LOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA VIVA.

El primer nivel de organización de la materia viva es: el nivel de organización celular de la materia. Éste constituye el inicio de la evolución biológica, y sus primeros seres vivos fueron los organismos unicelulares.

Distintos tipos de complejidad

En el intercambio de materia y energía con el medio externo los organismos unicelulares, al estar formados por una única célula, su único límite con el exterior es la membrana celular. En cambio, en los pluricelulares no todas sus células están en contacto con el medio externo, porque que están rodeadas por otras células y por sustancia intercelular, por ende, no intercambian materia y energía en forma directa con el medio externo. Los pluricelulares solucionaron este problema con la mediación de sistemas complejos como el circulatorio.

Una capacidad propia de los organismos unicelulares es que muchos poseen un metabolismo que les permite sobrevivir en ambientes sin oxígeno. Los pluricelulares carecen de esta capacidad.

Las células pueden formar colonias y también tejidos

Las colonias son el máximo nivel de organización de la materia viva en organismos unicelulares. Son agregados de células diferenciadas, con una división del trabajo respecto de funciones específicas (reproducción y alimentación)

Los tejidos son agregados de las células parecidas ordenadas de una forma determinada que se organizan para cumplir una función común dentro del ser vivo al que pertenecen. Ejemplos: en animales epitelial, conectivo, muscular y nervioso; en vegetales tejido conductor: floema y xilema.

En los pluricelulares los tejidos pueden formar órganos

Los órganos son estructuras formadas por tejidos que se ordenan de cierta manera para cumplir una función en común (corazón, pulmones, órganos).

Los órganos pueden formar sistemas de órganos

Un sistema de órganos se forma, dentro del ser vivo, cuando los órganos actúan en conjunto para cumplir una función determinada. Los sistemas están relacionados por los distintos tipos de funciones corporales (circulación, respiración, digestión)

 

¿Qué es un individuo?

Un individuo es un ser vivo que puede pertenecer al nivel celular, colonial o pluricelular y tener tejidos, órganos o sistemas de órganos (una bacteria, una colonia de protozoos, una esponja, un platelminto o un ser humano).

Los individuos constituyen poblaciones y la evolución actúa sobre ellas

Un conjunto de individuos de la misma especie que habita en un lugar y momento determinado conforma una población. La evolución biológica actúa sobre la población modificándola a lo largo del tiempo geológico.

Las poblaciones forman comunidades

La asociación de poblaciones forma conjuntos llamados comunidades, en donde las poblaciones interactúan entre si; el resultado de la interacción puede ser positivo (benéfico), negativo (dañino), o neutro. De acuerdo a eso, las poblaciones podrán o no compartir el mismo hábitat.

Las comunidades forman ecosistemas

Se denomina ecosistema al conjunto de las interrelaciones entre los individuos vivos y los componentes físicos y químicos de un ambiente. Los individuos pueden modificar su hábitat alterando las condiciones físicas y químicas, y de esta manera, el desarrollo de otros individuos que comparten ese hábitat.

Se considera al planeta en su totalidad como un gran ecosistema denominado biósfera.

 

LA DIVERSIDAD DE LOS SERES VIVOS

Se denomina biodiversidad al número de diferentes especies que conviven en un determinado hábitat (desde una pequeña laguna, hasta un bosque, desierto, o toda la biósfera). Pero la biodiversidad también se debe comprender en términos de interacciones, flujos de energía (como la cadena alimentaria) y ciclos de la materia (como el ciclo del agua). Su concepto está totalmente ligado al concepto de ecosistema.

La dinámica de la biodiversidad

La biodiversidad de un ecosistema puede variar con el tiempo, con la extinción de especies (disminución de la biodiversidad) o con la especiación (aumenta).

Las actividades humanas producen un impacto importante sobre los ecosistemas al destruir los hábitats, degradar el suelo, contaminar y disminuir la biodiversidad.

Dentro de las extinciones se consideran distintos tipos de especies: las especies claves, aquellas que su ausencia o presencia modifica drásticamente la estructura y dinámica del ecosistema; las especies redundantes, cuya eliminación o adición no representaría, potencialmente, una alteración importante en el ecosistema.

 

La clasificación de la biodiversidad  

Reino Monera: formado por organismos unicelulares que no poseen un núcleo definido ni membranas internas, denominadas células procariontes. Algunos son autótrofos y otros heterótrofos. A este reino pertenecen todas las bacterias y cianobacterias. Realizan respiración anaeróbica (sin oxígeno). Las cianobacterias fueron los primeros organismos fotosintéticos (productores) y posibilitaron la evolución de la atmosfera. Muchas bacterias son muy importantes para los ecosistemas por su acción descomponedora y acción fijadora del nitrógeno.

Reino Protista: incluye la mayoría de los organismos unicelulares que poseen núcleo definido y todo un sistema de membranas internas denominadas células eucariontes. Algunos realizan fotosíntesis y otros son heterótrofos. Algunos son de la vida libre como las algas, y otro son parásitos.

Reino Fungi: hongos. Formados por células eucariontes y son heterótrofos. la mayoría son multicelulares y algunos son unicelulares (levaduras). Si bien son multicelulares nunca alcanzan a formar estructuras como los órganos. Los líquenes son asociaciones llamadas simbióticas de una especie de hongo y una cianobacteria.

Reino Plantae: son organismos pluricelulares formados por muchas células eucariontes. Fabrican su propio alimento (fotosíntesis). Es muy importante en el ecosistema, incluye:

-Musgos: plantas no vasculares.

-Plantas vasculares sin semillas como los helechos.

-Plantas vasculares con semillas: las gimnospermas o plantas sin flores, o plantas con flores.

En las plantas vasculares se pueden encontrar órganos y sistemas de órganos (alcanzan alto nivel de organización). Este reino es muy importante, ya que provee oxígeno a la atmosfera y alimento al resto de los seres vivos.

Reino Animalia: incluye a todos los organismos que están formados por muchas células eucariontes y son multicelulares. Son heterótrofos, y poseen movilidad que les permite la búsqueda del alimento, el desarrollo de dif. comportamientos y la posibilidad de ocupar distintos hábitats. Poseen, también, sistema nervioso.

Cada reino se subdivide en grupos más chicos, llamados taxones, de especies con características parecidas. El reino animalia se subdivide en phylum, éstos en clases, éstas en órdenes, éstos en familias, éstas en géneros y éstos en especies.

Distribución espacial de la biodiversidad

Hay ones de alta biodiversidad, como las ubicadas cerca de los trópicos, y regiones de baja biodiversidad como los desiertos, elevaciones y áreas polares. la biodiversidad tiende a ser mayor en los trópicos y menos en los polos.

La temperatura y la radiación solar son las dos variables más importantes, ya que permiten la abundancia de los organismos autótrofos, y éstos les otorgan alimento a los herbívoros (consumidores primarios), a la vez su abundancia otorga alimento a los animales carnívoros (consumidores secundarios). Y todos ellos a su vez son fuente de materia y energía para las bacterias y hongos del suelo que son organismos descomponedores.

En conclusión, la disponibilidad de recursos es el factor que más incide sobre la biodiversidad de cualquier ecosistema.

EL DESCUBRIMIENTO Y EL ESTUDIO DE LA CÉLULA

El microscopio y el estudio de las células

El microscopio permite observar objetos que son demasiado pequeños para ser vistos a simple vista.

El primer microscopio que se inventó es el microscopio óptico, éste está formado por estructuras mecánicas, un sistema de lentes (condensador, objetivo y ocular) y una fuente luminosa. La fuente es una lampara y las lentes son de vidrio o cristal, y al desviar la trayectoria del rayo de luz (fotones) amplifican la imagen. La muestra que se quiere observar debe ser muy delgada y para facilitar la observación se la suele teñir. El límite de resolución de un microscopio óptico que utilice luz visible es de 0,2 micrómetros. Y el aumento máximo al que se puede llegar es de 1000 aumentos.

El microscopio electrónico de barrido (MEB o SEM) y el microscopio electrónico de transmisión (MET o TEM) funcionan con un haz de electrones, utilizan una fuente que emite electrones, los cuales son atraídos hacia un ánodo (por una diferencia de potencial), lentes electromagnéticas (bobinados por los que circula electricidad) que desvían el haz de electrones agrandando la imagen y una pantalla fluorescente o un censor de electrones (para crear la imagen, ya que “no vemos” electrones). Los electrones impactan en una pantalla fluoroscópica, en la que se ve luz donde llegan los electrones y oscuridad donde no llegan, porque han sido desviados por su impacto en la muestra.

El MEB permite ver la superficie de los objetos ya que los electrones “rebotan” en ella. Resolución hasta 20Nm con orden de hasta 100.000 aumentos. El MET, en cambio, permite observar detalles del interior de la muestra, por lo que se pueden ver estructuras subcelulares como organelas o núcleo. Con resolución hasta 1Nm y permite un orden de hasta 1.000.000 de aumentos, y el tubo por el que circulan los electrones debe estar al vacío.

 

El papel central del agua

El agua es el componente más abundante en los seres vivos, formar un 70 y 90% de ellos. Está repartida en todo el organismo y tiene propiedades únicas que la diferencian de otros compuestos del mismo tipo (H2S, NH3) y de algunos líquidos (éter, acetona, benceno, etc.). Es el solvente en el que están disueltas o suspendidas las sustancias necesarias para la existencia de los seres vivos. Las estructuras, propiedades y comportamientos de las biomoléculas están muy influenciadas por el agua y sus productos de disociación. Tiene propiedades fisicoquímicas únicas que poseen características muy importantes para los seres vivos.

La vida surgió en el agua, se adaptó a ella y aprovecho sus propiedades únicas de solvente: la cohesión (unión entre moléculas de agua) y la adhesión (unión de la molécula de agua con otras moléculas polares).

El alto calor especifico del agua permite la homeostasis de los seres vivos.

Su alto calor de vaporización le permite al agua funcionar como termorregulador.

La baja densidad del hielo favorece a muchos seres acuáticos.

Gran parte de las macromoléculas que forman al ser vivo están muy influenciadas por la estructura polar del agua.

 

La característica responsable de las propiedades del agua es que es una molécula polar, con una densidad de carga negativa sobre el oxígeno y una positiva sobre los hidrógenos. Como consecuencia de esta polaridad las moléculas de agua tienden a unirse entre ellas mediante enlaces puente de hidrógeno. Cada molécula de agua se une a otras cuatro. Estas uniones son 10 veces más débiles que una unión covalente. Esto le da la capacidad de solvente al agua.

Los compuestos iónicos y polares se disuelven por la atracción de densidades opuestas en signo, estas moléculas (con afinidad al agua) se denominan hidrofílicas. Las moléculas sin carga o sin densidad electrónica neta (no polares) son insolubles en agua (las uniones agua-agua son más fuertes que agua-compuesto) y se los denomina compuestos hidrofóbicos; esto pasa porque las uniones puente de hidrogeno entre las moléculas de agua son más favorables que las uniones entre las moléculas no polares por las fuerzas de Van der Waals.

Las sustancias anfipáticas tienen en sus moléculas grupos polares y no polares, a la vez. Y en soluciones acuosas forman micelas en las que los grupos polares están en la superficie y las partes apolares quedan inmersas en el interior de la micela en una disposición que elimina los contactos desfavorables entre el agua y las zonas hidrófobas y permite la solvatación de los grupos de las cadenas polares. En otro tipo de medios (no polares), las moléculas anfipáticas se pueden organizar como micelas inversas.

Todos los seres vivos están formados por las mismas clases de biomoléculas

Las biomoléculas presentes en todos los seres vivos están constituidas por cuatro clases principales de compuestos orgánicos:

Glúcidos, todos derivados de los monosacáridos. Son sustancias que tienen en común los grupos funcionales aldehído o cetona y alcoholes.

Lípidos, que constituyen una gran variedad de sustancias insolubles en solventes polares.

Proteínas, hay varios miles diferentes, todas formadas por los mismos veinte aminoácidos.

Ácidos nucleicos, responsables de nuestra identidad, son resultado de la combinación de largas cadenas de cuatro nucleótidos diferentes.

 

 

 

GLÚCIDOS

También llamados hidratos de carbono cumplen gran cantidad de funciones bilógicas, que también incluyen asociaciones de glúcidos con otras biomoléculas (ácidos nucleicos, glucoproteínas, glucolípidos).

Los tres compuestos orgánicos más abundantes en la biosfera (celulosa, quitina y almidón) pertenecen al grupo de glúcidos.

Aportan gran parte de la energía necesaria para cubrir las necesidades metabólicas de los seres vivos, tanto procariontes como eucariontes.

También cumplen un papel fundamental, los monosacáridos (estructuras básicas de los glúcidos), en la interacción entre las células.

Monosacáridos

Estructura química:

Cumplir con la formula general Cn(H2O)n para n >=3.

Deben ser aldehídos o cetonas con más de una función alcohol (polialcoholes) y ubicados en carbonos diferentes.

El glúcido más chico tendrá tres carbonos (triosa), uno para la función de aldehído (en un carbono primario) o de cetona (en un secundario), y los otros dos tendrán un alcohol cada uno.

La estructura básica de todos los monosacáridos es una cadena de átomos de carbono no ramificada en la que todos ellos están unidos por enlaces simples. Uno de estos átomos de carbono está unido a uno de oxígeno por un enlace doble formando un grupo carbonilo; todos los demás están unidos a grupos hidroxilo. Si el grupo carbonilo se encuentra en un extremo de la cadena carbonada el monosacárido es un aldehído y recibe el nombre de aldosa; si el grupo carbonilo se encuentra en cualquier otra posición el monosacárido es una cetona y recibe el nombre de cetosa.

 

Según tengan 3, 4, 5, 6... carbonos se denominan respectivamente triosas, tetrosas, pentosas, hexosas.... Existen aldosas y cetosas para cada una de estas longitudes de cadena.

Puede considerarse las tetrosas, pentosas y hexosas como derivados de la triosa por adición de un alcohol debajo del carbonilo. Cada alcohol adicionado puede ubicarse del mismo lado del alcohol primario o del otro, formando un

nuevo centro de asimetría.

Ejemplos de pentosas: ribosa, desoxirribosa, ribitol, ribulosa.

Ejemplos de hexosas: glucosa (aldosa), galactosa, fructosa (cetosa).

 

Salvo la dihidroxiacetona (cetotriosa), todos los glúcidos tienen carbono asimétrico (carbono unido a 4 átomos, o grupo de átomos, a la vez). Los compuestos con carbono asimétrico son capaces de desviar la luz polarizada. Existen moléculas que coinciden en todas sus propiedades excepto en su capacidad de desviar el plano de luz polarizada. Son los llamados isómeros ópticos. Uno de ellos desvía la luz hacia la derecha, y se designa (+), o dextrógiro, mientas que el otro la desvía en igual magnitud, pero hacia la izquierda, y se designa (-) o levógiro. Observando el C asimétrico, el del D-isómero es la imagen especular del L-isómero y viceversa; a los isómeros que poseen este tipo de estructura especular se los llama enantiómeros.

En las aldosas todos los átomos de carbono son asimétricos con excepción del carbono carbonílico y del que se encuentra en el otro extremo de la cadena. Las cetosas, por tener el grupo carbonilo en un carbono secundario, tienen un átomo de carbono asimétrico menos que las aldosas de igual longitud, y por lo tanto tendrán la mitad de estereoisómeros. Una aldosa con x átomos de carbono tendrá n=x-2 carbonos asimétricos; una cetosa tendrá n=x-3.

 

 

 

 

	Nomenclatura	N° de Carbonos	N° de C asimétricos	N° de isómeros posibles
ALDOSAS	Aldotriosas	3	1	2^1=2
	Etrosas	4	2	2^2=4
	Aldopentosas	5	3	2^3=8
	Aldohexosas	6	4	2^4=16
	Aldoheptosas	7	-	-
	Aldooctosas	8	-	-
CETOSAS	Cetotriosas	3	0	2^0=1
	Cetotetrosas	4	1	2^1=2
	Cetopentosas	5	2	2^2=4
	Cetohexosas	6	3	2^3=8
	Cetoheptosas	7	-	-
	Cetooctosas	8	-	-

Hemiacetalización

Proceso que ocurre con el reordenamiento de algunos átomos de la glucosa. El H del oxidrilo del C5 se traslada al O del aldehído reduciéndolo a un alcohol primario (OH), quedan libres una valencia del C1 y una valencia del C5 las que se unen por unión hemiacetálica formando un puente de oxígeno. Se denomina glucopiranosa. Y si la unión se forma entre el C1 y C4 se la denomina glucofuranosa. Ahora donde antes había un carbonilo, hay un alcohol, por lo tanto, se forma un nuevo carbono asimétrico (C1 aldosas, C2 cetosas) ya que ese alcohol se puede ubicar del mismo lado del ciclo (cis o α) o del lado opuesto (trans o β). Los isómeros α y β se denominan anómeros. Y al carbono asimétrico que aparece en consecuencia de la hemiacetalización se lo llama carbono anómero.

Las pentosas y todas las hexosas también sufren este proceso.

Estructura cíclica

Se presenta en forma hexagonal (piranósicos) o pentagonal (furanósicos). Siempre uno de los vértices lo ocupa un O, y en los que restan un C y un H; los oxhidrilos van hacia arriba cuando en la formula lineal estaban del lado izquierdo, y hacia abajo cuando estaban del lado derecho.

   

-Derivados ácidos: se obtienen por la oxidación de algún átomo de carbono del monosacárido. Si el C es del grupo carbonilo se forma un ácido aldónico, si es del grupo hidroxilo se obtiene un ácido urónico.

-Esterificación: los alcoholes primarios de pentosas y hexosas se unen a un grupo fosfato mediante enlace éster (se esterifican) formando compuestos como los esteres fosfóricos de ribosa y desoxirribosa.

- Aminación: En ellos el grupo hidroxilo unido al carbono 2 del monosacárido de origen está sustituido por un grupo amino. Por ejemplo, la glucosamina, manosamina y galactosamina, los más importantes.

Disacáridos

Son compuestos formados por dos monosacáridos unidos por enlace glucosídico y la liberación de una molécula de agua. El carbono anomérico del grupo carbonilo de un monosacárido se une con el grupo hidroxilo de otro monosacárido, formando una unión glucosídica a través del O y liberando una molécula de H20. Hay dos tipos de uniones glucosídicas: α o β. Nunca el mismo disacárido puede presentar los dos tipos de unión. Ejemplos: maltosa (glucosa + glucosa), lactosa (glucosa + galactosa), sacarosa (glucosa + fructosa). Funcionan como combustible celular.

Oligosacáridos

Resultan de la unión de 2 monosacáridos (disacáridos) y hasta un máximo de 20. Forman parte de la membrana plasmática. Pueden asociarse a proteínas y lípidos, llamándose glucoproteínas y glucolípidos respectivamente. Estas se asocian a funciones de reconocimiento y señalización (diferenciar lo propio de lo ajeno) por eso son abundantes en la superficie de las membranas biológicas y moléculas del sist. inmunitario. Estas funciones, en los organismos pluricelulares, también sirven como guía en las migraciones celulares y distribución de biomoléculas entre los tejidos, lo cual requiere una gran variabilidad estructural en las moléculas involucradas, cosa que los oligosacáridos poseen gracias a sus numerosos alcoholes que pueden proyectarse por encima o abajo del plano de la molécula, poseen distintos sustituyentes y pueden formar cadenas ramificadas.

Los oligosacáridos también cumplen funciones de protección: los glucolípidos y glucoproteínas de la cara externa de la membrana plasmática se unen covalentemente formando una capa protectora en el exterior de la célula, denominada glucocáliz.

Polisacáridos

Están formados por cientos de monosacáridos unidos por uniones glucosídicas. Son polímeros de alto peso molecular, no son dulces ni tienen poder reductor. Pueden ser lineales o ramificados, y tienen uniones Alpha y beta. Se dividen en:

Homopolisacáridos, que están formados por moléculas iguales y si se hidrolizan dan un solo tipo de monosacárido. Como almidón, glucógeno, celulosa que por hidrolisis dan glucosa; inulina que por hidrolisis da fructosa.

-Almidón: principal forma en la que los vegetales almacenan glucosa. Son homopolisacaridos de glucosa unidos por uniones Alfaglucosídicas. Está compuesto por la unión de amilosa y amilopectina.

-Glucógeno: compuesto solo por glucosa. Principal forma en que los animales almacenan glucosa. Molécula muy ramificada con una unión Alpha glucosídica. Reserva energía en animales a corto plazo. Se almacena en las células musculares porque consume todo el día para utilizarlo. La mayor cantidad de glucógeno está en el hígado.

-Celulosa: hompolisacárido de glucosa con uniones beta glucosídicas, por ende, es imposible de digerir por el hombre ya que no se puede hidrolizar. Posee una estructura lineal y rígida, llamada pared celular, que contiene a la célula vegetal, y que le permite a la planta almacenar la cantidad de agua que necesita antes de explotar. Además, tiene una función estructural que le da un cuerpo y un esqueleto como sostén a la planta.

-Quitina: homopolisacárido lineal, monómero de la glucosa modificada. Forma el exoesqueleto de los insectos. Se encuentra en las paredes celulares de los hongos.

Heteropolisacáridos, formados por moléculas distintas que si se hidrolizan se obtienen distintos tipos de monosacáridos, como los glucosaminaglucanos.

-Peptidoglucanos: forman una pared celular en las bacterias con mureina (principal). Esta pared sirve para la clasificación de las bacterias dependiendo de si es gruesa o delgada: gran (+)àcolor violeta si es gruesa, gran (-) àcolor rosáceo si es delgada. La penicilina para matar las bacterias ataca la pared celular, aunque algunas se hicieron resistentes.

-Glucosaminaglucanos (GAG): los principales tipos son cadenas con una longitud de entre 10 y 1000 monosacáridos. GAG + proteínas forman macromoléculas llamadas proteoglicanos, las cuales existen en grandes cantidades en los tejidos conectivos de los mamíferos, son el principal matriz que une a las moléculas.

PROTEINAS

-Son las macromoléculas más abundantes de la célula, y las que presentan mayor variabilidad y diversidad funcional.

-Son polímeros de aminoácidos con una estructura tridimensional.

-Les dan las características a las célulasà todas sus funciones están involucradas con las proteínas.

-Son enzimasà catalizadores biológicos, aceleran la velocidad de las reacciones químicas.

-Sus funciones se dividen en: dinámicas y estructurales.

Funciones	Ejemplos
Dinámicas (proteínas globulares)	Transporte	Hemoglobina transporta O2 y CO2, albumina sustancias insolubles en agua, y transferrina hierro. Ingresan o sacan sustancias de la membrana.
	Catálisis	Proteínas enzimáticas aceleran las reacciones químicas
	Defensa	Inmunoglobinas, defensa contra las infecciones por virus, bacterias y parásitos.
	Protección	Interferón, fibrinógeno. Coagulación de la sangre.
	Control metabólico	Hormonas como la insulina y la tiroxina.
	Movimiento coordinado	Actina, miosina, tubulina.
	Regulación genética	histonas
	Comunicación	Receptores de membrana.
Mecánicas y estructurales	Protección "externa"	Queratina, forma estructuras de protección (pelo, uñas)
	Soporte y elasticidad	Colágeno

Aminoácidos

-Los aminoácidos son sustancias cuya estructura general es simple: un grupo carboxilo (COOH), un grupo amino (H2N), un átomo de H y una cadena lateral, todos unidos a un átomo de C Alpha.

-Sus propiedades dependen de los grupos funcionales.

-Se clasifican en polares sin carga, polares con carga e hidrofóbicos (no polares). Según el tipo de carga que tenga la cadena.

-Las proteínas están formadas por 20 aminoácidos distintos, y se diferencian en función de su cadena lateral.

-Las cadenas laterales son las que determinan la conformación de la proteína.

-Se clasifican en AMINOACIDOS ESENCIALES porque no los podemos producir, sino que los ingerimos a través de la dieta. Y en AMINOACIDOS NO ESENCIALES, porque si no están en los alimentos, los podemos producir.

-Presentan isomería óptica (excepto la glicina). Serie L en la naturaleza.

-Se combinan entre sí mediante uniones peptídicas formando cadenas lineales no ramificadas.

 

Es una unión amida que se forma por la interacción entre el grupo carboxilo del 1° aminoácido y el grupo amino del 2°. Liberando H2O.

-La unión peptídica es rígida y plana, ya que los átomos de C y N no pueden rotar libremente (x sus propiedades de doble ligadura). Esto le da dos configuraciones posibles: Alpha y Beta. Beta es la más favorable y frecuente. Hay libertad de rotación entre el C Alpha y el C del carbonilo, y entre el C Alpha y el nitrógeno del amino.

-Solo se rompe por hidrolisis.

-Muchas uniones peptídicas forman una cadena polipeptídica, que es una estructura lineal, no ramificada y tiene vectorialidad (se nombra, escribe y se numera desde el extremo amino al carboxilo).

Estructura de las proteínas:

-Tienen estructuras tridimensionales bien definidas.

-Cada proteína tiene una composición y una secuencia de aminoácidos característica y especificada en el orden de los nucleótidos en el genoma.

-Su función depende de la conformación de cada proteína.

-Su organización se divide en distintos tipos de complejidad:

La estructura primaria: es una descripción completa de las uniones covalentes de una proteína. Es la secuencia de aminoácidos de la proteína. Indica qué aminoácidos componen la cadena polipeptídica y el orden en que se encuentran. La función de una proteína depende de su secuencia y de la forma que ésta adopte. Una cadena peptídica está formada por un esqueleto carbonado que se repite regularmente y conforma la columna vertebral de la cadena polipeptídica y es igual para todas las proteínas.

La estructura secundaria: describe la disposición en el espacio aminoácidos contiguos en la secuencia lineal. Es la disposición espacial estable que adquieren los aminoácidos a medida que van siendo enlazados durante la síntesis de proteínas y gracias a la capacidad de giro de sus enlaces. Hay dos tipos de estructura secundaria:

Conformación de Alpha Hélice: esta estructura se forma al enrollarse helicoidalmente sobre sí misma la estructura primaria. Se debe a la formación de enlaces puente de hidrógeno entre el -C=O de una unión peptídica y el -NH- del cuarto aminoácido que le sigue.

Conformación Beta o de hoja plegada: son estructuras flexibles que no se pueden estirar. En esta disposición los aminoácidos forman una cadena en forma de zigzag, denominada disposición en lámina plegada. Los grupos N-H y C=O están en el mismo plano apuntando uno hacia el otro, de tal forma que se hace posible el enlace puente de hidrogeno entre dos cadenas o con porciones alejadas de la misma cadena. Se encuentran en proteínas fibrosas y globulares.

La estructura terciaria: es la conformación tridimensional del polipéptido plegado. Se forma un ovillo por que los grupos laterales hidrofóbicos y no polares se meten hacia adentro para evitar contacto con el agua o grupos polares. y los grupos polares quedan afuera en contacto con H2O ya que son hidrofílicos. Además de las interacciones hidrofóbicas, la conformación espacial está estabilizada por las uniones de Van der Waals, puentes de hidrogeno y las interacciones salinas. Muchos socios son iones que ayudan a la proteína siendo un COFACTOR, esto es muy común en enzimas. Por ejemplo, la mioglobina es un monómero de estructura terciaria.

La estructura cuaternaria: formadas por más de un monómero, se asocian para lograr funcionalidad, y estan formadas por uniones débiles. Pueden ser iguales, similares o distintas. Por ejemplo, la hemoglobina que es un tetrámero con estructura cuaternaria.

Grado de organización	Nivel de estructuración	Posibilidades	Enlaces implicados
Secuencia	Estructura primaria	Ilimitadas	Peptídicos
Conformación	Estructura secundaria	Al azar, Alpha hélice - hoja plegada	Puentes de hidrógeno
	Estructura terciaria	Fibrosa globular	Fuerzas electroestáticas, interacciones hidrofóbicas, puentes de hidrógeno, puentes disulfuro, atracciones polares.
Asociación	Estructura cuaternaria	Monómeros iguales - Monómeros diferentes	Fuerzas no covalentes
	Asociaciones supramoleculares	diversas	Fuerzas diversas

 

Desnaturalización de las proteínas:

Las proteínas se pueden desnaturalizar en base a un proceso químico que lo haga perder su estructura tridimensional (conformación nativa) y su completa función biológica.

La única manera de que una proteína pierda su estructura primaria es por hidrolisis.

La desnaturalización puede ser:

-Irreversible: pasa por un shock térmico.

-Reversible: cuando aumenta mucho su temperatura la proteína se desnaturaliza, pero cuando vuelve a tu temperatura normal se vuelve a naturalizar.

Proteínas conjugadas:

Clase de proteína	Grupo prostético (componente no proteico)	Ejemplos
Glicoproteínas	Glúcidos (una o más cadenas de monosacáridos)	Inmunoglobulinas, mucinas, proteínas de membrana
Lipoproteínas	Fosfolípidos, ácidos grasos, lípidos neutros.	Quilomicrones, rodopsina.
Nucleoproteínas	Ácidos nucleicos	Proteínas víricas
Metaloproteínas	Metales o iones metálicos	Ferritina, carboxipeptidasa
Hemoproteínas	Hemo	Mioglobina, hemoglobina, citocromos
Flavoproteínas	Derivados vitamínicos	Enzimas de óxido-reducción

 

ÁCIDOS NUCLEICOS

Nucleótidos: se reparten en todos los tipos celulares, cumpliendo varias funciones. Pero una de las más significativas es que son precursores monoméricos de los ácidos nucleicos, ADN Y ARN. También son utilizados por las células como transportadores de energía útil para el metabolismo, son mediadores de proceso fisiológicos, agentes de transferencia de otros grupos químicos y efectores alostéricos.

Los nucleótidos están compuestos por una base nitrogenada, una aldopentosa y uno, dos, o tres ácidos fosfóricos. Las bases nitrogenadas son estructuras cíclicas formadas por C y N, que derivan de la purina o de la pirimidina. Las bases púricas están formadas por un anillo doble, son la adenina y la guanina las más abundantes en la célula. Las bases pirimidínicas, compuestas por un anillo simple son la citosina, la timina y el uracilo.

Las bases nitrogenadas al contener nitrógeno pueden aceptar H+.

Las aldopentosas que componen los nucleótidos son la D-ribosa y su derivado la 2-desoxi-D-ribosa. La ribosa o la desoxirribosa se unen al N9 de las bases púricas o al N1 de las pirimidínicas por el oxhidrilo del C anomérico que está en posición Beta, estableciendo un enlace N-glcosídico y formando así un nucleósido (base nitrogenada con un azúcar). Si este último está formado por ribosa, es un ribonucleósido: adenosina, guanosina, uridina y citidina. Si está formado por desoxirribosa, será un desoxirribonucleósido: timidina, d-adenosina, d-guanosina, d-citidina. El ácido fosfórico establece un enlace éster con el hidroxilo 5´de la ribosa o desoxirribosa, liberando una molécula de H2O. los nucleósidos monofosfatos también pueden unirse a uno o dos ácidos fosfóricos más por enlace anhidro.

Adenina + Ribosa à Adenosina; Adenina + Desoxirribosaà Desoxiadenosina.

Guanina + Ribosaà Guanosina; Guanina + Desoxirribosaà Desoxiguanosina.

Citosina + Ribosaà  Citidina; Citosina + Desoxirribosaà Desoxicitidina

Uracilo + Ribosaà Uridina; Timina + Desoxirribosaà Desoxitimidina.

Base nitrogenada + azúcarà Nucleósidoà Nucleósido + grupo fosfatoà Nucleótido mono/di/trifosfato.

Los nucleótidos son transportadores de energía:

Los nucleósidos trifosfatados se encargan del transporte de energía de las células. Su función es transportar la energía proveniente de la oxidación del alimento, a otros sistemas que requieran energía. Esta puede ser usada para reacción de síntesis, para un trabajo de transporte o para movimientos. Los más

 utilizados en esta función son el ATP y el GTP. Todos los nucleósidos y deso- xirribonucleosidos trifosfatados actúan como dadores de energía y como sustratos de la biosíntesis de ácidos nucleicos.

Los NTPs cuando se hidrolizan liberan gran cantidad de energía, que se debe a la gran cantidad de energía que se necesita para mantener unidos los oxígenos a pesar de su fuerza de repulsión.

Los nucleótidos funcionan como mediadores fisiológicos

Constituyen metabolitos importantes en procesos claves como:

Transmisión de información del medio extracelular al intracelular (GTP).

La acción como 2° mensajeros (3’, 5’- AMPs).

Agregación plaquetaria en el proceso de coagulación.

Regulación de la dilatación de vasos sanguíneos de las arterias coronarias (adenosina).

Regulador de la síntesis de ARNr y ARNt en bacterias (guanosina).

Efectores alostéricos.

Los nucleótidos constituyen las coenzimas. También sirven como activadores y transportadores de intermediarios en varias acciones como la síntesis de glucógeno, la síntesis de fosfolípidos y dadores de grupos metilo.

ADN y ARN

Los ácidos nucleicos son las macromoléculas que almacenan la información hereditaria. Contienen en su secuencia de nucleótidos, las instrucciones para que la célula sintetice sus proteínas.

Existen dos tipos de ácidos nucleicos: el ADN contiene la información de todos los organismos procariontes y eucariontes, y el ARN puede contener la información genética de algunos virus.

El ADN y el ARN son polímeros lineales de nucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster, y cada uno está formado por cuatro nucleótidos diferentes. Los nucleótidos se polimerizan entre si formando un esqueleto covalente constante formado por pentosas unidas con fosfatos. La parte variable de estas moléculas está formada por la secuencia de bases nitrogenadas de los nucleótidos.

Las cadenas de los ácidos nucleicos tienen una orientación química llamada polaridad: el extremo 3’ de la molécula lo forma el grupo hidroxilo que quedó libre del carbono 3’. Y el extremo 5’ tiene libre el grupo fosfato del carbono 5’ de la pentosa.

ADN

Está formado por dos cadenas de nucleótidos complementarias y antiparalelas enrolladas en una doble hélice. Posee una estructura helicoidal y tridimensional, y un mecanismo de replicación para ser copiado por las células en cada generación.

Características del modelo:

La cadena de ADN está formada por dos cadenas de polinucleótidos que forman una doble hélice.

Son cadenas antiparalelas, una está en dirección 3’à5’ y otra 5’à3’.

Hacia el interior de la hélice están las bases nitrogenadas perpendiculares al eje de la hélice, y hacia el exterior el esqueleto de azucares y fosfatos.

Cada vuelta de hélice contiene diez pares de bases nitrogenadas.

La doble hélice presenta un giro dextrógiro.

Las dos cadenas son complementarias. La adenina de una se aparea con la timina de otra y se unen mediante dos puentes de hidrogeno, y la guanina de una se aparea con la citosina de otra y se unen mediante tres puentes de hidrogeno. Al conocer la secuencia de nucleótidos de una cadena se puede determinar la secuencia de la otra.

Siempre se aparea una base púrica con un pirimidínica, esto se debe a que poseen la separación adecuada para formar puentes de hidrogeno. Esta “complementariedad de bases” contribuye a la estabilidad de la doble hélice.

Esas características corresponden al ADN “B”. El ADN “A” posee un tipo de hélice es más corto que la hélice “B”, y sus pares de bases están inclinados con respecto al eje, en vez de perpendiculares. Y el ADN “Z” forma una hélice levógira y los grupos fosfatos del esqueleto se disponen en zig-zag, y además se encuentran más próximos entre si.

Las moléculas de ADN de distintas especies tienen diferente longitud.

La doble hélice es una molécula flexible que puede encontrarse en forma lineal o circular. Esta doble hélice puede curvarse, enrollarse y retorcerse. Esto le permite adaptarse a las dimensiones de la célula o de la cápside de un virus donde está contenida. La capacidad de curvarse se la da la presencia de algunas secuencias y la interaccion con proteínas específicas. Son moléculas circulares: el ADN nuclear de las bacterias y algunos virus, el ADN de mitocondrias y cloroplastos