NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA: 1) PARTICULAS SUBATOMICAS O ELEMENTALES: - Protones: P+ Electrones: ENeutrones: N 2) NIVEL ATOMICO: C.H.O.N (carbono, hidrógeno, oxigeno, nitrógeno) 3) NIVEL MOLECULAR: - Simple: unión de átomos (ej. Oxigeno O2) - Complejas: unión de átomos pero son diferentes las relaciones físico-químicas. - compuestos orgánicos biológicos: glucidos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos. 4) ORGANELAS: complejos sub - celulares Punto de bisagra o pasaje de un nivel inorgánico a otro orgánico: VIRUS: posee características de los seres vivos y no vivos. 5) NIVEL CELULAR: procariontes y eucariontes. 6) NIVEL TISULAR: tejidos. 7) ORGANOS: ej. Pulmón 8) APARATOS Y SISTEMAS: ej. Respiratorio 9) INDIVIDUOS Y SISTEMAS: humanos, animales y plantas. 10) POBLACION: Conjunto de individuos de la misma especie. 11) COMUNIDADES: 12) ECOSISTEMAS: terrestre, acuático o aéreo. 13) BIOMAS: ej. Desierto 14) BIOSFERA: planeta tierra. 1 CARACTERISTICAS DE LOS SERES VIVOS: 1) Estructura organizada 2) Ciclo vital: nacer, crecer, reproducir y morir. 3) Metabolismo: es la suma de reacciones de síntesis (FOTOSINTESIS) y degradación (RESPIRACION CELULAR) 4) Autoperpetuación: - HOMEOSTASIS: equilibrio dinámico interno que tienen todos los seres vivos. - ADAPTACION Y EVOLUCION: perpetúa la especie en el tiempo. - IRRITABILIDAD: la capacidad de reaccionar frente a estímulos físicos (ej. Todo lo que sentimos a través de nuestros sentidos) o químicos (ej. La droga, involuntario) 5) Sistemas termodinámicamente abiertos: -ABIERTOS: intercambio de materia y energía con el medio (ej. Humano, vegetal) -CERRADOS: intercambio de materia pero no de energía con el medio (ej. Celular) -AISLADOS: no intercambian energía ni materia con el medio (ej. Elemento inerte) 6) Movimiento CARACTERISTICAS DE LOS VIRUS: 1) Parásitos obligados: requieren de una célula huésped, ya sea vegetal, animal o humana. 2) Presentan una estructura organizada: HICOSAEDRICA O CAPSOIDE, esta formada por sub-unidades proteicas que se llaman CAPSOMEROS. A su vez tienen unas prolongaciones que se denominan ESPICULAS. 3) En la zona central llamada CORE, se encuentra el material genético (ADN – ARN) 4) Por fuera algunos virus presentan una estructura que se llama envoltura, compuesta por proteínas y otros virus no la tienen y se llaman desnudos. DIBUJO Nº 1 2 CELULA EUCARIONTE: PARTES CONSTITUTIVAS: 1) MEMBRANA PLASMATICA: delimita entre el medio interno y el extracelular. Esta formada por una doble capa de lípidos y proteínas, que se la llama lipoproteica. La función es la de permeabilidad selectiva, ya que elige que es lo que entra y sale de la célula. 2) CAPSULA O VAINA: una estructura mucilaginosa (entre solidó y liquido) que se encuentra por fuera de la pared celular, no es muy frecuente y la función que otorga es también de protección. 3) PARED CELULAR: es de origen celulósico, es una estructura, y su función es la de protección. Exclusiva de los vegetales. 4) CITOPLASMA: solución acuosa con Iones y proteínas, y es mas compleja que en las células procariontes. 5) NUCLEO: esta formado por una doble membrana que se le llama membrana nuclear o carioteca. Esta interrumpida por unos poros que se llaman poros del núcleo; que permiten la entrada y salida de sustancias. Dentro del núcleo se encuentra el ADN que esta asociado a unas proteínas básicas llamadas HISTONAS. El ADN + proteínas asociadas o HISTONAS = CROMATINA En el nucleolo, esta la información genética -ADN-. Es una zona mas compactada del ADN y aquí dentro se encuentra el jugo nuclear o carioplasma o nucleoplasma o hialoplasma. DIBJUO Nº 2 6) INCLUSIONES: depósitos de cristales de carbonato de calcio que tienen una función específica. 7) CITOESQUELETO: esta formado por una serie de microtubulos y filamentos proteicos que forman una red donde se sitúan las organelas. (Mas desarrollado en animales que en vegetales) 3 8) CILIAS: prolongaciones de la membrana plasmática. Son cortas y numerosas, ya que se extienden alrededor de la membrana plasmática. Están por fuera de la membrana plasmática. Su función es metabólica. 9) FLAGELO: es una prolongación de la membrana plasmática. Es único y largo. Tiene este nombre por que esta formado por la proteína flagelina. La función es movimiento. (Es más común en los animales) DIBUJO Nº 3 10) VACUOLAS: no son organelas, sino que son estructuras rodeadas de membrana, generalmente de membrana plasmática. Estas vacuolas pueden ser transitorias o permanentes. Normalmente contienen grasa en su interior y la función es en animales de reserva energética y en vegetales contiene agua y ocupa gran parte del citoplasma. La función es otorgar turgencia a la célula. 11) RIBOSOMAS 80S: están formados por una sub unidad mayor y una sub unidad menor. Se forman en el núcleo y la función es síntesis de proteínas o proteica. DIBUJO Nº 4 12) MITOCONDRIA: esta formada por una membrana externa lisa y una membrana interna rugosa; la cual forma las crestas mitocondriales y en su interior, esta la matriz mitocondrial. La función es intervenir en el proceso de cadena respiratoria de respiración celular para generar ATP. DIBUJO Nº 5 4 13) PLASTIDOS: son exclusivos de los vegetales. Dentro de ellos: - Cloroplastos: formado por una membrana interna y externa lisa, que emite unas prolongaciones y forman unas vacuolas que se llaman tilacoides (el conjunto de tilacoides se llama grana). Los tilacoides se conectan entre si por unas laminillas intergranales encerrando el estroma. La función es intervenir en el proceso de fotosíntesis. La clorofila da el color verde. DIBUJO Nº 6 - Amiloplastos: son vacuolas que en su interior poseen almidón. La función es reserva energética (a diferencia del cuerpo humano que utiliza grasas para obtener energía, el vegetal utiliza almidón) - Leucoplastos: son incoloros o blancos y es la función que cumplen. - Cromoplastos: son pigmentos que dan un color característico a algunos vegetales: ej. Zanahoria, remolacha. - Oleoplastos: contienen en su interior gotitas de aceite. 14) SISTEMA VACUOLAR CITOPLASMATICO: es un sistema de endomembranas formado por: - Retículo endoplasmatico liso o agranular: (REL o REA) esta formado por una serie de sacos o saculos aplanados que se comunican entre si por medio de traveculas y no presenta ribosomas adheridos. La función es síntesis de lípidos. - Retículo endoplasmatico rugoso o granular: (RER o REG) esta formado por una serie de sacos o saculos aplanados que se comunican entre si por medio de traveculas que contienen ribosomas adheridos y la función es síntesis de proteínas. - Aparato de Golgi: son vacuolas que no se comunican entre si, tienen una cara convexa y otra cóncava; se las llama CIS y TRANS, o se las llama cara madura y cara inmadura. Forma vacuolas de importación y exportación. La función es recibir los lípidos y proteínas del REL y el RER para empaquetarlos. En el caso de los vegetales, se le llama DICTIOSOMA al aparato de Golgi, pero es igual. La diferencia con los animales es que en ellos, además de formar vacuolas de importación y exportación, forma también lisosomas, que son unas estructuras rodeadas por membrana que tienen en su interior enzimas hidroliticas y la función es intervenir en la digestión celular. 5 15) CENTRIOLOS: están formados por nueve tripletes de microtubulos proteicos, no rodeados por membrana y son propios del animal. Se encuentran cercanos al núcleo y la función es intervenir en el proceso de división celular. CELULA PROCARIOENTE: En bacterias y algas verde azuladas; se las llama cianofitas o cianoficias 1) MEMBRANA PLASMATICA: delimita el medio intracelular del extracelular. Esta formada por una doble capa de lípidos y proteínas, que se la llama lipoproteica. La función es la de permeabilidad selectiva, ya que elige que es lo que entra y sale de la célula. 2) CAPSULA O VAINA: una estructura mucilaginosa (entre solidó y liquido) que se encuentra por fuera de la pared celular, no es muy frecuente y la función que otorga es también de protección. 3) PARED CELULAR: es de origen NO celulósico, es una estructura, y su función es la de protección. 4) PROTOPLASMA: citoplasma primitivo. Es una solución acuosa con iones y proteínas disueltas y otras sustancias. Tiene una composición química simple. No tiene función específica. 5) MESOSOMA: es un repliegue de la membrana plasmática al que se engancha el ADN o material genético. Esta ADN es circular y desnudo, se lo llama desnudo por que carece de proteínas asociadas o histonas. El ADN se encuentra en contacto con el protoplasma, ya que en este tipo de células no hay núcleo. La función es formar tabiques celulares cuando la célula se divide. 6) NUCLEOIDE: es una zona más compactada del ADN, no tiene función específica. 7) RIBOSOMA 70S: son únicas organelas presentes en procariontes. Están formadas por una sub unidad mayor y una sub unidad menor. La función es síntesis proteica. 8) LAMELAS O LAMINILLAS: prolongaciones de la membrana plasmática por fuera de la cara extracelular. Cumplen diferentes funciones metabólicas que realiza la célula. 9) FLAGELO: esta formado por la proteína flagelina. Es una prolongación de la membrana plasmática a modo de látigo. La función es movimiento. No todas las células procariontes lo poseen. 6 UNIONES QUIMICAS: - IONICAS: ejemplos: NA+ (sodio) y CA- (calcio), ambas moléculas dan electrones. - COVALENTES: se comparten electrones con otras moléculas. Ejemplo: H2O (agua) REGLA DEL OCTETO: ISOTOPO: son átomos iguales pero que difieren en la cantidad de neutrones. Ejemplo: Urano, plutonio y carbono 14. C.H.O.N C: carbono 12 H: hidrogeno 16 – hidrógeno 16 (se divide en deuterio o tiritio) O: oxigeno 16 N: nitrógeno 14 TIPOS DE MOLECULAS: - POLARES: hidrofilicas o solubles en agua - NO POLARES: hidrofilicas o insolubles en agua pero solubles en sustancias orgánicas. Ejemplo: eter, venceno, cloroformo. - SIMETRICAS O ASIMETRICAS: de acuerdo a como se dispongan las moléculas. 7 AGUA: Es una molécula inorgánica formada por la unión de dos átomos de hidrogeno (H) y un átomo de oxigeno (O). A su vez las moléculas de agua contienen dos tipos de uniones químicas, las covalentes, que son uniones fuertes entre H y O, y las puentes de hidrogeno o covalentes débiles que se arman y desarman con facilidad, uniendo moléculas de agua entre si. 8 CARACTERISTICAS: 1) Es el solvente universal porque la mayoría de las moléculas se disuelven en ella y además por ser capaz de formar enlaces puentes de hidrogeno con otras moléculas. 2) Tensión superficial entre moléculas de agua. Se forma una red y este fenómeno permite que se forme una especie de capa para que por ejemplo un insecto pueda poner huevos sobre el agua, caminar sobre ella, o que una hoja flote en el agua. 3) CAPILARIDAD: a través de un tubo delgado el agua puede subir. Por ejemplo cuando sumerjo un papel secante en agua. 4) INBIBISION: capacidad que tiene el agua de meterse en intersticios celulares. Por ejemplo en las puertas de madera. 5) ELEVADO CALOR ESPECIFICO: es la cantidad de calor que se debe entregar para elevar 1º C; 1 gramo de agua. 6) ALTA CONDUCTIVIDAD TERMICA: el agua conduce el calor con facilidad 7) ELEVADO CALOR DE EVAPORACION: por ejemplo cuando un organismo gasta calorías es porque baja su temperatura o por ejemplo cuando alguien tiene fiebre, se eleva la temperatura corporal y de esta manera se mata al virus o bacteria. Se lo llama termorregulación. 8) CONSTANTE DIELECTRICA ELEVADA: dos cargas se atraen de una manera determinada en el vació, pero en el agua se atraen con mayor facilidad. 9) CONDUCTORA DE ELECTRICIDAD 10) ELEVADO PUNTO DE EBULLICION: el agua hierve a 100 º C a una atmósfera de temperatura constante. 11) BAJO PUNTO DE CONGELACION: el agua pura se congela a 0 º C 12) ELECTROLITO POCO DISOCIABLE: el agua se encuentra en la naturaleza mas asociada que disociada. 9 PH Es una escala que da la idea de concentración de protones en una determinada solución. BUFFER Es una solución reguladora del PH. El ejemplo que vamos a ver es el sistema sanguíneo, mas precisamente el acido carbónico. MECANISMOS DE REGULACION DEL PH: - ACIDOSIS: cuando hay un aumento de protones (H+), el medio se torna acido; por lo tanto necesito llegar a obtener un PH neutro o 7. Para que esto suceda uno los protones con oxidrilos y se forma agua. Una vez que sucede esto, el acido carbónico aumenta, y a su vez se debe desdoblar en dióxido de carbono y agua. Este dióxido de carbono se elimina del medio por un proceso o anexo como respuesta fisiológica llamado hiperventilación. - ALCALOSIS: hay un aumento de oxidrilos (OH-) en el medio, por lo tanto este se torna básico. A su vez estos protones se deben unir con el acido carbónico y esto da como resultado el bicarbonato. Este bicarbonato se une a su vez con agua que ingresa al medio por un proceso o anexo de respuesta fisiológica llamado hipoventilacion, dando así dióxido de carbono que al unirse con agua hacen que el acido carbónico aumente. 10 GRUPOS FUNCIONALES: 1) ALCOHOL / OXIDRILO (oxidrilo polar) 2) ALDEIDO / POLAR 3) CETONA / POLAR 4) CARBOXILO (COOH) / POLARES – NO POLARES 5) AMINO (NH2) / POLAR 6) ESTER 7) AMIDAS O PEPTIDICAS MONOMERO: unidades estructurales (aminoácidos = aa) OLIGOMEROS: unión de 2 a 10 unidades estructurales (aa) POLIMERO: unión de mas de 10 unidades estructurales (aa) MACROMOLECULAS: unión de polimeros COMPUESTOS ORGANICOS BIOLOGICOS: GLUCIDOS LIPIDOS PROTEINAS ACIDOS NUCLEICOS: ADN; ARN 11 GLUCIDOS: - MONOSACARIDOS: (uniones estructurales de glucosa / polares) - Triosas (3 c): ej. Gliceraldehidos - Tetrosas (4 c): ej. Deritrosa, Detreosa, Deeritrulosa - Pentosas (5 c): ej. Ribosa (azúcar en el ARN); Desoxirribosa (azúcar en el ADN); Ribulosa (vegetal) - Hexosas (6 c): ej. Glucosa; fructosa. - OLIGOSACARIDOS: (unión de 2 a 10 monosacáridos, unión covalente, glucosidica) - Glucosa: - Fructosa: - Glucosamina - DISACARIDOS: - Sacarosa: glucosa + fructosa - Lactosa: glucosa + galactosa - Maltosa: glucosa + glucosa - Celobiosa: glucosa + glucosa - Trealosa: glucosa + glucosa - TRISACARIDOS - Rafinosa: glucosa + glucosa + galactosa - POLISACARIDOS: (unión de mas de 10 monosacáridos, unión covalente, glucosidica) - Almidón: - Celulosa: - Glucogeno: - Inulina: - Quitina: 12 GLUCOSA: es una hexosa (monosacárido de seis carbonos), polar porque es capaz de formar uniones puentes de hidrogeno con agua. Estructuralmente se encuentra en forma hexagonal. La función es formar parte de los polisacáridos y es el combustible celular por excelencia. FRUCTOSA: es una setohexosa (monosacárido de seis carbonos), polar. La función es formar parte de la inulina. RIBOSA: es un aldeido, es una pentosa (monosacárido de cinco carbonos), polar. La función es el azúcar del ARN. 13 SACAROSA: la función es formar parte de la caña de azúcar LACTOSA: la función es formar parte de la leche materna MALTOSA: la función es formar parte del azúcar de malta CELOBIOSA: la función es estructural en vegetales TREALOSA: no tiene función específica RAFINOSA: esta formada por tres azucares, que son: glucosa + glucosa + galactosa. La función es un trisacarido vegetal. ALMIDON: esta formado por una estructura lineal de 500 glucosas, llamada amilosa, y por una estructura ramificada de 1000 glucosas, llamada amilo pectina. Es una macromolécula, no polar. Es de origen vegetal. Esta en los amiloplastos y la función es de reserva energética. CELULOSA: es de origen vegetal. Se encuentra en la pared celular (De las células eucariontes). La función es otorgar sostén. No polar. CLUCOGENO: (GNO) es de origen animal. Se encuentra en el hígado y el músculo. La función es de reserva energética. No polar. INULINA: esta formada por la unión de 100 fructosas. La función es por ejemplo: en un espermatozoide es dador de energía para permitir el desplazamiento. No polar. QUITINA: se encuentra en insectos, moluscos, artrópodos, crustáceos. La función es formar parte del exoesqueleto de los mismos. PREGUNTA PARCIAL: Si la maltosa, celobiosa y trealosa están formadas por dos glucosas ¿Cómo es posible que tengan diferentes nombres? RTA: tienen diferentes nombres porque difiere la unión glucosidica & 1,4 y B 1,4 14 LIPIDOS: No Polares, No Polímeros. - SIMPLES - Ceras: resultan de la unión de 1 alcohol diferente al glicerol, que se llama esfingol, de cuatro carbonos o más, al que se unen ácidos grasos. Las uniones son Ester covalentes. La función en los animales es protección, en el insecto estructural y en las hojas protección. - Gliceraldeido: provienen de la unión covalente Ester de un alcohol glicerol + 1 Acido graso, que los hay saturados e insaturados. - Monoglicerido: formado por 1 alcohol glicerol + 1 acido graso - Diglicerido: formado por 1 alcohol glicerol + 2 ácidos grasos - Triglicérido: - Aceites: formado por 1 alcohol glicerol + 3 ácidos grasos - Grasas: a temperatura ambiente son sólidas y se encuentran en animales mayormente. Ej. Células adipositos - COMPLEJOS - Fosfolipidos: son digliceridos donde al carbono 1 del alcohol glicerol se le une el fosfato y allí el radical. Son moléculas anfipaticas, es decir que tiene una parte polar (la cabeza) y una parte no polar (la cola). La función es otorgar fluidez a la membrana plasmática, también formar estructuras que se llaman micelas, es decir la disposición que adquieren los fosfolipidos en el agua. - Glucolipidos: cuando el radical se lo reemplaza por 1 cerina, colina o inocitol. Y estos son los glucidos unidos a lípidos. - Lipoproteínas: son proteínas unidas a lípidos. - ASOCIADOS - Esteroides: responden a una estructura cíclica, llamada ciclo pentano peridro fenantreno o CPPF. La unión es cíclica donde tiene 3 anillos de 6 carbonos y uno de 5 carbonos. - colesterol: esta fabricado por el cuerpo humano, los hay de dos tipos: LDL (colesterol malo, presente en las grasas trans) y el HDL (colesterol bueno, presente en las grasas animales o vegetales). La función es rigidez en la membrana plasmática, reserva energética y además hormonal. Forman parte de la membrana plasmática en las células eucariontes. - Hormonas sexuales: - Andrógenos: ej. Testosterona - Estrógenos: ej. Progesterona 15 - Terpenos: son derivados del isopreno. Se clasifican en: a) derivados lineales (ej. Fitol, cuya función es formar parte de la clorofila) b) cíclicos (ej. Hormonas vegetales, como el alcanfor) y c) derivados mixtos (ej. Vitamina A, K, pigmentos vegetales como carotenos y xantofilas) - Prostaglandinas: derivan de los ácidos grasos insaturados. La función es regular la presión sanguínea, modulan la actividad hormonal, estimulan la contracción del músculo. ACIDO GRASO: es una cadena larga de carbonos (es un Nº par entre 12 y 24). Tienen un grupo funcional acido en un extremo dador de protones. Estos ácidos grasos se dividen en saturados e insaturados. DIBUJO Nº 7 FOSFOLIPIDOS: ESTEROIDES: 16 PROTEINAS: - MONOMEROS: son aa, son unidades estructurales de los peptidos o proteínas. - OLIGOMEROS: se los llama oligopeptidos, unión de 2 a 10 aa. La unión es covalente peptidica. - POLIMERO: se los llama polipéptidos, es la unión de más de 10 aa. - MACROMOLECULA O PROTEINA: es la unión de 50 monómeros o mas. DIBUJO Nº 8 17 CLASIFICACION DE LAS PROTEINAS: - FIBROSAS: no polares. Ej. Fibroina, elastina. - GLOBULARES: polares. Ej. Enzimas michaelianas o alostericas. PROTEINAS: Presentan un carácter anfótero, porque cuando el medio es básico (+ OH) se comporta como acido entregando protones (H+) y cuando el medio es acido (+ H+) la proteína se comporta como base y la capta el grupo amino, es decir, la proteína se adecua al medio en el que se encuentra. ESTRUCTURA DE LAS PROTEINAS: - ESTRUCTURA PRIMARIA: es una secuencia lineal específica de aa. Esta estructura da la especificidad biológica, es decir, de que péptido se trata y la unión propia de la estructura primaria son las uniones peptidicas. - ESTRUCTURA SECUNDARIA: a) ALFA HELICE: cada cuatro aa se forman los enlaces puentes de hidrogeno y permiten que se forme esta estructura. El ejemplo es la alfaqueratina y la unión especifica de esta estructura con los enlaces puentes de hidrogeno. b) BETA LÁMINA PLEGADA: se da entre dos cadenas peptidicas. Las uniones características de esta estructura son las puentes de hidrogeno. Ej. Betaqueratina. c) TRIPLE HELICE: esta formado por tres cadenas de alfa hélice, su función es estructural, el ejemplo es el colágeno y las uniones características de esta estructura son las uniones no covalentes. 18 - ESTRUCTURA TERCIARIA: es la combinación de estructuras secundarias que determinan la actividad biológica de una proteína, es decir, si va a ser una enzima, una hormona, etc. Puede estar formado por beta lámina plegada, alfa hélice o ambas. Las uniones propias de esta estructura son: uniones puentes disulfuro, uniones iónicas, uniones hidrofobicas (no polares), fuerzas de Van der Valls (de atracción química). El ejemplo son las enzimas michaelianas. - ESTRUCTURA CUATERNARIA: esta formada como mínimo por dos sub. Unidades proteicas de estructura terciaria; también se las llama protomero. Las uniones típicas son uniones no covalentes y el ejemplo es la hemoglobina, cuya función es transporte de oxigeno en sangre. Esta estructura cuaternaria determina la actividad biológica de la proteína y el ejemplo son las enzimas alostericas. DESNATURALIZACION: Es un proceso reversible, es la perdida de la estructura peptidica cuaternaria hasta la primaria debido a agentes desnaturalizantes, que se dividen en físicos (ejemplo: temperatura, agitación mecánica, rayos fuertes) y químicos (ejemplo: variación de PH, soluciones salinas, detergentes o agentes químicos en general). RENATURALIZACION: Partiendo de la estructura primaria, invirtiendo los agentes desnaturalizantes con pasos graduales, voy desde la estructura primaria hasta obtener nuevamente la cuaternaria. 19 HIDRÓLISIS: Se llega rápidamente a la estructura primaria de las proteínas, inclusive a las uniones peptidicas. La hidrólisis puede ser total (aa libres) o parcial (aa libres mas oligopeptidos). Es un proceso irreversible, ya que se pierden las uniones de las estructuras primarias, es decir las peptidicas. FUNCIONES DE LAS PROTEINAS: 1) ENZIMATICAS: enzimas michaelianas (estructura terciaria) y enzimas alostericas (estructura cuaternaria) 2) ESTRUCTURAL: el ejemplo son las proteínas que conforman la membrana plasmática, por ejemplo el colágeno. 3) FUNCION HORMONAL: ej. Inulina. 4) TRANSPORTE: ej. Hemoglobina que es de estructura cuaternaria y la función es transportar oxigeno en sangre. Otro ej. Mioglobina que transmite oxigeno en músculos. 5) RESERVA: ej. Ovoalbumina (proteína de la yema de huevo) 6) DEFENSA O INMUNIDAD: ej. Inmunoglobulina 7) COAGULACION: ej. Fibrinogeno. ENZIMAS: Son proteínas, catalizadores biológicos por que aceleran el proceso de una reacción química. CARACTERISTICAS: 1) Catalizadores biológicos 2) Disminuyen la energía de activación 20 3) Se requieren bajas concentraciones de enzimas para que ocurra una reacción química. 4) La enzima libre vuelve a reaccionar con el agregado de más sustrato. 5) Son específicas. 6) Se pueden regular. ENZIMAS DE DOS TIPOS: Michaelianas o clásicas o catalíticas (Estructura 3) y Alostericas o reguladoras (Estructura 4). Las enzimas tienen un sitio activo, por eso es que son especificas, este es el lugar de unión especifico de la enzima con un determinado sustrato. Este sitio activo es una secuencia de aa. Dos modelos de unión entre enzimas y sustratos son: - Llave cerradura - Encaje inducido COMPOSICION QUIMICA DE LAS ENZIMAS: - APOENZIMAS: enzimas inactivas, es decir una cadena polipeptídica. - HOLOENZIMAS: enzimas inactivas, son cadenas polipeptídicas que tienen dos tipos de cofactor enzimático. El primero es una molécula inorgánica, es decir iones (ej. Calcio -CA+ - hierro -FE++ - magnesio -MG++ - etc.) Y el otro cofactor son las moléculas orgánicas como el NAD y FAD. CINETICA ENZIMATICA: estudia la velocidad en una reacción química catalizada por una enzima. Existen parámetros que influyen sobre la velocidad de reacción, pueden ser tanto físicos como químicos. 21 PRESENCIA DE INHIBIDORES: 1) IRREVERSIBLES (drogas, sustancias químicas, toxinas e insecticidas) 2) REVERSIBLES - La competitiva (químicamente parecida al sustrato) - No competitiva REVERSIBLE COMPETITIVA: para enzimas michaelianas. REVERSIBLE NO COMPETITIVA: ENZIMAS ALOSTERICAS O REGULADORAS: presentan un sitio alosterico o regulador al que se le pueden unir reguladores positivos o negativos. La ventaja de este proceso es ahorro de energía. 22 ENZIMAS: 1) LAS NO REGULABLES FISIOLOGICAMENTE 2) LAS REGULABLES FISIOLOGICAMENTE: - FEEDBACK POSITIVO Y NEGATIVO: - REGULACIÓN CONTROL POR ZIMOGENOS: - UNION COVALENTE: mecanismo en cadena y amplificatorio. - REGULACION GENETICA O GENICA: 23 ADN Y ARN: - Son polímeros o polinucleótidos - Los monómeros son nucleótidos que se dividen en dos: pueden ser desoxinucleotidos (ADN) y ribonucleótidos (ARN). - Los ácidos nucleótidos tienen bases nitrogenadas de dos tipos: Puricas (AG – adenina y guanina) y Pirimidinicas (CT – citocina y timina) - En el ARN en vez de timina se halla la base nitrogenada urasilo (seria CU) - El ARN puede ser: mensajero (ARN m), ribosomal (ARN r), transferencia (ARN t). La función es síntesis proteica. El ARN es un monocatenario, por poseer una sola cadena. El ADN o acido nucleico es una doble hélice que corresponde al modelo de Watson y Crick de 1956. Es bicatenario (dos cadenas), cada cadena esta compuesta por polinucleótidos. Esta cadena es antiparalela y complementaria de bases nitrogenadas. Las bases propias del ADN son: AT, CG. La función es contener toda la información genética en su secuencia de bases. Antiparalela: el azúcar comenzando desde un origen se une en un extremo al carbono 5 del fósforo. Complementario de bases: las adeninas corresponden a las timinas, y las citocinas a las guaninas. Están unidas entre si por uniones puentes de hidrogeno. Las uniones entre T – A son dobles, y las uniones entre C – G son triples. 24 Desnaturalización del ADN: La que tenga más A – T se desnaturaliza primero que la que tenga más C – G. Se rompen los enlaces puentes de hidrogeno y se obtienen dos cadenas separadas, nuevamente por agentes desnaturalizantes, físicos o químicos. Hidrólisis del ADN: Se abren las dos cadenas del ADN, se rompen las uniones fosfodiester, obtengo nucleótidos, se siguen rompiendo las uniones covalentes entre las bases nitrogenadas, el azúcar y el fósforo. Obtengo un azúcar, tres fósforos y una base nitrogenada, todos separados entre si. El ARN m (mensajero) es lineal y tiene un numero variable de bases. El ARN t (transferencia) es una secuencia de 50 a 70 ribonucleótidos, que dan el mensaje para que se forme un péptido y transportar aa. El ARN r (ribosomal) presenta una subunidad menor del ribosoma, posee 1000 ribonucleótidos y la subunidad mayor del ribosoma tiene 2000 ribonucleótidos. Tienen en su interior proteínas y estructuras de anclaje para la síntesis proteica. NAD y FAD son dirribonucleotidos, los tipos son NAD, FAD y NADP que son oligomeros y coenzimas. Su función es unirse a una enzima inactiva para activarla y el transporte de protones y electrones. 25 MEMBRANA PLASMATICA Contiene proteínas integrales o intrínsecas (atraviesan la doble capa lipoproteica) y hay proteínas periféricas o extrínsecas que no atraviesan la capa lipoproteica. En eucarionte animal hay una estructura denominada glucocalix, formado por la unión de un glucolipido mas una glucoproteina. Modelo de mosaico fluido: (Desinger y Nicholson) mosaico por que su superficie es uniforme y fluido porque esta en constante movimiento debido a los fosfolipidos. LIPIDOS: - FOSFOLIPIDOS: fun. Fluidez (pro, euc, an y veg) - COLESTEROL: fun. Rigidez (euc, an) PROTEINAS: - INTEGRALES: fun. Estructural, permite el transporte de enzimas y macromoléculas. - PERIFERICAS: fun. Receptora de membrana. (Ambas en pro, euc, an y veg) GLUCIDOS: - GLUCOLIPIDOS: glucido + lípido (euc, an) - GLUCOPROTEINAS: glucido + proteína (Ambos forman el glucocalix, cuya fun. Reconocimiento celular) 26 MECANISMOS DE TRANSPORTE A TRAVES DE LA MEMBRANA: TRANSPORTE PASIVO (sin gasto de E´en forma de ATP): - OSMOSIS: ej. Agua. - DIFUSION SIMPLE (por bicapa): ej. Oxigeno, dióxido de carbono, urea, glicerol y aa no polares. - DIFUSION FACILITADA: - Por proteína canal: ej. Iones hidratados y agua. - Por proteína carrier o de transporte: ej. Glucosa, monosacáridos en general y aa polares. TRANSPORTE ACTIVO (con gasto de E´en forma de ATP) - COTRANSPORTE: ej. Glucosa y sodio. Exclusivo de células intestinales y renales. - TRANSPORTE POR BOMBAS: - Bomba de sodio y potasio - Bomba de calcio - Bomba de Iodo - TRASPORTE EN MASA: - Endocitosis (entrada): - Fagocitosis - Pinocitosis - Mediada por receptor - Exocitosis (salida) 27 DIFUSION: es el paso de una solución de donde esta mas concentrada a donde esta menos concentrada. Tenemos que tener en cuenta cuatro parámetros: 1- gradiente de concentración 2- tamaño 3- polaridad 4- solubilidad en lípidos. También este pasaje de un solvente de donde esta menos concentrado a mas concentrado se lo llama pasaje de hipotonicidad a hipertonicidad. Hipotonicidad: es cuando hay mayor cantidad de solvente y menor cantidad de soluto. Hipertonicidad: es mayor cantidad de soluto y menor cantidad de solvente. SOLUCION = SOLUTO + SOLVENTE (Te dulce) (Azúcar – sólido) (Agua – liquido) OSMOSIS: se disuelve el soluto en el solvente pasando de donde esta mas concentrado a menos concentrado. A esto se lo llama: solución isotónica. Tenemos que tener en cuenta que el soluto pasa por canales transitorios. Ej. El agua cuando pasa a través de la membrana plasmática entre los fosfolipidos al interior de la célula. DIFUSION SIMPLE: las partículas o moléculas que veremos son: el dióxido de carbono, el oxigeno, el glicerol y aminoácidos. Cada una de estas moléculas pasan de donde están mas concentradas a menos concentradas. 28 DIFUSION FACILITADA POR PROTEINA INTEGRAL: a través de la proteína integral o intrínseca que se encuentra atravesando la membrana plasmática, hay un canal por el que pasan los aminoácidos hidrofilicos, agua e iones hidratados, nuevamente de donde están mas concentrados a menos concentrados. DIFUSION FACILITADA POR PROTEINA CARRIER: la proteína capta a modo de tenaza aa polares, monosacáridos en general, glucosa, etc. y los traslada de donde hay más concentración a donde hay menos concentración. (Sin gasto de ATP / a favor de gradiente de concentración / de + a -) COTRANSPORTE: glucidos, glucosa y sodio. Dentro de las células intestinales hay mayor concentración de glucosa y sodio en el medio intracelular y menor concentración en el medio extracelular. Entonces el sodio y la glucosa se introducen en la célula. BOMBA DE SODIO Y POTASIO: hay mayor concentración de potasio dentro de la célula y menor concentración afuera, y a su vez hay mas concentración de sodio fuera de la célula y menor adentro. El sodio comienza a entrar a la célula y el potasio a salir, a favor de gradiente, sin gasto de ATP, a través de un gradiente electroquímico. Las concentraciones tienden a equiparse. Allí entra en acción la bomba, que hace que el potasio que salio sea reinsertado en la célula y el sodio que entro sea expulsado de la 29 célula. Esto se produce gastando ATP, en contra de gradiente de concentración y obtengo una molécula de ADP + fósforo inorgánico. La función de este transporte es transportar enzimas ya que tienen sitios activos. BOMBA DE CALCIO: presentes en células musculares y en el REL. Cuando el músculo esta relajado, con la llegada del impulso nervioso, el músculo se contrae y los canales por los que pasa el calcio se abren y los mismos pasan al citoplasma a favor de gradiente de concentración y eso provoca que el músculo se contraiga. El calcio que salio vuelve a entrar al REL por bomba de calcio y el músculo se relaja. Sino hay ATP no funciona la bomba por lo tanto el músculo queda contraído. BOMBA DE IODO: en células tiroides, donde hay mayor concentración de iodo dentro de la célula y menor fuera, es decir en la sangre. El iodo tiende a salir a favor de gradiente, es allí donde tienen que activar las bombas, introduciendo todo el iodo que a salido de la célula. 30 TRANSPORTE EN MASA: mecanismos con gasto de ATP - FAGOCITOSIS: es el proceso por el cual se introduce al interior de la célula una proteína, un oligosacarido, una macromolécula, una bacteria, un virus, etc. La membrana plasmática capta a este compuesto, se invagina y lo introduce a la célula. - PINOCITOSIS: es el proceso por el cual la membrana capta gotas de lípidos o aceites (siempre compuestos líquidos) nuevamente la membrana se invagina e introduce el aceite dentro de la célula. - MEDIADA POR RECEPTOR: la membrana tiene receptores para el colesterol que lo reconocen y lo introducen a la célula. METABOLISMO: Son la suma de reacciones químicas que ocurren en un ser vivo. Las hay de síntesis, llamada anabolismo, por ej. Fotosíntesis: proceso endergonico, es decir requiere de energía. Y también las hay de degradación, llamadas catabolismo, por ej. Respiración celular o exergonicas por que liberan energía. 31 LEYES DE LA TERMODINAMICA: 1) la energía puede ser transformada de una forma en otra, pero no puede ser creada ni destruida. 2) En todos los intercambios y conversiones energéticas si en el sistema en estudio no entra ni sale energía, la energía potencial del estado final será siempre menor que la energía potencial del estado inicial. Preg: ¿los seres vivos cumplen con la primera y segunda ley de la termodinámica? Rta: si, cumplen con la primera por que son sistemas abiertos, es decir que intercambian materia y energía con el medio, y cumplen con la segunda porque los seres vivos son estructuras organizadas. CICLO DE LA MATERIA Y FLUJO DE LA ENERGIA: Los seres autótrofos producen su propio alimento por eso se los llama productores, es el caso de los vegetales. Los eterótrofos son consumidores y descomponedores que no producen su propio alimento pero se alimentan de su antecesor en la cadena trofica. CADENA TROFICA O ALIMENTARIA: Productor – consumidor de 1º orden, de 2º orden, de 3º orden, de 4º orden – descomponedores (hongos y bacterias) REACCIONES REDOX: son reacciones de oxido reducción. - Oxidación: perdida de protones y electrones - Reducción: ganancia de protones y electrones CLOROPLASTO: La molécula de clorofila (es un tetrapirrol), es una cadena compleja y larga de ácidos grasos que tiene magnesio y que capta energía química y a su vez libera un par de electrones. Las hay de dos tipos: A y B 32 FOTOSINTESIS: Es un proceso anabólico endergonico. La realizan los organismos autótrofos o las bacterias fotosintéticas. Tiene dos etapas: 1) la fotodependiente o lumínica, que ocurre en los tilacoides, que contienen cloroplastos. 2) termodependiente o etapa oscura o biogeneradora, que ocurre en el estroma, mas precisamente en el ciclo de calvin. 1º ETAPA de la FOTOSINTESIS: Capta la luz que es entregada a una molécula de clorofila reaccionante que libera un par de electrones. En esta etapa encontramos: un fotosistema I que reacciona a 700 manómetros y un fotosistema II que reacciona a 680 manómetros. Lo que ocurre es la fotolisis del agua (ruptura), es decir, obtengo 2 hidrógenos, 2 electrones y media molécula de oxigeno que será liberada al medio. Estos 2 electrones obtenidos en fotolisis se ubican en unos sitios que posee el cloroplasto, este mismo se excita a los 680 manómetros de luz, y se produce un salto de energía. Estos dos electrones pasaran entre los citocromos y obtendré de ADP + Pi a ATP. Este proceso se llama fotofosforilacion oxidativa. A su vez estos electrones se ubicaran en un sitio del fotosistema I que se excita a los 700 manómetros de luz y nuevamente pasaran estos electrones por los citocromos. El ultimo aceptor de esta cadena es el NADP+ oxidado que se reduce a NAPH + H+ (reducido), que contiene los dos electrones que habíamos obtenido en el proceso de fotolisis. 33 1º ETAPA SUSTRATOS PRODUCTOS PROCESO H2O O2 ADP + Pi ATP FOTOFOSFORILACION NADP+ NADPH+ H+ es el último aceptor de la Cadena de electrones. FOTOLISIS 2º ETAPA DE LA FOTOSINTESIS: Biogeneradora. En euc sucede en el estroma y en proc en las lamelas. Este proceso se llama ciclo de calvin – benson. 6 moléculas de dióxido de carbono son introducidas al ciclo de calvin para obtener glucosa. En este ciclo actúa una enzima alosterica, llamada rubisco que acelera el proceso en presencia de dióxido de carbono. Este ciclo se inicia con un monosacárido de 5 carbonos (ribulosa) e ingresa dióxido de carbono y esta enzima rubisco hace que se obtenga ATP o energía, gracias a que acelera el proceso de reacción. SUSTRATOS PRODUCTOS CO2 GLUCOSA / aa ESENCIALES (9) / ACIDOS GRASOS ATP ADP + Pi NADPH+H+ NADP+ 1º ETAPA 2º ETAPA H20 O2 GLUCOSA NADP+ NADPH+H+ NADP+ ADP + Pi ATP ADP + Pi (Sustratos) (Productos de la 1º Y sustratos de la 2º) (Productos) 34 1º ETAPA 2º ETAPA UBICACIÓN tilacoide / lamelas estroma / lamelas SUSTRATOS H2O / ADP+Pi / NADPH2 CO2 / ATP / NADP+ PRODUCTOS O2 / ATP / NADPH2 OBJETIVO de E´ lumínica, obtener E´quimica. obtener materia Orgánica (glucosa) TRASPORTE DE E´ lumínica química química GLU-aa / ADP+Pi / NADPH2 química RESPIRACION CELULAR: Es un proceso catabólico exergonico. La formula general es la siguiente: Hay dos tipos de respiración celular: 1) AEROBICA, en presencia de oxigeno 2) ANAEROBICA, en ausencia de oxigeno (fermentación láctica en músculo y fermentación alcohólica en el hollejo de la uva). RESPIRACION AEROBICA: El primer paso se llama glucólisis, que es un proceso catabólico y exergonico que ocurre en el citoplasma (euc) o protoplasma (proc). Este proceso se produce en 9 pasos enzimáticos, la glucosa se oxidara parcialmente en dos compuestos de 3 carbonos que se llaman: acido piruvico o piruvato. A su vez el ATP inhibe a una enzima, llamada FFK (fosfofructoquinasa), que inhibe el proceso cuando hay mucha glucosa. El ADP es modulador y activador de la FFK para que la glucosa se degrade. 35 BALANCE ENERGETICO DE LA RESPIRACION CELULAR AEROBICA: 1º PASO: Glucólisis 2 ATP 2 NADH2 2 ATP 6 ATP 8 ATP 2º PASO: Decarboxilacion Del acido piruvico 2 NADH2 6 ATP 6 ATP 3º PASO: Ciclo de Krebs 6 NADH2 2 FADH2 2 GTP 18 ATP 4 ATP 2 ATP 24 ATP TOTAL: 38 ATP UBICACIÓN CELULAR GLUCOLISIS SUSTRATOS PROCDUCTOS TRANSF. DE E´ citoplasma (euc) protoplasma (proc) glucosa 2 ac. Piruvicos quim a quim 2 NAD + 2 NADH2 exergonico 2 ATP Decarboxilacion matriz 2 ADP + Pi A ac. Piruvicos 2 acetil COA quim a quim del piruvico mitocondrial 2 NAD + 2 CO2 exergonico 2 acetil COA 2 NADH2 CICLO DE matriz acetil COA 4 CO2 quim a quim KREBS mitocondrial 6 NAD+ 6 NADH2 exergonico 2 FAD+ 2 FADH2 2 GDP + Pi 2 GTP CADENA crestas NADH2 H2O quim a quim RESPIRATORIA mitocondriales FADH2 2 NAD+ endergonico O2 FAD ADP + Pi ATP Fosforilación crestas oxidativa mitocondriales E´electroquimica a química exergonico 36 RESPIRACION CELULAR ANAEROBICA: Es en ausencia de oxigeno. Se la llama fermentación láctica o alcohólica. FERMENTACION ALCOHOLICA: Formación del alcohol etanol. En el citoplasma o protoplasma el acido piruvico pierde dióxido de carbono y se forma el acetaldehído, este recibe los dos NADH2 que le ceden, los protones y electrones y forman dos NAD+, dando por resultado el alcohol etanol. Se da en el hollejo de la uva. Balance energético: 2 ATP Finalidad: formar etanol y reoxidar los NADH2 Proceso catabólico exergonico. FERMENTACION LACTICA: Ocurre en células musculares y bacterias que aprovechan el acido láctico que ocurre en el citoplasma. Sucede lo siguiente: ante un ejercicio muscular intenso comienza a escasear el oxigeno, por lo tanto se produce la fermentación láctica que da origen a los calambres, por la vía sanguínea, el hígado revierte el proceso para dar acido piruvico y hacer respiración celular aeróbica. Balance energético: 2 ATP de glucólisis Finalidad: reoxidar los NADH2. Proceso catabólico exergonico. 37 NUCLEO INTERFASICO: sabemos que el ADN esta laxo pero cuando la célula se va a dividir se compacta y se transforma en cromosoma. Se compacta por proteínas llamadas histonas, que se disponen formando un octamero. Las hay de 5 tipos diferentes: a- H1 (fibrosa) b- H2A c- H2B c- H3 d- H4 (globulares). (CADA 2 VUELTAS HAY 200 PARES DE BASES DE ADN) CROMATINA: las hay de dos tipos: - Eucromatina: es aquella que tiene información para codificar un péptido. - Heterocromatina: carecen de información para codificar un péptido. Se dividen en dos subgrupos: a- La Facultativa (parte del ADN compactado. Ej. Cromosoma X) b- La Constitutiva (una secuencia de ADN altamente repetido en bases que son adeninas y timinas) CICLO CELULAR: 38 TRANSCRIPCCION DEL ADN: Es un proceso anabólico endergonico de formación de ARN, es decir de ADN se hace una copia idéntica que es el ARN. El lugar subcelular donde transcurre este proceso es el núcleo en euc y el nucleoide en proc. La materia prima que necesito para llevar a cabo este proceso es: - ADN molde - Ribonucleótidos trifosfatados (ATP- GTP- CTP, etc.) - ARN polimerasa: enzima que forma polímeros de ARN, es decir, es ADN dependiente, en sentido 3´ 5´ porque forma el ADN en sentido 5´ 3´. Hay tres tipos: TIPO 1: para síntesis de ARN r. TIPO 2: para síntesis de ARN m. TIPO 3: para síntesis de ARN t. La función: se encarga de romper los puentes de hidrogeno y empalmar los ribonucleótidos correspondientes. Existe un promotor que le dice donde tiene que empezar a decodificar, es una parte repetida de bases que se llama zona consenso, al igual que el terminador que también es una zona consenso. CODIGO GENETICO: Es un código de señales dado por tripletes de bases que tienen 64 codones, es decir, 61 que codifican para formar aa y 3 llamados stop o sin sentido que son: UGA, UAA, UAG. Ej. Serina UCU UCC UCA UCG AGU AGC Codones Sinónimos Características: - Universal: que el código genético es tanto para proc como para euc. - Desgenerado: más de 1 codon codifica para el mismo aa. 39 Hay un codon de inicio de un péptido que codifica para el aa metionina, que es el codon AUG que lo encontras en el código traducido en el aa MET. MADURACION DEL ARNm: En euc es una modificación postranscripción. Este proceso solo ocurre en el ARNm, en el núcleo. - SPLICING: corte y empalme de exones e intrones. (Exon: la parte en que se expresa una porción de ADN que contiene información. Intron: es una porción de ADN que no contiene información, es decir no se expresa) - CAPING: agregado del capuchón en el extremo 5´del ARNm. - POLIADENILACION: es el agregado de adeninas en el extremo 3´del ARNm. El ARNm en euc es monocistronico, es decir que un mensajero codifica un péptido. El ARNm en proc es policistronico, es decir que un mensajero codifica para varios péptidos a su vez trascripción y traducción son procesos simultáneos. (No hay maduración). El ARN sale del núcleo y comienza la TRADUCCION, que es una síntesis peptidica, es un proceso anabólico endergonico. - Lugar: citoplasma con ribosomas libres. REG. - Materia prima: - Etapas: - aa - ARNm, t, r - Ribosomas - ATP y GTP - Enzimas: aminoacilsintetasa (activación del aa), peptidiltransferasa (produce la unión peptidica entre aa) y peptidiltraslocasa (corre un codon al ARNm) - Factores proteicos de iniciación de la síntesis proteica - Factores proteicos de la elongación de la síntesis proteica - Factores de terminación de la síntesis proteica. - 1º Activación de aa, es decir, enganchar los aa con su ARN t. - 2º Iniciación - 3º Elongación - 4º Terminación de la síntesis proteica. (De la 2º a la 4º: traducción propiamente dicha) 40 En la 1º etapa, el aa se une al ARNt para que comience el proceso de traducción. Esto ocurre en 2 pasos, en el citoplasma. La traducción se da siempre en sentido 5´3´. Factores proteicos de finalización están en la sub. u mayor, ambas sub. u se liberan y se degrada el ARNm al separarse el ultimo ARNt. MODIFICACIONES POSTRADUCCION: Una vez formado el péptido se hidroliza la metionina, ya sea en el RER o en el citoplasma. PEPTIDO SEÑAL: secuencia de aa hidrofobicos que permiten engancharse a la membrana plasmática del RER que luego es removido y eliminado. MUTACIONES GENETICAS O GENICAS: ocurren en el ADN cuando se transcribe el ARNm se ve el cambio producido debido a agentes mutagénicos físicos o químicos. - Mutaciones Puntuales: - Silenciosas: se codifica para el mismo aa - De falso sentido: se codifica para distinto aa. - Sin sentido o stop: terminación de la síntesis proteica. - Mutación por adición: - Mutación por delecion: 41 CICLO CELULAR: desde que nace la célula hasta la reproducción. Se divide en: - Interfase: (GO) / G1 / G2 / S - División celular: Mitosis / Meiosis INTERFASE: la cromatina esta laxa, y es un periodo de alta actividad metabólica donde se sintetiza todo lo que requiere la célula. A su vez se sintetiza el ADN en el núcleo. G1: se duplican las organelas en el citoplasma. Se induce a que en el núcleo se duplique el ADN y se pase al periodo G2. G2: sucede el ensamblaje mitótico o acromático para que los cromosomas migren y luego la célula se divide. GO: es particular de dos tipos de célula: las neuronas detenidas en esta etapa al igual que las células del hígado o hepáticas. Una vez que se formaron se detienen en GO y no se dividen, es decir que cumplen su proceso metabólico pero no se dividen. Las células hepáticas no siempre quedan detenidas excepto por remoción de tejido hepático o por muerte de dichas células. SINTESIS DE ADN: anabólico – endergonico. Aquí sucede la replicación y autoduplicacion del ADN. Lugar subcelular: - Núcleo euc - Nucleoide proc Materia prima: - ADN molde para copiar - Desoxinucleotidos trifosfatados - Ribonucleótidos, entre ellos ATP - Primer o cevador (porción de ADN) Enzimas: - Helicasa: abre la doble hélice del ADN - Girasa: topoisomerasa en proc, evita el giro de la torsión negativa en la base de la orquilla para que no se corte el ADN. - Primasa: forma el primer del ADN - ADN polimerasa: ADN dependiente, en el ADN molde en sentido 3´5´y forma la cadena hija en sentido 5´3´. - Ligasa: unir los fragmentos de okasaki (ADN) 42 Los primer copian lo que corresponde a bases del ADN. La ADN polimerasa elimina al primer y reemplaza la porción de ADN faltante por una base que había. Fragmento de Okasaki: son porciones de productos del copiado discontinuo de la nueva cadena que se produce en sentido 3´5´que a su vez se forma desde la base de la orquilla, es decir que lee en sentido 3´5´. Al eliminar el primer este forma la porción del ADN, y la ligasa une los fragmentos de okasaki. CARACTERISTICAS DE LA DUPLICACION DE ADN: 1) SEMICONSERVATIVA: porque la cadena madre se une con la cadena hija enrollándose. 2) CONTINUA Y DISCONTINUA: la ADN polimerasa forma su nueva cadena en sentido 5´3´. En un caso lo hace desde el comienzo 3´y en el otro desde la base de la orquilla (discontinua). Cuando se eliminan los primer se enrolla. 3) BIDIRECCIONAL: porque desde un punto de origen la duplicación se da en dos direcciones, en una continua y en otra discontinua. La cadena en euc tiene una longitud de entre 1 y 2 metros. Hay también múltiples puntos de replicación porque sino llevaría mucho tiempo la duplicación, es decir, este proceso hace que se haga mas rápida, a su vez en estos puntos se da la bidireccionalidad. REGULACION GENETICA O GENICA: Esta regulación se da en proc. Se estudio en bacterias escherichiacoli, el ejemplo es el operon lactosa (disacárido formado por glucosa mas galactosa). Este es un proceso regulado por genes. También es un proceso lento, donde varía la concentración de enzimas. Décimos que es un proceso lento porque el ADN se tiene que transcribir a ARNm y de allí a la formación de proteína o péptido. 43 GEN REGULADOR I: es una porción de ADN bacteriano que tiene la información para formar la proteína represora. GEN PROMOTOR P: porción de ADN bacteriano al que se le une la ARN polimerasa. GEN PROMOTOR O: porción de ADN bacteriano al que se le une o no la proteína represora. GEN ESTRUCTURAL Z: porción de ADN bacteriano que tiene la información para formar la enzima Z, que es la B galactosidasa. GEN ESTRUCTURAL Y: porción de ADN bacteriano que tiene la información para formar la enzima Y, que es la permeasa. GEN ESTRUCTURAL A: porción de ADN bacteriano que tiene la información para formar la enzima A que es la transacetilasa. La función de la Permeasa es permitir la entrada de lactosa en la bacteria. La función de la transacetilasa es agregar grupos acetilos a la glucosa y a la galactosa. Cuando no hay lactosa en el medio, hay una de cada una de estas enzimas, es decir, de permeasa y transacetilasa. Un proceso puede ser sin lactosa, sin inductor o sistema reprimido, esto es que la proteína represora se une al gen operador O, al promotor se le une la ARN polimerasa, por lo tanto no se puede transcribir un ARN policistronico. Un proceso con lactosa, con inductor o sistema inducido: al haber lactosa en el medio se modifica la estructura cuaternaria de la proteína represora, al gen promotor P se le une la ARN polimerasa pero al gen operador O no se le une la proteína represora y se transcribe el ARN policistronico. ARN polimerasa transcribe tres genes estructurales que son los Y, A, Z. La lactosa desaparece, la B galactocidasa se rompe en un disacárido: glucosa + galactosa, aprovechándolo como combustible celular, sino hay lactosa, la proteína represora vuelve a su estructura nativa e inhibe el proceso de trascripción del ARN policistronico. SISTEMA VACUOLAR CITOPLASMATICO: Formado por la membrana nuclear, el RER, el REL y el aparato de golgi. Este es un sistema de endomembranas. Las funciones comunes que tienen estos sistemas son: 1ofrecer un sostén mecánico 2- otorgar fluidez a la membrana 3- generar gradiente químico y potencial electroquímico (iones), ej. Bomba de calcio 4- intercambio de sustancias. Las funciones del REL: 1- detoxificacion (eliminar y degradar toxinas) 2-glucogenolisis (degradación del glucogeno). Este retículo esta desarrollado en hígado y músculo. 44 APARATO DE GOLGI: es un sistema de endomembranas formado por vacuolas que no se comunican entre si, que tienen una cara convexa, llamada cis o inmadura y una cara cóncava, llamada trans o madura. Forma las vacuolas de importación, exportación y en el caso de los animales forma lisosomas. La función es empaquetamiento, es decir recibe las proteínas del RER, y los lípidos del REL a través de las vacuolas transportadoras. Otra función es la glucocidacion (formar glucoproteinas y glucolipidos). REL: esta formado por una serie de sacos o saculos aplanados que se comunican entre si por medio de traveculas y no presenta ribosomas adheridos. La función es síntesis de lípidos. RER: esta formado por una serie de sacos o saculos aplanados que se comunican entre si por medio de traveculas que contienen ribosomas adheridos y la función es síntesis de proteínas. LISOSOMAS: son organelas formadas por el golgi, son vacuolas que en su interior tienen enzimas hidroliticas (glucosidasas, lipasas, proteasas, nucleasas). La función es intervenir en la digestión celular. GLUCOSIDASAS: están formadas por glucidos, y a su vez por monosacáridos. LIPASAS: están formadas por lípidos, que son la unión de glicéridos más ácidos grasos. PROTEASAS: están formadas por proteínas y a su vez estas están formadas por aa. NUCLEASAS: están formadas por acido nucleico, que esta formado por nucleótidos que tienen 1 azúcar, mas 1 base nitrogenada, mas fósforo. CICLO DE LA DIGESTION CELULAR: (heterofagia) Hay organelas de la célula que dejan de cumplir su función y hay receptores de membrana, entonces el lisosoma primario se une a la organela que debe ser removida y a esto se lo denomina autofagia, que se produce por exocitosis. 45 MICROCUERPOS: son vacuolas que se dividen en: - GLIOXISOMAS: (euc vegetal) tienen en su interior enzimas glioxidasas, catalasas. - PEROXISOMAS: (euc animal) tienen en su interior enzimas peroxidasas, catalasas. La función de ambas es degradar el peroxido de hidrogeno, formando agua oxigenada, que es la unión de agua mas oxigeno. Estas enzimas se forman en ribosomas sueltos, en el citoplasma. CROMOSOMA: Numero Diploide: 2n = 46 44 somáticos 2 sexuales Numero haploide: n = 23 22 somáticos 1 sexual MITOSIS: división celular para todo tipo de células, excepto las gametas o sexuales. PROFASE: comienza a desaparecer la membrana nuclear, los centríolos maduran y migran a los polos que quedan sujetados por los asteres. Los centríolos emiten las fibras del huso mitótico que van de extremo a extremo, atravesando a los cromosomas por sus cinetocoros. METAFASE: la membrana nuclear ya casi esta desintegrada. Las fibras del huso traccionan a los cromosomas y los ubican en el “plano ecuatorial”. ANAFASE: se produce la separación de cromátides hermanas (cada cromátida es un cromosoma simple) (La migración al azar de las cromátidas hermanas, es un factor de variabilidad genética) TELOFASE: los cromosomas llegan a los polos, desaparecen las fibras del huso y se produce una citocinesis (ruptura del citoplasma). Se originan dos células hijas con la misma información genética que la célula madre. A su vez se produce una cariocinesis (ruptura del núcleo) ya que se va a dividir en dos células hijas. 46 MEIOSIS I: división de cromosomas homólogos PROFASE I: comienza a desaparecer la membrana nuclear, los centríolos maduran y migran a los polos que quedan sujetados por los asteres. Los centríolos emiten las fibras del huso mitótico que van de extremo a extremo, atravesando a los cromosomas homólogos por sus cinetocoros. Se produce el apareamiento de cromosomas homólogos a lo que llamamos bivalente o tetrada. Se produce el entrecruzamiento o crossing over (entre cromatides internas homologas). Este es el primer fenómeno de variabilidad genética. A su vez a la visualización del entrecruzamiento se la llama quiasmas. METAFASE I: la membrana nuclear ya casi esta desintegrada. Las fibras del huso traccionan a los cromosomas homólogos y los ubican en el “plano ecuatorial”. ANAFASE I: se produce la separación de cromosomas homólogos. La migración al azar de los cromosomas homólogos es el segundo fenómeno de variabilidad genética. TELOFASE I: se produce una citocinesis (ruptura del citoplasma) y una cariocinesis (ruptura del núcleo). Dentro del núcleo encontramos los cromosomas en la telofase temprana, y en la tardía se observan dos células con dos núcleos y su información genética correspondiente. MEIOSIS II: simple mitosis. División de cromátidas hermanas. PROFASE II: comienza a desaparecer la membrana nuclear, los centríolos maduran y migran a los polos que quedan sujetados por los asteres. Los centríolos emiten las fibras del huso mitótico que van de extremo a extremo, atravesando a los cromosomas por sus cinetocoros. METAFASE II: la membrana nuclear ya casi esta desintegrada. Las fibras del huso traccionan a los cromosomas y los ubican en el “plano ecuatorial”. ANAFASE II: se produce la separación de cromátides hermanas (cada cromátida es un cromosoma simple) 47 TELOFASE II: los cromosomas llegan a los polos, desaparecen las fibras del huso y se produce una citocinesis (ruptura del citoplasma). Se originan dos células hijas con la misma información genética que la célula madre. A su vez se produce una cariocinesis (ruptura del núcleo) ya que se va a dividir en dos células hijas. Tercer fenómeno de variabilidad genética: fecundación de gametas después de la meiosis, es decir, dependerá de que espermatozoide se una a que ovulo para dar luego a un huevo o cigota. MITOSIS MEIOSIS Por cada célula con nº n (haploide) Obtengo 2 células hijas (4 células hijas en total) GENETICA: leyes de Mendel GEN: porción de ADN que tiene la información para codificar un péptido. GENOTIPO: características de un individuo que no se expresan (a la vista no se ven) FENOTIPO: es la expresión del genotipo (lo que se ve con la vista) LOCUS O LOCCI: lugar que ocupa el gen dentro del cromosoma. ALELOS: formas alternativas del gen. Hay dos tipos de caracteres dentro de los alelos: 1- dominante (que se escribe en letra imprenta mayúscula) 2- carácter recesivo (que se escribe con letra imprenta minúscula). - HOMOCIGOTA: - Dominante (AA) - Recesivo (aa) - HETEROCIGOTA: (Aa) 1º LEY DE MENDEL: ley de segregación de caracteres (para un solo carácter) 2º LEY DE MENDEL: es para la distribución independiente de los caracteres (dos caracteres) 48 1º LEY DE MENDEL Color de las semillas: A = amarillo a = verde Parentales (células madres) = AA Gametas F1 (filial 1) A x aa a 100% semillas amarillas fenotipo 100% heterocigotos (Aa) genotipo F1 X F1 = F2 (filial 2) 25% aa 50% Aa 25% AA 25% Verde 50% Amarillo 25% Amarillo genotipo fenotipo Proporción para todos los problemas de 1º ley: Fenotipicamente: 3:1 (3 dominante 1 recesivo) Genotipicamente: 1:2:1 (1 homodominante 2 heterocigota 1 homorecesivo) 2º LEY DE MENDEL: A = amarillo a = verde L = lisas l = rugosas Parentales: semillas amarillas lisas (AALL) x semillas verdes rugosas (aall) Gametas: AL al F1: 100% amarillas y lisas AaLl doble heterocigota F2: (F1 X F1) = AaLl x AaLl 49 Proporción para todos los problemas de 2º ley: Fenotipicamente: 9:3:3:1 Genotipicamente: A_L_ / A_ll / aal_ / aall DOMINANCIA INCOMPLETA: En flores: Diego de la noche R = rojas r = blancas (en alelos dominantes, este carácter no es del todo dominante) P: RR G: R x rr r F1 = 100% heterocigotos (Rr) 100% rosadas F2 = (F1 x F1) Rr x Rr Resultado de la 1º ley de Mendel. CRUZAMIENTO DE PRUEBA: Ej. Pelaje del Caballo N = negro n = marrón P: G: NN x nn N n F1 = 100% negro 100% heterocigota (Nn) P: Nn x G: Nn nn n F1 = 50 RETROCRUZA: Se cruza al hijo con el padre P: AALL x aall G: AL al F1 = AaLl (100% doble hetrocigota) F2 = (F1 x F1) = AaLl x AaLl Resultado de la 2º ley de Mendel HERENCIA LIGADA AL SEXO: Ej. Daltonismo, hemofilia, calvicie (al cromosoma sexual X) Mujer: xD xD xD xd xd xd enfermo sana portadora sana Hombre: xD y Xd y daltonico sano P: xD xD x xD y G: xD xD y F1 = P: xD xd x xD y G: xD xd xD y F1 = 51 P: xD xd x xd y G: xDxd xdy F1 = ALELOS MULTIPLES, CODOMINANCIA: Ej. Sistema sanguíneo (ABO) 3 alelos A B C Combinatorias: alelos dominantes alelo recesivo AA / BB / AB / OO / AO / BO Fenotipo Genotipo A AA AO (homodom) (hetero) B BB BO (homodom) (hetero) AB AB (codominancia) OO OO (homorecesivo) (Primera ley de Mendel) RH + dominante RH - recesivo Genotipos fenotipos + + (homodom) RH + + - (hetero) RH + - - (homorecesivo) RH - (Segunda ley de Mendel) 52 Fenotipo genotipo factor RH fenotipo factor RH fenotipo A AA AA + + AA + AO + + AO + - A+ A-- A- AO - - A- BB + + BB + BO + + BO + - B+ BB - - B- BO - - B- AO B BB BO AB AB AB + + AB + - AB + AB - - AB - O OO OO + + OO + - O+ OO - - O- 53 EVOLUCION: Oparin y los Coacervados (teoría sintética) En 1922 el bioquimico soviético Oparin publico una obra titulada el origen de la vida, donde proponía una nueva teoría sobre este tema. Según esta, las moléculas orgánicas habían podido evolucionar fuera de todo organismo, reunirse y formar sistemas cada vez más complejos, sometidos a los principios de la evolución, particularmente el de la selección natural. Para Oparin las condiciones existentes cuando se formo la tierra serian totalmente diferentes a las que existen en la actualidad. No existirían los gases que constituyen hoy la atmósfera, sino que existían otros como el hidrogeno, metano, amoniaco, vapor de agua. Esta mezcla gaseosa, debido a la acción de los rayos solares daría lugar a gran cantidad de moléculas orgánicas. Estas caerían a los océanos y allí se acumularían durante largos periodos de tiempo sin riesgo de descomposición, formando lo que denomino: CALDO NUTRITIVO. Las moléculas se irían asociando entre si, formando agregados moleculares cada vez mas complejos y con una estructura concreta. Estos agregados reciben el nombre de COACERVADOS y serian en realidad coloides proteicos muy sencillos en forma de gotas semilíquidas. Este proceso de formación vendría acompañado simultáneamente de una selección natural en virtud de la cual los coacervados con capacidad de autosintesis, evolucionarían hacia formas cada vez más estables y complejas. Los organismos más sencillos, nacidos de los agregados de coacervados, darían lugar, según Oparin, por evolución durante millones de años, al mundo vegetal y animal de nuestro planeta. Teorías semejantes aunque de menor difusión internacional fueron expuestas casi en la misma época por el italiano Giglio-Tos y el ingles Haldane, quien con algunas variaciones mínimas admitían las bases de la teoría de Oparin, en cuanto a la formación en los océanos de las primeras moléculas orgánicas gracias a la situación ambiental que existía hace millones de años sobre nuestro planeta durante el periodo llamado Era Azoica. La experiencia de Miller: (teoría sintética) Miller era un joven químico que trabajaba en la universidad de Chicago que tuvo la idea de simular en un balón de vidrio la atmósfera primitiva con las mezcla de gases propuesta por Oparin y bombardearla con descargas eléctricas que simularían las radiaciones solares a que en esa época debía de estar sometida la superficie de nuestro planeta. Al cabo de una semana analizo cuidadosamente los productos resultantes de la reacción, comprobó que se habían sintetizado compuestos orgánicos y en particular aminoácidos, a partir de los cuales se formarían proteínas, componentes fundamentales de la materia viva, es decir que Miller había conseguido formar compuestos orgánicos en condiciones prebiologicas. El merito fue demostrar que la formación de moléculas orgánicas en condiciones análogas a las de la tierra primitiva, era posible y probable, y a su vez sentó las bases de una nueva disciplina científica: la química prebiologica o prebiótica. La segunda parte de la teoría de Oparin, según la cual estas moléculas se fueron agrupando durante millones de años hasta lograr adquirir las características de un ser vivo, ha de demostrarse por las teorías de la evolución. Este no quiere decir que actualmente no puedan seguir formándose compuestos orgánicos por medios abióticos, sino que estas sustancias en el caso de formarse serian rápidamente eliminadas por la gran cantidad de microorganismos que pululan por doquier en todas las capas de la biosfera. 54 La evolución Prebiologica: La teoría de Oparin y la confirmación parcial de la misma mediante el experimento de Miller dio lugar a muchos biólogos a investigar como fue el largo proceso en el cual la materia inerte llego a alcanzar las estructuras que permitirían posteriormente al nacimiento de las primeras células. El bioquimico norteamericano Fox plantea que la aparición de la vida sobre nuestro planeta no solo tuvo lugar en el mar, como proponía la teoría de Oparin, sino que también podría haber sucedido sobre la tierra firme. Para confirmar su teoría Fox demostró que a temperaturas próximas a los 100ºC una mezcla de gases similar a la que formaba la atmósfera primitiva, llegaba a sufrir una serie de transformaciones tales que se lograba la síntesis de aminoácidos, que a su vez se unían formando lo que Fox denomino, Proteinoides por su parecido con las proteínas que forman parte de todos los seres vivos. Al sumergirse en el agua estos proteinoides, generaban un proceso de repliegue sobre si mismos que daría lugar a que adoptaran una forma globosa por lo que recibieron el nombre de microesferas. Estas estarían limitadas por una doble capa que las protegía del exterior apareciendo así el ancestro de lo que posteriormente seria la membrana plasmática. Las microesferas de Fox se podrían considerar elementos heterótrofos, puesto que a través de la membrana tomarían del exterior sustancias como: agua, glucosa, aminoácidos, etc; que al sufrir transformaciones producirían la energía suficiente para que continuase el desarrollo de la microesfera. ¿Crea la función al órgano? (teoría evolutiva) La teoría de Lamark decía que todas las especies existentes están continuamente esforzándose para adaptarse mejor al medio en que viven. Como resultado a este esfuerzo las especies van desarrollando progresivamente los órganos que mas utilizan. Mientras que se produce una continua atrofia de lo órganos menos utilizados. De esta forma los caracteres originales van siendo sustituidos lentamente en cada especie por una serie de caracteres adaptativos o adquiridos. Lamark ponía como ejemplo a la jirafa, ya que según el provendrían de unos antílopes primitivos que se alimentaban de las hojas de los árboles. La necesidad de alcanzar hojas que se encontraban cada vez más altas, hizo que el cuello y la lengua de la jirafa se hicieran cada vez más largos. Este aumento se transmitió de generación en generación, ya que según Lamark estos caracteres adquiridos eran transmitidos sexualmente. Su teoría se puede sintetizar con esta frase: la función crea al órgano y servia para explicar como a lo largo de millones de años la adaptación a distintos ambientes había sido capaz de crear las diferentes especies que habitan la tierra. Teoría evolutiva: Darwin era un etólogo (estudia los comportamientos de los animales). Emprendió un viaje en su barco llamado el Beagle y comenzó a observar los comportamientos de las distintas especies y a tomar notas. Una vez que llego a las islas Galápagos observo que los pinzones de cada isla habían cambiado la forma de sus picos. Poco tiempo después descubrió que las formas habían cambiado de acuerdo a la alimentación que cada grupo de pinzones encontraba en cada isla. 55 METODO CIENTIFICO: se basa en la observación ocular, es decir directa, de la cual obtengo datos, a partir de allí planteo un problema, de este formulare distintas hipótesis para poder resolverlo. Una vez obtenida la hipótesis, se corroborara experimentalmente para llegar a la conclusión: positiva (se formula una ley o teoría) o negativa (no se valida la hipótesis y hay que reformularla). FOTOSINTESIS: 6 CO2 + 6 H2O C6 H12 C6 + 6 O2 (La radioactividad se observa en los productos) RESPIRACION: C6 H12 C6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O DESACOPLANTES: - DNP (dinitrofenol) a mediano plazo - CIANURO a corto plazo ¿Qué sucede si se elimina la clorofila de la primera etapa de la fotosíntesis? Rta: no obtengo ni ATP ni NADP, por lo tanto el proceso se corta. 56