Biomoléculas

Hidratos de carbono

Formados por H, C y O; monosacáridos (glucosa), polisacáridos (glucógeno ó almidón en plantas). Energía!

Lípidos Formados por C,H y O. Diversas formas y funciones: protección, membranas (fosfolípidos), aislamiento térmico (grasas), reserva de energía.

ProteínasFormadas por 20 tipos distintos de aminoácidos (esenciales y no esenciales). Diversas funciones: transporte, receptores, estructural (algunas proteínas de membrana), catalizando procesos (enzimas).

Ácidos nucléicosFormado por nucleótidos (adenina, guanina, citosina, timina). Se empaqueta en cromosomas. Información genética!!!. Ubicación celular: núcleo.

La célula es la mínima unidad funcional y estructural de los seres vivos.

Procariotas

Eucariotas Membranas internas.

Núcleo y organelas definidas.

Es una bicapa lipídica que rodea a la célula, define su tamaño y mantiene las diferencias entre el interior celular y el medio externo. Mientras que las membranas internas mantienen las diferencias entre el contenido de las organelas y el citosol (citoplasma) pudiendo así ejercer su función.

Membrana PlasmáticaMembrana Plasmática

BARRERA SEMIPERMEABLE Y SELECTIVA.

Las moléculas de lípidos son insolubles en agua, pero se disuelven en disolventes orgánicos.

Constituyen casi el 50% de la masa de las membranas plasmáticas, siendo el resto casi todo proteínas.

El tipo de lípido que conforma las membranas se denomina FOSFOLÍPIDOS.

dos colas hidrocarbonadas hidrofóbicas.

Ác. Grasos de distinta longitud (14-24 átomos de C).

Cabeza polar

*Mieclas esféricas

*Láminas bimoleculares o bicapas lipídicas.

La forma y la naturaleza anfipática de los fosfolípidos, hace que estas moléculas formen espontáneamente en solución acuosa:

Los fosfolípidos tienen libertad para moverse rápidamente en el plano de su propia capa, haciendo de su estructura un "cristal líquido", que no es ni sólido, ni líquido. Esto le da a la membrana una integridad estructural, pero al mismo tiempo le proporciona gran flexibilidad, permitiendo a la célula cambiar su forma, expandirse o contraerse. Esta capacidad es esencial durante la división celular.

La fluidez de las membranas es biológicamente importante ya que muchos procesos como el transporte de sustancias o la actividad de enzimas dependen de ello; esta característica depende de la temperatura y de la composición de la misma.

•la temperatura, la fluidez aumenta al aumentar la temperatura. •la naturaleza de los lípidos, la presencia de lípidos insaturados y de cadena corta favorecen el aumento de fluidez; la presencia de colesterol endurece las membranas, reduciendo su fluidez y permeabilidad.

En gral. Las membranas de las bacterias están compuestas por un solo tipo de fosfolípido y no contienen colesterol, pero tienen una pared celular que las protege.

Células eucariotas predominan 4 tipos de fosfolípidos.

Fosfatidilcolina

Esfingomielina

Fosfatidilserina

Fosfatidiletanolamina

Las membranas plasmáticas no solo están compuestas de lípidos sino que también las conforman proteínas e hidratos de carbono.

Son los componentes de la membrana que desempeñan las funciones específicas (transporte, comunicación, etc). Al igual que en el caso de los lípidos , las proteínas pueden girar alrededor de su eje y muchas de ellas pueden desplazarse lateralmente (difusión lateral) por la membrana. Las proteínas de membrana se clasifican en:

•Proteínas integrales: Están unidas a los lípidos íntimamente, suelen atravesar la bicapa lipídica una o varias veces, por esta razón se les llama proteínas de transmembrana.

•Proteínas periféricas: Se localizan a un lado u otro de la bicapa lipídica y están unidas débilmente a las cabezas polares de los lípidos de la membrana u a otras proteínas integrales por enlaces de hidrógeno.

ProteínasProteínas

Proteína transmembrana

Canal

Prot. periférica

GlúcidosGlúcidos

•Se sitúan en la superficie externa de las células eucariotas por lo que contribuyen a la asimetría de la membrana. Estos glúcidos son oligosacáridos unidos a los lípidos (glucolípidos), o a las proteínas (glucoproteínas). Ésta cubierta de hidratos de carbono hace a la célula distinata al resto. Constituyen la cubierta celular o glucocálix, a la que se atribuyen funciones fundamentales:

*Protege la superficie de las células de posibles lesiones.

*Confiere viscosidad a las superficies celulares, permitiendo el deslizamiento de células en movimiento, como , por ej., las sanguíneas.

*Interviene en los fenómenos de reconocimiento celular, particularmente importantes durante el desarrollo embrionario.

*Participa en los procesos de adhesión entre óvulo y espermatozoide.

Colesterol

En las células eucariotas existe una gran cantidad de colesterol intercalado entre los fosfolípidos. Se orientan con sus grupos OH hacia las cabezas polares de los mismos; sus anillos esteroides (planos y rígidos), interactúan y en parte inmovilizan al primer fragmento de las colas hidrofóbicas. De esta manera el colesterol hace que las partes más cercanas a las cabezas polares estén más rígidas, disminuyendo la permeabilidad de la bicapa a pequeñas moléculas solubles.

También el colesterol impide que las cadenas hidrocarbonadas se junten y se cristalicen.

Respiración Respiración celularcelular

Mientras que la FOTOSÍNTESIS provee los carbohidratos necesarios para las plantas (y los organismos de las cadenas alimenticias siguientes), la GLUCÓLISIS y la RESPIRACIÓN CELULAR son los procesos por los cuales la energía contenida en los carbohidratos es liberada de manera controlada.

Durante la respiración la energía que se libera es incorporada en la molécula de ATP, que puede ser inmediatamente reutilizado en el mantenimiento y desarrollo del organismo. Desde el punto de vista químico, la respiración se expresa como la oxidación de la gucosa:

C6H12O6  +  6 O2  +6 H20  --> 6 CO2  +  12 H2O

Conversión energéticaMitocondrias

Cloroplastos

Convertir la energía de la luz o de los alimentos en energía utilizable para procesos internos.

Mitocondria

Sin las mitocondrias las células dependerían de la glucólisis anaeróbica para formar ATP. Pero este proceso solo es capaz de liberar una pequeña cantidad de la energía disponible en la glucosa. En las mitocondrias el metabolismo de los azúcares está integrado: el piruvato (glucóilisis) es importado dentro de la mitocondria y oxidado por el O2 a CO2 y H2O. La energía liberada es almacenada de una manera tan eficiente que por cada glucosa oxidada se producen aprox. 30 ATP.

Cada mitocondria esta limitada por dos membranas muy especializadas. Definen dos compartimientos: Matriz y el espacio intermembranoso.

La membrana externa contiene una alta cantidad de una proteína llamada porina, que forma grandes canales acuosos a través de la bicapa. Tamiz permeable!.

Mientras que la membrana interna es impermeable. Forma numerosas crestas, que aumentan su superficie total. Contiene tres tipos de proteínas:

a) Realizan reacciones de oxidación en la cadena respiratoria.

b) Complejo ATP sintasa.

c) Proteínas de transporte.

*GLUCÓLISIS: ocurre en el citosol, donde cada molécula de glucosa, con sus 6 átomos de carbono, se oxida parcialmente dando lugar a dos moléculas de piruvato (de 3 átomos de carbono). Se invierten dos ATP pero se generan cuatro.

*RESPIRACIÓN CELULAR: cuando el ambiente es aerobio (contiene O2) el piruvato se oxida totalmente a dióxido de Carbono (CO2), liberando la energía almacenada en los enlaces piruvato y atrapándola en el ATP. Se subdivide en etapas:

Ciclo de los ác. tricarboxílicos (o del ác. Cítrico ó ciclo de Krebs): ocurre en la matriz de la mitocondria.

Cadena respiratoria: se lleva a cabo en las membranas mitocondriales.

*FERMENTACIÓN: cuando el O2 está ausente (ambiente anaerobio), el piruvato no produce CO2, sino que se forman otras moléculas como el ác. láctico o el etanol. Siendo el balance neto de ATP mucho menor!.

Glucólisis

La mitocondria utiliza como combustibles mayoritarios el piruvato y los ác. grasos producidos en el citoplasma a través de la glucólisis. Estas moléculas son transportadas selectivamente hacia el matriz mitocondrial.

Las células animales almacenan los hidratos de carbono en forma de glucógeno y los ácidos grasos en forma de grasas.La oxidación de las grasas libera mucha más energía (más de 6 veces) que la del glucógeno. Una persona adulta almacena una cantidad de glucógeno suficiente para un solo día de actividad normal, pero almacena una cantidad de grasa suficiente para un mes de actividad normal.

Tejido adiposo.

Cuando es necesario energía la célula comienza con los procesos de degradación de estas moléculas.

También es hidrolizado el glucógeno en moléculas más pequeñas (glucosa 1-fosfato) sustrato de la glucólisis.

Los ácidos grasos a través de procesos de oxido-reducción también se rompen en moléculas pequeñas aprovechables.

Las reacciones de glucólisis convierten a las moléculas de glucosa (6 átomos de carbono) en dos moléculas de piruvato, de tres átomos de carbono, las cuales aún contienen la mayor parte de la energía que se puede obtener de la oxidación de los azúcares.

Ciclo de Krebs

Ocurre en la matriz mitocondrial.

Resultado: CO2 y electrones ricos en energía, que pasan vía NADH y FADH2 a la cadena respiratoria.El CO2 se elimina como producto de deshecho, mientras que los electrones de alta energía se desplazan por la cadena respiratoria y finalmente se combinan con O2 y forman H2O.

Cadena de transporte de electrones

Ocurre en la membrana interna de la mitocondria.

Fosforilación oxidativa

Cuando los electrones de alta energía de los hidrógenos del NADH y del FADH2 son transferidos a lo largo de la cadena respiratoria de la membrana mitocondrial interna, la energía que se libera cada vez que pasan de una molécula transportadora a otra, es utilizada para bombear protones (H+) a través de la membrana interna desde la matriz al espacio intermembrana. Esto genera un gradiente electroquímico de protones a través de la membrana mitocondrial interna, y el flujo de H+ a favor de gradiente es utilizado, mediante una enzima ligada a la membrana: ATP sintasa.

Esta enzima impulsa la conversión del ADP+Pi en ATP