Componentes y Procesos Celulares: Biomoléculas, Metabolismo y Reproducción

Bioelementos y Biomoléculas

Concepto de Bioelementos

Se denominan elementos biogénicos o bioelementos a aquellos elementos químicos que forman parte de los seres vivos.

Clasificación de los Bioelementos

Bioelementos primarios (C, H, O, N): Principales constituyentes de las biomoléculas. En conjunto, representan el 95% de la materia viva.
Bioelementos secundarios (S, P, Na, K, Ca, Mg, Cl): En conjunto, representan el 4,5% de la materia viva.
Oligoelementos (Fe, Mn, I, F, Co, Si, Cr, Zn, Li, Mo): Son indispensables para el desarrollo armónico del organismo.

Ejemplos:

Cobalto: Forma parte de la vitamina B12.
Calcio: Forma parte de estructuras esqueléticas.
Flúor: Forma parte del esmalte dentario y de los huesos.
Magnesio: Es necesario para la actuación de muchas enzimas.

Agua (H₂O)

Propiedades y Funciones del Agua

Elevado calor específico: Termorregulación.
Elevado calor de vaporización: Termorregulación.
Elevado grado de cohesión y de adhesión: Fenómenos de capilaridad y transporte.
Incompresibilidad: Amortiguador mecánico y esqueleto hidrostático.

Sales Minerales

Función estructural: Aparecen precipitadas formando estructuras esqueléticas, como el CaCO₃ o el Ca₃(PO₄)₂.
Sales con función reguladora: Se encuentran ionizadas, disueltas en un medio acuoso.
Fenómenos osmóticos: Ósmosis (difusión a través de una membrana semipermeable que solo permite el paso del disolvente).
Medios hipertónico (el de mayor concentración), hipotónico (el de menor) o isotónico (cuando los dos medios separados por la membrana semipermeable tienen la misma concentración de solutos).
A través de una membrana semipermeable, el agua pasa siempre del medio hipotónico al hipertónico.
Regulación del pH: Soluciones amortiguadoras, sistemas tampón o buffers.

Glúcidos

Los glúcidos son biomoléculas orgánicas formadas por C, H y O, con grupos funcionales alcohol y carbonilo (aldehído o cetona).

Monosacáridos

Son los glúcidos más simples. Tienen entre 3 y 7 átomos de carbono y constituyen los monómeros a partir de los cuales se originan los demás glúcidos.

Ósidos

Son la unión de monosacáridos con enlace glucosídico. Si se forman solo por monosacáridos, son holósidos, y estos se clasifican en oligosacáridos (unión de 2 a 9 monosacáridos) y polisacáridos (más de 9 monosacáridos). Si hay otras moléculas que no sean C, H y O, son heterósidos. Su enlace es covalente y se forma al reaccionar un grupo aldehído o cetónico con un hidroxilo.

Propiedades físicas: Sólidos, blancos, cristalizables, dulces y solubles.

Propiedades químicas: Poder reductor por la presencia del grupo carbonilo.

Se clasifican en triosas, tetrosas, etc., y en aldosas o cetosas.

Enlace O-glucosídico: Es el enlace que se establece entre dos grupos -OH de dos monosacáridos, desprendiéndose una molécula de H₂O.

Disacáridos

Están formados por la unión de dos monosacáridos por enlace O-glucosídico.

Maltosa: Reserva de energía.
Lactosa: Reductor.
Sacarosa: Reserva de energía.
Celobiosa: Estructural.

Polisacáridos

Glúcidos formados por muchos monosacáridos unidos por enlace glucosídico, liberando una molécula de H₂O por cada enlace. Se clasifican en homopolisacáridos (monómeros iguales) y heteropolisacáridos (monómeros diferentes).

A) Homopolisacáridos

A.1) Polisacáridos de reserva (enlace α)

Almidón: Polímero de glucosa en los amiloplastos de células vegetales.
Amilosa: Glucosas unidas por enlace α (1-4) en cadena sin ramificar.
Amilopectina: Es helicoidal y ramificada. Cada 20 moléculas de glucosa aparece un punto de ramificación.
Glucógeno: Polímero de glucosa de reserva propio de los animales, unidos por enlaces α (1-6).

A.2) Polisacáridos estructurales (enlace β)

Celulosa: Polímero lineal con enlace β (1-4).
Quitina: Polímero derivado de la glucosa.

B) Heteropolisacáridos

Hemicelulosa
Gomas
Mucílagos
Mucopolisacáridos

Lípidos

Biomoléculas orgánicas compuestas por C, H, O, P y N. No son solubles en H₂O. Tienen un aspecto graso y son poco densos.

Clasificación de los Lípidos

Lípidos saponificables (ésteres de ácidos grasos):
Simples: Contienen C, H y O.
Complejos: También contienen N y P.
Lípidos insaponificables (sin ácidos grasos en su molécula):
Carotenoides.
Esteroides.

Ácidos Grasos

Adoptan forma de zig-zag debido a la simetría de sus enlaces. Generalmente presentan un número par de átomos de carbono.

Tipos:

Saturados: La cadena solo tiene enlaces simples.
Insaturados: La cadena presenta uno o varios enlaces dobles o triples entre los átomos de carbono.

Fórmula general: R-COOH o CH₃-(CH₂)_n-COOH

Propiedades Físicas de los Ácidos Grasos

Carácter anfipático: Tienen una zona polar (COOH) y otra apolar.
Punto de fusión: Depende de la longitud de la cadena y el grado de insaturación. A temperatura ambiente, los ácidos grasos saturados son sólidos y los insaturados, líquidos.

Propiedades Químicas de los Ácidos Grasos

Esterificación: Los ácidos grasos se unen a alcoholes mediante enlace covalente y forman un éster, desprendiéndose una molécula de agua. Es la reacción que se establece al reaccionar el grupo hidroxilo de un alcohol y el carboxilo de un ácido graso.
Saponificación: Por hidrólisis alcalina, los ésteres dan lugar a jabón (sal del ácido graso).
Autoxidación: Los ácidos grasos insaturados se pueden oxidar espontáneamente, originando aldehídos donde existían los dobles enlaces.

Acilglicéridos

Estructura: Son ésteres de ácidos grasos y glicerina. Son moléculas formadas por la unión de uno, dos o tres ácidos grasos con una glicerina. La unión se da entre los grupos -OH de cada molécula. Se liberan moléculas de agua y se forman enlaces éster. Dependiendo del número de ácidos grasos que se unan a la glicerina (1, 2 ó 3), se formará un monoacilglicérido, un diacilglicérido o un triacilglicérido o, simplemente, triglicérido (grasa).
Propiedades: Insolubles en agua, hidrolizables por enzimas lipasas y saponificables frente a sustancias alcalinas. Su punto de fusión depende de la longitud de la cadena y de su grado de insaturación.
Clasificación:
Aceites (grasas líquidas). Su fluidez se debe a la presencia de ácidos grasos insaturados.
Mantecas o sebos (grasas sólidas). Los ácidos grasos son saturados.
Funciones:
Reserva de energía: Son las moléculas que generan más cantidad de energía. Por un gramo de grasa metabolizado se liberan 9 Kcal.
Actúan como amortiguadores mecánicos en algunos órganos.
Aislantes térmicos (panículo adiposo de los animales).

Ceras

Ésteres de ácidos grasos de cadena larga, con alcoholes, también, de cadena larga. Sólidas y totalmente insolubles en agua. Todas las funciones que realizan están relacionadas con su impermeabilidad al agua y con su consistencia firme (panales de abejas). Plumas, pelo, hojas, frutos, etc., están cubiertas de una capa cérea protectora.

Fosfolípidos

Estructura: Son lípidos que poseen C, H y O (también N, P y S). Se forman a partir de la glicerina o de la esfingosina (alcohol más complejo). Los derivados de la glicerina se llaman fosfoglicéridos (fosfoacilglicéridos) y los que derivan de la esfingosina, esfingolípidos.

Fosfoglicéridos (fosfoacilglicéridos): Ésteres de la glicerina con dos ácidos grasos y el ácido fosfórico (lleva unido un amino-alcohol), desprendiendo agua.
Esfingolípidos.

Propiedades de los Fosfolípidos

Comportamiento anfipático, es decir, tienen una parte polar (soluble en agua), que corresponde al ácido fosfórico y el amino-alcohol, y otra apolar (insoluble) que se relaciona con el resto de la molécula (ácidos grasos).

Funciones de los Fosfolípidos

Componentes estructurales de las membranas: Están constituidas por una doble capa fosfolipídica, en la que las colas apolares de ambas capas quedan enfrentadas entre sí, mientras que las cabezas polares se orientan hacia el medio externo e interno, ambos acuosos.

Terpenos

Moléculas lineales o cíclicas, derivadas del isopreno.

Esencias vegetales: Mentol, geraniol, limoneno, alcanfor, eucaliptol, vainillina.
Vitaminas: A, E y K.
Pigmentos vegetales: Clorofila, carotenoides (tetraterpenos).

Esteroides

Todos ellos son derivados del colesterol.

Proteínas

Son macromoléculas compuestas, mayoritariamente, por C, H, O y N (además pueden contener S, P, etc.) y formadas por una o varias cadenas de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos.

Son polímeros de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos.
Importancia biológica:
Abundancia en las células.
Gran diversidad de funciones.
Específicas de cada organismo y de cada especie.

Aminoácidos y Enlace Peptídico

Concepto de Aminoácido (aa)

Molécula orgánica formada por un carbono alfa al que están unidos un grupo amino (-NH₂), un grupo carboxilo (-COOH), un átomo de hidrógeno y una cadena lateral variable (R).
Son los monómeros que forman los péptidos y las proteínas.

Propiedades de los Aminoácidos

Son sustancias anfóteras.
Solubles en agua: Debido a su carácter dipolar, son más solubles en agua de lo que cabría esperar por su estructura y masa molecular.
Actividad óptica.

Enlace Peptídico

Es un enlace fuerte que se forma por la unión entre el grupo carboxilo (ácido) de un aminoácido con el grupo amino del siguiente aminoácido, desprendiéndose agua.

Características del enlace peptídico (influyen en la estructura de las proteínas):

Enlace fuerte, similar al covalente.
Tiene carácter parcial de doble enlace.

Péptidos

Compuestos que se forman por la unión de aminoácidos mediante enlaces peptídicos. Según el número de aminoácidos que los forman, distinguimos:

Estructura primaria: Secuencia lineal y ordenada de aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos.
Estructura secundaria: La estructura primaria se pliega en el espacio, estableciéndose puentes de hidrógeno en el esqueleto de la propia cadena polipeptídica.
α-hélice: La cadena polipeptídica se enrolla en forma de hélice gracias a los puentes de hidrógeno entre aminoácidos no consecutivos. Las cadenas laterales (R) de los aminoácidos quedan hacia fuera de la hélice.
Lámina β: Varias cadenas polipeptídicas se disponen en paralelo en forma de fuelle o zig-zag, unidas por puentes de hidrógeno transversales. Las cadenas laterales (R) se disponen hacia arriba y abajo de la lámina plegada.
Estructura terciaria: La estructura secundaria sufre plegamientos o enrollamientos en el espacio debido a que se establecen enlaces débiles (puentes de hidrógeno, interacciones hidrofóbicas, fuerzas de Van der Waals, etc.) entre los radicales (R) de la propia cadena polipeptídica.
Estructura fibrosa (poco plegada): Colágeno.
Estructura globular (muy plegada): Mioglobina.
Estructura cuaternaria: Unión de dos o más cadenas polipeptídicas (protómeros) con estructuras terciarias semejantes o distintas. Estable porque se forman enlaces débiles entre los radicales (R) de las distintas cadenas polipeptídicas.

Clasificación de las Proteínas

A) Holoproteínas

Formadas sólo por aminoácidos.

Globulares: Albúminas, globulinas, histonas, enzimas, etc.
Fibrosas: Colágenos, queratina, fibroína, elastinas, etc.

B) Heteroproteínas

Formadas por aminoácidos y otros grupos no proteicos (grupo prostético).

Glucoproteínas (glúcido): Mucina.
Lipoproteínas (lípido): LDL, HDL.
Nucleoproteínas (ácido nucleico): Fibras de cromatina.
Cromoproteínas (molécula coloreada): Hemoglobina/mioglobina (grupo hemo: Fe²⁺).

Enzimas

Proteína con función catalítica que acelera la velocidad de las reacciones metabólicas.

Características (Propiedades) de las Enzimas

Gran actividad catalizadora.
Especificidad.
Se requieren en dosis mínimas.
Disminuyen la energía de activación.
Su actividad puede regularse por medio de estímulos intra/extracelulares.
Se alteran por la acción del calor.

Las enzimas suelen ser mucho más grandes que los sustratos sobre los que actúan y solo una pequeña zona está directamente relacionada con la acción catalizadora: el centro activo.

Centro Activo

Región o parte de la enzima por la que se une al sustrato.

Características del Centro Activo

Es una pequeña zona de la enzima, formada por los aminoácidos»de fijació» y»catalítico».
Es una entidad tridimensional que se une al sustrato por fuerzas débiles.
La especificidad de la enzima depende de él, ya que posee una configuración complementaria a la del sustrato.

Cuando un sustrato se encuentra con la enzima correspondiente, la reacción catalizada se produce en tres etapas:

El sustrato se une a la enzima formando el complejo enzima-sustrato (ES). Esta unión es muy específica (el centro activo tiene una forma espacial, característica, en la que se acopla el sustrato). Los radicales de los aminoácidos del centro activo se unen al sustrato y consiguen debilitar sus enlaces, provocando cambios energéticos que permiten alcanzar el estado de transición. Esta etapa es reversible y, por ello, lenta.
Una vez formado el complejo enzima-sustrato, el cofactor lleva a cabo la reacción y se obtiene el producto final (P). Esta etapa es muy rápida e irreversible. En el caso de que no existan cofactores, la acción catalítica la realizan algunos aminoácidos del centro activo.
El producto se libera del centro activo y la enzima queda libre para volver a unirse a nuevas moléculas de sustrato.

Regulación de la Actividad Enzimática

Temperatura: Cada enzima tiene una temperatura óptima para su actividad. En general, un aumento de la temperatura favorece la movilidad de las moléculas al tener mayor energía cinética, pero si la temperatura es excesiva, la enzima puede desnaturalizarse e inactivarse. Una temperatura baja disminuye la actividad, pero no llega a desnaturalizar a las enzimas.
pH:
Las enzimas presentan actividad dentro de unos límites estrechos de pH.
pH óptimo: Es aquel al cual las enzimas tienen su máxima actividad.
Cada enzima tiene su pH óptimo característico.
Concentración de sustrato: En general, a medida que aumenta la cantidad de sustrato, la velocidad aumenta de forma lineal, hasta que la velocidad se estabiliza porque toda la enzima está formando el complejo E-S (saturación por el sustrato).

Ácidos Nucleicos

Concepto e Importancia Biológica

Concepto: Macromoléculas formadas por C, H, O, N y P. Son polímeros de unidades estructurales (monómeros) denominadas nucleótidos. Hay dos tipos:
ADN: Polímero de desoxirribonucleótidos.
ARN: Polímero de ribonucleótidos.
Importancia biológica: Portadores de la información genética.
El ADN se encarga de almacenar la información genética y transmitirla de generación en generación, al ser capaz de replicarse (autoduplicarse).
El ARN se encarga de la expresión de la información genética mediante la transcripción y la traducción. (En los virus con ARN se encarga también del almacenamiento y la transmisión de la información).

Nucleótidos

Concepto: Monómeros a partir de los cuales se forman los ácidos nucleicos. (También podemos encontrarlos libres desarrollando otras funciones).
Componentes:
Pentosa: Ribosa o desoxirribosa.
Base nitrogenada:
Púricas (derivan de la purina): Adenina (A), Guanina (G).
Pirimidínicas (derivan de la pirimidina): Timina (T), Citosina (C) y Uracilo (U).
Ácido fosfórico: (H₃PO₄).

Estructura de los Nucleótidos

Enlace N-glucosídico (entre la pentosa y la base nitrogenada): Se establece entre el C-1′ de la pentosa y el N-1 de la base nitrogenada, si es pirimidínica, y el N-9 si la base es púrica, desprendiéndose una molécula de agua.
Nucleósido: Pentosa + Base nitrogenada.
Enlace éster (entre el ácido fosfórico y el carbono 5′ de la pentosa): Es el enlace que une el ácido fosfórico a un nucleósido para formar el nucleótido. Un -OH del ácido fosfórico se une, mediante un enlace éster, con el C-5′ de la pentosa, desprendiéndose una molécula de agua.
Enlace fosfodiéster (une nucleótidos): Es el enlace que une entre sí a los nucleótidos que forman los ácidos nucleicos. La unión es una esterificación que se realiza entre el grupo fosfato situado en posición 5′ de un nucleótido y el grupo -OH que se encuentra en el carbono 3′ de otro nucleótido, liberándose una molécula de agua.

Funciones de los Nucleótidos

Su versatilidad (diversidad) funcional se debe a que el grupo fosfato de los nucleótidos monofosfato puede unirse con otros grupos para dar lugar a combinaciones de gran interés biológico.

Formar ácidos nucleicos.
Transportadores de energía.
Coenzimas de óxido-reductasas (enzimas): Actúan como coenzimas en los procesos metabólicos. En este caso, el grupo fosfato se une a otros nucleótidos.
Coenzima A (CoA): Transportador de grupos acilo (R-C=O).
Mensajeros intracelulares.

Tipos de Ácidos Nucleicos

A) Ácido Desoxirribonucleico (ADN)

Concepto y composición: Es un polímero de desoxirribonucleótidos de A, T, C y G, unidos por enlaces fosfodiéster entre el C-5′ de un nucleótido y el C-3′ del siguiente. El enlace se establece siempre en la dirección 5′ → 3′.
Localización:
En eucariotas, fundamentalmente en el núcleo (bicatenario lineal), aunque en mitocondrias y plastos (bicatenario circular).
En procariotas, es bicatenario circular y se encuentra formando el»nucleoid».
Función: El ADN es el portador de la información genética que se transmite de una célula a otras de generación en generación.
Estructura: Distinguimos cuatro niveles o estructuras:

a) Estructura Primaria

Determinada por:

Secuencia (orden) de los desoxirribonucleótidos (pentosa: d-Rb; B.N.: A, T, C y G) de una cadena unidos, entre sí, por enlaces fosfodiéster (se forma entre el grupo fosfato unido al C-5′ del primer nucleótido con el grupo 0H- del C-3′ del siguiente nucleótido).
La cadena tiene dos extremos:
5′ que se corresponde con el grupo fosfato libre del C-5′.
3′ el que tiene el -OH libre del C-3′.

b) Estructura Secundaria: Doble Hélice

Determinada en 1953 por J. Watson y F. Crick.
Utilizaron los resultados obtenidos por otros investigadores:
E. Chargaff: Equivalencia de bases: A + G = T + C; % de A = % de T y % de G = % de C (púricas = pirimidínicas). (Watson-Crick: pensaron que las B.N. podían estar enfrentadas y unidas por enlaces de hidrógeno).
R. Franklin y M. Wilkins: Difracción de rayos X sobre ADN (Watson-Crick: supusieron una estructura helicoidal).

Modelo de Watson y Crick:

Características:
El ADN está formado por dos cadenas de desoxirribonucleótidos enrolladas, alrededor de un eje imaginario, formando una doble hélice de 2 nm de diámetro. Los nucleótidos están separados por 0,34 nm y en cada vuelta de hélice hay aproximadamente 10 pares de nucleótidos (esto explica que la longitud de cada vuelta sea de 3,4 nm).
La doble hélice es dextrógira (forma B), el enrollamiento gira en el sentido de las agujas del reloj (hacia la derecha). El enrollamiento es plectonémico, es decir, las cadenas no se pueden separar sin desenrollarlas.
Las dos cadenas se disponen antiparalelas, es decir, el extremo 3′ de una de ellas se enfrenta al extremo 5′ de la otra: una va en el sentido 5′ → 3′ y la otra 3′ → 5′.
Las bases nitrogenadas se encuentran dispuestas en el interior de la doble hélice, situando las que están enfrentadas, sus planos paralelos entre sí y perpendiculares al eje de la doble hélice. La pentosa y el grupo fosfato forman el esqueleto externo. (Recuerda a una escalera de caracol: los peldaños serían las B.N. y los pasamanos las uniones pentosa-grupo fosfato).
Las dos cadenas están unidas por puentes de hidrógeno cumpliendo el Principio de Complementariedad de Bases: A=T y G≡C.

c) Estructura Terciaria y Cuaternaria

Se empaqueta la doble hélice del ADN.

B) Ácido Ribonucleico (ARN)

Concepto y composición: Es un polímero de ribonucleótidos (ribosa + A, U, C y G + grupo fosfato), unidos por enlaces fosfodiéster entre el C-5′ de un nucleótido y el C-3′ del siguiente. (El enlace se establece siempre en la dirección 5′ → 3′).
Estructura:
Monocatenario (excepto en algunos virus en los que es bicatenario).
Estructura primaria únicamente (excepto en el ARNt, que tiene estructura secundaria:»hoja de trébo»).
Tipos:

ARN mensajero (ARNm):
Representa el 4% del total del ARN celular.
Formado por cadenas cortas y lineales (estructura primaria, únicamente) que contienen información, copia complementaria, del ADN para sintetizar una proteína.
Se sintetiza en el núcleo, durante la transcripción, pasa al citoplasma y se asocia a los ribosomas donde se lee (traducción) su mensaje y se forma la proteína. (El mensaje va codificado en tripletes de bases -codones- y la secuencia de aminoácidos en la proteína queda determinada por la secuencia (orden) de nucleótidos del ARNm).
Función: Transportar la información desde el núcleo hasta el citoplasma (ribosomas) para la síntesis de proteínas.
ARN transferente (ARNt):
En las células existen 60 moléculas diferentes.
Además de las cuatro bases nitrogenadas principales, presenta algunas secundarias.
Sus moléculas son relativamente pequeñas (contienen entre 75-95 nucleótidos) constituyendo una cadena que presenta algunas zonas con estructura secundaria (a modo de una»hoja de trébo»), debido a que se establecen puentes intracatenarios de bases y aunque sea una sola cadena, tiene disposición espacial.
La existencia de bases secundarias, que no son complementarias, supone una unión imperfecta y se forman»bucle» e incluso uniones atípicas (G=U), por tanto la proporción de bases complementarias no es constante.
Función: Unirse a los aminoácidos existentes en el citoplasma y transportarlos (formando un complejo aminoacil-ARNt) hasta los ribosomas donde se sintetizan las proteínas.
ARN ribosómico (ARNr):
Es el más abundante, en torno al 80% del total.
Tiene estructura secundaria de doble hélice en algunas zonas.
Unido a proteínas forma los ribosomas: orgánulos encargados de la síntesis de proteínas.
ARN heterogéneo nuclear (ARNhn):
Localizado en el núcleo, presenta gran variedad de tamaños.
Es el precursor del ARNm, en los que se transforma después de un proceso de maduración mediante el cual se eliminan secuencias de nucleótidos no codificantes (intrones).

Retículo Endoplasmático

es un complejo sistema de membranas, compuesto por sáculos (cisternas) y túbulos (tubos) aplanados, conectados entre sí que, delimitan un espacio interno llamado lumen que se extiende por todo el citoplasma y se halla en comunicación con la membrana nuclear externa R.E.R. estruc 1. Formado por túbulos y cisternas grandes y aplanadas. 2. Presenta ribosomas en la cara externa(citoplasmática) de su membrana. 3. Falta en los glóbulos rojos fun: Síntesis, almacenamiento, glucosilación (modificación) y transporte de proteínas. Síntesis (en los ribosomas de su cara externa) Almacenamiento (lumen) R.E.L estr Formado por un laberinto de túbulos intercomunicados entre si y con R.E.R. 2. No contiene ribosomas asociados. 3. Abundante en las células musculares estriadas y en los hepatocitos.fun : 1. Síntesis de lípidos de membrana su almacenamiento y transporte 2. Síntesis de hormonas esteroideas derivadas del colesterol. 3. Detoxificación: Eliminación de sustancias tóxicas, 4. Almacenamiento de Ca++ El calcio lo libera como respuesta a estímulos nerviosos, para permitir la contracción muscular. 5. Glucogénolisis en los hepatocitos Lisosomas: a) Concepto: Son vesículas membranosas, procedentes del Aparato de Golgi, que contienen enzimas digestivas (hidrolíticas) implicadas en los procesos de digestión celular. b) Tipos de lisosomas: • Lisosomas primarios: Se forman a partir de las cisternas del Aparato de Golgi. Solo contienen enzimas hidrolíticas. • Lisosomas secundarios: Se forman al fusionarse un lisosoma 1º con una vacuola que contiene sustancias para digerir. Por tanto, además de las enzimas hidrolíticas poseen sustancias en vías de degradación ( más o menos digeridas). Pueden ser: -Fagolisosomas: el material que contienen es de origen exógeno -Autofagolisosomas: el material es de origen endógeno.Vacuolas: a) Concepto y estructura: Son vesículas rodeadas de una membrana simple que se originan a partir del Aparato de Golgi, R.E. o por invaginaciones de la membrana plasmática. Las células vegetales poseen una vacuola de gran tamaño (ocupa entre el 30 y el 90 % del volumen celular). b) Funciones: • Regula la presión osmótica. • Sirve de almacén de sustancias. • Colabora en la digestión Mitocondrias: a) Concepto: Son orgánulos polimórficos (forma variada), presentes en todas las células eucariotas y, especialmente, abundantes en aquellas células que tienen una elevada demanda energética. En ellas se llevan a cabo reacciones químicas cuya finalidad es la obtención de energía para realizar las actividades celulares.Estructura : De fuera hacia dentro, 1. Membrana externa: . 2. Espacio intermembranoso: . 3. Membrana interna: 4. Matriz: Funciones: 1. Respiración celular: 2. Síntesis de proteínas mitocondriales: loroplastos: a) Concepto: Son orgánulos membranosos, polimorfos y energéticos ya que captan la energía luminosa y transforman, mediante la fotosíntesis moléculas inorgánicas en moléculas orgánicas.Membrana externa: 2. Membrana interna: E 3. Espacio intermembranoso: 4. Membrana tilacoidal: 5. Estroma: ) Función: A) Llevar a cabo la fotosíntesis: y sintesis de proteinas Nucleo Envoltura nuclear: – Rodea al núcleo y lo separa del citoplasma.Nucleoplasma o carioplasma: – Es el medio interno del núcleo, donde se encuentra el resto de los componentes nucleares Nucleolo: – Es un orgánulo no membranoso que se halla en el nucleoplasma Cromatina: – Es el nombre con el que se designa al material genético, de la célula eucariota, durante la interfase. Funciones: – Expresión de la información genética (síntesis de ARN). – Conservar y transmitir la información genética:

Cromosomas: A) Concepto: 1. Filamentos condensados de ADN + histonas, anchos y cortos, en los que se observa su individualidad y solo son visibles cuando el núcleo está en división. 2. Unidades nucleares de ADN e histonas, aisladas, individualizadas y con función propia.Función de los cromosomas: * Facilitar el reparto de la información genética, contenida en la célula madre, entre las células hijas.Moléculas pequeñas: Transporte pasivo: . Difusión simple: sin gasto de energía, a favor de gradiente, a través de la bicapa. . Difusión facilitada: sin gasto de energía, a favor de gradiente, intervienen proteínas transmembrana ( transportadoras-permeasas- y de canal). Transporte activo: Gasto de energía (ATP.), contra gradiente e intervienen proteínas transportadoras. Transporte de moléculas grandes (macromóleculas): * Para poder atravesar la membrana tienen que ser incorporadas mediante invaginación de la membrana y formación de vesículas: a. Endocitosis (captar partículas) : – Fagocitosis: entrada en la célula de grandes partículas , organismos vivos (bacterias) o restos celulares que forman unas vesículas denominadas fagosomas o vacuolas de fagocitosis. – Pinocitosis: entrada de fluidos y moléculas disueltas formando vesículas pinocíticas. b. Exocitosis ( expulsión de sustancias al exterior): Consiste en la fusión de vesículas intracelulares y su liberación al medio extracelular. Importancia: expulsión de productos de desecho e intercambio de metabolitos con otras células.2. Digestión celular: * Se lleva a cabo por las enzimas contenidas en los lisosomas * Las moléculas de gran tamaño son ingeridas(por endocitosis) y se forma un fagosoma o vesícula endocítica. * El fagosoma se fusiona con un lisosoma primario dando lugar a un lisosoma secundario. . * Las sustancias no digeridas quedan englobadas en el lisosoma residual (vacuola fecal) y son eliminados por exocitosis. 1.2. Digestión celular: * Se lleva a cabo por las enzimas contenidas en los lisosomas * Las moléculas de gran tamaño son ingeridas(por endocitosis) y se forma un fagosoma o vesícula endocítica. * El fagosoma se fusiona con un lisosoma primario dando lugar a un lisosoma secundario. En él, las enzimas degradan las moléculas complejas para transformarlas en otras más simples, que pasarán al citoplasma para intervenir en el metabolismo. * Las sustancias no digeridas quedan englobadas en el lisosoma residual (vacuola fecal) y son eliminados por exocitosis. 3. Eliminación productos de desecho: Excreción y secreción. * En ambos casos la célula elimina productos del metabolismo. * En el caso de la excreción se eliminan los productos de desecho, procedentes del catabolismo, mientras que en la secreción las sustancias eliminadas proceden del anabolismo y tienen utilidad, para la propia célula o para otras células. Concepto de metabolismo. Catabolismo y anabolismo. “ Conjunto de reacciones químicas, catalizadas por sistemas enzimáticos, que se producen en el interior de las células, continuamente”Catabolismo: – Degradación de moléculas orgánicas complejas originando moléculas más sencillas liberando energía.Son reacciones exergónicas, es decir, liberan energía Transforman sustancias reducidas en sustancias oxidadas.Son rutas convergentes Anabolismo: – Formación (síntesis) de moléculas orgánicas complejas a partir de moléculas precursoras más sencillas con gasto de energía. – Características: * Son endergónicas, es decir, almacenan energía en los enlaces de las moléculas formadas.* Parten de sustancias oxidadas y llegan a sustancias reducidas Son rutas divergentes: se sintetizan gran variedad de productos finales a partir de unos pocos precursores sencillos.

Glucólisis: * Catabolismo de la glucosa ( 6 átomos de carbono), en dos moléculas de piruvato, generando ATP y poder reductor (NADH2 ). Se produce en condiciones anaerobias y se lleva a cabo en el citoplasma.1ª etapa: fosforilación glucosa– isomerización(fructosa) –fosforilación (fructosa) — escisión en dos triosas2ª etapa: 2 PGAL —oxidados, desfoforilados…. –2 piruvatoGlucosa+2 ADP+2 Pi+2 NAD+— 2 piruvatos + 2 ATP + 2 (NADH + H+ ) Respiración celular: * Proceso catabólico aerobio en el que las moléculas orgánicas se oxidan totalmente. El oxigeno es el último aceptor de electrones.Localización: -Células eucariotas: En las mitocondrias. -Células procariotas: En el citosol y la membrana plasmática. * Etapas:1. Formación de Acetil- CoA a partir del piruvato: El Piruvato, procedente de la Glucólisis, atraviesa la membrana mitocondrial, sufre una descarboxilación oxidativa y se obtiene Acetil- CoA, que se incorpora al Ciclo Krebs. Se forma poder reductor (NADH + H+ )Ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico o c. de los ácidos tricarboxílicos): * Situado en la Matriz de las Mitocondrias. Es una ruta Anfibólica, es decir, usada tanto para el catabolismo como para el anabolismo. * Por cada molécula de glucosa el ciclo dará dos vueltas. * Constituido por una serie de intermediarios que producen la oxidación total de monosacáridos, ácidos grasos, aa…etc. Los e -, procedentes de esta oxidación son captados por los coenzimas NAD+ , FAD+ , que se reducen a NADH2 y FADH2 . También se obtiene energía (GTP) * Se inicia cuando se incorporan moléculas de Acetil-CoA al OAA (4 carbonos) formándose Citrato ( 6 carbonos ). Se producen una serie de cambios que permiten el funcionamiento del Ciclo, hasta volver a obtener OAA: Fosforilación oxidativa: * Situada en las Crestas Mitocondriales. * Está formada por una serie de moléculas ( reciben los H+ y e – generados en la Glucólisis y en el Ciclo de Krebs) transportadoras de e – agrupadas en cuatro complejos, capaces de oxidarse y reducirse alternativamente, a favor de potencial electronegativo. * En cada paso, los electrones pasan a un nivel energético más bajo, hasta que son captados en último término por el 02 y dado que la afinidad del oxígeno por los electrones es la más alta, éstos al unirse al oxígeno, llegan a su nivel energético más bajo: ½ 02 + 2 H+ + 2 e – H20 La energía liberada en los complejos I, II y III se emplea para bombear protones (H+ ) desde la matriz mitocondrial hasta el espacio intermembranoso. De este modo se genera un gradiente electroquímico de H+ ( al ser diferente la concentracion de H+ a ambos lados de la membrana. Este gradiente constituye un almacenamiento temporal de energía. * Acoplada a la Cadena Transportadora de e- , se produce la Fosforilación oxidativa: “Síntesis de ATP utilizando la energía liberada en el transporte de e – “. * La hipótesis Quimiosmótica de Mitchell explica este proceso: El retorno de H+ hacia la matriz, a favor de gradiente, se realiza a través del complejo ATP- sintetasa. Esta enzima utiliza la energía acumulada en el gradiente para fosforilar ADP y transformarlo en ATP. Por cada par de electrones que son transferidos desde el NADH2 hasta el O2 se sintetizan 3 ATP, mientras que si los e- son cedidos, a la cadena respiratoria por el FADH2 solo se sintetizan 2 ATP.De esta forma el espacio intermembranoso actúa como una especie de “ máquina de conversión energética “, que transforma la energía de oxidación del NADH2 y FADH2 en la energía del enlace fosfato del ATP. * La Fosforilación Oxidativa permite almacenar en el ATP la energía contenida en los coenzimas reducidos ( NADH2 y FADH2 ), generados en la Glucólisis y Ciclo de Krebs.

Muy breve ya que los cromosomas están condensados y llegan con las cromátidas hermanas unidas , por un centrómero común. Cada célula es haploide. – Empiezan a desorganizarse las envolturas nucleares y formarse el huso acromático.Metafase II: – Los cromosomas forman la placa ecuatorial y sus centrómeros los mantienen unidos a las fibras del huso. Anafase II: – Se acortan las fibras del huso, separándose las cromátidas hermanas que son arrastradas hacia los polos. Empieza la Citocinesis. Telofase II: – Los cromosomas empiezan a desespiralizarse, se forma la envoltura nuclear y termina la Citocinesis: se forman cuatro células hijas con n . importancia: Permite mantener constante el número de cromosomas Produce células- Aumenta la variabilidad genética, de una población, ya que las cuatro células que se forman son distintas debido a: – Recombinación génica y Segregación cromosómica mitosis Profase: -Cromosomas condensados empiezan a ser visibles. -Cada cromosoma formado por dos cromátidas hermanas idénticas. -Desaparece el nucleolo y la envoltura nuclear. Metafase: -Los cromosomas son más visibles (por estar más condensados) se sitúan en el plano ecuatorial, formando la placa metafásica y los microtúbulos del huso mitótico interaccionan con ellos. Anafase: -Separación simultánea de cada cromosoma en sus cromátidas hermanas, por acortamiento de los microtúbulos cinetocóricos, y emigran hacia los polos de la célula Telofase: -Se descondensan las cromátidas, reaparecen las envolturas del núcleo y los nucleolos. importancia: Obtener células hijas con idéntica información genética que la célula madre, así como permitir en los organismos pluricelulares el crecimiento y el recambio celular Citocinesis: Proceso de división del citoplasma. * En las células eucariotas animales: Tiene lugar por estrangulación*En las células vegetales: Tiene lugar por tabicación (la pared impide la estrangulación),se forma la pared por fusión de vesículas procedenes del A.golgi importancia: supone un reparto equitativo y conservador de la información genética interfase: fase G1 transcurre entre el final de una mitosis y el inicio de la sintesis de ADN. en este periodo la celula aumenta de tamaño.Hay una intensa actividad metabolica de sintesis de ARNm y traduccion a proteinas para el crecimiento y la duplicacion de los organulos citoplasmaticos. los dos centriolos comienzan a separarse. Fase S se denomina fase sintesis.En este periodo tiene lugar la replicacion del Adn. Comienza la duplicacion de centriolos Fase G2 El ADN ya duplicado empieza a condensarse en estructuras mas compactas factores que intervienen • Regulación enzimática. En el paso de G1 a S. • Factores de crecimiento. Otros factores, como el tamaño celular

anabolismo es una de las dos partes del metabolismo, encargada de la síntesis o bioformación de moléculas orgánicas (biomoléculas) más complejas a partir de otras más sencillas o de los nutrientes, con requerimiento de energía, al contrario que el catabolismo.El catabolismo es la transformación de moléculas complejas a moléculas simples, con liberación de energía.El catabolismo es la parte del metabolismo que consiste en la transformación de moléculas orgánicas o biomoléculas complejas en moléculas sencillas y en el almacenamiento de la energía química desprendida en forma de enlaces de fosfato y de moléculas de ATP, mediante la destrucción de las moléculas que contienen gran cantidad de energía en los enlaces covalentes que la forman, en reacciones químicas exotérmicas.

-Estructura globular: Poseen un alto grado de plegamiento y dan lugar a estructuras con formas esferoidales. Las proteínas globulares son solubles en agua y tienen función dinámica o biocatalizadora. Ejemplo: mioglobina Estructura cuaternaria esta estructura la presentan aquellas proteinas que estan formadas por varias cadenas es la disposicion que adoptan las subunidades proteicas entre si. La union entre ellas se realiza mediante los mismos tipos de enlaces que mantienen la estructura terciaria

Fermentación: * Proceso catabólico anaerobio, tiene lugar en el citoplasma, y permite obtener energía por oxidación incompleta de la glucosa y otros combustibles orgánicos. * El piruvato obtenido en la glucólisis no ingresa en la mitocondria y se reduce en el citoplasma, hasta una molécula orgánica que le da nombre al proceso. Ej. Ácido láctico, etanol, etc. * El dador de protones para reducir al piruvato es el NADH2 formado en la glucólisis. * Finalidad: Regenerar el NAD+ consumido en la glucólisis a partir del NADH2 y posibilitar que ésta pueda continuar. *¿En qué células ocurre? En células anaerobias o en algunas que puedan encontrarse ,circunstancialmente, con falta de oxígeno; es decir, en aquellas donde la glucólisis sea la principal fuente Tipos: 1. Fermentación láctica: En esta fermentación la glucosa se transforma en piruvato mediante la glucólisis y, a continuación, el piruvato se reduce a lactato:Fermentación alcohólica: El piruvato, obtenido en la glucólisis, se descarboxila para formar acetaldehído y CO2 . A continuación, el acetaldehído se reduce a etanol por acción del NADH2 , regenerándose NAD+.Microorganismos Concepto de microorganismo: Son seres vivos de tamaño microscópico y gran sencillez en cuanto a su estructura y organización. Los virus son formas acelulares constituidas basicamente por un acido nucleico rodeado de una estructura denominada capsida Microorganismos patógenos: Son aquellos que ocasionan un daño o lesión al organismo parasitado (hospedador). Se introducen en el organismo a través de las superficies corporales (piel y mucosas), heridas o vectores (insectos, roedores, etc). Ejemplos de agentes patógenos: virus, micoplasmas, algunas bacterias, determinados protozoos y hongos y ciertos invertebrados. * Infección: Es la invasión de un ser vivo por microorganismos patógenos que le causan un perjuicio. * Enfermedades infecciosas: Son aquellas originadas por la entrada de un microorganismo parásito en un organismo. El microorganismo se reproduce y ocasiona daños por destrucción directa de las células que parasita o por la producción de toxinas que alteran el funcionamiento del hospedador. * Virulencia: Capacidad que posee un microorganismo de producir trastornos en el organismo invadido. El grado de virulencia depende de la capacidad de invasión o de producir toxinas.Concepto de inmunidad: Resistencia que presentan los organismos frente a las infecciones causadas por la invasión de microorganismos patógenos o macromoléculas extrañas (polisacáridos o proteínas: priones) B) Sistema inmunitario: Conjunto de órganos, tejidos, células y sustancias disueltas que se encargan de la respuesta inmunitaria.