BIOLOGÍA RESUMEN
Los seres vivos:
Tienen células
Contienen información genética
Utilizan la información genética para reproducirse
Se hallan genéticamente emparentados y han evolucionado de otros similares
Pueden convertir moléculas tomadas del ambiente en nuevas moléculas biológicas
Pueden tomar energía del ambiente y utilizarlas para realizar trabajo biológico
Pueden regular su medio interno
Elementos y compuestos
Los organismos se componen de materia (cualquier cosa que ocupa espacio y tiene una masa)
Formada por elementos (sustancia que no se puede descomponer en más simples) y compuestos
(sustancia que se compone de dos o más elementos diferentes combinados)
Elementos esenciales para la vida son: CHON (95%) y PSCaK (4%)
Oligoelementos: elementos requeridos en cantidades muy bajas
Cada elemento se compone de un cierto tipo de átomos que es diferente de cualquier elemento
Átomo: la menor unidad de materia que aun retiene propiedades de un elemento
El agua
El agua es la sustancia que hace posible la vida, todos los organismos están compuestos por ella.
Las células están rodeadas por agua y en sí mismas son agua en un 70/95%
Sus dos átomos de hidrogeno (carga positiva parcial) se unen al oxigeno (carga negativa parcial) por
enlace covalente, como el oxígeno es más electronegativo que el hidrogeno es una molécula polar
Las propiedades del agua
Surgen por los puentes de hidrogeno que se dan entre moléculas, este pasa cuando el hidrogeno positivo
es atraído hacia el oxígeno negativo de otra molécula cercana.
COHESIÓN: Cuando el agua está en forma líquida los enlaces de hidrogeno son muy frágiles, entonces se
rompen y se unen constantemente. Esto hace que el agua sea más estructurada y se mantenga unida
por la cohesión. Ayuda al transporte del agua en contra de la gravedad.
ADHESIÓN: La fuerte unión de una sustancia a otra ayuda a contrarrestar la fuerza descendente de la
gravedad
Tensión superficial
Dificultad para romper la superficie de un líquido (algunos animales pueden caminar sobre el agua)
Regulación de temperatura
El agua regula la temperatura del aire al absorber calor del aire más caliente y liberar el calor
almacenado hacia el aire más frio. Libera y absorbe una gran cantidad de calor con apenas un mínimo
cambio de temperatura.
Calor: es una media de la cantidad total de energía cinética
La temperatura: mide la intensidad del calor debido a la energía cinética promedio de las moléculas
Elevado calor especifico: Es la capacidad del agua para estabilizar la temperatura. Es la cantidad de
calor que debe absorberse o perderse para que 1gr de esa sustancia cambie su temperatura 1°c.
El calor se debe absorber para romper los enlaces de hidrogeno y el calor debe liberarse cuando se
forman los enlaces de hidrogeno
Poder disolvente: Debido a que sus moléculas polares son atraídas hacia sustancias polares, las sustancias
polares que rodean al agua se disuelven y se lo llaman soluto
Ácidos- Base
Efectos de los cambios de pH
El agua puede disociarse en H+ (pH= -log [H]) y OH- (pOH= -log [OH]). Los ácidos donan H y las bases
donan OH o aceptan H
Los buffers (soluciones amortiguadoras): en las células un pequeño cambio de pH puede ser dañino. Los
buffers permiten que el pH se regule constantemente, actúan aceptando iones de hidrogeno de la
solución cuando están en exceso y donando iones de hidrogeno a la solución cuando se agotan
DIVERSIDAD MOLECULAR
Principales elementos de la vida CHONSP
La diversidad molecular surge de la variación del esqueleto de carbono
Grupos funcionales
La diversidad molecular no solo es por la variación
del esqueleto sino también por los componentes
moleculares unidos a los esqueletos de carbono
Estos participan con mayor frecuencia en
reacciones químicas
MACROMOLÉCULAS
Polímero: molécula larga formada por muchos componentes similares conectados por enlaces
covalentes, llamados monómeros (moléculas pequeñas)
Los monómeros se conectan mediante una reacción en la cual dos moléculas se unen de forma
covalente entre si a través de la perdida de una molécula de agua (reacción de
condensación/deshidratación)
Cuando se forma un enlace entre dos monómeros cada monómero aporta parte de la molécula de
agua que se pierde
Una molécula proporciono -OH y la otra -H (H2O)
Al producirse las reacciones de deshidratación la célula debe gastar energía
Los polímeros se dividen en monómeros por HIDROLISIS (la inversa de la reacción de deshidratación). Los
enlaces entre los monómeros se rompen mediante la adición de moléculas de agua
La diversidad de los polímeros se debe al orden de los monómeros
HIDRATOS DE CARBONO/ AZUCARES/ CARBOHIDRATOS
Principal función: combustible y material estructural
Monómeros: monosacáridos
Polímeros: polisacáridos
Enlace covalente: enlace glucosídico
Azucares/monosacáridos: la glucosa son nutrientes importantes para las
células. En la respiración celular las células extraen la energía almacenada en
moléculas de glucosa. Los esqueletos de carbono sirven como materia prima
para la síntesis de otros tipos de moléculas orgánicas. Ejemplo: glucosa,
fructosa, ribosa
Disacáridos: se compone de dos monosacáridos unidos por enlace
glucosídica mediante reacción de deshidratación. Ejemplo: maltosa, lactosa,
sacarosa
Polisacáridos: son macromoléculas, algunos sirven como almacenamiento
que se hidroliza cuando se necesita azúcar para las células. Ejemplo: almidón
(almacenamiento), celulosa (estructural), glucógeno (almacenamiento), Quitina (estructural).
La Celulosa tiene una configuración B (beta) mientras que el almidón tiene una configuración A
(alfa). Que son formas de los anillos de la glucosa.
LÍPIDOS
Principal función: acumulación de energía. Ricas en energía, pero son más
lentas que los azucares para degradarlos. También crea una capa
protectora para amortiguar los órganos vitales
Monómero: ácidos grasos
Enlace covalente: Enlace Ester, se da entre un alcohol y un ácidoorgánico
No son polímeros
Tienen poca o ninguna afinidad por el agua (insolubles)
Se componen de hidrocarburos
Grasas/triglicéridos/ triacilglicerol: formado por tres ácidos grasos y un
glicerol unidos por enlace Ester
GLICEROL: es un alcohol con tres carbonos con grupos hidroxilos
ACIDO GRASO: En un extremo tiene un grupo carboxilo y este se encuentra unido a una cadena
hidrocarbonada larga. Esta cadena hace posible que sean hidrófobas
Grasa saturada: cuando no tienen doble enlace en la cadena hidrocarbonada. Tiene muchos
hidrógenos. Normalmente viene de los animales. Solidas a temperatura ambiente. Ejemplo: mantequilla,
manteca de cerdo.
Grasa insaturada: cuando tienen doble enlace en la cadena hidrocarbonada. Eliminación de hidrogeno
por la formación de los dobles enlaces. Normalmente de los vegetales y peces. Liquidas a temperatura
ambiente. Ejemplo: aceite de oliva, aceite de bacalao
Triglicérido Unión Ester
Fosfolípidos: Formado por dos ácidos grasos y un grupo fosfato, unidos
a un glicerol.
Tiene un comportamiento ambivalente ya que sus colas son
hidrofóbicas y sus cabezas son hidrofílicas
Son los componentes principales de las membranas celulares
(bicapa)
Esteroides: Se caracteriza por un esqueleto de carbono formado por 4
anillos fusionados
Colesterol:está en las membranas. Y también es la base para sintetizar otros esteroides
Hormonas son esteroides a partir de colesterol
PROTEÍNAS
Funciones principales: sostén, estructural, almacenamiento, el transporte,
comunicaciones, movimiento, y defensa.
Monómero:aminoácidos (20 tipos)
Polímeros:polipéptidos
Enlace covalente: enlace peptídico
Los aminoácidos (20)están compuestos por un grupo carboxilo, grupo amino, un
carbono alfa, un hidrogeno y un grupo variable (R)
Los aminoácidos difieren por su grupo variable (R) pueden ser polares, no
polares o acidas (cargadas eléctricamente).
Se unen cuando el grupo carboxilo de una molecula se encuentra adyacente
de un grupo amino de la otra molecula. Ambas se unen con ayuda de una
enzima catalizadora que forma la reacción de deshidratación
Los aminoácidos esenciales: no son producidos por el cuerpo humano, se
deben obtener de los alimentos (lisina, histidina, leucina,
isoleucina)
Cuatro niveles de estructura proteica:
Primaria: secuencia de solo aminoácidos
Secundaria:aminoácidos en la cadena interactúan por
enlaces de hidrogeno
- Lamina plegada: plegada
- Hélice alfa: enrollada
Terciario: Ocurre cuando ciertas atracciones están presentes entre hélices alfa y hojas plegadas.
Muchos enlaces como, de hidrogeno, puente disulfuro, eléctrico, hidrófoba.
Cuaternaria: tiene más de una cadena de aminoácidos (muy débil)
La mayoría de las proteínas son solubles en agua
ÁCIDOS NUCLEICOS
Función principal: polímeros especializados en el almacenamiento, la
transmisión y el uso de la información genética
Monómero: nucleótido, formado por un azúcar, base nitrogenada y un fosfato
Polímeros: Polinucleótido
Enlace covalente: Enlace fosfodiéster entre el azúcar y el fosfato. El fosfato une
el carbono 3’ de un azúcar al carbono 5’ del otro azúcar
Nucleótidos: formados por un grupo fosfato, un azúcar pentosa (desoxirribosa o ribosa), y una base
nitrogenada
Nucleósido: solo la parte de azúcar pentosa unida a la base nitrogenada
ADN, Acido desoxirribonucleico:
Proporciona direcciones para su propia replicación y dirige la síntesis de
RNA.
Es el material genético que los organismos heredan de sus padres. Cada
cromosoma contiene DNA que se compone de miles de genes
CROMOSOMA DNA GENES
Azúcar pentosa: desoxirribosa
Bases nitrogenadas: adenina y guanina (purinas) y citosina y timina
(pirimidica)
A TG C
Estructura doble hélice: se mantiene por los puentes de hidrógenos,
cadenas antiparalelas, las dos hélices apareadas
Entre las dos cadenas polinucleótidas complementarias se aparean y debido a los puentes de
hidrogeno giran formando una doble hélice
Las cadenas se orientan de forma 5’ 3’ opuestas entre si (Son ANTIPARALELAS)
Si una secuencia de bases es 5’ – AGGTCCG – 3’ la otra será 3’ -TCCAGGC- 5’
Son solubles en agua
ARN, ácido ribonucleico:
encargado de transcribir mensajes genéticos del ADN y formar proteínas
3 tipos de ARN: mARN, tARN, rARN
Azúcar pentosa: ribosa
Bases nitrogenadas: Adenina y guanina (purinas) y Citosina y uracilo (pirimidinas)
A UG C
Realizan la síntesis de proteínas en los ribosomas
Las uniones de los nucleótidos se dan por las uniones fosfodiéster entre el hidroxilo (carbono 3’) y el
fosfato (carbono 5’).
Las bases nitrogenadas se unen por enlace de puente de hidrogeno
El RNA tiene una única cadena polinucleótidos
Otros nucleótidos
ATP: adenosín trifosfato, actúa como transductor de energía en muchas reacciones bioquímicas
GTP: guanosina trifosfato, actúa como fuente de energía en la síntesis proteica
AMPc: adenosín monofosfato cíclico, especial en procesos que involucren hormonas y sistema nervioso
CÉLULA
Son las unidades básicas estructurales y fisiológicas de todos los organismos vivos
Son fundamentales para la vida
Todos los organismos están compuestos por células
Todas las células provienen de células preexistentes
Presentan una composición química similar
La mayoría de las reacciones químicas de la vida tienen
lugar dentro de las células
Su tamaño está limitado por la relación superficie – volumen
El volumen determina la cantidad de actividad
química que puede llevar a cabo por unidad de
tiempo
La superficie determina la cantidad de sustancias
que puede incorporar de su ambiente externo
Tipos de células:
PROCARIOTAS (reino monera)
EUCARIOTAS (reino animal, fungí y vegetal y protista)
Características básicas en común:
Rodeadas por MEMBRANA PLASMÁTICA
Dentro de la membrana hay una sustancia semilíquida CITOSOL/CITOPLASMA
En el citosol se encuentran los orgánulos
Tienen CROMOSOMAS, los cuales tienen genes en forma de DNA
Tienen RIBOSOMAS que fabrican proteínas
Principales diferencias:
Los eucariontes tienen los cromosomas en el NÚCLEO que está delimitado por una membrana
Las procariontes tienen los cromosomas en una región llamada NUCLEOIDE que no está
delimitado por una membrana
Eucariontes tiene muchos orgánulos mientras que las procariontes no
Eucariontes más grandes que las otras
Microvellosidades: proyecciones largas y delgadas en la superficie. Aumentan la superficie sin aumentar
el volumen.
CÉLULA PROCARIONTE(archea y bacteria)
Pueden vivir sobre fuentes de energía mas diversas y diferentes que otros
Pueden habitar ambientes más extremos, como aguas saladas, termales
Son más pequeñas
Cada procarionte individual es una célula única, pero se suelen observar como cadenas o agrupaciones
de individuos
Estructura básica:
La membrana plasmática contiene la célula, regula el transito de materiales dentro y fuera de ella
y la separa del ambiente
El nucleoide consiste en el material hereditario (DNA)
Citoplasma: el resto del material contenido por la membrana, compuesto por citosol (el mas
liquido) y las partículas insolubles (ribosomas y otros)
Citosol consiste en agua que contiene iones disueltos, moléculas pequeñas y macromoléculas
solubles
Ribosomas son los sitios de síntesis proteica
PARED CELULAR: ubicada fuera de la membrana plasmática, rígida que sostiene la célula y determina su
forma. No es una barrera de permeabilidad importante
Capsula: capa gelatinosa que rodea a la pared celular. Puede proteger del ataque de glóbulos
blancos (no es esencial)
MEMBRANAS INTERNAS: esta se pliega dentro del citoplasma formando un sistema interno con los
compuestos necesarios para la FOTOSÍNTESIS
FLAGELOS: apéndice que permite el desplazamiento de la célula con un movimiento de hélice
PILI: proyecciones mas cortas, similar a un pelo, ayudan a adherirse unas
CITOESQUELETO: mantienen la forma celular
CÉLULA EUCARIONTE(protista, animal, vegetal y fungí)
De mayor tamaño
Tiene numerosas membranas internas que dividen la célula.
Participan directamente en el metabolismo de la célula porque muchas enzimas se localizan en estas.
Las enzimas incluidas en las membranas de las mitocondrias participan en la respiración celular.
EL NÚCLEO
Contiene la mayor parte del material genético celular (DNA). Algunos genes se encuentran en las
mitocondrias y en los cloroplastos).
La envoltura nuclear separa su contenido del citoplasma. Este es una doble membrana formada por
lípidos con proteínas asociadas.
Dentro del núcleo el DNA está organizado en unidades separadas denominadas cromosomas
(transportan información genética), constituidos por cromatinas (complejo de proteínas y DNA).
FUNCIONES:
Es el sitio de replicación del DNA
Dentro del núcleo hay un nucléolo que sintetiza RNAr (ribosómico), por instrucciones del ADN.
Comienza el ensamblaje de los ribosomas a partir de RNA y proteínas especificas
Es el sitio de control genético de la actividades celulares
El núcleo dirige la síntesis proteica sintetizando RNAm (mensajero) con instrucciones del DNA
RIBOSOMAS
Se pueden encontrar libres en el citoplasma, adheridos en el retículo endoplasmático, dentro de las
mitocondrias y los cloroplastos
Los libres cumplen funciones para el citosol
Los adheridos al RE producen proteínas destinadas a la introducción de la membrana plasmática
Constituidas por RNA ribosómico y proteínas.
FUNCIÓN: sintetizan proteínas bajo la dirección de ácidos nucleicos
SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS
Constituido por envoltura nuclear, retículo endoplasmático, aparato de Golgi
, lisosomas, vacuolas y
membrana plasmática.
FUNCIONES: Llevan a cabo la síntesis de proteínas y su transporte hacia las membranas y los orgánulos o
fuera de la célula, el metabolismo y el movimiento de los lípidos y la eliminación de sustancias toxicas.
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO: Es una red de membranas extensa, formado por una
red de túbulos y sacos aplanados llamados cisternas.
El compartimiento interior del RE se lo llama LUZ, esta separado y se distingue
del citoplasma
RELiso:tubular y carece de ribosomas. Dentro de la luz se modifican
químicamente algunas proteínas del RER.
- Responsable de modificar químicamente moléculas incorporadas por la
celular como fármacos y pesticidas (desintoxicación de
venenos/fármacos)
- Hidrolisis del glucógeno
- Sitio de síntesis de lípidos y esteroides
RERugoso: Tiene ribosomas que recubren la superficie externa, las cuales secretan proteínas que
luego son transportadas fuera de la célula. Estas pueden sufrir cambios químicos dentro del RER
(agregas grupos, azucares, enlaces, etc.)
- Es una fábrica de membranas para la célula ya que es capaz de crecer agregando a su
propia membrana proteínas y fosfolípidos de membrana.
- También fabrica sus propios fosfolípidos.
Las células que llevan a cabo poca síntesis proteica contienen menos RE. Ej. Células del hígado
APARATO DE GOLGI: Se compone de sacos membranosos aplanados (cisternas). Los productos del RE se
modifican en etapas, en el transcurso desde la región CIS (parte inferior cerca al núcleo) a la región
TRANS (cerca de la superficie), donde contienen enzimas específicas y llevan a cabo distintas funciones.
FUNCIONES
- Recibe proteínas del RE y luego las puede modificar. Las concentra, empaqueta y
clasificaantes de enviarlas a sus destinos celulares o extracelulares
- Sintetizan los polisacáridos de la pared celular de las plantas
LISOSOMAS: Es un saco membranoso compuesto por enzimas
digestivas y son los sitios donde se hidrolizan las macromoléculas
en sus monómeros (degradan).
Llevan a cabo la digestión intracelular: fagocitosis y
autofagia.
Fagocitosis: el lisosoma digiere material. La membrana
forma un pliegue el cual encierra el material formando
una vesícula. (fagosoma).El fagosoma se fusiona con el
lisosoma primario, formando un lisosoma secundario, cuyas
enzimas digieren el material (productos de la digestión:
carbohidratos, aminoácidos)
Autofagia: el lisosoma digiere un orgánulo dañado. Una
vesícula que lleva el orgánulo dañado se fusiona con el
lisosoma y se produce la digestión gracias a las enzimas (lo recicla).
Sistema de endomembranas y su procedimiento
Envoltura nuclear
RE rugoso
RE liso
Vesículas con proteínas
Aparato de Golgi
Vesícula con
proteínas
Membrana plasmática
1. La envoltura nuclear está conectada con el RE rugoso que
también se continua con el RE liso
2. Las membranas y las proteínas producidas por el RE fluyen
como vesículas de transporte hacia el aparato de Golgi
3. Del aparato de Golgi se desprenden vesículas de
transporte y otras que originan lisosomas y vacuolas
4. Lisosomas disponibles para fusionarse con otra vesícula
para la digestión
5. La vesícula de transporte transporta las proteínas hacia la
membrana plasmática para ser secretadas
6. La membrana plasmática se expande por la fusión de las
vesículas; las proteínas se secretan de la célula.
OTROS ORGÁNULOS
MITOCONDRIAS: Formados por una doble membrana plasmática, cada una por una
bicapa lipídica. La externa es lisa y la interna con pliegues. Convierten energía en
formas que puedan utilizar para su trabajo.
Es el sitio de la respiración celular, el proceso metabólico que genera ATP
extrayendo energía de los carbohidratos, grasas y otros con ayuda de
oxígeno.
Tiene dos compartimentos: Intermembrana y matriz mitocondrial (esta
contiene enzimas, ADN y ribosomas).
Sus proteínas no son fabricadas por el RE, si no por los ribosomas del citosol y por los propios.
Contienen ADN que programa la síntesis de las proteínas que realizan los ribosomas propios.
PEROXISOMA: Es un compartimento metabólico especializado, contienen enzimas que transfieren
hidrogeno de varios sustratos al oxígeno y producen peróxido de hidrogeno. Importa sus proteínas del
citosol.
VACUOLAS: Delimitadas por membrana llenas de soluciones acuosas que contiene sustancias disueltas.
Están en particular en las plantas
FUNCIONES:
- Almacenamiento: de subproductos tóxicos, de desecho, venenos, pigmentos. Contribuyen a
la supervivencia de la planta
- Estructura: incorporan volumen celular y crecen. Provocan la entrada de agua por la
presencia de sustancias disueltas. Esta hinchazón es resistente gracias a una pared celular
rígida
- Reproducción: pigmentos de los petalos, flores almacenados en las vacuolas son señales que
atraen a las abejas para la polinización
- Digestión: vacuolas de las semillas contienen enzimas que hidrolizan las proteínas en sus
monómeros
Vacuolas alimenticias: en grupos simples, incorporan partículas de alimento por fagocitosis, el
fagosoma se une al lisosoma y lo digiere
Vacuolas contráctiles: protistas de agua dulce, libera el exceso de agua que entra a la célula. Lo
realiza hinchándose y de manera abrupta se contrae, forzando el agua a salir.
CITOESQUELETO
Es una red de fibras que se extiende a través del citoplasma. Proporciona soporte mecánico a la célula y
mantiene su forma.
FUNCIONES:
Sostiene a la célula y mantiene su forma
Proporciona varios tipos de movimiento celular
Posiciona los orgánulos dentro de la célula
Las fibras actúan como soporte para las proteínas motoras, que mueven los orgánulos
Interactúa con estructuras extracelulares y ayuda a anclar la célula en un lugar
Se puede armar y desarmar rápidamente en una nueva localización modificando la forma de la célula.
Los citoesqueletos junto a las proteínas motoras trabajan en conjunto para desplazar la célula. Estas
proteínas motoras también producen los movimientos de los cilios y flagelos.
El citoesqueleto está compuesto por tres estructuras moleculares:
Microtúbulos: gruesos, cilindros largos, huecos,rígidos y fuertes.Se
encuentran en el citoplasma, constituida por proteína tubulina.
- Crece en longitud agregando tubulina a sus extremos.
- Pueden desarmarse y armarse en cualquier lugar gracias a la
proteína.
- Forman un esqueleto interno rígido para algunas células
- Determina la posición de las organelas y dirige el transporte
dentro de la célula
- Son responsables de la separación de los cromosomas en la
división celular.
Microfilamentos: cilíndricos sólidos, constituidos por molecula de actina. Es una doble cadena
enroscada de actina.
- Determina la forma de la superficie celular y son necesarios para el movimiento celular
- Pueden formar redes estructurales debido a la presencia de proteínas.
- Forman parte del aparato contráctil de las células musculares
Filamentos intermedios: especializados para soportar tensiones. Son componentes celulares mas
permanentes que los otros (no se desarman y arman).
- Pueden funcionar como el armazón del citoesqueleto en su totalidad
- Proveen resistencia y fuerza
Centrosomas y centriolos: Los microtúbulos se desarrollan a partir de un centrosoma que se ubica cerca
del núcleo. En el centrosoma hay un par de centriolos cada uno compuesto por 9 juegos de tripletes de
microtúbulos.
Cilios y flagelos: son apéndices locomotores, ayudan a empujar o
arrastrar los organismos a través del su ambiente acuoso. Se
ensamblan a partir de microtúbulos especializados y tienen estructuras
internas idénticas.
CILIOS: se encuentran en gran cantidad, son más pequeños y
tienen un movimiento de batido, hacia adelante y hacia atrás
que desplaza la célula en dirección perpendicular al eje del
cilio (trabajan como remos)
FLAGELOS: se encuentran en poca cantidad (uno o dos), son
mas largos y tienen un movimiento de ondulación (helicoidal)
que genera fuerza en la misma dirección del eje del flagelo
(espermatozoide)
Comparten una misma estructura, tienen un núcleo de microtúbulos envainados con membrana
plasmática. Nueve dobletes de microtúbulos forman un anillo, en el centro de este hay dos
microtúbulos únicos (9:2).
El movimiento de estos se dan gracias a la proteína motora dineína, los cuales requieren ATP
(energía)
ESTRUCTURAS EXTRACELULARES
PARED CELULAR VEGETAL: estructura semirrígida que se encuentra por fuera de la membrana plasmática
Consiste en fibras de celulosa incrustadas en otros polisacáridos complejos y proteínas
Funciones:
- Proporciona sostén para la célula y limita su volumen ya que permanece rígida
- Actúa como una barrera contra la infección por hongos y otros que causan enfermedades
- Contribuye a la forma de la planta al crecer a medida que esta se expande
LA MATRIZ EXTRACELULAR (MEC): se encuentra rodeando la célula animal (o en contacto con ella)
Constituidas por glucoproteínas secretadas por las células, como colágeno que forma fibras
fuertes fuera de la célula. Secretan glucoproteínas que forman la MEC y cumplen distintas
funciones
FUNCIONES:
- Mantiene las células juntas en los tejidos
- Contribuye a las propiedades físicas de cartílagos, piel y otros tejidos
- Ayuda a filtrar materiales que pasan entre diferentes tejidos
- Ayuda a orientar los movimientos celulares durante el desarrollo embrionario y la reparación
de tejidos
- Cumple papel de señalización química de una célula a otra
MEMBRANA PLASMÁTICA
Separa la célula viva del medio inerte, controla el tráfico de sustancia hacia dentro y hacia fuera de la
célula a la que rodea
Los lípidos crean la bicapa fosfolipidica, los cuales tienen una
cabeza hidrófila y una cola hidrófoba. En ella están incrustadas
proteínas y otros
Presenta una permeabilidad selectivaque permite que ciertas
sustancias la atraviesen con mayor facilidad que otras, la cual es
posible gracias a las proteínas.
MOSAICO FLUIDO:de lípidos y proteínas. La membrana es fluida
con un mosaico de proteínas embebidas o adheridas a la bicapa.
Una bicapa sin proteínas se adhiere con menos fuerza al agua que
una membrana biológica (con proteínas)
La parte interna y la externa de la membrana están
cubiertas de proteínas diferentes y en distinta cantidad
La bicapa lipídica estabiliza toda la estructura de la membrana, pero la mantiene flexible, no
rígida.
Los ácidos grasos confieren fluidez al interior hidrófobo, el cual permite el desplazamiento lateral
(de lado a lado) de algunas moléculas
Una membrana se mantiene unida por las interacciones hidrófobas (muy débiles). Los lípidos y
algunas proteínas pueden desplazarse lateralmente. Este movimiento es muy rápido en los
fosfolípidos que suelen alterar sus posiciones.
Una membrana se vuelve compacta y solidificada cuando decae la temperatura (como la
manteca cuando se enfría).
La membrana permanecerá fluida en temperaturas bajas si es rica en fosfolípidos no saturados.
El colesterol entre los fosfolípidos afecta en la fluidez. Con temperaturas cálidas disminuye la
fluidez al restringir el movimiento de los fosfolípidos
DISTRIBUCIÓNASIMÉTRICA DE PROTEÍNAS:Muchas proteínas de membrana están incluidas en la capa y
tienen un parte hidrófoba y otra hidrófila
Las proteínas y lípidos son independientes entre si y solo presentan interacciones no covalentes
Tipos de proteínas de membrana:
- Proteínas integrales de membrana: penetran la membrana y tienen regiones hidrófobas e
hidrófilas
- Proteínas periféricas de membrana: no tienen región hidrófoba y no están penetrando la
membrana, se encuentran con la parte hidrófila de los fosfolípidos
- Proteínas transmembrana: sobresalen por ambos lados de la membrana
FUNCIONES
- Transporte: por canal hidrófilo o por selección
- Actividad enzimática: una proteína embebida puede ser una enzima con su sitio activo
expuesto a sustancias
- Transducción de señales: una proteína de membrana puede tener un sitio de unión con forma
específica que se adapta a un mensajero químico como una hormona. El mensajero externo
(señal) puede cambiar la proteína (receptor)
- Reconocimiento intercelular: funcionan como etiquetas de identificación que son reconocidas
específicamente por otras células
- Uniones intercelulares: las proteínas adyacentes pueden engancharse mediante varias
uniones (hendidura o estrechas)
LOS CARBOHIDRATOS
Su papel principal es el de reconocimiento intercelular (capacidad de diferenciar células), son
cadenas ramificadas cortas. Algunos se unen por enlace covalente a lípidos (glucolípidos) o a
proteínas (glucoproteínas)
VESÍCULA / MEMBRANA
Las membranas tienen dos capas diferentes, la externa e interna. Cuando una vesícula se fusiona
con la membrana plasmática, la capa externa de la vesícula se situá a continuación de la capa
de la membrana.
PROCESO del RE a la MEMBRANA
Síntesis de proteínas y lípidos en el RE. Los carbohidratos se unen a las proteínas (glucoproteínas).
Dentro del aparato de Golgi las glucoproteínas se modifican, y los lípidos se transforman en glucolípidos
Las proteínas, glucolípidos, glucoproteínas entre otros son transportadas por vesículas hacia la membrana
plasmática
Las vesículas se fusionan con la membrana y libera las proteínas hacia fuera de la célula
PERMEABILIDAD SELECTIVA
Permite que algunas sustancias pasen y otras
no, posibilita que la membrana determine que
sustancias ingresan o sale de la célula
Dos procesos fundamentales por los cuales las
sustancias atraviesan las membranas
plasmáticas
TRANSPORTE PASIVO: no requiere de energía.
Se da por diferencia de concentración o por
la fuerza motriz de las sustancias
DIFUSIÓN:proceso de desplazamiento
neto de regiones de mayor
concentración a regiones de menor concentración. La difusión de cada soluto es independiente
de la de otros
DIFUSIÓN SIMPLE: pequeñas moléculas atraviesan la bicapa de la membrana. Mientras más
liposoluble más rápido pasa
DIFUSIÓN FACILITADA: Moléculas polares y iones traspasan la membrana con ayuda de las
proteínas de transporte
- A través de canales:canales que facilitan el paso de sustancias polares o con carga eléctrica.
Se mueve a favor de su gradiente Ej. Canales iónicos
- A través de Carrier: agarra una molecula de un lado de la membrana, cambia su
conformación, depositando a la molecula del lado opuesto. Sigue su gradiente de
concentración. Ej. glucosa
OSMOSIS:Es la difusión del agua a través de la membrana selectiva. El agua fluye desde donde
esta menos concentrado (hipotónico) hacia el lado donde el soluto está más concentrado
(hipertónico). Si las concentraciones son iguales (isotónicos) no se produce osmosis neta.
- Si una célula sin pared está inmersa en un ambiente isotónico con respecto a la célula no
habrá movimiento de agua a través de la membrana, será estable.
- Si se la coloca en un ambiente hipertónica, la célula perderá agua, disminuirá de tamaño y
morirá.
- Si se la coloca en un ambiente hipotónica, el agua entrará a la célula con tal rapidez que se
hinchará y estallará.
- Si una célula con pared está en un ambiente hipotónico, mantiene el equilibrio acuoso, la
pared elástica se expandirá hasta que comience a ejercer presión sobre la célula que impida
la incorporación del agua y se vuelve turgente la célula (firme). Si no entra agua las células se
vuelven flácidas.
- Si se la coloca en un ambiente hipertónico, perderá agua y se reducirá.
TRANSPORTE ACTIVO: requiere gasto de energía, es bidireccional.
Proteínas desplazan solutos a través de la membrana en contra de su gradiente de concentración
lo cual requiere energía.
El ATP proporciona energía cuando transfiere su grupo fosfato inorgánico a la proteína
transportadora. Esto provoca que la proteína cambie de forma.
Tipos de proteínas de membrana:
- Uniporte: movilizan una sola sustancia en una dirección
- Simporte: moviliza dos sustancias en la misma dirección
- Antiporte: moviliza dos sustancias en direcciones opuesta
Transporte primario: requiere la participación directa de la molecula de
ATP rica en energía. La energía liberada por hidrolisis del ATP impulsa el desplazamiento de iones
en contra de su gradiente
Transporte secundario: no utiliza ATP en forma directa, sino que su energía proviene de un
gradiente de concentración iónicaestablecido por el transporte activo primario. Se logra
utilizando energía recuperada
BOMBAS IÓNICAS: Los iones tienen tanto un gradiente de concentración (químico) como un gradiente
eléctrico (voltaje). Estas fuerzas se combinan en el gradiente electroquímico que determina la dirección
de la difusión de los iones. Las bombas electrógenas (usan energía) son proteínas de transporte que
contribuyen a los gradientes electroquímicos
TRANSPORTE VESICULAR (masivo): Las grandes moléculas como proteínas, polisacáridos, cruzan la membrana por
exocitosis y endocitosis, por medio de vesículas que luego se fusionan con la membrana.
EXOCITOSIS: cuando se exportan productos hacia afuera de la célula con
ayuda de las vesículas que luego se fusiona con la membrana
ENDOCITOSIS: cuando la célula incorpora macromoléculasdentro de la célula
formandovesículas a partir de la membrana plasmática. Una pequeña parte
de la membrana se hunde hacia dentro y constituye un bolsillo y se va
desprendiendo hasta formar la vesícula con las macromoléculas dentro.
Fagocitosis: una célula engloba una
partículaenvolviéndola y es digerida luego que se
fusiona con el lisosoma (célula come)
Pinocitosis: la célula engloba liquido con partículas
disueltas (célula bebe)
Endocitosis medida por receptores: permite a la célula
adquirir cantidades masivas de sustancias específicas,
contiene proteínas receptoras las cuales se unen a las
sustancias y forman la vesícula. Estos receptores son
reciclados cuando libera las sustancias
TRANSCITOSIS: permite a una sustancia atravesar todo el citoplasma
celular desde un polo al otro lado de la célula, implica el doble
proceso de endocitosis-exocitosis. Es propio de células que
constituyenlos capilares sanguíneos transportándose desde el medio sanguíneo hasta los tejidos que
rodean los capilares
METABOLISMO
Es el conjunto de reacciones químicas catabólicas y anabólicas de un organismo. El proceso de
respiración celular dirige la economía celular extrayendo energía almacenada en azucares y otros
combustibles. Las células usan esta energía para realizar trabajos.
Trabajo: la acción de una fuerza sobre un objeto a lo largo de una distancia
Tipos de trabajo:
Trabajo mecánico: batido de cilios, contracción de células musculares, movimiento de
cromosomas.
Trabajo de transporte: bombeo de sustancias a través de la membrana
Trabajo químico: impulso de las reacciones endergónicas
Energía: capacidad de cambio.
Tipos de energía:
Energía potencial: energía almacenada, de diversas maneras: en enlaces químicos, como
gradiente de concentración, potencial eléctrico, etc.
Energía cinética:la energía en movimiento, la que realiza el trabajo
Formas de energía:
Energía química:energía potencial disponible para liberar en una reacción química
Energía lumínica: dada por el sol
Energía mecánica: en movimiento
Energía térmica: calor, energía cinética asociada con el movimiento aleatorio de los átomos
Reacciones catabólicas (catabolismo): degradan moléculas complejas en otras más simples y liberan
energía almacenada en los enlaces químicos.
Reacciones anabólicas (anabolismo): unen moléculas simples y forman moléculas más complejas. Estas
requieren energía capturada de los enlaces químicos que se
forman
Las reacciones están vinculadas, las reacciones catabólicas
se utilizan para impulsar reacciones anabólicas (trabajo
biológico)
Leyes de la termodinámica:
1° Ley termodinámica: la energía es constante, puede transformarse y transferirse, pero no crearse ni
destruirse. La energía total antes y después de la conversión es la misma
2° Ley termodinámica: cada transferencia o transformación de la energía aumenta la entropía (medida
de desorden/azar) del universo.
No toda la energía puede ser utilizada.
La energía total (entalpia H): energía inutilizable (entropía S) + energía utilizable (energía libre G)
G = H – Temperatura x S
REACCIONES EXERGÓNICAS:ocurre cuando hay una liberación neta de energía libre, ocurren de forma
espontánea. Puede ocurrir muy lentamente, algunas sustancias podrían tardar años en darse, por eso
mismo recurren a enzimas.
Ejemplo de Reacción exergonica ATP + H2O (hidrolisis) ADP + fosfato inorgánico + Liberación
de energía
REACCIONES ENDERGÓNICAS: absorbenenergía libre del ambiente, la utiliza o la almacena. No son
espontaneas.
Ejemplo de Reacción Endergónica Acido glutámico + Amoniaco + Consumo de energía
Glutamina
Reacciones REDOX(oxidación y reducción)
Otra forma de transferir energía es transportando electrones
En muchas reacciones químicas hay transferencia de uno o más electrones
SIEMPRE OCURREN EN CONJUNTO: cuando un material se oxida los electrones
que pierde son transferidos a otro material y se reduce
Oxidación: perdida de electrones
Reducción: ganancia de electrones
Agente reductor: donador de electrones
Agente oxidante: aceptor de electrones
Coenzimas NAD+
Es un transportador de electrones clave
Existe en dos formas químicamente diferentes: oxidada (NAD+) y otra reducida (NADH + H)
La reacción de reducción es NAD
+
+ 2 H NADH + H
+
La reacción de oxidación por oxigeno es NADH + H
+
+ ½ O
2
NAD
+
+ H
2
O
ATP: Adenosín trifosfato MONEDA ENERGÉTICA
Es un nucleótido que puede liberar una cantidad grande de energía
cuando es hidrolizado y puede fosforilar a muchas moléculas diferentes
Los enlaces entre los grupos fosfato pueden romperse por hidrolisis
(se agrega agua). Cuando el enlace fosfato terminal se rompe,
una molecula de fosfato inorgánico abandona el ATP y se
transforma en ADP (adenosina difosfato) y libera energía.
ATP + H20 Fosfato inorgánico + ADP + Energía
La energía libre del enlace P-O es mucho más alta que a energía
del enlace H-O
Los fosfatos tienen carga negativa y se repelan entre sí, por lo que
se necesita energía para acercarlos y que se forme un enlace
covalente. Ejemplo: añadir fosfato al ADP para formar ATP
El ADP recoge la energía de reacciones exergónicas para
convertirse en ATP, que dona energía para reacciones endergónicas
El ATP captura energía libre y la conserva en forma de enlace P-O
En el trabajo mecánico: el ATP fosforila las
proteínas motoras, lo que produce el
movimiento.
En el trabajo de transporte: el ATP fosforila a las
proteínas de transporte.
En el trabajo químico: el ATP fosforila a reactivos
claves.
Las Enzimas
Catalizadores biológicos que aceleran las
reacciones metabólicas al disminuir las barreras
energéticas
La mayoría son proteínas, pero algunos
catalizadores son moléculas de RNA llamadas
ribozimas
Por lo general las reacciones exergónicas ocurren solo después de que los reactivos superen la barrera de
energía empujados por una pequeña cantidad de energía agregada
La inversión inicial de energía se conoce como energía de activación (necesaria para romper la barrera)
La energía de activación es necesaria para transformar los reactivos en formas moléculas inestables
(especies en estado de transición)
El complejo enzima sustrato se mantiene unido por uno o más medios, como enlaces de hidrógeno,
atracción eléctrica o enlaces covalentes
La enzima al unirse con el sustrato cambia un poco su forma para mejor
agarre (ajuste inducido)
Las cadenas laterales del sitio activo catalizan la conversión del sustrato a
producto
Cuando la concentración de sustrato es tan alta que todas las enzimas tienen su sitio activo ocupado se
la llama SATURADA y la única forma de incrementar la velocidad es añadir más enzimas
Cada enzima tiene un pH y temperatura optimo al cual son más activas
¿Como actúan las enzimas?
Después de la formación CES se producen interacciones químicas que contribuyen a romper antiguos
enlaces y a formar otros nuevos
Al catalizar una reacción se puede utilizar uno o más de los siguientes mecanismos:
Las enzimas orientan los sustratos: ya que los sustratos deben estar orientados para poder formar
enlaces
Las enzimas ejercen presión sobre los sustratos: hace que se tensen los enlaces del sustrato
Las enzimas agregan transitoriamente grupos químicos a los sustratos
Ayudantes: algunas enzimas requieren otras moléculas para funcionar
Grupos prostéticos: átomos o grupos moleculares no aminoácidos que se unen de forma permanente a
sus enzimas
Cofactores: iones inorgánicos (cobre, zinc, hierro) que se unen a ciertas enzimas y son esenciales para su
función
Coenzimas: moléculas que contienen carbono, requeridas para la acción de una o más enzimas. No
están unidas de forma permanente a la enzima. Sufre leves cambios químicos durante la reacción
Inhibidores Enzimáticos
Diversos inhibidores se pueden unir a las enzimas y lentificar la velocidad de las
reacciones. Algunos son naturales (regulan el metabolismo) y otros artificiales
(tratan enfermedades o plagas)
INHIBICIÓN IRREVERSIBLE: forman enlaces covalentes con ciertas cadenas
laterales del sitio activo y desactiva de modo permanente a la enzima al destruir
su capacidad de interactuar con el sustrato
INHIBICIÓN REVERSIBLE: forman enlaces no covalentes por lo cual son reversibles
Inhibidores competitivos: el sustrato y el inhibidor compiten por el sitio
activo
Inhibidores no competitivos: el inhibidor se une a otro sitio, puede
cambiar la forma de la enzima o hacer que baje su velocidad de
producción
Inhibidores anticompetitivos: el inhibidor se une solo al complejo enzima
sustrato y no a la enzima libre
Regulaciónalostérica
Es cualquier caso en el cual la función de una proteína en un
sitio se ve afectada por la unión de una molecula reguladora
en un sitio distinto
Cambian la forma cuando las moléculas reguladoras
(activadoras o inhibidoras) se unen al sitio alostérico
afectando la función enzimática
La mayoría de las enzimas sujetas a regulación alostérica son
proteínas cuaternarias
La unión de un activador a un sitio regulador estabiliza la
estructura y tiene sitios activos funcionales, mientras que la
unión de un inhibidor estabiliza la forma inactiva de la enzima
y bloquea todos los sitios activos.
El ATP se suele unir a varias enzimas catabólicas de forma
alostérica, la cual disminuye su afinidad por el sustrato e inhibe
su actividad, sin embargo, el ADP funciona como un activador de las mismas enzimas.
Inhibición por retroalimentación: el producto final de una víametabólica inhibe de forma alostérica a la
enzima para un paso previo a la vía.
OBTENCIÓN DE ENERGÍA
Los combustibles son moléculas cuya energía almacenada puede ser liberada para su uso, en las células
liberan energía química que es utilizada para formar ATP y utilizarlo en reacciones endergónicas
Los organismos fotosintéticos utilizan la energía de la luz solar para sintetizar sus propios combustibles
La fotosíntesis genera oxígeno y moléculasorgánicas empleadas por las mitocondrias como combustible
para la respiración celular. Este proceso degrada este combustible y genera ATP. Los productos de
desecho de la respiración es el dióxido de carbono y agua, los materiales básicos para la fotosíntesis. (es
un ciclo)
Cada reacción en una víametabólica es catalizada por una enzima especifica
VÍASCATABÓLICAS(liberan energía almacenada)
Los compuestos orgánicos almacenan energía en sus estructuras atómicas. Con ayuda de enzimas, una
célula degrada de forma sistemáticamoléculasorgánicas complejas ricas en energía a productos de
desecho más simples que tienen menos energía.
Parte de la energía tomada puede emplearse para trabajo el resto se libera en forma de calor.
Cuando el oxígenoestá disponible como aceptor final, operan 4 vías (glucolisis, oxidación de piruvato,
ciclo de Krebs y la cadena transportadora de electrones)
Cuando no está disponible el oxígeno la oxidación del piruvato, el ciclo de Krebs y la cadena de
electrones no funcionan y el piruvato producido en la glucolisis es metabolizado por la fermentación
LA RESPIRACIÓN CELULAR
Consume oxigeno como reactivo, el alimento
proporciona combustible para la respiración y los
productos de desecho son dióxido de carbono y
agua.
Compuestos inorgánicos + Oxigeno Dióxido de
carbono + Agua + Libera energía
C6H12O2 (glucosa) + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O +
Energía (ATP + Calor)
Si bien los hidratos de carbono, grasas y proteínas
pueden procesarse y consumirse como combustible,
es mejor aprenderse la degradación de la glucosa que es el combustible que más se usa.
Reacciones Redox en la respiración celular
El combustible (glucosa) se oxida y el oxígeno se reduce, al oxidar la glucosa, la respiración libera energía
almacenada en la glucosa y la vuelve disponible para la síntesis de ATP
Los átomos de hidrogeno no se transfieren en forma directa al oxígeno, si no que pasan primero a la
coenzima NAD+ que funciona como agente oxidante
GLUCOLISIS
Se da en el CITOSOL CELULAR
Convierte la glucosa en piruvato y produce una pequeña cantidad de energía. No genera CO2
El NAD+ está presente en pequeñas cantidades en la célula, debe ser reciclado para permitir que la
glucolisis continúe, sin ningún NADH es oxidado nuevamente a NAD+ la glucolisis se detiene
Las primeras 5 reacciones son endergónicas (consumen energía libre)
En las reacciones 1 y 3 se invierten 2 moléculas de ATP para agregar dos grupos fosfato a la
molecula glucosa para transformarlo en un azúcar de 6 carbonos (fructosa 1,6 difosfato) que tiene
energía libre más alta que la glucosa
En la reacción 5 el azúcar de 6 carbonos se divide en dos azucares fosfato de 3 carbonos
(gliceraldehido 3-fosfato)
Las ultimas 5 reacciones son de liberación de energía (x2)
en la reacción 6: se da una oxidación acompañada por una gran caída de energía libre, en lugar
de perderse como calor se almacena como energía química mediante la reducción de dos
moléculas de NAD+ que forman dos moléculas de NADH + H
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