biologÍa bachillerato

BIOLOGA 2 BACHILLERATO

BIOLOGA2 de Bachillerato

Asturias- sep 2005 (2 edicin)

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TABLA DE MATERIAS I BASE FISICO QUMICA DE LA VIDA....................................................... 8BIOELEMENTOS O ELEMENTOS BIOGNICOS...................................................... 8 BIOMOLCULAS......................................................................................................... 9GRUPOS FUNCIONALES.................................................................................................................................. 10

EL AGUA.................................................................................................................... 10ESTRUCTURA QUMICA DE LA MOLCULA. POLARIDAD..................................................................... 11 ENLACES DE HIDROGENO:.........................................................................................................................11 COHESIVIDAD DEL AGUA.............................................................................................................................. 12 SOLUBILIDAD....................................................................................................................................................13 IONIZACIN. REGULACIN DEL pH.............................................................................................................14

GLCIDOS................................................................................................................. 15CONCEPTO ........................................................................................................................................................ 15 MONOSACRIDOS............................................................................................................................................16 NATURALEZA QUMICA DE LOS MONOSACRIDOS...........................................................................16 HEMIACETAL INTRAMOLECULAR Y CICLACIN DE LA MOLCULA.............................................17 MONOSACRIDOS DE INTERS BIOLGICO........................................................................................ 19 POLISACRIDOS.............................................................................................................................................. 20 FUNCIONES:....................................................................................................................................................... 21

LPIDOS...................................................................................................................... 23CONCEPTO......................................................................................................................................................... 23 CIDOS GRASOS.............................................................................................................................................. 23 PROPIEDADES FSICAS DE LOS CIDOS GRASOS................................................................................ 24 PROPIEDADES QUIMICAS DE LOS ACIDOS GRASOS......................................................................... 24 ACILGLICRIDOS O GRASAS....................................................................................................................... 25 CERAS..................................................................................................................................................................25 FOSFOLPIDOS..................................................................................................................................................26 FOSFOGLICRIDOS (GLICEROFOSFOLPIDOS)..........................................................................................26 ESFINGOLIPIDOS.............................................................................................................................................. 26 ESTEROIDES.......................................................................................................................................................27 FUNCIONES........................................................................................................................................................ 27 CARCTER ANFIPTICO DE LOS LPIDOS. LPIDOS DE MEMBRANA............................................. 27

LOS PRTIDOS. ....................................................................................................... 291. CONCEPTO DE PROTENA.......................................................................................................................... 29 2. LOS AMINOCIDOS......................................................................................................................................29 2.1. Propiedades pticas de los aminocidos....................................................................................................30 2.3. Clasificacin de los aminocidos...............................................................................................................30 2.4. El enlace peptdico.....................................................................................................................................30Pgina 2

BIOLOGA 2 BACHILLERATO 3. LOS PPTIDOS............................................................................................................................................... 31 4. ESTRUCTURA DE PROTENAS................................................................................................................... 31 A) La estructura primaria.................................................................................................................................. 31 B) La estructura secundaria...............................................................................................................................32 -La alfahlice.................................................................................................................................................32 -La hlice de colgeno.................................................................................................................................. 32 -La disposicin beta o de lmina plegada. .................................................................................................. 32 C) Estructura terciaria....................................................................................................................................... 33 D) Estructura cuaternaria.................................................................................................................................. 34 5. PROPIEDADES DE LAS PROTENAS..........................................................................................................35 * Solubilidad. ................................................................................................................................................... 36 * Desnaturalizacin...........................................................................................................................................36 * Especificidad..................................................................................................................................................36 6. RELACIN ENTRE LA FORMA Y LA FUNCIN BIOLGICA DE LAS PROTENAS CENTRO ACTIVO .............................................................................................................................................................. 36 Centro activo..................................................................................................................................................... 36 7. CLASIFICACIN DE LAS PROTENAS EN FUNCIN DE SU ACTIVIDAD BIOLGICA................... 37

II LAS CLULAS....................................................................................... 39CLASES DE CLULAS.......................................................................................................................................39 ESTRUCTURA GENERAL DE LA CLULA EUCARITICA........................................................................39 BREVE DESCRIPCIN DE LA ESTRUCTURA Y FUNCIN DE LOS ORGNULOS CELULARES........41 FLUJO DE SUSTANCIAS ENTRE LA CLULA Y EL EXTERIOR............................................................... 44 EL MEDIO INTERNO CELULAR......................................................................................................................50 EL CENTROSOMA y LOS CENTRIOLOS.................................................................................................... 51 SISTEMAS DE MEMBRANAS DEL CITOPLASMA....................................................................................... 53 EL RETCULO ENDOPLASMTICO (RE) ..................................................................................................54 EL APARATO DE GOLGI (AG).....................................................................................................................55 LOS LISOSOMAS............................................................................................................................................55 LOS PEROXISOMAS......................................................................................................................................56 LAS VACUOLAS.............................................................................................................................................56 FUNCIONES DE LOS SISTEMAS DE MEMBRANAS.................................................................................... 57 EL METABOLISMO CELULAR: GENERALIDADES.....................................................................................60 EL METABOLISMO: CONCEPTO................................................................................................................ 60 TIPOS DE METABOLISMO ..........................................................................................................................60 LAS ENZIMAS. CONCEPTO DE CATLISIS..............................................................................................61 ESPECIFICIDAD DE LOS ENZIMAS............................................................................................................62 CONSTITUCIN QUMICA DE LAS ENZIMA Y MODO DE ACTUACIN........................................... 62 ALGUNAS COENZIMAS IMPORTANTES.................................................................................................. 63 FACTORES QUE CONDICIONAN LA ACTIVIDAD ENZIMTICA.........................................................64 METABOLISMO: OBTENCIN DE ENERGA............................................................................................... 66 PROCESOS QUE SE DAN EN LA FOTOSNTESIS.....................................................................................67Pgina 3

BIOLOGA 2 BACHILLERATO ECUACIN GLOBAL DE LA FOTOSNTESIS............................................................................................67 CONSECUENCIAS DE LA FOTOSNTESIS................................................................................................ 67 FASES DE LA FOTOSNTESIS..................................................................................................................... 68 QUIMIOSNTESIS...............................................................................................................................................77 OBTENCIN DE ENERGA A PARTIR DE COMPUESTOS ORGNICOS EN LAS CLULAS VEGETALES Y ANIMALES.............................................................................................................................. 78 LA RESPIRACIN CELULAR....................................................................................................................... 78 CARACTERSTICAS Y SIGNIFICADO BIOLGICO DE LA GLUCOLISIS............................................ 79 EL CATABOLISMO AERBICO (RESPIRACIN AEROBIA).................................................................. 81 MITOCONDRIAS........................................................................................................................................ 81 DESCARBOXILACIN OXIDATIVA DEL CIDO PIRVICO.................................................................82 LA CADENA RESPIRATORIA. CONCEPTO Y OBJETIVOS.....................................................................86 LAS FERMENTACIONES ANAERBICAS................................................................................................. 87

III FLUJO DE INFORMACIN .................................................................. 92EL NUCLEO CELULAR............................................................................................. 921 NUCLEO INTERFSICO ............................................................................................................................... 92 ESTRUCTURA DEL NUCLEO INTERFSICO............................................................................................92 D.1) estructura quimica de los acidos nucleicos:.............................................................................................. 93 LOS NUCLETIDOS.................................................................................................................................. 95 D.2) LOS CIDOS NUCLEICOS....................................................................................................................95 ESTRUCTURA BIOLOGICA DEL DNA: Doble hlice, cadenas complementarias y antiparalelas..........95 CIDO RIBONUCLEICO (RNA o ARN)...................................................................................................99 1.2 EL DNA COMO PORTADOR DEL MENSAJE O INFORMACION GENETICA: .............................102 1.3 LA DUPLICACION DEL ADN............................................................................................................... 103 1.4 EXPRESIN DE LA INFORMACIN GENTICA..............................................................................106 1.5 El Cdigo gentico....................................................................................................................................110 A) CARACTERISTICAS DEL CODIGO:.................................................................................................110 1.6 REGULACIN DE LA ACCIN DE LOS GENES: HIPTESIS DEL OPERN............................... 111 2 EL NCLEO EN DIVISIN.......................................................................................................................... 113 2.1 LOS CROMOSOMAS..............................................................................................................................113 2.2 EL CICLO CELULAR............................................................................................................................. 115 A) MITOSIS.............................................................................................................................................. 116 2.3 MEIOSIS.............................................................................................................................................. 120 SIGNIFICADOS A NIVEL GENETICO, CELULAR Y DE ORGANISMO DE LA MITOSIS Y DE LA MEIOSIS.............................................................................................................................................................125 B.- REPRODUCCION SEXUAL.......................................................................................................................126 B.1. ETAPAS DE LA ESPERMATOGNESIS Y DE LA OVOGNESIS EN LOS METAZOOS................126 ESPERMATOGENESIS: Formacin de los espermatozoides en los testculos de los machos..................... 126 OVOGENESIS: Formacin de los vulos en los ovarios de las hembras...................................................... 127 C.-CICLOS BIOLGICOS. Segn el momento en que se produce la meiosis, se diferencian tres tipos de ciclos biolgicos:...........................................................................................................................................................128Pgina 4

BIOLOGA 2 BACHILLERATO 3 MUTABILIDAD DEL MATERIAL GENTICO:......................................................................................... 129 3.1 MUTACIONES........................................................................................................................................ 129 3.2 AGENTES MUTAGENOS...................................................................................................................... 133 3.3 MUTACIONES Y EVOLUCIN............................................................................................................ 133 3.4 CANCER: ENFERMEDAD GENTICA................................................................................................ 134 4 GENETICA APLICADA.................................................................................................................................135 4.1 INGENIERA GENTICA...................................................................................................................... 135 4.2. LA INGENIERIA GENTICA Y LA TERAPIA DE ENFERMEDADES HUMANAS................... 135 4.2. INGENIERA GENTICA Y LA PRODUCCIN AGRCOLA Y ANIMAL...................................... 136 4.3 GENOMA HUMANO.............................................................................................................................. 137 4.4 RIESGOS E IMPLICACIONES TICAS DE LA INGENIERA GENTICA...................................... 137 5. LAS LEYES DE LA HERENCIA................................................................................................................. 138 5.1.- CONCEPTOS BSICOS....................................................................................................................... 138 5.2.- LEYES DE MENDEL............................................................................................................................140 5. 3.- GENTICA HUMANA........................................................................................................................ 143

IV MICROBIOLOGA............................................................................... 1461. CONCEPTO Y TIPOS DE MICROORGANISMOS.....................................................................................146 2. BACTERIAS: MORFOLOGA Y FISIOLOGA BACTERIANA................................................................146 MORFOLOGA Y FISIOLOGA BACTERIANA. ...................................................................................... 148 OBSERVACION DE MICROORGANISMOS. TINCIN DE GRAM. : FUNDAMENTO ....................149 FUNCIONES DE NUTRICIN EN LAS BACTERIAS...............................................................................151 FUNCIONES DE RELACIN EN LAS BACTERIAS.................................................................................152 FUNCIONES DE REPRODUCCIN Y GENTICA BACTERIANA........................................................ 152 MICROORGANISMOS SIN ORGANIZACIN CELULAR........................................................................... 155 3. VIRUS............................................................................................................................................................155 CARACTERSTICAS MORFOLGICAS DE LOS VIRUS........................................................................ 155 CPSIDA ...................................................................................................................................................156 CIDO NUCLEICO...................................................................................................................................157 MECANISMO DE REPLICACIN: CICLO VITAL................................................................................157 4.VIROIDES: .....................................................................................................................................................160 PRIONES: ....................................................................................................................................................161 5. PROTOZOOS................................................................................................................................................. 163 6. ALGAS MICROSCPICAS UNICELULARES........................................................................................... 164 7. HONGOS MICROSCPICOS.......................................................................................................................164 APLICACIONES Y SU PAPEL EN EL ECOSISTEMA.............................................................................. 165 8. INTERVENCIN DE LOS MICROORGANISMOS EN LAS TRANSFORMACIONES O CICLOS BIOGEOQUMICOS..........................................................................................................................................165 9. LOS MICROORGANISMOS COMO AGENTES DE ENFERMEDADES INFECCIOSAS.......................168

V BIOTECNOLOGA................................................................................ 17010. BIOTECNOLOGAS APLICADAS A LA MEJORA DEL MEDIO AMBIENTE.....................................170 11. BIOTECNOLOGAS APLICADAS A LA MEJORA DE LA SALUD.......................................................171Pgina 5

BIOLOGA 2 BACHILLERATO 12. BIOTECNOLOGAS DE LOS ALIMENTOS.............................................................................................172

VI INMUNOLOGA.................................................................................. 1741.- CONCEPTO DE INMUNIDAD............................................................................................................... 174 2.- EL SISTEMA INMUNE........................................................................................................................... 174 3.- DEFENSAS DEL ORGANISMO FRENTE A LA INFECCIN.............................................................174 3A.- RESPUESTA INESPECFICA.......................................................................................................... 175 3B.- RESPUESTA INMUNOLGICA ESPECFICA.............................................................................. 176 4.- LA RESPUESTA INMUNOLGICA PRIMARIA Y SECUNDARIA................................................... 182 5.- TIPOS DE INMUNIDAD......................................................................................................................... 183 6.- AUTOINMUNIDAD Y ENFEMEDADES AUTOINMUNES................................................................ 184 7.-FENMENOS DE HIPERSENSIBILIDAD. ALERGIAS........................................................................184 8.- RECHAZO DE TRASPLANTES............................................................................................................. 185

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I BASE FISICO QUMICA DE LA VIDABIOELEMENTOS O ELEMENTOS BIOGNICOS Son los elementos que forman parte de los seres vivos. Los podemos clasificar en: BIOELEMENTOS PRIMARIOS, C, H, N, O, P, S. Representan alrededor del 96% del total, por lo que constituyen la prctica totalidad de las molculas biolgicas. Estos son los elementos idneos para formar los edificios moleculares de los seres vivos por tener en comn las siguientes caractersticas: Encontrarse en las capas ms externas de la Tierra (corteza, atmsfera e hidrosfera). La mayora de los compuestos qumicos formados por estos elementos presentan polaridad por lo que fcilmente se disuelven en el agua, lo que facilita su incorporacin o su eliminacin. El C y el N presentan la misma afinidad para unirse tanto al Oxgeno como al hidrgeno, es decir pasan con la misma facilidad del estado oxidado (CO2, HNO3) al reducido (CH4, NH3). Esto es de gran importancia en los procesos de oxidacin reduccin que son la base de muchas reacciones qumicas. El C, H, O y N (por tener de 4 a 6 electrones en su ltima capa) presentan variabilidad de valencias y por ello forman con facilidad enlaces covalentes. A su vez son los elementos ms pequeos (tienen pesos atmicos bajos) capaces de formar enlaces covalentes estables (la estabilidad de un enlace covalente est en relacin inversa con el tamao del tomo). Esto es lo que permite a los tomos de carbono establecer con facilidad enlaces covalentes sencillos, dobles o triples entre ellos o con los de hidrogeno, oxigeno, nitrgeno, azufre, etc., dando lugar a cantidad de grupos funcionales que pueden reaccionar entre s y originar nuevas molculas orgnicas con diversos grupos funcionales. Todo ello resulta til para las continuas transformaciones que sufre la materia de los seres vivos en su metabolismo. Por otro lado, los enlaces carbono carbono son estables y forman largas y variadas cadenas carbonadas: . Cadenas lineales con todo tipo de enlaces: . Cadenas ramificadas: Cadenas cclicas, cuando los extremos de la cadena aparecen unidos entre s dando origen a estructuras cclicas o anillos. Adems, la estructura tetradrica de los compuestos de carbono proporciona a las molculas una configuracin tridimensional de la que derivan sus mltiples funciones.

Debido a ello cuando a un tomo de carbono satura sus 4 valencias con radicales distintos se dice que es un carbono asimtrico, y aquellos

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BIOLOGA 2 BACHILLERATO compuestos que los posean presentarn estereoisomera, esto es que pueden presentar una misma forma estructural pero diferente disposicin espacial de los tomos unidos a dichos carbonos asimtricos. Por tanto las molculas orgnicas pueden presentarse en dos configuraciones, que son entre s imgenes especulares y que se designan, por convenio, como serie D y serie L dependiendo de la distribucin espacial de sus grupos funcionales. En la naturaleza la gran mayora de los glcidos son de la serie D y los aminocidos de la serie L

Bioelementos secundarios: Na +, K+, Ca2+, Mg2+, Cl En medio acuoso se encuentran siempre ionizados. Aunque se encuentran en menor proporcin que los primarios, son imprescindibles para los seres vivos. Oligoelementos o elementos vestigiales: se encuentran en cantidades inferiores al o1%. Son imprescindibles para la vida aunque no todos los seres vivos tienen los mismos. Como oligoelementos ms universales podemos citar, Fe, Cu, Zn, Mn, I, Ni, Co. BIOMOLCULAS Lo normal es que los bioelementos no se encuentren libres sino que se unen entre s mediante enlaces dando lugar a las biomolculas: Inorgnicas Orgnicas

Agua

Sales minerales

Glcidos

Lpidos

Protenas

Ac. Nucleicos

Los enlaces son las fuerzas de atraccin que mantienen unidos a los tomos. En el caso de las biomolculas pueden ser fuertes (covalente) y dbiles. (no covalentes) Los tomos de las molculas biolgicas suelen estar unidos por enlaces covalentes (formados al compartir entre ellos pares de electrones) constituyendo las molculas sillares o monmeros (glucosa, aminocidos etc.). Estos monmeros, a su vez, se unen mediante enlaces tambin covalentes formando los polmeros. Los polmeros son molculas complejas formadas por la unin de muchos monmeros (almidn, protenas, etc.). Sin embargo, el plegamiento de las macromolculas, la unin de los substratos a las enzimas, las uniones antgenoanticuerpo, etc., es decir todas las interacciones moleculares en los sistemas biolgicos, suponen la funcin integrada de: enlaces electrostticos, enlaces hidrogeno, fuerzas de Van der Waals e interacciones hidrofbicas, que son enlaces no covalentes.

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BIOLOGA 2 BACHILLERATO Con estos enlaces qumicos dbiles las molculas orgnicas pueden interaccionar con otras molculas, aunque estas fuerzas no covalentes sean de alcance reducido. Tpicamente los enlaces qumicos dbiles tienen una fuerza 20 veces inferior a la de un enlace covalente, por lo que slo son suficientemente fuertes para fijar dos molculas cuando se forman simultneamente un nmero elevado de ellos. GRUPOS FUNCIONALES

Nombre Grupo Funcional OH Hidroxilo CHO Carbonilo CCOC Carbonilo COOH cido o Carboxilo NH2 AminoEL AGUA La substancia ms abundante en las clulas no es especial ya que cubre las 3/4 partes de la superficie terrestre. El agua constituye el 70% aproximadamente en peso de las clulas. La cantidad de agua depende de las especies: las acuticas poseen un mayor porcentaje que las terrestres, por ejemplo, en las medusas un 95%. En el hombre depende de la edad, en los individuos jvenes existe mayor cantidad que en los adultos (carne de ternera ms blanda que la de vaca), y tambin del rgano y del tejido, a mayor actividad metablica mayor proporcin de agua (la corteza cerebral 90% y el tejido adiposo 1020%). En los seres vivos localizamos el agua bajo dos formas: agua intracelular: 2/3 del total de agua presente (aproximadamente) agua extracelular: 1/3 del total. Esta constituida por el agua intersticial (en los tejidos baando a las clulas) y el agua circulante (sangre, linfa, savia, etc.). En los seres unicelulares ser su medio ambiente. La vida en este planeta empez en el mar y las condiciones que reinaban en aquel ambiente primitivo imprimieron un sello permanente en la qumica de la materia viva. Todos los organismos han sido diseados alrededor de las propiedades caractersticas del agua, tales como su carcter polar, sus enlaces hidrogeno, su elevado punto de fusin, ebullicin, calor especfico y su elevada tensin superficial.Pgina 10

Formula General Nombre Familia R-CHX-OH Alcoholes

Ejemplo CH3CH2OH

Compuesto Etanol

Aldehidos

CH3CHO

Etanal

Cetonas

CH3COCH3

Propanona

cidos

CH3COOH

cido Etanoico

R-NH2

Aminas

CH3CH2NH2

Etilamina


ESTRUCTURA QUMICA DE LA MOLCULA. POLARIDAD Las propiedades fsicoqumicas del agua son consecuencia de su estructura qumica y de ellas derivan sus funciones biolgicas. En la molcula del agua, el tomo de oxgeno comparte un par de electrones con cada uno de los tomos de hidrgeno siendo una molcula angulada. As, el ncleo del tomo de oxgeno, debido a su mayor electronegatividad, desplaza parcialmente a las nubes electrnicas que constituyen los enlaces hacia su ncleo dejando a los ncleos de los tomos de hidrgeno con una pequea carga parcial positiva (+); mientras que existen regiones dbilmente negativas () cerca del tomo de oxgeno, en los vrtices de un tetraedro hipottico. Por ello, la molcula de agua tiene en su estructura unas zonas con mayor densidad electrnica y otras con un dficit electrnico; lo que hace que sea una molcula dipolar. ESTRUCTURA QUMICA DEL AGUA SUBSTANCIA.ENLACES DE HIDROGENO:

En un enlace de hidrgeno un tomo de hidrgeno queda compartido con otros dos tomos, a uno de ellos el hidrgeno esta ligado covalentemente, mientras que el otro tomo se une por fuerzas electrostticas ( + )( ). Como consecuencia de la estructura dipolar, las molculas de agua pueden interaccionar unas con otras. Esta interaccin se produce por atraccin electrosttica entre la carga parcial negativa del tomo de oxgeno de una molcula de agua y la carga parcial positiva localizada sobre los tomos de hidrgeno de otra molcula. Estas uniones se denominan enlaces de hidrgeno. Debido a la ordenacin de de los electrones cada capaz alrededor de los tomos oxgeno, molcula de agua es potencialmente de otras que velocidad, aunque su estabilidad disminuye al elevarse la temperatura. unirse mediante

enlaces de hidrgeno a molculas de se formen agua, lo que permite estructuras de tipo reticular Estos enlaces de hidrogeno entre las molculas se forman y escinden a una gran

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BIOLOGA 2 BACHILLERATO Los enlaces de hidrgeno mantienen unidas a las molculas de agua entre s, con lo que su peso molecular aumenta, y por ello, a una temperatura a la que otras molculas qumicamente comparables (H2S o CH4) estn en estado gaseoso, el agua se encuentra en estado lquido. Como consecuencia, el agua se emplea como medio fluido de transporte entre las diferentes partes de un organismo, y como medio lubricante en rganos de movimiento. COHESIVIDAD DEL AGUA. Es debida a las potentes fuerzas intermoleculares en el agua lquida originadas por la polaridad elctrica de sus molculas, que a su vez, es consecuencia de la ordenacin especifica de los electrones en sus tomos de hidrgeno y de oxgeno que hacen que interaccionen entre s las molculas de agua por medio de enlaces de hidrgeno. A su vez estas molculas interaccionan con otras molculas polares (adhesin), lo que hace al agua responsable del fenmeno de la capilaridad que permite la ascensin del agua a travs de conductos de poco dimetro, como ocurre con la subida de la savia bruta desde las races a las hojas. Las fuerzas cohesivas debidas a la elevada tendencia de la molcula de agua a unirse a otras molculas vecinas, son las que convierten al agua en un lquido prcticamente incompresible, capaz de dar volumen y turgencia a muchos seres vivos, por ejemplo el esqueleto hidrosttico de las plantas. Adems esta naturaleza cohesiva del agua es responsable de muchas de sus propiedades, tales como su elevada tensin superficial, su elevado calor especfico y su elevado punto de ebullicin. Elevada tensin superficial; esta propiedad permite deformaciones en el citoplasma celular, causa de los movimientos internos de la clula. Elevado calor especfico; as al comunicar una cierta cantidad de calor, la temperatura se eleva poco y, de la misma forma, al liberar energa por enfriamiento, la temperatura desciende mas lentamente que en otros lquidos. Esto permite que el agua acte como un amortiguador trmico, manteniendo la temperatura del organismo relativamente constante, a pesar, de las fluctuaciones ambientales. De esta forma se evita la alteracin de algunas molculas, fundamentalmente protenas, muy sensibles a los cambios trmicos. Elevado calor de vaporizacin; la evaporacin de agua precisa una considerable cantidad de energa pues es necesario romper los enlaces de hidrgeno existentes en la fase lquida. Esta propiedad, junto con la anterior, participa en el proceso de amortiguacin trmica, pues se consigue una disminucin de la temperatura de un organismo al perder una cantidad de calor que es empleada en la evaporacin del agua. La sudoracin es un mtodo fisiolgico de refrigeracin, basado en esta propiedad.

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BIOLOGA 2 BACHILLERATO SOLUBILIDAD. El agua por su naturaleza dipolar posee una constante dielctrica elevada lo que hace que sea un buen disolvente para gran cantidad de compuestos: Compuestos inicos, como las sales cristalizadas; por ser el agua dipolar se interpone entre los compuestos inicos

disminuyendo la fuerza de atraccin de los iones y provocando su separacin y por tanto su disolucin. Compuestos orgnicos neutros que poseen grupos funcionales polares (hidroxilo, aldehdo cetona, carboxilo, amina, amida, sulfhidrilo); son solubles en el agua, pues no

interrumpen su estructura al formar enlaces de hidrgeno con ella. A estos compuestos se les llama hidrfilos o polares. Compuestos orgnicos no polares (radicales alifticos); son insolubles en agua porque interrumpen su estructura, al no formar enlaces de hidrgeno con ella. A estos compuestos se les llama hidrfobos o apolares. Substancias anfipticas (poseen a la vez grupos hidrfilos e hidrfobos); son dispersadas por el agua. Por ejemplo, un cido graso de cadena larga forma unos agregados denominados micelas, en las que los grupos carboxilo polares

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BIOLOGA 2 BACHILLERATO estn en contacto con el agua y forman enlaces hidrgeno con ella, mientras que las cadenas hidrocarbonadas insolubles, hidrfobas y apolares se ocultan del medio acuoso mediante interacciones hidrofbicas. Otra manera de disponerse las substancias anfipticas cuando se aaden en pequea cantidad al agua, es formando una monocapa en la superficie, y las cabezas polares se disponen en contacto con la superficie de sta. Sobre esta monocapa puede disponerse una segunda capa con las colas apolares sobre la primera, formando una bicapa lipdica. En ella las cabezas polares forman enlaces de hidrogeno con el agua y los grupos apolares se mantienen unidos por interacciones hidrofbicas. De todo ello, se deduce, que una de las primordiales funciones del agua es la de actuar como disolvente de la mayora de las molculas y dado que es condicin imprescindible, que para que una reaccin qumica tenga lugar, que los reactivos se encuentren disueltos, podemos deducir que el agua, al permitir la disolucin de los compuestos biolgicos, acta como el medio donde se realizan todas las reacciones metablicas caractersticas de la actividad vital. As mismo, sirve de vehculo de entrada y salida de las distintas substancias disueltas en ella, a travs de la membrana, en la clula.

IONIZACIN. REGULACIN DEL pH. Una pequea parte de las molculas de agua pueden ionizarse al unirse un tomo de hidrgeno de una molcula al oxigeno de otra molcula, rompiendo su unin con la primera. + O H + +

H

O O+

H

+

H

H ++

H

Aparecen as dos iones de carga opuesta: H3O y HO. Habitualmente, los iones H3O+ se representan con H+. En el agua destilada la proporcin de molculas ionizadas es muy baja. A 25 C [H+]x [HO] = 1 x 1014 A este producto se le denomina producto inico del agua.

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BIOLOGA 2 BACHILLERATO -ACIDEZ Y BASICIDAD. pH.Al disolver un cido en agua aumenta la concentracin de H+, pues cede estos iones. Por el contrario, las bases captan H+ del medio, por lo cual stos disminuyen. Segn el producto inico del agua, si aumenta la concentracin de uno de los iones, disminuye la del otro. Para describir la abundancia relativa de los iones presentes en la disolucin se emplea el trmino de pH, que se define como el logaritmo inverso de la concentracin de H+ La escala de pH vara entre 1 y 14, correspondiendo el 7 a la neutralidad. Valores por debajo de este corresponden a disoluciones de sustancias cidas, y si estn comprendidos entre 7 y 14, la disolucin ser bsica. En los seres vivos existen disoluciones con un pH determinado, casi siempre prximo a la neutralidad. -ACCIN REGULADORA DEL pH. SISTEMAS TAMPN. Para que los fenmenos vitales puedan desarrollarse con normalidad es necesario que la concentracin de H+ sea mas o menos constante. Pero en las reacciones que tienen lugar en el metabolismo se estn liberando continuamente productos o substancias tanto cidas como bsicas que tenderan a variar la concentracin de H+, sino fuera por que los seres vivos disponen de mecanismos qumicos que se oponen automticamente a las variaciones de pH. En estos mecanismos denominados sistemas tampn, intervienen de forma importantsima las sales minerales, que de esta manera desempean un papel de reguladoras del equilibrio cido-base. Como quiera que es mas frecuente la desviacin, en los seres vivos hacia el lado cido (pH inferior a 7), que al bsico, porque durante el metabolismo hay una mayor cantidad de substancias que liberan protones, estudiaremos un tampn que acte frente al exceso de acidez. El principal tampn extracelular en la sangre y lquidos intersticiales de los vertebrados, es el tampn del bicarbonato formado por el H2CO3 y el NaHCO3 As por ejemplo supongamos que un organismo se ve sometido a un exceso de cidos, entonces se incrementara considerablemente la concentracin de protones, en virtud de la disociacin HCl H+ + Cly la igualdad [H +] = [HO-] desaparecera Para evitar esto entrar en funcionamiento el tampn y ocurre lo siguiente: HCl + NaHCO3 NaCl + H2CO3 ; HX H+ + X-

la sal es neutra y aunque se disocie no liberar protones y adems habitualmente es expulsada por la orina: NaCl Na+ + ClEl cido carbnico es un cido dbil se descompone con rapidez en: H2CO3 CO2 + H2O

De esta forma un aumento de la concentracin de hidrogeniones en los medios biolgicos ocasiona, por desplazamiento del equilibrio, un aumento en la concentracin del cido carbnico, y este dar lugar a una mayor concentracin de CO2, que ser expulsado por va respiratoria, modificando la frecuencia de la ventilacin en las estructuras respiratorias. En las estructuras biolgicas, por otra parte, un descenso de H+ se traducir en un gasto de cido carbnico, obtenido a partir del CO2 modificando tambin el ritmo de ventilacin.

GLCIDOS CONCEPTO Son biomolculas orgnicas formadas por carbono, hidrgeno y oxgeno. Qumicamente son polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas, es decir compuestos que poseen varios grupos hidroxilo ( OH) y un grupo carbonilo, bien aldehido ( CHO) o bien cetona (C = O).Pgina 15

BIOLOGA 2 BACHILLERATO Tambin se incluyen en este grupo molculas derivadas, con grupos amina, carboxilos, etc, que poseen una gran semejanza qumica con los glcidos ms comunes. Atendiendo a su complejidad se clasifican en: A) B) Monosacridos u osas Son los ms sencillos. No hdrolizables. Poseen de 3 a 7 tomos de carbono. sidos formados por la unin de varios monosacridos mediante enlaces Oglucosdicos, pudiendo Constituyen los monmeros a partir de los cuales se originan los dems glcidos. poseer en su molcula otros compuestos no glucdicos. Son hidrolizables, descomponindose en los monosacrdos y dems compuestos que los constituyen. A su vez se dividen en: 1) Holsidos constituidos exclusivamente por monosacridos. Si el nmero de monosacridos est comprendido entre 2 y 10, se denominan Oligosacridos, entre ellos cabe destacar a los disacridos (dos osas) y trisacridos (tres osas). Pero, s el nmero de monosacridos es superior a 10 se llaman Polisacridos que pueden estar formados por un solo tipo de osas (homopolisacridos), o por dos o ms tipos (heteropolisacridos). 2) Hetersidos formados por osas y otros compuestos no glcidicos de naturaleza variada. MONOSACRIDOS Como ya se ha dicho, son los glcidos ms sencillos, no hidrolizables y constituyen los monmeros de los dems glcidos. Propiedades fsicas son slidos, cristalinos, incoloros o blancos, dulces y solubles en agua. Su solubilidad, se debe a que tanto los radicales hidroxilo, como el grupo carbonilo son polares y establecen por ello enlaces de hidrogeno con las molculas de agua tambin polares. Propiedades qumicas Poseen poder reductor frente a determinadas sustancias (por ejemplo el licor de Fehling), debido a la presencia del grupo carbonilo que puede oxidarse a cido con facilidad por disoluciones alcalinas de plata o cobre. Esta propiedad es utilizada para detectar su presencia en medios biolgicos.NATURALEZA QUMICA DE LOS MONOSACRIDOS

Qumicamente estn constituidos por una sola molcula de polihidroxialdehido o polihidroxicetona que posee de 3 a 7 tomos de carbono. Su frmula emprica responde a (CH 2O)n. La estructura bsica de los monosacridos es una cadena de carbonos no ramificada en la que dichos tomos se encuentran unidos entre s mediante enlaces covalentes sencillos y todos ellos son portadores de un grupo hidroxilo ( OH) y de un radical de hidrgeno ( H), excepto uno que forma parte de un grupo carbonilo, bien de tipo aldehido o cetona. Los monosacridos que poseen un grupo aldehido se denominan aldosas y siempre se encuentra en uno de los carbonos terminales de la molcula. Los que tienen un grupo cetona reciben el nombre de cetosas y siempre se localiza en un carbono intermedio. Dependiendo de que posean 3, 4, 5, 6 o 7 tomos de carbono, se denominan: heptosas, respectivamente. Si tenemos en cuenta ambos criterios para nombrarlos se antepone al sufijo osael prefijo aldo o ceto para indicar si poseen funcin aldehido o cetona, seguido de "tri", "tetra", "penta", "hexa" o "hepta", para hacer referencia al nmero de tomos de carbono que posean. As por ejemplo un monosacrido de seis tomos de carbono con funcin aldehido ser una aldohexosa. Ejemplos: triosas, tetrosas, pentosas, hexosas y

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HEMIACETAL INTRAMOLECULAR Y CICLACIN DE LA MOLCULA

Las molculas de monosacridos pueden presentar cadenas abiertas, como las que hemos visto hasta ahora, o cerradas, formando ciclos. En las tetrosas, la forma abierta es la que corresponde a su estado en la clula. Por el contrario, las pentosas y hexosas, cuando se encuentran en disolucin acuosa, se comportan como si poseyeran un carbono asimtrico ms. Esto es debido a que se forman cadenas cerradas al reaccionar los grupos carbonilo con las molculas de agua, apareciendo, por tanto, otro carbono asimtrico que presenta un OH llamado hemiacetlico. Por ello existen dos formas distintas en la naturaleza, que por convenio se denominan y que el OH hemiacetlico se encuentre a la derecha o a la izquierda del nuevo carbono asimtrico. Estas molculas se representan espacialmente: Ciclacin glucosa , segn

Ciclacin ribosa

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BIOLOGA 2 BACHILLERATO Estos compuestos, por lo anteriormente explicado sern , segn el OH hemiacetlico este representado hacia abajo o arriba del plano.

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BIOLOGA 2 BACHILLERATOMONOSACRIDOS DE INTERS BIOLGICO

RIBOSA Aldopentosa. Forma parte de la estructura de los RNA, as como de nucletidos capaces de transferir energa, como por ejemplo el ATP. DESOXIRRIBOSA Es un monosacrido que se origina a partir de la ribosa, por perdida del oxgeno del C 2. Forma parte de la estructura del DNA. GLUCOSA Aldohexosa. Recibe el nombre de azcar de uva por encontrarse de forma libre en este fruto. Puede encontrarse libre como tal glucosa o formar parte de oligosacridos y polisacridos. En nuestra sangre, y procedente de la digestin de los glcidos que tomamos en el alimento, se encuentra en la proporcin de un gramo por litro. Es utilizada como fuente de energa por todas las clulas, pues es el material energtico de uso ms inmediato. FRUCTOSA cetohexosa. Se encuentra en la miel y en la mayora de los frutos acompaando a la glucosa. En el hgado se transforma en glucosa, por lo que posee para nuestro organismo el mismo valor energtico que sta. OLIGOSACRIDOS Son glcidos formados por la unin de dos a diez monosacridos. Los ms abundantes en la naturaleza son los DISACRIDOS constituidos por la unin de dos monosacridos, generalmente hexosas, mediante un enlace "Oglucosdico. Este enlace puede ser , dependiendo de la configuracin primer monosacrido. Los disacridos son dulces, solubles en agua, cristalizables y por hidrlisis se descomponen en sus monosacridos constituyentes. del

Entre los disacridos de mayor inters biolgico, se pueden citar como ejemplo Maltosa formada por dos molculas de glucosa, unidas mediante un enlace (14) Se obtiene por hidrlisis del almidn y del glucgeno. Aparece durante la germinacin de la cebada que se emplea en la fabricacin de la cerveza y, una vez tostada como sucedneo del caf (malta).

Lactosa Formada por una molcula de galactosa y otra de glucosa, unidas mediante un enlace encuentra libre en la leche de los mamferosPgina 19

(14). Se

BIOLOGA 2 BACHILLERATO Sacarosa formada por una molcula de glucosa y otra de fructosa, unidas por un enlace remolacha azucarera. POLISACRIDOS Son los glcidos ms abundantes en la naturaleza y los de mayor peso molecular. Estn formados por ms entre s de diez monosacridos, unidos mediante (12). Es el azcar comn y abunda en la caa de azcar y en la

enlaces "Oglucosdicos".

En la reaccin se

desprenden tantas molculas de agua como enlaces forman. Su hidrlisis completa libera monosacridos. Son inspidos, amorfos e insolubles en agua. Algunos, como el almidn, pueden formar dispersiones coloidales. Los polisacridos realizan funciones biolgicas de dos tipos: de reserva energtica y estructural. Los primeros presentan enlaces de tipo , como el almidn y el glucgeno. Los segundos, como la celulosa y la quitina, poseen enlaces de tipo . Los mas frecuentes estn formados por hexosas, sobre todo glucosa. o sus derivados. En los vegetales tambin existen polisacridos formados por pentosas. Entre los ms importantes se pueden citar: Almidn Homopolisacrido, con funcin de reserva energtica, propio de los vegetales, se acumula en el citoplasma celular formando grnulos (amiloplastos), de tamao y forma caractersticos de cada especie vegetal. Es

especialmente abundante en tubrculos y en semillas. Es un polmero de elevado peso molecular formado por miles de molculas de glucosa, cuya estructura es adems de ramificada helicoidal con 6 molculas de glucosa por vuelta de hlice y las ramificaciones se producen cada 12 molculas de glucosa.

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BIOLOGA 2 BACHILLERATO Glucgeno Homopolisacrido, de reserva energtica, propio de los animales. Se acumula en el hgado y en los msculos, donde cuando es necesario se moviliza convirtindose en glucosa. Es un polmero de molculas de glucosa y posee una estructura semejante a la del almidn, con la particularidad de que es an ms ramificado. Celulosa Homopolisacrido, con funcin estructural, exclusivo de las clulas vegetales, en las que forma la parte fundamental de su pared celular. Es polmero lineal y no ramificado de molculas de glucosa. Cada molcula de glucosa est girada 180 respecto al residuo adyacente, de modo que el oxgeno de cada anillo establece un puente de hidrgeno con el grupo OH del C3 del anillo siguiente, lo que impide la formacin de estructuras helicoidales, obtenindose de este modo una cadena recta y extendida. Varias cadenas adyacentes, con esta conformacin, pueden establecer, entre ellas, enlaces de hidrgeno, dando como resultado la formacin de fibras con una elevada fuerza tensil Sin embargo, los enlaces del almidn y del glucgeno originan una estructura muy distinta. La celulosa se hidroliza por accin de las "celulasas" capaces de romper los enlaces , dando molculas de celobiosa y estas finalmente glucosa. Solo algunos microorganismos, como protozoos y bacterias sirnbiticos del aparato digestivo de animales herbvoros y de insectos xilfagos poseen dicho enzima. Quitina: Homopolisacrido con funcin estructural que forma la parte fundamental del exoesqueleto de los artrpodos. un

FUNCIONES: Los glcidos desempean las siguientes funciones biolgicas: Energtica: Constituyen el material energtico de uso inmediato para los seres vivos. El glcido ms utilizado por todo tipo de clulas como fuente de energa es la glucosa (su oxidacin libera 4,1Kcal/g). Otros glcidos, como el almidn, el glucgeno, la sacarosa, la lactosa....... son formas de almacenar glucosa. As el glucgeno y el

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BIOLOGA 2 BACHILLERATO almidn permiten acumular miles de molculas de glucosa en animales y vegetales respectivamente. Estas molculas al ser bastante insolubles en agua pueden almacenarse en grandes cantidades. Por otra parte y dado que los glcidos son los primeros productos obtenidos durante la fotosntesis, constituyen una fuente de carbono para los dems compuestos orgnicos. Estructural algunos glcidos forman parte de estructuras celulares y de tejidos. Entre los glcidos que desempean esta funcin se pueden citar: la celulosa, la pectina y la hemicelulosa que constituyen la pared celular de las clulas vegetales; los peptidoglicanos constituyentes de la pared bacteriana; la quitina que forma el exoesqueleto de los artrpodos; la ribosa y desoxirribosa componentes de la estructura de los RNA y DNA respectivamente. Los glcidos (oligosacridos)unidos covalentemente a las protenas o a los lpidos de las membranas celulares, actan como receptores de membrana de muchas sustancias y lugares de reconocimiento entre clulas del mismo tejido.

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BIOLOGA 2 BACHILLERATO LPIDOS CONCEPTO Son biomolculas orgnicas, compuestas bsicamente por carbono, hidrgeno y oxgeno y, en determinadas ocasiones tambin por otros elementos, como fsforo, nitrgeno y azufre. Constituyen un grupo de molculas muy heterogneas, que tienen en comn dos caractersticas: ser insolubles en agua y otros disolventes polares. ser solubles en disolventes orgnicos, es decir, no polares, como el benceno, el cloroformo, la acetona, el ter, etc. Desde el punto de vista qumico, se pueden clasificar teniendo en cuenta diversos criterios. Uno de ellos es, en funcin de sus relaciones con los cidos grasos. Segn este criterio, los lpidos se dividen en: Acilglicridos o grasas Ceras Saponificables con ac. grasos Glicolpidos Fosfolpidos Glicerofosfolpidos Esfingofosfolpidos Esfingoglicolpidos Colesterol Esteroides Insaponificables sin ac. grasos Terpenos Prostaglandinas A titulo informativo. No se desarrollaran todos. CIDOS GRASOS Son molculas que poseen una larga cadena lineal hidrocarbonada, generalmente con un nmero par de tomos de carbono (14 a 22) y con un grupo carboxilo en uno de sus extremos: R COOH, R, cadena hidrocarbonada saturada R COOH, R, cadena hidrocarbonada no saturada cido plmitico: CH3 (CH2)14 COOH Hormonas V itaminas Lpidos de membrana

cido olico: CH3 (CH2)7 CH = CH (CH2)7 COOH

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BIOLOGA 2 BACHILLERATO Saturados son aquellos que poseen nicamente enlaces covalentes sencillos. En estos compuestos, la rotacin libre alrededor de cada enlace carbonocarbono, confiere gran flexibilidad a la cadena hidrocarbonada, que puede adoptar muchas conformaciones diferentes, siendo la ms estable la totalmente extendida. Son ejemplos de cidos grasos saturados entre otros: cido palmtico: CH3 (CH2)14 COOH, el esterico, etc. Insaturados Son aquellos que poseen uno o varios dobles enlaces. Estos dobles enlaces al ser rgidos y carecer de libertad de giro provocan inflexiones de la cadena hidrocarbonada. Como ejemplo se puede citar el cido oleico que se encuentra en el aceite de oliva Cuando poseen varios dobles enlaces, en la cadena hidrocarbonada, se denominan poliinsaturados.PROPIEDADES FSICAS DE LOS CIDOS GRASOS

Las propiedades fsicas de los cidos grasos y de los compuestos que los contienen vienen determinadas en gran medida por la longitud y grado de insaturacin de la cadena hidrocarbonada. Solubilidad Los cidos grasos son compuestos anfipticos, ya que poseen una zona hidrfoba, la cadena hidrocarbonada, con tendencia a formar enlaces de Van der Waals con otras cadenas semejantes. Por el contrario el grupo carboxilo es polar e hidrfilo. Debido a ello los cidos grasos cuando se encuentran en un medio acuoso sus grupos hidrfilos se orientan hacia las molculas de agua, mientras que los grupos hidrfobos se alejan de ellas, dando lugar a la formacin de micelas, monocapas y bicapas Punto de fusin Los cidos grasos saturados, debido a su conformacin totalmente extendida pueden empaquetarse estrechamente, lo que permite la formacin de un gran nmero de fuerzas de Van der Waals entre los tomos de cadenas hidrocarbonadas vecinas (el nmero de estos enlaces est en relacin directa con la longitud de la cadena). Por el contrario en los cidos grasos insaturados, los doblamientos provocados por los dobles enlaces de la cadena hidrocarbonada no permiten este empaquetamiento tan fuerte, por lo que las interacciones de Van der Waals son ms dbiles, necesitndose menos energa para romperlas. Por ello los cidos grasos insaturados tienen puntos de fusin ms bajos que los saturados de la misma longitud de cadena, esto determina que a temperatura ambiente los saturados sean slidos, mientras que los insaturados son lquidos.PROPIEDADES QUIMICAS DE LOS ACIDOS GRASOS

Por poseer un grupo carboxilo pueden llevar a cabo: Reacciones de esterificacin en las que reaccionan con grupos alcohlicos formando steres: R COOH + HO R H2O + R COO R Reacciones de saponificacin en las que reaccionan con bases fuertes como potasa o sosa, dando la sal potsica o sdica del cido graso correspondiente que recibe el nombre de jabn. R COOH + HONa H2O + R COONaPgina 24


ACILGLICRIDOS O GRASAS Son steres formados por una molcula de glicerina y una, dos o tres molculas de cidos grasos. En el primer caso se denominan monoacilglicridos, en el segundo diacilglicridos y en el tercero triacilglicridos. Entre ellos cabe destacar los triacilglicridos denominados tambin triglicridos, grasas o grasas neutras.

Dado que los hidroxilos ( OH) polares del glicerol y los carboxilos ( COOH) polares de los cidos grasos estn unidos en enlace ster, los triacilglicridos son molculas apolares (de aqu el nombre de grasas neutras), hidrfobas, prcticamente insolubles en agua. Solo los monoacilglicridos y los diacilglicridos poseen cierta polaridad debido a los radicales OH libres de la glicerina. Si los tres cidos grasos son iguales, el triacilglicrido se denomina simple y si no lo son, recibe el nombre de mixto. Las grasas naturales suelen ser mezcla de ambos. Si los cidos grasos que predominan son insaturados es lquido y se denomina aceite. si predominan los saturados es slido y recibe el nombre de sebo. En los animales poiquilotermos y en los vegetales hay aceites y en los animales homeotermos hay sebos. Los triacilglicridos se hidrolizan a pH neutro por accin de las lipasas, rindiendo una molcula de glicerina y tres de cidos grasos. Las lipasas del intestino colaboran en la digestin y absorcin de las grasas de la dieta. Tambin se hidrolizan hirvindolos con soluciones diluidas de hidrxido sdico o hidrxido potsico, esta reaccin de saponificacin origina glicerina y las sales sdicas o potsicas de los cidos grasos correspondientes denominadas jabones. Las grasas, como ya se ha dicho, son molculas de reserva energtica. Se almacenan en las vacuolas de las clulas vegetales (sobre todo en frutos y semillas de las plantas oleaginosas) y en los adipocitos del tejido adiposo de los animales. Son mas apropiadas que el glucgeno como reserva energtica, ya que no slo pueden almacenarse en grandes cantidades sino que lo hacen en forma casi deshidratada, con lo que ocupan menos volumen. En algunos animales, las grasas acumuladas debajo de la piel sirven tambin de aislante trmico.

CERAS Resultan de la esterificacin de un monoalcohol lineal de cadena larga con un cido graso tambin de cadena larga

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BIOLOGA 2 BACHILLERATO FOSFOLPIDOS Son lpidos que forman parte de todas las membranas celulares. Derivan del glicerol, o de la esfingosina, un alcohol ms complejo. Esfingolpidos. Los derivados del glicerol se denominan Fosfoglicridos y los derivados de la esfingosina,

FOSFOGLICRIDOS (GLICEROFOSFOLPIDOS) Su estructura molecular deriva de la unin de un cido fosfatdico con un compuesto polar, generalmente aminoalcohol. El cido fosfatdco es un triester de glicerol con dos cidos grasos (posiciones 1 y 2) y un cido ortofosfrico (posicin 3) El cido graso que se esterifica con el primer OH del glicerol suele ser saturado y el segundo insaturado. El compuesto polar (HO X) se une al cido fosfatdico, a nivel del cido ortofosfrico, mediante una nueva reaccin de esterificacin. Dado que el cido ortofosfrico esterifica a dos grupos hidroxilo, se dice que forma un enlace fosfodister. Existen varias clases de fosfoglicridos, dependiendo del compuesto polar. Como ejemplo se pueden citar la Lecitina (fosfatidilcolina), que se encuentra en la mayora de las membranas celulares de los organismos superiores, y cuyo grupo polar es la Colina colina:

Todos los fosfoglicridos son compuestos anfipticos, poseen dos cadenas apolares, hidrfobas (cadenas hdrocarbonadas de los cidos grasos) y un grupo polar hidrfilo (resto de la molcula). Debido a este carcter anfiptico desempean una funcin estructural, siendo constituyentes celulares. Representacin simblica ESFINGOLIPIDOS Su estructura molecular deriva de la unin del alcohol esfingosina, un cido graso y un grupo polar que puede ser un aminoalcohol o un glcido. De todos ellos el ms conocido es la esfingomielina Al igual que los fosfoglicridos, son compuestos anfipticos pues poseen un grupo polar y dos cadenas apolares hidrfobas (cadena hidrocarbonada de la esfingosina y del cido graso), por lo que desempean tambin una funcin estructural como constituyentes de las membranas celulares.Pgina 26

esenciales

de

todas

las

membranas

BIOLOGA 2 BACHILLERATO ESTEROIDES Derivan de un hidrocarburo cclico el esterano o ciclopentano perhidrofenantreno. Esteroles: Son los esteroides entre los que cabe destacar el colesterol presente en la mayora de las clulas eucariticas. Poseen en el carbono 3 el grupo OH y en el carbono 17 una cadena hidrocarbonada. Es un compuesto anfiptico, ya que posee un grupo polar, hidrfilo (el grupo OH), mientras que el resto de la molcula es apolar, hidrfobo. Este carcter anfptico le permite desempear una funcin estructural, siendo componente muy importante de las membranas de las clulas animales, a las que confiere estabilidad y fluidez. El colesterol, adems de su papel como constituyente de membranas, es el precursor de otros esteroides, entre los que destaca tambin la vitamina D, los cidos biliares y las hormonas sexuales. FUNCIONES Los lpidos desempean entre otras, las siguientes funciones biolgicas: Energtica Tal es el caso de las grasas, que al ser molculas muy poco oxidadas poseen un alto contenido energtico. Por ejemplo la oxidacin de un gramo de grasa libera 9,4 Kcal., ms del doble de la que se consigue con la oxidacin de un gramo de glcidos o de protenas (4,1 Kcal). Las grasas acumuladas en el tejido adiposo de los animales adems de constituir una reserva energtica para el organismo, son un poderoso aislante trmico y en ocasiones mecnico, como por ejemplo la grasa que rodea a los riones. Estructural Los fosfolpidos, esfingoglicolpidos y el colesterol, dada su naturaleza polar forman parte de las membranas celulares. Protectora Funcin desempeada por las ceras al impermeabilizar las superficies en que se depositan. Transportadora Por ejemplo los cidos y las sales biliares que dispersan las grasas facilitando su degradacin y posterior absorcin intestinal. Reguladora Contribuyendo al normal funcionamiento del organismo. Desempean esta funcin las vitaminas lipdicas (A, D, K, E), as como las hormonas sexuales y hormonas suprarrenales, de carcter tambin lipdico.

CARCTER ANFIPTICO DE LOS LPIDOS. LPIDOS DE MEMBRANA.

Los lpidos que constituyen las membranas celulares tienen en comn una caracterstica muy importante: son molculas anfipticas. Contienen a la vez una parte hidroflica, que se siente atrada por el agua y otra hidrofbica que huye del agua. Los principales lpidos de membrana son: fosfolpidos (ms abundantes), glicolpidos y colesterol. Lpido de membrana Fosfoglicridos Esfingomielina Glicolpidos Colesterol Unidad hidrofbica Unidad hidroflica Cadenas de cidos grasos Alcohol fosforilado Cadena de cido graso y cadena Fosforilcolina hidrocarbonada de esfingosina. Cadena de cido graso y cadena Uno o ms residuos de azcar hidrocarbonada de esfingosina Molcula completa excepto el Grupo OH en C3 grupo OHPgina 27


Al observar la frmula de fosfoglicridos vemos que las dos cadenas de cidos grasos (unidad hidrofbica) quedan aproximadamente paralelas entre s, mientras que la parte de la fosforilcolina (unidad hidroflica) apunta en direccin opuesta. En la esfingomielina y glicolpidos tienen una conformacin semejante. Por todo ello se ha adoptado la siguiente representacin abreviada para los lpidos de membrana. Su unidad hidroflica tambin denominada grupo o cabeza polar, se representa mediante un circulo, mientras que sus colas hidrocarbonadas son representadas mediante lneas rectas u onduladas: Es evidente que cuando estos lpidos se encuentran en medio acuoso (como ya estudiamos) sus cabezas polares tendrn afinidad por el agua mientras que las colas el agua. Esto puede conseguirse formando una micela hidrocarbonadas evitarn en la que los grupos

polares estn en la superficie y las colas hidrocarbonadas quedan inmersas en el interior de la micela. Sin embargo, la ordenacin que satisface tanto las preferencias hidrofbicas como hidroflicas, de la mayora de los fosfolpidos y glicolpidos en medios acuosos es la de la bicapa lipdica (una capa bimolecular de lpidos). La razn es que sus colas de cidos grasos los hacen demasiado voluminosos para acumularse en el interior de la micela. Adems una micela es una estructura limitada, en contraposicin con una bicapa lipdica que puede tener dimensiones macroscpicas de hasta 1 mm. (107 ). Por ello, al poder formar capas bimoleculares extensas, son los constituyentes claves de las membranas. Adems estas pelculas sirven como barreras de permeabilidad, a pesar de ser estructuras bastantes fluidas. La formacin de estas bicapas de fosfolpidos y glicolpidos, como consecuencia de su carcter anfiptico, es un proceso de autoensamblaje o autoasociacin, rpido y espontneo en el agua. Las principales fuerzas que determinan la formacin de bicapas son las interacciones hidrofbicas originadas al liberarse las molculas de agua de las colas hidrocarbonadas a medida que estas colas quedan secuestradas en el interior apolar de la bicapa. Adems, entre estas colas hidrocarbonadas existen fuerzas de Van der Waals que favorecen su empaquetamiento compacto. Finalmente, se producen interacciones favorables, electrostticas y de enlace de hidrgeno entre los grupos polares de la cabeza y las molculas de agua. Por tanto, las bicapas lipdicas estn estabilizadas por todo el conjunto de fuerzas que intervienen en las interacciones moleculares de los sistemas biolgicos. Las bicapas lipdicas tienden a cerrarse sobre si mismas de tal manera que no existan extremos con cadenas hidrocarbonadas expuestas al agua, lo que da como resultado la formacin de un compartimento. Adems, las bicapas lipdicas se autorreparan puesto que un orificio en la bicapa es energticamente desfavorable.

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BIOLOGA 2 BACHILLERATO LOS PRTIDOS.

1. CONCEPTO DE PROTENA. Podemos definirlas como polmeros formados por la unin, mediante enlaces peptdicos, de molculas de baja masa molecular llamadas aminocidos. Son macromolculas muy complejas, de elevada masa molecular (entre 6000 y 106 u1.). Algunas protenas estn constituidas por un solo polmero de aminocidos pero otras son grandes edificios moleculares formados por varios polmeros ensamblados que adems, en ciertas ocasiones, se encuentran unidos a otras molculas orgnicas (lpidos y glcidos principalmente). Son las molculas orgnicas ms abundantes en las clulas, ms del 50% del peso seco de una clula es materia proteica. Bsicamente estn formadas por C, H, O y N, aunque casi todas contienen adems S. Otros bioelementos que con frecuencia forman parte de los prtidos son: P, Fe, Zn y Cu. De todos estos elementos el ms caracterstico de las protenas es el N, son los compuestos nitrogenados por excelencia de todos los seres vivos. Las funciones ms importantes y especficas de la materia viva son realizadas por protenas o por molculas complejas en cuya composicin encontramos alguna protena. Las protenas son las molculas especficas que marcan la individualidad de cada ser vivo e incluso rechazan las de otro. Adems son las molculas mediante las que se expresa la informacin gentica, de hecho el dogma central de la gentica molecular nos dice: DNA RNA PROTENA.

2. LOS AMINOCIDOS. Son las unidades estructurales que constituyen las protenas, los monmeros que, enlazados y repetidos muchas veces, forman los distintos tipos de protenas. Qumicamente son cidos orgnicos que llevan adems del grupo carboxlico, un grupo amino. En los aminocidos que se encuentran en las protenas de los seres vivos el grupo amino est siempre en posicin alfa, por este motivo solemos referirnos a los aminocidos con el smbolo aa . Todos los aminocidos que se encuentran en las protenas, salvo la prolina, responden a la frmula general expresada al margen. En la frmula general R representa el radical o "resto" de la molcula, lo que diferencia a unos aminocidos de otros. La R puede ser un simple H o algo ms complejo como un anillo hexagonal, una corta cadena aliftica, etc. En las

1

1 u = 1 da = 1,66.1024 gr.

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BIOLOGA 2 BACHILLERATO protenas naturales encontramos 20 aminocidos diferentes que son prcticamente los mismos para todos los seres vivos.2.1. Propiedades pticas de los aminocidos.

Los aminocidos, excepto la glicina, son todos asimtricos y los que forman parte de las protenas pertenecen a la forma L.2.3. Clasificacin de los aminocidos.

Podemos clasificar los aminocidos fijndonos en el radical, si tiene carcter polar o no polar y en su carga elctrica, pero tambin podramos tener en cuenta otros criterios, casi todos ellos en funcin de los radicales. Una clasificacin sencilla podra ser la siguiente: Grupo I Grupo II Grupo III Grupo IV Radical neutro y apolar, es una cadena hidrfoba. Hidrfobos. Radical neutro y polar que son capaces de formar puentes de hidrgeno con el agua porque poseen un grupo alcohlico, un grupo sulfhdrico o una amida. Hidrfilos. Radical bsico y por tanto con carga positiva, contiene uno o ms grupos aminos. Hidrfilos. Radical cido y por tanto con carga negativa, contiene un grupo cido. Hidrfilos.

La mayora de los veinte aminocidos pueden sintetizarse unos a partir de otros, pero existen algunos que no pueden obtenerse de esta manera y tienen que ser adquiridos con la dieta habitual, es decir que son aminocidos esenciales. Los aminocidos esenciales son diferentes para cada especie, por ejemplo en el hombre y como simple dato informativo son diez: Thr, Lys, Arg, His, Val, Leu, Ileu, Met, Phe y Trp.2.4. El enlace peptdico.

Se trata de un enlace que se establece entre el grupo carboxilo de un aminocido y el grupo amino de otro. La configuracin espacial de este enlace es tal, que los tomos del grupo carboxlico y del grupo amino se sitan en un mismo plano con ngulos y distancias fijos. Este enlace tiene ciertas caractersticas que convienen remarcar: - Es un enlace covalente muy resistente, lo que hace posible el gran tamao y estabilidad de las molculas proteicas. - En cierto modo se comporta como un doble enlace, tiene una cierta rigidez e impide el giro libre a su alrededor. - Inmoviliza en un plano a los cuatro tomos que lo integran. Las distancias y los ngulos entre estos cuatro tomos se mantienen constantes. Es el enlace mediante el cual se encadenan los aminocidos para formar polmeros llamados pptidos: dipptidos, tripptidos, tetrapptidos, polipptidos.Pgina 30


3. LOS PPTIDOS. Estn formados por la unin de aminocidos mediante enlaces peptdicos. Si el nmero de aminocidos es inferior a diez, oligopptido; si es mayor de diez, polipptido. Si el polipptido tiene ms de cien aminocidos o un peso molecular superior a 5.000, se denomina protena. Un ejemplo de pptido bien conocido es la insulina (dos cadenas de 21 y 30 aminocidos unidos por dos puentes disulfuro entre cisteinas), la encefalina (5 aminocidos) que se produce en las neuronas cerebrales y elimina la sensacin de dolor y la oxitocina (9 aminocidos) de la hipfisis que produce las contracciones del tero durante el parto.

4. ESTRUCTURA DE PROTENAS. Distinguimos dos grandes grupos de prtidos: las holoprotenas, que estn formadas exclusivamente por aminocidos; y las heteroprotenas, que estn formadas por holoprotenas asociadas a alguna otra molcula no proteica como puede ser un glcido, un lpido, un c. nucleico, etc. La conformacin de una protena es la disposicin que adopta la molcula en el espacio. En condiciones normales de pH y temperatura, las cadenas peptdicas suelen poseer una nica conformacin que ser la responsable de sus funciones biolgicas. La estructura o conformacin de las protenas es tan complicada que para estudiarla lo hacemos a diferentes niveles de complejidad.A) La estructura primaria.

Se refiere a la secuencia u orden que siguen los aminocidos. Toda cadena polipeptdica est polarizada, esto es, posee dos extremos bien definidos. Llamamos extremo Nterminal al extremo donde se encuentra el aminocidos con el grupo amino libre, llamamos extremo Cterminal al extremo en el que se encuentra el aminocidos con el grupo carboxlico libre. Al enumerar los aminocidos de una protena lo haremos desde el extremo N-terminal hacia el C-terminal: NH2GlyGlyLys .......ValLeuCOOH

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BIOLOGA 2 BACHILLERATO La estructura primaria es de gran importancia porque de ella van a depender todos los dems niveles estructurales. La alteracin de la secuencia de aminocidos de un polipptido dar lugar a una protena diferente que puede incluso perder toda actividad biolgica o realizar una funcin diferente de la original. Dos polipptidos son diferentes aunque tengan exactamente los mismos aminocidos si stos estn dispuestos en orden diferente.B) La estructura secundaria.

Es la disposicin de la secuencia de aminocidos o estructura primaria en el espacio, sobre todo depender de la disposicin regular y repetida de los radicales R. La estabilidad de esta estructura se debe a la capacidad de giro de los enlaces (de todos excepto de los enlaces peptdicos) y a la formacin de puentes de hidrgeno entre los: C = O :::::: H N Se conocen bsicamente tres tipos de estructuras secundarias:-La alfahlice -La hlice de colgeno -La disposicin beta o de lmina plegada.

En realidad en los tres casos se trata de disposiciones helicoidales que se diferencian nicamente en el paso de vuelta (p), el nmero de aminocidos por vuelta (n) y el dimetro de la hlice. En la alfahlice n = 4, en la hlice del colgeno n = 3, y en la disposicinbeta n = 2. A continuacin pasaremos a estudiar la alfahlice y la disposicinbeta frecuentes. como configuraciones ms

* AlfaHlice. En la conformacin de la estructura secundaria en Alfahlice, la cadena de aminocidos se enrolla sobre s misma, en forma de hlice que gira hacia la derecha, debido a la especial disposicin en que se van orientando los aminocidos al enlazarse y que determina que cada plano que contiene un enlace peptdico realice un giro determinado respecto al plano anterior. Los puentes de hidrgeno que se establecen entre los: C = O :::::: H-N de las espiras vecinas son los responsables de la estabilidad de esta estructura.22

*

En el caso de la hlice de colgeno la disposicin es similar pero la hlice que resulta est ms distendida porque la abundancia de

aminocidos como la prolina e hidroxiprolina, que poseen un radical muy voluminoso, dificultan la formacin de puentes de hidrgeno entre las espiras. La estabilidad final de sta estructura se consigue por la asociacin de tres hlices para formar una superhlice que gira hacia la

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* La disposicin beta o en lmina plegada, es tambin una hlice pero no existen puentes de hidrgeno entre las espiras y la hlice est tan relajada que recuerda un zigzag. La estabilidad de esta estructura se logra al asociarse varias molculas polipeptdicas o segmentos de una misma protena mediante puentes de hidrgeno. Se forma entonces una especie de lmina plegada o en zigzag en la cual los radicales (R) de los aminocidos, que suelen ser muy cortos, aparecen situados por encima y por debajo de esta lmina plegada.C) Estructura terciaria

Es la disposicin que adquiere en el espacio la estructura secundaria. Una secuencia de aminocidos en disposicin alfa o beta, normalmente no se dispone en lnea recta, sino que se dobla o retuerce, adquiriendo lo que llamamos estructuras terciarias. Bsicamente distinguimos dos tipos de estructuras terciarias: la filamentosa y la globular. Tambin es cierto que para muchos autores la estructura filamentosa es la ausencia de estructura terciaria. Las protenas con conformacin filamentosa o fibrosa, suelen ser estructurales, de proteccin o ambas cosas a la vez. Mantienen la disposicin alargada y no se retuercen y por este motivo podemos decir que carecen de estructura terciaria. Son insolubles en agua y soluciones salinas: betaqueratina, colgeno, elastina, etc.

izquierda. Por este motivo, tres polipptidos ensamblados, para muchos bioqumicos esa sera una estructura tpicamente cuaternaria. Esta estructura es prcticamente exclusiva del colgeno, de ah su nombre.

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BIOLOGA 2 BACHILLERATO Las protenas que realmente adquieren estructuras terciarias con pliegues, repliegues y dobleces son las protenas con conformacin globular. Suelen ser dinmicas o dinmicoestructurales, la estructura secundaria se dobla y retuerce varias veces hasta adquirir una forma ms o menos globular o esfrica, son solubles en agua y/o disoluciones salinas. Los tramos rectos de las protenas globulares generalmente tienen estructura secundaria en alfahlice, los tramos donde dobla la cadena polipeptdica tienen disposicin beta. Son globulares, por ejemplo, los enzimas, las protenas de membrana, muchos transportadores, etc. En una protena globular pueden existir diferentes segmentos de alfahlices y/o de lminas beta, pero siempre se encuentran las formas beta en el centro y las formas alfahlice en la superficie. Por otra parte el polipptido siempre se dobla de manera que los radicales hidrfobos quedan en el centro del glbulo y los hidrfilos en la superficie excepto en el caso de las protenas de membrana que, al estar inmersas en un ambiente lipdico, disponen sus radicales hidrfobos en la superficie. Estas estructuras globulares se forman y se mantienen debido a la presencia de: * Enlaces covalentes fuertes entre los radicales de los aminocidos, como los puentes disulfuro que se establecen entre dos aminocidos con azufre (cisteinas y metioninas) * Otros enlaces dbiles como puentes de hidrgeno, Van der Waals, interacciones elctricas, interacciones cidobase e interacciones hidrofbicas.

D) Estructura cuaternaria

Cuando varias cadenas de aminocidos, iguales o diferentes, se unen para formar un edificio proteico de orden superior, se disponen segn lo que llamamos estructura cuaternaria. Tambin se considera estructura cuaternaria la unin de una o varias protenas a otras molculas no proteicas para formar edificios macromolculares complejos. Cada polipptido que interviene en la formacin de este complejo proteico es un protmero y segn el nmero de protmeros tendremos: dmeros, tetrmeros, pentmeros, etc. La asociacin o unin de las molculas que forman una estructura cuaternaria, se consigue y mantiene mediante enlaces de hidrgeno, fuerzas de Van der Waals, interacciones electrostticas y algn que otro puente disulfuro. Un ejemplo de estructura cuaternaria es la hemoglobina, formada por las globinas o parte proteica (dos cadenas alfay dos cadenas beta) ms la parte no proteica o grupos Hemo. La conformacin espacial cuaternaria de los prtidos es la responsable de su actividad biolgica, esta funcin se puede ver alterada cuando hay modificacin de la secuencia de aminocidos o estructura primaria: en el caso de la anemia falciforme, el aminocido n 6 de las cadenas b (el glutmico) es sustituido por la valina, como consecuencia de esto se

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produce un ensamblaje anormal de los componentes de la hemoglobina que tiene como consecuencia la perdida de su funcionalidad; transporta menor cantidad de O2 y los eritrocitos adoptan forma de hoz. En el esquema anterior se pueden comparar y diferenciar con claridad los cuatro niveles estructurales que acabamos de estudiar. 5. PROPIEDADES DE LAS PROTENAS. Las propiedades de una protena, incluso su carga elctrica, dependen de los restos o radicales de los aminocidos que quedan en su superficie y que podrn interaccionar mediante enlaces covalentes o no covalentes con otras molculas. A continuacin veremos las propiedades ms importantes:Pgina 35


* Solubilidad.

Las protenas (sobre todo las globulares) en soluciones acuosas forman dispersiones coloidales debido a la polaridad de algunos radicales hidrfilos de los aminocidos que se quedan dispuestos en la periferia de la molcula. Cada macromolcula proteica queda rodeada de molculas de agua y no contacta con otras macromolculas gemelas con lo que no puede producirse la precipitacin.* Desnaturalizacin.

Las alteraciones de la concentracin, del grado de acidez, de la temperatura (calor); provocan la prdida de solubilidad de las protenas y la consecuente precipitacin. A todo este proceso lo llamamos desnaturalizacin. Esto es debido a la desaparicin de los enlaces dbiles tipo puente de hidrgeno, Van der Waals, etc. y en realidad no afecta a los enlaces peptdicos y por tanto a la estructura primaria. Sin embargo al ver alterada su conformacin espacial, la protena perder su funcionalidad biolgica. Puede existir una renaturalizacin casi siempre, excepto cuando el agente causante de la desnaturalizacin es el calor (coagulacin de la leche, huevos fritos, "permanente" del cabello, etc.).* Especificidad.

En las protenas existen sectores fijos que tienen siempre la misma secuencia de aminocidos y sectores variables que pueden alterar la secuencia de sus aminocidos sin que se altere la funcin biolgica de la protena. Este hecho da lugar a que a lo largo de la evolucin se desarrollen infinidad de molculas proteicas diferentes para cumplir la misma funcin y por la tanto a que cada especie, o incluso cada individuo, tenga sus propias protenas especficas. La especificidad de las protenas depender por lo tanto de los sectores variables y a ellos se deben, por ejemplo, los problemas de rechazos en los transplantes de rganos. Por ejemplo: La insulina consta de 51 aminocidos en todos los mamferos, que estn distribuidos en dos cadenas, de 21 y 30 aminocidos respectivamente, unidas mediante dos enlaces disulfuro; de stos 51 aminocidos, la mayora son los mismos en todas las especies, pero unos pocos (tres de la cadena corta) varan de unas a otras. 6. RELACIN ENTRE LA FORMA Y LA FUNCIN BIOLGICA DE LAS PROTENAS CENTRO ACTIVO . Los diferentes papeles biolgicos de stas molculas van a depender de la forma que adopten en su conformacin espacial.Centro activo.

Llamamos ligando a cualquier molcula que interaccione con una protena o complejo proteico y para que esta interaccin tenga xito es necesario que ambas molculas adapten perfectamente sus superficies. El ligando debe "encajar" en algn lugar de la protena que llamamos centro activo o locus.

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BIOLOGA 2 BACHILLERATO El centro activo esta formado por unos pocos aminocidos que adems suelen estar muy distantes unos de otros en la secuencia primaria de la protena, pero que debido a los pliegues y repliegues que marcan la estructura terciaria, se quedan localizados, espacialmente, muy prximos unos de otros y, sobre todo, formando una especie de hueco donde encajar el ligando. El resto de los aminocidos de la protena tienen como misin mantener la forma y la estructura que se precisa para que el centro activo se encuentre en la posicin correcta. Para que una protena y un ligando se unan o se reconozcan deben establecerse entre ambas molculas varios puntos de interaccin del tipo enlaces dbiles, especialmente fuerzas de Van der Waals, puentes de hidrgeno, etc. Estas interacciones se deben a que ciertos radicales de los aminocidos de la protena, que estn en el centro activo de la molcula, tienen afinidad qumica por determinados grupos funcionales presentes en el ligando. Algunas veces la unin protenaligando es irreversible como ocurre con las reacciones antgeno anticuerpo. Otras veces es perfectamente reversible. Una protena puede tener varios centros activos o loci que le permitirn unirse a varios ligandos.

7. CLASIFICACIN DE LAS PROTENAS EN FUNCIN DE SU ACTIVIDAD BIOLGICA. De entre las funciones generales ms caractersticas que las protenas cumplen en las clulas podemos destacar las de tipo enzimtico, estructural, contrctil, transporte, hormonal e inmunulgico. Estas funciones no son excluyentes entre s, de tal manera que, por ejemplo, una protena puede ser al mismo tiempo estructural y enzimtica, como ocurre con muchos enzimas que forman parte de las membranas celulares. Si atendemos a su actividad biolgica, y aunque muchas protenas cumplen ms de una funcin, podemos establecer la siguiente clasificacin: * De reserva. En general las protenas no tienen funcin de reserva, pero pueden utilizarse con este fin en algunos casos especiales como por ejemplo en el desarrollo embrionario: ovoalbmina del huevo, casena de la leche y gliadina del trigo. * Estructural. Son un material de suma importancia que es utilizado en casi todas las estructuras celulares como membranas, material extracelular, complejos macromoleculares, asociadas al ADN, citoesqueletos, fibras del huso acromtico, cilios y flagelos, ribosomas, etc. Ej. : glucoprotenas de la membrana plasmtica, Histonas, colgeno (tejs. conectivos, tendones, hueso, cartlago, etc.), elastina (ligamentos, paredes de los vasos sanguneos, tej, conjuntivo), queratina (en la epidermis, pelos, plumas, uas, cuernos, escamas), fibrona (en los artrpodos, tela de araa, capullo de seda de las larvas de las mariposas). * Homeosttica. En el medio interno celular y extracelular mantienen el equilibrio osmtico.Pgina 37


* De transporte. Adems de las protenas de transporte que se encuentran en todas las membranas, otras protenas transportan sustancias por los medios internos. Como ejemplos podemos recordar: Hemoglobina que transporta O2 en la sangre de los vertebrados; hemocianina que transporta O2 en los invertebrados y mioglobina que hace lo mismo en los msculos estriados; citocromos que transportan electrones en la cadena respiratoria y en la fase luminosa de la fotosntesis, las lipoprotenas que transportan lpidos, etc. * Inmunolgica y defensiva. Como ejemplos de este tipo de protenas tenemos: Trombina y fibringeno que son responsables de la coagulacin de la sangre, mucinas germicidas y protectoras de las mucosas digestivas y respiratorias, inmunoglobulinas o anticuerpos sanguneos que bloquean la accin de los antgenos. * Hormonal. Como ejemplos de esta funcionalidad proteica tenemos: Insulina que aumenta la permeabilidad para la glucosa de las membranas plasmticas, glucagn que es antagnico de la insulina, somatotropa u hormona del crecimiento, etc. * Contrctil. Debida a la posibilidad que tienen algunas para cambiar de forma manteniendo su estabilidad. Ejemplos tpicos son: la actina y la miosina, responsables de la contraccin muscular, la dinena de los cilios y flagelos, tubulinas de los microtbulos y micrifibrillas, etc. * Enzimtica. Quizs la funcin ms especfica e importante de las protenas. metabolismo celular son de naturaleza proteica. Los enzimas que controlan el

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II LAS CLULASCLASES DE CLULAS EUCARIOTAS Y PROCARIOTAS Por su estructura se distinguen dos tipos de clulas: procariticas y eucariticas: PROCARITICAS. Son muy simples, muy primitivas. Apenas tienen estructuras en su interior. Se caracterizan por no tener un ncleo propiamente dicho. Esto es, no tienen el material gentico envuelto en una membrana y diferenciado del resto del citoplasma. Adems su ADN no est asociado a histonas y est formando un nico cromosoma. Son procariotas, entre otras, las A) Clula procariota. B) Clula eucariota. La primera est representada a un aumento mucho mayor que la segunda (ver escala). bacterias, las cianofceas y los micoplasmas. EUCARITICAS. Son las clulas caractersticas del resto de los organismos unicelulares y pluricelulares, tanto animales como vegetales. Su estructura es ms evolucionada y ms compleja. Poseen orgnulos celulares y un ncleo verdadero diferenciado del citoplasma y separado de l por una membrana. Su ADN est asociado a protenas, histonas y otras, y estructurado en numerosos cromosomas. ESTRUCTURA GENERAL DE LA CLULA EUCARITICA En toda clula eucaritica vamos a poder distinguir la siguiente estructura: Membrana plasmtica Citoplasma Ncleo La clula presenta un aspecto diferente segn se observe al microscopio ptico (MO) o al electrnico (MET). Distinguiremos as una estructura, vista al MO, y una ultraestructura celular si se observa al MET.

DIFERENCIAS ENTRE LAS CLULAS VEGETALES Y ANIMALES Por lo general, las clulas vegetales son de mayor tamao. Adems, tienen plastos y estn envueltas en una gruesa pared celular, tambin llamada pared celulsica o membrana de secrecin. Sus vacuolas son de gran tamao y no tienen centriolos.

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BIOLOGA 2 BACHILLERATO ULTRAESTRUCTURA DE LA CLULA EUCARITICA

CLULA VEGETAL 1 Membrana plasmtica 2 Retculo endoplasmtico granular 3 Retculo endoplasmtico liso 4 Aparato de Golgi 5 Mitocondria 6 Ncleo 7 Ribosomas 8 Cloroplasto 9 Pared celulsica 10 Vacuola

CLULA ANIMAL 1 Membrana plasmtica 2 Retculo endoplasmtico granular 3 Retculo endoplasmtico liso 4 Aparato de Golgi 5 Mitocondria 6 Ncleo 7 Ribosomas 8 Centriolos 9 Lisosomas 10 Microtbulos (citoesqueleto)

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BIOLOGA 2 BACHILLERATO BREVE DESCRIPCIN DE LA ESTRUCTURA Y FUNCIN DE LOS ORGNULOS CELULARES

MEMBRANA Membrana plasmtica: Delgada lmina que recubre la clula. Est formada por lpidos, protenas y oligosacridos. Regula los intercambios entre la clula y el exterior. Pared celular: Gruesa capa que recubre las clulas vegetales. Est formada por celulosa y otras sustancias. Su funcin es la de proteger la clula vegetal de las alteraciones de la presin osmtica. CITOPLASMA Hialoplasma: Es el citoplasma desprovisto de los orgnulos. Se trata de un medio de reaccin en el que se realizan importantes reacciones celulares, por ejemplo: la sntesis de protenas y la glicolisis. Contiene los microtbulos y microfilamentos que forman el esqueleto celular. Retculo endoplasmtico: Red de membranas intracitoplasmtica que separan compartimentos en el citoplasma. Ah dos clases: granular y liso. Sus funciones son: sntesis, maduracin y transporte de sustancias celulares, en particular glicoprotenas. Ribosomas: Pequeos grnulos presentes en el citoplasma, tambin adheridos al retculo endoplasmtico granular. Intervienen en los

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