Selectividad 2010BiologíaTema 1/5

La célula y la base físico-química de la vida

La célula: unidad de estructura y función

Teoría Celular

LA CÉLULA ES LA UNIDAD MORFOLÓGICA, FISIOLÓGICA, Y GENÉTICA DE TODOS LOS SERES VIVOS.

Postulados enunciados por Bot. Matthias Jakob Schleiden 1838 y Zoo. Theodor Schwann en Postulados enunciados por Bot. Matthias Jakob Schleiden 1838 y Zoo. Theodor Schwann en 18391839

“La célula es la unidad morfológica de todos los seres vivos”Todos los seres vivos están constituidos por una o más células.

“La célula es la unidad fisiológica de los organismos”La célula es capaz de realizar todos los procesos metabólicos

necesarios para permanecer con vida.

Postulados enunciados por Med. Rudolf Virchow 1855Postulados enunciados por Med. Rudolf Virchow 1855

“Toda célula proviene, por división, de otra célula” Las células tan solo pueden surgir a partir de otras ya existentes.

A partir de varios descubrimientos…A partir de varios descubrimientos…

“La célula es la unidad genética autónoma de los seres vivos”La célula contiene toda la información sobre la síntesis de

su estructura y el control de su funcionamiento, y es capaz de transmitirla a sus descendientes.

Diferentes métodos de estudio de la célula

Es la unidad morfológica de todos los seres

vivos.

Es la unidad fisiológica de los

organismos

Toda célula proviene, por

división, de otra célula.

Es la unidad genética autónoma de los seres vivos.

Poder de resolución: distancia mínima entre dos puntos para que se vean separados.Ojo humano: 100μm, las células tienen un tamaño menor.Microscopio óptico: <0,2μm.

Microscopio ÓpticoMicroscopio de fluorescencia: Capacidad de emitir luz de algunos colorantes ante UV.Microscopio de contraste de fases o de campo oscuro: Usan principios físicos para aumentar el contraste sin utilizar colorantes. Se pueden visualizar células vivas, como en la división celular.Microscopio de barrido: Proporciona imágenes de secciones finas de la muestra.

Microscopio ElectrónicoUtiliza como radiación un haz de electrones. Mayor poder de resolución.

Microscopio electrónico de transmisión: Detecta electrones que han sido transmitidos a través de la muestra. Muestras muy finas al vacio. No pueden tener agua, no pueden estar vivas.

Microscopio electrónico de barrido: Los electrones no atraviesan la muestra, se desplazan a través de ella y son recogidos

los que son emitidos al chocar contra la superficie de la muestra. Poder de resolución es menor que el anterior, pero permite una imagen

tridimensional del relieve superficial.Técnicas de PreparaciónTemporales:

No son duraderas Muestras vivas, incoloras y transparentes a la luz. Se puede teñir

Sin necesidad de tinción:Microscopios de contrastes de fases o fondo oscuroPermanentes: Preparaciones duraderas, elaboración de preparaciones microscópicas:

FijaciónSe añaden fijadores: sustancias químicas que inmovilizan las estructuras celulares y detienen toda actividad metabólica.

InclusiónTejidos animales: para realizar los cortes hay que endurecerlos antes incluyéndolos en un material sólido como la parafina.

TinciónMejorar el contraste entre los diferentes componentes de la muestra se realizan tinciones con colorantes

o Simple: Con un solo tipo de coloranteo Diferencial: Con dos tipos de colorante

Ej: Tinción Gram

Tinción de Gram. Es una tinción diferencial que basa su distinción en la estructura diferente de la pared bacteriana: --Bacterias Gram + (pared más gruesa, y una sola capa de peptidoglucano ) -Bacterias Gram- ( pared más delgada y dividida en dos partes).

El procedimiento y sustancias usadas son: Colorante básico Cristal Violeta o Violeta de Genciana.

Es el primer colorante que se echa sobre el frotis previamente preparado. Es un colorante selectivo que tiñe a todos los microorganismos.

Lugol . Producto compuesto de yodo y yoduro potásico. Es un mordiente, que intensifica al Cristal Violeta haciendo que precipite. Se deja actuar un minuto y se lava con alcohol, el tiempo justo para que no se arrastre

el colorante del todo. Alcohol 96º .

El alcohol retira el colorante de las gram- debido a su diferente estructura de la pared celular (tamaño de los poros). Safranina . Colorante básico diferenciador.

Tiñe a las bacterias gram-.

Bacterias gram- estarán teñidas de un color rosáceoBacterias gram+ de un color violeta.

Esto sirve para diferenciarlas claramente al microscopio óptico.

Corte: el material tiene que ser lo suficientemente fino como para que lo atraviese la luz.Se cortan finas láminas llamadas cortes.Microtomos → microscopios ópticosUltramicrotomos → microscopios electrónicos (extraordinariamente finas y la muestra debe desecarse para hacer el vacío)

Modelos teóricos y avances en el estudio de la célula

Descubrimiento de la célula y aportes a la teoría celular:Robert Hooke (1665): Descubrimiento de la célula-Análisis con microscopio sencillo de 50x construido por él mismo.-Observaciones a tejidos vegetales (corcho)-Obra Micrographia: Tejidos vegetales estaban constituidos por pequeñas celdas (denominó células)

Anton Van Leeuwenhoek (contemporáneo) Construyó microscopios hasta 200x-Observación de aguas de charcas, fluidos internos de animales.-Observó por primera vez protozoos, rotíferos (denominó animálculos)-Observó levaduras, espermatozoides, glóbulos rojos de la sangre y hasta bacterias.

XVIII – se retarda porque no se pueden aumentar más los microscopios.

XIX – mejoras ópticas y técnicas de preparación microscópica → estudiar más detalle.

Robert Brown (1831): Descubrió corpúsculo en las c. vegetales que llamó núcleo.

Zoo. Theodor Schwann (1839): Diferencias entre vegetales y animales / metabolismo-Observó que el tejido cartilaginoso estaba formado por células separadas, rodeadas de matriz extracelular y comprobó que había un núcleo en el interior.-Observó que presentaba un funcionamiento particular (denominó metabolismo celular)-Desarrollo dos primeros principios de la teoría celular con Matthias Schleiden (1838).

Med. Rudolf Virchow (1855)-Establece el tercer principio sobre el origen de las células.Ramón y Cajal (1899) Tejido nervioso estaba constituido por células individuales.-Demostró la individualidad de cada neurona.-Amplió la teoría celular al tejido nervioso, dándole un valor universal.Genet. Walter Sutton y Emb. Theodor Boveri (1902) Propusieron Información genética reside en los cromosomas de cada célula.

Modelos de organización en procariotas y eucariotas, mostrando la relación entre estructura y función

Células procariotas Células eucariotasSon células pequeñas propias de los móneras Son propias de los protistas, los hongos, las

plantas y los animales. Aunque todas responden a una estructura básica, hay

ligeras diferencias entre ellas.No tienen núcleo definido porque carecen de

cariotecaPresentan un núcleo verdadero rodeado por

una membrana nuclear.Su material genético es un ADN circular. Su material genético está compuesto por

múltiples moléculas de ADN lineal.No realizan mitosis. Realizan mitosis.

Carecen de citoesqueleto y de la mayoría de los orgánulos celulares (raramente presentan

algún microtúbulo.

Tienen un citoesqueleto y una gran variedad de orgánulos.

Tienen ribosomas pequeños Tienen ribosomas grandesTienen pared celular, que suele estar

envuelta por una cápsulaVegetales, protistas y hongos: Presentan

pared celular, aunque esta es químicamente más sencilla de la procariota.

Las enzimas respiratorias se encuentran en la membrana plasmática.

Las enzimas respiratorias se encuentran en la mitocondria.

Los procariotas fotosintéticos tienen repliegues de la membrana donde se

encuentran las enzimas de la fotosíntesis

Las eucariotas fotosintéticas tienen cloroplastos.

Presentan flagelos submicroscópicos Presentan cilios y flagelos microscópicos.Anaeróbicos o aeróbicos Aeróbicos

1-10μm lineal 10-100μm linealSeparación de cromosomas por unión a la

membrana plasmáticaSeparación de cromosomas por huso mitótico

Comparación entre células animales y vegetales

Orgánulo Animales VegetalesPared celular Ausente PresentePlastos Ausente PresenteCentriolos Presentes AusentesVacuolas Pequeñas y escasas, o

ausentesEn las células jóvenes:

muchas y péquelas, en las maduras: una grande.

Forma Esférica PoliédricaTamaño Ligeramente menor Ligeramente mayorNutrición Heterótrofa Autótrofa fotosintéticaGránulos de reserva Glucógeno AlmidónDivisión del núcleo Huso acromático a partir del

centrosomaHuso acromático formado a

partir de zonas formadoras de microtúbulos.

División del citoplasma Estrangulación Formación del fragmoplasto.

Componentes moleculares de la célula: tipos, estructura, propiedades y papel que desempeñan

GlúcidosSon biomoléculas orgánicas formadas por C, H y OSon polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas.Funciones biológicas principales

Estructurales→ Moleculares, ribosa y desoxirribosa que forman parte de los ácidos

nucléicos.→ Celulares, como la celulosa, hemicelulosa y pectina de las paredes

celulares.→ Orgánicas, como la quitina del exoesqueleto de los artrópodos.

Energéticas→ Como fuente de energía los azúcares (glucosa) constituyen una fuente

primaria de energía química para las células.→ Como reserva de energía la glucosa es almacenada como almidón o

glucógeno, que funcionan como reservas de energía.

Osas o monosacáridos no se pueden descomponer por hidrólisis - monómeros

Aldosas grupo aldehído

Cetosas grupo cetona

Osidos polímeros formados por dos o mas osas

Holósidos formados solo por monosacáridos

Oligosacáridos 2-10 osas. Disacáridos + impPolisacáridos >10 osas

HomopolisacáridosUnión de un solo tipo de osasHeteropolisacáridos Unión de más de un tipo de osa.

Heterósidos monosacáridos + moléculas

Glucoproteinas glúcido + proteinaGlucolípidos glúcido + lípido

Monosacárido

Cetosas

Aldosas

Monosacáridos (osas)

→ Azúcares sencillos 3-7 átomos de C→ No hidrolizables→ Polialcoholes con configuración Cn(H2O)n

Clasificación

Propiedades físicas→ Sólidos blancos, cristalizables, solubles en agua (polares) generalmente dulces.

Propiedades químicas→ Muchas reacciones de los monosacáridos, son debidas a la pequeña cantidad de

forma abierta, acíclica, en equilibrio con las estructuras cíclicas. → Algunas reacciones que requieren una concentración inicial mayor fallan, el fallo se

debe a que la forma aldehídica no tiene concentración suficiente para que se produzca la reacción.

→ Los monosacáridos presentan una variedad de reacciones que se producen bien, las reacciones son las típicas de las funciones presentes, carbonilo e hidroxilo y por supuestos a interacciones entre ambos grupos.

Principales monosacáridos

↑↑↑También hay Tetrosas y heptosas que son intermediarios en la fijación del CO2

↑↑↑

*Estructura

Todos los monosacáridos, excepto la cetotriosa, contienen uno o más átomos de centros quirales. Carbono asimétrico o centros quirales: Lleva cuatro sustituyentes diferentes y por lo tanto no puede superponerse a su propia imagen especular. Isomería

Gliceraldehido importantes intermediarios metabólicosDihidroxiacetona

T r i o s a s

Ribosa componente de ribonucleótidos (ATP, ARN)Desoxiribosa (falta un OH) nucleótidos de ADNRibulosa Responsable de la fijación del CO2 en la fotosíntesis

P e n t o s a s

Glucosa principal combustible metabólico. Componente de polisacáridos estructurales y energéticosGalactosa combustible metabólico - forma parte de la lactosaFructosa combustible metabólico - forma parte de la sacarosa - frutas y líquidos seminales.

H e x o s a s

Isomería de posición: el grupo funcional está colocado en un carbono distinto en la cadena carbonada.Isomería de función: difieren en el tipo de grupo funcional.Estereoisomería (geométrica): Diferencias en las moléculas por la disposición de los enlaces en el espacio.

D – último carbono asimétrico con el OH a la derecha.L – último carbono asimétrico con el OH a la izquierda.

Si cada carbono del doble enlace está unido a grupos distintos…Trans: Cuando los grupos iguales están en partes opuestasCis: Cuando los grupos iguales están en la misma parte.

Enantiómeros: Cuando dos monosacáridos se diferencian en la posición de todos los OH de sus carbonos asimétricos.Diasteroisómeros: Cuando se diferencian en más de uno, pero no en todos.Epímeros: Cuando solo se diferencian en la posición de un OH de un centro quiral.

Anómerosα se representa situando el OH hemiacetálico por debajo del plano de la molécula; ß se sitúa por encima.

Isomería óptica: En un carbono asimétrico pueden construirse dos moléculas diferentes en el espacio.

Dextrógiros (+) – desvían la luz en el sentido de las agujas del reloj.Levógiros (-) – desvían la luz en el sentido contrario a las agujas del reloj.

Ósidos - HolósidosSon aquellos formados por la unión de dos o más monosacáridos.

Disacáridos (oligosacáridos)

Son oligosacáridos formados por la unión de dos monosacáridos mediante un enlace O-glucosídico.

Enlace O-glucosídico: Se produce al interaccionar un grupo OH de cada uno de los monosacáridos liberándose una molécula de agua y quedando un O entre ambos monosacáridos.

Propiedades→ Son cristalizables, dulces, solubles.→ Mediante hidrólisis (adición de HzO) se desdoblan en monosacáridos.

Principales disacáridos→ Maltosa (glucosa - glucosa). Producto de la hidrólisis del almidón y el

glucógeno.→ Celobiosa (glucosa - glucosa). Producto de la hidrólisis de la celulosa.→ Lactosa (glucosa - galactosa). Combustible metabólico. Se encuentra en la

leche.→ Sacarosa (glucosa - fructosa). Combustible metabólico. Azúcar común que se

extrae de la caña de azúcar y de la remolacha azucarera.

Polisacáridos

Son glúcidos formados por la unión, mediante enlace O-glucosídico, de once a varios miles de monosacáridos o derivados de ellos. Se diferencian unos de otros en:

→ Los monosacáridos que lo constituyen→ La longitud→ El tipo de ramificación de sus cadenas.

Propiedades→ Peso Molecular alto→ No son solubles en agua→ No tienen sabor dulce→ No son cristalizables→ No presentan poder reductor→ Son utilizados como elementos estructurales o de reserva.

Homopolisacáridos

Formados por monómeros de un único tipo unidos por enlaces O-glucosídicos.Función de reserva

Almidón: → Una de las fuentes primarias de glúcidos más importantes en la dieta

humana. → Principal elemento de reserva en las plantas sintetizadoras.→ No es soluble, forma disoluciones coloidales.→ Contribuye a mantener estable la presión osmótica.→ Está formada por amilosa helicoidal (α 1-4) y la amilopectina α(1-6)

helicoidal y α(1-4) en forma ramificada cada 25 moléculas.Glucógeno→ Es el principal elemento de reserva en los animales. Obtienen

energía degradándolo hasta glucosa.→ Está en el tejido muscular y en el hígado.→ Formado por cadenas muy largas y ramificadas de glucosa→ Unidas por enlaces α(1-4) cada 8 o 12 moléculas.

Función estructuralCelulosa→ Componente principal de paredes celulares en células vegetales.→ 10.000-15.000 unidades de glucosa→ Estructura lineal no ramificada.→ Unidas por enlaces β(1-4). Este enlace no es digerido por las enzimas

humanas.→ Otros si tienen celulasas que lo degradan. Como los rumiantes o los

protozoos de los intestinos de las termitas.Quitina→ Polímero de N-acetil-glucosamina.→ Forma parte del exoesqueleto de los artrópodos → Forma paredes celulares de los hongos.

HeteropolisacáridosSon glúcidos conformados por dos o más tipos de monosacáridos, o algún otro compuesto.

Hemicelulosas Glucosa + galactosa + fructosaSe encuentra en la pared celular junto a la celulosa.PectinasSe encuentra en la pared celular de las células vegetales formando la lámina media.Cadenas de ↑PM de ácido galacturónico intercalado con otras osas, como ramnosa o arabinosa.Agar-AgarPolímero D y L galactosa que está en las algas rojasEspesante en la industria alimenticiaMedio de cultivo para microorganismos.

HeterósidosGlúcidos + algucón (parte no glúcidica)Algucón – alcoholes /esteroides / compuestos antociánicos.

Glucolípidos(Algucón: lípido denominado ceramida) + Oligosacárido complejo

Componentes principales de la membrana externa de las bacterias Gram negativas. Objetivos principales de los anticuerpos contra estas bacterias.

→ Cerebrósidos → Gangliósidos

GlucoproteídosFracción glúcidica + Fracción proteica

Mucoproteinas o mucinas → Gran % glúcidica.→ Están en las vías respiratorias, digestivas y urogenitales. → Lubrican e impiden la infección bacteriana.Glucoproteinas→ Aglutinógenos A y B de la sangre→ De la leche→ Hormonas gonadotróficas producidas por la hipófisis.Glucoproteinas estructurales de membrana plasmática→ Forman parte de la membrana y actúan en procesos de reconocimiento

celular.Peptidoglucanos→ Componente rígido de las paredes bacterianas.

Lipidos

Es un grupo muy heterogéneo (estructural y funcionalmente) de sustancias químicas.

Todos: C y HCasi todos: OAlgunos: P, S, N

Características distintivas:→ Insolubles en aguay otros componentes polares→ Solubles en disolventes orgánicos (no polares) como el octano, éter o benceno.

Funciones

Almacenan y transportan el combustible necesario para las reacciones metabólicasComponentes estructurales fundamentales en las membranas celulares,Reconocimiento de las célulasCubiertas externas de los vegetales.Vitaminas, Hormonas y Protectora

Clasificación de los lípidos

Lípidos

Ácidos grasosSaturados

Insaturados

Lípidos con ácidos grasos o

saponificables

SimplesAcilglicéridos

Céridos

ComplejosFosfoglicéridos

FosfoesfingolipidosGlucoesfingolipidos

Lípidos sin ácidos grasos o

insaponificables

Isoprenoides o terpenosEsteroides

Prostaglandinas

Ácidos grasos

Son ácidos monocarboxilicos de cadena larga (14-22C)

→ Saturados: o No presentan dobles enlaces en la cadena hidrocarbonada.o Puntos de fusión más altoso Propios de animaleso Palmítico 16C y Esteárico 18C

→ Insaturadoso Presentan uno o más dobles enlaces en la cadena hidrocarbonadao Puntos de fusión más bajos o Propios de vegetaleso Oleico (18:1D9), Linoleico (18:2D9,12), Araquidónico (20:4D5,8,11,14)

Ácidos grasos esenciales:→ No pueden ser sintetizados por el organismo (única obtención mediante dieta).→ Son necesarios para sintetizar moléculas como Vitamina F→ linoleico, linolénico y araquidónico.

Propiedades Físicas:

→ Solubilidado Compuestos anfipáticos (zona polar hidrófila –COOH) (zona apolar

hidrófoba -(CH2)n-CH3 )o Forman micelas y bicapas en medio acuoso.

→ Punto de fusiónPunto de fusión más bajo cuanto más corta sea la cadena y cuanto mayor sea el número de insaturaciones.

Propiedades químicas

→ Esterificación: reacciona el grupo carboxilo con un hidroxilo

(Ácido + alcohol → éster + agua)

→

Saponificación

→ Hidrolisis: de un éster en un medio alcalino

(éster + álcali → jabón + alcohol)

→ Jabón: sal de un ácido orgánico que resulta de la hidrólisis en medio alcalino de un éster

→ HidrogenaciónEliminación de las insaturaciones

Lípidos con ácidos grados o saponificablesEsteres formados por un alcohol y ácidos grasos.

SIMPLESGrasas neutras (acilglicéridos)

Estructura

Glicerina + 1-3 ácidos grasos

→ Los más importantes son los triacilglicéridos.

→ Pueden ser grasas simples (ácidos grasos iguales) o mixtas (ácidos grasos diferentes).Sebos (grasas sólidas), mantecas (semisólidas) y aceites (líquidas).

o Los sebos y mantecas son característicos de los animales y tiene predominio de ácidos grasos saturados.

o Los aceites son característicos de los vegetalesy contiene principalmente ácidos grasos insaturados.

Funciones→ Reserva energética en animales y vegetales (producen más calorías por gramo

que los glúcidos y las proteínas)→ Protección, aislamiento térmico (se depositan bajo la piel de los animales de

sangre caliente y evitan las pérdidas de calor).

Ceras

EstructuraMonoalcohol de cadena larga + ácido graso

→ Moléculas fuertemente hidrófobas.

FuncionesEstructural y protectora.

→ Forman la película que impermeabiliza la superficie de las hojas y frutos de las plantas.

→ En los animales forman cubiertas protectoras de la piel, pelo y plumas, así como del exoesqueleto de muchos insectos.

COMPLEJOS

Fosfolípidos (fosfoglicéridos)

EstructuraGlicerina + 2 ác. Grasos + ácido fosfórico + Alcohol

Aminoalcohol alcohol con un grupo amino (-NH2)

FunciónMoléculas antipáticas: → Zona polar glicerina, ác. fosfórico y aminoalcohol→ Zona apolar ác. grasosFunción estructural Forman las membranas celulares en las que se disponen formando bicapas.

EsfingolípidosEstructuraEsfingosina + ác. graso + grupo polar

Esfingosinas→ Ceramida: Esfingosina (alcohol) unida a un ácido graso por un enlace

amida. Base estructural a la que se une el grupo polar.

Grupo polar:→ Fosforil etanolamina o fosforil colina Esfingomielinas.→ Monosacárido Cerebrósido→ Polisacárido Gangliósido

Función→ Componentes de las membranas de células nerviosas y vaina de mielina.

→ Están relacionados con la especificidad del grupo sanguíneo y el reconocimiento celular (actúan como antígenos celulares que permiten el reconocimiento entre células).

Glucolípidos

Ácidos grasos + alcohol + glúcidos

Glucoglicéridos2 Ácidos Grasos + Glicerina + Monosacárido

Glucoesfingolípidos1 Ácido Graso + Esfingosina + uno o varios monosacáridos (hasta 15) Los monosacáridos más habituales son: D-Glucosa, D-Galactosa, N-acetil Galactosamina

La cadena principal es ß(1-4) y las ramificaciones ß(1-3) ó (2-3)Son moléculas poco abundantes, pero muy importantes

Funciones

Glucoglicéridos→ Forman membranas. Se encuentran en bacterias y plantas.Esfingomielinas→ Recepción de sustancias: lugares de anclaje de sustancias que van a

penetrar la célula.→ Reconocimiento celular: Marcadores que indican el tipo o estado celular→ Diferenciación celular.

Lípidos sin ácidos grasos o insaponificables

No contienen ácidos grasos y no son esteres. Constituyen un grupo de moléculas con gran actividad biológica que desempeña funciones muy variadas.

Terpenos

EstructuraPolímeros del isopreno.Presentan dobles enlaces alternos por lo que frecuentemente son moléculas coloreadas.

Funciones→ Monoterpenos (2 isoprenos): Esencias

vegetales (mentol, geraniol, limoneno, alcanfor...)→ Diterpenos: Fitol, componente de la clorofila, vitaminas A, K y E.→ Tetraterpenos: Son pigmentos fotosintéticos que complementan a la

clorofila. El β-caroteno es el precursor de la vitamina A. Carotenoides (licopeno -rojo-, b-caroteno -anaranjado-, xantofila –amarillo)

Esteroides Estructura

Derivados del esterano (hidrocarburo policíclico)

→

Se diferencian→ Número y posición de dobles enlaces → Tipo, número y posición de los grupos funcionales sustituyentes.

Funciones → Estructural

o Colesterol se encuentra en las membranas celulares de muchos animales y en las lipoproteínas del plasma sanguíneo.

o Es además precursor de otros esteroides.o Su acumulación en las paredes de los vasos sanguíneos es

responsable de la arteriosclerosis.→ Ácidos biliares (ácido cólico, desoxicólico y quenodesoxicólico) son

derivados del colesterol que facilitan la emulsión de las grasas.→ Vitamínica - Ergosterol precursor de la vitamina D.

o Se transforma en ella en la piel por acción de la luz UV.→ Hormonal

o Progesteronao Estradiol

(femineizante)o Testosterona

(masculinizante)o Aldosterona

(corticoide).

Prostaglandinas

Estructura

Derivados de ácidos grasos insaturados de 20 carbonos (como el ácido araquidónico).

Funciones

→ Presentes en la mayor parte de los tejidos animales.

→ Estimulan los receptores del dolor y la iniciación de la vasodilatación de

los capilares que produce la inflamación, llegando más sangre.

→ Estimulan la agregación de las plaquetas

→ Provocan la subida de la temperatura corporal y controlan el descenso

de la presión arterial al favorecer la eliminación de sustancias en el

riñón.

→ También intervienen en la contracción del músculo uterino,

→ La producción de mucus y de HCl en el estómago

→ Modulan ciertas actividades hormonales.

→ Pueden inducir el parto.

Proteínas

Son biomoléculas compuestas por C, H, O, N. Además pueden contener S, P, Fe, Cu, Mg. Son polímeros de aminoácidos.

Funciones

Funciones reguladoras Forma parte de los jugos digestivos, hormonas, proteínas plasmáticas, hemoglobina, vitaminas y enzimas que llevan a cabo las reacciones químicas que se realizan en el organismo.

Defensivas, en la formación de anticuerpos y factores de regulación que actúan contra infecciones o agentes extraños.

Transporte, proteínas transportadoras de oxígeno en sangre como la hemoglobina.

En caso de necesidad también cumplen una función energética aportando 4 kcal. por gramo de energía al organismo.

Amortiguadores, ayudando a mantener la reacción de diversos medios como el plasma.

Biocatalizadores: son enzimas que aceleran la velocidad de las reacciones químicas del metabolismo.

La contracción muscular se realiza a través de la miosina y actina, proteínas contráctiles que permiten el movimiento celular.

Resistencia. Formación de la estructura del organismo y de tejidos de sostén y relleno como el conjuntivo, colágeno, elastina y reticulina.

AminoácidosCompuestos orgánicos con

Carboxilo - OH Amino – NH2

Propiedades Físicas Compuestos cristalinos Punto de fusión elevado Hidrosoluble

Propiedades Químicas Poseen un carbono asimétrico (exc. Glicina, radical H) Enantiómeros D y L por carbono asimétrico.

o D – Amino a la derechao L – Amino a la izquierda

Actividad ópticao Dextrógiros o Levógiros

Comportamiento anfóteroo En disolución acuosa pueden ionizarse y actuar como acido o

base dependiendo del medio.Clasificación

Alifáticos Su radical es una cadena lineal→ Neutros – mismo número de carboxilos que de aminos.→ Básicos – mas NH2

→ Ácidos – más COOHAromáticos Su radical es un grupo aromático (generalmente el benceno)Heterocíclicos Su radical es una cadena cerrada no aromática.

Péptidos

Compuestos formados por la unión de AA mediante enlaces peptídicos.Oligopéptidos: Menos de 10 AAPolipéptidos: De 10 a 100 AA

Enlace peptídicosEnlace covalente fuerteGrupo amino – Grupo carboxiloDesprende una molécula de H2OCarácter de doble enlace, da rigidez a la molécula

Holoproteinas

Polimerización de AA

EstructuraPrimariaSecuencia de AA.Informa el orden y tipo de AA que conforman la proteínaUnión por péptidos.Define la funcionalidad de la proteína.

SecundariaConformación que adopta la cadena primaria de AA.

→ α-hélice o cadena gira sobre sí misma generando un cilindroo AA se unen por puentes de hidrógeno a otros AA.

→ β laminar o las cadenas polipeptídicas se pliegan en forma de zigzag.o Se establecen puentes de hidrógeno entre dos o más

cadenas.o Aspecto de lámina plegada.

TerciariaEs la conformación espacial de la estructura secundaria.Enlaces por puente de hidrógeno entre enlaces peptídicos o grupos R.Fuerzas de Van der Waals, Fuerzas electrostáticas y puentes disulfuros.

→ Fibrosa o filamentosa: si mantienen la estructura secundariaEj. Colágeno, queratina.Son resistentes e insolubles en agua.Función estructural.

→ Globular: estructura terciaria tiene forma esféricaCampos donde se combinan conformaciones α-hélice y β laminarSon solubles en aguaFunción dinámica o biocatalizadora

CuaternariaAparecen cuando se asocian varias cadenas polipeptídicasEnlaces químicos débilesCada cadena es un monómeroEj. Hemoglobina.

PropiedadesSolubilidadForman coloides debido a su pero molecularSon solubles cuando su R se ioniza, establece puentes de hidrógeno con el agua.Globulares- solubles por función dinámicaFilamentosas – insolubles por función estructuralDesnaturalizaciónPerdida de funcionalidad de una proteína por ruptura de enlaces – afecta estructuraAgentes: Temperatura, pH, agitación molecular, etc.

Reversible al ceder el agente, recupera la estructura y actividad. (no afecta la primaria)Irreversible al ceder el agente, no recupera estructura ni actividad (ruptura de enlaces peptídicos)

Especificidad: Proteinas con igual función en diferentes especies, varían en la composición de algunos AA.Capacidad amortiguadoraAnfóteros: Se comportan como ácidos o base dependiendo del ph del medio.

ClasificaciónGlobulares adoptan formas esféricas

→ Protaminas – básicas / solubles en agua / en ADN de espermátidas

→ Sistonos – básicas / solubles en agua / asociadas a ADN celular→ Prolaminas ricas en prolina / insolubles en agua / semillas

vegetales→ Gluteninas – solubles en ácidos y bases diluidos→ Albuminas – solubles en agua (Seroalbumina – en sangre)→ Globulinas – solubles en disoluciones salinas y agua

(anticuerpos)Filamentosas

→ Colágeno – función estructural / tejido conjuntivo, cartilaginoso y óseo

→ Queratinas – ricas en cisteínas/ función estructural / seda→ Elastinas – función estructural / tendones y vasos sanguíneos→ Fibroinas – función estructural o de resistencia mecánica.

Heteroproteinas Formadas por una parte proteica y otra no proteica llamada grupo prostético.

ClasificaciónCromoproteínas sustancia coloreada denominada pigmentos

Porfirínicos hemoglobinaNo porfirínicos hemocianina

Glucoproteinas un oligosacárido unido covalentemente a una proteína anticuerpos Lipoproteínas lípido, generalmente un acido graso.Fosfoproteínas ácido hortofosfórico caseína, vitelinaNucleoproteínas ácido nucléico histonas, protaminas

Ácidos Nucléicos

Son macromoléculas que contienen Carbono, Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno y Fósforo,

Se forman por la polimerización en cadenas lineales de gran número de unidades estructurales llamadas nucleótidos.

Nucleótidos

Bases Nitrogenadas

PúricasAdeninaGuanina

PirimídicasTimina

CitosinaUracilo

Monosacáridos(Aldopentosas)

Ribosa(ARN)

2-Desoxirribosa(-OH)(ADN)Ácido Fosfórico

H3PO4

Nucleósidos

Unión mediante ENLACE N-GLUCOSIDICO de PENTOSA + BASE NITROGENADAC 1’ de PENTOSA ↔ [N-1 de B.N. (pirimidínica)] o [N-9 (púrica)]Libera H2O

Nucleótidos

Nucleótido = NUCLEÓSIDO + ÁCIDO FOSFÓRICOUnión mediante enlace éster fosfórico. OH- del C 5’ PENTOSA ↔ ÁCIDO FOSFÓRICOCarácter ácido → ionización del grupo fosfatoLibera H2O

Enlaces internucleótidos

Enlace fosfodiester.OH- C 3’ + radical fosfato C 5’

Acido desoxirribonucléico (ADN)

Función principal:Contiene la información genética y la

transmite de padres a hijos.

Estructura:Está formado por dos cadenas polinucleóticas enrolladas sobre un mismo eje.

Cadenas: complementarias y anti paralelasBases nitrogenadas: poco polares

→ se sitúan en el interior de la doble héliceFosfatos y glúcidos: hidrófilos → se sitúan en el exterior de la hélice en contacto con el medio acuoso

Masa molecular: 3,6x1012u

5,6x109 pares de nucleótidos.

ADN eucarionteNuclear – fibra de cromatina → unido a proteínas básicas (histonas) y a proteínas heterogéneas (no histónicas).Mitocondrias y Cloroplastos → ADN similar al procariota.

ADN procarionte

Nucleoide → unidas a proteínas ~histonas, ARN, proteínas no histónicas.No está delimitado por ninguna membrana.

ADN viralProteínas básicas asociadas.

Niveles Estructurales

Estructura primaria o secuencia de nucleótidosSecuencia de ADN de una hebra.Esqueleto de Polidesoxirribosas-fosfato y una secuencia de BNInformación genética : Combinaciones que estructuran una determinada información.

Estructura secundaria del ADN o disposición de las dos hebrasDisposición en el espacio de dos hebras de polinucleótidos → doble hélice.Bases nitrogenadas enfrentadas unidas por enlaces de hidrógeno.

Densidad y viscosidad de dispersiones acuosas del ADN eran superiores a las calculadas:Las cadenas deben unirse entre sí por puentes de hidrógeno entre grupos -NH2 –CO- y –NH- de sus bases nitrogenadas.

Complementariedad entre las basesCorrespondencia de bases nitrogenadas A-T C-G (Edwin Chargaff)

N°molec A/T = 1 N°molec C/G = 1 El Acido desoxirribonucleico tiene una estructura fibrilar de 20 A de diámetro.

Cada pareja de nucleótidos se separa por 3,4 A y cada vuelta de 10 pares de nucleótidos supone 34 A.

Modelo de la doble hélice del ADNJames Watson y Francis Crick (1953) → Modelo de la doble hélice de ADN

ADN doble hélice de 20 A de diámetro Dos cadenas de polinucleótidos Enrolladas sobre un eje imaginario.

Grupos hidrófobos de las BN (-CH3 y -CH≡) → hacia el interior .Estableciéndose interacciones hidrófobas (+ puentes de H) que proporcionan estabilidad. Pentosas y grupos fosfatos → en el exterior .Ionización de estos → carácter ácido de la molécula.

Las cadenas de ADN Antiparalelas: tienen enlaces 5’ → 3’ orientadas en sentidos contrarios. Complementarias:

Se aparea una base púrica con una pirimídica.Causa: espacio demasiado grande para dos pirimídicas, demasiado pequeño

para dos purinas.Parejas:Adenina – Timina → dos uniones de puente de hidrógeno Guanina – Citosina → tres enlaces de puente de hidrógeno.

Enlaces de puente de hidrógeno → estabilidad a la doble hélice. Enlaces débiles confieren a lo largo de la cadena una estructura muy compacta.

Enrollamiento Dextrógiro y Plectonímico (para que se separen las dos cadenas una debe girar con respecto a la otra)

Desnaturalización: 100°C → doble hélice se separa.Renaturalización 100°C→60°C doble hélice se vuelve a unir.

Estructura terciaria del ADN o superenrollado.Presente en moléculas de

ADN circular bacteriano ADN mitocondrial

La fibra se encuentra retorcida sobre si misma formando una superhélice.Superenrollamiento → una cadena le da más vueltas a la derecha que la otra y la tensión aumenta.

Niveles de empaquetamiento

Elevada condensación → alto nivel de condensación.

Primer nivel de empaquetamiento o Collar de Perlas.Fibra de cromatina de 100 A. (nucleofilamento o filamento nucleosómico)Fibra de ADN + histonasHistonas: proteínas básicas de baja masa molecular.Cant. de ADN = Cant. de histonasNucelosoma = ADN + octámero de histonas.Segundo nivel de empaquetamiento o Solenoide300 A. → acorta la longitud -5x del primer nivel.Se forma por el enrollamiento sobre si misma de la fibra de cromatina de 100 A.En cada vuelta hay 6 nucleosomas y 6 histonas que se agrupan formando un eje de 300 A.Interfase: cromatina → 100 ADivisión: cromosomas → 300 A

Tercer de nivel de empaquetamiento o Dominios en Forma de Bucle300 A → forman bucles de 20-70.000 pares de BN *600 A*Quedan estabilizados por un andamio proteico o armazón nuclear.

Niveles superiores de empaquetamiento300 A → -35x o -45xDivisión→ -100x y -1000xCromosomas → -10.000xMetafase → máximo grado de empaquetamiento de la cromatina

Tipos de ADNNumero de cadenas

MonocatenarioPoco frecuente

Parvovirus

BicatenarioLa mayoría de los organismos.

Puede presentar superenrollamiento o estar

concatenado.Forma Lineal

Núcleo de células eucariotasAlgunos virus (bacteriófago T4 y

herpes)

CircularBacterias

MitocondriasCloroplastos

Algunos virus (SV40 y del polioma)

Moléculas de empaquetado.

HistonasNúcleo de células

eucariotas(espermatozoides no)

ProtaminasNúcleo de los

espermatozoides.

ADN ProcariotaAsociado a proteínas

~histonas, ARN, proteínas no histónicas.

Virus: proteínas básicas o histonas de la célula parasitada

ADN ↑ tamaño ↑ complejidad.ADN supernumerario → más ADN del que necesitan.

*Extendidas todas las moléculas de ADN → 2 m*

Ácido ribonucleico (ARN)

Función principal:Papel fundamental en la síntesis de proteínas en células.

Dirigen el ensamblaje correcto de aminoácidos.Se encuentra en

VirusProcariotasEucariotas 10-5x ADN = ARN

Es casi siempre monocatenarioBicatenario → reovirus.

EstructuraUna sola cadena5’ → 3’Enlace fosfodiésterNo se complementan las basesSe cambia Timina – Uracilo

Tipos:Mensajero (ARNm)Transmite la información ADN nuclear →sistema de síntesis de proteínas en el citoplasma (ribosomas).Sirve para el correcto ensamblaje de aminoácidos.Es monocatenario, generalmente lineal.

ARNm eucariótico Lazos en herradura Zonas tienen doble hélice. Zonas monocatenarias

Se encuentra asociado a proteínas → partículas ribonucleoprotéicas. Monocistrónico → lleva información de una proteína.

ARNm procariótico No presenta intrones Empieza con un nucleótido trifosfato no invertido Ej. pppG Puede ser policistrónico.

Transferencia (ARNt)Tiene 70-90 nucleótidos.Se encuentra en el citoplasma.Hay unos 50 tipos.Transporta aminoácidos específicos a los ribosomas → sintetizan proteínas.Dos tipos de zonas

Estructura secundaria en doble hélice (x complementariedad entre bases de segmentos)

Estructura monocatenaria → forma asas o bucles.Tiene forma de hoja de trébol.

Nucleótidos de ARNt A, G, C, U BN: dihidrourina (UH2) BN: Ribotimidina (T) BN: Inosina (I)

Ribosómico (ARNr) Constituye los ribosomas →60% de masa ribosomal ARNr + proteínas ribosómicas →lugares adecuados para ARNm y ARNt. Presenta segmentos monocatenarios y en doble hélice (presencia de

segmentos complementarios)

ARN nucleolar (ARNn)Componente principal del nucléoloSe origina a partir de diferentes segmentos de ADN.Seg. ADN Principal: región organizadora nucleolar

Se forma en el nucléolo un ARN nucleolar de 45S.ARNn +Proteínas citoplasmáticas → ribonucleoproteína.Del nucléolo se sintetizan las dos subunidades ribosómicas → citoplasma.

ARN pequeño nuclear (ARNpn)o (ARNu)Tamaño muy pequeñoSe encuentra en el núcleo de las células eucarióticas.

Alto contenido en uridina (ARNu)Se une a ciertas proteínas del núcleo → RNPpn que eliminan los intrones.

ARN de interferencia (ARNi)Doble cadena y presenta 20-25 nucleótidos.Mecanismo de autocontrol de la célula.Utilizado por enzimas → reconocer ARN mensajeros concretos. (compl. entre bases)Después los degrada, impidiendo que generen proteínas.

Exploración experimental y algunas características que permitan su identificación.