Bioelementos y Biomoléculas Inorgánicas

Bioelementos primarios

(99%). CHONPS. Son los componentes fundamentales de las biomoléculas. Forman enlaces covalentes para dar lugar a las biomoléculas.

Bioelementos secundarios

(<1%). Na+, K+, Mg2+, Ca2+.

Oligoelementos

Fe2+, I. Son elementos imprescindibles que desempeñan funciones esenciales en diferentes procesos bioquímicos y fisiológicos.

Biomoléculas inorgánicas

H2O

Características y propiedades

• Molécula polarizada (Carácter dipolar): Dos polos (positivo y negativo), átomos cargados parcialmente.
• La unión entre moléculas se realiza mediante los PDH: Fuerzas intermoleculares (Entre dos moléculas distintas).
• El agua en estado sólido (4ºC Mayor densidad líquido) es menos densa que en estado líquido.
• Elevada tensión superficial: Fuerza que permite retener las moléculas que están arriba en la superficie, formando una membrana.
• Capilaridad: Capacidad que tiene un líquido de ascender por una columna en contra de la gravedad. Sirve como medio de transporte de sustancias químicas.

Importancia ionización H2O

Reacciones de hidrólisis (Rotura de moléculas orgánicas por medio de H2O en moléculas más sencillas), Reacciones de condensación (Se forma H2O en las reacciones metabólicas), Fotólisis (Se rompe la molécula de H2O a través de la luz: H2O + Luz -> 2H+ + 2e- +1/2 O2.

SALES MINERALES

Dos estados:

• Disueltas

En un medio acuoso forman iones y cationes.

• Aniones: (Intervienen en el almacenamiento interno de los seres vivos): Cl-, SO2-4, PO3-4, CO2-3, HCO-3.

• Cationes: Na+ (TIN), K+ (TIN y CM (Esqueleto y cardíaco)), Ca2+ (CM y mineralización ósea), Mg2+ (TIN, CM y forma enzimas), Fe2+, Fe3+. (Transmisión impulso nervioso/Contracción muscular).

• Precipitadas

Se une un catión + un anión para formar una estructura sólida. (Esqueletos (huesos))/Estructuras externas rígidas).

Procesos osmóticos

3 medios:

• Medio extracelular más concentrado que el intracelular: sale agua del citoplasma al medio extracelular para equilibrar la concentración:  plasmolisis: medio exterior hipertonico.

• Medio intracelular más concentrado que el intracelular: entra agua al citoplasma: turgencia: medio exterior hipotonico.

• Medio intracelular igual extracelular: en equilibrio.

Lípidos

Propiedades químicas constituidas por C, H, O P, N, (menor proporción de oxígeno que glucidos).

Propiedades físicas

• Untuosos al tacto.
• Poco solubles en agua.
• Solubles en disolventes apolares.

Funciones biológicas

• Estructurales (membrana celular),
• Energéticas,
• Vitamínicas y hormonales, (esteroides).

Clasificación

• Saponificables: ácidos grasos y ceras
• Insaponificables: esteroides, terpenos, prostaglandinas.

Ácidos grasos: Saturados sólo enlaces simples y sólidos a temperatura ambiente.

Insaturados uno o varios enlaces dobles entre los átomos de carbono generalmente líquidos a temperatura ambiente.

Carácter anfipático: En un extremo es polar (cabeza) y en el otro (cola) es apolar.

Grasas o acilgliceridos se forman por la esterificación de la glicerina con una, dos o tres moléculas de ácido graso.

Grasas animales: Sólidas (mantecas). Ácidos grasos saturados. Enlaces de van der Waals al ser paralelos se forman enlaces de van der Waals y por eso son sólidas.

Grasas vegetales Líquidas (aceites) Ácidos grasos insaturados. Al no ser paralelos no se forman enlaces y por eso son líquidos.

Polisacáridos: Para saber el número de moléculas de agua que se liberan: n-1. Son insolubles, no cristalinos y no dulces.

Reserva energética: Almidón (plantas), Glucógeno (animales).

Homopolisacaridos estructurales: Celulosa (pared vegetal), Peptina (pared  vegetal pero tiene agua), Quitina (exoesqueleto de artrópodos).

Heteropolisacáridos

• Vegetal: Hemicelulosa (pared vegetal), Mucílago (vegetales y algas)
• Animal: Heparina (anticoagulante), Condrorina (cartílago de articulaciones).

Monosacáridos de importancia biológica

Gluceraldehido e hidroxicetona: Intermediarios del metabolismo de la glucosa.

Ácidos Nucleicos 1

Son dos: ADN y ARN. Son polímeros de nucleótidos.

• Polinucleótido: Azúcar+Base nitrogenada + ácido fosfórico.
• Nucleósido: Reacción entre una pentora y una base nitrogenada.

La presencia o carencia del hidrógeno determina si el ácido nucleico es ADN o ARN: AN+H=ADN. AN-H=ARN.

Bases nitrogenadas

• Pirimidínicas: Citosina, uracilo, timina.
• Púricas: Guanina y adenina.

Estructura primaria del ADN: Es la secuencia de nucleótidos unidos por el enlace fosfodiester. La cadena presenta dos extremos libres: el 5′ unido al grupo fosfato y el 3′ unido al hidróxido. Las cadenas se diferencian por su tamaño, composición y secuencia de las bases: La secuencia se nombra con la inicial de la base que contiene cada nucleótido A G C T.

Estructura secundaria del ADN: Está formado por una doble hélice cuya base nitrogenada se encuentra en el interior. Las parejas de las bases se encuentran unidas a un armazón formado por las pentosas y los grupos fosfato. Ambas cadenas son antiparalelas y complementarias. Su enrollamiento es destrogiro (se enrolla hacia la derecha) y plectonémico. Cada plegamiento contienen 10 pares de nucleótidos.

Función biológica del ADN: Almacena y transmite la información genética ya que puede realizar copias de sí mismo.

Desnaturalización e hibridación del ADN: Se produce al separar las dos hebras por la rotura de los enlaces de hidrógeno. Manteniendo una temperatura de 65º durante un tiempo se puede producir la hibridación del ADN. Los dos factores que favorecen a la desnaturalización son el pH y la temperatura. La hibridación es la unión de las cadenas simples distintas.

ARN

• Poliribonucleico: (Contiene la ribosa como pentosa) sus bases nitrogenadas son adenina citosina guanina uracilo carece de timina  es monocatenario.

Ácidos Nucleicos 2

: –Mensajero: su función es copiar la información genética del Adn hasta los ribosomas. Su vida dura varios minutos ya que es destruido por la ribonucleasa. En eucariotas parte la información para sintetizar una sola proteína (monocistronico), en procariotas parte la información para sintetizar varias proteínas (policistronico). -Transferencia: transporta los aminoácidos hasta los ribosomas. Características: -en el extremo 5 tiene un triplete que tiene guanina y un ácido fosfórico libre. En el extremo 3 tiene tres bases (G, C, A) sin aparear. por este extremo se une un aminoácido. -en el brazo A tiene un triplete de bases (anticodon) diferente para cada ARNT en función del aminoácido que transporta. -Ribosómico: une proteínas para formar los ribosomas y constituye el 80% del total de ARN de una célula. –Nucleolar: se encuentra asociado a varias proteínas formando el nucleolo. es una reserva de las distintos tipos de ARNR. | Funciones a ARN: el ribosoma es el encargado de la traducción del ARNm formado por ARN ribosómico y proteínas. | Nucleótidos que no forman polinucleotido: adp y atp son moléculas transportadoras de energía. son mononucleotidos. no son aminoácidos ni forman polinucleotidos. El ATP (adenosintrifosfato) está formado por ribosa, adenina y tres ácidos fosfórico unidos entre sí. la energía se almacena en forma de los enlaces fosfóricos. la desfosilización consiste en la rotura de los enlaces fosfodiester liberando un ácido fosfórico y energía dando lugar a adp. LA energía que se necesita para las reacciones endergónicas se obtiene de la hidrólisis del ATP. EL proceso inverso es el almacenamiento de la energía mediante ATP.

MEMBRANA PLASMÁTICA: la célula eucariota se caracteriza por tener un verdadero núcleo y organulos limitadas por membranas. -célula *sistemas internos de membrana: 1retículo endoplasmático 2aparato de Golgi .*orgánulos membranosos: núcleo, mitocondrias plastos, peroxisomas, lisosomas, vacuolas.|  teoría endosimbiótica: explica la existencia de la doble membrana en mitocondria y cloroplastos así como la existencia de un genoma propio capaz de sintetizar alguna de las proteínas. | membrana plasmática: bicapa lipídica formada por lípidos (fosfolipidos glucolípidos y esteroles) glúcidos (oligosacáridos Unidos a proteínas o a lipidos)-> el conjunto que forman los glucolípidos glucoproteínas se denomina glucocalix) y proteínas.  Es como un mosaico fluido (tanto las proteínas como los lípidos pueden desplazarse lateralmente y se hallan dispuestos en ____________. Las membranas plasmaticas son asimétricas en cuanto a la distribución de sus componentes químicos excepto la bicapa de fosfolipidos la cual es simétrica. Si los fosfolipidos presentan ácidos grasos insaturados, la membrana sera más fluida (puede deformarse mejor) pero si presentan ácidos grasos saturados, la membrana ser0á más rígida. A mayor temperatura la membrana es más fluida y a menor temperatura es más rígida. | Funciones de la membrana plasmática: separa el medio extracelular del medio intracelular.  es semipermeable pues permite el paso de determinadas sustancias entre ambos medios. Posee unos receptores que reciben señales y emiten respuestas.  facilita la división celular. | Transporte pasivo: se realiza a favor de gradiente de un medio más concentrado a uno menos concentrado) y no requiere consumo de energía. puede ser: -simple: producido por sustancias solubles (CO2 O2 urea) las cuales pueden atravesar la membrana. -facilitado existen unas proteínas transportadoras que permiten el paso de las sustancias químicas del exterior al interior. Transporte activo: se realiza contra gradiente.: las sustancias químicas pasan de un medio un menos concentrado a otromas concentrado gastando ATP. | Fisiología de la membrana y mecanismos de transporte: consiste en el traspaso de moléculas de elevado peso molecular: –endocitosis: *pinocitosis *fagocitosis (para obtener nutrientes, no existen receptores) *endocitosis (mediada por receptor. elimina agentes extraños. si posee receptores) –exocitosis.

 AMINOÁCIDOS 1: -Péptido: Unión de aminoácido. -dipéptido: 2 aminoácidos –polipeptido: muchos aminoácidos. -100aa: proteina. | Aminoácidos básicos: tienen carga positiva (lisina, arginina: poseen un grupo amino extra) aminoácidos ácidos: tienen carga negativa (ácido palmitico ácido glutamico: pueden funcionar como base cuando el OH es muy basico. | Propiedades ácido base: en una disolución acuosa (pH neutro) los aminoácidos forman iones dipolares: unión bipolar puede funcionar como un ácido o una base según el pH de la disolución. Las sustancias que posee esta propiedad se denominan anfoteras. | Punto isoelectrico: el pH del aminoácido se encuentra con carga neutra. pH=pi: carga neutra pH positiva pH>pi carga negativa. | Carácter anfótero: el aminoácido puede comportarse como ácido base según el pH del medio que se encuentra. | Formación del enlace peptidico: se produce una reacción entre el grupo carboxilo y el grupo amino de otro ácido. Se desprende una molécula de agua y se forma el enlace peptidico. | características del enlace peptidico: es un enlace covalente más corto que la mayoría de los enlaces C-N. Los únicos enlaces que puede girar son los formados por C-C; C-N. | Estructura primaria de las proteínas: -todas las proteínas lo tienen: la secuencia de aminoácidos (estructura primaria) -indica los aminoácidos que la forman y el orden en el que se encuentran. -está dispuesta en zigzag. -el numero de polipéptidos que se pueden formar es 20^n-número de aminoácidos de la cadena. | Estructura secundaria de las proteína: α-hélice: -La cadena se va enrollando en espiral. -Los enlaces de hidrógeno intracatenarios mantienen la estructura. -la formación de estos enlaces determina la longitud del paso del rosca. La rotación es hacia la derecha. -los grupos c=o se orientan en la misma dirección y los -NH en dirección opuesta. -los radicales se mueven hacia el exterior de α-hélice. -se encuentra en el colágeno (proteína)(piel) y α-queratina (proteína )(epidermis)|

AMINOÁCIDOS 2: estructura secundaria de las proteínas:β conformación: algunas proteínas conservan su estructura primaria en zigzag y se asocian entre sí. los radicales se orientan hacia ambos lados de la cadena de forma alterna. los enlaces de hidrógeno intercatenarios mantienen unidas las cadenas (β -queratina)(uñas y pelo). las cadenas polipéptidos se pueden unir dos formas: disposición paralela y disposición antiparalela. | estructura terciaria de las proteínas: en las proteínas de elevado peso molecular la estructura terciaria está constituida por dominio. modo en el que se encuentra la proteína nativa, plegado en el espacio. es una combinación de αhélice y lámina plegada. La estructura se estabiliza ___________ por entre radicales de aminoácidos alejados unos de otros: -enlaces de H -atracciones hidrofobicas -atracciones electrostáticas -puentes de disulfuro. en la estructura terciaria se pueden encontrar su estructuras repetitivas llamadas motivos. |Clasificacion de las proteinas holoproteinas: proteínas fibrosas: generalmente los polipéptidos que las forman se encuentran dispuestos a lo largo de una sola dimensión. son insolubles en agua, tienen función estructural y protectora: –colágeno: se encuentra el tejido conjuntivo (piel cartílago huesos tendones córnea). -Queratina: (cuernos uñas pelo lana) -miosina y actina responsables de la contracción muscular. -fibrina: interviene en la coagulación sanguínea. –elastina: proteína elástica. | proteínas globulares: son proteínas más complejas. se encuentran plegadas, formando más o menos una esfera: -albuminas: transporte de moléculas o reserva de aminoácido. – globulinas varias funciones como inmunoglobulinas que forman los anticuerpos.  -histonas y protaminas: asociadas al ADN permitiendo su empaquetamiento. | clasificación de las proteínas heteroproteinas se componen de un grupo proteico (una proteína) y un grupo prostético (parte no proteica). HEteroproteína-Grupo prosteico-Ejemplo:1 Lipoproteina-Lipido-Quilomicrones. 2.Fosfoproteina-Acido fosforico-caseña. 3. Glucoproteína-Glucido-Fribrinógeno. 4.Nucleoproteina-acido nucleico(ADN)-Cromatina.

CÉLULA EUCARIOTA ORGÁNULOS MEMBRANOSOS:

*Retículo endoplasmático (Ribosomas adheridos a superficie): Es un sistema de endomembranas que rodea al núcleo y está relacionado con la membrana nuclear. –Funciones: -Síntesis y almacenamiento de proteínas: A media que se sintetiza las proteínas pueden pasar al espacio intermenmbranoso o quedarse en la membrana. -Glucosilación: de las proteínas: La mayor parte de las proteínas se unen a glúcidos para formag glucoproteínas. -Forma vesículas que contienen proteínas con diversas funciones. *Retículo endoplasmático liso: -Funciones: -Síntesis de lípidos: Se sintetizan los fosfolípidos, el colesterol y la mayoría de los lípidos de las membranas celulares. -Contracción muscular: Forman el retículo sarcoplásmico que libera el calcio. -Detroxificación: Elimina sustancias tóxicas para el organismo. -Liberación de glucosa: Colabora en la degradación del glucógeno. *Complejo de Golgi: Es un sistema membranoso construído por un conjunto de cisternas que forman el dictiosoma. –Funciones: –Mecanismo de transporte golgiano: Las proteínas exportadas por el RER se fosforilan y van desplazándose de una cisterna a otra mediante vacuolas. -Glucosilación: de lípidos y proteínas: Forma de glucolípidos y glucoproteínas. -Interviene en el transporte y secreción de lípidos y proteínas. -Está implicado en procesos celulares importantes: Formación de la pared vegetal, secreción de lípidos en las glándulas sebaceas o en la bilis que se produce en los hepatocitos. -Interviene en la formación de los lisosomas. *Lisosomas: Son vesículas que provienen del aparato de golgi y que contienen en su interior enzimas hidrolíticas. –Funciones: Digieren el material procedente de la endocitosis la fagocitosis y la autofagia. *Peroxisomas: Son orgánulos membranosos que contienen en su interior enzimas implicadas en numerosas rutas metabólicas. Se parten por división aunque no tienen genoma propio. -Funciones: -Oxidación de ácidos grasos. -Biosíntesis. -En las células vegetales intervienen en la conversión de glúcidos a ácidos grasos. -Interviene en procesos de detoxificación (elimina sustancias tóxicas). *Vacuolas: Son orgánulos membranosos. Consta e una membrana llamada tonoplasto, que la separa del citoplasma. Un vacuoma es el conjunto de vacuolas de una célula vegetal. -Funciones: -Mantenimiento de la turgencia celular. -Digestión celular. -Almacenamiento de sustancias diversas (pigmentos).

CÉLULA EUCARIOTA 2:

*Ultraestructura de una mitocondria: -Matriz mitocondrial: Contiene: Agua y proteínas hidrosolubles, moléculas de ADN y ARN, enzimas e iones. -Doble membrana: Externa: Contiene: Unas invaginaciones que se llaman crestas mitocondriales. -Doble membra: Interna: Contene: Gran número de proteínas como ATP sintetasa. *Funciones de la mitocondria: -B-Oxidación de los ácidos grasos: En cada vuelta de la hélice de Lynen se forman 5 ATPs. -Ciclo de Kretos: De importancia decisiva en el catabolismo celular. -Cadena respiratoria: Los transportadores de electrones se encuentran en la membrana interna. -Forforilación oxidativa: Se realiza en las partículas fundamentales y sintetiza la mayor parte de ATP. -Concentración de sustancias en la cámara interna (espacio intermembranoso): Proteínas, lípidos, colorante, hierro, etc. *Plastos: Se caracterizan por poseer pigmentos y sintetizar y acumular sustancias de reserva. Se clasifican en:-Leucoplastos (Almacenan sustancias): Amiloplastos (Almidón), Oleoplastos (Grasa), Proteoplastos (Proteína). -Cromoplastos (Contienen pigmentos que dan color): Cloroplastos (Clorofila), Rodoplastos(ficoeritrina).