Resumen de Química - Ingreso Medicina. UCAMI. PDF

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Las ciencias biológicas. Ramas de la biología según las técnicas y los procesos intervinientes. Características de los seres vivos. Niveles de organización jerárquica de la materia. La célula. Teoria celular. Celula procariota y eucariota. Los lípidos de la membrana: "Los fosfolípidos son moléculas...

Description

Unidad I Las ciencias biológicas: campo de estudio La biología es la ciencia de la vida, es decir, que se encarga del estudio de los seres vivos. Las ciencias auxiliares son:    

Química Física Matemática Geología

Ramas de la biología según las técnicas y los procesos intervinientes:               

Biología molecular: estudia las biomoléculas Citología: estudio de las células Histología: estudio de los tejidos Anatomía: estudio de la forma y estructura de los seres vivos Fisiología: estudio de las funciones Embriología: estudio del origen y desarrollo de los seres vivos Genética: estudia la transmisión de caracteres hereditarios Biología evolutiva: estudia el origen y evolucion de los seres vivos Neurología: estudia el sistema nervioso Endocrinología: estudio del sistema endocrino (hormonas y glándulas) Patología; estudia las enfermedades Teratología: estudia las malformaciones Etología: estudia el comportamiento Paleobiología: estudia los fósiles Ecología: estudia las relaciones de los seres vivos entre si y con el ambiente

Características de los seres vivos: Todos los organismos vivos compartimos una serie de características comunes:  

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Organización especifica: estamos formados por mínimas unidades denominadas células, son capaces de cumplir con las actividades necesarias para la vida. Composición química: estamos constituidos por los mismos elementos químicos primordiales, C (carbono), H (hidrogeno), O (oxigeno) y N (nitrógeno). Estos elementos se combinan juntos a otros para formar biomoléculas. Estas son: lípidos, hidratos de carbono, proteínas, ácidos nucleicos. Crecimiento: es la capacidad de incrementar el tamaño y numero de las células, es decir, incremento de materia viva en el organismo Movimiento: es una característica común de todos los seres vivos ya que al menos en una etapa de su vida tienen la capacidad del movimiento. Irritabilidad: es la capacidad de los seres vivos de reaccionar frente a estímulos, cambios físicos o químicos que ocurren dentro o fuera del organismo.

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Adaptación: es la capacidad de los seres vivos que les permite adaptarse a un mundo de constantes cambios Reproducción: es la capacidad de todos los seres vivos de originar nuevos individuos que heredan las características de los progenitores. La reproducción asexual cuando a partir de una célula madre se originan dos idénticas a su progenitor, en la sexual necesitamos la intervención de los dos sexos, con tal producción de gametas femeninas (ovulo) y masculina (espermatozoide) las cuales se unen en el proceso de fecundación Metabolismo: es el conjunto de reacciones físicas y químicas que se llevan a cabo en un organismo o célula viva Homeostasis: propiedad que permite a los seres vivos mantener las condiciones de su medio interno a pesar de los cambios o variaciones de su entorno.

. Niveles de organización jerárquica de la materia La materia se organiza en diferentes niveles de organización donde cada uno de ellos constituye la agrupación de los componentes del nivel anterior y a su vez presenta propiedades nuevas y particulares.   

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Partículas fundamentales: quarks y leptones, que son los constituyentes fundamentales de la materia. Subatómico: el mas simple de todo y esta formado por electrones, protones y neutrones. Atómico: donde se encuentran los átomos. Si cumplen una función estructural son bioelementos primarios: son el carbono, el fosforo, nitrógeno, hidrogeno, oxígeno y azufre. Si cumplen función estructural y catalítica son bioelementos secundarios: calcio, potasio, sodio, magnesio, cloro, iodo… son fundamentales para el funcionamiento de la célula, pero no forman parte de la estructura de esta. Si cumplen solo función catalítica son oligoelementos o elementos vestigiales por que sus cantidades en el organismo son muy escasas por ej. El cobalto, el zinc. Molecular: Nivel en el cual se encuentran las moléculas, estructuras formadas por la unión de dos o más átomos. Macromolecular: nivel constituido por macromoléculas. Son moléculas que tienen un gran tamaño, formadas por un gran número de átomos.

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Estructuras subcelulares u orgánulos: se puede considerar como un paso mas ya que se supone la unión de varios de varias moléculas para formar estructuras mas grandes, como los orgánulos de las células. Celular: es la unidad anatómica, morfológica o estructural; fisiológica o funcional y genética o de origen de todo ser vivo. Tisular: los tejidos son conjuntos de células semejantes en estructura, que se agrupan para cumplir una función específica. Órganos: los tejidos están estructurados en órganos. Sistema de órganos: los órganos se estructuran en sistemas que llevan a cabo funciones más amplias. Individuo u organismo: nivel de organización superior en el que las células, tejidos, órganos y aparatos de funcionamiento forman una organización superior como seres vivos. Población: es el conjunto de individuos de la misma especie que viven en un mismo territorio en un determinado momento. Comunidad: es el conjunto de seres vivos en un determinado lugar, un conjunto de poblaciones de diferentes especies. Ecosistema: es el conjunto de seres vivo que se relacionan entre si y con el medio físico. Bioma: son ecosistemas de gran tamaño asociado a unas determinadas características ambientales. Biosfera: es todo el conjunto de seres vivos y componentes inertes que comprenden el planeta tierra. Tierra Sistema solar Galaxia y universo

Unidad II: La célula Introducción: Gracias al microscopio Robert Hook y Antón Van Leeuwenhoek pudieron observar minúsculas porciones de los seres vivos, a las que hoy conocemos como células. Célula: Es la unidad estructural (por qué es la mínima porción que se repite para constituir un ser vivo), funcional (porque cada célula cumple con los procesos metabólicos esenciales para el mantenimiento y la autoperpetuación del organismo) y de origen (por que toda célula se origina de otra célula preexistente) de todo ser vivo. Teoría celular: Se postulo a fines del siglo XIX (1839). Fue postulada por Schleiden (botánico) y Schwann (zoólogo). Gracias a numerosos estudios sobre la morfología y determinados procesos metabólicos en vegetales y animales han llegado a establecer una de las mas amplias generalizaciones de la biología. 20 años mas tarde Virchow amplia la teoría celular estableciendo que “todos los seres vivos están constituidos por células y toda célula proviene de otra preexistente” Todas las células presentan características comunes:

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La presencia de una membrana plasmática o celular que la rodea. El citoplasma que ocupa la mayor parte del volumen celular. El material genético.

Las células procariotas: No presentan un núcleo organizado, su material genético, es una molécula de ADN doble circular se halla en contacto directo con el citoplasma, carece de organelas membranosas y sistema de endomembrana, es decir, no hay compartimentalización en el citoplasma.

Las células eucariotas: Presentan núcleo celular organizado, rodeado por una membrana nuclear, el cual contiene el ADN lineal asociado a proteínas (histonas). Se caracteriza por presentar un citoplasma compartimental izado (sistema de endomembranas y organelas membranosas) Estructura general de la célula: La organela más grande de una célula suele ser el núcleo, que contiene el material genético. En las células eucariota se pueden observar las mitocondrias y los retículos endoplasmático liso y rugoso, el aparato de Golgi, los peroxisomas y aminoácidos. Membrana plasmática estructura y función: Es una estructura universal, es la barrera que indefectiblemente hay que atravesar para ingresar a la célula. Su espesor es de aproximadamente 7-10 nm. En el año 1972, Singer Nicolson proponen el “modelo de mosaico fluido” este considera la membrana como una estructura fluida formada por una doble capa de fosfolípidos en la cual se encuentran incluidas las proteínas. Todas las membranas están formadas por lípidos, proteínas e hidratos de carbono constituyendo una estructura dinámica. Los lípidos de la membrana, mayoritariamente fosfolípidos se disponen formando una bicapa lipida, cumpliendo así una función básicamente estructural. Las proteínas integrales o intrínsecas, insertas en la bicapa lipídica participan en el transporte de sustancias, en procesos enzimáticos y de reconocimiento químico, las proteínas periféricas o extrínsecas cumplen la función de recepción y transmisión de señales.

Los hidratos de carbono tienen la función de reconocimiento entre células, interacción con su entorno y a su vez generan un microambiente particular alrededor de la membrana. Los lípidos de la membrana: Los fosfolípidos son moléculas anfipáticas, es decir, que tienen doble polaridad, sus cabezas son polares o hidrofílicas, mientras sus colas no lo son. Las membranas están generalmente rodeadas por un medio acuoso, lo que hace que las moléculas de fosfolípidos se dispongan formando una bicapa lipida. Asimetría de la bicapa lipida: en las membranas plasmática, la composición lipídica de las dos mitades es muy distintas entre sí, por eso decimos que las membranas son asimétricas. La principal diferencia entre los fosfolípidos de la membrana, radican la composición de sus cabezas polares, las mismas están constituidas por un grupo fosfato, un glicerol y una base orgánica que varían en los distintos fosfolípidos. Las colas hidrocarbonadas son ácidos grasos que pueden presentar de 14 a 24 átomos de carbono. Los fosfolípidos de la capa externa presentan sus colas con los ácidos grasos saturados es decir una cadena de carbono unidos por enlaces simples. Fluidez de las membranas: la fluidez de las membranas depende de la composición química y de la temperatura, ante cambios de temperatura las células son capaces de regular la fluidez de su membrana, cambiando la composición de sus lípidos la longitud de las colas de los fosfolípidos, así como el grado de saturación de las misma ,son factores determinantes que afectan a la capacidad de las moléculas de fosfolípidos de empaquetarse unas con otras, determinando así la fluidez de las membranas. La cohesión entre las moléculas que constituyen las membranas es mayor si las colas de los fosfolípidos están constituidas por ácidos grasos saturados, de cadenas simples y largas, esta mayor cohesión determina menor fluidez de las membranas. Una menor longitud de las colas de lo ácidos grasos y la presencia de dobles enlaces cis reduce la tendencia a interaccionar entre sí. Las moléculas de colesterol juegan papel importante en la regulación de la fluidez. Las proteínas de membrana Las proteínas son las encargadas de cumplir con las diversas funciones que caracterizan a las membranas, estas se ubican y orientan en una posición particular dentro de la bicapa lipídica. Las proteínas de la membrana se pueden agrupar en 3 tipos diferentes: 

Integrales o intrínsecas: penetran en la bicapa de lípidos, pudiendo ocupar solo una de las monocapas o bien atravesarla completamente, en este caso se las conoce como proteínas transmembrana, estas son anfipáticas, constan de regiones hidrofílicas que están expuestas al medio acuoso, que se presenta a ambos lados de la membrana, diferenciándose así en la proteína un dominio citosólico y un dominio extracelular e hidrofóbicas esta región se ubica en el interior de la membrana en contacto con las colas de los fosfolípidos. Las proteínas transmembranas pueden contener una o más hélices alfa que atraviesan el espesor de la membrana. De acuerdo con ello se reconocen las proteínas

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transmembrana de paso único cuando la cadena polipeptídica atraviesa una sola vez la bicapa y proteínas transmembrana multipaso atraviesan varias veces. Las proteínas integrales de la membrana permanecen fuertemente asociadas o ancladas a la bicapa lipídica, resulta muy difícil aislarlas, para ello se requiere la utilización de detergentes o solventes orgánicos que destruyen la integridad de la membrana. Ancladas a lípidos: están fuera de la bicapa lipídica, pero unidas mediante enlaces covalentes a un lípido situado dentro de la bicapa o a veces a través de un oligosacárido se unen a fosfolípido minoritario. Periféricas o extrínsecas: no penetran en el interior de la bicapa, permaneciendo en una u otra cara de la membrana mediante interacciones no covalentes, generalmente con otras proteínas de membrana.

Las proteínas presentan movimientos de rotación sobre su eje y difusión lateral que se halla mas restringida sobre todo para aquellas que sirven de anclaje al citoesqueleto, anclaje a la matriz extracelular o aquellas que por la función de cumplen se hallan confinas a un dominio de membrana partículas o especifico. Los carbohidratos de membrana Se encuentran unidos covalentemente a lípidos o proteínas de membrana, constituyendo así los glucolípidos y glucoproteínas respectivamente. Se ubican en la cara extracelular de las membranas plasmáticas, de esta manera los carbohidratos colaboran con la asimetría de la membrana. El conjunto de todos los hidratos de carbono que se proyectan haca el exterior celular conforman la cubierta celular o glucocáliz. Las funciones del glucocaliz son:  

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Protección celular: protege a la membrana plasmática de posibles daños químicos o mecánicos. Microambiente: al modificar la concentración de ciertas sustancias en las proximidades de la superficie celular, genera un ambiente particular, una transición entre el medio intracelular y la matriz celular. Reconocimiento celular: los hidratos de carbono del glucocaliz reconocen moléculas o sustancias que van a ingresar a la célula. Enzimática: porque en el glucocaliz hay enzimas.

Mecanismo de transporte: La célula requiere un intercambio de materiales con su entorno, para ello cuenta con sistemas de transporte especifico para regular la concentración intracelular de iones, ingerir nutrientes esenciales y liberar desechos metabólicos. La permeabilidad de la membrana al pasaje de sustancias depende de la polaridad, la carga, el tamaño y solubilidad. 

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Polaridad: distribución asimétrica de la carga eléctrica de una molécula, cuanto más polar es, más hidrofílico es su comportamiento. Las mas pequeñas y no polares, atraviesan rápidamente la membrana. Carga: las moléculas con carga encuentran mayor dificultad para atravesar la membrana.

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Tamaño: si es mas chica la molécula la difusión a través de una membrana lipídica será más rápida. Solubilidad: si su estructura es afín a la membrana se disuelve y la atraviesa.

El agua no encuentra dificultad para pasar al otro lado de la membrana. Las moléculas hidrofóbicas, pequeñas, puede difundir rápidamente a través de la bicapa de lípidos, las moléculas pequeñas polares, ero no cargadas también difunden rápidamente por la membrana, las moléculas grandes polares, no cargadas no pueden atravesar la bicapa lipídica y las moléculas con carga como los iones tampoco pueden atravesar los lípidos de la membrana. Transporte pasivo Es el mecanismo de transporte a través de la membrana, no requiere un gasto de energía ya que la sustancia pasa siguiendo al gradiente, es decir, desde dónde está más concentrada hacia dónde están menos concentrada. Cuanto mayor sea el gradiente o mayor sea la diferencia de concentración a un lado y otro de la membrana más rápida será la difusión. Difusión simple: pasaje de pequeñas moléculas a través de la bicapa lipídica de las membranas, siguiendo su gradiente de concentración y sin representar un gasto de energía para la célula. Aquellas sustancias solubles en lípidos (liposolubles) pueden atravesar más fácilmente la bicapa lipídica, moviéndose a favor de su gradiente de concentración. Cuanto mas liposoluble es la molécula, más rápidamente difunde a través de la bicapa. La difusión de moléculas de agua a través de una membrana selectivamente permeable se denomina ósmosis este permite el pasaje de agua desde una solución que tiene mayor concentración de agua (por lo tanto, menor concentración de soluto) a otra con menor concentración de agua (es decir mayor concentración de soluto). cuando las soluciones tienen el mismo número de partículas disueltas por unidad de volumen Estamos en presencia de soluciones isotónicas. Cuando las soluciones que se encuentran en ambos lados de la membrana son isotónicas no se producen movimiento neto de agua. Cuando una solución tiene mayor cantidad de agua y menor concentración de soluto con respecto a otra se trata una solución hipotónica mientras aquellas que tienen menor cantidad de agua y mayor concentración de soluto que la solución con la cual se comparan son soluciones hipertónicas. El agua es tan abundante que se mueve constantemente a través de la membrana plasmática hacia dentro de las células y hacia fuera de ellas. La concentración de solutos en el ambiente determina la dirección de osmosis. Difusión facilitada: las moléculas polares o cargadas no pasan fácilmente a través de la bicapa. Para ello se requiere la presencia de proteínas transportadoras especiales como las carriers o permeasas o bien proteínas formadoras de canales. Las carriers o permeasas presentan sitios de reconocimiento específicos para la sustancia que va a transportar. Cuando el sitio una proteína permeasa queda expuesto a uno de los lados de la membrana la molécula específica ser transportada se une a él través de un cambio conformacional de la permeasa, es transferida a través de la membrana hacia el lado opuesto.

Este tipo de transporte se caracteriza porque: el transportador es específico, es decir, reconoce a la sustancia a ser transportada. El pasaje se realiza rápidamente y el transporte se realiza a favor del gradiente y concentración de la sustancia transportada, por lo tanto, no requiere gasto energía Las proteínas formadoras de canales son proteínas intrínsecas o integrales, atraviesan todo el espesor de la bicapa, es decir, proteínas transmembranas, que forman pequeños canales o poros llenos de agua que cuando están abiertas permiten el pasaje de solutos específicos en forma pasiva. El agua puede pasar rápidamente a través de canales específicos denominados acuaporinas. Los canales proteicos mejor conocido son los canales iónicos, estos canales pueden estar abiertos en forma permanente o cerrados por un sistema de compuertas cuya apertura o cierre está regulada. Estos canales pueden estar regulados por un ligando, es decir, una molécula mensajera que debe unirse a una región receptora específica de la proteína canal produciendo en ella un cambio de forma lo cual determina finalmente la apertura de un canal. Se pueden mencionar también los canales regulados mecánicamente en este caso la tensión es transmitida a las proteínas canal por los elementos del citoesqueleto. Transporte activo: El pasaje de una sustancia a través de la membrana en contra su gradiente requiriendo para ello de un gasto de energía se denomina transporte activo. Existen tres tipos de proteínas que participan en el transporte activo las uniportadoras mueven un único soluto en una dirección requiriendo para ella un gasto de energía. Las simportadoras permiten el pasaje de dos solutos en la misma dirección, uno de ellos va contra el gradiente y el otro a favor y las antiportadoras mueven dos solutos cada uno de ellos tiene direcciones opuestas y no hacia dentro de la célula y otro hacia fuera. Transporte activo primario y secundario: En el transporte activo primario la energía proviene de la hidrolisis del ATP (adenosis trifosfato), impulsa el movimiento de iones específicos en contra de un gradiente de concentración y el transporte activo secundario donde el transporte de un soluto esta estrechamente acoplado a un gradiente de concentración de un ion. Bomba de NA-K Es un tipo de transporte activo primario, que permite mantener una alta concentración de NA en el exterior de la célula y una alta concentración de K en el interior celular. El NA se halla concentrado unas 15 veces mas en el exterior de la célula mientras que el K esta mas concentrado en el interi...