puntos próximos al núcleo. Solo aparecen en las células animales. Son cilindros formados por 9 tripletes de microtúbulos; donde A es continuo, y B y C son discontinuos y están conectados por la proteína NEXINA (A con C). Tiene capacidad de autoduplicación. Cuando la célula se va a dividir ellos también lo hacen formando una especie de yema, hasta que se independiza. Siempre se disponen en forma perpendicular. Una vez divididos se dirigen a polos opuestos unidos por microtúbulos y formando el uso acromático.

Las células móviles mediante cilios y flagelos (organización de los microtúbulos para producir movimiento). Los dos tienen la misma estructura interna. Flagelo es una estructura larga y flexible. Cilio es más corta y rígida. El cuerpo del cilio y del flagelo es AXONEMA. El movimiento es distinto.

• Flagelo: Movimiento ondulatorio de manera que la célula se desplaza dando latigazos en el líquido. Hay células ciliadas y flageladas que no se mueven sino mueven el líquido (coanocitos en esponjas).

• Cilio: Movimiento como remos para desplazarse o mover el líquido.

Siempre sigue una dirección determinada, con un abatimiento por filas progresivamente produciendo una onda. La estructura interna común está constituida por 9 dipletes de fibras de la cual la más interna es la continua. Además presenta dos fibras centrales. Todos están conectados por proteínas. Además de todo esto, existe el Corpúsculo basal, que se encuentra en la base uniendo el axonema y es igual que un cilindro centriolar. Está relacionado con la coordinación del movimiento.

Mitocondria

La membrana exterior de la mitocondria es similar a la plasmática, pero más delgada, con más proteínas y menos lípidos. Su estructura corresponde a la plasmática como toda endomembrana. Es muy similar a la membrana del retículo. Tiene colesterol mientras que la interna no.

La membrana interna es asimétrica. La cara interna es mucho más ancha que la externa. Se observó que provenía de la existencia de unas subunidades globosas unidas por un delgado pedúnculo al resto de la membrana. A estas partículas se le llamaron partículas elementales, que son muy abundantes. En la cabeza de las partículas se descubrió el ATP Fosforilasa (enzima) que permite formar ATP.

No tiene colesterol. Tiene menos lípidos, tiene abundantes proteínas y se localizaron todas las enzimas responsables de la Oxidación terminal (llevar los electrones desde coenzimas reducidos como NADH+H+ hasta el O2 molecular. Cadena de transporte electrónico.

La matriz está compuesta por sustancias diversas. Solución acuosa de sales minerales, glúcidos, lípidos sobre todo ác. Grasos, muchas proteínas:

• Todas las que constituyen el ciclo de KREBS.

• Proteínas que intervienen en la biosíntesis de las proteínas y las estructuras necesario para ello (ribosomas similares a los exteriores)

Se supone que es una adaptación de una primitiva bacteria que iría reduciendo su estructura. Se hereda independientemente tiene un poco de ADN. Pero se descarta porque el ADN es muy monótono. Herencia citoplasmática es responsable únicamente la madre en el óvulo.

Ciclo de Krebs

Es un conjunto de reacciones cíclicas que se parte de una molécula ya se vuelve a ella obteniendo algo a cambio. El nombre viene por el bioquímico que lo descubrió. Ocurre en la matriz. Todas están realmente en forma de sal por ser una disolución.