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1.Bioelementos 2.El agua: una extraña molécula 3.Glúcidos 4.Lípidos Formación de la bicapa lipídica.Gif animado (500 KB) 5.Proteínas Los 20 Aminoácidos Enlace peptídico: Gif animado 6.Enzimas reacción enzimática:animación (90 KB) 7.Ácidos Nucléicos Estructura del ADN molécula de ADN.gif Transferencia de la información Síntesis de ARN o TRANSCRIPCIÓN sintesis ARN (fichero de video QT 270 KB) Síntesis de proteínas o TRADUCCIÓN sintesis de proteínas (fichero video QT de 400 KB ) Código genético Regulación de la expresión génica Actividades de bioquímica Actividades de genética molecular 1.Organización de la célula eucariota 1.Membrana Estructura
Fisiología 2.Citoplasma : Citosol y citoesqueleto Retículo endoplásmico A. de Golgi Lisosomas relación entre retículo , golgi y lisosomas. (gif de 150 KB) Mitocondrias Cloroplastos 3.Núcleo 4.Componentes celulares 2.Fisiología celular 1.Funciones de autoconservación 2.Energética celular: Fotosíntesis. 1.Fase luminosa 2.Fase oscura 3.Hipótesis quimiosmótica de la fotofosforilación 4.Importancia biológica de la fotosíntesis 3.Energética celular: Respiración Glucolisis gif animado de glucolisis (46 KB) Ciclo de Krebs gif animado del ciclo de krebs Transporte de electrones síntesis de ATP (fichero video QT de 340 KB ) Hipótesis quimiosmótica
4.Herencia ligada e influída por el sexo. MICROBIOLOGÍA E INMUNOLOGÍA 1.Bacterias 2.Virus 3.Priones y "enfermedad de las vacas locas" 4.Inmunología Actividades de Microbiología BIOELEMENTS Los elementos de la vida Todos los seres vivos están constituidos, cualitativa y cuantitativamente por los mismos elementos químicos. De todos los elementos que se hallan en la corteza terrestre, sólo unos 25 son componentes de los seres vivos. Esto confirma la idea de que la vida se ha desarrollado sobre unos elementos concretos que poseen unas propiedades físico−químicas idóneas acordes con los procesos químicos que se desarrollan en los seres vivos. Se denominan elementos biogénicos o bioelementos a aquellos elementos químicos que forman parte de los seres vivos. Atendiendo a su abundancia (no importancia) se pueden agrupar en tres categorías: Bioelementos primarios o principales : C, H, O, N Son los elementos mayoritarios de la materia viva, constituyen el 95% de la masa total. Las propiedades físico−químicas que los hacen idóneos son las siguientes 1.Forman entre ellos enlaces covalentes, compartiendo electrones 2.El carbono, nitrógeno y oxígeno, pueden compartir más de un par de electrones, formando enlaces dobles y triples, lo cual les dota de una gran versatilidad para el enlace químico 3.Son los elementos más ligeros con capacidad de formar enlace covalente, por lo que dichos enlaces son muy estables. 4.A causa de la configuración tetraédrica de los enlaces del carbono, los diferentes tipos de moléculas orgánicas tienen estructuras tridimensionales diferentes. Esta conformación espacial es responsable de la actividad biológica. 5.Las combinaciones del carbono con otros elementos, como el oxígeno, el hidrógeno, el nitrógeno, etc., permiten la aparición de una gran variedad de grupos funcionales que dan lugar a las diferentes familias de sustancias orgánicas. Estos presentan características físicas y químicas diferentes, y dan a las moléculas orgánicas propiedades específicas, lo que aumenta las posibilidades de cración de nuevas moléculas orgánicas por reacción entre los diferentes grupos. 6.Los enlaces entre los átomos de carbono pueden ser simples (C − C), dobles (C = C) o triples lo que permite
que puedan formarse cadenas más o menos largas, lineales, ramificadas y anillos. Bioelementos secundarios S, P, Mg, Ca, Na, K, Cl Los encontramos formando parte de todos los seres vivos, y en una proporción del 4,5%. Azufre: Se encuentra en dos aminoácidos (cisteína y metionina) , presentes en todas las proteínas. También en algunas sustancias como el Coenzima A Fósforo: Forma parte de los nucleótidos, compuestos que forman los ácidos nucléicos. Forman parte de coenzimas y otras moléculas como fosfolípidos, sustancias fundamentales de las membranas celulares. También forma parte de los fosfatos, sales minerales abundantes en los seres vivos. Magnesio: Forma parte de la molécula de clorofila, y en forma iónica actúa como catalizador, junto con las enzimas , en muchas reacciones químicas del organismo. Calcio: Forma parte de los carbonatos de calcio de estructuras esqueléticas. En forma iónica interviene en la contracción muscular, coagulación sanguínea y transmisión del impulso nervioso. Sodio: Catión abundante en el medio extracelular; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular. Potasio: Catión más abundante en el interior de las células; necesario para la conducción nerviosa y la contracción muscular. Cloro: Anión más frecuente; necesario para mantener el balance de agua en la sangre y fluído intersticial. Oligoelementos Se denominan así al conjunto de elementos químicos que están presentes en los organismos en forma vestigial, pero que son indispensables para el desarrollo armónico del organismo. Se han aislado unos 60 oligoelementos en los seres vivos, pero solamente 14 de ellos pueden considerarse comunes para casi todos, y estos son: hierro, manganeso, cobre, zinc, flúor, iodo, boro, silicio, vanadio, cromo, cobalto, elenio, molibdeno y estaño. Las funciones que desempeñan, quedan reflejadas en el siguiente cuadro: Hierro Fundamental para la síntesis de clorofila, catalizador en reacciones químicas y formando parte de citocromos que intervienen en la respiración celular, y en la hemoglobina que interviene en el transporte de oxígeno. Manganeso Interviene en la fotolisis del agua , durante el proceso de fotosíntesis en las plantas. Iodo Necesario para la síntesis de la tiroxina, hormona que interviene en el metabolismo Flúor
4.Gran calor específico 5.Elevado calor de vaporización Funciones biológicas 1.Ionización del agua 2.Disociación del agua 3.Producto iónico del agua 4.Concepto de pH 5.Sistemas tampón Ósmosis y fenómenos osmóticos Las sales minerales Estructura del agua La molécula de agua está formada por dos átomos de H unidos a un átomo de O por medio de dos enlaces covalentes. La disposición tetraédrica de los orbitales sp3 del oxígeno determina un ángulo entre los enlaces H−O−H aproximadamente de 104'5º, además el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno y atrae con más fuerza a los electrones de cada enlace. El resultado es que la molécula de agua aunque tiene una carga total neutra (igual número de protones que de electrones ), presenta una distribución asimétrica de sus electrones, lo que la convierte en una molécula polar, alrededor del oxígeno se concentra una densidad de carga negativa , mientras que los núcleos de hidrógeno quedan desnudos, desprovistos parcialmente de sus electrones y manifiestan, por tanto, una densidad de carga positiva. Por eso en la práctica la molécula de agua se comporta como un dipolo. Así se establecen interacciones dipolo−dipolo entre las propias moléculas de agua, formándose enlaces o puentes de hidrógeno, la carga parcial negativa del oxígeno de una molécula ejerce atracción electrostática sobre las cargas parciales positivas de los átomos de hidrógeno de otras moléculas adyacentes. Aunque son uniones débiles, el hecho de que alrededor de cada molécula de agua se dispongan otras cuatro molécula unidas por puentes de hidrógeno permite que se forme en el agua (líquida o sólida) una estructura de tipo reticular, responsable en gran parte de su comportamiento anómalo y de la peculiaridad de sus propiedades físicoquímicas. Propiedades del agua
- Acción disolvente El agua es el líquido que más sustancias disuelve, por eso decimos que es el disolvente universal. Esta propiedad, tal vez la más importante para la vida, se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias que pueden presentar grupos polares o con carga iónica ( alcoholes, azúcares con grupos R−OH , aminoácidos y proteínas con grupos que presentan cargas + y − , lo que da lugar a disoluciones moleculares. También las moléculas de agua pueden disolver a sustancias salinas que se disocian formando disoluciones iónicas. En el caso de las disoluciones iónicas (fig.6) los iones de las sales son atraídos por los dipolos del agua, quedando "atrapados" y recubiertos de moléculas de agua en forma de iones hidratados o solvatados. La capacidad disolvente es la responsable de dos funciones : 1.Medio donde ocurren las reacciones del metabolismo
2.Sistemas de transporte
- Elevada fuerza de cohesión Los puentes de hidrógeno mantienen las moléculas de agua fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incomprensible. Al no poder comprimirse puede funcionar en algunos animales como un esqueleto hidrostático, como ocurre en algunos gusanos perforadores capaces de agujerear la roca mediante la presión generada por sus líquidos internos.
- Elevada fuerza de adhesión Esta fuerza está también en relación con los puentes de hidrógeno que se establecen entre las moléculas de agua y otras moléculas polares y es responsable, junto con la cohesión del llamado fenómeno de la capilaridad. Cuando se introduce un capilar en un recipiente con agua, ésta asciende por el capilar como si trepase agarrándose por las paredes, hasta alcanzar un nivel superior al del recipiente, donde la presión que ejerce la columna de agua , se equilibra con la presión capilar. A este fenómeno se debe en parte la ascensión de la savia bruta desde las raíces hasta las hojas, a través de los vasos leñosos.
- Gran calor específico También esta propiedad está en relación con los puentes de hidrógeno que se forman entre las moléculas de agua. El agua puede absorber grandes cantidades de "calor" que utiliza para romper los p.de h. por lo que la temperatura se eleva muy lentamente. Esto permite que el citoplasma acuoso sirva de protección ante los cambios de temperatura. Así se mantiene la temperatura constante.
- Elevado calor de vaporización Sirve el mismo razonamiento, también los p.de h. son los responsables de esta propiedad. Para evaporar el agua , primero hay que romper los puentes y posteriormente dotar a las moléculas de agua de la suficiente energía cinética para pasar de la fase líquida a la gaseosa. Para evaporar un gramo de agua se precisan 540 calorías, a una temperatura de 20º C. Funciones del agua Las funciones del agua se relacionan íntimamente con las propiedades anteriormente descritas. Se podrían resumir en los siguientes puntos: 1.Soporte o medio donde ocurren las reacciones metabólicas 2.Amortiguador térmico 3.Transporte de sustancias 4.Lubricante, amortiguadora del roce entre órganos 5.Favorece la circulación y turgencia 6.Da flexibilidad y elasticidad a los tejidos 7.Puede intervenir como reactivo en reacciones del metabolismo, aportando hidrogeniones o hidroxilos al medio.
hipotónicos respecto a la célula, el agua tiende a entrar y las células se hinchan, se vuelven turgentes ( turgescencia ), llegando incluso a estallar.
- La difusión y la diálisis Los líquidos presentes en los organismos son dispersiones de diversas sustancias en el seno del agua. Según el tamaño de las partículas se formarán dispersiones moleculares o disoluciones verdaderas como ocurre con las que se forman con las sales minerales o por sustancias orgánicas de moléculas pequeñas, como los azúcares o aminoácidos. Las partículas dispersas pueden provocar además del movimiento de ósmosis , estos otros dos: La diálisis. En este caso pueden atravesar la membrana además del disolvente, moléculas de bajo peso molecular y éstas pasan atravesando la membrana desde la solución más concentrada a la más diluida. Es el fundamento de la hemodiálisis que intenta sustituir la filtración renal deteriorada. La difusión sería el fenómeno por el cual las moléculas disueltas tienden a distribuirse uniformemente en el seno del agua. Puede ocurrir también a través de una membrana si es lo suficientemente permeable. Así se realizan los intercambios de gases y de algunos nutrientes entre la célula y el medio en el que vive. Sales minerales Además del agua existe otras biomoléculas inorgánicas como las sales minerales. En función de su solubilidad en agua se distinguen dos tipos: insolubles y solubles en agua. 1.Sales insolubles en agua. Forman estructuras sólidas, que suelen tener función de sostén o protectora, como:
- Esqueleto interno de vertebrados, en el que encontramos fosfatos, cloruros, y carbonatos de calcio.
- Caparazones de carbonato cálcico de crustáceos y moluscos.
- Endurecimiento de células vegetales, como en gramíneas (impregnación con sílice).
- Otolitos del oído interno,formados por cristales de carbonato cálcico equilibrio). 2.Sales solubles en agua. Se encuentran disociadas en sus iones (cationes y aniones ) que son los responsables de su actividad biológica. Desempeñan las siguientes funciones: Funciones catalíticas. Algunos iones, como el Cu+, Mn2+, Mg2+, Zn+,...actúan como cofactores enzimáticos.
Funciones osmóticas. Intervienen en los procesos relacionados con la distribución de agua entre el interior celular y el medio donde vive esa célula. Los iones de Na, K, Cl y Ca, participan en la generación de gradientes electroquímicos, imprescindibles en el mantenimiento del potencial de membrana y del potencial de acción y en la sinapsis neuronal.
Función tamponadora. Se lleva a cabo por los sistemas carbonato−bicarbonato, y también por el monofosfato−bifosfato.
GLÚCIDOS
Concepto de glúcidos Monosacáridos
1.triosas 2.pentosas 3.hexosas 4.Ciclación de monosacáridos Disacáridos 1.lactosa 2.maltosa 3.sacarosa Polisacáridos 1.almidón 2.glucógeno 3.celulosa CONCEPTO DE GLÚCIDOS Los glúcidos son biomoléculas formadas básicamente por carbono (C),hidrógeno (H) y oxígeno (O). Los átomos de carbono están unidos a grupos alcohólicos (−OH), llamados también radicales hidroxilo y a radicales hidrógeno (−H). En todos los glúcidos siempre hay un grupo carbonilo, es decir, un carbono unido a un oxígeno mediante un doble enlace (C=O). El grupo carbonilo puede ser un grupo aldehído(−CHO), o un grupo cetónico (−CO−). Así pues, los glúcidos pueden definirse como polihidroxialdehídos o polihidroxicetonas. El primer glúcido es el más pequeño que existe, tiene 3 átomos de carbono solamente, es además una aldosa porque posee un grupo aldehído (−CHO ); el segundo ejemplo correspondería a una cetosa, por tener un grupo cetona (C=O )
Ciclación de monosacáridos En este esquema puede apreciarse como se cierra la molécula de un monosacárido, en este caso una hexosa. El grupo carbonilo del C1 queda próximo al C5 y entre ellos reaccionan sus radicales en una reacción intramolecular entre un grupo aldehido (el del C1) y un grupo alcohol (el del C5), formándose un hemiacetal.Ambos carbonos quedarán unidos mediante un átomo de oxígeno. El C1 se denomina Carbono anomérico y posee un grupo −OH llamado hemiacetálico y según la posición de este grupo, se originan dos anómeros (alfa y beta). El estudio de la ciclación fue realizado por Haworth y se conoce con el nombre de proyección de Haworth Inicio de página DISACÁRIDOS los disacáridos están formados por la unión de dos monosacáridos, que se realiza de dos formas: 1.Mediante enlace monocarbonílico, entre el C1 anomérico de un monosacárido y un C no anomérico de otro monosacárido, como se ve en las fórmulas de la lactosa y maltosa. Estos disacáridos conservan el carácter reductor. LACTOSA MALTOSA 2.Mediante enlace dicarbonílico, si se establece entre los dos carbonos anoméricos de los dos monosacáridos, con lo que el disacárido pierde su poder reductor, por ejemplo como ocurre en la sacarosa SACAROSA Inicio de página POLISACÁRIDOS Los polisacáridos están formados por la unión de muchos monosacáridos (puede variar entre 11 y varios miles), mediante enlace O−glucosídico,similar al visto en disacáridos, con pérdida de una molécula de agua por cada enlace. Tienen pesos moleculares muy elevados, no poseen poder
reductor y pueden desempeñar funciones de reserva energética o función estructural.Los polisacáridos que tienen función de reserva energética presentan enlace a−glucosídico y son : 1.Almidón, que es el polisacárido de reserva propio de los vegetales, y está integrado por dos tipos de polímeros: la amilosa, formada por unidades de maltosa,unidas mediante enlaces a(1−4). Presenta estructura helicoidal. la amilopectina , formada también por unidades de maltosas unidas mediante enlaces a(1−4), con ramificaciones en posición a(1−6). POLÍMEROS QUE FORMAN EL ALMIDÓN AMILOSA AMILOPECTINA 2.Glucógeno es el polisacárido propio de los animales. Se encuentra abundantemente en el hígado y en los músculos. Molécula muy similar a la amilopectina; pero con mayor abundancia de ramificaciones. Entre los polisacáridos estructurales, destaca la celulosa , que forma la pared celular de la célula vegetal. Esta pared constituye un estuche en el que queda encerrada la célula, que persiste tras la muerte de ésta. La celulosa está constituída por unidades de b−glucosa, y la peculiaridad del enlace b(beta) hace a la celulosa inatacable por las enzimas digestivas humanas, por ello, este polisacárido no tiene interés alimentario para el hombre.. LÍPIDOS Concepto de lípido Clasificación de los lípidos Los ácidos grasos Características Clasificación
insaponificables ). 1.Lípidos saponificables A.Simples 1.Acilglicéridos 2.Céridos B.Complejos 1.Fosfolípidos 2.Glucolípidos 2.Lípidos insaponificables A.Terpenos B.Esteroides C.Prostaglandinas Principio de página Ácidos grasos Los ácidos grasos son moléculas formadas por una larga cadena hidrocarbonada de tipo lineal, y con un número par de átomos de carbono. Tienen en un extremo de la cadena un grupo carboxilo (−COOH). Se conocen unos 70 ácidos grasos que se pueden clasificar en dos grupos : Los ácidos grasos saturados sólo tienen enlaces simples entre los átomos de carbono. Son ejemplos de este tipo de ácidos el mirístico (14C);el palmítico (16C) y el esteárico (18C). Los ácidos grasos insaturados tienen uno o varios enlaces dobles en su cadena y sus moléculas presentan codos, con cambios de dirección en los lugares dónde aparece un doble enlace. Son ejemplos el oléico (18C, un doble enlace) y el linoleíco (18C y dos dobles enlaces). Propiedades de los ácidos grasos
Solubilidad. Los ácidos grasos poseen una zona hidrófila, el grupo carboxilo (−COOH) y una zona lipófila, la cadena hidrocarbonada que presenta grupos metileno (−CH2−) y grupos metilo (−CH3) terminales. Esterificación. Un ácido graso se une a un alcohol mediante un enlace covalente, formando un éster y liberándose una molécula de agua. Saponificación.Es una reacción típica de los ácidos grasos, en la cual reaccionan con álcalis y dan lugar a una sal de ácido graso, que se denomina jabón.Las moléculas de jabón presentan simultáneamente una zona lipófila o hifrófoba, que rehuye el contacto con el agua, y una zona hidrófila o polar, que se orienta hacia ella, lo que se denomina comportamiento anfipático. Inicio de página Lípidos simples Son lípidos saponificables en cuya composición química sólo intervienen carbono, hidrógeno y oxígeno. Inicio de página Acilglicéridos Son lípidos simples formados por la esterificación de una,dos o tres moléculas de ácidos grasos con una molécula de glicerina. También reciben el nombre de glicéridos o grasas simples Según el número de ácidos grasos, se distinguen tres tipos de estos lípidos: los monoglicéridos, que contienen una molécula de ácido graso los diglicéridos, con dos moléculas de ácidos grasos los triglicéridos, con tres moléculas de ácidos grasos. Los acilglicéridos frente a bases dan lugar a reacciones de saponificación en la que se producen moléculas de jabón.
externa de la membrana celular, en donde realizan una función de relación celular, siendo receptores de moléculas externas que darán lugar a respuestas celulares. Inicio de página Inicio de página Terpenos Son moléculas lineales o cíclicas que cumplen funciones muy variadas, entre los que se pueden citar: Esencias vegetales como el mentol, el geraniol, limoneno, alcanfor, eucaliptol,vainillina. Vitaminas, como la vit.A, vit. E, vit.K. Pigmentos vegetales, como la carotina y la xantofila. Inicio de página Esteroides Los esteroides son lípidos que derivan del esterano. Comprenden dos grandes grupos de sustancias: 1.Esteroles: Como el colesterol y las vitaminas D. 2.Hormonas esteroideas: Como las hormonas suprarrenales y las hormonas sexuales. COLESTEROL El colesterol forma parte estructural de las membranas a las que confiere estabilidad. Es la molécula base que sirve para la síntesis de casi todos los esteroides HORMONAS SEXUALES Entre las hormonas sexuales se
encuentran la progesterona que prepara los órganos sexuales femeninos para la gestación y la testosterona responsable de los caracteres sexuales masculinos. HORMONAS SUPRARRENALES Entre las hormonas suprarrenales se encuentra la cortisona, que actúa en el metabolismo de los glúcidos, regulando la síntesis de glucógeno. Inicio de página Prostaglandinas Las prostaglandinas son lípidos cuya molécula básica está constituída por 20 átomos de carbono que forman un anillo ciclopentano y dos cadenas alifáticas. Las funciones son diversas. Entre ellas destaca la producción de sustancias que regulan la coagulación de la sangre y cierre de las heridas; la aparición de la fiebre como defensa de las infecciones; la reducción de la secreción de jugos gástricos. Funcionan como hormonas locales. Inicio de página Funciones de los lípidos Los lípidos desempeñan cuatro tipos de funciones: 1.Función de reserva. Son la principal reserva energética del organismo.Un gramo de grasa produce 9'4 kilocalorías en las reacciones metabólicas de oxidación, mientras que proteínas y glúcidos sólo producen 4'1 kilocaloría/gr. 2.Función estructural. Forman las bicapas lipídicas de las membranas. Recubren órganos y le dan consistencia, o protegen mecánicamente como
