1.2 Organización molecular de las células PDF

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Unidad 1 organizaión molecular de las células● Desde la organización de la materia en átomos, elementos y compuestos químicos, a la comprensión de las biomoléculas. ● Naturaleza de las moléculas biológicas. Agua. Sustancias Inorgánicas. ● Ácidos nucleicos: características generales. Nucleótidos y nu...

Description

Unidad 1.2 organizaión molecular de las células ● ● ● ●

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Desde la organización de la materia en átomos, elementos y compuestos químicos, a la comprensión de las biomoléculas. Naturaleza de las moléculas biológicas. Agua. Sustancias Inorgánicas. Ácidos nucleicos: características generales. Nucleótidos y nucleósidos. Carbohidratos: características generales. Monosacáridos, oligosacáridos y polisacáridos. Lípidos: características generales. Triglicéridos. Esteroides. Fosfolípidos. Proteínas: características generales. Aminoácidos. Proteínas estructurales y proteínas enzimáticas.

Introducción a las biomoléculas que conforman la célula Átomo: organización mínima y fundamental de la materia. Estos átomos están compuestos por un núcleo que tiene sus protones, neutrones y una nube de electrones que se va a poner en juego a la hora de dar distintos tipos de enlaces. Enlaces iónicos para formar sales. Enlaces covalentes forman moléculas.  Moléculas orgánicas: están conformadas por un grupo selecto de átomos que pueden ser carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo o azufre (C, H, O, N, P o S). Hay moléculas inorgánicas que pueden tener presentes estos átomo, no sólo es importante la composición de la molécula sino también cómo están organizados estos átomos. Hay moléculas de pequeño tamaño (agua). Moléculas de mayor peso molecular, estas moléculas van a ser macromoléculas  y si están presentes en organismos son biomoléculas. COMPOSICIÓN DE UNA CÉLULA: ● 75 / 85% de agua ● 2 / 3% de sales ● resto -> biomoléculas Biomoléculas fundamentales: 1. Hidratos de carbono 2. Proteínas 3. Lípidos 4. Ácidos nucleicos

Lípidos características: son insolubles en agua y solubles en compuestos orgánicos. ● saponificables: ácidos grasos. n  de C de 14 a 22. (Fuente de energía a largo plazo). ● insaponificables Dentro de los lípidos hay cuatro familias que tienen distintas características: 1. Triglicéridos Composición: Formados por una molécula de glicerol (alcohol  de pequeño tamaño) unido a unas dos o tres moléculas de ácidos grasos mediante uniones éster.

Tipo de unión: Esta unión va a estar dada por el grupo carboxílicos del ácido graso y el grupo oxhidrilo del glicerol. La cadena hidrocarbonada del ácido graso puede presentar insaturaciones, es decir, dobles enlaces. Son muy importantes en la estructura de la molécula porque le va a generar la formación de distintos ángulos y eso va a generar distintas características distintas características que van a ser puntuales de cada tipo de triglicéridos. Función: Reservas de energía. (Cuando se oxidan los ácidos grasos que componen un triglicéridos podemos obtener hasta el doble de energía que la que obtenemos con la oxidación de la glucosa).

2. Fosfolípidos Composición: Los fosfolípidos son considerados como moléculas anfipáticas debido a su estructura, estos lípidos tienen una parte hidrofílica  (cabeza polar = glicerol + grupo fosfato) y otra hidrofóbica (cola no polar que no se une al agua = ácido graso saturado y ácido graso insaturado), y son capaces de auto-estructurarse. Concepto de polar y no polar: Una estructura o parte de una estructura sea polar o no polar va a estar relacionado con los tipos de átomos que van a componer a la molécula y su entorno. Esto también explica por qué los lípidos anfipáticos son tan importantes en la estructuración de la membrana celular. ● Glicerofosfolípido: (2 ácidos grasos + glicerol que en su tercer hidroxilo tiene unido por enlace ester 1 fosfato unido a otro alcohol). Estructura básica: ácido fosfatídico (AF). ● Esfingofosfolípidos: En las células es la esfingomielina. (fosforilcolina + ceramida formada por el agregado de un ácido graso a la esfingosina). Funciones: Estructurales.

3. Glucolípidos Composición: Lípidos que están unidos a hidratos de carbono. Función: estructural (cuando sólo se encuentra ubicados en la membrana plasmática). En el esquema vemos que representada una membrana donde los glucolípidos van a estar ubicados en el exterior de las células o sea mirando hacia afuera y esto es importante porque por ejemplo va a poder generarnos la caracterización celular si van a ser moléculas que le van a permitir a la célula generar distintos tipos de señales.

¿qué tipo de glúcidos van a hacer los que se unan a los lípidos? Muchos y diversos. ● Cerebrósidos: Unión de galactosa o glucosa con 1 ceramida. ● Gangliósidos. 4. Esteroides Característica general de los lípidos es que son insolubles en agua y solubles en compuestos orgánicos. Esto va estar dado porque (como puede ser el caso de los triglicéridos o los fosfolípidos - > presentan largas cadenas hidrocarbonados). Composición: compuestos orgánicos derivados del núcleo del ciclopentanoperhidrofenantreno (estructura hidrofóbica). Colesterol va a tener un derivado del ciclopentanoperhidrofenantreno donde va a tener el agregado de un grupo oxhidrilo, 2 radicales metilo en las posiciones C-10 y C-13 y una

cadena alifática en la posición 17. Este grupo oxhidrilo le va a dar una característica hidrofílica a esta estructura lipídica hidrofóbica. Al igual que los fosfolípidos en el caso del colesterol lo podemos encontrar: en la membrana celular generando y brindándoles cierto grado de fluidez a la membrana o también por ejemplo lo podemos encontrar unido a otras proteínas circulando en sangre iba a ser el famoso hdl o ldl el llamado “colesterol bueno / colesterol malo”.

Ejemplos: Vitamina D, hormonas como pueden ser la testosterona o la progesterona.

Proteínas Características: capacidad de formar polímeros. Monómero: Los aminoácidos. Composición de los aminoácidos: van a estar formados por un carbono central que va a estar unido a un grupo carboxilo, unido a un grupo amino, a un hidrógeno y a un residuo lateral (grupo r).

(Características del grupo r: Ácido aspártico: presentan características ácidas. Lisina: tener grupos básicos. Serina: tener restos neutros polares que van a ser hidrofílicos. Alanina: restos neutros no polares hidrofóbicos). Composición: Todas las proteínas van a estar compuestas por 20 aminoácidos (20 monómeros) para hacer los eslabones de las largas cadenas que van a venir a hacer estos polipéptidos. Unión: los aminoácidos se van a unir mediante uniones peptídicas para formar los

polímeros. Función: estructural (ubicadas en la estructura de la membrana plasmática) y funciones enzimáticas.

Enzima: catalizador (sustancia que acelera reacciones químicas sin modificarse por lo que puede usarse repetidamente) biológico. Funcionamiento: Son proteínas que tienen sitios activos a los cuales se une el sustrato sobre el cual actúa la enzima. Unión de encaje inducido. ● Inhibición reversible: enlace temporal del sustrato a la enzima. ● Inhibición irreversible: enlace permanente del sustrato a la enzima

Característica: Especificidad (cada enzima actúa sobre 1 solo sustrato). Las proteínas pueden ser conjugadas, es decir que una estructura proteica puede estar

unida a lípidos, hidratos de carbono o por ejemplo a distintos y diferentes grupos. Ejemplo: unido a cromoproteínas como es el caso de la hemoglobina. Estructuras: Primaria:  va a estar dada por la secuencia de aminoácidos como se puede ver aquí en el borde acá los distintos aminoácidos se van a unir mediante uniones peptídicas como vimos en la placa anterior y a partir de esta secuencia de aminoácidos si se basta se va a determinar cuáles son las próximas estructuras. Las secuencias aminoácidos son sumamente importantes, cuando hay alteraciones en un aminoácido que es reemplazado por otro pueden darse diversas patologías muy graves. Desde algunos tipos de anemias como pueden ser la talasemia a distintos tipos de neoplasias por ejemplo si las proteínas que están modificadas van a hacer proteínas  que regulan el ciclo celular. Secundarias: Van a hablar de cómo se dispone esta proteína en el espacio. ● tipo alfa hélices: Es una proteína que se enrolla alrededor de un eje. ● tipo las láminas betas plegadas: parece un papel plegado. Van a estar dadas por uniones  puentes de hidrógeno entre aminoácidos que están espaciados a lo largo de la cadena o entre aminoácidos y sus  grupos laterales. Terciarias: Dan la configuración tridimensional de la proteína en el espacio. ● tipo fibrosas: van a estar compuestas sólo por estructuras secundarias del tipo alfa hélice. ● tipo globulares: van a ser proteínas donde su estructura secundaria va a estar formada por alfa hélices, beta hoja plegada o una combinación de ambas. Cuaternarias: Van a estar dadas por por la unión de distintas proteínas. Ejemplo: La hemoglobina, va a estar unida por 4 pro polipéptidos.

Hidratos de carbono Composición: conformados por monómeros llamados monosacáridos. Los hidratos de carbono son conocidos como glúcidos sacáridos y están formados por carbono hidrógeno y oxígeno (C,  H y O). Responden a la fórmula (CH2O)n -> n es un número entero entre 3 y 8. ● n=3 -> 3 Carbonos y se llama friosa. ● n=5 -> 5 C y se llama ventosa. ● n=6 -> glucosa (monosacárido más abundante y principal fuente de energía de la célula). Hexosa al igual que la fructosa. Los monosacáridos se pueden presentar en forma de anillo, forma cíclica o de cadena lineal (donde tienen un grupo terminal que es un aldehído y se llama aldosa o una cetona y se llama cetosa).

El grupo terminal añadido (aldehído / cetona) es muy importante, le permite a la molécula reaccionar con cualquier oxhidrilo (unido al carbono) para generar un ciclo o anillo.

Este carbono que está señalado en azul puede reaccionar con otros monosacáridos para formar un disacárido. Disacárido: está conformado por dos  monosacáridos unidos a través de una unión glucosídica (es una unión de tipo eter = Carbono + Oxígeno + Carbono). Ejemplos: La sacarosa (principal azúcar de transporte de las plantas) y la lactosa (encontrada en la leche). Si a la estructura de un disacárido le vamos sumando más monosacáridos mediante uniones glucosídicas obtenemos los oligosacáridos y polisacáridos. Oligosacáridos: tienen entre 3 y 20 monómeros. Polisacáridos: tienen más de 20 monosacáridos (incluso miles). Pueden ser: ● Lineales ● Ramificados ● Homopolisacáridos: Si están conformados por un único  tipo de monosacárido. Ejemplo: Almidón fuente de reserva de energía en eucariontes vegetales. Glucógeno fuente de reserva de energía en eucariontes animales.

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Heteropolisacáridos: Si están formados por distintos  tipos de monosacáridos. Ejemplo: Glucosaminoglucanos (GAG).

Debido a estas posibilidades estructurales se dice que los hidratos de carbono tienen una muy alta diversidad estructural y esto le permite cumplir distintas funciones. Funciones: 1. Fuente energética de las células por excelencia. (Existen polímeros de reserva como el almidón en el citoplasma de las plantas o el glucógeno en forma de gránulos en el citoplasma de las células animales). 2. Estructurales (sostén como es el caso de la celulosa en la célula vegetal que se localiza en la pared o la quitina en la pared de los hongos o formando parte del exoesqueleto de los artrópodos). 3. De comunicación intercelular (este es el caso de los oligosacáridos que se encuentran en la cara externa de la membrana plasmática).

Ácidos nucleicos Composición: Conformados por monómeros llamados nucleótidos. Estructura: 3 componentes principales: 1. De 1 a 3 grupos fosfato (si tiene: 1 mono / 2 di / 3 tri + fosfatado) 2. 1 pentosa (monosacárido de 5 carbonos, puede ser una Ribosa -> si tiene OH o desoxirribosa -> si tiene H). Esto nos va a permitir diferenciar el ARN de ADN. 3. 1 base nitrogenada.

Unión: (fosfatado+pentosa = el grupo fosfato otorga carga negativa y además pueden almacenar energía en sus uniones).  Como los grupos fosfatos se unen entre sí con enlaces de alta energía, esto quiere decir que al momento de romperse o hidrolizarse estas uniones queda energía disponible para que la célula la hoja la utilice para sus procesos metabólicos. Base de nitrogenada (estructura de heterociclos) que contiene nitrógeno. ● tipos purinas (contienen dos anillos). A  denina y G  uanina. ● tipo pirimidinas (contienen un único anillo). T  imina (sólo presente en ADN), U  racilo (sólo presente en ARN) y Citosina.

Propiedad de las bases nitrogenadas: interaccionar entre sí y unirse mediante enlaces de tipo unión puente de hidrógeno con una complementariedad muy específica (Adenina  se une con Timina en el A  DN o A  denina se une con el U  racilo en el A  RN y G  uanina se va a unir con Citosina). Unión: Los nucleótidos se unen para formar los ácidos nucleicos a través de enlaces fosfodiéster (grupo fosfato + OH de la pentosa) esto genera polaridad en la molécula (la polaridad significa que el extremo 5’ será distinto del 3’ o sea en el extremo 5’ nos queda libre un grupo fosfato y en el extremo 3’ nos queda libre el grupo OH de la última pentosa). El n  ucleósido es la parte del nucleótido formada únicamente por la base nitrogenada y la pentosa.

Tipos de ácidos nucleicos:

Estructura

ADN

ARN

doble hélice = bicatenaria (Estas dos cadenas se unen a través de las bases nitrogenadas que quedan hacia el centro. Hacia el exterior quedan los grupos

catenaria (Existen 3 tipos de ARN: mensajero [ARNm], de transferencia [ARNt] y ribosomal [ARNr]).

fosfatos con las entosas). Funciones: ● La forma en que se presentan las bases representa la información genética de la célula. El almacenamiento, transporte y control de la información genética. En el ADN puede ser de dos tipos: lineal en las células eucariotas o circular en las células procariotas. (En cloroplastos o mitocondrias el ADN   se localiza en el núcleo   de las células eucariotas, el ARN se localiza tanto en el núcleo como en el citoplasma de las células eucariotas. Las procariotas al no tener núcleo contienen el ARN y el ADN en el citoplasma).

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Almacenamiento energético decíamos que los nucleótidos pueden mandar energía en los enlaces fosfatos (Ejemplo: ATP -> adenosín trifosfato que es la principal moneda energética de la célula y está involucrada en diversos procesos metabólicos). Señalización intracelular (Ejemplo: AMP cíclico).

Ejercicio Elija dos biomoléculas que sean polímeros y que estén presentes tanto en el hongo como en la bacteria. Especifique una parte de cada célula donde se localicen y cuál es el monómero. Lípidos no pueden ser porque no forman polímeros. Hidratos de carbono: pared celular del hongo y bacteria. Monómero -> monosacárido. Ácidos nucleicos: citoplasma de la bacteria (por ser procariota) y núcleo + citoplasma del hongo (por ser eucariota). Monómero -> nucleótido....