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RESUMEN PRIMER PARCIAL DE BIOLOGIA
1) NIVELES DE ORGANIZACION:
Son los distintos grados de complejidad en los que podemos encontrar organizada la materia (inerte o viva) se organiza mediante una escala ascendente que se determina por el grado de complejidad.
- Nivel subatómico: protones, electrones, neutrones y la partícula de Dios. Estos se unen debido a que tienen características en común y forman: - Nivel atómico: componentes de la tabla periódica, se dividen según su importancia biológica si: cumplen una función estructural (bioelementos primarios): C, P, N, H, O y S (biomembranas, proteínas, ácidos grasos y lípidos.) cumplen una función estructural y catalítica (bioelementos secundarios): C, Na+, K+, Mg+2, Cl- y I- Cumplen SOLO función catalítica (oligoelementos o elementos vestigiales) porque sus cantidades en el organismo son muy escasas: Co y Zn. - Nivel molecular: se obtienen por las reacciones que se producen en la naturaleza y algunos son creados por el hombre. Ej: O2, H2O, CO2. (monosacáridos, aminoácidos, nucleótidos) - Nivel macromolecular: moléculas grandes creadas por la polimerización de unidades más pequeñas llamadas monómeros. Forman estructuras poliméricas. (polisacáridos, proteínas, ácidos nucleicos, lípidos complejos y plásmidos, ADN, carbohidratos). - Nivel supramolecular (prebiótico): (el citoesqueleto, la membrana plasmática, los ribosomas, el nucléolo; priones, virus) el citoesqueleto y el ribosomas no tienen membranas por lo tanto son supramoleculares. - Nivel subcelular (probiótico): moléculas ensambladas para dar lugar a estructuras especializadas como los organelos celulares (mitocondrias, retículo endoplasmático) - NIVEL CELULAR: unidad esencial que forma a todo ser vivo. Estructura anatómica y funcional fundamental de la materia viva. Capaz de vivir independientemente como entidad (unicelular) o de formar parte de una organización mayor (pluricelular). Puede ser eucariota o procariota. A PARTIR DE AQUÍ SE DIVIDE LA MATERIA INERTE DE LA MATERIA VIVA. - Nivel tisular: conjunto de células de la misma naturaleza, diferenciadas de un modo determinado, ordenadas regularmente, con un comportamiento fisiológico común. (epitelial, conectivo, nervioso, muscular) - Nivel de órganos: estructuras formadas por la asociación de diversos tipos de tejidos que se encargan de realizar actos concretos. Unión de los 4 tipos de tejidos, cada uno dependiendo de su función tendrá algún tejido más que otro. (corazón, pulmones, estomago) - Nivel de aparatos: órganos de diferente naturaleza que funcionan en conjunto (circulatorio, respiratorio, digestivo, urinario, excretor)
- Nivel de sistemas: varios órganos de la misma naturaleza (nervioso, endocrino, reproductor, inmunológico) los sistemas conectan a todos los aparatos. - Nivel de organismos: nivel superior en el cual las células, tejidos, órganos y aparatos forman un ser vivo. - Especie: grupo natural de individuos que pueden cruzarse entre sí dando origen a una descendencia fértil, pero que están aislados reproductivamente a otros grupos afines. - Población: conjunto de seres vivos de la misma especie que habitan en un lugar determinado y comparten ciertas propiedades biológicas. - Comunidad: conjunto de seres vivos de un lugar. - Ecosistema: es la interacción de la comunidad biológica con el medio físico. - Biosfera: sistema formado por el conjunto de los seres vivos propios del planeta tierra junto con el medio físico que les rodea y que ellos contribuyen a formar - Universo: conjunto de todo lo que tiene existencia física, en la tierra y fuera de ella.
- LA CELULA: Es la unidad anatómica, estructural, funcional y reproductiva de todos los organismos vivos. Fue descubierta por Robert Hooke (1665). Posteriormente 200 años después, el botánico Schleiden (1838) y el zoólogo Schwann (1839) propusieron la teoría celular, la cual se puede resumir en los siguientes principios: a) Todos los seres vivos están formados por células. b) La célula puede ser suficiente para construir un organismo c) Todas las células proceden de células preexistentes d) La célula es la unidad de origen de todos los seres vivos e) Las funciones vitales de los organismos ocurren dentro de la célula o en su entorno inmediato, controlado por sustancias que ellas segregan. f) Cada célula es un sistema abierto g) En una célula caben todas las funciones vitales h) Cada célula contiene toda la información hereditaria necesaria para el control de su propio ciclo así como para transmitir esa información a la siguiente generación celular i) La célula también es una unidad genética Antecedentes históricos: En 1838, Schleiden y Schwann: plantas y animales están compuestos de células y estas son la unidad básica de los organismos vivos. En 1855, Virchow: establece que solo se forman células nuevas a partir de células preexistentes En 1880, Weismann: todas las células actuales tienen sus orígenes en células ancestrales Ramón y Cajal, gracias a sus aportes en sus estudios sobre el tejido nervioso pudo demostrar el carácter universal de la teoría celular. En dichos estudios se pudo estudiar la individualidad de las neuronas gracias a la técnica de tinción de Camilo Golgi.
EUCARIOTAS PROCARIOTAS
Presente ENVOLTURA NUCLEAR ausente Presente ORGANELOS MEMBRANOSOS ausente Lineal MOLECULAS DE ADN circular Presente CITOESQUELETO ausente Mitosis DIVISION CELULAR amitosis 10-100 micras DIMENSIONES -1 micra diploide COPIAS POR GEN haploide
- CONCEPTOS BASICOS: Plásmidos: son fragmentos extracromosomicos de ácidos nucleicos(ADN) que aparecen en el citoplasma de algunos procariotas, son de tamaño variable aunque menor que el cromosoma principal. Cada bacteria puede tener uno o dos a la vez. Los plásmidos tienen una conformación variable que puede ser lineal, circular o con estructura superenrollada. Se diferencia del ADN ya que no tiene proteínas asociadas. El control de la replicación del plásmido depende del tipo, existiendo plásmidos cuya replicación esta acoplada con la replicación del cromosoma bacteriano y plásmidos cuya replicación no está relacionada con el cromosoma. Cuando los plásmidos se introducen en cromosomas bacterianos donde se reproducen forman episomas. ADN RECOMBINANTE: es una forma manipulada de proteína, que se genera de varios modos para producir grandes cantidades de proteína, modificar secuencias genéticas y hacer productos comerciales. IMPORTANTES para la creación de agentes terapéuticos que pueden reparar errores genéticos, destruir células cancerígenas, tratar trastornos del sistema inmune. Ej. ERITROPOYETINA. Priones: es un agente infeccioso formado por una proteína denominada priónica, capaz de formar agregados moleculares aberrantes. Su forma intracelular puede no contener ácido nucleico. A diferencia del resto de agentes infecciosos que contienen ácidos nucleicos, un prion solo está formado por aminoácidos y no presenta material genético, se propagan mediante la transmisión de proteínas anómalas con mal plegamiento. Virus: son parásitos intracelulares incapaces de replicarse por sí mismos. Invaden células vivas y se reproducen mediante la infección de células huésped y la usurpación de la maquinaria celular para producir más partículas virales. En su forma más simple los virus consisten solamente en ácidos nucleicos genómicos (ADN y ARN) rodeado de una cubierta proteica llamada cápside con una bicapa lipídica. Son difíciles de tratar porque su material genético muta constantemente. Todos los virus tienen forma distinta y diferente comportamiento. Según su tipo de ácido se distinguen 4 clases de virus:
- ADN de cadena doble - ADN de cadena sencilla - ARN de cadena doble
- ARN de cadena sencilla Virión: partícula vírica morfológicamente completa e infecciosa, fuera de la célula. Viroides: ARN circular sin cápside que no codifica proteínas y presenta menor tamaño que un virus. DATOS IMPORTANTES: - Puentes de hidrogeno: Cuando un átomo de hidrógeno se une de manera covalente a un átomo electronegativo, el único par de electrones compartidos es desplazado con una gran fuerza hacia el núcleo del átomo electronegativo, lo cual deja una carga parcial positiva al átomo de hidrógeno. Por consiguiente, el núcleo desnudo del átomo de hidrógeno, con carga positiva, puede aproximarse lo suficiente para establecer una interacción de atracción con el par de electrones externos no compartidos de un segundo átomo electronegativo - Enlaces de hidrogeno: se establece entre un vértice negativo de una molécula y el vértice positivo de la otra molécula. - Interacciones hidrófobas: Cuando los compuestos no polares se mezclan con el agua, las moléculas no polares o hidrófobas se congregan a fuerza, con lo cual minimizan su exposición al medio polar - Fuerzas de Van Der Waals: fuerza atractiva o repulsiva entre dos moléculas distintas debidas al enlace covalente o la interacción electrostática de iones con otros o con moléculas neutras. Son débiles individualmente, pero en gran cantidad generan gran estabilidad - Enlace covalente: pares de electrones se comparten entre pares de átomos. La formación de enlaces covalentes entre dos átomos se rige por el principio fundamental según el cual un átomo es más estable cuando su capa electrónica más externa se ocupa por completo. Por lo tanto, el número de enlaces que un átomo puede formar guarda relación directa con el número de electrones necesarios para completar la capa externa. - Moléculas polares: Las moléculas con distribución asimétrica de la carga eléctrica (o dipolo), son uniones muy fuertes establecidas entre los átomos que conforman una molécula. Hidrofilicas : capaces de interactuar con el agua debido a que carecen de regiones cargadas que serian atraídas hacia los polos de las moléculas de agua. - Moléculas no polares: Cuando las moléculas no poseen átomos electronegativos y enlaces polarizados. Hidrofóbico, incapaces de interactuar con el agua.
se encuentran dirigidos hacia dos vértices del tetraedro en tanto que los electrones no compartidos, situados en los dos orbitales híbridos ocupan los vértices restantes. El ángulo entre los dos atamos de hidrogeno es de 104,5°, ligeramente menor que el ángulo tetraédrico (109,5°) y la distancia interatómica media H—O es de 0,0965 nm. El lado del oxígeno opuesto a los dos hidrógenos es relativamente rico en electrones, en tanto que en el otro lado los núcleos de hidrógeno, relativamente desnudos, forman una región de carga positiva local. Así, aunque la molécula de agua no posee una carga neta es un dipolo eléctrico. PROPIEDADES FISICAS DEL AGUA: I. TENSION SUPERFICIAL: es la cohesión de moléculas de agua entre ellas o con otras sustancias. Es un fenómeno de superficie y es la tendencia de un líquido a disminuir su superficie hasta que su energía de superficie potencial es mínima. Es responsable de la resistencia que un líquido presenta a la penetración de su superficie, de la tendencia a la forma esférica de las gotas, del ascenso de los líquidos en los tubos capilares y de la flotación de objetos u organismos en su superficie. Es la causa de que algunos cuerpos puedan flotar sobre la superficie del agua a pesar de ser más densos que ella, de la formación de agua sobre superficies encerada. Es consecuencia de la polaridad de la molécula. NOTA: las fuerzas intermoleculares que enlazan moléculas similares entre sí, tal como los puentes de hidrogeno son llamadas fuerzas cohesivas y las fuerzas intermoleculares que enlazan una sustancia a una superficie se llaman fuerzas adhesivas. II. CAPILARIDAD: propiedad de las moléculas de agua de adherirse a superficies y ascender por espacios reducidos. Esta propiedad aumenta con la reducción del espacio. III. IMBIBICION: es la penetración de moléculas de agua por capilaridad en sustancias como la madrea o gelatina, las cuales se hinchan y revientan IV. MOVIMIENTO DEL AGUA: la osmosis es el movimiento del agua desde una solución de menor concentración de soluto a otra con mayor concentración de soluto la cual esta definida por la presión osmótica. Las demostraciones evidentes de la presión osmótica ocurren cuando las células son colocadas en medios de mayor o menor concentración de solutos que el citoplasma. ***** cuando el medio externo es mayor que la celula esta se encuentra en un medio HIPERTONICO. ***** Cuando el medio externo es menor que la celula esta se encuentra en un medio HIPOTONICO o Cuando la celula se encuentra en un medio hipertónico, el agua del citoplasma sale al exterior y esta se encoge. o Cuando la celula se encuentra en un medio hipotónico, entra agua a la celula y se hincha.
PROPIEDADES QUIMICAS DEL AGUA:
I. SOLUBILIDAD: Las soluciones son una mezcla uniforme de moléculas de dos o mas sustancias, la sustancia mas abundante es el solvente y la menos abundante es el soluto. La polaridad del agua es la responsable de que esta sea el solvente universal, de ahí los términos que se escuchan con frecuencia: existen solutos que se disuelven en agua (hidrofilicos) y otros que no se disuelven en agua (hidrofóbicos). Dentro de una misma molecula podremos encontrar comportamientos diferentes en relación al agua (ej, los lípidos). El agua es uno de los solventes mas polares que existen, esto se debe a la presencia de un atomo muy electronegativo (O) y dos muy poco electronegativos (H). La consecuencia de lo anterior, es que moléculas o partículas cargadas eléctricamente son fácilmente disociadas en presencia de agua. El agua tiene una de las constantes dieléctricas más elevadas (78,5). II. IONIZACION: en el agua líquida hay tendencia a que un hidrogeno de una molécula sea atraído por otra. La cantidad de moléculas ionizadas es igual a las no ionizadas; asi, mientras unas moléculas se ionizan, una cantidad igual está formándose por unión de sus iones: es el equilibrio dinámico. Por convención, la ionización del agua se expresa: H–OH ------ H+ + OH- En donde los iones se llaman productos de disociación del agua. Así, el agua es un ejemplo de una molecula anfoterica, puede ser acida o básica. Actua como acido cuando dona un proton quedando como ion hidroxilo o como base cuando acepta un proton. Este proceso es importante porque le confiere al agua la propiedad de actuar como buffer para mantener el pH, así el agua cuida que el pH de la célula sea óptimo. PROPIEDADES TERMODINAMICAS DEL AGUA: I. CONGELACION: es el cambio del estado líquido al sólido. Al congelarse las moléculas se mueven con lentitud y disminuye los espacios entre ellas. Al descender la temperatura las moléculas se ordenan espacialmente formando estructuras hexagonales cristalinas, mediante enlaces de H. II. CALOR ESPECIFICO: es la energía calórica necesaria para elevar la temperatura de una sustancia a una cantidad especifica. La unidad estándar para medir el calor es la caloría. UNA CALORIA, es la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de 1gr de agua en un 1°C. El agua absorbe grandes cantidades de calor que sirve entre otras cosas para romper los puentes de hidrogeno. Su temperatura desciende más lentamente que la de otros líquidos a medida que va liberando energía al enfriarse, esta propiedad permite al citoplasma acuoso servir de protección para las moléculas orgánicas en los cambios bruscos de temperatura.
- CARBOHIDRATOS: los carbohidratos, glúcidos o sacáridos son compuestos orgánicos constituidos por aldehídos y cetonas polihidroxilados (unidos a grupos hidroxilo ‘’OH’’). La fórmula básica de los azucares simples (monosacáridos) es (CH2O)n, de allí procede el nombre de carbohidrato ( C carbo y H2O hidrato). Los carbohidratos presentes en el organismo son tanto de origen exógeno como endógeno. Los primero provienen de la dieta que contiene cereales, hortalizas, legumbres, frutas, dulces y productos lácteos. Endógenamente, tanto el hígado como la corteza renal pueden formar glucosa a partir de aminoácidos glucogénicos, ácido láctico y del glicerol de las grasas. Los carbohidratos son la fuente principal de glucosa en sangre, la cual es el combustible más importante para todas las células del cuerpo y la única fuente de energía para el cerebro y los glóbulos rojos. FUNCIONES DE LOS CARBOHIDRATOS: Son las moléculas de mayor almacenamiento de energía en los seres humanos. Son constituyentes de las membranas celulares Actúan en el reconocimiento celular que incluye procesos biológicos como:
- Adhesión celular. - Transporte de proteínas a su destino intracelular definitivo. Forman parte de la matriz extracelular de los tejidos Tienen efectos en la microfora bacteriana del intestino grueso Valor calorico 4 Kcal CLASIFICACION DE LOS CARBOHIDRATOS:
- SEGÚN SU GRUPO FUNCIONAL: - ALDOSAS: el grupo carbonilo es un aldehído, es decir, está en el extremo de la cadena carbonada. - CETOSAS: el grupo carbonilo es una cetona, es decir, no está en el extremo de la cadena carbonada.
- SEGÚN EL NUMERO DE CARBONOS: - Triosas - Tetrosas - Pentosas - Hexosas - Heptosas
- SEGÚN EL NUMERO DE MONOMEROS: - Monosacáridos: constituyen las unidades estructurales básicas de los carbohidratos, que no pueden desdoblarse en unidades mas sencillas. Estructuralmente consisten en cadenas carbonadas (mínimo 3 atamos de carbono) poli hidroxiladas, excepto en un átomo de carbono, en el que hay un oxigeno carbonílico. Triosas: 3 carbonos. Son intermediarios metabólicos. Ej.: D-Gliceraldehido, Dihidroxiacetona
Tetrosas: 4 carbonos. Forman parte de las estructuras de las células vegetales. Ej.: D-Eritrosa, Treosa. Pentosas: 5 carbonos. Forman parte de las estructuras de los ácidos nucleicos. Ej.: D-Ribosa(a) y Desoxirribosa (b) Hexosas: 6 carbonos. Son fuentes de energía celular de forma rápida. Ej.: D-Glucosa, D-Galactosa, D-Fructosa. Heptosas: 7 carbonos. Ej.: D-Sedoheptulosa. El azúcar de 6 atamos, es decir, la glucosa es importante en las células ya que proporciona la principal fuente de energía celular. Otros azucares simples tienen entre 3 y 7 atamos de carbono; los azucares de 3 y 5 son los más comunes. Los azucares que contienen 5 o más atamos de carbono pueden ciclarse para formar estructuras anulares, que constituyen las formas predominantes de estas moléculas dentro de las células. Los azucares ciclados existen en dos formas alternativas (alfa o beta) dependiendo de la configuración del carbono 1 o de la ubicación de su OH puede ser alfa (cuando va hacia abajo) y beta (cuando va hacia arriba). Los monosacáridos pueden unirse entre sí mediante reacciones de deshidratación, donde se extrae H2O y se unen los azucares mediante un enlace glucosídico entre el grupo hidroxilo del C1 y el grupo hidroxilo del C4 de otra azúcar liberando agua.
- Oligosacáridos: son carbohidratos más complejos, formados por dos o más monosacáridos unidos por enlaces glucosídicos. Su función principal es de señalización y marcaje celular. Son muy importantes ya que determinan las sustancias de los grupos sanguíneos en los humanos. Se dividen en: a) Disacáridos: moléculas compuestas por solo dos unidades de azucares. Sirven como almacén de energía. Glucosa+Glucosa= MALTOSA (azúcar de la cebada) (ENLACE ALFA 1-4) Glucosa+Fructosa= SACAROSA (azúcar común) (ENLACE ALFA 1-2) Glucosa+Galactosa= LACTOSA (azúcar de la leche) (ENLACE BETA 1-4) b) Trisacáridos: moléculas compuestas por solo 3 unidades de azucares. Ej: Rafinosa (2 galactosas+fructosa) c) Tetrasacaridos: moléculas compuestas por solo 4 unidades de azucares. Ej.: estaquiosa (2galactosa+fructosa+glucosa) - Polisacáridos: están constituidas por cientos o miles de azucares simples. También son macromoléculas de la unión por enlaces glicosídicos de monosacáridos. Los más cortos de azucares, actúan como marcadores de reconocimiento celular, incluyendo la adhesión entre células y el transporte de proteínas a los destinos intercelulares apropiados. a) Homopolisacáridos: condensación de un mismo tipo de ‘’osa’’:
- condroitina sulfato: que también se encuentra en la piel, vasos sanguíneos y tendones y se una en farmacología para tratar la artrosis. b.2.2) secreción: son componentes fundamentales del tejido de los tendones y cartílagos. Por ejemplo:
- heparina: anticoagulante que desbloquea la circulación de la sangre del corazón a los pulmones, que realiza esta función al activar un inhibidor llamado antitrombina de una enzima clave (trombina) para la coagulación. c) Heterosacaridos: combinación de una o varias moléculas de osas con una fracción no glucosidica. Se pueden clasificar en: c.1) glucoproteínas: es la unión de manera covalente de oligosacáridos y proteínas, los carbohidratos contribuyen al plegamiento y estabilidad de la proteína y aumentan la solubilidad del compuesto en agua. Se encuentran ampliamente distribuidas a nivel de secreciones, hormonas, enzimas y membrana. Constituyen más del 90% de las proteínas del cuerpo humano. Los residuos glucosídicos que generalmente se unen a dos clases peptídicas son: c.1.1) manosa: igual a la glucosa con la excepción de la orientación de los radicales unidos al carbono 2. c.1.2) galactosa: igual a la glucosa excepto en la orientación del OH en el carbono 4. c.1.3) N-acetilglucosamina y N-acetilgalactosamina: moléculas de glucosa y galactosa en las cuales se encuentra el grupo acetamida en lugar del OH en el carbono 2. c.1.4) acido N-acetilneuraminico o ácido siálico: contienen un grupo COO en el carbono 1, un grupo acetamida en el carbono 5 y tres carbonos extras en el carbono 6 c.2) peptidoglicanos: cadena de polisacáridos paralelas entre si y unidas transversalmente mediante cadenas laterales peptídicas. Confiere a las bacterias una forma característica y protege de la lisis osmótica. c.3) proteoglicanos: formados por un núcleo proteico unido covalentemente con glucosaminoglicanos (polisacáridos). Estos residuos glucosídicos se encuentran unidos mediante dos clases de cadenas polipeptídicas, así como los residuos se clasifican como los ligados al oxigeno o los ligados al nitrógeno, siendo su estructura diferente debido al contenido de los residuos glucosídicos:
.-. Enlaces O: se refiere a los residuos ligados al OH del aminoácido serina (s) y treonina (t). poseen pocos residuos glucosídicos y no son tan ramificados. Ej: la mucoproteina de la saliva producida por la glándula submaxilar. .-. Enlaces N: se refiere a la unión al nitrógeno del aminoácido asparagina (n). Son más largos y ramificados y se encuentran en muchas proteínas de membrana y proteínas de secreción. Ej: la estructura de algunos anticuerpos. c.4) glucolípidos: unión de manera covalente entre los oligosacáridos y lípidos. Se componen de dos cadenas hidrocarbonadas ligadas a grupos polares de cabeza que contienen carbohidratos, estos son similares a los fosfolípidos en su organización general como moléculas anfipáticas. ANOTACIONES IMPORTANTES SOBRE LOS CARBOHIDRATOS: SOLO LOS MONOSACARIDOS PUEDEN SER ABSORBIDOS POR EL CUERPO. Una las principales características de los monosacáridos es que están compuestos por carbonos quirales, es decir, carbonos que tienen la capacidad de unirse a 4 grupos funcionales diferentes, lo cual les permite girar y les proporciona la propiedad del esteroisomerismo, que ocurre cuando monosacáridos que poseen uno o más atamos de carbonos asimétricos (que por un lado presentan un hidrogeno y por el otro un OH) presentan actividad óptica. Existen monosacáridos dextro (D): cuando los grupos oxidrilos unidos al carbono asimétrico están hacia la derecha Existen monosacáridos levo (L): cuando los grupos oxidrilos unidos al carbono asimétrico están hacia la izquierda. DATOS IMPORTANTES: Hay ciertos lípidos que se consideran esenciales para el organismo, como el ácido linolénico, que, si no están presentes en la dieta en pequeñas cantidades se producen enfermedades y deficiencias hormonales. Estos son los llamados ácidos grasos esenciales o vitamina F. Las grasas trans rara vez se encuentran en la naturaleza, pero se producen mediante un procedimiento industrial llamado hidrogenación parcial. En este proceso, hidrogeno gaseoso pasa a través de aceites convirtiendo algunos de los enlaces dobles en enlaces sencillos. El objetivo de este procedimiento es darles a los aceites algunas de las propiedades deseables de las grasas saturadas, como solidez a temperatura ambiente. Se estima que una persona de estatura promedio contiene cerca de 0.5 kg de carbohidratos, en especial en forma de glucógeno. Esta cantidad de carbohidratos suministra unas 2 000 kcal de energía total. En el curso de un día de ejercicio extenuante una persona puede agotar casi toda la reserva de carbohidratos de su cuerpo. Por lo
- Importante papel protector, mayormente térmico ya que funcionan como un aislante - Son mensajeros moleculares. CLASIFICACION DE LOS LIPIDOS:
- SIMPLES (saponificables): a) Acidos grasos: son los lípidos mas simples, consisten en largas cadenas hidrocarbonadas, que con mayor frecuencia contienen 16 o 18 atomos de carbono, con un grupo carboxilo (COO--) en un extremo. Estas cadenas hidrocarbonadas largas de acidos grasos contienen solo enlaces C-H no polares, que son incapaces de interactuar con el agua. La naturalera hidrófoba de estas cadenas son las responsables en buena parte del comportamiento de los lípidos complejos, particularmente en la formación de las membranas celulares. El numero de atomos de C determina varias de sus propiedades; a medida que disminuye el numero de atomos de C de su molecula, aumenta su solubilidad en agua. Del mismo modo su punto de ebullición y fusión, aumentan paralelamente al numero de atomos de C. Estos se dividen en: o Saturados: todos los atomos están enlazados al mayor numero de atomos de hidrógenos posibles, presentan enlaces simples y son mas resistentes (forma lineal, o de fila). Estos dan rigidez a la membrana. Por ejemplo el palmitato y el estearato son ácidos graso saturados que constan de 16 a 18 átomos de C respectivamente. o Insaturados: contienen 1 o mas dobles enlaces entre atomos de carbono (curvaturas). El Oleato es un ácido graso insaturado de 18 C que contiene un doble enlace entre los carbonos 9 y 10, nótese que el doble enlace produce un acodamiento en la cadena hidrocarbonada. La cadena carbonada presenta enlaces dobles entre los atomos de carbono, dichos enlaces se clasifican en: Enlaces trans: distorsiona ligeramente la estructura Enlaces cis: marcado giro o desviación del eje longitudinal de la molecula. DIFERENCIAS ENTRE SATURADOS E INSATURADOS: - Los insaturados tiene un punto de fusión menor a los saturados, ya que las cadenas lineales y sin giros en su molecula permiten mejor empaquetamiento entre si. - Debido a que las colas de los acidos grasos saturados son rectas, se pueden empaquetar de manera compacta, produciendo grasas solidas a temperatura ambiente, ej: la mantequilla. - Los acidos grasos cis-insaturados, las colas están dobladas debido a la presencia de un enlace doble cis, lo cual dificulta la compactación de moléculas de grasa con una o mas colas del AG cis-insaturados que tienden a estar liquidas a temperatura ambiente, comúnmente las llamamos aceites, ej: el aceite de oliva - Los acidos grasos trans pueden empaquetarse de manera mas compacta y es mas probable que sean solidos a temperatura ambiente, ej: algunas mantecas.
El extremo carboxilo del ácido graso es soluble en agua y muy polar; en cambio, la cadena hidrocarbúrica es insoluble en agua y no polar. Entonces, al interactuar con el agua, el extremo carboxilo soluble queda incorporado al agua como una capa, quedando las colas de los ácidos grasos fuera de la superficie del agua. Esta propiedad de solubilidad de los extremos de las moléculas de los ácidos grasos hace que la molécula sea anfipática, es decir, posee regiones hidrofóbica e hidrofílica a la vez.
- COMPUESTOS (saponificables): se componen de la unión de un acido graso + otra molecula. a) acilgliceridos (glicerol+ a. graso): son esteres de ácidos grasos unidos al glicerol, constituyen la forma de almacenaje de los ácidos grasos para fines energéticos. Son formados en una reacción denominada esterificación. Los aceites y grasas son fundamentalmente mezclas de acilglicéridos. El glicerol permite establecer tres enlaces esteres y según esto el compuesto se denomina: monoglicérido (un ácido graso + glicerol), diglicérido (2 ácidos grasos + glicerol), estos se encuentran en poca cantidad en la naturaleza. En cambio, son muy abundantes los triglicéridos ( ácidos grasos + glicerol) Triglicéridos: son la familia más abundante de lípidos y los principales componentes de depósito o reserva en las células animales. Los triglicéridos sólidos son considerados como grasas y los líquidos como aceites. Los primeros poseen ácidos grasos saturados y los segundos insaturados. Son insolubles en agua y por tanto se acumulan como gotas de grasa en el citoplasma. Constituyen la única forma molecular de reserva energética más eficaz y pueden ser almacenados en grandes cantidades en el tejido adiposo ya que tienen bajo punto de fusión. b) Fosfolípidos: son los componentes lipídicos mas abundantes en las membranas plasmáticas e intracitoplasmáticas. Químicamente es un diglicérido (2 acidos grasos + glicerol) con una molecula de acido fosforico en el tercer carbono del glicerol; la característica espacial es que posee una cola apolar hidrofóbica formada por las 2 cadenas de acidos grasos y una ‘’cabeza’’ polar hidrofílica formada por el residuo negativo del acido fosforico, al cual puede añadirse una molecula organica positiva. Por tanto, son moléculas anfipáticas, ya que poseen regiones hidrofóbicas e hidrofílicas a la vez. La tendencia de las moléculas anfipáticas es formar espontáneamente estructuras organizadas en un ambiente acuoso. Esta es la clave de la organización de las membranas biológicas. Estas estructuras organizadas son: Micelas: es una capa de fosfolípidos en forma circular. Las regiones hidrofóbicas se disponen en el interior de una esfera, cuya parte abierta esta conformada por las regiones polares expuestas al medio acuoso. Bicapas: son estructuras simétricas en forma de laminas de 2 moleculas de grosor. Las porciones hidrofóbicas de las moléculas se enfrentan hacia el interior de la lamina, dejando las porciones hidrofílicas hacia el exterior. La región hidrofóbicas se atrae por fuerzas de van der Waals y la región hidrofílica se una al agua mediante fuerzas electrostáticas y puentes de hidrogeno.
de las ceramidas, que incorporan mono u oligosacáridos unidos mediante enlaces glicosídicos a la esfingosina. Dependiendo de la naturaleza del carbohidrato se dividen en: o Cerebrósidos: unido a un monosacárido (galactosa o glucosa). Abundantes en las membranas plasmáticas de las células nerviosas y en el resto de la celula. o Gangliósidos: unidos a un oligosacáridos (acido siálico). Se localizan en las células ganglionares y en la mayoría de los tejidos. o Sulfatidos: son esteres sulfúricos de los cerebrósidos. Los mas frecuentes son derivados de los cerebrogalactosidos (galactosa unida a la esfingosina)
- DERIVADOS: estos carecen de acidos grasos y son no saponificables. Comprenden a los esteroides, terpenos y las prostaglandinas. a) Esteroides: son derivados del hidrocarburo ciclico llamado ciclopentanoperhidrofenantreno. Los compuestos mas conocidos son las hormonas sexuales masculinas (testosterona), las hormonas sexuales femeninas (estradiol), los acidos biliares y el colesterol. El núcleo esteroide rígido y plano, denominado ciclopentanoperhidrofenantreno, está formado por cuatro anillos fusionados. Los distintos esteroides se diferencian entre ellos por el número y la posición de los dobles enlaces, así como por el tipo y la posición de diversos sustituyentes (grupos hidroxilo, alquilo, carbonilo). o Colesterol: es una molecula anfipática, debido a su grupo polar hidroxilo. Consta de cuatro anillos hidrocarbonados en vez de cadenas lineales, estos anillos son hidrófobos, pero el hidroxilo OH unido a un extremo del colesterol es débilmente hidrófilo, lo cual le da un carácter anfipático. El ciclopentanoperhidrofenantreno es el precursor del colesterol y este a su vez es precursor de todas las hormonas esteroideas, la vitamina D, el estradiol y los acidos biliares. DATOS IMPORTANTES DE LOS ESTEROIDES: - A bajas temperaturas, el colesterol evita que los fosfolípidos se compacten aumentando la fluidez, mientras que a altas temperaturas, la disminuye. De esta manera, el colesterol amplia la gama de temperaturas en las que la membrana mantiene una fluidez funcional y saludable. Esto se debe a su estructura de anillo hidrocarbonado que se inserta en la bicapa con sus grupos polares hidroxilos próximos a los grupos hidrofílicos de los fosfolípidos. - Las hormonas son un grupo variado de mensajeros químicos, todos ellos contiene cuatro anillos hidrocarbonados a los que se unen grupos funcionales específicos. Estos componen la bilis, en la que se encuentra formando sales que actúan como detergentes en el intestino delgado , al disminuir la tensión superficial de las grasas, provocando la emulsión de las mismas, que se degradarán posteriormente por la acción de las lipasas. Son necesarios para la absorción de las vitaminas liposolubles. Tienen una acción catártica suave, mejoran el drenaje biliar y evitan la presencia de infecciones, ya que la bilis es un excelente caldo de cultivo. - El colesterol causa rigidez cuando se encuentra en exceso debido a que los anillos rigidos del colesterol interactúan con las regiones de las cadenas de acidos que son adyacentes a los grupos de cabeza de los fosfolípidos. Esta interacción disminuye la
movilidad de las porciones externas de las cadenas de acidos grasos, haciendo que esta parte de la membrana sea mas rigida. b) Terpenoides: los terpenos están formados por unidades multiples de isopreno compuesto orgánico con fórmula CH₂=C-CH=CH₂. Los terpenos que contienen 2 unidades del isopreno se llaman monoterpenos (la mayoría se encuentran en los vegetales y poseen olores y sabores característicos como el mentol o el alcanfor)- entre los diterpenos ( 4 moleculas de isopreno) se encuentra el fitol, componente de la clorofila. Entre los triterpenos (6 moleculas de isopreno) esta el escualeno, precursor en la biosíntesis del colesterol. Por otra parte, entre los terpenos mas importantes para la biología están 3 miembros del grupo de las vitaminas liposolubles: las vitaminas A, E y K. c) Prostaglandinas: son una familia de lípidos derivados de los acidos grasos. Constituyen una variedad de potentes activadores biológicos de naturaleza hormonal o reguladora. Todas las prostaglandinas naturales derivan de la ciclación de acidos grasos insaturados de 20 carbonos (eicosanoides) que contienen un anillo ciclopentano y constituyen una familia de mediadores celulares. Están asociadas a procesos fisiológicos (hambre, sueño…) y su desbalance es muy sensible. COMPOSICION LIPIDICA EN LAS MEMBRANAS: La composición lipídica de las membranas biológicas varia mucho de un tipo celular a otro. Aun mas, la distribución de fosfolípidos en las dos capas de la bicapa es asimétrica. Solo el fosfatidilserina y el fosfatidilinositol están 100% en el interior, mientras que las restantes alcanzan valores tanto en el interior como en el exterior de la membrana. APLICACIÓN MEDICA: Los lípidos con compuestos importantes para el buen funcionamiento de nuestro organismo. Debido a que son hidrofóbicos no pueden circular libremente por los liquidos corporales, incluyendo la sangre; por eso, lo hacen bajo la forma de moléculas complejas integradas por lípidos y proteínas que se llaman lipoproteínas. Los lípidos abundantes en las lipoproteínas son los triglicéridos y el colesterol. Las lipoproteínas se clasifican en base a un método de laboratorio (ultracentrifugacion) en cuatro familias: 1- Quilomicrones 2- VLDL (lipoproteínas de muy baja densidad) 3- LDL (lipoproteínas de baja densidad) 4- HDL (lipoproteínas de alta densidad) La función de estas moléculas es la de transportar lípidos: colesterol para las membranas celulares y hormonas esteroideas, triglicéridos para el aporte energético y fosfolípidos para el funcionamiento de algunos procesos enzimáticos celulares.
