BIOQUIMICACELULAR

1、BIOQUIMICA CELULARINTRODUCCIN.Propiedades de los seres vivos.Estructuras muy organizadas capaces de mantenerse y renovarse, autorreplicarse y ensamblarse, efectuando un consumo continuo de energa.Composicin qumica de los seres vivos.Las molculas presentes en todos los seres vivos son iguales, lo que

2、 hace pensar en un ancestro comn.Elementos que forman parte de los seres vivos:Tienen que ser escogidos del entorno, formando parte de la corteza terrestre o de la atmsfera. La primera limitacin es la composicin de la corteza y la atmsfera. Los criterios son que sea abundante y asequible. La composi

3、cin de un ser vivo no es la misma que la de la corteza o la atmsfera sino que unos elementos se escogen antes que otros.Elementos ms abundantes: son abundantes y necesarios para los seres vivos. C, N , H y O.Elementos traza: presentes en mnima proporcin, como el Al.El He es inerte, no forma parte de

4、 los seres vivos.El C abunda mucho porque es capaz de formar molculas muy largas con enlaces distintos, lo que da lugar a muchos compuestos diferentes. El Si tambin forma cadenas pero ms cortas (menos variacin) y la energa del enlace Si-O es muy alta, formando molculas muy estables, prcticamente inm

5、utables e imposibles de sintetizar.Respuesta frente al agua:La vida transcurre en entorno acuoso por lo que si un elemento debe formar parte de una clula debe responder bien al agua. El Al est en forma de hidrxidos muy insolubles, pero como el Fe es ms soluble se escoge antes.Bioelementos:Se escogen

6、 los elementos ms pequeos de cada grupo porque forman enlaces ms estables. El Co o el V son ms grandes pero cumplen funciones especiales.- El P y el S son componentes de todos los seres vivos (S de protenas y P de cidos nucleicos).- Iones: Na, Mg, Cl, K, Ca.Al y Si: a pesar de ser abundantes no son

7、mayoritarios de seres vivos.- Eltos traza: Fe, Cu, Co, Zn, Mn. presentes en todos los organismos en pequea cantidad. Y, Mo slo en algunos.Enlaces:C-H, C-C, C=C, O-H, C-O, C=O, N-H, C-N, C=N, P-O, P=O .Los enlaces no covalentes son muy importantes para la estructura tridimensional de la protena.Enlac

8、es esenciales:Amida: aminocidos para dar protenas. -N-CO-Tioster: aporta energa en metabolismos. -C-S-CO-Fosfoanhidro: aporta energa en metabolismos. O- O- P - O - P -O- O-Biomolculas.Reactividad de las biomolculas:Depende de los grupos funcionales:Hidroxilo, carbonilo, carboxilo, aldehdo, amino, im

9、ino, tiol, fosfato, pirofosfato, fosforito.Todas las reacciones de la clula estn catalizadas de manera especfica, tanto que distinguen hasta estereoismeros. Por ello de todas las reacciones posibles slo ocurren algunas.Abundancia de las biomolculas:El 70% del peso de una clula es agua. Las molculas

10、ms abundantes son:macromolculas 20% (hidratos de carbono, lpidos, protenas, cidos nucleicos) y molculas pequeas e iones en menor proporcin.Las molculas pueden ser muy grandes como el DNA porque porta mucha informacin, si una protena debe unir varios ligandos ha de ser grande. Para sintetizar molcula

11、s grandes hacen falta muchas reacciones y muchos intermediarios, que ocupan espacio. Por ello las macromo-lculas estn formadas por monmeros.Macromolculas.Hidratos de carbono.Polisacridos formados por monosacridos. Como tienen muchos grupos OH son polares y solubles. Las pentosas son importantes por

12、constituir los cidos nucleicos.Funciones:- Almacn de energa: glucgeno, almidn.- Estructural: celulosa en paredes celulares.Los monosacridos se unen por medio de enlaces glicosdicos.Lpidos.Apolares e hidrofbicos. El cido graso es el lpido ms sencillo (cadena hidrocarbonada con carboxilo al final). Lo

13、s lpidos son cidos grasos ms glicerol, lo que da una grasa (triglicri-do), Su funcin es exclusivamente reserva de energa. Cuando sobra energa se sintetizan grasa para luego movilizarlas. Si en lugar de reaccionar con 3 cidos grasos un sustituyente es un derivado del fosfato se crea un fosfolpido que

14、 tiene 2 partes, una apolar (cido graso) y otra muy polar (fosfato). Es una molcula anfiptica muy importante en la constitucin de membranas.cidos nucleicos.Son polinucletidos unidos por enlaces fosfodister. Cada nucletido est formado por 3 partes:Ribosa + base nitrogenada + fosfatoComo hay 5 bases n

15、itrogenadas derivadas de purinas y pirimidinas hay 5 nucletidos distintos.Los genes se localizan en el DNA . El DNA y el RNAm cumplen funciones de expresin e informacin. Hay nucletidos que tienen funcin propia como el ATP. El RNA tiene ribosa y el DNA desoxirribosa (porque le falta 1 OH).Protenas.Am

16、inocidos unidos en polipptidos unidos por enlaces amida (peptdicos). En el mismo carbono () tiene el grupo amino y el carboxilo, las diferencias surgen en los huecos, pues puede tener sustituyentes polares y apolares. Las protenas estn formadas por 20 aminocidos esenciales. Son las molculas ms diver

17、sas en cuanto a tipo de funcin y estructura. Funciones:- Enzimtica: catalizadores de todas las reacciones.- Transportadora: transporte de O2 por la hemoglobina.- Estructural: colgeno, queratina.- Defensa celular: anticuerpos.- Sealizacin celular: hormonas.Tal diversidad se consigue combinando monmer

18、os para formar molculas muy largas. Nmero de posibilidades: NL donde N es el nmero de monmeros existentes y L nmero de monmeros de la molcula.Reactividad entre biomolculas.En la clula hay muchas molculas juntas, por lo que hay muchas reacciones posibles.Degradacin:Hay reacciones que degradan las mol

19、culas convirtiendo los polmeros en monmeros que se pueden volver a utilizar o hidrolizarlos para obtener energa.Sntesis:Se sintetizan monmeros y luego a partir de ellos polmeros, igual para estructuras supramoleculares.Sintetizar algo implica aumentar el orden, los seres vivos se ordenan y mantienen

20、 su orden. Los procesos desfavorecidos termodinmicamente se hacen a expensas del entorno, desordenndolo por cesin de calor. Es necesario un aporte contnuo de energa para impulsar procesos no favorables. La energa se extrae del entorno, se transforma y se usa para trabajos de la clula (movimiento, sn

21、tesis).Bioenerga.Criterio de espontaneidad:Un proceso es espontneo si S 0 y G 0. G = S. Tipos de reacciones:Exergnica: G 0, imposible si no se aporta energa.Sintetizar molculas no es un proceso favorable por lo que se debe aportar energa. La nica manera de impulsar un proceso no favorables es acopla

22、rle un proceso muy favorable. La transformacin de B en C es posible (G 0) y se libera energa. Para transformar A en B se acopla B en C y el proceso es favorable.BG ACNo se acoplan las reacciones de degradacin con las de sntesis sino que existe un acoplador universal o moneda energtica ATP. Al degrad

23、ar molculas se sintetiza ATP y al sintetizar se usa el ATP. ADP + fosfato ATPLa fuente de energa son los nutrientes (alimentos o reservas), degradando molculas orgnicas muy complejas en molculas ms sencillas. Algunos organismos son fotosintticos y usan la energa de la luz para sintetizar molculas or

24、gnicas a partir de inorgnicas.La sntesis de ATP es contnua. El metabolismo es el conjunto de reacciones de degradacin (catabolismo) y sntesis (anabolismo).Flujo de energa en la biosfera:luzorgnica complejaG 0 ADP + fosfato G contenido energtico productos, aunque la reaccin puede ser muy lenta. Para

25、que la velocidad sea apreciable:- Se ha de sobrepasar la energa de activacin, por ello algunas molculas no se transforman en otras espontneamente.- Para ayudar a una reaccin se puede aumentar la energa aumentando la temperatura, pero no en una clula porque es constante. Para rebajar la energa de act

26、ivacin se usan catalizadores, as que slo ocurren las reacciones catalizadas por los enzimas. Muchas molculas se transformaran en otras espontneamente en las condiciones celulares pero no es as porque no sobrepasan la energa de activacin. Los enzimas son protenas muy especficas por lo que de todas la

27、s reacciones slo ocurren algunas. Cada reaccin tiene su enzima.Principio de mxima economa:Una reaccin slo se produce cuando se necesita bloqueando la accin de algunos de los enzimas que intervienen en el proceso. Otros enzimas no estn regulados, pero como estn encadenados una ruta se para al bloquea

28、r slo uno.Para sintetizar una molcula se ha de saber el orden de los monmeros y de ello se encargan molculas informadoras contenidas dentro de la clula: el DNA tiene la informacin gentica para hacer todas las protenas y regular su sntesis. Todo el DNA forma el genoma de la clula. Todas las clulas de

29、 un organismo tienen el mismo DNA en los cromosomas (formados por DNA y protenas). Las protenas acomplejan al DNA para regular su actividad y darle estructura. En el DNA estn localizados los genes, que son una zona del DNA que tiene la informacin para la sntesis de una protena. Unas clulas expresan

30、unas protenas y otras otras por lo que se diferencian. Para sintetizar protenas a partir de DNA se usa otro cido nucleico que es el RNA, que es una copia de un gen del DNA para hacer una protena. La molcula de DNA puede replicarse, a partir de una salen dos iguales. La clula gasta mucha energa para

31、que la fidelidad sea absoluta.La clula.Unidad estructural y funcional de los seres vivos ms pequea. Hay organismos unicelulares y esta clula debe hacer todas las funciones que caracterizan al organismo. Hay organismos pluricelulares con millones de clulas especializadas que en origen son iguales y l

32、uego se especializan aunque tengan el mismo DNA. La caracterstica bsica de la clula es la membrana que le da individualidad respecto del medio. A ambos lados de la membrana la composicin es distinta y mantener ese estado cuesta energa. Las clulas pueden tener gran diversidad de tamaos, desde 0.5 m h

33、asta centmetros. Las clulas se clasifican en:Procariotas: Bacterias, carecen de compartimentos interiores, ni siquiera para el DNA. Eucariotas:Ms complicadas y grandes, tienen muchos orgnulos y compartimentos de membrana definida. La composicin de cada compartimento es definida.Morfologa de las proc

34、ariotas:- Membrana plasmtica: rodea a la clula manteniendo la individualidad. Hay muchos transportadores para meter o sacar molculas. Adems tiene la funcin de producir energa creando un gradiente de concentracin para que cuando se deshaga usar esa energa. Para crear este gradiente se usa energa proc

35、edente de nutrientes o del sol.- Pared celular: tpica de procariotas, da rigidez, protege frente a daos e hinchamiento osmtico. Est constituida por polisacridos.- Citoplasma: parte interior de la membrana, donde estn el resto de componentes celulares: protenas, casi todos los enzimas, ribosomas. El

36、DNA en procariotas tiene una estructura fibrosa irregular y es de forma circular.- Ribosomas: partculas formadas por protenas y cidos nucleicos que sintetizan protenas.- Pili: filamentos cortos empleados en la adhesin.- Filamentos: movimiento celular y citoesqueleto.Morfologa de las eucariotas:- Mem

37、brana plasmtica: permite entrada o salida de componentes mediante multitud de transportadores especficos. As mismo tiene muchos receptores de seales. No est relacionada con la produccin de energa.- Ncleo: contiene el DNA. Tiene una membrana con muchos poros para dejar entrar o salir cosas. - Nucleol

38、o: ms denso, sntesis de subunidades de ribosomas.Formaciones membranosas.- Retculo endoplsmico: serie de sacos membranosos.- Aparato de Golgi.Ambos son importantes para la sntesis, clasificacin y secrecin de muchas protenas .- Mitocondrias: es donde se fabrica mayor cantidad de energa (ATP) en la clula. La membrana interna de las mitocondrias es igual a la membrana plasmtica de los procariotas. Membrana interior presenta mltiples pliegues y se supone que parasitaban clulas hasta que se inte